JP5735318B2 - Solid-state imaging device and electronic information device - Google Patents

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Description

本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。   The present invention relates to a solid-state image sensor composed of a semiconductor element that captures an image by photoelectrically converting image light from a subject, such as a digital video camera and a digital still camera using the solid-state image sensor as an image input device in an imaging unit. The present invention relates to an electronic information device such as a digital camera, an image input camera such as a surveillance camera, a scanner device, a facsimile device, a television phone device, and a camera-equipped mobile phone device.

この種の従来の固体撮像素子として、特許文献1において、シリコン基板の表面側に回路素子や配線層などを形成し、シリコン基板の裏面側より光を入射させて撮像できるようにすることにより、裏面側に回路素子や配線層がない分、受光のための開口率を高くできて、入射光の吸収または反射を抑えるようにした所謂裏面照射型固体撮像素子が提案されている。   As a conventional solid-state imaging device of this type, in Patent Document 1, by forming a circuit element, a wiring layer, or the like on the front surface side of the silicon substrate and allowing light to enter from the back surface side of the silicon substrate, A so-called back-illuminated solid-state imaging device has been proposed in which the aperture ratio for light reception can be increased by the absence of circuit elements and wiring layers on the back side, and absorption or reflection of incident light can be suppressed.

図6は、特許文献1に開示されている従来の裏面照射型固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。   FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view showing an example of a configuration of a main part of a conventional backside illumination type solid-state imaging device disclosed in Patent Document 1.

図6において、従来の裏面照射型固体撮像素子としてのCMOSイメージセンサ100において、ウェハをCMP(Chemical Mechanical Polishing)によって研磨することにより、10〜20μm程度の厚さのシリコン(Si)層(素子層)101が形成される。このシリコン層101の一方の面側にはSiO膜102を挟んで遮光膜103が形成されている。 In FIG. 6, in a CMOS image sensor 100 as a conventional back-illuminated solid-state imaging device, a wafer is polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing) to thereby form a silicon (Si) layer (element layer) having a thickness of about 10 to 20 μm. ) 101 is formed. A light shielding film 103 is formed on one surface side of the silicon layer 101 with an SiO 2 film 102 interposed therebetween.

遮光膜103は配線と異なり、光学的な要素だけを考慮してレイアウトされる。この遮光膜103には開口部103aが形成されている。遮光膜103の上には、パッシベーション膜としてシリコン窒化膜(SiN)104が形成され、さらに、開口部103aの上方に色フィルタ105およびその上にマイクロレンズ106が形成されている。   Unlike the wiring, the light shielding film 103 is laid out in consideration of only optical elements. An opening 103 a is formed in the light shielding film 103. On the light shielding film 103, a silicon nitride film (SiN) 104 is formed as a passivation film, and further, a color filter 105 and a micro lens 106 are formed thereon above the opening 103a.

即ち、シリコン層101の一方の面側から入射する光は、マイクロレンズ106および色フィルタ105を経由して、シリコン層101に形成されるフォトダイオード107の受光面に導かれる。このシリコン層101の他方の面側(図6の下側)には、トランジスタや金属配線などが形成される配線層108が形成され、その下にはさらに基板支持材109が貼り付けられている。なお、110は画素領域であり、111は周辺回路領域である。   That is, light incident from one surface side of the silicon layer 101 is guided to the light receiving surface of the photodiode 107 formed on the silicon layer 101 via the microlens 106 and the color filter 105. On the other surface side of this silicon layer 101 (the lower side in FIG. 6), a wiring layer 108 on which transistors, metal wirings and the like are formed is formed, and a substrate support material 109 is further attached below the wiring layer 108. . Reference numeral 110 denotes a pixel area, and 111 denotes a peripheral circuit area.

ここで、従来の表面受光型固体撮像素子としてのCMOSイメージセンサでは、配線層108側を表面側とし、この配線層108側から入射光を取り込む表面受光型画素構造を採っていたのに対して、このCMOSイメージセンサ100では、配線層108と反対側の面(裏面;図6の上側)側から入射光を取り込んでいる。この裏面受光型画素構造から明らかなように、マイクロレンズ106からフォトダイオード107までの間には遮光層103が金属層として存在するだけであること、また、この遮光層103のフォトダイオード107からの高さがSiO膜102の膜厚(例えば、約0.5μm)に比べて低いことから、金属層での「けられ」による集光の制限をなくすことができる。 Here, in the conventional CMOS image sensor as the surface light-receiving solid-state imaging device, the wiring layer 108 side is the front surface side, whereas the surface light-receiving pixel structure that takes in incident light from the wiring layer 108 side is adopted. In this CMOS image sensor 100, incident light is taken in from the side opposite to the wiring layer 108 (back side; upper side in FIG. 6). As is apparent from the backside light receiving pixel structure, the light shielding layer 103 is only present as a metal layer between the microlens 106 and the photodiode 107, and the light shielding layer 103 from the photodiode 107 is also present. Since the height is lower than the thickness of the SiO 2 film 102 (for example, about 0.5 μm), it is possible to eliminate the limitation of light collection due to “scratching” in the metal layer.

図7は、従来の裏面受光型固体撮像素子としてのチップ状態のCMOS型固体撮像素子において、中央部から有効画素アレイ、オプティカルブラック領域および周辺回路領域が設けられた要部構成例を模式的に示す平面図である。図8は、図7のAA’線縦断面図である。   FIG. 7 schematically shows an example of a main part configuration in which an effective pixel array, an optical black region, and a peripheral circuit region are provided from the center in a chip-type CMOS solid-state image pickup device as a conventional back-surface light-receiving solid-state image pickup device. FIG. FIG. 8 is a longitudinal sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 7.

図7および図8において、従来の裏面受光型固体撮像素子としてのチップ状態のCMOS型固体撮像素子200では、複数の画素部がマトリクス状に配列された中央部の有効画素アレイ領域201と、この有効画素アレイ領域201の周囲側に形成された黒基準を得るためのオプティカルブラック領域202と、オプティカルブラック領域202の周囲側に形成された周辺回路領域203とを有している。   7 and 8, in a chip-type CMOS solid-state image pickup device 200 as a conventional back-surface light-receiving solid-state image pickup device, an effective pixel array region 201 in a central portion in which a plurality of pixel portions are arranged in a matrix, An optical black region 202 for obtaining a black reference formed on the peripheral side of the effective pixel array region 201 and a peripheral circuit region 203 formed on the peripheral side of the optical black region 202 are provided.

オプティカルブラック領域202は、暗電流などのノイズ補正用画素が有効画素アレイ201の周囲に配列された構成であり、シリコン基板204の裏面上に絶縁膜205を介して金属遮光膜206により覆われている。オプティカルブラック領域202から出力された黒信号を基準として、有効画素アレイ領域201から出力された撮像信号を補正することにより、暗電流などのノイズを除去する黒レベル補正が為されている。   The optical black region 202 has a configuration in which pixels for correcting noise such as dark current are arranged around the effective pixel array 201, and is covered with a metal light shielding film 206 via an insulating film 205 on the back surface of the silicon substrate 204. Yes. By correcting the image pickup signal output from the effective pixel array area 201 with the black signal output from the optical black area 202 as a reference, black level correction for removing noise such as dark current is performed.

有効画素アレイ領域201では、シリコン基板204内に形成された素子分離領域により区切られた単位画素領域内に、高濃度のN型半導体領域よりなる光電変換素子(受光部)が複数、マトリクス状に形成されている。シリコン基板204の第1面側、即ち表面側(図8中下側)には、各光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出す読出回路が画素毎にそれぞれ形成され、これらの各読出回路上にトランジスタのゲート207およびこれに接続された配線層208が形成されている。   In the effective pixel array region 201, a plurality of photoelectric conversion elements (light receiving portions) made of high-concentration N-type semiconductor regions are arranged in a matrix in a unit pixel region delimited by an element isolation region formed in the silicon substrate 204. Is formed. On the first surface side of the silicon substrate 204, that is, on the surface side (lower side in FIG. 8), readout circuits for reading out signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements are formed for each pixel. A gate 207 of the transistor and a wiring layer 208 connected thereto are formed.

また、シリコン基板204の第2面側、即ち裏面側(図8中上側)には、絶縁膜205(SiO膜やSiN膜など)を介して、有効画素アレイ領域201上に各単位画素領域に対応する位置に、異なる色のカラーフィルタ209が所定配列規則(例えばベイヤ配列)でそれぞれ形成されている。各カラーフィルタ209上の各光電変換素子に対応する位置には、それぞれオンチップレンズ210が形成されている。 Further, on the second surface side of the silicon substrate 204, that is, the back surface side (upper side in FIG. 8), each unit pixel region is placed on the effective pixel array region 201 via an insulating film 205 (SiO 2 film, SiN film, etc.). The color filters 209 of different colors are formed at predetermined positions according to the predetermined arrangement rule (for example, Bayer arrangement). On-chip lenses 210 are formed at positions corresponding to the photoelectric conversion elements on the color filters 209, respectively.

さらに、金属遮光膜206は、オプティカルブラック領域202の光電変換素子および周辺回路領域203を連続的に覆うように形成されている。このような構成のCMOS型固体撮像素子200では、シリコン基板204の第2面側、即ち裏面側(図8中上側)から画像光が入射される。なお、シリコン基板204の第1面側、即ち表面側(図8中下側)の絶縁膜211上には、図示しないが、パッシベーション膜からなる平坦化膜が形成され、この平坦化膜上に支持基板(図示せず)が接着されている。   Furthermore, the metal light-shielding film 206 is formed so as to continuously cover the photoelectric conversion element and the peripheral circuit region 203 in the optical black region 202. In the CMOS solid-state imaging device 200 having such a configuration, image light is incident from the second surface side of the silicon substrate 204, that is, the back surface side (upper side in FIG. 8). Although not shown, a planarizing film made of a passivation film is formed on the insulating film 211 on the first surface side of the silicon substrate 204, that is, on the surface side (lower side in FIG. 8). A support substrate (not shown) is bonded.

