JPH01287961A

JPH01287961A - 固体撮像素子

Info

Publication number: JPH01287961A
Application number: JP63117033A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Sen; 哲夫笘
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1988-05-16
Publication date: 1989-11-20

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）本発明は半導体基板表面に光電変換素子及び走査回路が
形成されて、複数の画素を構成してなる固体撮像素子に
関する。

（従来技術）半導体基板表面に光電変換素子及び走査回路が形成され
た所謂固体撮像素子は、該素子を組み込んだカメラ等に
用いて強いコントラストの被写体を撮影したときや逆光
で撮影したとき等に、入射される光がセンサ表面とカバ
ーガラス裏面との間で多重反射することによって暗い部
分が白っぽく浮く所謂フレア現象を生じた。

すなわち、第５図に従来構造の素子断面図を図示して説
明すると、従来素子は、フォトダイオード３１右よび電
荷転送路３２が形成された基板３０上の該フォトダイオ
ード領域を除く全域に、絶縁層３３を介して遮光膜３４
が配置され、更に前記遮光膜上に空気層３５を介してカ
バーガラス３６が配置された構成から成っている。

前記遮光膜３４は電荷転送路３２への光の入射を阻止す
るために設けられており、通常電極材料であるＡＩを使
用しており、これは光反射率が大きい。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、素子に強い光ｈνが入射されるとこの光
はＡ１面で反射し、更に前記カバーガラス３６の裏面で
反射してフォトダイオード領域に達し、偽信号と成って
コントラストの低下を生じた（フレア）。

本発明の目的は、上記事情に鑑み成されたもので、強い
光の入射の下でもフレアの生じない固体撮像素子を提供
することにある。

（課題を解決するための手段）すなわち、本発明の上記目的は、半導体基板表面に光電
変換素子及び走査回路が形成されてなる固体撮像素子に
おいて、前記光電変換素子を除く前記半導体基板上の遮
光領域に黒色有機物から成る光吸収層を設けたことを特
徴とする固体撮像素子により達成される。

（作用）遮光膜を兼ねた光吸収層、又は遮光膜とは独立した光吸
収層を該遮光膜上に配置することにより、素子に入射さ
れる強い光は該光吸収層で大幅に減衰される。従って、
光吸収層で反射されてフォトダイオード域に達する光お
よび遮光膜とは独立に光吸収層を設けた場合の該光吸収
層を透過して下層の遮光膜で反射される光は極めて少な
く、フレアの発生が阻止できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は、本発明をインターライン転送ＣＣＤ型の固体
撮像素子として実施した場合の遮光領域１を示す平面図
であり、フォトダイオードによるセンサ領域１１を除い
た全域が遮光されている。

第２図は第１図Ｉ−Ｉ線に沿った１セル当たりの断面図
であり、この固体撮像素子は従来と路間−構造から成っ
ている。

すなわち、ｐ形半導体基板１０表面に、ｎ゛形不純物が
注入されたフォトダイオード部１１およびｎ゛形不純物
が注入された垂直電荷転送路１２が形成されており、前
記フォトダイオード部１１を除く基板上に、ＳｉＯ□か
ら成る絶縁層１３を介して図示しない転送電極及びＡＩ
遮光膜１４が配置されている。更に前記ＡＩ遮光膜１４
上には空気層１６を介してカバーガラス１７が配置され
た構造から成っている。

本発明の特長とするところは、前記ＡＩ遮光膜１４で兼
用するか、もしくは該遮光膜１４上に光の反射を防止す
るための黒色有機物から成る光吸収層を設けていること
にある。従って、本実施例では、前記遮光膜１４上に絶
縁層１３を介して該遮光膜１４とは独立した光吸収層１
５を設けた場合を図示している。

前記光吸収層１５はゼラチンを黒色有機顔料で染色して
形成することができる。また、ゼラチンを黒色有機顔料
で染色する代わりに、従来のオンウェハー法により形成
されるＲ５Ｇ５Ｂ５原色のカラーフィルタを重ね合わせ
ても同等の効果を有することができる。従って、以下の
説明では、後者の方法によって前記光吸収層１５を設け
た場合について説明する。

