JPH03200371A - 固体撮像素子 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は固体撮像素子に関し、詳細には、固体撮像素子
の表面保護層の組成、構造に関する。

（ロ）従来の技術 第３図および第４図を参照して、インターライン方式の
固体撮像素子を説明する。なお、第４図は第３図のＡ−
Ａ線断面図である。

第３図はインターライン方式の固体撮像素子（以下、Ｃ
ＣＤと称する）の平面構造を概念的に説明するものであ
り、ＣＣＤ　（１１）はマトリクス配列されて光学像の
光電変換を行う受光部（１２１１）〜（１２，、）　、
各列の受光部（１２＋＋）〜（１２，、）の光電荷が並
列入力され、それを図面縦方向に転送する垂直転送レジ
スタ（１３＋）〜（１３，）、この垂直転送レジスタ（
１３＋）〜（１３，）の出力が並列入力され、それを図
面右方向に転送する水平転送レジスタ（１４）から構成
されている。

受光部（１２□）〜（１２−１）は、例えば４００Ｘ５
００画素程度の規模にマトリクス配列され、その受光部
（１２ｚ）〜（１２，１）により光電変換された二次元
画像情報は先ず、垂直転送レジスタ（１３＋）〜＝（１
３，）の転送動作によりｎビットシリアル画像情報に変
換される。次いで、これら垂直転送レジスタ（１３＋）
〜（１３，）の出力を並列入力する水平転送レジスタ（
１４）の転送動作によりシリアル画像情報に変換され、
図示しない出力回路を介してシリアル出力される。

上記した受光部（１２＋　＋　）〜（１２−＋）と垂直
転送レジスタ（１３，）〜（１３，）の断面構造は第２
図に示されるようなものであり、そのような断面構造は
ｎ型Ｓｉ基板（２１）の表面層にｐ型不純物を注入、拡
散して１段ｐウェル（２２）および２段ｐウェル（２３
）を形成し、その１段ｐウェル（２２）内にｎ型不純物
を注入してホトダイオードを構成するｎ層（２４）を形
成し、２段ｐウェル（２３）内にｎ型不純物を注入して
垂直転送レジスタ（１３＋）〜（１３，）の埋め込みチ
ャネルを構成するｎ−層（２５）を形成し、さらに２段
ｐウェル（２３）内にｐ型不純物を注入してチャネルス
トッパとなる９４層（２６）等を形成すると共にＳｉ基
板（２１）の表面にＳＩＯ！膜を介してポリジノコンあ
るいはＡ１を使用して転送電極（２７）を形成する等し
て得られる。なお、同図において参照番号２８で示す構
造は純粋ＡＩが使用される光シールドである。

上記構造を備えるＣ　ＣＤ　（１１）では、入射光量に
応じて受光部（１２ｚ）〜（１２＃、＋）に電荷が励起
され、それが垂直転送レジスタの埋め込みチャネルが形
成されるｎ−層（２５）に転送され、さらに周知の転送
手段により第３図に参照番号４で示す水平転送レジスタ
の所定のビット迄転送されるような動作が行われる。従
って、ホトダイオードを構成するｎ層（２４）の上面は
可能な限りの光線（３ｏ）が入射されるよう構成される
に対し、垂直転送レジスタの埋め込みチャネルが形成さ
れるｎ−層（２５）上は純粋ＡＩにより完全に光遮蔽さ
れている。

窒化シリコン膜（２９）はプラズマＣＶＤにおいて、３
ＳｉＨ＋　＋４ＮＨ，−＊Ｓｉ、Ｎ４＋１２Ｈ，の反応
により形成され、ＣＣＤ　（１１）の最上層を保護する
と共に上記反応でのＮＨ，励起による水素ラシｈルｈ’
Ｓｉ　−Ｓ　ｉ　Ｏｔ界面のダングリングボンドを終端
することによって、暗電流を低減するよう作用する。

（・・）発明が解決しようとする課題 最上層が窒化シリコン膜（２９）で保護されるｃｃＤで
は、窒化シリコン膜（２９）の屈折率が略２，０程度と
高いために、窒化シリコン膜（２９）表面での光の反射
あるいは干渉が大きく、入射光量の損失が大きくなる問
題がある。このため、窒化シリコン膜（２９）の暗電流
低減作用が減殺され、Ｓ／Ｎが向上されない問題を有し
ている。また、受光部のサイズを小さくすることができ
ないため、高画素化の障害となっている。

本発明は従来の固体撮像素子に存する斯る課題を解決す
ることを目的とし、光感度の向上および暗電流の低減が
達成され、もってＳ／Ｎが良好な固体撮像素子を提供す
ることを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段 前記した課題は、二次元光学像を撮像して光電変換を行
い光電荷を得る撮像部と、この撮像部の光電荷を転送す
る転送部と、この転送部の出力電荷を電圧あるいは電流
に変換する出力部から構成される固体撮像素子において
、プラズマＣＶＤにより形成され、屈折率１．６０−１
．９０を有する５１ｍ０．Ｎｏ膜（ｘ、ｙ、ｚは定数）
によって、固体撮像素子の最上層が保護されることを特
徴とする本発明の固体撮像素子により解決される。