次に、従来の表面照射型固体撮像素子におけるストレス緩和領域について説明する。   Next, a stress relaxation region in a conventional surface irradiation type solid-state imaging device will be described.

図9は、特許文献2に開示されている従来の表面照射型固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。   FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing an example of the configuration of the main part of a conventional surface irradiation type solid-state imaging device disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG.

図9において、従来の表面照射型固体撮像素子300は、半導体基板301の上部に、複数の画素部のそれぞれに、入射光を光電変換する受光部302と、受光部302の信号電荷を転送する電荷転送トランジスタ303と、電荷転送トランジスタ303によって受光部302から信号電荷が転送されそれによって電圧変換されるフローティングディフュージョン304と、分離絶縁層を介して設けられた信号読み出回路を構成するトランジスタ305とが設けられている。電荷転送トランジスタ303のゲート、フローティングディフュージョン304およびトランジスタ305などに接続されるコンタクトプラグ306を介して多層の配線層307および307aが設けられている。これらのコンタクトプラグ306および配線層307が3段に亘って各絶縁層308、308aに設けられている。   In FIG. 9, a conventional surface irradiation type solid-state imaging device 300 transfers a signal charge of a light receiving unit 302 and a light receiving unit 302 that photoelectrically converts incident light to each of a plurality of pixel units on a semiconductor substrate 301. A charge transfer transistor 303; a floating diffusion 304 in which a signal charge is transferred from the light receiving unit 302 by the charge transfer transistor 303; and a voltage conversion thereby; and a transistor 305 constituting a signal read circuit provided via an isolation insulating layer; Is provided. Multi-layered wiring layers 307 and 307a are provided via contact plugs 306 connected to the gate of the charge transfer transistor 303, the floating diffusion 304, the transistor 305, and the like. The contact plug 306 and the wiring layer 307 are provided in each insulating layer 308, 308a in three stages.

オプティカルブラック画素領域309と周辺領域310との間にストレス緩和領域311が設けられている。ストレス緩和領域311は、空気層を含み、複数の金属配線307において、周辺領域310に設けられた金属配線307、307aによって、オプティカルブラック画素領域309へ伝播するストレスを緩和する。このストレス緩和領域311のストレス緩和層311a〜311cは、空気層であって、絶縁膜308aを貫通するように設けられている。受光部302、電荷転送トランジスタ303およびフローティングディフュージョン304により遮光画素部312が構成されており、トランジスタ305により周辺回路素子313が構成されている。   A stress relaxation region 311 is provided between the optical black pixel region 309 and the peripheral region 310. The stress alleviating region 311 includes an air layer, and in a plurality of metal wirings 307, stress propagating to the optical black pixel region 309 is mitigated by the metal wirings 307 and 307a provided in the peripheral region 310. The stress relaxation layers 311 a to 311 c in the stress relaxation region 311 are air layers and are provided so as to penetrate the insulating film 308 a. The light receiving portion 302, the charge transfer transistor 303 and the floating diffusion 304 constitute a light-shielding pixel portion 312, and the transistor 305 constitutes a peripheral circuit element 313.

特開2003−31785号公報JP 2003-31785 A 特開2010−232284号公報JP 2010-232284 gazette

特許文献1に開示されている従来の図6の裏面照射型固体撮像素子としてのCMOSイメージセンサ100および、図7および図8の裏面照射型固体撮像素子としてのCMOS型固体撮像素子200の構成では、シリコン層の第2面側、即ち裏面側において、周辺回路領域およびその内側のオプティカルブラック領域は光によって不要電子の発生を避けるためにシリコン層の上方に遮光膜を1層多く設けて遮光している。この遮光膜として使用する金属膜を構成するメタル材料は、絶縁膜を構成する絶縁材料と比較して、ストレス(応力)が大きい。この金属膜が有するストレス(応力)によりシリコン層に歪を発生させてシリコン層に暗電流を発生させてしまう。これにより、オプティカルブラック領域の暗電流が増大し、オプティカルブラック領域と有効画素アレイ領域の画素部の暗時出力差が発生して黒レベル補正が困難になってしまうという問題があった。   In the configuration of the conventional CMOS image sensor 100 as the back-illuminated solid-state image sensor in FIG. 6 and the CMOS solid-state image sensor 200 as the back-illuminated solid-state image sensor in FIGS. On the second surface side of the silicon layer, that is, the back surface side, the peripheral circuit region and the optical black region inside thereof are shielded by providing one more light shielding film above the silicon layer in order to avoid generation of unnecessary electrons due to light. ing. The metal material constituting the metal film used as the light-shielding film has a higher stress (stress) than the insulating material constituting the insulating film. The stress (stress) of the metal film causes strain in the silicon layer and causes dark current in the silicon layer. As a result, the dark current in the optical black area increases, causing a dark output difference between the pixel portions of the optical black area and the effective pixel array area, which makes it difficult to correct the black level.

特許文献2に開示されている従来の図9の表面照射型固体撮像素子300では、配線密度が高い周辺領域310からのストレスが、配線密度が低いオプティカルブラック画素領域309側に伝播しないように、周辺領域310とオプティカルブラック画素領域309との間に、金属配線307が設けられたストレス緩和領域311の絶縁膜308aに空気層が設けられている。これは、表面照射型固体撮像素子300であって、裏面照射型固体撮像素子における周辺回路部とオプティカルブラック領域間の金属遮光膜によるストレスによってシリコン層に歪が発生し、これによってオプティカルブラック領域のシリコン層に暗電流が発生して黒レベル補正を困難にしているという問題とはその課題が全く異なっている。   In the conventional front-illuminated solid-state imaging device 300 of FIG. 9 disclosed in Patent Document 2, the stress from the peripheral region 310 having a high wiring density is not propagated to the optical black pixel region 309 side having a low wiring density. Between the peripheral region 310 and the optical black pixel region 309, an air layer is provided on the insulating film 308a in the stress relaxation region 311 provided with the metal wiring 307. This is a front-illuminated solid-state imaging device 300, and the silicon layer is distorted by stress caused by a metal light-shielding film between the peripheral circuit portion and the optical black region in the back-illuminated solid-state imaging device. The problem is completely different from the problem that dark level is generated in the silicon layer and black level correction is difficult.

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、金属遮光膜のストレス(応力)に起因する暗電流を抑制して黒レベル補正をより正確に行うことができる固体撮像素子および、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and can suppress dark current caused by stress (stress) of a metal light-shielding film and can perform black level correction more accurately, and the solid-state imaging device. An object of the present invention is to provide an electronic information device such as a mobile phone device with a camera using an element as an image input device in an imaging unit.

本発明の固体撮像素子は、半導体基板の上方に、被写体からの入射光を光電変換して撮像する有効画素アレイ領域が中央部に設けられ、該有効画素アレイ領域の外周側に、該有効画素アレイ領域からの撮像信号に対して黒レベル補正を行うためのオプティカルブラック領域が設けられ、該オプティカルブラック領域の外周側に周辺回路領域が設けられた固体撮像素子において、該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域に入射光を遮光する遮光膜が設けられ、該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域における遮光膜の境界の全部または一部に、ストレスを開放するためのスリット部が設けられたものであり、そのことにより上記目的が達成される。   In the solid-state imaging device of the present invention, an effective pixel array region for capturing an image by photoelectrically converting incident light from a subject is provided above a semiconductor substrate, and the effective pixel is disposed on the outer peripheral side of the effective pixel array region. In a solid-state imaging device in which an optical black region for performing black level correction on an imaging signal from an array region is provided, and a peripheral circuit region is provided on the outer peripheral side of the optical black region, the optical black region and the peripheral A light shielding film for shielding incident light is provided in the circuit area, and a slit portion for releasing stress is provided at all or part of the boundary between the optical black area and the light shielding film in the peripheral circuit area. This achieves the above object.

また、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるスリット部は、前記周辺回路領域の遮光膜のストレスが前記オプティカルブラック領域の遮光膜および当該遮光膜下の半導体層に伝わらないかまたは伝わり難くくした緩衝部である。   Preferably, the slit portion in the solid-state imaging device of the present invention is configured such that the stress of the light shielding film in the peripheral circuit region is not transmitted to or hardly transmitted to the light shielding film in the optical black region and the semiconductor layer under the light shielding film. It is a buffer part.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるスリット部は、前記有効画素アレイ領域およびその外周側の前記オプティカルブラック領域の平面視4角形の少なくとも1辺の外周側に渡って形成されている。   Further preferably, the slit portion in the solid-state imaging device of the present invention is formed over the outer peripheral side of at least one side of the effective pixel array region and the optical black region on the outer peripheral side of the quadrangle in plan view.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるスリット部は、前記有効画素アレイ領域およびその外周側の前記オプティカルブラック領域の平面視4角形の外周囲に渡って形成されている。   Further preferably, the slit portion in the solid-state imaging device of the present invention is formed over the outer periphery of the effective pixel array region and the outer periphery of the optical black region on the outer peripheral side thereof in a square view.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるスリット部は、前記有効画素アレイ領域およびその外周側の前記オプティカルブラック領域の平面視4角形の左右または上下の対向する2辺に形成されている。   Further preferably, the slit portions in the solid-state imaging device of the present invention are formed on the two opposing left and right or upper and lower sides of the effective pixel array region and the square of the optical black region on the outer periphery thereof in plan view.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるスリット部は、前記有効画素アレイ領域およびその外周側の前記オプティカルブラック領域の平面視4角形状から少なくとも外周1角部の正方形状または長方形状を除いた凹部形状を含む全形状の外周囲の全部または一部に渡って形成されている。   Still preferably, in a solid-state imaging device according to the present invention, the slit portion excludes a square shape or a rectangular shape at least at an outer peripheral corner from a quadrangular shape in plan view of the effective pixel array region and the optical black region on the outer peripheral side thereof. It is formed over the whole or part of the outer periphery of the entire shape including the concave shape.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるオプティカルブラック領域の平面視外形が4角形の少なくとも1角部分には該オプティカルブラック領域の遮光膜が設けられていない。   Furthermore, it is preferable that a light shielding film for the optical black region is not provided in at least one corner portion of the optical black region of the solid-state imaging device according to the present invention having a quadrangular shape in plan view.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における周辺回路領域における4角リング状の遮光膜から、前記オプティカルブラック領域の平面視外形が4角形の少なくとも1角が凹んだ領域に突出して前記半導体基板上を覆うように、該周辺回路領域の遮光膜を内周4隅の少なくとも1隅側に増設している。   Further preferably, the semiconductor substrate protrudes from a quadrangular ring-shaped light shielding film in the peripheral circuit region of the solid-state imaging device of the present invention into a region in which at least one corner of the optical black region has a quadrangular shape in a plan view is recessed. A light-shielding film in the peripheral circuit region is added to at least one corner side of the inner periphery so as to cover the top.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるオプティカルブラック領域と前記周辺回路領域間に設けられたスリット部は、同一幅でリング状に該オプティカルブラック領域の外周側を囲むように形成されている。   Further preferably, the slit portion provided between the optical black region and the peripheral circuit region in the solid-state imaging device of the present invention is formed in a ring shape with the same width so as to surround the outer peripheral side of the optical black region. .

