JP6141065B2 - 固体撮像装置及び撮像システム - Google Patents
固体撮像装置及び撮像システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6141065B2 JP6141065B2 JP2013059060A JP2013059060A JP6141065B2 JP 6141065 B2 JP6141065 B2 JP 6141065B2 JP 2013059060 A JP2013059060 A JP 2013059060A JP 2013059060 A JP2013059060 A JP 2013059060A JP 6141065 B2 JP6141065 B2 JP 6141065B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pixel
- region
- light
- solid
- imaging device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 66
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 64
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 30
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 11
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 8
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 description 23
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 17
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 12
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/40—Optical focusing aids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14621—Colour filter arrangements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/34—Microscope slides, e.g. mounting specimens on microscope slides
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/201—Filters in the form of arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14623—Optical shielding
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
本発明は、固体撮像装置及び撮像システムに関する。
デジタルカメラ等の撮像システムには、当該撮像システムの小型化のため、各々が光電変換部を有する撮像用の画素と焦点検出用の画素とが１つの基板に配列された固体撮像装置が用いられうる。撮像用の画素には、例えば赤色、緑色及び青色のいずれかのカラーフィルタが光電変換部の上に設けられた画素（赤色画素、緑色画素及び青色画素のいずれか）が用いられうる。撮像用の画素のそれぞれは、例えばベイヤ配列にしたがって配列され、そのうち、例えば青色画素が配されるべき位置の一部には焦点検出用の画素が配されうる。通常、焦点検出用の画素にはカラーフィルタが設けられないことが多い。
基板には、各画素で生じた信号電荷が隣接画素間で移動することにより生じるクロストークを防ぐように、各画素の間に素子分離領域が設けられうる。しかしながら、多画素化（画素の小サイズ化）に伴って、光電変換部における光電変換効率の向上が求められる一方で素子分離領域の面積を抑える必要があり、このクロストークを抑制することが困難になっている。
上述の画素配列の構造では、例えば、青色画素と緑色画素との間と、焦点検出用の画素と緑色画素との間とでクロストークの量の大きさが異なる。これは、画素に入射した光が基板の表面から侵入する深さがその光の波長によって異なり、焦点検出用の画素の光電変換部に入射した光が青色光よりも基板の表面から深い位置まで入射して光電変換が為され、当該深い位置で電荷が発生することに起因する。よって、例えば、焦点検出用の画素から隣接する緑色画素へ移動する電荷の量は、青色画素から隣接する緑色画素へ移動する電荷の量よりも多くなってしまう。このように、撮像用の画素と焦点検出用の画素とが１つの基板に配列された構成によると、焦点検出用の画素が配された領域と、それ以外の領域とでクロストークの量が異なってしまい、取得される画像の品質が低下しうる。
本発明の目的は、固体撮像装置により得られる画像の高品質化に有利な技術を提供することにある。
