JPH031873B2 - - Google Patents

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JPH031873B2
JPH031873B2 JP56140670A JP14067081A JPH031873B2 JP H031873 B2 JPH031873 B2 JP H031873B2 JP 56140670 A JP56140670 A JP 56140670A JP 14067081 A JP14067081 A JP 14067081A JP H031873 B2 JPH031873 B2 JP H031873B2
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JP
Japan
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image sensor
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JP56140670A
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English (en)
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JPS5842368A (ja
Inventor
Takashi Murakami
Kazuharu Kawashima
Kenji Matsumoto
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Fujinon Corp
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fujinon Corp
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fujinon Corp, Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fujinon Corp
Priority to JP56140670A priority Critical patent/JPS5842368A/ja
Publication of JPS5842368A publication Critical patent/JPS5842368A/ja
Publication of JPH031873B2 publication Critical patent/JPH031873B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体撮像素子に関するものであり、特
に素子の光入射面における改良に係るものであ
る。
近年半導体製造技術の進歩によりCCD,BBD,
MOS型などに代表される所謂固体撮像素子が実
用化されつつある。これらの固体撮像素子の機能
は例えば画像などの光情報を電気信号に変換する
もので、素子の光入射面には微細に分割された多
数の受光部が配列され、さらにこれらの各受光部
の駆動制御、出力信号の転送などのための信号線
や電極等がシリコン基板に配されている。この信
号線や電極等の一部はシリコン基板の内層部に埋
没され、入射光に曝されないものもあるが、多く
は素子の光入射面に配され入射光の照射を受ける
ものが少なくない。
第1図はこのような固体撮像素子の表面構造を
概念的に示すための部分平面図である。第1図に
おいて1はシリコン基板上に区画して配列形成さ
れた受光部であり、2は受光部出力の転送、読み
出しなどのための、クロツクパルスが与えられた
り、またMOS型などではスイツチングトランジ
スタの駆動信号が与えられたりする信号電極であ
る。また3は素子内の信号線あるいは電極部を電
気的にシールドする際に用いられるシールド電極
である。このような表面構造をもつ固体撮像素子
においてその解像力を原理的に向上させるために
は受光部を多数個、高密度で配列させなければな
らないが、これに伴つて上述した受光部駆動のた
めの信号線や電極配線部も増加するので、素子の
光入射面における配線部の占める面積比はあまり
変わらない。従つて固体撮像素子は一般にその光
入射面に少なからず電極、信号線等の配線部が配
置されることが避けられず、素子駆動状態でこれ
らの配線部は光照射を受けることになる。
ところで上述した電極、配線部は、素子の製造
技術とのマツチングなどを考慮してAl(アルミニ
ウム)が多く利用されている。このAl表面は周
知のように銀白色を呈し反射率が高い材質であ
る。また、たとえAlに代え他の金属を電極等に
用いたとしても導電性をもつ金属のほとんどは反
射率が高いため、固体撮像素子に光を入射させる
と、受光部以外の信号線部などからは反射光が生
ずることになる。
第2図はこの様子を模式的に示すもので素子の
部分断面を図示したものである。第2図において
5はシリコン基板、6,7は電極あるいは信号
線、8は受光部、9は保護膜あるいは絶縁層とし
ての透明SiO2層である。なお、光照射されると
誤動作しやすいゲート信号線7は、電極6を一部
変形してこの信号線を光照射から保護している。
