JPH06120471A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents

固体撮像素子およびその製造方法

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JPH06120471A
JPH06120471A JP29224692A JP29224692A JPH06120471A JP H06120471 A JPH06120471 A JP H06120471A JP 29224692 A JP29224692 A JP 29224692A JP 29224692 A JP29224692 A JP 29224692A JP H06120471 A JPH06120471 A JP H06120471A
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JP
Japan
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light
light receiving
magnesium oxide
solid
insulating film
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JP29224692A
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Atsushi Asai
淳 浅井
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、入射光を受光部に導く導光路を、
絶縁性を有しかつ高反射率を有する材料で形成すること
により、集光効率を高めて固体撮像素子の感度向上を図
る。 【構成】 基板11に形成した各受光部12上に透光性
の絶縁膜13を形成し、その上面に酸化マグネシウム膜
14を形成して、各受光部12上の酸化マグネシウム膜
14に、入射光線81を当該受光部12に導く導光路1
5を形成したものである。あるいは、基板11に形成し
た各受光部12上に絶縁膜(図示せず)を形成し、各受
光部12上の絶縁膜に、入射光線81を当該受光部12
に導く導光路(図示せず)を形成して、その導光路の表
面に酸化マグネシウム膜を形成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子およびそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近の固体撮像素子では、高感度のもの
が要求されている。高感度化の一例としては、図5に示
すような、いわゆるオンチップレンズ構造の固体撮像素
子40が提案されている。この固体撮像素子40には、
半導体基板41に形成した複数の受光部42上に、透光
性の膜43を介して集光レンズになるオンチップレンズ
44が形成されている。なお図では電荷転送部,チャネ
ルストッパー領域等の図示は省略した。
【0003】また別の高感度化の例としては、図6に示
すような、固体撮像素子50が提案されている。すなわ
ち、半導体基板51には複数の受光部52が形成されて
いる。そして各受光部52側の半導体基板51上には絶
縁膜53が成膜されている。また各受光部52上の絶縁
膜53には入射光を受光部52に導く導光路54が形成
されている。この導光路54の側壁と絶縁膜53の上面
とには、アルミニウムよりなる反射膜55が形成されて
いる。反射膜55は、入射光を受光部52に導くととも
に遮光作用も成す。なお図では電荷転送部,チャネルス
トッパー領域等の図示は省略した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オンチ
ップレンズを用いた上記固体撮像素子では、オンチップ
レンズによる入射光の吸収率が20%〜30%程度あ
り、またオンチップレンズ表面での反射による損失も数
%程度あるため、オンチップレンズでの入射光の損失は
大きく、受光部に到達する入射光は非常に減少する。こ
のため、オンチップレンズ構造の固体撮像素子では、受
光部の集光効率を高めることができないので、固体撮像
素子の感度向上を十分に図ることができない。
【0005】また反射膜を用いた上記固体撮像素子で
は、反射膜を導電性を有する金属(アルミニウム)で形
成するため、設計上の制約が生じる。またアルミニウム
を用いた場合には、マイグレーションの発生によって反
射膜の表面があれる。このため反射膜の表面で乱反射が
