JPH02275669A

JPH02275669A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH02275669A
Application number: JP1097003A
Authority: JP
Inventors: Michio Koyama; 小山　倫生
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-04-17
Filing date: 1989-04-17
Publication date: 1990-11-09
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: JP2811738B2

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〕本発明は固体撮像装置、特に撮像用センサー領域と共に
黒レベル設定用センサー領域を有する固体撮像装置に関
わる。

〔発明の概要］本発明は、撮像用センサー領域と黒レベル設定用センサ
ー領域を有する固体撮像装置において、黒レベル設定用
センサー領域に対向して、更にストレージ部を有する例
えばフレームトランスファ方式による固体撮像装置ある
いはフレームインターライントランスファ方式等におけ
る固体撮像装置においてそのストレージ部に少なくとも
２層の遮光膜を形成するかあるいは遮光膜と黒染色され
たフィルタ層とを積層した構成として特に黒レベル設定
用センサー領域あるいはストレージ部における遮光効果
を高めて黒レベル設定用センサー領域における黒レベル
の変動あるいは偽信号の発生を回避し、また撮像用セン
サー領域においては、高密度微細パターンの形成を容易
にして高解像度化をはかるものである。

〔従来の技術］従来の例えばフレームインターライントランスファ（Ｆ
ＩＴ）方式による固体撮像装置は、その模式的平面図を
第５図に示し、第６図にその第５図の■−■線上の路線
的断面図を示すように、固体撮像素子（１）すなわち半
導体基体に、所要のパターンの遮光膜（２）（第５図に
おいては斜線を付して示す）が被着形成されたガラス基
板等の透明基板（３）が光透過性接着剤（４）例えば光
透過性接着性樹脂をもって接合されてなる。

例えばＦＩＴ型固体撮像装置において固体撮像素子（１
）は、第４図に示すように各受光量に応じて信号電荷を
発生させる多数個例えば４２万個の、受光量に応じて信
号電荷を発生する受光センサー（５）例えば１．１μｍ
の間隔で水平及び垂直方向に配列され、例えば共通の垂
直方向に配列された受光センサー（５）間に位置して各
センサー（５）に発生した信号電荷を転送するシフトレ
ジスタ（６）が配列されて成る撮像用センサー領域（７
）を有する。そしてその撮像用センサー領域（７）の例
えば−例に各受光センサー（５）の水平ラインに対応し
て黒レベル設定用のセンサー（８）が配列された黒レベ
ル設定用センサー領域（９）が設けられる。また受光セ
ンサー（５）に対応してシフトレジスタ（６）から送り
込まれる信号電荷を蓄積するストレージ部（１０）が設
けられてなる。

このような構成において遮光膜（２）は、各受光センサ
ー（５）に対向する部分にのみ窓（２ａ）が穿設される
。この遮光膜（２）の形成は、例えば透明基板（３）に
全面的にＣｒの蒸着膜を形成し、これに対してフォトリ
ソグラフィ技術によるパターン化、すなわち窓（２ａ）
の穿設によってなされる。この場合、窓（２ａ）は、受
光センサー（５）に対応して微細パターン及び微細間隔
をもって形成されることが必要であり、例えばフォトリ
ソグラフィによる窓（２ａ）の穿設技術からの制約によ
ってこのＣｒ遮光膜（２）の厚さは充分大とすることが
できない。したがって通常この種のＣｒ遮光膜（２）に
よる遮光性は、−９０ｄＢ程度である。

そして、この種固体撮像装置においては、撮像素子の特
性のばらつきに対処して、撮像出力レヘルを一定にする
ために、遮光状態での出力レベルを基準レベル、すなわ
ち黒レベルとするものであり、このため前述したように
受光センサー（５）に近接する位置で例えば受光センサ
ー（５）の各水平ラインに対応して、遮光膜（２）下に
黒レベル設定用センサー（８）が配列される。この場合
、これら黒レベル設定用センサー（８）は、強い外光に
対しても黒レベルに変動を来すことなく、確実に基準レ
ベルが得られるように高い遮光性を得る必要がある。と
ころが前述したＣｒ遮光膜による場合、その遮光性が一
９０ｄＢ程度であるために実際上強い光の照射で黒レベ
ルに変動を来す。

