JP3601050B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、センサに可視光を入射させて撮像を行う固体撮像素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7は、本願の発明の一従来例としてのCCD固体撮像素子を示している。この一従来例では、Si基体11中にpウェル12が形成されており、pウェル12よりもSi基体11の表面に近い正孔蓄積領域としてのp領域13とn領域14とでセンサ15が構成されている。
【0003】
センサ15の側方のp領域16が読出部になっており、p領域16の側方のn領域17が垂直転送部になっている。n領域17の下部にpウェル21が形成されており、n領域17の側方のp領域22が画素分離部になっている。Si基体11の表面にはゲート絶縁膜としてのSiO2 膜23が形成されており、Si基体11上の多結晶Si膜24で転送電極が形成されている。
【0004】
多結晶Si膜24は絶縁膜としてのSiO2 膜25等に覆われており、Si基体11及びSiO2 膜25はパッシベーション膜であるSiO2 膜26に覆われている。Al膜やW膜等である遮光膜27がSiO2 膜26上に形成されており、センサ15に対応する開口31が遮光膜27に設けられている。
【0005】
遮光膜27等はパッシベーション膜である厚さ150〜500nm程度のSiN膜32に覆われており、SiN膜32上には平坦化膜33が形成されている。平坦化膜33上にはオンチップカラーフィルタ34と平坦化膜35とが順次に形成されており、平坦化膜35上にオンチップレンズ36が形成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図6中の細線は、開口31の中央部においてSiN膜32の厚さが250nmである一従来例における入射光の波長と感度出力との関係を示している。しかし、図7に示した一従来例では、図6中の細線からも明らかな様に、可視光の波長範囲で感度出力に極小値が存在しており、感度出力の極大値自体もあまり高くなくて、感度が全般に低かった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願の発明による固体撮像素子は、Si基体にセンサが形成されており、前記センサに対応する開口を有する遮光膜が前記Si基体の上層に設けられており、第1のSiO2 膜、第1のSiN膜、第2のSiO2 膜及び第2のSiN膜が前記センサ上に順次に設けられており、前記開口の中央部における前記第1のSiN膜の厚さが40nm以下であり、前記中央部における前記第2のSiN膜の厚さが100nm以下であることを特徴としている。
【0008】
本願の発明による固体撮像素子は、前記中央部における前記第1のSiN膜の厚さが30nm以下であることが好ましい。
【0009】
本願の発明による固体撮像素子では、第1及び第2のSiO2 膜の間にSiO2 膜よりも屈折率の高い第1のSiN膜が設けられているので、Si基体の表面等で反射された光が第1のSiN膜で再反射されること等のためにセンサへの可視光の透過率が高い。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、CCD固体撮像素子に適用した本願の発明の一実施形態を、図1〜6を参照しながら説明する。本実施形態の固体撮像素子の製造に際しても、図2(a)に示す様に、SiO2 膜25の形成までは、図7に示した一従来例を製造する場合と実質的に同様の工程を実行する。
【0011】
しかし、本実施形態の場合は、その後、SiCl2 H2 /NH3 を原料ガスとして、圧力0.05〜5Torr、温度700〜850℃の減圧CVD法等で厚さ40nm以下のSiN膜41を堆積させる。SiN膜41の屈折率は、2程度であり、SiN膜41下のSiO2 膜23及び後にSiN膜41上に形成するSiO2 膜26の夫々の屈折率1.4〜1.5程度に比べて高い。
【0012】
なお、減圧CVD法は、堆積させる膜の厚さの制御性がプラズマCVD法よりも一般的に優れており、厚さ40nm程度以下の膜でも高い均一性で堆積させることができる。
【0013】
次に、図2(b)に示す様に、後に遮光膜27に形成する開口31と略同一のパターンにフォトリソグラフィでレジスト42を加工し、このレジスト42をマスクにしてSiN膜41をエッチングする。そして、図3(a)に示す様に、レジスト42を除去した後、0.5〜10重量%のリンやボロンを添加したSiO2 膜26を常圧CVD法等で堆積させる。
【0014】
次に、図3(b)に示す様に、Al膜やW膜等である遮光膜27をスパッタ法やCVD法等で堆積させる。そして、図3(c)に示す様に、フォトリソグラフィでレジスト43を加工し、このレジスト43をマスクにしたエッチングで、センサ15に対応する開口31を遮光膜27に形成する。
【0015】