発生して、集光効率が低下する。したがって、固体撮像
素子の感度向上を十分に図ることができない。
【0006】本発明は、入射光の集光効率に優れた高感
度を有する固体撮像素子およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされた固体撮像素子およびその製造方法
である。すなわち、受光部の上方に、入射光線を受光部
に導く導光路を設けた固体撮像素子であって、少なくと
も当該導光路の表面を酸化マグネシウムで形成したもの
である。
【0008】その製造方法としては、第1の工程で、基
板に形成した受光部上に透光性の絶縁膜を形成し、第2
の工程で、透光性の絶縁膜の上面に酸化マグネシウム膜
を形成する。その後第3の工程で、受光部上の酸化マグ
ネシウム膜に、入射光線を当該受光部に導く導光路を形
成する。または第1の工程で、基板に形成した受光部上
に絶縁膜を形成し、第2の工程で、受光部上の絶縁膜
に、入射光線を受光部に導く導光路を形成する。その後
第3の工程で、導光路の表面に酸化マグネシウム膜を形
成する。
【0009】
【作用】上記構成の固体撮像素子では、少なくとも導光
路の表面を酸化マグネシウムで形成したことにより、導
光路に入射した光線のほとんどは、反射面で損失するこ
となく受光部に入射される。
【0010】上記製造方法では、受光部上に透光性の絶
縁膜と酸化マグネシウム膜とを形成した後、受光部上の
酸化マグネシウム膜に導光路を形成したことにより、導
光路は絶縁性の膜のみによって形成される。または受光
部上に絶縁膜を形成した後、受光部上の絶縁膜に導光路
を設け、その後、導光路表面に酸化マグネシウム膜を成
膜したことにより、上記同様に、導光路は絶縁性の膜の
みによって形成される。したがって、導光路を形成する
プロセスによって、短絡を発生することがない。また酸
化マグネシウム膜は、従来のアルミニウム遮光膜の作用
もなす。
【0011】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1の概略構成断面
図により説明する。図に示すように、基板11の上層に
は複数の受光部12が形成されている。さらに各受光部
12を覆う状態に、透光性の絶縁膜13が形成されてい
る。上記透光性の絶縁膜13の上面には、酸化マグネシ
ウム(MgO)膜14が形成されている。上記各受光部
12の上方には、入射する光線81を当該受光部12に
導く導光路15が設けられている。上記の如くに、固体
撮像素子1は構成されている。なお図では、電荷転送
部,チャネルストッパー領域等の図示は省略した。
【0012】上記構成の固体撮像素子1では、導光路1
5が酸化マグネシウム膜で形成されていることにより、
導光路15に入射した光線81のほとんどは、導光路1
5の反射面16で損失することなく受光部12に入射さ
れる。また酸化マグネシウム膜は、絶縁膜なので、電気
的耐圧を考慮して膜厚を設計する必要がない。さらに従
来のアルミニウムを使用したものより耐熱性に優れてい
るので、その後の工程におけるプロセスの自由度が高
い。またさらに、経時変化をほとんど起こさないので、
信頼性が高い。また酸化マグネシウム膜19は遮光膜の
作用も成す。
【0013】次に上記固体撮像素子1の製造方法を、図
2の製造工程図により説明する。図2の(1)に示すよ
うに、第1の工程では、例えば化学的気相成長法によっ
て、基板11の上層に形成した複数の受光部12上に、
透光性の絶縁膜13を成膜する。この透光性の絶縁膜1
3は、例えば酸化シリコン(SiO2 )よりなる。
【0014】次いで図2の(2)に示す第2の工程を行
う。この工程では、例えば熱分解法による化学的気相成
長法によって、透光性の絶縁膜13の上面に酸化マグネ
シウム膜14を形成する。当該酸化マグネシウム膜は、
例えば8μmの膜厚に形成する。このときの成膜反応と
しては、塩化マグネシウムの6水和物(MgCl2 ・6
2 O)を加熱分解することにより、塩化水酸化マグネ
シウム〔Mg(OH)Cl〕と塩化水素(HCl)と水
(5H2 O)と生成し、さらに加熱分解して塩化水酸化
マグネシウム〔Mg(OH)Cl〕を酸化マグネシウム
(MgO)と塩化水素(HCl)とに分解する。そして
酸化マグネシウム(MgO)を堆積する。酸化マグネシ
ウム以外の塩化水素(HCl)と水(H2 O)等は蒸発
する。その後、堆積した酸化マグネシウム膜14を緻密
化するための熱処理を行う。
【0015】次いで、図2の(3)に示す第3の工程を