（ホ）作用 固体撮像素子の最上層がプラズマＣＶＤにより形成され
、屈折率１．６０〜１．９０を有するＳＩ　ｚ　Ｏｙ　
Ｎ　ｍ膜により保護されるため、入射光の反射、干渉が
減少し、光感度が向上される。またこれによりＳ／Ｎが
向上される。

（へ）実施例 以下、第１図および第２図を参照して本発明の詳細な説
明する。なお、本発明はＣＣＤ最上層に形成される保護
層の組成、構造に関するものであり、ＣＣＤの平面構造
は従来例と差がないため説明を省略する。

従来例の説明の項で使用した第４図とはＣＣＤ最上層に
形成される保護層の組成のみが異なり、他は同一である
第１図を参照すると、本発明のＣＣＤの受光部と垂直転
送レジスタの断面構造は同図に示されるようなものであ
り、そのような断面構造はｎ型Ｓｉ基板（１）の表面層
にｐ型不純物を注入、拡散して１段ｐウェル（２）およ
び２段ｐウェル（３）を形成し、その１段ｐウェル（２
）内にｎ型不純物を主入してホトダイオードを構成する
０層（４）を形成し、２段ｐウェル（３）内にｎ型不純
物を注入して垂直転送レジスタの埋め込みチャネルを構
成するロー層（５）を形成し、さらに２段ｐウェル（３
）内にｐ型不純物を注入してチャネルスト、ソバとなる
２２層（６）等を形成すると共にＳｉ基板（１）の表面
にＳ　ｒ　Ｏを膜を介してポリシリコンあるいはＡ１を
使用して転送電橋（７）を形成する等して得られる。な
お、同図において参照番号８で示す構造は純粋ＡＩが使
用される光シールドである。

従来のＣＣＤには、その最上層にプラズマＣＶＤによっ
て３５　ｒ　Ｈ４＋　４　Ｎ　Ｈｓ→Ｓ　Ｉ　ＩＮｌ　
＋　１２Ｈ，なる反応によりＳ　ｌ　ｓＮａ層が形成さ
れるのであるが、本発明のＣＣＤではプラズマＣＶＤに
おいて、Ｓ　ｉ　Ｈ，＋ＮＨ，＋Ｎ、Ｏ−４Ｓ　ｉ　、
０．Ｎ。

の反応により窒化酸化膜（９）　（Ｓ　ｉ　、０．Ｎ、
）が形成される。なお、ｘ、ｙ、ｚは定数であって、プ
ラズマＣＶＤにおける反応時に各ガスの流量を制御する
ことにより変化させることが可能である。

第２図は屈折率が２．０の窒化膜（Ｓｔ、Ｎ、）と同１
．６の窒化酸化膜（ＳｉｚＯｙＮｚ）の各波長に対する
光透過特性を示す。同図に示されるように、窒化酸化膜
（Ｓ　ｉ　、０．Ｎ、）の光透過率は図に示される全波
長域で窒化膜（ｓ　ｌ　ＩＳ　Ｆ＞のそれを上回ってい
るばかりか、波長変化に対する透過率の変動が微小であ
る。従って、このようなＳｉ　、０．Ｎ、膜（９）が最
終保護層として形成されるＣＣＤは光学的特性に優れる
と共に光感度の増加によりＳ　、／　Ｎが向上される。

（ト）発明の効果 以上述べたように本発明によれば、固体撮像素子の最上
層にプラズマＣＶＤにおいて、ＳｉＨ。

＋ＮＨ，十Ｎ、０−＊Ｓ　ｉ　ｍｏ、Ｎ、の反応により
形成される窒化酸化膜を使用するため、光感度の増加に
よりＳ／Ｎが向上される。

また、波長変化による光透過率変動が微小であるため光
学的特性に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する固体撮像素子の部分断
面図、第２図はＳ　ｌ　＊　Ｎｙ膜とＳｉ、０゜Ｎ、ｌ
Ｉ！１の光透過特性を説明する図、第３図は固体撮像素
子の平面構造を説明する概念図、第４図は第３図のＡ−
Ａ線断面図であり、固体撮像素子の受光部および垂直転
送レジスタの断面図である。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 二次元光学像を撮像して光電変換を行い光電荷を得る撮
   像部と、この撮像部の光電荷を転送する転送部と、この
   転送部の出力電荷を電圧あるいは電流に変換する出力部
   から構成される固体撮像素子において、 プラズマＣＶＤにより形成され、屈折率１．６０〜１．
   ９０を有するＳｉ＿ｚＯ＿ｙＮ＿ｚ膜（ｘ、ｙ、ｚは定
   数）によって、固体撮像素子の最上層が保護されること
   を特徴とする固体撮像素子。