本発明の一つの側面は固体撮像装置にかかり、前記固体撮像装置は、それぞれが基板に配列された光電変換部を有する複数の画素を備える固体撮像装置であって、前記基板において、前記複数の画素のそれぞれの間に形成された素子分離領域を備え、前記複数の画素は、第１波長の光を通過させるための第１カラーフィルタが設けられた第１画素と、前記第１波長より短い第２波長の光を通過させるための第２カラーフィルタが設けられた第２画素と、前記第１波長より長い第３波長の光を通過させるための第３カラーフィルタが設けられた第３画素と、前記光電変換部に対して偏心する開口が設けられた第１の遮光パターンを有する画素であって、前記第２波長より長い光が該開口を介して前記光電変換部に入射するように構成された第１の遮光パターンを有する画素と、前記光電変換部に対して偏心する開口が設けられた第２の遮光パターンを有する画素であって、前記第２波長より長い光が該開口を介して前記光電変換部に入射するように構成された第２の遮光パターンを有する画素と、を含んでおり、前記第１画素はベイヤ配列における緑色画素に対応する位置に配され、前記第１の遮光パターンを有する画素又は前記第２画素は前記ベイヤ配列における青色画素に対応する位置に配され、前記第２の遮光パターンを有する画素又は前記第３画素は前記ベイヤ配列における赤色画素に対応する位置に配されており、前記素子分離領域のうち、前記第１の遮光パターンを有する画素と前記第１画素との間の第１領域は、前記第１画素と前記第２画素との間の第２領域よりも、信号電荷に対して高い障壁を有し、前記素子分離領域のうち、前記第２の遮光パターンを有する画素と前記第１画素との間の第３領域は、前記第２領域よりも、信号電荷に対して低い障壁を有する。
本発明によれば、固体撮像装置により得られる画像を高品質化することができる。
本発明の各実施形態を述べるに先立って、図１を参照しながら、固体撮像装置ＩＤを参考例として説明する。固体撮像装置ＩＤは、１つの基板１０１（半導体基板）に配列された撮像用の画素１０（赤色画素１０Ｒ、緑色画素１０Ｇ及び青色画素１０Ｂを含む）と、焦点検出用の画素（ＡＦ用の画素）１１ＡＦとを有する。図１（ａ）に例示されるように、赤色画素１０Ｒ、緑色画素１０Ｇ及び青色画素１０Ｂのそれぞれは、ベイヤ配列にしたがって配列されており、また、ＡＦ用の画素１１ＡＦが、青色画素１０Ｂが配されるべき位置の一部に配されている。固体撮像装置ＩＤにおいて、領域Ｒ１は青色画素１０Ｂと緑色画素１０Ｇとが隣接する領域であり、領域Ｒ２はＡＦ用の画素１１ＡＦと緑色画素１０Ｇとが隣接する領域である。
図１（ｂ）は、固体撮像装置ＩＤのうち、領域Ｒ１及び領域Ｒ２のそれぞれの断面構造を模式的に示している。撮像用の画素１０及びＡＦ用の画素１１ＡＦのそれぞれには、基板１０１の上に、層間絶縁層１１０等、コンタクトプラグ１１１等、配線パターン１１２等、パッシベーション膜１３０、マイクロレンズ１３５が設けられている。また、撮像用の画素１０には、対応する色のカラーフィルタ１３４（１３４Ｒ、１３４Ｇ又は１３４Ｂ）が、光電変換部１０２とマイクロレンズ１３５との間のフィルタ層１３２に配されうる。例えば、緑色画素１０Ｇ（第１画素）には、緑色光（第１波長の光）を通過させるカラーフィルタ１３４Ｇ（第１カラーフィルタ）が配される。例えば、青色画素１０Ｂ（第２画素）では、青色光（第２波長の光）を通過させるカラーフィルタ１３４Ｂ（第２カラーフィルタ）が配される。例えば、赤色画素１０Ｒ（第３画素）では、赤色光（第３波長の光）を通過させるカラーフィルタ１３４Ｒ（第３カラーフィルタ）が配される。なお、配線パターン１１２等は、配線層Ｍ１〜Ｍ３を構成する。
ＡＦ用の画素１１ＡＦでは焦点検出を行うのに十分な信号が得られればよく、ＡＦ用の画素１１ＡＦにはカラーフィルタ１３４が設けられなくてもよい。ここでは、ＡＦ用の画素１１ＡＦには光透過性を有する無色の部材１３３が設けられた構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、ＡＦ用の画素１１ＡＦは、カラーフィルタ１３４や部材１３３が配されない構造を採ってもよい。
撮像用の画素１０及びＡＦ用の画素１１ＡＦのそれぞれは公知の回路構成を採ればよく、光電変換部１０２の他、光電変換部１０２から電気信号を読み出すための複数のトランジスタ、例えば転送トランジスタ及びソースフォロワトランジスタを含みうる。転送トランジスタのゲートに与えられる制御信号が活性化されると、光電変換部１０２において発生し蓄積された信号電荷（以下、電荷）が、転送トランジスタによってソースフォロワトランジスタのゲートに転送されうる。これにより、当該ゲートの電位が変化し、当該電位の変化に応じてソースフォロワトランジスタに流れる電流量が変化しうる。なお、図１（ｂ）では、転送トランジスタのゲート電極１０４と、転送トランジスタの一方の拡散領域であるフローティングディフュージョン１０５（ＦＤ１０５）とを代表して図示している。ＦＤ１０５は、上述のソースフォロワトランジスタのゲートに電気的に接続される。
また、各撮像用の画素１０（又はＡＦ用の画素１１ＡＦ）は、複数のトランジスタとして、例えば選択トランジスタをさらに含みうる。選択トランジスタのゲートに与えられる制御信号が活性化されると、選択トランジスタは、ソースフォロワトランジスタの電流量に応じた信号を出力しうる。その他、各撮像用の画素１０（又はＡＦ用の画素１１ＡＦ）は、複数のトランジスタとして、例えばリセットトランジスタをさらに含みうる。リセットトランジスタのゲートに与えられる制御信号が活性化されると、リセットトランジスタはソースフォロワトランジスタのゲートの電位をリセットしうる。なお、図１（ｂ）に示すように、各画素は同一の回路構成を有しうる。