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における有効画素アレイ領域の平面視4角形の少なくとも1辺の外周側に前記オプティカルブラック領域が設けられ、前記スリット部は、該オプティカルブラック領域の外周囲に渡って形成されている。   Further preferably, the optical black region is provided on an outer peripheral side of at least one side of a quadrangle in a plan view of the effective pixel array region in the solid-state imaging device of the present invention, and the slit portion is formed on the outer periphery of the optical black region. It is formed across.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるスリット部は、連続的に設けられるかまたは断続的に設けられている。   Further, preferably, the slit portion in the solid-state imaging device of the present invention is provided continuously or intermittently.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるスリット部下に対応した前記半導体基板の半導体層は活性素子が配置されていない不活性領域とされている。   Furthermore, it is preferable that the semiconductor layer of the semiconductor substrate corresponding to the lower portion of the solid-state imaging device of the present invention is an inactive region where no active device is disposed.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における遮光膜は、金属遮光膜であって、アルミニュウム材料(Al)、タングステン材料(W)およびチタン材料(TiまたはTiN)のうちのいずれかにより構成されている。   Further preferably, the light shielding film in the solid-state imaging device of the present invention is a metal light shielding film, and is made of any one of an aluminum material (Al), a tungsten material (W), and a titanium material (Ti or TiN). ing.

さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における半導体基板の第1面側に、前記有効画素アレイ領域および前記オプティカルブラック領域において該半導体基板の半導体層内に複数の光電変換素子が形成されており、該オプティカルブラック領域と前記周辺回路領域において該半導体基板の第2面側に前記遮光膜が形成され、該有効画素アレイ領域において該第2面側から画像光が入射して該複数の光電変換素子により画像を撮像する裏面照射型固体撮像素子である。   Further preferably, a plurality of photoelectric conversion elements are formed in the semiconductor layer of the semiconductor substrate in the effective pixel array region and the optical black region on the first surface side of the semiconductor substrate in the solid-state imaging device of the present invention. The light shielding film is formed on the second surface side of the semiconductor substrate in the optical black region and the peripheral circuit region, and image light is incident from the second surface side in the effective pixel array region, and the plurality of photoelectric conversions This is a back-illuminated solid-state imaging device that captures an image with the device.

本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。   The electronic information device of the present invention uses the solid-state imaging device of the present invention as an image input device in an imaging unit, and thereby achieves the above object.

上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。   With the above configuration, the operation of the present invention will be described below.

本発明においては、半導体基板の上方に、被写体からの入射光を光電変換して撮像する有効画素アレイ領域が中央部に設けられ、有効画素アレイ領域の外周側に、有効画素アレイ領域からの撮像信号に対して黒レベル補正を行うためのオプティカルブラック領域が設けられ、オプティカルブラック領域の外周側に周辺回路領域が設けられた固体撮像素子において、オプティカルブラック領域と周辺回路領域に入射光を遮光する遮光膜が設けられ、オプティカルブラック領域と周辺回路領域における遮光膜の境界の全部または一部に、ストレスを開放するためのスリット部が設けられている。   In the present invention, an effective pixel array region for capturing an image by photoelectrically converting incident light from a subject is provided above the semiconductor substrate, and imaging from the effective pixel array region is provided on the outer peripheral side of the effective pixel array region. In a solid-state imaging device in which an optical black region for correcting a black level for a signal is provided and a peripheral circuit region is provided on the outer peripheral side of the optical black region, incident light is shielded from the optical black region and the peripheral circuit region. A light shielding film is provided, and a slit portion for releasing stress is provided in all or a part of the boundary between the optical black region and the peripheral circuit region.

これによって、遮光膜のストレスがスリット部で開放されるので、金属遮光膜のストレス(応力)に起因する暗電流を抑制して黒レベル補正をより正確に行うことが可能となる。   As a result, the stress of the light shielding film is released at the slit portion, so that dark current due to the stress (stress) of the metal light shielding film can be suppressed and black level correction can be performed more accurately.

以上により、本発明によれば、オプティカルブラック領域と周辺回路領域における遮光膜の境界の全部または一部に、ストレスを開放するためのスリット部が設けられているため、金属遮光膜のストレス(応力)に起因する暗電流を抑制して黒レベル補正をより正確に行うことができる。   As described above, according to the present invention, since the slit portion for releasing the stress is provided in all or part of the boundary between the optical black region and the peripheral circuit region, the stress (stress) of the metal light shielding film is provided. The black level correction can be performed more accurately by suppressing the dark current caused by ().

本発明の実施形態1におけるチップ状態のCMOS型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the example of a principal part structure of the CMOS solid-state image sensor of the chip state in Embodiment 1 of this invention. 図1のBB’線縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line BB ′ in FIG. 1. 本発明の実施形態2におけるチップ状態のCMOS型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the example of a principal part structure of the CMOS type solid-state image sensor of the chip state in Embodiment 2 of this invention. 図3のCC’線縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view taken along line CC ′ of FIG. 3. 本発明の実施形態3として、本発明の実施形態1、2の固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of schematic structure of the electronic information device which used the solid-state image sensor of Embodiment 1, 2 of this invention for the imaging part as Embodiment 3 of this invention. 特許文献1に開示されている従来の裏面照射型固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part structural example of the conventional backside illumination type solid-state image sensor currently disclosed by patent document 1. FIG. 従来の裏面受光型固体撮像素子としてのチップ状態のCMOS型固体撮像素子において、中央部から有効画素アレイ、オプティカルブラック領域および周辺回路領域が設けられた要部構成例を模式的に示す平面図である。FIG. 4 is a plan view schematically showing an example of a configuration of a main part in which an effective pixel array, an optical black region, and a peripheral circuit region are provided from the center in a chip-type CMOS solid-state image sensor as a conventional backside light-receiving solid-state image sensor. is there. 図7のAA’線縦断面図である。FIG. 8 is a vertical sectional view taken along line AA ′ of FIG. 7. 特許文献2に開示されている従来の表面照射型固体撮像素子の要部構成例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part structural example of the conventional surface irradiation type solid-state image sensor currently disclosed by patent document 2. FIG.

以下に、本発明の固体撮像素子の実施形態1、2および、この固体撮像素子の実施形態1、2を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態3について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。   Embodiments 1 and 2 of the solid-state imaging device of the present invention, and implementation of electronic information equipment such as a mobile phone device with a camera using the embodiments 1 and 2 of the solid-state imaging device as image input devices in an imaging unit are described below. The third embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In addition, each thickness, length, etc. of the structural member in each figure are not limited to the structure to illustrate from a viewpoint on drawing preparation.

(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1におけるチップ状態のCMOS型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図である。図2は、図1のBB’線縦断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration example of a main part of a CMOS solid-state imaging device in a chip state according to Embodiment 1 of the present invention. 2 is a longitudinal sectional view taken along the line BB ′ of FIG.

図1および図2において、本実施形態1のチップ状態のCMOS型固体撮像素子1は、入射光を光電変換して撮像する複数の受光部がマトリクス状に配列された中央部の有効画素アレイ領域2と、この有効画素アレイ2の周囲側に形成された黒基準を得るためのオプティカルブラック領域3と、オプティカルブラック領域3の周囲側に形成された周辺回路領域4と、オプティカルブラック領域3と周辺回路領域4間に設けられ、オプティカルブラック領域3の外周側全域に渡るスリット部5とを有している。   1 and 2, the CMOS solid-state imaging device 1 in the chip state according to the first embodiment has a central effective pixel array region in which a plurality of light-receiving portions that photoelectrically convert incident light to form an image are arranged in a matrix. 2, an optical black region 3 for obtaining a black reference formed on the peripheral side of the effective pixel array 2, a peripheral circuit region 4 formed on the peripheral side of the optical black region 3, and the optical black region 3 and the peripheral The slit portion 5 is provided between the circuit regions 4 and extends over the entire outer peripheral side of the optical black region 3.

有効画素アレイ領域2では、シリコン基板6内に形成された素子分離領域により区切られた単位画素領域内に、高濃度のN型半導体領域よりなる光電変換素子(受光部)が複数、行列方向でマトリクス状に形成されている。シリコン基板6の第1面側、即ち表面側(図2中下側)には、各受光部に蓄積された信号電荷を読み出す読出回路が各画素部毎にそれぞれ形成され、これらの読出回路上にトランジスタのゲート9およびこれに接続された配線層10が形成されている。   In the effective pixel array region 2, a plurality of photoelectric conversion elements (light receiving portions) made of high-concentration N-type semiconductor regions are arranged in a matrix direction in a unit pixel region delimited by an element isolation region formed in the silicon substrate 6. It is formed in a matrix. On the first surface side of the silicon substrate 6, that is, on the front surface side (lower side in FIG. 2), readout circuits for reading out signal charges accumulated in the respective light receiving units are formed for each pixel unit. A gate 9 of the transistor and a wiring layer 10 connected to the gate 9 are formed.