このような様子に光が入射すると、SiO2層表面
での反射、散乱の他、受光部8から外れた光のほ
とんどは電極6の表面から反射されてしまうこと
になる。従つて例えばビデオカメラなどの撮像素
子としてこのような表面構造の固体撮像素子を用
いると、素子表面からの反射光は素子表面に画像
を結像させる撮影レンズにより再び反射され素子
表面へと再入射することになる。この再入射光が
素子の受光部8へと到達すると、本来の画像信号
に偽信号が重畳され、ゴーストあるいはフレアー
を発生させる結果ともなるものである。このよう
な弊害は、特に固体撮像素子前面にモザイク状あ
るいはストライプ状カラーフイルターを設けた使
用態様において顕著になる。すなわち素子表面の
複数の受光部それぞれは、例えば赤色成分、緑色
成分、青色成分のみを受光するようにカラーフイ
ルターと対応づけられているので、例えば赤フイ
ルター部を透過してきた光がアルミ電極等で散乱
反射された後カラーフイルター裏面で反射されて
他の受光部へ入射したり、またフイルター裏面と
素子表面間で繰り返し反射した後、例えば青色成
分の受光のための受光部へと達し、赤色成分とし
て得られた光が青色成分の光入力となつたりし
て、適正なカラー画像が得られなくなりまた解像
力も劣化する。
さらにこのような固体撮像素子の表面に一体的
にカラーフイルターを増設する所謂オンウエハー
カラーフイルターを製造する場合においても、こ
れまでに述べた素子表面の電極等による高反射能
は弊害を招く。オンウエハーカラーフイルターの
製造時においては従来より多用されているフオト
エツチング技術を応用するのが簡便であるが、カ
ラーフイルター部の製造が蒸着によるものであれ
ば染色あるいは転写によるものであれ、所謂マス
ク露光によるフイルターパターン製造工程を必要
とし、しかもこの工程はカラーフイルターを構成
する成分色光の種類に応じて数回繰り返される。
ところがこのマスク露光時において特定の成分色
光のフイルター部のための露光パターンを得よう
とする際、そのパターン透過領域から例えば素子
表面に塗付されているフオトレジスト層に至る光
が、フオトレジスト層を透過した後前述したよう
にアルミ電極等で反射されるとフオトレジスト層
裏面へと達しこれに露光を与えてしまう。そして
その露光部分が本来マスク遮蔽されている部分で
あると適正なパターンが得にくくなり、結果的に
オンウエハーカラーフイルタータイプの固体撮像
素子の製造歩留りの悪化が避けられなくなるもの
である。
本発明は以上に述べたような従来の固体撮像素
子表面のもつ光学的性質を改善するもので、固体
撮像素子表面、特に素子表面に配線された信号
線、電極等からの反射を低減させることを特徴と
する。このために本発明においては信号線や電極
自体の表面あるいはこれらを覆うように形成され
た透明層表面に低反射光吸収層を付加形成するも
のである。以下、本発明の一実施例について図面
を参照しつつ詳述する。
第3図は固体撮像素子表面を覆つた透明な
SiO2層上に低反射光吸収層を設けた実施例の部
分断面図である。第2図と共通部分を同符号を用
いて説明すると、低反射光吸収層10はSiO2
9の表面に被着されており、電極6の表面が入射
光に対して曝されることを防いでいる。また受光
部8の上方には当然ながら低反射光吸収層10が
被着されていない。このような低反射光吸収層を
形成するには、例えば酸化パナジウムを固体撮像
素子のSiO2層9の表面に真空蒸着して低反射光
吸収層10とし、しかる後に受光部8、あるいは
ボンデイングパツト部など必要な部分をプラズマ
エツチング法などで窓あけを行なうことになる。
このようにすれば固体撮像素子表面の入射光に曝
されている個所としては受光部のみで、他は全て
低反射光吸収層で覆われていることになるので不
要反射光はほとんど発生しない。このような低反
射光吸収層を真空蒸着により得ようとする場合に
は他に、酸化ニオブその他の金属酸化物ShS,
Bi2S3,PbSなどの金属硫化物、TaN,TiN,
ZrNなどの金属窒化物、BaF2,PbF2などの金属
フツ化物、ZrC,TiCなどの金属炭化物等が利用
できる。その他には、例えばZrO2,Al2O3などに
よる多孔質膜を真空蒸着法によつてSiO2層上に
形成し、その多孔質膜にダイアセリトンフアスト
ブラツクT(三菱化成製)などの黒色染料を吸着
染色して低反射光吸収層を得てもよい。黒色染料
としては他にスミノールフアストブラツクBRコ
ンク(住友化工製)、カヤロンジアゾブラツク
2GF(日本化薬製)その他多数のものが適用でき
る。また多孔質膜としてAl2O3層を用いる際には
Al2O3を真空蒸着する代わりに、半導体製造技術
としてすでに完成されているAl蒸着工程を利用
してまずAl膜を形成してこのAl膜を陽極酸化法
により化学的にAl2O3膜に変成させてもよい。
なお、低反射光吸収層を染料の吸着染料によつ
て得た場合には脱色防止のために封孔処理するこ
とが望ましいが、このためには通常一般の封孔処
理の他、単層あるいは多層の反射防止コーテイン
グを施してもよい。
多孔質膜層を利用する方式の一具体例として
は、まず固体撮像素子表面のSiO2層にパラキシ
リレンを1×101Torrの真空度で蒸着して固体撮
像素子上で気相界面重合させ1〜2μの保護層を
