JPH02262367A - 半導体装置 - 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、画像情報を入力するイメージスキャナーや、
それに伝送するファクシミリ、撮影、録画用の描像機等
に好適な半導体装置に関する。

（発明の概要〕 本発明は、半導体基板上に形成された光電変換素子を覆
う保護用絶縁膜の屈折率を半導体基板側と、表面側を二
酸化シリコンと同程度にし、かつ中程は窒化シ′リコン
の屈折率と同程度になるようにし、厚み方向に連続的な
屈折率の変化を持たせた絶縁膜で半導体装置を覆い、さ
らにその上を二酸化シリコンと同程度の透明樹脂で被覆
した半導体装置である。

〔従来の技術〕

近年、ファクシミリやイメージスキャナーのような画像
の伝送や記録、編集を行なう情報処理装置が普及しはじ
めている。さらに家庭用の録画装置としても、８ミリビ
デオカメラ等の普及がめざましい、従来、これらの撮像
装置においては、シリコン単結晶の半導体基板を用いた
、ライン型イメージセンサーや、エリア型イメージセン
サ−が撮像素子として利用され、それら半導体基板に形
成された光電変換素子や、制御回路素子を温度やアルカ
リ・イオンから保護するための絶縁膜には、二酸化シリ
コン膜と窒化シリコン膜の二層膜が用いられたり、リン
ガラス等の二酸化シリコン系の膜が用いられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、これらの撮像装置の普及につれて、より高画質
で信顧性の高いイメージセンサ−が要求されるようにな
ってきており、そのため、複数の光電変換素子の分光特
性を各素子間で均一にする事や、充分な耐湿性を有する
事が、絶縁性保護膜に考慮しなければならない。しかし
ながら、上記に示したように二酸化シリコン膜と窒化シ
リコン膜の２層構造の保護用絶縁膜を用いると保護用絶
縁膜を透過して入射する光は、半導体基板と二酸化シリ
コン膜界面での反射や、二酸化シリコン膜と窒化シリコ
ン膜界面での反射や、大気と窒化シリコン膜界面（窒化
シリコン膜表面）での反射等により、多重反射が生じ、
各絶縁膜の膜厚のムラが生じると、光電変換素子への実
効的な透過光量が変化し、イメージセンサ−内の光電変
換素子からの出力信号が照射光量が同じにもかかわらず
、光電変換素子の位置が異なるだけで、その出力値が異
なっており出力均一性が悪かった。保護用絶縁膜の層間
内の多重反射を抑えるために、リンガラス（Ｐ　Ｓ　Ｇ
）等を用い絶縁膜を二酸化シリコン系の絶縁膜で統一す
れば、絶縁膜の厚みムラによる多重反射のバラツキ具合
は抑えられ、出力均一性は改善されるが、耐湿性に弱く
品質上問題を残していた。従って、本発明の目的は、フ
ァクシミリやイメージスキャナーそしてビデオカメラ等
に用いる固体撮像素子の出力均一性の改善、高い信頼性
を実現し得る半導体装置を提供しようとすることにある
。

〔作用〕

保護用絶縁膜の材質を半導体基板表面から、厚み方向に
対し、二酸化シリコンから窒化シリコンに、そして再び
二酸化シリコンに戻すよう、はぼ連続的に膜の材質（組
成比）を変化させ、″４ｆＡ縁膜内の異なる屈折率を有
す２つの膜の界面で生ずる反射を極力抑え、かつ、絶縁
膜表面を入力光の波長より充分長い厚さとなるよう厚く
かつ、屈折率がほぼ二酸化シリコンと同じ透明の樹脂で
被覆することにより、樹脂と絶縁膜界面での光の反射を
抑え、かつ、樹脂中へ入射した光が半導体基板表面と樹
脂の大気側の表面との間で生ずる多重反射を抑え、半導
体基板中への実効的な透過光量が、はぼ場所によらず均
一になるようにした。