さらにストレージ部（ｌＯ）においても、光の透過によ
って偽信号の発生を生じるなどの不都合も生じて来る。

〔発明が解決しようとする課Ｂ］本発明は、撮像用センサー領域において受光センサーの
高精度、微細高密度化が可能で、しかも撮像用センサー
領域ないしはストレージ部における遮光性を格段に向上
して黒レベルの変動回避及び偽信号の発生を回避するこ
とができるように、すなわち上述の課題の解決をはかる
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段］本発明においては第１図にその一例の路線的平面図を示
し第２図に第１図のＩＩ−ＩＩ綿線上路線的拡大断面図
を示すように、撮像用センサー領域（７）と共に黒レベ
ル設定用センサー領域（９）を有する固体撮像装置にお
いて、その撮像用センサー領域（７）と黒レベル設定用
センサー領域（９）を有する固体撮像素子（１）すなわ
ち半導体基体に重ね合わせられて設けられる透明基板（
３）とを有して成る。そして、透明基板（３）に黒レベ
ル設定用センサー領域（９）あるいは例えばＦＩＴ型固
体撮像装置におけるストレージ部（１０）にそれぞれ例
えばクロム（Ｃｒ）膜よりなる少なくとも２層の遮光膜
（２Ａ）及び（２Ｂ）を形成するかあるいは１層の同様
のＣｒ遮光膜（２Ａ）と黒染色されたフィルタＩＷ（２
Ｂ、）　との積層によって形成する。

〔作用〕

上述したように本発明構成においては、撮像用センサー
領域（７）すなわち微細かつ多数の受光センサー（５）
が高密度に配列形成される部分においては単層の遮光膜
（２Ａ）のみによってしたがって比較的小さい厚さをも
って形成するようにしたのでここにおける遮光膜（２Ａ
）の窓開けすなわち受光センサーに対する受光窓の形成
を例えばフォトリソグラフィの適用によって高精度に形
成することができるにも拘らず、黒レベル設定用センサ
ー領域（９）あるいはストレージ部（１０）においては
２層の遮光膜（２Ａ）及び（２Ｂ）または遮光膜（２Ａ
）と黒染色フィルタ層（２Ｂ＋）との積層によって形成
するようにしたのでその厚さを任意に充分な遮光性が得
られるように厚くすることができ、確実に黒レベルの変
動を回避でき、またストレージ部（１０）における偽信
号の発生を確実に回避できる。

〔実施例〕

第１図〜第３図を参照して本発明による固体撮像装置の
一実施例を詳細に説明する。第１図及び第２図において
第４図及び第５図と対応する部分には同一符号を付す。

この例においては、ＦＩＴ型固体撮像装置に本発明を適
用した場合で、この場合においても固体撮像素子（１）
は、撮像用セン、サー領域（７）と共に黒レベル設定用
センサー領域（９）が設けられてなる。そしてその撮像
用センサー領域（７）は、水平及び垂直方向に多数個配
列された撮像用の受光センサー（５）と、その各垂直ラ
イン上に配列された撮像用センサー領域（７）に対して
共通に設けられたＣＣＤ構成を有するシフトレジスタ（
６）とを有してなる。そしてこの撮像用センサー領域（
７）に対応して各受光センサー（５）からの信号電荷を
一旦蓄積するストレージ部（１０）が設けられる。また
↑最像用センサー領域（７）外のその一例には、黒レベ
ル設定用センサー領域（９）が設けられる。そしてこの
領域（９）には各受光センサー（５）が配列された水平
ラインごとにそれぞれ撮像用センサー領域（７）に近接
して黒レベル設定用センサー（８）が設けられる。