シリコン基板6の第2面側、即ち裏面側(図2中上側)には、絶縁膜7(SiO膜やSiN膜など)を介して、有効画素アレイ領域2上に各単位画素領域(受光部)に対応する位置に、異なる色のカラーフィルタ11が所定配列規則(例えばベイヤ配列)でそれぞれ形成されている。各カラーフィルタ11上の各受光部に対応する位置にはそれぞれオンチップレンズ12が形成されている。 On the second surface side of the silicon substrate 6, that is, on the back surface side (upper side in FIG. 2), each unit pixel region (light receiving) on the effective pixel array region 2 via an insulating film 7 (SiO 2 film, SiN film, etc.). The color filters 11 of different colors are formed at predetermined positions (for example, Bayer array) at positions corresponding to the (part). On-chip lenses 12 are formed at positions corresponding to the respective light receiving portions on the respective color filters 11.

オプティカルブラック領域3では、シリコン基板6内に形成された素子分離領域により区切られた単位画素領域内に、高濃度のN型半導体領域よりなる光電変換素子(フォトダイオード)が複数列、例えば4、5列に形成されている。シリコン基板6の第1面側、即ち表面側(図2中下側)には、各光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出す読出回路が各画素部毎にそれぞれ形成され、これらの読出回路上にトランジスタのゲート9およびこれに接続された配線層10が形成されている。   In the optical black region 3, a plurality of rows of photoelectric conversion elements (photodiodes) composed of high-concentration N-type semiconductor regions are formed in a unit pixel region delimited by an element isolation region formed in the silicon substrate 6, for example, 4, It is formed in 5 rows. On the first surface side of the silicon substrate 6, that is, on the front surface side (lower side in FIG. 2), readout circuits for reading out signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements are formed for the respective pixel units. A gate 9 of the transistor and a wiring layer 10 connected thereto are formed on the top.

オプティカルブラック領域3では、暗電流などのノイズ補正用画素が有効画素アレイ領域2の平面視長方形または正方形の外周囲に数列〜数十列程度で配列された構成であり、シリコン基板6の裏面上に絶縁膜7を介してアルミニュウム材料(Al)やタングステン材料(W)の他、チタン材料(TiまたはTiN)などの金属遮光膜8aにより覆われている。オプティカルブラック領域3から出力された黒信号を基準として、有効画素アレイ領域2から出力された撮像信号を補正(差分)することにより、暗電流などのノイズを除去する黒レベル補正が為される。   The optical black region 3 has a configuration in which pixels for correcting noise such as dark current are arranged in several rows to several tens rows around the outer periphery of a rectangular or square in a plan view of the effective pixel array region 2, and on the back surface of the silicon substrate 6. In addition to the aluminum material (Al) and the tungsten material (W), the insulating film 7 is covered with a metal light shielding film 8a such as a titanium material (Ti or TiN). By correcting (difference) the imaging signal output from the effective pixel array region 2 with the black signal output from the optical black region 3 as a reference, black level correction for removing noise such as dark current is performed.

周辺回路領域4では、有効画素アレイ領域2およびオプティカルブラック領域3の各光電変換素子からの信号電荷を読み出す各読出回路を駆動する読出駆動回路などが設けられている。周辺回路領域4におけるシリコン基板6の第1面側、即ち表面側(図2中下側)には、この読出駆動回路のトランジスタのゲート9およびソース・ドレイン領域、これらに接続された配線層10が高密度に形成されている。   In the peripheral circuit region 4, a read drive circuit that drives each read circuit that reads signal charges from each photoelectric conversion element in the effective pixel array region 2 and the optical black region 3 is provided. On the first surface side of the silicon substrate 6 in the peripheral circuit region 4, that is, on the surface side (lower side in FIG. 2), the gate 9 and source / drain regions of the transistor of this read drive circuit, and the wiring layer 10 connected thereto. Is formed with high density.

周辺回路領域4では、シリコン基板6の裏面上に絶縁膜7を介してアルミニュウム材料(Al)やタングステン材料(W)、チタン材料(TiまたはTiN)などの金属遮光膜8bにより覆われている。この周辺回路領域4の金属遮光膜8bと、オプティカルブラック領域3の金属遮光膜8aとの間の境界には、金属膜ストレスを開放するスリット5a(細長い隙間)がオプティカルブラック領域3の外周囲に渡って形成されている。このスリット5aが形成されるスリット領域5はシリコン基板6の表面側にトランジスタなどの活性素子を配置せず不活性領域とする。   In the peripheral circuit region 4, the back surface of the silicon substrate 6 is covered with a metal light shielding film 8 b such as an aluminum material (Al), a tungsten material (W), or a titanium material (Ti or TiN) via an insulating film 7. At the boundary between the metal light-shielding film 8b in the peripheral circuit region 4 and the metal light-shielding film 8a in the optical black region 3, a slit 5a (elongated gap) for releasing the metal film stress is formed on the outer periphery of the optical black region 3. It is formed across. The slit region 5 in which the slit 5a is formed is an inactive region without disposing an active element such as a transistor on the surface side of the silicon substrate 6.

即ち、シリコン基板6の第2面側、即ち裏面側(図2中上側)において、オプティカルブラック領域3の光電変換素子上を覆う金属遮光膜8aが形成され、周辺回路領域4上を覆う金属遮光膜8bが形成されている。オプティカルブラック領域3と周辺回路領域4の境界に金属膜ストレスを開放するスリットが設けられている。スリット5aの幅は数μm程度、例えば3μm程度である。このスリット5aの第1面側、即ち表面側(図2中下側)には周辺回路の活性素子は存在しないようにレイアウトされている。   That is, on the second surface side of the silicon substrate 6, that is, on the back surface side (upper side in FIG. 2), the metal light shielding film 8 a that covers the photoelectric conversion element in the optical black region 3 is formed, and the metal light shielding film that covers the peripheral circuit region 4 is formed. A film 8b is formed. A slit for releasing the metal film stress is provided at the boundary between the optical black region 3 and the peripheral circuit region 4. The width of the slit 5a is about several μm, for example, about 3 μm. The slit 5a is laid out so that there are no active elements in the peripheral circuit on the first surface side, that is, the front surface side (lower side in FIG. 2).

なお、シリコン基板6の第1面側、即ち表面側(図2中下側)の絶縁膜13上には、図示しないが、パッシベーション膜からなる平坦化膜が形成され、この平坦化膜上に支持基板(図示せず)が接着されている。   Although not shown, a planarizing film made of a passivation film is formed on the insulating film 13 on the first surface side of the silicon substrate 6, that is, on the surface side (lower side in FIG. 2). A support substrate (not shown) is bonded.

以上により、本実施形態1によれば、半導体基板6の上方に、被写体からの入射光を光電変換して撮像する有効画素アレイ領域2が中央部に設けられ、有効画素アレイ領域2の外周側に、有効画素アレイ領域2からの撮像信号に対して黒レベル補正を行うためのオプティカルブラック領域3が設けられ、オプティカルブラック領域3の外周側に周辺回路領域4が設けられた固体撮像素子1において、オプティカルブラック領域3と周辺回路領域4に入射光を遮光する金属遮光膜8a,8bが設けられ、オプティカルブラック領域3と周辺回路領域4における金属遮光膜8a,8bの境界の全部に、ストレスを開放するためのスリット部5が設けられている。スリット部5は、周辺回路領域4の金属遮光膜8bのストレスがオプティカルブラック領域3の金属遮光膜8aおよびその下の半導体層に伝わらないかまたは伝わり難くくした緩衝領域であって、スリット部5のスリット5aは、有効画素アレイ領域2およびその外周側のオプティカルブラック領域3の平面視4角形の外周囲に渡って形成されている。   As described above, according to the first embodiment, the effective pixel array region 2 that captures an image by photoelectrically converting incident light from the subject is provided above the semiconductor substrate 6 at the center, and the outer peripheral side of the effective pixel array region 2 Further, in the solid-state imaging device 1 in which an optical black region 3 for performing black level correction on an imaging signal from the effective pixel array region 2 is provided and a peripheral circuit region 4 is provided on the outer peripheral side of the optical black region 3. The optical black region 3 and the peripheral circuit region 4 are provided with metal light shielding films 8a and 8b for shielding incident light, and stress is applied to all of the boundaries between the optical black region 3 and the peripheral circuit region 4 between the metal light shielding films 8a and 8b. A slit portion 5 for opening is provided. The slit portion 5 is a buffer region in which the stress of the metal light-shielding film 8b in the peripheral circuit region 4 is not transmitted to or hardly transmitted to the metal light-shielding film 8a in the optical black region 3 and the semiconductor layer therebelow. The slits 5a are formed over the outer periphery of the effective pixel array region 2 and the optical black region 3 on the outer peripheral side thereof in a quadrangular shape in plan view.

このように、金属遮光膜8bのストレスがスリット5aで開放されることにより、オプティカルブラック領域3の金属遮光膜8aによるシリコン層の歪が減少し、オプティカルブラック領域3と有効画素アレイ領域2の暗時出力差が少なく、より正確な基準電圧を得る裏面照射型CMOSイメージセンサであるCMOS型固体撮像素子1を得ることができる。   As described above, the stress of the metal light shielding film 8b is released by the slit 5a, so that the distortion of the silicon layer due to the metal light shielding film 8a in the optical black region 3 is reduced, and the darkness of the optical black region 3 and the effective pixel array region 2 is reduced. A CMOS solid-state imaging device 1 which is a back-illuminated CMOS image sensor that obtains a more accurate reference voltage with a small time output difference can be obtained.