〔実施例〕

以下、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。

第１図に、本発明による半導体装置の一実施例の断面図
を示す、半導体基板１の表面部に、半導体基板と異なる
導伝型の光電変換素子領域２を形成し、半導体基板の表
面を覆うように二酸化シリコン膜３が形成されており、
その上に絶縁膜４が形成されている。さらにその絶縁膜
４の上部に、透明樹脂５が被覆される。絶縁膜４に二酸
化シリコン膜３と接する界面側が二酸化シリコンの組成
を有し、上部へいくにつれ、はぼ連続的に・窒化シリコ
ン膜の組成比を有するようになり、窒化シリコン膜の組
成比になった後、再び上部へいくに従い、はぼ連続的に
二酸化シリコンの組成に戻り、透明樹脂５との界面付近
では二酸化シリコンの組成を有す材質となっている。透
明樹脂５は、二酸化シリコンの屈折率に近い屈折率を有
し、例えば、シリコン樹脂等を用いる。この時の屈折率
の変化の様子を第２図に示した。半導体基板１の表面上
に形成される二酸化シリコン膜３と絶縁膜４の絶縁層は
、前者の二酸化シリコン膜３が熱酸化法やその選択酸化
法、又、化学的気相成長法等、通常用いられる半導体製
造方法により形成でき、後者の絶縁膜４は低温（約４０
０℃以下）で形成できるプラズマ化学気相成長法を用い
、５ｉｔ（４，ＮＨ，、ｌｉ、Ｉ）あるいはＰｌｌ、も
含め、これらのガスの流量比を調節しながら形成する。

透明樹脂５は、イメージセンサ−に入射する光の波長に
較べ数十倍以上あればよく、可視光領域の光源を想定す
れば数十μｍあれば充分である０通常は、透明樹脂にシ
リコン樹脂等を使用するため、数１００−から１ｆ１前
後の厚さとなる。尚、樹脂を被覆する領域は、少なくと
も光電変換素子領域２に光が入射する経路の途中で絶縁
膜４の上に接して被覆されでいればよい。例えば、光が
半導体基板表面に対し垂直入射の時は、透明樹脂５は光
電変換素子領域２の上部に被覆されていればよい、又、
光電変換素子としては、フォトダイオードを想定して図
示したが、フォトトランジスタでも構わない、又、絶縁
膜４の中程には窒化シリコン膜が形成されるが、耐湿性
や耐アルカリイオン性が確保できれば、シリコンオキシ
ナイトライド膜まであっても構わない。

本発明を用いることにより、絶縁膜４の中程に形成され
た窒化シリコン膜により、水分やアルカリイオンの侵入
を防ぎ、信頼性を向上し、かつ光電変換素子上部での各
絶縁膜中の光の多重反射が小さくなるように改善された
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、充電変換素子上部での入射光の多重反
射を抑え、絶縁膜の膜厚にムラが生じても、複数の光電
変換素子への実効的な入射光量はほぼ、均一に保て、忠
実に画像情報を再現する光電変換信号が得られた。また
、保護膜の一部には窒化シリコン膜も形成されているた
め、品質上の信頼性も充分改善された。

【図面の簡単な説明】

第１図に本発明の半導体装置の断面図を示す。 第２図に本発明の半導体装置の半導体基板表面からの絶
縁膜の厚み方向への屈折率の変化図を示している。 半導体基板 光電変換素子領域 二酸化シリコン膜 絶縁膜 透明樹脂 以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　林　　敬　之　助

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板と前記半導体基板の第１表面側に設けられた
   、複数の光電変換素子とを水分や、アルカリイオンから
   保護するために形成される絶縁性薄膜の屈折率が、前記
   半導体基板と接する側の屈折率は二酸化シリコンの屈折
   率と等しく、かつ他の表面側の屈折率も二酸化シリコン
   にほぼ等しい屈折率を有し、なおかつ、前記絶縁性薄膜
   の中程は窒化シリコンの屈折率に近くなるよう、前記絶
   縁性薄膜の屈折率が厚み方向に対して連続的に変化して
   おり、かつ、前記半導体基板の第１表面側に形成された
   絶縁性薄膜のうち、少なくとも前記光電変換素子を被覆
   している領域の上を、二酸化シリコンと同程度の屈折率
   を有する樹脂で覆われていることを特徴とする半導体装
   置。