以上のような構成により、各撮像用の画素１０（又はＡＦ用の画素１１ＡＦ）から信号がそれぞれ読み出されうる。各撮像用の画素１０から読み出された信号は、例えば画像処理等の信号処理を行う処理部（不図示）に入力され、画像データが形成されうる。また、焦点検出は、例えば位相差検出方式によって為され、ＡＦ用の画素１１ＡＦは、瞳分割を行うように、例えば配線層Ｍ１〜Ｍ３のいずれか（ここでは配線層Ｍ１）に、開口ＯＰＡＦを有する遮光パターン１１３が設けられた構造を採りうる。開口ＯＰＡＦは、光電変換部１０２の中心から偏心されるように設けられ、遮光パターン１１３は光電変換部１０２に入射する光を制限する。この構成によって各ＡＦ用の画素１１ＡＦから読み出された信号が、例えば焦点検出を行う焦点検出部（不図示）に入力され、焦点検出の結果に応じてレンズ位置が調整されうる。
ここで、基板１０１上には、各画素の光電変換部の間に、絶縁体からなる素子分離部１０３が設けられる。また、基板１０１には、各画素の光電変換部で生じた電荷の隣接画素間での移動により生じるクロストークを防ぐように各画素の間に素子分離領域１０６が設けられうる。この画素の間の素子分離部１０３および画素の間の素子分離領域１０６とは、光電変換部とその隣の光電変換部との間の素子分離部１０３と素子分離領域１０６と言える。更に、素子分離領域１０６は、各画素の光電変換部１０２の外周を取り囲むように配されうる。しかし、高画素化（画素の小サイズ化）に伴って、素子分離部１０３、素子分離領域１０６、あるいはそれら両方も小さくなるため、クロストークを抑制することが困難になる。クロストークとは、隣接画素に信号電荷が混入することであり、クロストークの量とは、隣接画素に混入する信号電荷量を意味する。本構成において、このクロストーク量は、青色画素１０Ｂと緑色画素１０Ｇとの間と、ＡＦ用の画素１１ＡＦと緑色画素１０Ｇとの間とで大きさが異なりうる。これは、光が基板１０１の表面から侵入する長さが当該光の波長によって異なり、例えば、ＡＦ用の画素１１ＡＦの光電変換部１０２に入射した光が、青色光よりも基板１０１の表面から深い位置で光電変換が為されて電荷が生じることに起因する。よって、図１（ｂ）の矢印で例示されるように、ＡＦ用の画素１１ＡＦに隣接する緑色画素１０Ｇへ移動する電荷の量は、青色画素１０Ｂに隣接する緑色画素１０Ｇへ移動する電荷の量よりも多くなる。その結果、領域Ｒ１と領域Ｒ２とではクロストークの量が異なるため、固体撮像装置ＩＤにより得られる画像の品質が低下しうる。なお、本説明では、信号電荷が電子の場合を例に説明を行っている。
（第１実施形態）
図２及び図３を参照しながら、第１実施形態の固体撮像装置Ｉ１を説明する。図２は、固体撮像装置Ｉ１の断面構造を図１（ｂ）と同様にして示している。固体撮像装置Ｉ１では、ＡＦ用の画素１１ＡＦ／緑色画素１０Ｇ間において、青色画素１０Ｂ／緑色画素１０Ｇ間の素子分離領域１０６（第２領域）よりも深さが深い素子分離領域１０７（第１領域）が基板１０１に形成されている。素子分離領域１０７は、素子分離領域１０６より深さが深いため、電荷の移動（例えば拡散による移動）を妨げる能力が素子分離領域１０６よりも高い。
図２及び図３を参照しながら、第１実施形態の固体撮像装置Ｉ１を説明する。図２は、固体撮像装置Ｉ１の断面構造を図１（ｂ）と同様にして示している。固体撮像装置Ｉ１では、ＡＦ用の画素１１ＡＦ／緑色画素１０Ｇ間において、青色画素１０Ｂ／緑色画素１０Ｇ間の素子分離領域１０６（第２領域）よりも深さが深い素子分離領域１０７（第１領域）が基板１０１に形成されている。素子分離領域１０７は、素子分離領域１０６より深さが深いため、電荷の移動（例えば拡散による移動）を妨げる能力が素子分離領域１０６よりも高い。
当該構造によると、ＡＦ用の画素１１ＡＦ／緑色画素１０Ｇ間の素子分離領域１０７が、青色画素１０Ｂ／緑色画素１０Ｇ間の素子分離領域１０６よりも深く形成されており、ＡＦ用の画素１１ＡＦに隣接する緑色画素１０Ｇに流入する電荷量が抑制される。その結果、ＡＦ用の画素１１ＡＦ／緑色画素１０Ｇ間のクロストークの量と、青色画素１０Ｂ／緑色画素１０Ｇ間のクロストークの量との差を小さくすることできる。即ち、ＡＦ用の画素１１ＡＦに隣接する緑色画素１０Ｇへ移動する電荷の量と、青色画素１０Ｂに隣接する緑色画素１０Ｇへ移動する電荷の量との差が均一化されうる。
よって、固体撮像装置Ｉ１によると、撮像用の画素１０とＡＦ用の画素１１ＡＦとが１つの基板１０１に配列された構成において、ＡＦ用の画素１１ＡＦが配された領域と、それ以外の領域とでクロストークの量の差が小さくなるよう均一化される。これにより、取得される画像の品質が向上しうる。また、このことは、ＡＦ用の画素１１ＡＦが配線層Ｍ１〜Ｍ３のうちの配線層Ｍ１に遮光パターン１１３が設けられた構造を採ることによってＡＦ用の画素１１ＡＦへの入射光量が大きくなる場合にも有利である。