なお、本実施形態1では、スリット5aをオプティカルブラック領域3の金属遮光膜8aとの間の境界に、オプティカルブラック領域3の外周囲の全部に渡って形成したが、これに限らず、オプティカルブラック領域3の外周囲の一部に形成してもよい。この場合、オプティカルブラック領域3の外周囲が平面視4角形の少なくとも1辺にスリット5aが形成されていてもよいし、4辺全てにおいてまたは少なくとも1辺に断続的(ドット状)にスリット5aが形成されていてもよい。スリット5aを辺に設ける場合には、平面視4角形で左右辺または上下辺のように対称位置にスリット5aを設ける方がよい。即ち、スリット部5は、有効画素アレイ領域2およびその外周側のオプティカルブラック領域3の平面視4角形の左右または上下の対向する2辺に形成されていればよい。   In the first embodiment, the slit 5a is formed at the boundary between the optical black region 3 and the metal light-shielding film 8a over the entire outer periphery of the optical black region 3. However, the present invention is not limited to this. You may form in a part of outer periphery of the area | region 3. FIG. In this case, the outer periphery of the optical black region 3 may be formed with slits 5a on at least one side of a quadrangular shape in plan view, or the slits 5a may be formed intermittently (dot-like) on all four sides or on at least one side. It may be formed. When the slits 5a are provided on the sides, it is preferable to provide the slits 5a at symmetrical positions such as the left and right sides or the upper and lower sides in a plan view quadrangle. That is, the slit part 5 should just be formed in the left-right or up-and-down two opposing sides of the effective pixel array area | region 2 and the optical black area | region 3 of the outer peripheral side of the tetragonal plane view.

(実施形態2)
図3は、本発明の実施形態2におけるチップ状態のCMOS型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図である。図4は、図3のCC’線縦断面図である。なお、図3および図4では、図1および図2の構成部材と同一の作用効果を奏する構成部材には同一の符号を付して説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a plan view schematically showing a configuration example of a main part of a chip-type CMOS solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention. 4 is a longitudinal sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 3 and 4, the same reference numerals are used for the description of the structural members that have the same operational effects as the structural members of FIGS. 1 and 2.

図3および図4において、本実施形態1のチップ状態のCMOS型固体撮像素子1Aは、入射光を光電変換して撮像する複数の受光部がマトリクス状に配列された中央部の有効画素アレイ領域2と、この有効画素アレイ2の平面視長方形領域の角部分以外の外周4辺側に形成された黒基準を得るためのオプティカルブラック領域3Aと、オプティカルブラック領域3Aの外周囲側にリング状に形成された周辺回路領域4と、オプティカルブラック領域3Aと周辺回路領域4間に設けられ、オプティカルブラック領域3Aの外周側全域に渡るスリット部5Aとを有している。   3 and 4, the CMOS solid-state imaging device 1A in the chip state according to the first embodiment has a central effective pixel array region in which a plurality of light-receiving portions that photoelectrically convert incident light to form an image are arranged in a matrix. 2 and an optical black region 3A for obtaining a black reference formed on the outer peripheral four sides other than the corners of the rectangular region in plan view of the effective pixel array 2, and a ring shape on the outer peripheral side of the optical black region 3A The peripheral circuit region 4 is formed, and the slit portion 5A is provided between the optical black region 3A and the peripheral circuit region 4 and extends over the entire outer peripheral side of the optical black region 3A.

有効画素アレイ領域2では、シリコン基板6内に形成された素子分離領域により区切られた単位画素領域内に、高濃度のN型半導体領域よりなる光電変換素子(受光部)が複数、行列方向でマトリクス状に形成されている。シリコン基板6の第1面側、即ち表面側(図4中下側)には、各受光部に蓄積された信号電荷を読み出す読出回路が各画素部毎にそれぞれ形成され、これらの読出回路上にトランジスタのゲート9およびこれに接続された配線層10が形成されている。   In the effective pixel array region 2, a plurality of photoelectric conversion elements (light receiving portions) made of high-concentration N-type semiconductor regions are arranged in a matrix direction in a unit pixel region delimited by an element isolation region formed in the silicon substrate 6. It is formed in a matrix. On the first surface side of the silicon substrate 6, that is, on the front surface side (lower side in FIG. 4), readout circuits for reading out signal charges accumulated in the respective light receiving units are formed for each pixel unit. A gate 9 of the transistor and a wiring layer 10 connected to the gate 9 are formed.

シリコン基板6の第2面側、即ち裏面側(図2中上側)には、絶縁膜7(SiO膜やSiN膜など)を介して、有効画素アレイ領域2上に各単位画素領域(受光部)に対応する位置にそれぞれ、異なる色のカラーフィルタ11が所定配列規則(例えばベイヤ配列)でそれぞれ形成されている。各カラーフィルタ11上の各受光部に対応する位置にはそれぞれオンチップレンズ12が形成されている。 On the second surface side of the silicon substrate 6, that is, on the back surface side (upper side in FIG. 2), each unit pixel region (light receiving) on the effective pixel array region 2 via an insulating film 7 (SiO 2 film, SiN film, etc.). The color filters 11 of different colors are respectively formed in predetermined positions (for example, Bayer array) at positions corresponding to the (part). On-chip lenses 12 are formed at positions corresponding to the respective light receiving portions on the respective color filters 11.

オプティカルブラック領域3Aでは、シリコン基板6内に形成された素子分離領域により区切られた単位画素領域内に、高濃度のN型半導体領域よりなる光電変換素子(フォトダイオード)が複数列、例えば4、5列に形成されている。シリコン基板6の第1面側、即ち表面側(図4中下側)には、各光電変換素子に蓄積された信号電荷を読み出す読出回路が各画素部毎にそれぞれ形成され、これらの読出回路上にトランジスタのゲート9およびこれに接続された配線層10が形成されている。   In the optical black region 3A, a plurality of rows of photoelectric conversion elements (photodiodes) composed of high-concentration N-type semiconductor regions are formed in a unit pixel region partitioned by an element isolation region formed in the silicon substrate 6, for example, 4, It is formed in 5 rows. On the first surface side of the silicon substrate 6, that is, on the front surface side (lower side in FIG. 4), readout circuits for reading out signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements are formed for the respective pixel units. A gate 9 of the transistor and a wiring layer 10 connected thereto are formed on the top.

オプティカルブラック領域3Aでは、暗電流などのノイズ補正用画素が有効画素アレイ領域2の平面視4角形の外周囲に数列〜数十列程度で配列された構成であり、シリコン基板6の裏面上に絶縁膜7を介してアルミニュウム材料(Al)やタングステン材料(W)の他、チタン材料(TiまたはTiN)などの金属遮光膜8cにより覆われている。オプティカルブラック領域3Aから出力された黒信号を基準として、有効画素アレイ領域2から出力された撮像信号を補正(差分)することにより、暗電流などのノイズを除去する黒レベル補正が為される。   The optical black region 3A has a configuration in which pixels for correcting noise such as dark current are arranged in several rows to several tens of rows around the outer periphery of the quadrangle in a plan view of the effective pixel array region 2, and on the back surface of the silicon substrate 6. In addition to the aluminum material (Al) and the tungsten material (W), the insulating film 7 is covered with a metal light shielding film 8c such as a titanium material (Ti or TiN). By correcting (difference) the imaging signal output from the effective pixel array region 2 with the black signal output from the optical black region 3A as a reference, black level correction for removing noise such as dark current is performed.

周辺回路領域4では、有効画素アレイ領域2およびオプティカルブラック領域3Aの各光電変換素子からの信号電荷を読み出す各読出回路を駆動する読出駆動回路などが設けられている。周辺回路領域4におけるシリコン基板6の第1面側、即ち表面側(図4中下側)には、この読出駆動回路のトランジスタのゲート9およびソース・ドレイン領域、これらに接続された配線層10が高密度に形成されている。   In the peripheral circuit region 4, a read drive circuit for driving each read circuit that reads signal charges from the photoelectric conversion elements in the effective pixel array region 2 and the optical black region 3A is provided. On the first surface side of the silicon substrate 6 in the peripheral circuit region 4, that is, on the surface side (lower side in FIG. 4), the gate 9 and source / drain regions of the transistor of this read drive circuit, and the wiring layer 10 connected thereto. Is formed with high density.

周辺回路領域4では、シリコン基板6の裏面上に絶縁膜7を介してアルミニュウム材料(Al)やタングステン材料(W)、チタン材料(TiまたはTiN)などの金属遮光膜8bにより覆われている。この周辺回路領域4の金属遮光膜8bと、オプティカルブラック領域3Aの金属遮光膜8cとの間の境界には、金属膜ストレスを開放するスリット5bがオプティカルブラック領域3Aの外周囲に渡ってリング状に形成されている。このスリット5bが形成されるスリット領域5Aはシリコン基板6の表面側にトランジスタなどの活性素子を配置せず不活性領域とする。   In the peripheral circuit region 4, the back surface of the silicon substrate 6 is covered with a metal light shielding film 8 b such as an aluminum material (Al), a tungsten material (W), or a titanium material (Ti or TiN) via an insulating film 7. At the boundary between the metal light-shielding film 8b in the peripheral circuit region 4 and the metal light-shielding film 8c in the optical black region 3A, a slit 5b for releasing the metal film stress extends around the outer periphery of the optical black region 3A. Is formed. The slit region 5A in which the slit 5b is formed is an inactive region without arranging an active element such as a transistor on the surface side of the silicon substrate 6.