行う。この工程では、各受光部12上の酸化マグネシウ
ム膜14に、入射する光線(図示せず)を当該受光部1
2に導く導光路15を形成する。すなわち、通常の塗布
技術によって、酸化マグネシウム膜14の上面にエッチ
バック用の膜21を形成する。このエッチバック用の膜
21は例えばレジストによって形成する。次いで、ホト
リソグラフィー技術によって、上記受光部12上の上記
エッチバック用の膜21に、例えばほぼ四角すい台状の
孔22を形成する。その後、エッチバックによって、上
記エッチバック用の膜21とともに上記酸化マグネシウ
ム膜14の2点鎖線で示す部分を除去して、ほぼ四角す
い台状の穴23を形成する。さらにホトリソグラフィー
技術によって、受光部12上に開口を設けたエッチング
マスク(図示せず)を形成する。次いで異方性エッチン
グを行うことによって、酸化マグネシウム膜14の1点
鎖線で示す部分を除去して、受光部12上に筒状の孔2
4を形成する。上記ほぼ四角すい台状の穴23と筒状の
孔24とによって、導光路15が形成される。その後、
エッチングマスクを、例えばアッシャー処理等によっ
て、除去する。上記の如くして、固体撮像素子1は形成
される。
【0016】導光路15を形成する別の方法としては、
例えばホトリソグラフィー技術と斜め方向よりの異方性
エッチングとを繰り返し行うことによって、基板11の
法線に対して例えば20°〜30°の傾斜面を有するほ
ぼ四角すい台状の穴23を、受光部12上の酸化マグネ
シウム膜14の上部側に形成する。このほぼ四角すい台
状の穴23は、例えばおよそ3μmの深さに形成され
る。その後、ホトリソグラフィー技術と異方性エッチン
グとによって、受光部12上の酸化マグネシウム膜14
を垂直方向に異方性エッチングして、筒状の孔24を形
成する。このようにして、ほぼ四角すい台状の穴23と
筒状の孔24とによりなる導光路15を形成する。
【0017】上記製造方法では、受光部12上に透光性
の絶縁膜13と酸化マグネシウム膜14とを形成した
後、受光部12上の酸化マグネシウム膜14に導光路1
5を形成したことにより、導光路15は絶縁性の酸化マ
グネシウム膜14のみによって形成される。したがっ
て、導光路15を形成するプロセスによって、例えば受
光部12間が短絡されることは起きない。
【0018】次に第2の実施例を図3の概略構成断面図
により説明する。図に示すように、基板11の上層には
複数の受光部12が形成されている。さらに各受光部1
2を覆う状態に、絶縁膜17が形成されている。各受光
部12上の上記絶縁膜17には、入射する光線81を当
該受光部12に導く導光路18が設けられている。さら
に上記導光路18の表面と上記絶縁膜17の上面とに
は、酸化マグネシウム(MgO)膜19が形成されてい
る。上記の如くに、固体撮像素子2は構成されている。
なお図では、電荷転送部,チャネルストッパー領域等の
図示は省略した。
【0019】上記構成の固体撮像素子2では、導光路1
8の表面に酸化マグネシウム膜19が形成されているこ
とにより、導光路18に入射した光線81のほとんど
は、酸化マグネシウム膜19の反射面20で損失するこ
となく受光部12に入射される。また酸化マグネシウム
膜19は、絶縁膜なので、電気的耐圧を考慮して膜厚を
設計する必要がない。さらに従来のアルミニウムを使用
したものより耐熱性に優れているので、その後の工程に
おけるプロセスの自由度が高い。またさらに、経時変化
をほとんど起こさないので、信頼性が高い。また酸化マ
グネシウム膜19は遮光膜の作用も成す。
【0020】次いで上記固体撮像素子2の製造方法を、
図4の製造工程図により説明する。図4の(1)に示す
ように、第1の工程では、例えば化学的気相成長法によ
って、基板11の上層に形成した複数の受光部12を覆
う状態に絶縁膜17を形成する。
【0021】次いで図4の(2)に示す第2の工程を行
う。この工程では、前記図2の(3)で説明した導光路
(15)の形成方法と同様の方法によって、受光部12
上の絶縁膜17に、入射する光線(図示せず)を当該受
光部12に導く導光路18を形成する。なお導光路18
を形成する際のエッチングによって、受光部12が損傷
を受けないようにするために、基板11と絶縁膜17と
の間に、エッチングストッパーになる透光性の絶縁膜
(図示せず)を成膜しておいたほうが望ましい。
【0022】その後、図4の(3)に示す第3の工程を
行う。この工程では、例えば上記図2の(2)で説明し
た熱分解法による化学的気相成長法によって、上記絶縁