すなわち、前記遮光膜１４が配置された絶縁層１３上に
、下記組成のフォトレジストをスピンコードにより０．
５〜２．０　μｍ厚に均一に塗布して乾燥させた後、こ
のフォトレジストを、前記フォトダイオード部１１上を
マスクして７００００Ｌｘ−２０ｓｅｃで露光し、４０
℃の温水で２分間現像する。

フォトレジストの組成を示す。

ゼラチン　　　　　　　　　　　　　　・・・３ｇ水　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・
２２ｇその後水洗を２分間行い、前記フォトダイオード
１ｆＢ１１上のフォトレジストを除去する。そして、所
定の分光特性を有する染料、例えば緑色染料で該フォト
レジストを染色する。その後、上述の工程を繰り返して
行い、各フォトレジストを青色および赤色にそれぞれ染
色して形成された層を重ね合わせる。なお、染色法は従
来から行われている染料水溶液を用いる方法で良い。

また、染色条件は次の通りである。

（１）　染色配合（２）　染色温度、時間緑色　　４０℃、２分青色　　４０℃、１分赤色　　４０℃、２分第３図は上述のようにして形成された各染色層の光透過
率を示しており、これら各染色層を重ね合わせることに
より、可視光領域全般にわたり光透過率が１％以下に抑
えられることが確認された。

なお、ゼラチンの感光剤としては、前記ジアゾに代わり
、重クロム酸アンモニウム（ＮＨ４Ｃｒ　２０ｔ、一般
にＡＤＣと略称）を用いることもできる。

また、前記フォトレジストの染色は、上述の如くＲ，Ｇ
、Ｂ別々であっても、或いは３色同時であってもよい。

しかし、カラーフィルタが配置されるカラーセンサにお
いては、別々に形成される方が混色防止上から好ましい
。

また、前記光吸収層の他の形成方法としては、フォトレ
ジスト中にカーボンブラックを分散させた後、該黒色フ
ォトレジストをバターニングして形成することも出来る
。

なお、図示していないが、カラーセンサでは、前記光吸
収層を形成と同時に、フォトダイオード部上に各色に対
応したフィルタが配置される。

上述の如く構成された固体撮像素子では、カバーガラス
１７及び空気層１６を通して該素子に強い光が入射され
た場合、フォトダイオード部１１を除く前記遮光領域１
　（第１図参照）に入射した光は大半が前記光吸収層１
５で吸収されてしまう。従って、前記光吸収層１５表面
で反射してカバーガラス１７面で反射される光、および
該光吸収層１５を透過して前記遮光膜１４で多重反射さ
れる光は何れも極めて少なく、これら光がフォトダイオ
ードに入射してフレアを生じることはない。

本発明者が実験により確認したところ、前記光吸収層１
５の光透過率は０，１〜１％と少ない。また、ＡＩ遮光
膜１４での光反射率は７０〜９０％であり、従って、Ａ
Ｉ遮光膜で反射される光は０．０００７〜０．００９％
に大幅に減少した。しかも、ＡＩ遮光膜１４と前記光吸
収層１５との距離を狭くすれば、多重反射によりフォト
ダイオードに入り込む光はほぼ零にすることが確認でき
た。

一方、前記光吸収層５の光反射率は３〜１０％と、ＡＩ
遮光膜に比べて小さいため、光吸収層での反射光は大幅
に減少する。従って、この光吸収層で反射および透過し
た光により生じるフレアの影響は、前記光吸収層を設け
ない場合に比べて１／１４〜１／９に減少することが確
認された。

なお、本実施例では、光吸収層と遮光膜とにより遮光を
行っているため、前記光吸収層の光透過率は１％程度で
充分である。

第４図は本発明の他の実施例を示している。

なお、先の第２図の実施例と同一構成要素については同
一符号を付して説明は省略する。

この素子では、遮光膜２４が光吸収機能を有して光吸収
層を兼用しており、該遮光膜２４は以下に述べる方法で
形成される。すなわち、従来と同じ方法で作られる遮光
膜２４に対して、光不溶化型感光性組成物に顔料等、光
透過率を低下させる物質を溶解又は分散してなる下記組
成の感光層を塗着後、８０℃で２分程度乾燥する。感光
層に用いる光不溶化型感光性組成物については後に詳述
する。また顔料は所望の色のものを用いることができる
。