本実施形態では、素子分離領域１０７による電荷の移動を妨げる能力が素子分離領域１０６よりも高い構造の例として、素子分離領域１０７が素子分離領域１０６より深さが深いものを例示した。しかし、素子分離領域１０７が、素子分離領域１０６よりも電荷の移動を妨げる能力が高くなるように形成されればよく、本発明は上述の構造に限定されない。例えば、素子分離領域１０７が素子分離領域１０６よりも幅（分離される画素間方向の幅）が広い構造でもよいし、素子分離領域１０７が素子分離領域１０６よりも不純物濃度が高い構造でもよい。また、それらを組み合わせた構造でもよい。
なお、電荷の移動を妨げる能力が高いとは、信号電荷に対する障壁が高いということである。ここで、障壁とは、例えば、ポテンシャル障壁である。また、素子分離領域１０６〜１０７による障壁のみならず、素子分離部１０３の構造（深さ、幅）を変えて（深さを深くして、又は幅を広くして）、高い障壁を形成してもよい。
以下では、図３を参照しながら、固体撮像素子Ｉ１の製造方法を述べる。ここでは領域Ｒ２について図示している。まず、図３（ａ）に示されるように、例えばＰ型シリコン等の半導体領域を有する基板１０１が用意され、基板１０１の表面には例えばＬＯＣＯＳ法等によって素子分離部１０３が形成されうる。
次に、基板１０１の上にフォトレジストパターンを形成した後に、例えばイオン注入法によって素子分離部１０３の下にＰ型の不純物を注入し、素子分離領域１０６及び素子分離領域１０７が形成されうる。ここで、互いに深さが異なる素子分離領域１０６及び１０７の形成は、例えば、互いに残膜の膜厚が異なる２種類の開口を有するフォトレジストパターンを形成した後に不純物注入を行うことによって為されてもよい。また、素子分離領域１０６の形成と素子分離領域１０７の形成とは、それぞれに対応するフォトレジストパターンと不純物注入とを個別に順に行うことによって、それぞれ為されてもよい。また、素子分離領域１０６と素子分離領域１０７となる部分に、素子分離領域１０６を形成するための不純物注入を行った後に、素子分離領域１０７となる部分に、追加の不純物注入を行ってもよい。また、前述の素子分離領域１０７の幅が広い構造を形成する場合は、例えばフォトレジストパターンの開口の幅を調節すればよいし、素子分離領域１０７の不純物濃度が高い構造を形成する場合は、例えば不純物注入量を調節すればよい。
その後、各種トランジスタ（転送トランジスタ、ソースフォロワトランジスタ等）のゲート電極（ここではゲート電極１０４）やＮ型の拡散領域（ここでは光電変換部１０２及びＦＤ１０５）が、公知の半導体プロセスを用いて形成されうる。図３（ａ）には図示していないが、基板１０１の表面には、各トランジスタのゲート絶縁膜や自然酸化膜が形成されうる。
次に、例えばＣＶＤ(気相成長)法等によって、酸化シリコン又はこれを主成分とする絶縁性の材料で構成された第１の層間絶縁膜１１０が、ゲート電極１０４等を覆うように基板１０１の上に形成される。その後、例えばＣＭＰ（化学的機械的研磨）法等によって層間絶縁膜１１０の上面が平坦化される。次に、第１配線層Ｍ１に形成されるべき配線パターン１１２と、基板１０１やゲート電極等とを接続するコンタクトプラグ１１１が形成される。次に、例えばＡｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＴｉＮ若しくはＣｕ、若しくはこれらを主成分とする金属膜、又はこれらの積層膜が、スパッタリング、ＣＶＤ法又は電解メッキ法等によって層間絶縁膜１１０の上に形成される。その後、リソグラフィ工程及びエッチング工程を経て、配線パターン１１２及び遮光パターン１１３が第１配線層Ｍ１に形成されうる。次に、層間絶縁膜１１０と同様の手順で、第２の層間絶縁膜１１４が、配線パターン１１２及び遮光パターン１１３を覆うように第１配線層Ｍ１の上に形成される。第２の層間絶縁膜１１４の上面はＣＭＰ法等によって平坦化されうる。その後、第１配線層Ｍ１の配線パターン１１２と、後に形成される第２配線層Ｍ２に含まれる配線パターン１１６とを接続するコンタクトプラグ１１５のための開口１１５ａが形成されうる。
次に、図３（ｂ）に示されるように、例えばＡｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＴｉＮ若しくはＣｕ、若しくはこれらを主成分とする金属部材が、スパッタリング、ＣＶＤ法又は電解メッキ法等によって開口１１５ａに形成される。さらに、この金属部材はＣＭＰ法やエッチバック法等によって平坦化され、コンタクトプラグ１１５が形成される。次に、配線パターン１１２及び遮光パターン１１３と同様の手順で、配線パターン１１６が第２配線層Ｍ２に形成される。さらに、層間絶縁膜１１４と同様の手順で、第３の層間絶縁層１１７が、配線パターン１１６を覆うように第２配線層Ｍ２の上に形成され、その上面がＣＭＰ法等によって平坦化される。その後、コンタクトプラグ１１５と同様の手順で、第３配線層Ｍ３に形成されるべき配線パターン１１９と第２配線層Ｍ２の配線パターン１１６とを接続するコンタクトプラグ１１８のための開口１１８ａが形成される。
次に、図３（ｃ）に示されるように、開口１１５ａないしコンタクトプラグ１１５と同様の手順で、層間絶縁層１１７に開口１１８ａが形成され、その後、コンタクトプラグ１１８が形成される。さらに、配線パターン１１６と同様の手順で、配線パターン１１９が第３配線層Ｍ３に形成されうる。その後、配線パターン１１９を覆うように、無機材料からなるパッシベーション膜１３０が層間絶縁膜１１７の上に形成される。