次に、図3(d)に示す様に、プラズマCVD法等でSiN膜32を堆積させる。プラズマCVD法では良好な段差被覆性を得ることが一般に困難であり、センサ15上、特に開口31上のSiN膜32の厚さは、多結晶Si膜24上の遮光膜27上におけるSiN膜32の厚さの2/3程度になる。本実施形態では、開口31の中央部におけるSiN膜32の厚さを100nm以下にする。
【0016】
次に、図1に示す様に、平坦化膜33を形成するが、この平坦化膜33の形成以降については、再び、図7に示した一従来例を製造する場合と実質的に同様の工程を実行する。
【0017】
図4は、以上の様にして製造した本実施形態に波長550nmの可視光を入射させた場合の、SiN膜41の厚さと感度出力との関係を示している。図7に示した一従来例の様にSiN膜41が存在していなければ、入射光の透過率は75%程度である。しかし、SiN膜41の厚さが50nm以下になると透過率が90%を超えて反射防止効果が高まり、SiN膜41の厚さが30nmの場合の感度はSiN膜41が存在していない場合に比べて25%程度向上している。
【0018】
SiN膜41による反射防止効果を十分に得るためには、開口31のできるだけ多くの面積にSiN膜41が存在している必要がある。しかし、オンチップレンズ36の位置を低くすることによる感度の向上や遮光膜27等の段差被覆性の向上等のために膜全体を厚くしないこと、多結晶Si膜24の側部における膜が厚くなり遮光膜27が広がって入射角度の大きな光の入射を阻害しないこと、水素化処理の効果を十分に発揮させること等のために、多結晶Si膜24の上部及び側部にはSiN膜41が存在しない様にパターニングする。
【0019】
図5は、本実施形態に波長550nmの可視光を入射させた場合の、SiN膜32の厚さと感度出力との関係を示している。この図5から、SiN膜32の厚さが100nm以下の場合に感度が高いことが分かる。
【0020】
図6中の太線は、開口31の中央部においてSiN膜41の厚さが30nmで且つSiN膜32の厚さが100nmである本実施形態における入射光の波長と感度出力との関係を示している。この図6中の太線から、可視光の波長範囲で感度出力に極小値が存在しておらず、感度出力の極大値も高くて、感度が全般に高いことが分かる。
【0021】
【発明の効果】
本願の発明による固体撮像素子では、Si基体の表面等で反射された光が第1のSiN膜で再反射されること等のためにセンサへの可視光の透過率が高いので、感度が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の発明の一実施形態の側断面図である。
【図2】一実施形態を製造するための前半の工程を順次に示す側断面図である。
【図3】一実施形態を製造するための後半の工程を順次に示す側断面図である。
【図4】一実施形態における第1のSiN膜の厚さと感度出力との関係を示すグラフである。
【図5】一実施形態における第2のSiN膜の厚さと感度出力との関係を示すグラフである。
【図6】一実施形態及び一従来例における入射光の波長と感度出力との関係を示すグラフである。
【図7】本願の発明の一従来例の側断面図である。
【符号の説明】
11 Si基体 15 センサ
23 SiO2 膜(第1のSiO2 膜)
26 SiO2 膜(第2のSiO2 膜)
27 遮光膜 31 開口
32 SiN膜(第2のSiN膜) 41 SiN膜(第1のSiN膜)
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、センサに可視光を入射させて撮像を行う固体撮像素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7は、本願の発明の一従来例としてのCCD固体撮像素子を示している。この一従来例では、Si基体11中にpウェル12が形成されており、pウェル12よりもSi基体11の表面に近い正孔蓄積領域としてのp領域13とn領域14とでセンサ15が構成されている。
【0003】
センサ15の側方のp領域16が読出部になっており、p領域16の側方のn領域17が垂直転送部になっている。n領域17の下部にpウェル21が形成されており、n領域17の側方のp領域22が画素分離部になっている。Si基体11の表面にはゲート絶縁膜としてのSiO2 膜23が形成されており、Si基体11上の多結晶Si膜24で転送電極が形成されている。
【0004】
多結晶Si膜24は絶縁膜としてのSiO2 膜25等に覆われており、Si基体11及びSiO2 膜25はパッシベーション膜であるSiO2 膜26に覆われている。Al膜やW膜等である遮光膜27がSiO2 膜26上に形成されており、センサ15に対応する開口31が遮光膜27に設けられている。
【0005】