即ち、シリコン基板6の第2面側、即ち裏面側(図4中上側)において、オプティカルブラック領域3Aの各光電変換素子上を覆う金属遮光膜8cが形成され、周辺回路領域4上を覆う金属遮光膜8bが形成されている。オプティカルブラック領域3Aと周辺回路領域4の境界に金属膜ストレスを開放するスリット5bが切れ目として設けられている。スリット5bの幅は数μm程度、例えば3μm程度である。このスリット5bの第1面側、即ち表面側(図4中下側)には周辺回路の活性素子は存在しないようにレイアウトされている。   That is, on the second surface side of the silicon substrate 6, that is, the back surface side (upper side in FIG. 4), a metal light shielding film 8c that covers each photoelectric conversion element in the optical black region 3A is formed and the metal that covers the peripheral circuit region 4 is formed. A light shielding film 8b is formed. A slit 5b for releasing metal film stress is provided as a break at the boundary between the optical black region 3A and the peripheral circuit region 4. The width of the slit 5b is about several μm, for example, about 3 μm. The slit 5b is laid out so that there are no active elements in the peripheral circuit on the first surface side, that is, on the surface side (lower side in FIG. 4).

実際は、オプティカルブラック領域3Aの平面視4角形リング状の4角部分には光電変換素子(フォトダイオード)が存在しないため、オプティカルブラック領域3Aの平面視4角形リング状の4角正方形部分には金属遮光膜8cが設けられていない。要するに、スリット部5Aは、有効画素アレイ領域2およびその外周側のオプティカルブラック領域3Aの平面視4角形状から外周4角部の正方形状を除いた形状の外周囲の全部に渡って形成されている。   Actually, since a photoelectric conversion element (photodiode) does not exist in the rectangular ring-shaped quadrangular portion of the optical black region 3A in plan view, a metal is not present in the rectangular ring-shaped quadrangular square portion of the optical black region 3A in plan view. The light shielding film 8c is not provided. In short, the slit portion 5A is formed over the entire outer periphery of the effective pixel array region 2 and the optical black region 3A on the outer peripheral side thereof excluding the square shape of the outer peripheral four corners from the rectangular shape in plan view. Yes.

なお、シリコン基板6の第1面側、即ち表面側(図4中下側)の絶縁膜13上には、図示しないが、パッシベーション膜からなる平坦化膜が形成され、この平坦化膜上に支持基板(図示せず)が接着されている。   A planarizing film made of a passivation film is formed on the insulating film 13 on the first surface side of the silicon substrate 6, that is, on the front surface side (lower side in FIG. 4), but is formed on the planarizing film. A support substrate (not shown) is bonded.

以上により、本実施形態2によれば、周辺回路領域4の金属遮光膜8bのストレスが、切れ目であるスリット5bによって開放されて、オプティカルブラック領域3Aの金属遮光膜8cおよびその下のシリコン基板6のシリコン層に伝わらないことにより、オプティカルブラック領域3Aでのシリコン層の歪が減少し、オプティカルブラック領域3Aと有効画素アレイ領域2の暗時出力差が少なく、より正確な基準電位を得る裏面照射型CMOSイメージセンサであるCMOS型固体撮像素子1Aを得ることができる。特に、本実施形態2では、オプティカルブラック領域3Aの平面視4角形リング状の4角正方形部分には金属遮光膜8cが設けられていないことによってその分だけ領域面積が少なくなるため、金属遮光膜8cによるストレスがシリコン層に及ぼす影響も少なくなり、上記実施形態1の場合と比べても、オプティカルブラック領域3Aでのシリコン層の歪がより減少し、オプティカルブラック領域3Aと有効画素アレイ領域2の暗時出力差が更に少なく、より正確な基準電位を得る裏面照射型CMOSイメージセンサであるCMOS型固体撮像素子1Aを得ることができる。   As described above, according to the second embodiment, the stress of the metal light shielding film 8b in the peripheral circuit region 4 is released by the slit 5b that is a cut, and the metal light shielding film 8c in the optical black region 3A and the silicon substrate 6 therebelow. Is not transmitted to the silicon layer, so that the distortion of the silicon layer in the optical black region 3A is reduced, the difference in dark output between the optical black region 3A and the effective pixel array region 2 is small, and the backside illumination to obtain a more accurate reference potential A CMOS type solid-state imaging device 1A which is a type CMOS image sensor can be obtained. In particular, in the second embodiment, since the metal light shielding film 8c is not provided in the quadrangular square portion of the rectangular ring shape in plan view of the optical black region 3A, the area of the metal light shielding film is reduced accordingly. The influence of the stress due to 8c on the silicon layer is reduced, and the distortion of the silicon layer in the optical black region 3A is further reduced compared to the case of the first embodiment, and the optical black region 3A and the effective pixel array region 2 are reduced. It is possible to obtain a CMOS solid-state imaging device 1A that is a backside illumination type CMOS image sensor that has a smaller output difference in the dark and obtains a more accurate reference potential.

なお、本実施形態2では、図3に示すように、オプティカルブラック領域3Aの平面視4角形リング状の4角の正方形部分には光電変換素子(フォトダイオード)が存在しないため、オプティカルブラック領域3Aの平面視4角形リング状の4角正方形部分には金属遮光膜8cを設けない場合について説明したが、これに限らず、周辺回路領域4における4角リング状の金属遮光膜8bの4角内周側から、オプティカルブラック領域3Aの平面視4角形リング状の4角の正方形部分に突出して覆うように、周辺回路領域4の4角リング状の金属遮光膜8bの領域を内周4隅側に増設してもよい。この場合、周辺回路領域4における4角リング状の金属遮光膜8bから、オプティカルブラック領域3Aの平面視外形4角形の4角が凹んだ4領域側に突出して半導体基板6上を覆うように、周辺回路領域4の金属遮光膜8bを内周4隅側に増設している。要するに、この場合、オプティカルブラック領域3Aと周辺回路領域4間に設けられたスリット部5Aは、同一幅でリング状にオプティカルブラック領域3Aの外周側を囲むことになる。これによって、周辺回路領域4におけるトランジスタなどの活性素子の配置(レイアウト)がより容易になる。   In the second embodiment, as shown in FIG. 3, since there is no photoelectric conversion element (photodiode) in the square square part of the quadrangular ring shape in plan view of the optical black area 3A, the optical black area 3A Although the case where the metal light-shielding film 8c is not provided in the quadrangular ring-shaped square square portion in plan view has been described, the present invention is not limited to this, but within the four corners of the square ring-shaped metal light-shielding film 8b in the peripheral circuit region 4 The region of the rectangular ring-shaped metal light-shielding film 8b in the peripheral circuit region 4 is projected to cover the square portion of the rectangular ring shape in the plan view of the optical black region 3A from the peripheral side. It may be added to. In this case, the quadrangular ring-shaped metal light-shielding film 8b in the peripheral circuit region 4 protrudes from the rectangular region of the optical black region 3A in the four-sided shape in the plan view so as to cover the semiconductor substrate 6 so as to cover the semiconductor substrate 6. Metal light shielding films 8b in the peripheral circuit region 4 are added to the four corners on the inner periphery. In short, in this case, the slit portion 5A provided between the optical black region 3A and the peripheral circuit region 4 surrounds the outer peripheral side of the optical black region 3A in a ring shape with the same width. Thereby, arrangement (layout) of active elements such as transistors in the peripheral circuit region 4 becomes easier.

なお、本実施形態2では、スリット部5Aは、有効画素アレイ領域2およびその外周側のオプティカルブラック領域3Aの平面視4角形状から外周4角部の正方形状を除いた形状の外周囲に渡って形成されている場合について説明したが、これに限らず、有効画素アレイ領域2およびその外周側のオプティカルブラック領域3Aの平面視4角形状から少なくとも外周1角部の正方形状または長方形状を除いた形状の外周囲に渡って形成されていてもよい。さらに、有効画素アレイ領域2の平面視4角形の少なくとも1辺の外周側にオプティカルブラック領域が設けられ、スリット部は、オプティカルブラック領域の外周囲の全部または一部に渡って形成されていてもよい。以上の場合のスリット部は、連続的に設けられるかまたは断続的に設けられていればよい。   In the second embodiment, the slit portion 5A extends over the outer periphery of the effective pixel array region 2 and the optical black region 3A on the outer peripheral side thereof excluding the square shape of the outer peripheral corner portion from the rectangular shape in plan view. However, the present invention is not limited to this, and the square shape or the rectangular shape of at least one corner of the outer periphery is excluded from the rectangular shape in plan view of the effective pixel array region 2 and the optical black region 3A on the outer periphery thereof. It may be formed over the outer periphery of the shape. Further, an optical black region may be provided on the outer peripheral side of at least one side of the effective pixel array region 2 in a plan view quadrangle, and the slit portion may be formed all or part of the outer periphery of the optical black region. Good. The slit part in the above case should just be provided continuously or intermittently.

なお、本実施形態2では、スリット5bをオプティカルブラック領域3Aの金属遮光膜8cとの間の境界に、オプティカルブラック領域3Aの外周囲の全部に渡って形成したが、これに限らず、スリット5bをオプティカルブラック領域3Aの外周囲の一部に形成してもよい。この場合、オプティカルブラック領域3Aの外周囲が平面視4角形の少なくとも1辺にスリット5bが形成されていてもよいし、4辺および4角の凹部全てにおいてまたは、少なくとも1辺および/または4角の4つの凹部のうちの少なくとも一つに断続的(ドット状)にスリット5bが形成されていてもよい。スリット5bを辺や4角の凹部に設ける場合には、平面視4角形で左右辺または上下辺、さらに、4角の凹部のうちの対角側の凹部のように対称処位置にスリット5bを設ける方がよい。   In the second embodiment, the slit 5b is formed at the boundary between the optical black region 3A and the metal light-shielding film 8c over the entire outer periphery of the optical black region 3A. May be formed on a part of the outer periphery of the optical black region 3A. In this case, the outer periphery of the optical black region 3A may be formed with a slit 5b on at least one side of a quadrangular shape in plan view, or in all four side and four side recesses, or at least one side and / or four sides. The slit 5b may be formed intermittently (dot-like) in at least one of the four recesses. When the slit 5b is provided in a side or a quadrangular recess, the slit 5b is provided at a symmetrical position such as a left and right side or upper and lower sides in a square shape in plan view, and a diagonal side recess of the four corners. It is better to provide it.