そしてこの固体撮像素子（１）すなわち半導体基体上に
例えば光透過性接着剤（４）を介して遮光構造体（１１
）が接合される。

この遮光構造体（１１）の−例をその製造方法と共に第
３図を参照して説明する。先ず第３図Ａに示すように透
明基板（１）例えばガラス板に例えば第１の遮光金属膜
例えばＣｒの金属膜（１２Ａ）を例えば１０００人の厚
さに蒸着等によって被着形成する。

第３図Ｂに示すように、金属膜（１２Ａ）に対して例え
ばフォトリソグラフィによって第１図及び第２図で説明
した固体撮像素子（１）の撮像センサー領域（７）にお
ける撮像用の受光センサー（５）に対応して窓（２ａ）
の穿設を行って第１の遮光膜（２Ａ）を形成する。

次に第３図Ｃに示すように、撮像用センサー領域（７）
に対応する部分に例えばフォトレジストによるマスク層
（１３）を形成する。

第３図りに示すように、全面的に遮光膜例えば同様にＣ
ｒ金属膜による第２の遮光金属膜（１２Ｂ）を例えば１
ｏｏｏ人の厚さに蒸着等によって被着形成する。

第３図已に示すように、マスク層（１３）を除去するこ
とによってこれの上の金属膜（１２Ｂ）をリフトオフす
る。このようにすれば撮像用センサー領域（７）に対応
する部分以外の、すなわち第１図及び第２図で説明した
黒レベル設定用センサー（８）が配列される黒レベル設
定用センサー領域（９）とストレージ部（１０）に対応
する部分に金属膜（１２Ｂ）より成る第２の遮光膜（２
Ｂ）が形成される。

このようにして得た遮光構造体（１１）は、第２図に示
すようにその第１の遮光膜（２Ａ）の単層部が、固体撮
像素子（１）の撮像用センサー領域（７）に対向し、か
つその各窓（２ａ）が対応する受光センサー（５）に対
向するように重ね合せて光透過性接着剤（４）によって
固体撮像素子（１）、すなわち半導体基板と透明基板（
３）とを接合する。

このような構成による固体撮像装置においてはそのそれ
ぞれ例えば１０００人のＣｒ膜よりなる第１及び第２の
遮光膜（２八）及び（２Ｂ）の積層部、すなわち黒レベ
ル設定用センサー領域（９）とストレージ部（１０）と
における遮光性は一１７５ｄＢ以下という高い遮光性を
示した。

また、上述した例では、遮光構造体（１１）が黒レベル
設定用センサー領域（９）とストレージ部（１０）との
対向部で、それぞれ金属膜より成る２層の遮光膜（２Ａ
）及び（２Ｂ）が積層された構成を採る場合であるが、
その第２の遮光膜（２Ｂ）に代えて黒染色フィルタ層と
することもできる。この場合は、第４図にその製造方法
の一例を示すように、例えば第４図Ａ及びＢに示すよう
に、第３図Ａ及びＢと同様の工程を採って遮光膜（２Ａ
）を形成して後、第４図Ｃに示すように、全面的に例え
ば有機性感光剤例えば感光性ゼラチン、カゼイン等の黒
染色剤を混合した感光膜を塗布する。

次に第４図りに示すように、パターン露光及び現像処理
を行って撮像用センサー領域（７）に対応する部分を排
除してそれ以外に黒染色されたフィルタ層（２ＢＩ）が
形成された遮光構造体（１１）を得る。

このようにして作製した遮光構造体（１１）は、前述し
た例と同様に第１図及び第２図で示すように、その遮光
膜（２Ａ）の単層部が固体撮像素子（１）の撮像用セン
サー領域（７）に対向し、かつその各窓（２ａ）が対応
する受光センサー（５）に対向するように重ね合せて光
透過性接着剤（４）によって固体撮像素子（１）と接合
する。