次に、図３（ｄ）に示されるように、例えば塗布法によって、有機材料からなる平坦化層１３１が、パッシベーション膜１３０の上に形成されうる。その後、フィルタ層１３２が平坦化層１３１の上に形成され、各撮像用の画素１０又はＡＦ用の画素１１ＡＦに対応してカラーフィルタ１３４又は光透過性を有する無色の部材１３３が設けられる。最後に、フィルタ層１３２の上に形成される平坦化層（不図示）の上に、所定のパターニング及びリフロー処理を経て、マイクロレンズ１３５が各撮像用の画素１０又はＡＦ用の画素１１ＡＦに対応して形成されうる。ここで、無色の部材１３３は、フィルタ層１３２の上に形成される平坦化層と一体の部材であってもよい。
以上の製造方法により、撮像用の画素１０とＡＦ用の画素１１ＡＦとが１つの基板１０１に配列された構成から得られる画像の高品質化に有利な固体撮像装置Ｉ１が得られる。
（第２実施形態）
図４及び図５を参照しながら、第２実施形態の固体撮像装置Ｉ２を説明する。本実施形態は、ＡＦ用の画素１１ＡＦの他、第２の焦点検出用の画素１２ＡＦが、赤色画素１０Ｒが配されるべき位置の一部にさらに配されている点で第１実施形態と異なる。図４は、固体撮像装置Ｉ２の断面構造を模式的に示している。
図４及び図５を参照しながら、第２実施形態の固体撮像装置Ｉ２を説明する。本実施形態は、ＡＦ用の画素１１ＡＦの他、第２の焦点検出用の画素１２ＡＦが、赤色画素１０Ｒが配されるべき位置の一部にさらに配されている点で第１実施形態と異なる。図４は、固体撮像装置Ｉ２の断面構造を模式的に示している。
ＡＦ用の画素１２ＡＦは、ＡＦ用の画素１１ＡＦと同様に、例えば配線層Ｍ１に開口ＯＰＡＦを有する遮光パターン１１３が配された構造であるため、ＡＦ用の画素１２ＡＦへの入射光量が少なくなりうる。よって、ＡＦ用の画素１２ＡＦにおいて発生する電荷の量は、赤色画素１０Ｒにおいて発生する電荷の量よりも少なくなる。隣接画素へ移動する電荷の量は、発生した電荷量に依存するため、ＡＦ用の画素１２ＡＦに隣接する緑色画素１０Ｇへ移動する電荷の量は、赤色画素１０Ｒに隣接する緑色画素１０Ｇへ移動する電荷の量よりも少なくなる。即ち、撮像用の画素１０とＡＦ用の画素１２ＡＦとが１つの基板１０１に配列された構成において、ＡＦ用の画素１２ＡＦが配された領域と、それ以外の領域とでクロストークの量が大きく異なってしまう。
そこで、固体撮像装置Ｉ２では、ＡＦ用の画素１２ＡＦとその隣接画素１０との間に形成されるべき素子分離領域１０８（第３領域）は、第１実施形態で述べた素子分離領域１０６よりも電荷の移動を妨げる能力が小さくなるように設けられる。素子分離領域１０８は、例えば、図５（図３（ａ）に対応）に示されるように、素子分離領域１０６より深さが浅くなるように形成されうる。すなわち、素子分離領域１０６〜１０８のそれぞれは、素子分離領域１０７、素子分離領域１０６、素子分離領域１０８の順に、基板１０１の表面からの深さが深くなるように、それぞれ形成されうる。
また、素子分離領域１０８の他の構成としては、例えば、素子分離領域１０８は、素子分離領域１０６よりも幅（分離される画素間方向の幅）が狭い構造を採ってもよいし、素子分離領域１０８が素子分離領域１０６よりも不純物濃度が低い構造を採ってもよい。また、それらを組み合わせた構造でもよい。
その後、第１実施形態と同様の手順で、層間絶縁層１１０等、コンタクトプラグ１１１等、遮光パターン１１３、配線パターン１１２等、パッシベーション膜１３０、フィルタ層１３２、マイクロレンズ１３５が、適宜、順に形成されうる。
当該構造によると、第１実施形態で述べた効果に加え、ＡＦ用の画素１２ＡＦ／緑色画素１０Ｇ間のクロストークの量と、赤色画素１０Ｒ／緑色画素１０Ｇ間のクロストークの量の差が小さくなる。即ち、ＡＦ用の画素１２ＡＦに隣接する緑色画素１０Ｇへ移動する電荷の量と、赤色画素１０Ｒに隣接する緑色画素１０Ｇへ移動する電荷の量との差が小さくなる。
よって、固体撮像装置Ｉ２によると、第２のＡＦ用の画素１２ＡＦがさらに基板１０１に配列された構成において、ＡＦ用の画素１２ＡＦが配された領域と、それ以外の領域とでクロストークの量の差が小さくなり、取得される画像の品質が向上する。なお、ＡＦ用の画素は、ＡＦ用の画素１１ＡＦを含まず、第２のＡＦ用の画素１２ＡＦで構成されていてもよい。この場合にも、クロストークの量の差を低減することが可能である。
以上の２つの実施形態を述べたが、本願発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途及び機能その他の仕様に応じて、適宜、変更が可能であり、他の実施形態によっても為されうる。例えば、上述の各実施形態では、複数の画素がベイヤ配列にしたがって配列された構成を例示したが、本願発明は当該構成に限られるものではなく、複数の画素は、例えばハニカム配列等の他の構成を採ってもよい。
（撮像システム）