(実施形態3)
図5は、本発明の実施形態3として、本発明の実施形態1、2の固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration example of an electronic information device using the solid-state imaging device according to Embodiments 1 and 2 of the present invention as an imaging unit as Embodiment 3 of the present invention.

図5において、本実施形態3の電子情報機器90は、上記実施形態1、2の固体撮像素子1または1Aからの撮像信号に所定の信号処理をしてカラー画像信号を得る固体撮像装置91と、この固体撮像装置91からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部92と、この固体撮像装置91からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示部93と、この固体撮像装置91からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信部94と、この固体撮像装置91からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力部95とを有している。なお、この電子情報機器90として、これに限らず、固体撮像装置91の他に、メモリ部92と、表示部93と、通信部94と、プリンタなどの画像出力部95とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。   In FIG. 5, an electronic information device 90 according to the third embodiment includes a solid-state imaging device 91 that obtains a color image signal by performing predetermined signal processing on the imaging signal from the solid-state imaging device 1 or 1A according to the first and second embodiments. The color image signal from the solid-state image pickup device 91 is subjected to predetermined signal processing for recording, and then a memory unit 92 such as a recording medium capable of recording data, and the color image signal from the solid-state image pickup device 91 is predetermined for display. The display unit 93 such as a liquid crystal display device which can be displayed on a display screen such as a liquid crystal display screen after the signal processing is performed, and the color image signal from the solid-state imaging device 91 is subjected to predetermined signal processing for communication and then communicated A communication unit 94 such as a transmission / reception device that can be processed, and a color image signal from the solid-state imaging device 91 that has been subjected to predetermined print signal processing for printing, and can be printed. And an image output unit 95 such as a. The electronic information device 90 is not limited to this, but in addition to the solid-state imaging device 91, at least one of a memory unit 92, a display unit 93, a communication unit 94, and an image output unit 95 such as a printer. You may have.

この電子情報機器90としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置(PDA)などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。   As described above, the electronic information device 90 includes, for example, a digital camera such as a digital video camera and a digital still camera, an in-vehicle camera such as a surveillance camera, a door phone camera, and an in-vehicle rear surveillance camera, and a video phone camera. An electronic device having an image input device such as an image input camera, a scanner device, a facsimile device, a camera-equipped mobile phone device, and a portable terminal device (PDA) is conceivable.

したがって、本実施形態3によれば、この固体撮像装置91からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力部95により良好にプリントアウト(印刷)したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部92に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。   Therefore, according to the third embodiment, based on the color image signal from the solid-state imaging device 91, it can be displayed on the display screen, or can be printed out on the paper by the image output unit 95. (Printing), communicating this as communication data in a wired or wireless manner, performing a predetermined data compression process in the memory unit 92 and storing it in a good manner, or performing various data processings satisfactorily Can do.

なお、本実施形態1、2では、特に詳細には説明しなかったが、半導体基板の上方に、被写体からの入射光を光電変換して撮像する有効画素アレイ領域が中央部に設けられ、該有効画素アレイ領域の外周側に、該有効画素アレイ領域からの撮像信号に対して黒レベル補正を行うためのオプティカルブラック領域が設けられ、該オプティカルブラック領域の外周側に周辺回路領域が設けられた固体撮像素子において、該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域に入射光を遮光する遮光膜が設けられ、該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域における遮光膜の境界の全部または一部に、ストレスを開放するためのスリット部が設けられている。これだけでも、金属遮光膜のストレス(応力)に起因する暗電流を抑制して黒レベル補正をより正確に行うことができるという本発明の目的を達成することができる。   Although not described in detail in the first and second embodiments, an effective pixel array region for capturing an image by photoelectrically converting incident light from a subject is provided above the semiconductor substrate. An optical black area is provided on the outer peripheral side of the effective pixel array area to perform black level correction on the image pickup signal from the effective pixel array area, and a peripheral circuit area is provided on the outer peripheral side of the optical black area. In the solid-state imaging device, a light-shielding film that shields incident light is provided in the optical black region and the peripheral circuit region, and stress is released to all or part of the boundary between the optical black region and the light-shielding film in the peripheral circuit region. The slit part for performing is provided. This alone can achieve the object of the present invention in which the dark current can be corrected more accurately by suppressing the dark current caused by the stress of the metal light-shielding film.

以上のように、本発明の好ましい実施形態1〜3を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1〜3に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1〜3の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。   As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable Embodiment 1-3 of this invention, this invention should not be limited and limited to this Embodiment 1-3. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range based on the description of the present invention and the common general technical knowledge from the description of specific preferred embodiments 1 to 3 of the present invention. Patents, patent applications, and documents cited herein should be incorporated by reference in their entirety, as if the contents themselves were specifically described herein. Understood.

本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、できる。   The present invention relates to a solid-state image sensor composed of a semiconductor element that captures an image by photoelectrically converting image light from a subject, such as a digital video camera and a digital still camera using the solid-state image sensor as an image input device in an imaging unit. This can be done in the field of electronic information devices such as digital cameras, image input cameras such as surveillance cameras, scanner devices, facsimile devices, television telephone devices, and mobile phone devices with cameras.

1、1A CMOS型固体撮像素子
2 有効画素アレイ領域
3、3A オプティカルブラック領域
4 周辺回路領域
5、5A スリット部
5a、5b スリット(隙間)
6 シリコン基板
7、13 絶縁膜
8a〜8c 金属遮光膜
9 トランジスタのゲート
10 配線層
11 カラーフィルタ
12 オンチップレンズ
90 電子情報機器
91 固体撮像装置
92 メモリ部
93 表示部
94 通信部
95 画像出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A CMOS type solid-state image sensor 2 Effective pixel array area 3, 3A Optical black area | region 4 Peripheral circuit area 5, 5A Slit part 5a, 5b Slit (gap)
6 Silicon substrate 7, 13 Insulating film 8a to 8c Metal light shielding film 9 Transistor gate 10 Wiring layer 11 Color filter 12 On-chip lens 90 Electronic information device 91 Solid-state imaging device 92 Memory unit 93 Display unit 94 Communication unit 95 Image output unit

Claims (18)