遮光膜27等はパッシベーション膜である厚さ150〜500nm程度のSiN膜32に覆われており、SiN膜32上には平坦化膜33が形成されている。平坦化膜33上にはオンチップカラーフィルタ34と平坦化膜35とが順次に形成されており、平坦化膜35上にオンチップレンズ36が形成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図6中の細線は、開口31の中央部においてSiN膜32の厚さが250nmである一従来例における入射光の波長と感度出力との関係を示している。しかし、図7に示した一従来例では、図6中の細線からも明らかな様に、可視光の波長範囲で感度出力に極小値が存在しており、感度出力の極大値自体もあまり高くなくて、感度が全般に低かった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願の発明による固体撮像素子は、Si基体にセンサが形成されており、前記センサに対応する開口を有する遮光膜が前記Si基体の上層に設けられており、第1のSiO2 膜、第1のSiN膜、第2のSiO2 膜及び第2のSiN膜が前記センサ上に順次に設けられており、前記開口の中央部における前記第1のSiN膜の厚さが40nm以下であり、前記中央部における前記第2のSiN膜の厚さが100nm以下であることを特徴としている。
【0008】
本願の発明による固体撮像素子は、前記中央部における前記第1のSiN膜の厚さが30nm以下であることが好ましい。
【0009】
本願の発明による固体撮像素子では、第1及び第2のSiO2 膜の間にSiO2 膜よりも屈折率の高い第1のSiN膜が設けられているので、Si基体の表面等で反射された光が第1のSiN膜で再反射されること等のためにセンサへの可視光の透過率が高い。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、CCD固体撮像素子に適用した本願の発明の一実施形態を、図1〜6を参照しながら説明する。本実施形態の固体撮像素子の製造に際しても、図2(a)に示す様に、SiO2 膜25の形成までは、図7に示した一従来例を製造する場合と実質的に同様の工程を実行する。
【0011】
しかし、本実施形態の場合は、その後、SiCl2 H2 /NH3 を原料ガスとして、圧力0.05〜5Torr、温度700〜850℃の減圧CVD法等で厚さ40nm以下のSiN膜41を堆積させる。SiN膜41の屈折率は、2程度であり、SiN膜41下のSiO2 膜23及び後にSiN膜41上に形成するSiO2 膜26の夫々の屈折率1.4〜1.5程度に比べて高い。
【0012】
なお、減圧CVD法は、堆積させる膜の厚さの制御性がプラズマCVD法よりも一般的に優れており、厚さ40nm程度以下の膜でも高い均一性で堆積させることができる。
【0013】
次に、図2(b)に示す様に、後に遮光膜27に形成する開口31と略同一のパターンにフォトリソグラフィでレジスト42を加工し、このレジスト42をマスクにしてSiN膜41をエッチングする。そして、図3(a)に示す様に、レジスト42を除去した後、0.5〜10重量%のリンやボロンを添加したSiO2 膜26を常圧CVD法等で堆積させる。
【0014】
次に、図3(b)に示す様に、Al膜やW膜等である遮光膜27をスパッタ法やCVD法等で堆積させる。そして、図3(c)に示す様に、フォトリソグラフィでレジスト43を加工し、このレジスト43をマスクにしたエッチングで、センサ15に対応する開口31を遮光膜27に形成する。
【0015】
次に、図3(d)に示す様に、プラズマCVD法等でSiN膜32を堆積させる。プラズマCVD法では良好な段差被覆性を得ることが一般に困難であり、センサ15上、特に開口31上のSiN膜32の厚さは、多結晶Si膜24上の遮光膜27上におけるSiN膜32の厚さの2/3程度になる。本実施形態では、開口31の中央部におけるSiN膜32の厚さを100nm以下にする。
【0016】
次に、図1に示す様に、平坦化膜33を形成するが、この平坦化膜33の形成以降については、再び、図7に示した一従来例を製造する場合と実質的に同様の工程を実行する。
【0017】
図4は、以上の様にして製造した本実施形態に波長550nmの可視光を入射させた場合の、SiN膜41の厚さと感度出力との関係を示している。図7に示した一従来例の様にSiN膜41が存在していなければ、入射光の透過率は75%程度である。しかし、SiN膜41の厚さが50nm以下になると透過率が90%を超えて反射防止効果が高まり、SiN膜41の厚さが30nmの場合の感度はSiN膜41が存在していない場合に比べて25%程度向上している。
【0018】
SiN膜41による反射防止効果を十分に得るためには、開口31のできるだけ多くの面積にSiN膜41が存在している必要がある。しかし、オンチップレンズ36の位置を低くすることによる感度の向上や遮光膜27等の段差被覆性の向上等のために膜全体を厚くしないこと、多結晶Si膜24の側部における膜が厚くなり遮光膜27が広がって入射角度の大きな光の入射を阻害しないこと、水素化処理の効果を十分に発揮させること等のために、多結晶Si膜24の上部及び側部にはSiN膜41が存在しない様にパターニングする。
【0019】
