JP5651976B2 - 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents
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Description
図5は、本発明を適用した固体撮像素子としてのCMOSイメージセンサの構成例を示すブロック図である。
次に、画素アレイ部111に行列状に配置されている単位画素120の具体的な構造について説明する。単位画素120は、浮遊拡散領域(容量)とは別に、光電変換素子から転送される光電荷を保持する電荷保持領域(以下、「メモリ部」と記述する)を有している。
ここで、電荷保持領域としてのメモリ部123のゲート電極、即ち、第1転送ゲート122のゲート電極122Aの電位について説明する。
より具体的には、第1転送ゲート122若しくは第2転送ゲート124のいずれか一方、または両方を非導通状態とする際に、ゲート電極122A,124Aに印加する電圧が、ゲート電極直下のSi表面にキャリアを蓄積できるピニング状態となるように設定される。
図7は、単位画素120の模式断面図である。図7を参照して、単位画素120の半導体基板より上側の膜構成について説明する。ここで、半導体基板とは、N型基板131と、その内部に形成されたP型層133、N型埋め込み層134、埋め込みチャネル135、および浮遊拡散領域125の埋め込み領域を含むP型ウェル層132とで構成される全体をいう。
図8を参照して、単位画素120の絶縁膜161の構成について説明する。
図9を参照して、RGBの各画素で厚みが異なる絶縁膜161の製造方法について説明する。
本発明は、上述した実施の形態で説明した単位画素120以外のものでも、単位画素(固体撮像素子)の構成として遮光層を有するものであれば、採用することができる。以下、本発明が適用可能なその他の単位画素120の構造について説明する。なお、以下の図において、図6と対応する部分には同一符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
図13は、単位画素120のその他の第1構成例である単位画素120Bの構造を示す図である。
図14は、単位画素120のその他の第2構成例である単位画素120Cの構造を示す図である。
図15は、単位画素120のその他の第3構成例である単位画素120Dの構造を示す図である。
図16は、単位画素120のその他の第4構成例である単位画素120Eの構造を示す図である。
図17は、単位画素120のその他の第5構成例である単位画素120Fの構造を示す図である。
さらに本発明は、固体撮像素子への適用に限られるものではない。即ち、本発明は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像素子を用いる複写機など、画像取込部(光電変換部)に固体撮像素子を用いる電子機器全般に対して適用可能である。固体撮像素子は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
Claims (9)
- 半導体基板内に形成された光電変換領域と、
前記半導体基板内に形成され、前記光電変換領域で蓄積された電荷を読み出されるまで保持する電荷保持領域と、
前記半導体基板上に形成され、前記光電変換領域によって変換された電荷を前記電荷保持領域に転送する転送ゲートと、
前記転送ゲート及び前記光電変換領域の上面に形成される遮光膜と
を備え、
前記半導体基板と前記光電変換領域の上面に形成される前記遮光膜の間の厚みが、前記光電変換領域に入射する光の波長領域が長波長のものほど薄く形成されている
固体撮像素子。 - 前記半導体基板と前記遮光膜の間の厚みが、Rの波長領域、Gの波長領域、Bの波長領域ごとに異なる
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記半導体基板と前記遮光膜の間の絶縁膜の厚みが、前記光の波長領域ごとに異なる
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記絶縁膜は窒化膜を第1の酸化膜と第2の酸化膜で挟んだ3層構造により構成され、前記第1の酸化膜と第2の酸化膜のいずれか一方の厚みが、前記光の波長領域ごとに異なる
請求項3に記載の固体撮像素子。 - 入射する光を電荷に変換する光電変換領域と、前記光電変換領域で蓄積された電荷を読み出されるまで保持する電荷保持領域を半導体基板内に形成し、前記光電変換領域によって変換された電荷を前記電荷保持領域に転送する転送ゲートを、前記半導体基板上に形成する第1のステップと、
前記半導体基板および前記転送ゲート上に、絶縁膜を形成する第2のステップと、
前記光電変換領域上に形成された前記絶縁膜を前記光電変換領域に入射する光の波長領域が長波長のものほど薄くなるように加工する第3のステップと、
前記転送ゲート及び前記光電変換領域の上面に遮光膜を形成する第4のステップと
を含む固体撮像素子の製造方法。 - 前記絶縁膜は、窒化膜を第1の酸化膜と第2の酸化膜で挟んだ3層構造により構成され、
前記第2のステップでは、前記第1の酸化膜または第2の酸化膜の一方をエッチングすることで、前記光の波長領域が長波長のものほど薄くなるように前記絶縁膜を形成する
請求項5に記載の固体撮像素子の製造方法。 - 前記第2のステップにおいて、Rの波長領域、Gの波長領域、Bの波長領域ごとに異なるように前記絶縁膜を形成する
請求項5に記載の固体撮像素子の製造方法。 - 前記第2のステップでは、前記光の波長領域ごとに異なるレジストマスクを使用する
請求項7に記載の固体撮像素子の製造方法。 - 半導体基板内に形成された光電変換領域と、
前記半導体基板内に形成され、前記光電変換領域で蓄積された電荷を読み出されるまで保持する電荷保持領域と、
前記半導体基板上に形成され、前記光電変換領域によって変換された電荷を前記電荷保持領域に転送する転送ゲートと、
前記転送ゲート及び前記光電変換領域の上面に形成される遮光膜と
を備え、
前記半導体基板と前記光電変換領域の上面に形成される前記遮光膜の間の厚みが、前記光電変換領域に入射する光の波長領域が長波長のものほど薄く形成されている固体撮像素子を有し、
行列状に配置された複数行の単位画素が同時に前記電荷の蓄積を行い、
前記転送ゲートにより転送された前記電荷を順次読み出す
電子機器。
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