半導体基板の上方に、被写体からの入射光を光電変換して撮像する有効画素アレイ領域が中央部に設けられ、該有効画素アレイ領域の外周側に、該有効画素アレイ領域からの撮像信号に対して黒レベル補正を行うためのオプティカルブラック領域が設けられ、該オプティカルブラック領域の外周側に周辺回路領域が設けられた固体撮像素子において、
該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域に入射光を遮光する遮光膜が設けられ、該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域における遮光膜の境界の全部または一部に、ストレスを開放するためのスリット部が設けられ、
該スリット部は、該有効画素アレイ領域およびその外周側の該オプティカルブラック領域の平面視4角形の左右または上下の対向する2辺に形成されている固体撮像素子。
Above the semiconductor substrate, an effective pixel array area for photoelectrically converting incident light from a subject to be imaged is provided in the central portion, and an imaging signal from the effective pixel array area is provided on the outer peripheral side of the effective pixel array area. In a solid-state imaging device in which an optical black region for performing black level correction is provided, and a peripheral circuit region is provided on the outer peripheral side of the optical black region,
Shielding film is provided to shield incident light to the optical black region and the peripheral circuit region, to all or part of the boundary of the light shielding film in the optical black region and the peripheral circuit region, a slit for opening stress Part is provided,
The slit portion is a solid-state imaging device formed on two opposite sides of the effective pixel array region and the optical black region on the outer peripheral side thereof in a rectangular shape in plan view.
半導体基板の上方に、被写体からの入射光を光電変換して撮像する有効画素アレイ領域が中央部に設けられ、該有効画素アレイ領域の外周側に、該有効画素アレイ領域からの撮像信号に対して黒レベル補正を行うためのオプティカルブラック領域が設けられ、該オプティカルブラック領域の外周側に周辺回路領域が設けられた固体撮像素子において、
該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域に入射光を遮光する遮光膜が設けられ、該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域における遮光膜の境界の全部または一部に、ストレスを開放するためのスリット部が設けられ、
該スリット部は、該有効画素アレイ領域およびその外周側の該オプティカルブラック領域の平面視4角形状から少なくとも外周1角部の正方形状または長方形状を除いた凹部形状を含む全形状の外周囲の全部または一部に渡って形成されている固体撮像素子。
Above the semiconductor substrate, an effective pixel array area for photoelectrically converting incident light from a subject to be imaged is provided in the central portion, and an imaging signal from the effective pixel array area is provided on the outer peripheral side of the effective pixel array area. In a solid-state imaging device in which an optical black region for performing black level correction is provided, and a peripheral circuit region is provided on the outer peripheral side of the optical black region,
Shielding film is provided to shield incident light to the optical black region and the peripheral circuit region, to all or part of the boundary of the light shielding film in the optical black region and the peripheral circuit region, a slit for opening stress Part is provided,
The slit portion has an outer periphery of a full shape including a concave shape excluding a square shape or a rectangular shape of at least one corner of the outer periphery from the square shape in plan view of the effective pixel array region and the optical black region on the outer periphery thereof. A solid-state imaging device formed entirely or partially.
半導体基板の上方に、被写体からの入射光を光電変換して撮像する有効画素アレイ領域が中央部に設けられ、該有効画素アレイ領域の外周側に、該有効画素アレイ領域からの撮像信号に対して黒レベル補正を行うためのオプティカルブラック領域が設けられ、該オプティカルブラック領域の外周側に周辺回路領域が設けられた固体撮像素子であって、
該半導体基板の第1面側に、該有効画素アレイ領域および該オプティカルブラック領域において該半導体基板の半導体層内に複数の光電変換素子が形成されており、該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域において該半導体基板の第2面側に遮光膜が形成され、該有効画素アレイ領域において該第2面側から画像光が入射して該複数の光電変換素子により画像を撮像する裏面照射型の固体撮像素子において、
該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域に入射光を遮光する遮光膜が設けられ、該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域における遮光膜の境界の全部または一部に、ストレスを開放するためのスリット部が設けられ、
該有効画素アレイ領域の平面視4角形の少なくとも1辺の外周側に該オプティカルブラック領域が設けられ、該スリット部は、該オプティカルブラック領域の外周囲に渡って形成されている固体撮像素子。
Above the semiconductor substrate, an effective pixel array area for photoelectrically converting incident light from a subject to be imaged is provided in the central portion, and an imaging signal from the effective pixel array area is provided on the outer peripheral side of the effective pixel array area. A solid-state imaging device in which an optical black region for performing black level correction is provided, and a peripheral circuit region is provided on the outer peripheral side of the optical black region ,
A plurality of photoelectric conversion elements are formed in the semiconductor layer of the semiconductor substrate in the effective pixel array region and the optical black region on the first surface side of the semiconductor substrate, and in the optical black region and the peripheral circuit region A light-shielding film is formed on the second surface side of the semiconductor substrate, and image light is incident from the second surface side in the effective pixel array region and an image is captured by the plurality of photoelectric conversion elements. In the element
The light shielding film is provided to shield incident light to the optical black region and the peripheral circuit region, to all or part of the boundary of the light shielding film in the optical black region and the peripheral circuit region, for releasing stress A slit is provided,
A solid-state imaging device in which the optical black region is provided on the outer peripheral side of at least one side of the effective pixel array region in a plan view, and the slit portion is formed over the outer periphery of the optical black region.
半導体基板の上方に、被写体からの入射光を光電変換して撮像する有効画素アレイ領域が中央部に設けられ、該有効画素アレイ領域の外周側に、該有効画素アレイ領域からの撮像信号に対して黒レベル補正を行うためのオプティカルブラック領域が設けられ、該オプティカルブラック領域の外周側に周辺回路領域が設けられた固体撮像素子であって、
該半導体基板の第1面側に、該有効画素アレイ領域および該オプティカルブラック領域において該半導体基板の半導体層内に複数の光電変換素子が形成されており、該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域において該半導体基板の第2面側に遮光膜が形成され、該有効画素アレイ領域において該第2面側から画像光が入射して該複数の光電変換素子により画像を撮像する裏面照射型の固体撮像素子において、
該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域に入射光を遮光する遮光膜が設けられ、該オプティカルブラック領域と該周辺回路領域における遮光膜の境界の全部または一部に、ストレスを開放するためのスリット部が設けられ、
該スリット部下に対応した該半導体基板の半導体層は活性素子が配置されていない不活性領域とされている固体撮像素子。
Above the semiconductor substrate, an effective pixel array area for photoelectrically converting incident light from a subject to be imaged is provided in the central portion, and an imaging signal from the effective pixel array area is provided on the outer peripheral side of the effective pixel array area. A solid-state imaging device in which an optical black region for performing black level correction is provided, and a peripheral circuit region is provided on the outer peripheral side of the optical black region ,
A plurality of photoelectric conversion elements are formed in the semiconductor layer of the semiconductor substrate in the effective pixel array region and the optical black region on the first surface side of the semiconductor substrate, and in the optical black region and the peripheral circuit region A light-shielding film is formed on the second surface side of the semiconductor substrate, and image light is incident from the second surface side in the effective pixel array region and an image is captured by the plurality of photoelectric conversion elements. In the element
The light shielding film is provided to shield incident light to the optical black region and the peripheral circuit region, to all or part of the boundary of the light shielding film in the optical black region and the peripheral circuit region, for releasing stress A slit is provided,
A solid-state imaging device in which a semiconductor layer of the semiconductor substrate corresponding to the lower portion of the slit is an inactive region in which no active device is disposed.
前記スリット部は、前記周辺回路領域の遮光膜のストレスが前記オプティカルブラック領域の遮光膜および当該遮光膜下の半導体層に伝わらないかまたは伝わり難くした緩衝領域である請求項1〜4のいずれかに記載の固体撮像素子。   The slit portion is a buffer region in which stress of the light shielding film in the peripheral circuit region is not transmitted to or hardly transmitted to the light shielding film in the optical black region and the semiconductor layer under the light shielding film. The solid-state image sensor described in 1. 前記スリット部は、前記有効画素アレイ領域およびその外周側の前記オプティカルブラック領域の平面視4角形の少なくとも1辺の外周側に渡って形成されている請求項4に記載の固体撮像素子。   5. The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the slit portion is formed over an outer peripheral side of at least one side of a quadrangle in a plan view of the effective pixel array region and the optical black region on the outer peripheral side thereof. 前記スリット部は、前記有効画素アレイ領域およびその外周側の前記オプティカルブラック領域の平面視4角形の外周囲に渡って形成されている請求項6に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 6, wherein the slit portion is formed over an outer periphery of a quadrangle in a plan view of the effective pixel array region and the optical black region on the outer peripheral side thereof. 前記スリット部は、前記有効画素アレイ領域およびその外周側の前記オプティカルブラック領域の平面視4角形の左右または上下の対向する2辺に形成されている請求項6に記載の固体撮像素子。   7. The solid-state imaging device according to claim 6, wherein the slit portion is formed on two opposite sides of the effective pixel array region and the optical black region on the outer peripheral side thereof in a rectangular shape in plan view. 前記スリット部は、前記有効画素アレイ領域およびその外周側の前記オプティカルブラック領域の平面視4角形状から少なくとも外周1角部の正方形状または長方形状を除いた凹部形状を含む全形状の外周囲の全部または一部に渡って形成されている請求項3または4に記載の固体撮像素子。   The slit portion has an outer periphery of a full shape including a concave shape obtained by removing at least a square shape or a rectangular shape of an outer peripheral corner portion from a rectangular shape in plan view of the effective pixel array region and the optical black region on the outer peripheral side thereof. The solid-state imaging device according to claim 3, wherein the solid-state imaging device is formed in whole or in part. 前記オプティカルブラック領域の平面視外形が4角形の少なくとも1角部分には該オプティカルブラック領域の遮光膜が設けられていない請求項9に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 9, wherein a light-shielding film for the optical black region is not provided in at least one corner portion of the optical black region having a quadrangular plan view. 前記周辺回路領域における4角リング状の遮光膜から、前記オプティカルブラック領域の平面視外形が4角形の少なくとも1角が凹んだ領域に突出して前記半導体基板上を覆うように、該周辺回路領域の遮光膜を内周4隅の少なくとも1隅側に増設している請求項9または10に記載の固体撮像素子。   From the rectangular ring-shaped light shielding film in the peripheral circuit region, the optical black region has a plan view outline projecting into a region where at least one corner of the quadrangle is recessed so as to cover the semiconductor substrate. The solid-state imaging device according to claim 9 or 10, wherein a light-shielding film is added to at least one corner side of the inner peripheral four corners. 前記オプティカルブラック領域と前記周辺回路領域間に設けられたスリット部は、同一幅でリング状に該オプティカルブラック領域の外周側を囲むように形成されている請求項11に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 11, wherein the slit portion provided between the optical black region and the peripheral circuit region is formed to surround the outer peripheral side of the optical black region in a ring shape with the same width. 前記有効画素アレイ領域の平面視4角形の少なくとも1辺の外周側に前記オプティカルブラック領域が設けられ、前記スリット部は、該オプティカルブラック領域の外周囲に渡って形成されている請求項2または4に記載の固体撮像素子。   5. The optical black region is provided on an outer peripheral side of at least one side of a square in a plan view of the effective pixel array region, and the slit portion is formed over an outer periphery of the optical black region. The solid-state image sensor described in 1. 前記スリット部は、連続的に設けられるかまたは断続的に設けられている請求項1〜5のいずれかに記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the slit portion is provided continuously or intermittently. 前記スリット部下に対応した前記半導体基板の半導体層は活性素子が配置されていない不活性領域とされている請求項1〜3のいずれかに記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a semiconductor layer of the semiconductor substrate corresponding to the lower portion of the slit is an inactive region where no active device is disposed. 前記遮光膜は、金属遮光膜であって、アルミニュウム材料(Al)、タングステン材料(W)およびチタン材料(TiまたはTiN)のうちのいずれかにより構成されている請求項1〜4のいずれかに記載の固体撮像素子。   The said light shielding film is a metal light shielding film, Comprising: Either of aluminum material (Al), tungsten material (W), and titanium material (Ti or TiN) is comprised in any one of Claims 1-4 The solid-state imaging device described. 前記半導体基板の第1面側に、前記有効画素アレイ領域および前記オプティカルブラック領域において該半導体基板の半導体層内に複数の光電変換素子が形成されており、該オプティカルブラック領域と前記周辺回路領域において該半導体基板の第2面側に前記遮光膜が形成され、該有効画素アレイ領域において該第2面側から画像光が入射して該複数の光電変換素子により画像を撮像する裏面照射型固体撮像素子である請求項1および2のいずれかに記載の固体撮像素子。 A plurality of photoelectric conversion elements are formed in the semiconductor layer of the semiconductor substrate in the effective pixel array region and the optical black region on the first surface side of the semiconductor substrate, and in the optical black region and the peripheral circuit region The back-illuminated solid-state imaging in which the light-shielding film is formed on the second surface side of the semiconductor substrate, and image light is incident from the second surface side in the effective pixel array region and images are captured by the plurality of photoelectric conversion elements solid-state imaging device according to any one of claims 1 and 2 is an element. 請求項1〜17のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。   An electronic information device using the solid-state imaging device according to claim 1 as an image input device in an imaging unit.
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