図5は、本実施形態に波長550nmの可視光を入射させた場合の、SiN膜32の厚さと感度出力との関係を示している。この図5から、SiN膜32の厚さが100nm以下の場合に感度が高いことが分かる。
【0020】
図6中の太線は、開口31の中央部においてSiN膜41の厚さが30nmで且つSiN膜32の厚さが100nmである本実施形態における入射光の波長と感度出力との関係を示している。この図6中の太線から、可視光の波長範囲で感度出力に極小値が存在しておらず、感度出力の極大値も高くて、感度が全般に高いことが分かる。
【0021】
【発明の効果】
本願の発明による固体撮像素子では、Si基体の表面等で反射された光が第1のSiN膜で再反射されること等のためにセンサへの可視光の透過率が高いので、感度が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の発明の一実施形態の側断面図である。
【図2】一実施形態を製造するための前半の工程を順次に示す側断面図である。
【図3】一実施形態を製造するための後半の工程を順次に示す側断面図である。
【図4】一実施形態における第1のSiN膜の厚さと感度出力との関係を示すグラフである。
【図5】一実施形態における第2のSiN膜の厚さと感度出力との関係を示すグラフである。
【図6】一実施形態及び一従来例における入射光の波長と感度出力との関係を示すグラフである。
【図7】本願の発明の一従来例の側断面図である。
【符号の説明】
11 Si基体 15 センサ
23 SiO2 膜(第1のSiO2 膜)
26 SiO2 膜(第2のSiO2 膜)
27 遮光膜 31 開口
32 SiN膜(第2のSiN膜) 41 SiN膜(第1のSiN膜)
Claims (2)
- Si基体にセンサが形成されており、
前記センサに対応する開口を有する遮光膜が前記Si基体の上層に設けられており、
第1のSiO2 膜、第1のSiN膜、第2のSiO2 膜及び第2のSiN膜が前記センサ上に順次に設けられており、
前記開口の中央部における前記第1のSiN膜の厚さが40nm以下であり、前記中央部における前記第2のSiN膜の厚さが100nm以下であることを特徴とする固体撮像素子。 - 前記中央部における前記第1のSiN膜の厚さが30nm以下であることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35356596A JP3601050B2 (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35356596A JP3601050B2 (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10178166A JPH10178166A (ja) | 1998-06-30 |
JP3601050B2 true JP3601050B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=18431703
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35356596A Expired - Fee Related JP3601050B2 (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3601050B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7999291B2 (en) | 2005-09-05 | 2011-08-16 | Sony Corporation | Method of manufacturing solid state imaging device, solid state imaging device, and camera using solid state imaging device |
-
1996
- 1996-12-17 JP JP35356596A patent/JP3601050B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10178166A (ja) | 1998-06-30 |
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Legal Events
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A977 | Report on retrieval |
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TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
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