JPH01107567A - 固体イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は固体イメージセンサに関し、特にスミア現象の
発生を低減する固体イメージセンサの構造に関するもの
である。

［従来の技術］ 光学的な画像を電気的な信号に変換する装置として用い
られるものに固体イメージセンサがある。

この固体イメージセンサの代表的なものに、光検出部に
フォトダイオードを用い、電荷転送部に電荷結合素子（
ＣＯＤ）を用いたＣＣＤイメージセンサがある。

第２図は、従来のＣＣＤイメージセンサのほぼ一画素半
に相当する部分の断面図を示している。

一画素はフォトダイオードを用いた光検出部とＣＣＤを
用いた電荷転送部との組合せで構成される。

図において、光検出部のフォトダイオードは、ｎ型半導
体基板１上にｐ型ウェル領域２を形成し、その領域内に
ｎ型不純物領域３を形成し構成される。

また、電荷転送部は光検出部に並設して形成されており
、ｎ型半導体基板１上にｐ型ウェル領域２を形成し、そ
の領域内に垂直ＣＯＤの埋め込みチャネル層４を形成す
るｎ型不純物領域を形成する。そして、光検出部のｎ型
不純物領域３と電荷転送部の埋め込みチャネル層４との
間には、高濃度のｐ型不純物素子間分離領域５が形成さ
れている。さらに、ｎ型不純物領域３と埋め込みチャネ
ル層４の表面上に薄いシリコン酸化膜６を堆積し、さら
にその上に厚いシリコン酸化膜７を堆積する。

また、薄いシリコン酸化膜６中の光検出部と電荷転送部
との境界領域には、転送電極であるポリシリコン電極８
が形成されている。

さらに、電荷転送部のｐｆ、”％　Ｎシリコン酸化膜７
上には、この電荷転送部に光が入射するのを防ぐために
アルミ薄膜などで形成された遮光膜９が形成されている
。そして、これらの画素表面全域にシリコン酸化膜など
の保護膜１０が堆積されている。

次、このＣＣＤイメージセンサの動作について説明する
。ＣＣＤイメージセンサの画素表面の光入射面から入射
した光は、フォトダイオード部に達し、この入射光の強
さに応じて発生した信号電荷がｎ型不純物領域３に蓄積
される。そして、蓄積された信号電荷はＣＣＤの埋め込
みチャネル層４に転送され、さらに垂直ＣＣＤにより垂
直方向に転送され電荷検出部から映像信号として外部へ
取出される。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、このような固体イメージセンサではスミアと
呼ばれる現象が生じ、問題となっている。

スミアとは、固体イメージセンサより取出した映像信号
を画面上に再生した際に、画面の上下方向に薄い線状の
偽信号映像が生じる現象である。そして、このスミア現
象はＣＣＤイメージセンサの画素表面の光入射面から入
射した光のうち、フォトダイオードのｎ型不純物領域３
以外の場所に入射した光によって電荷が発生し、この偽
の信号電荷が垂直ＣＯＤに入り込んだり、あるいは、入
射した光が直接垂直ＣＯＤに入り込むことによって生じ
る。第２図には、このようなスミア現象を引き起こす原
因となる入射光の例を示している。すなわち、入射光１
１は画素表面の入射面から斜めに入射し、直接垂直ＣＣ
Ｄの領域に達したものである。また入射光１２は素子の
構成膜の凹凸面のレンズ効果により垂直ＣＣＤの領域に
入射したものである。さらに、入射光１３はフォトダイ
オードのｎ型不純物領域３の表面で反射した光が、順次
遮光膜つとシリコン基板１上のｐ型ウェル領域２の表面
とで形成される導波路によって垂直ＣＣＤの領域に導か
れたものである。なお、第２図に示すＣＣＤイメージセ
ンサは、入射光によって基板の深層部に生じる信号電荷
の悪影響を防止するためにｎ型基板１と反対の導電型を
持つｐ型ウェル領域を形成した構造を有している。しか
し、このような構造によっても前記の３種類の入射光に
より引き起こされるスミアを低減することはできない。

しかし、前記のスミア発生の光学的原因のうち、１つで
も改善できれば、スミアの低減に大きな効果がある。

したがって、本発明は、固体イメージセンサに入射した
光の一部をＣＣＤ領域に導く先導波路が形成されること
のない固体イメージセンサを提供することを目的とする
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、光が入射する光入射面を有し前”２光入射面
より入射した光により信号電荷を生成し蓄積する光検出
部と、前記光入射面に隣接して形成された遮光膜を有し
前記光検出部に蓄積された信号電荷を読出す電荷転送部
とを備えた固体イメージセンサであって、前記光入射面
から入射し、前記光検出部で反射された反射光を吸収す
る光吸収領域を内部に備えている。