全面に形成する。次いで2〜3×10-5Torrの真
空度でAl膜を2〜3μの膜厚に蒸着し、この上に
ホトレジストを塗布する。そしてマスク露光、エ
ツチングによつて低反射吸収層を形成すべき部分
のAl膜を露出させた後、この部分を陽極酸化法
にてAl2O3化し、黒色染料で黒化させ水蒸気を利
用した封孔処理を施す。そしてホトレジストを除
去してAl膜をプラズマエツチングで取り除き、
残留している黒化されたAl2O3層をマスクにして
パラキシリレン保護層をエツチング除却して固体
撮像素子受光部あるいはボンデイング部を露出さ
せることになる。
このような形成法も含め、低反射光吸収層を固
体撮像素子表面を覆つているSiO2層上に形成さ
せる場合には、固体撮像素子そのものの製造工程
には何ら変更を要しない。そして必要であれば単
に電極部や信号線等の配線部のみならず、固体撮
像素子の受光部以外の全てを覆うべく低反射光吸
収層のパターンを設定することも自在である。
第4図は電極や信号線等の高反射部表面に直接
低反射光吸収層を設けた本発明の他の実施例を示
すものである。この例においては例えば電極6の
表面自体に低反射光吸収層15を形成したもので
ある。一般に電極6の材質としてAlが用いられ
ているが、固体撮像素子の製造過程でSiO2層な
どの保護膜が形成される以前にはこの電極が表面
に露出している。この段階でこのAl電極の表面
を陽極酸化法によつて多孔質化し、前述のような
黒色染料をこれに吸着させて低反射光吸収層を得
ることができる。なおこの場合Alの陽極酸化法
で得られたAl2O3は絶縁性が高いので、陽極酸化
の度合を表面層だけにとどめるようにしたり、ま
た電極の厚みをある程度厚くしておいたりするの
がよい。さらにAl電極部の製造時にAl電極の表
面に例えばZrO2やTiO2などの多孔質膜層を蒸着
形成して、これを染色してもよい。こうして電極
自体の表面に低反射光吸収層を設けた後保護層と
してのSiO2層で素子表面を被覆することになる。
このような手法によると、固体撮像素子表面の
SiO2層上に低反射光吸収層を設ける実施例と異
なり、固体撮像素子の製造工程を一部変更し、
Alの陽極酸化工程あるいはZrO2の蒸着工程、さ
らに染料吸着工程などを加入することが必要とな
る。しかしこれらのようなAl膜の処理技術や薄
膜形成技術などは、半導体製造技術の一つともな
つており、比較的容易に組み入れることができ
る。
以上に詳述のように、本発明は固体撮像素子そ
のものの表面の光学的性質を改善し、不要反射光
をほとんどなくしたので、固体撮像素子を他の光
学系あるいは光学素子と組み合わせて使用する場
合など、非常に効果的である。しかもそのために
要する低反射光吸収層の形成技術は固体撮像素子
など半導体製造技術とのマツチングが良いので容
易に取り入れることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は固体撮像素子の一般的な表面構造を示
す摸式的平面図である。第2図は固体撮像素子の
一般的な断面構造を示す摸式的断面図である。第
3図及び第4図は、それぞれ本発明の実施例を示
す摸式的断面図である。 1……受光部、2……電極、5……基板、6…
…電極、7……信号線、9……SiO2層、10,
15……低反射光吸収層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 多数の受光部の他、これらの受光部を駆動さ
    せる信号線等が入射光に対して露出されている固
    体撮像素子において、前記信号線等の表面を入射
    光に対して遮光すると共にその反射光を低減させ
    る低反射光吸収層を前記信号線等の表面、もしく
    は素子板を被覆する透明層の表面のうち前記信号
    線等に対向する領域に設けるとともに、固体撮像
    素子表面にオンウエハーカラーフイルターを形成
    したことを特徴とする固体撮像素子。 2 前記受光部に隣接して信号線あるいは転送電
    極部を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項に記載の固体撮像素子。
JP56140670A 1981-09-07 1981-09-07 固体撮像素子 Granted JPS5842368A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56140670A JPS5842368A (ja) 1981-09-07 1981-09-07 固体撮像素子

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JP56140670A JPS5842368A (ja) 1981-09-07 1981-09-07 固体撮像素子

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JPS5842368A JPS5842368A (ja) 1983-03-11
JPH031873B2 true JPH031873B2 (ja) 1991-01-11

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