また、以上の実施形態は、カメラ等に代表される撮像システムに含まれる固体撮像装置について述べた。撮像システムの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。撮像システムは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、当該固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含みうる。焦点検出のための信号処理は当該処理部によって為されてもよい。また、当該処理部は、例えば、Ａ／Ｄ変換器及び当該Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。
また、以上の実施形態は、カメラ等に代表される撮像システムに含まれる固体撮像装置について述べた。撮像システムの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。撮像システムは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、当該固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含みうる。焦点検出のための信号処理は当該処理部によって為されてもよい。また、当該処理部は、例えば、Ａ／Ｄ変換器及び当該Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。
Claims (8)
- それぞれが基板に配列された光電変換部を有する複数の画素を備える固体撮像装置であって、
前記基板において、前記複数の画素のそれぞれの間に形成された素子分離領域を備え、
前記複数の画素は、
第１波長の光を通過させるための第１カラーフィルタが設けられた第１画素と、
前記第１波長より短い第２波長の光を通過させるための第２カラーフィルタが設けられた第２画素と、
前記第１波長より長い第３波長の光を通過させるための第３カラーフィルタが設けられた第３画素と、
前記光電変換部に対して偏心する開口が設けられた第１の遮光パターンを有する画素であって、前記第２波長より長い光が該開口を介して前記光電変換部に入射するように構成された第１の遮光パターンを有する画素と、
前記光電変換部に対して偏心する開口が設けられた第２の遮光パターンを有する画素であって、前記第２波長より長い光が該開口を介して前記光電変換部に入射するように構成された第２の遮光パターンを有する画素と、
を含んでおり、
前記第１画素はベイヤ配列における緑色画素に対応する位置に配され、前記第１の遮光パターンを有する画素又は前記第２画素は前記ベイヤ配列における青色画素に対応する位置に配され、前記第２の遮光パターンを有する画素又は前記第３画素は前記ベイヤ配列における赤色画素に対応する位置に配されており、
前記素子分離領域のうち、前記第１の遮光パターンを有する画素と前記第１画素との間の第１領域は、前記第１画素と前記第２画素との間の第２領域よりも、信号電荷に対して高い障壁を有し、
前記素子分離領域のうち、前記第２の遮光パターンを有する画素と前記第１画素との間の第３領域は、前記第２領域よりも、信号電荷に対して低い障壁を有する、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第１領域は、前記第２領域よりも画素間方向の幅が広い、
前記第１領域は、前記第２領域よりも前記基板からの深さが深い、
前記第１領域は、前記第２領域よりも不純物濃度が高い、ことの少なくともいずれか１つをみたす、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の画素は、前記第１波長より長い第３波長の光を通過させるための第３カラーフィルタが設けられた第３画素をさらに含んでおり、
前記第１画素はベイヤ配列における緑色画素に対応する位置に配され、前記第１の遮光パターンを有する画素又は前記第２画素は前記ベイヤ配列における青色画素に対応する位置に配され、前記第３画素は前記ベイヤ配列における赤色画素に対応する位置に配されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の画素は、複数の配線層をさらに備えており、
前記第１の遮光パターンは、前記複数の配線層のうち前記基板に最も近い側の配線層に配されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 - 前記第３領域は、前記第２領域よりも画素間方向の幅が狭い、
前記第３領域は、前記第２領域よりも前記基板からの深さが浅い、
前記第３領域は、前記第２領域よりも不純物濃度が低い、ことの少なくともいずれか１つをみたす、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の画素は複数の配線層をさらに備えており、
前記第１の遮光パターンは、前記複数の配線層のうち前記基板に最も近い側の配線層に配されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 - 前記素子分離領域の上には、絶縁体からなる素子分離部が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。 - 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013059060A JP6141065B2 (ja) | 2013-03-21 | 2013-03-21 | 固体撮像装置及び撮像システム |