［作用］ 本発明における固体イメージセンサは、その画素の電荷
転送部の表面に設けられた遮光膜の下に、光を吸収する
光吸収領域を形成している。そして、この光吸収領域は
画素に入射した光のうち、画素の光検出部で反射され電
荷転送部に形成されたこの光吸収領域に到達した反射光
を吸収する。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第１図は、本発明による固体イメージセンサのほぼ一画
素半の部分に相当する断面図である。本実施例では、遮
光膜９の下部領域に光を吸収Ｔる光吸収膜１４を設けた
ことが従来の固体イメージセンサの構造と異なる。した
がって、ここでは光吸収膜１４以外の構造については［
従来の技術］の説明を参照することとして説明を省略す
る。この光吸収膜１４は、シリコン酸化膜や酸化マグネ
シウム中にニッケル（Ｎｉ）の微粒子を含ませて形成さ
れる。そして、このＮｉ微粒子の含有量によって光吸収
膜１４の光吸収特性を設定できる。

たとえば、Ｎｉの含有量を３０体積％程度にすれば、４
００〜１１０００ｎの波長範囲の入射光に対して、吸収
係数は１０４〜１０　′ｃ　ｍ−＋となり、光吸収膜１
４の膜厚が１０００〜１００００人程度で入射光を十分
吸収することができる。

次に、この光吸収膜１４の作用について説明・する。第
１図に示すように、固体イメージセンサの画素表面の光
入射面から光検出面に対して斜めに入射した入射光のう
ち、ｎ型不純物領域３とシリコン酸化膜６との界面で反
射された反射光１５は、画素の電荷転送部の遮光膜９の
下部に形成された光吸収膜１４に達する。そして、この
光吸収膜１４によって吸収され、再び半導体基板１側に
反射することはできない。したがって、従来電荷転送部
のＣＣＤ領域に導波されスミアの原因となっていた反射
光１５は、ＣＣＤ領域に達することができないため、こ
の反射光１５の影響によるスミアの発生を防止すること
ができる。

なお、上記実施例では光吸収膜１４は遮光膜９と同じ領
域で、かつ同様の形状で作られている場合について説明
したが、光吸収膜１′４は反射光１５を十分に捕捉でき
る形状であればよい。

また、上記実施例では光吸収膜としてシリコン酸化膜や
酸化マグネシウムにニッケル（Ｎｉ）の微粒子を含んだ
ものを用いて説明したが、これに限らず半導体基板内で
吸収すべき波長域の光を吸収することができる物質であ
れば他のものでもよい。

また、上記実施例では光吸収膜１４と遮光Ｗｋｇとは接
して設けられているが、必ず接している必要はなく互い
に隔てて形成されていても同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば固体イメージセンサの遮
光膜の下部にスミアの原因となる反射光を吸収する光吸
収領域を設けたので、スミアを低減あるいは防止するこ
とができ、スミアレベルの低い固体イメージセンサを実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による固体イメージセンサの
画素の断面図を示°している。 第２図は、従来の固体イメージセンサの画素の断面図を
示している。 図において、１はｎ型半導体基板、２はｐ型ウェル領域
、３はｎ型不純物領域、４は垂直ＣＣＤのｎ型埋め込み
チャネル層、５は素子間分離領域、６は薄いシリコン酸
化膜、７は厚いシリコン酸化膜、８はポリシリコン電極
、９は遮光膜、１０は保護膜、１４は光吸収膜を示す。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）光が入射する光入射面を有し、前記光入射面より
   入射した光により信号電荷を生成し蓄積する光検出部と
   、前記光入射面に隣接して形成された遮光膜を有し、前
   記光検出部に蓄積された信号電荷を読出す電荷転送部と
   を備えた固体イメージセンサであって、 前記光入射面から入射し、前記光検出部で反射された反
   射光を吸収する光吸収領域を内部に備えた固体イメージ
   センサ。
2. （２）前記光吸収領域は、前記遮光膜の全領域を覆うよ
   うに形成された膜である特許請求の範囲第１項記載の固
   体イメージセンサ。
3. （３）前記光吸収領域は、前記遮光膜の一部を覆うよう
   に形成された膜である特許請求の範囲第１項記載の固体
   イメージセンサ。
4. （４）前記光吸収領域は、前記遮光膜に接して設けられ
   た膜である特許請求の範囲第１項記載の固体イメージセ
   ンサ。
5. （５）前記光吸収領域は、ニッケルの微粒子を含んだ膜
   である特許請求の範囲第１項記載の固体イメージセンサ
   。