膜17の表面に酸化マグネシウム膜19を形成する。そ
の後、例えばホトリソグラフィー技術とエッチングとに
よって、少なくとも受光部12上の酸化マグネシウム膜
19(2点鎖線で示す部分)を除去する。上記の如くし
て、固体撮像素子2は形成される。
【0023】上記製造方法では、受光部12上に絶縁膜
17を形成した後、受光部12上の絶縁膜17に導光路
18を設け、その後、導光路18の表面に酸化マグネシ
ウム膜19を形成したことにより、上記同様に、導光路
18は絶縁膜17と絶縁性を有する酸化マグネシウム膜
19とによって形成される。したがって、導光路18を
形成するプロセスによって、受光部12間で短絡を発生
することがない。
【0024】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
少なくとも導光路の表面を酸化マグネシウムで形成した
ので、導光路に入射した光線のほとんどを、反射面で損
失することなく受光部に入射することが可能になる。よ
って、集光効率が向上するので感度の向上が図れる。上
記製造方法では、導光路は絶縁性の膜のみによって形成
されるので、導光路を形成するプロセスにで、素子間
(例えば受光部間)を短絡することが無くなるので、信
頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の概略構成断面図である。
【図2】第1の実施例の製造工程図である。
【図3】第2の実施例の概略構成断面図である。
【図4】第2の実施例の製造工程図である。
【図5】従来例の概略構成断面図である。
【図6】別の従来例の概略構成断面図である。
【符号の説明】
1 固体撮像素子 2 固体撮像素
子 11 基板 12 受光部 13 透光性の絶縁膜 14 酸化マグ
ネシウム膜 15 導光路 17 絶縁膜 18 導光路 19 酸化マグ
ネシウム膜 81 光線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受光部の上方に、入射光線を当該受光部
    に導く導光路を設けた固体撮像素子であって、 少なくとも前記導光路の表面を酸化マグネシウムで形成
    したことを特徴とする固体撮像素子。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の固体撮像素子の製造方法
    であって、 基板に形成した受光部上に透光性の絶縁膜を形成する第
    1の工程と、 前記透光性の絶縁膜の上面に酸化マグネシウム膜を形成
    する第2の工程と、 前記受光部上の前記酸化マグネシウム膜に、入射光線を
    当該受光部に導く導光路を形成する第3の工程とを行う
    ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の固体撮像素子の製造方法
    であって、 基板に形成した受光部上に絶縁膜を形成する第1の工程
    と、 前記受光部上の前記絶縁膜に、入射光線を当該受光部に
    導く導光路を形成する第2の工程と、 前記導光路の表面に酸化マグネシウム膜を形成する第3
    の工程とを行うことを特徴とする固体撮像素子の製造方
    法。
JP29224692A 1992-10-06 1992-10-06 固体撮像素子およびその製造方法 Pending JPH06120471A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008103757A (ja) * 2002-12-25 2008-05-01 Sony Corp 固体撮像素子およびその製造方法
US7598552B2 (en) 2006-08-11 2009-10-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor having improved sensitivity and method of manufacturing the same
KR100935757B1 (ko) * 2007-12-24 2010-01-06 주식회사 동부하이텍 씨모스 이미지 센서 소자의 제조 방법
US9941325B2 (en) 2015-07-13 2018-04-10 Canon Kabushiki Kaisha Method of manufacturing solid-state image sensor

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