このようにして得た遮光構造体（１１）による黒レベル
設定用センサー領域（９）と、ストレージ部（１０）に
おける遮光性は一１４５ｄＢであった。

尚、上述した遮光構造体（１１）において、実際上は反
射防止膜が設けられることが望ましい。この場合は、図
示しないが、第３図Ａ及び第４図への各金属膜（１２Ａ
）の形成に先立って例えば５０人の厚さのＣｒＯによる
反射防止膜を形成してこれを遮光膜（１２Ａ）に対する
パターン化と同様にパターン化し、更に第３図Ｅ及び第
４図りの工程後に蒸着マスクを介して同様に例えば５０
人の厚さにＣｒＯによる反射防止膜を例えば受光センサ
ー（５）以外に、すなわち窓（２ａ）以外に被着形成す
る。

また上述した例においては、ＦＩＴ型固体撮像装置に本
発明を適用した場合であるが、その他各種の例えばイン
ターライン方式、フレームトランスファ方式等の固体撮
像装置に本発明を適用し得ることは明らかであろう。

また上述した例では、撮像用センサー領域（７）以外で
遮光膜が金属膜或いはフィルタ層の２層の積層構造とし
た場合であるが３層以上の構造とすることもできる。

〔発明の効果〕

上述したように本発明構成においては、撮像用センサー
領域（７）すなわち微細かつ多数の受光センサー（５）
が高密度に配列形成される部分においては単層の遮光膜
（２Ａ）のみによってしたがって比較的小さい厚さをも
って形成するようにしたのでここにおける遮光膜（２Ａ
）の窓開けすなわちセンサー素子に対する受光窓の形成
を例えばフォトリソグラフィの適用によって高精度に形
成することができるにも拘らず、黒レベル設定用センサ
ー領域（９）あるいはストレージ部（１０）においては
２層の遮光膜（２＾）及び（２Ｂ）または遮光膜（２Ａ
）と黒染色フィルタ層（２Ｂ＋）との積層によって形成
するようにしたのでその厚さを任意に充分な遮光性が得
られるように厚くすることができ、確実に黒レベルの変
動を回避でき、またストレージ部における偽信号の発生
を確実に回避できる。

また本発明構成によれば、確実な遮光性を必要とする黒
レベル設定用センサー領域（９）とストレージ部（１０
）上においては遮光膜が積層構造とされていることによ
ってピンホール等の欠陥が全膜上に亘って貫通する確率
は激減し、これによってより信頼性の向上をはかること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による固体撮像装置の一例の路線的平面
図、第２図は第１図の■−■線上の断面図、第３図及び
第４図はそれぞれ本発明装置に用いる遮光構造体の例の
製造工程図、第５図は従来装置の一例の路線的平面図、
第６図はその第５図の■−■線上の断面図である。（１）は固体撮像素子、（１１）は遮光構造体、（７）
は描像用センサー領域、（５）はその受光センサー、（
６）はシフトレジスタ部、（９）は黒レベル設定用セン
サー領域、（８）はその黒レベル設定用センサー、（１
０）はストレージ部、（２Ａ）及び（２Ｂ）は遮光膜、
（２Ｂ＋）は黒染色フィルタ層である。代理人松隈秀盛１ｔｒ−冷ａ述〔９イ１Ｓ、丁１５イ１）ｌシＪに０乎１ｂ四コ第１図７渇（桑用センサー鯵ｒ式％式％

Claims

【特許請求の範囲】１、撮像用センサー領域と共に、黒レベル設定用センサ
ー領域を有する固体撮像装置において、上記撮像用セン
サー領域と上記黒レベル設定用センサー領域を有する固
体撮像素子と、これに重ね合わせられて設けられる透明
基板とを有し、上記透明基板の、上記黒レベル設定用センサー領域に対
応する領域に少なくとも２層の遮光膜を形成し、上記撮
像用センサー領域に対応する領域に１層の遮光膜を形成
してなる固体撮像装置。２、固体撮像素子のストレージ部に少なくとも２層の遮
光膜を形成してなる上記第１項記載の固体撮像装置。３、透明基板の黒レベル設定用センサー領域に対応する
領域に遮光膜と黒染色されたフィルタ層とが積層形成さ
れてなる上記第１項記載の固体撮像装置。４、固体撮像素子のストレージ部に遮光膜と黒染色され
たフィルタ層とが積層形成されてなる上記第１項記載の
固体撮像装置。