| US14/205,801 US9086577B2 (en) | 2013-03-21 | 2014-03-12 | Solid-state imaging apparatus and imaging system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013059060A JP6141065B2 (ja) | 2013-03-21 | 2013-03-21 | 固体撮像装置及び撮像システム |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014187067A JP2014187067A (ja) | 2014-10-02 |
| JP2014187067A5 JP2014187067A5 (ja) | 2016-05-12 |
| JP6141065B2 true JP6141065B2 (ja) | 2017-06-07 |
Family
ID=51568891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013059060A Expired - Fee Related JP6141065B2 (ja) | 2013-03-21 | 2013-03-21 | 固体撮像装置及び撮像システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9086577B2 (ja) |
| JP (1) | JP6141065B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6087681B2 (ja) * | 2013-03-21 | 2017-03-01 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置及び撮像システム |
| JP6104049B2 (ja) * | 2013-05-21 | 2017-03-29 | オリンパス株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法、および画像処理用プログラム |
| CN105810697B (zh) * | 2014-12-31 | 2018-06-29 | 格科微电子（上海）有限公司 | 图像传感器及其色彩识别方法 |
| JP6941011B2 (ja) | 2017-09-04 | 2021-09-29 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5023480B2 (ja) | 2005-12-02 | 2012-09-12 | 株式会社ニコン | 電子カメラ |
| JP4839990B2 (ja) | 2006-07-06 | 2011-12-21 | 株式会社ニコン | 固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置 |
| JP5045012B2 (ja) | 2006-07-20 | 2012-10-10 | 株式会社ニコン | 固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置 |
| JP2008270298A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Nikon Corp | 固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置 |
| JP5364995B2 (ja) | 2007-10-01 | 2013-12-11 | 株式会社ニコン | 固体撮像素子及びこれを用いた電子カメラ |
| JP5558857B2 (ja) * | 2009-03-09 | 2014-07-23 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置およびそれを用いた撮像システム |
| JP5414358B2 (ja) * | 2009-05-20 | 2014-02-12 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| JP2012004264A (ja) | 2010-06-16 | 2012-01-05 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子および撮影装置 |
| JP5693082B2 (ja) | 2010-08-09 | 2015-04-01 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| JP5814626B2 (ja) * | 2011-05-27 | 2015-11-17 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法 |
-
2013