感光層の組成を示す。なお、（）内は各成分の機能等を
示している。

ペンタエリスリトール　テトラアクリレート（モノマー
）　　　　　　　　　　　　　　・・・３８ｇ２−ベン
ゾイルメチレン−３−メチル−β−ナフトチアゾリン（
光重合開始剤）　　　　・・・３ｇカーボンブラック［
例えば三菱化成製のＭＡ−１００］（顔料）■　　　　
　　　　　　　　　　・・・２０ｇセロソルブ　アセテ
ート（溶剤）　　　　・・・６５０ｇ次に、前記感光層
上にＰＶＡ　　（ポリビニールアルコール）膜を形成す
る。これは前記感光層の露光の際に酸素を遮断するため
のものである。ＰＶ八へに用いるＰＶＡはケン化度８２
％、重合度約５００の５％水溶液であり、塗着後８０℃
で２分程度乾燥される。

次いでフォトダイオード部１１上をマスクして、２Ｋｌ
ｌＩのメタルハイランドランプにて前記感光層を１分間
程度露光する。露光後直ちに７０℃で５分程度加熱する
。これにより現像の際の水洗時にパターンが流出するお
それがなくなる。なお、このような露光後の加熱工程に
替えて加熱しながら露光しても同一効果を得られるし、
更に露光時間を５分間と長くした場合も同一効果が得ら
れる。最後に炭酸す）　ＩＪウムの１％水溶液を用いて
前記感光層の現像をする。露光された部分が不溶となっ
ているので、この部分が残って遮光膜２４となる。

なお、前記感光層を光不透過性とするには、前述のよう
に顔料を分散するとか染料を溶解しておく他に、パター
ン化した光不溶化型感光性組成物を用いてなる感光層を
、染料溶液で染色することによってもよい。

顔料や染料は、光透過率が低い金属或いは金属酸化物ま
たは光吸収率の高いカーボンブラック、黒色染料等が有
用である。特に光透過率を下げるためにカーボンブラッ
クを分散した感光性組成物は、それ自身の光吸収のため
に感光性組成物の感光性を極めて悪化させるが、加熱処
理により露光量を通常の１／２〜１／８程度に抑えるこ
とができる。

次に、本実施例に用いる光不溶化型感光性組成物として
は、（２）光重合性感光性組成物（３）アジド化合物（４）感光性ポリマーを挙げることができる。

上述の如くして形成された遮光膜２４は光透過率を０．
０１％以下に設けることができる。

なお、本実施例のように遮光膜が光吸収機能を有する光
吸収層を兼ねる場合には、光透過率が０．　０１％以下
に設けられることは必要である。また、通常はその膜厚
を厚くする必要がある。

また、前記各実施例において、遮光膜にＡＩ、ＡＩ−Ｓ
　ｉ、ＡＩ−Ｓ　ｉ−Ｃｕなどの遷移金属を用いること
ができるが、特にＣｒ、Ｍｏなどの光の反射率がＡＩよ
り低い金属を用いることにより、反射光による光の影響
を減少させることができる。

また、先の各実施例では、本発明がインターライン転送
ＣＣＤに適用された場合について述べたが、本発明はこ
れに限定されるものでなく、多くの２次元および１次元
面体操像素子に適用できる。

（発明の効果）以上記載したとおり、本発明の固体撮像素子によれば、
光吸収機能を有する遮光膜または別途光吸収層を設けて
いるので、強い光の入射に対しても遮光膜面で反射ふよ
び多重反射を生じないで、フレアの発生が好適に阻止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を説明する固体撮像素子の構
成図、第２図は第１図のＩ−Ｉ線に沿った１セル当たり
の断面図、第３図はＲ，Ｇ、Ｂ層の光透過率を示した実
験結果、第４図は他の実施例による素子断面図、第５図
は従来素子の１セル当たりの断面図である。１・・・遮光領域、１０・・・半導体基板、１１・・・フォトダイオード部（センサ領域）、１２・
・・垂直電荷転送路、１３・・・絶縁層、１４、２４・・・遮光膜、１５・・・光吸収層、１６・・・空気層、１７・・・カバーガラス第　　４　　図も第　　５　　図

Claims

【特許請求の範囲】

　半導体基板表面に光電変換素子及び走査回路が形成さ
れてなる固体撮像素子において、前記光電変換素子を除
く前記半導体基板上の遮光領域に黒色有機物から成る光
吸収層を設けたことを特徴とする固体撮像素子。