- 2013-03-21 JP JP2013059060A patent/JP6141065B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-03-12 US US14/205,801 patent/US9086577B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014187067A (ja) | 2014-10-02 |
| US20140285701A1 (en) | 2014-09-25 |
| US9086577B2 (en) | 2015-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11843015B2 (en) | Image sensors | |
| KR102214822B1 (ko) | 고체 촬상 소자 및 그의 제조 방법, 및 전자 기기 | |
| US20170170230A1 (en) | Image capturing apparatus, manufacturing method thereof, and camera | |
| JP5468133B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP5814626B2 (ja) | 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法 | |
| US20080111159A1 (en) | Image sensor including spatially different active and dark pixel interconnect patterns | |
| JP2009021415A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
| JP6021439B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP6148530B2 (ja) | 固体撮像装置及びカメラ | |
| US11177309B2 (en) | Image sensor with pad structure | |
| CN108257998A (zh) | Cmos图像传感器及其制造方法 | |
| JP6141065B2 (ja) | 固体撮像装置及び撮像システム | |
| JP5037922B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP6087681B2 (ja) | 固体撮像装置及び撮像システム | |
| JP2014086514A (ja) | 撮像装置、その製造方法及びカメラ | |
| JP2014086515A (ja) | 撮像装置、その製造方法及びカメラ | |
| JP4535766B2 (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 | |
| JP2006344914A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法、並びにカメラ | |
| JP2005277404A (ja) | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 | |
| WO2011155182A1 (ja) | 固体撮像素子 | |
| JP5035452B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| KR20110068679A (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| TW201030959A (en) | Solid-state imaging device, imaging apparatus, and manufacturing method of solid-state imaging device | |
| JP2007208139A (ja) | 固体撮像素子の製造方法、固体撮像素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160317 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160317 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161222 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161222 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170215 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170407 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170502 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6141065 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |