JPH0645569A - Solid-state image pick-up device and its manufacturing method - Google Patents

Solid-state image pick-up device and its manufacturing method

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JPH0645569A
JPH0645569A JP5121255A JP12125593A JPH0645569A JP H0645569 A JPH0645569 A JP H0645569A JP 5121255 A JP5121255 A JP 5121255A JP 12125593 A JP12125593 A JP 12125593A JP H0645569 A JPH0645569 A JP H0645569A
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JP
Japan
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light
shielding layer
forming
solid
photodiode
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Application number
JP5121255A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshikazu Sano
義和 佐野
Hiroshi Okamoto
博 岡本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0645569A publication Critical patent/JPH0645569A/en
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To stop the flaring light by oblique incident light or inner reflected light for avoiding the transmission of false signals. CONSTITUTION:Light shielding films 54 are formed on transfer channels 44. The stepped parts about 2-4mum high are formed on a semiconductor substrate 41 by transfer gate electrodes 51 and the light shielding films 54. Next, an underneath flattening layer 55 is formed to flatten these stepped parts and then the first light shielding layer 56, the first transparent film 57, the second flare stopping layer 58, the second transparent film 59, the third flare stopping layer 60 and the third transparent film 61 are successively formed and finally, microlenses 62 are formed on the whole surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複数の遮光層を有する
固体撮像装置およびその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device having a plurality of light shielding layers and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、固体撮像装置をカラー化して用い
るために、ガラス板上にカラーフィルタ層を形成したも
のを固体撮像素子に接着するフィルタ接着方式がある。
しかし工程が複雑化し、素子の微細化が進むにつれて固
体撮像素子が形成された半導体基板の上に直接カラーフ
ィルタ層を形成するいわゆるオンチップカラーフィルタ
方式を用いることが主流となってきた。さらに小型の固
体撮像装置にあっては、カラーフィルタ層の上にマイク
ロレンズを形成し、入射光を受光部に集光して受光感度
を向上させている。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to colorize and use a solid-state image pickup device, there is a filter bonding method in which a color filter layer formed on a glass plate is bonded to a solid-state image pickup device.
However, as the process becomes complicated and the element becomes finer, it has become mainstream to use a so-called on-chip color filter system in which a color filter layer is directly formed on a semiconductor substrate on which a solid-state image sensor is formed. Further, in a small-sized solid-state image pickup device, a microlens is formed on the color filter layer, and incident light is focused on the light receiving portion to improve the light receiving sensitivity.

【0003】以下に従来の固体撮像装置について説明す
る。図23は従来の固体撮像装置の要部断面図であり、
カラーフィルタ接着方式の例を示している。
A conventional solid-state image pickup device will be described below. FIG. 23 is a sectional view of a main part of a conventional solid-state imaging device,
An example of a color filter bonding method is shown.

【0004】固体撮像素子が形成された半導体基板1の
表面は凹凸が激しいのでまずその表面を下地平坦化層4
により平坦にし、さらに透明膜6を形成する。この後、
カラーフィルタ接着層12を用いてカラーフィルタ13
を接着している。遮光層14はカラーフィルタ13のガ
ラス基板面に形成された光吸収層または光反射層で、フ
ォトダイオード2へ入射する迷光(以下フレア光と称す
る)を防止するために垂直CCD10を被覆するように
配置されている。ビデオカメラの光学系を通過した入射
光8はカラーフィルタ13を通りフォトダイオード2に
到達し、光エネルギーが電気信号に変換される。
Since the surface of the semiconductor substrate 1 on which the solid-state image pickup device is formed has a large amount of irregularities, first of all, the surface of the semiconductor substrate 1 is ground flattening layer 4 first.
Then, the transparent film 6 is formed. After this,
Color filter 13 using color filter adhesive layer 12
Is glued. The light shielding layer 14 is a light absorbing layer or a light reflecting layer formed on the glass substrate surface of the color filter 13, and covers the vertical CCD 10 to prevent stray light (hereinafter referred to as flare light) incident on the photodiode 2. It is arranged. The incident light 8 that has passed through the optical system of the video camera reaches the photodiode 2 through the color filter 13 and the light energy is converted into an electric signal.

【0005】図24および図25は従来の他の固体撮像
装置の要部断面図であり、オンチップフィルタ方式の例
を示している。
24 and 25 are cross-sectional views of the main part of another conventional solid-state image pickup device, showing an example of an on-chip filter system.

【0006】一般にオンチップフィルタ方式では図24
に示すように、固体撮像素子が形成された半導体基板1
の上に下地平坦化層4と遮光層5と透明膜6を設け、さ
らに集光レンズ(オンチップレンズと称する)11が形
成されている。このようにしてオンチップレンズ11で
集光された入射光8は効率よくフォトダイオード2に導
かれるのであるが、内部反射光9であるフレア光が偽信
号としてフォトダイオード2に入り込まない様に遮光層
5が透明膜6の中に形成されている。
Generally, the on-chip filter system is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a semiconductor substrate 1 on which a solid-state image sensor is formed
An underlying flattening layer 4, a light-shielding layer 5 and a transparent film 6 are provided on top of this, and a condenser lens (referred to as an on-chip lens) 11 is formed thereon. In this way, the incident light 8 condensed by the on-chip lens 11 is efficiently guided to the photodiode 2, but is blocked so that the flare light which is the internal reflected light 9 does not enter the photodiode 2 as a false signal. The layer 5 is formed in the transparent film 6.

【0007】図25に示す従来の固体撮像装置では遮光
層5の厚みが図24に示す従来の固体撮像装置に比べて
厚くなっているが、この厚さを制御することによってフ
レア光をより完全に防止しようとするものである。
In the conventional solid-state image pickup device shown in FIG. 25, the thickness of the light shielding layer 5 is thicker than that in the conventional solid-state image pickup device shown in FIG. 24. By controlling this thickness, flare light can be more completely removed. It is something to try to prevent.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、以下のような課題を有しており充分なフ
レア光防止ができなかった。
However, the above-mentioned conventional structure has the following problems and cannot sufficiently prevent flare light.

【0009】図23に示すフィルタ接着方式の固体撮像
装置では、入射光8のうち斜めに入射した光線は遮光膜
3で反射され、さらにカラーフィルタ13の表面や透明
膜6の内部で反射を繰り返し、内部反射光9が本来入射
すべきでないフォトダイオード2に到達し、偽信号発生
の原因となる。
In the filter-adhesion type solid-state image pickup device shown in FIG. 23, obliquely incident light rays of the incident light 8 are reflected by the light-shielding film 3, and are repeatedly reflected on the surface of the color filter 13 and the transparent film 6. The internally reflected light 9 reaches the photodiode 2 which should not be originally incident, which causes a false signal.

【0010】また図24に示すオンチップフィルタ方式
の固体撮像装置では、入射光8が斜め方向から入った場
合、遮光層5が薄い単層構造のためフレア光を充分吸収
遮断できず、遮光膜3等で内部反射を繰り返して本来入
射すべきでないフォトダイオード2に到達し偽信号発生
の原因となる。
In the on-chip filter type solid-state image pickup device shown in FIG. 24, when the incident light 8 enters from an oblique direction, the light shielding layer 5 cannot absorb and block flare light sufficiently because the light shielding layer 5 has a thin single layer structure. Internal reflection is repeated at 3 and the like to reach the photodiode 2 which should not be incident, which causes generation of a false signal.

【0011】また図25に示すオンチップフィルタ方式
の固体撮像装置では、光吸収層である遮光層5の厚みを
増しており入射光8のうち斜めに入り込む光は遮断吸収
することができるが、オンチップレンズ11を通過した
入射光8のうちレンズの周辺を通過する光は厚い遮光層
5に遮られて本来フォトダイオード2に到達すべき光ま
で吸収され、感度が低下する。また遮光層5を光による
リソグラフィで形成する場合、ネガ型の自然タンパク材
料が主として使用されている。しかしこの場合、遮光層
5の膜厚が厚くなると十分解像がなされず、遮光層5の
膜残りが発生しやすくなる。この結果、フォトダイオー
ド2の周辺を部分的に覆うこととなり、フォトダイオー
ド2での感度が低下する。さらには遮光層5の膜厚が厚
い場合、露光後の現像工程での材料の溶解が生じ、画像
にしみが発生することがある。
Further, in the on-chip filter type solid-state image pickup device shown in FIG. 25, the thickness of the light-shielding layer 5 which is a light absorption layer is increased so that the incident light 8 which obliquely enters can be blocked and absorbed. Of the incident light 8 that has passed through the on-chip lens 11, the light that passes through the periphery of the lens is blocked by the thick light-shielding layer 5 and the light that should originally reach the photodiode 2 is absorbed, and the sensitivity is reduced. When the light shielding layer 5 is formed by photolithography, a negative type natural protein material is mainly used. However, in this case, if the film thickness of the light shielding layer 5 is large, the resolution is not sufficiently achieved, and the film remaining of the light shielding layer 5 is likely to occur. As a result, the periphery of the photodiode 2 is partially covered, and the sensitivity of the photodiode 2 decreases. Furthermore, when the light-shielding layer 5 has a large film thickness, the material may be dissolved in the developing step after exposure, and stains may occur on the image.

【0012】本発明は上記の従来の課題を解決するもの
で、斜め入射光や内部反射光によるフレア光を防止し、
偽信号の発生をなくした画像特性に優れた固体撮像装置
およびその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems by preventing flare light due to obliquely incident light or internally reflected light,
It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device which is excellent in image characteristics without generating a false signal and a manufacturing method thereof.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子が形成された
半導体基板の上の前記固体撮像素子のフォトダイオード
以外の領域に遮光膜が形成されており、前記遮光膜上に
平坦化層が形成されており、前記平坦化層上に2層以上
の遮光層が形成されている。
In order to achieve this object, a solid-state image pickup device of the present invention has a light-shielding film in a region other than a photodiode of the solid-state image pickup device on a semiconductor substrate on which the solid-state image pickup device is formed. The flattening layer is formed on the light-shielding film, and two or more light-shielding layers are formed on the flattening layer.

【0014】また本発明の固体撮像装置の製造方法は、
半導体基板にフォトダイオードと垂直CCDとをマトリ
ックス状に形成する工程と、前記垂直CCD上の前記半
導体基板上に絶縁膜を介して転送ゲート電極を形成する
工程と、前記転送ゲート電極上に遮光膜を形成する工程
と、前記半導体基板表面を平坦化する下地平坦化層を形
成する工程と、前記転送ゲート電極上の前記下地平坦化
層上に第1の遮光層を形成する工程と、前記第1の遮光
層上に第1の透明膜を形成し、平坦化する工程と、前記
第1の透明膜上に第2の遮光層を形成する工程と、前記
第2の遮光層上に第2の透明膜を形成し、平坦化する工
程とを備えている。
The method of manufacturing the solid-state image pickup device of the present invention is
Forming a matrix of photodiodes and vertical CCDs on a semiconductor substrate; forming a transfer gate electrode on the semiconductor substrate on the vertical CCD via an insulating film; and a light-shielding film on the transfer gate electrode. Forming, a step of forming a base flattening layer for flattening the surface of the semiconductor substrate, a step of forming a first light shielding layer on the base flattening layer on the transfer gate electrode, Forming a first transparent film on the first light-shielding layer and planarizing it; forming a second light-shielding layer on the first transparent film; and secondly forming a second light-shielding layer on the second light-shielding layer. Forming a transparent film and flattening it.

【0015】また、半導体基板にフォトダイオードと垂
直CCDとをマトリックス状に形成する工程と、前記垂
直CCD上の前記半導体基板上に絶縁膜を介して転送ゲ
ート電極を形成する工程と、前記転送ゲート電極上に遮
光膜を形成する工程と、前記半導体基板表面を平坦化す
る下地平坦化層を形成する工程と、前記転送ゲート電極
上の前記下地平坦化層上に第1の遮光層を形成する工程
と、前記第1の遮光層上に第1の透明膜を形成し、平坦
化する工程と、前記第1の透明膜上に第2の遮光層を形
成する工程と、前記第2の遮光層上に第2の透明膜を形
成し、平坦化する工程と、前記第2の透明膜上に第3の
遮光層を形成する工程と、前記第3の遮光層上に第3の
透明膜を形成し、平坦化する工程と、前記第3の透明膜
上にマイクロレンズを形成する工程とを備えている。
Further, a step of forming photodiodes and vertical CCDs in a matrix on a semiconductor substrate, a step of forming a transfer gate electrode on the semiconductor substrate on the vertical CCD via an insulating film, and the transfer gate. Forming a light-shielding film on the electrode, forming a base planarizing layer for planarizing the surface of the semiconductor substrate, and forming a first light-shielding layer on the base planarizing layer on the transfer gate electrode. A step of forming a first transparent film on the first light-shielding layer and planarizing it, a step of forming a second light-shielding layer on the first transparent film, and a second light-shielding step Forming a second transparent film on the layer and planarizing it, forming a third light-shielding layer on the second transparent film, and forming a third transparent film on the third light-shielding layer Forming and flattening, and forming a microlens on the third transparent film. And a step of forming a.

【0016】[0016]

【作用】この構成によって、固体撮像装置に光が斜め入
射する場合に起こり易いフレア光や、入射光のうち遮光
用メタル層等により内部で反射するフレア光を効率よく
遮断吸収することができる。またオンチップレンズを備
えた固体撮像装置に適用した場合にも、集光量を減ずる
ことなく、遮光層の膜厚を厚くすることによる現像しみ
も発生せず良好な画面を得ることができる。
With this structure, flare light that is likely to occur when light obliquely enters the solid-state image pickup device and flare light that is internally reflected by the light-blocking metal layer or the like of the incident light can be efficiently blocked and absorbed. Also when applied to a solid-state imaging device equipped with an on-chip lens, it is possible to obtain a good screen without reducing the amount of light collection and without developing stains caused by increasing the thickness of the light shielding layer.

【0017】[0017]

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1は本発明の第1の実施例における固体
撮像装置の要部断面図でオンチップフィルタ方式の例を
示す。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a solid-state image pickup device according to the first embodiment of the present invention, showing an example of an on-chip filter system.

【0019】以下、図1を用いて製作したCCD(char
ge coupled device)型の固体撮像装置の断面図につい
て説明する。
Hereinafter, the CCD (char
A cross-sectional view of a ge coupled device) type solid-state imaging device will be described.

【0020】まず、N型半導体基板41は面方位(10
0)であり、不純物濃度約1014cm-3である。N型半
導体基板41に第1のP型拡散層42が形成されてい
る。第1のP型拡散層42の深さは約5μmである。ま
た、第1のP型拡散層42の不純物濃度は約1015cm
-3である。第1のP型拡散層42はフォトダイオード4
3で不要な電荷を排出するのに設けられている。すなわ
ち、フォトダイオード43はN型半導体基板41にN型
拡散層として形成されている。フォトダイオード43で
は外部から入射した光によって、電荷(フォトキャリ
ア)が形成され、内部に一時的に蓄積される。その電荷
が多量に発生しフォトダイオード43に蓄積できる電荷
量より多くなると、フォトダイオード43から他の領域
へと流入される。このような電荷は、N型拡散層で形成
された転送チャンネル44に入ると、ブルーミングを発
生させる原因となる。このような、ブルーミングの発生
は第1のP型拡散層42を形成することで防止できる。
第1のP型拡散層42は零ボルトに固定されている。こ
のためそれらの領域内に形成されるポテンシャル分布
は、フォトダイオード43で発生した電荷が第1のP型
拡散層42を通りN型半導体基板41に排出される。第
1のP型拡散層42の不純物濃度を上記の値に設定する
と、この固体撮像装置が動作する時に、フォトダイオー
ド43を容易に空乏化させることができ、光電変換信号
量を増加させることができる。第1のP型拡散層42の
深さは、フォトダイオード43の深さとその両者間の耐
圧によって決定される。フォトダイオード43の深さ
は、可視光領域の光が入射した時、十分な光電変換効率
を得るためには約2μm必要である。
First, the N-type semiconductor substrate 41 has a surface orientation (10
0) and the impurity concentration is about 10 14 cm −3 . A first P-type diffusion layer 42 is formed on the N-type semiconductor substrate 41. The depth of the first P-type diffusion layer 42 is about 5 μm. The impurity concentration of the first P-type diffusion layer 42 is about 10 15 cm.
-3 . The first P-type diffusion layer 42 is the photodiode 4
It is provided for discharging unnecessary electric charges at 3. That is, the photodiode 43 is formed on the N-type semiconductor substrate 41 as an N-type diffusion layer. In the photodiode 43, an electric charge (photocarrier) is formed by the light incident from the outside and is temporarily stored inside. When the charge is generated in a large amount and becomes larger than the charge that can be accumulated in the photodiode 43, the charge flows from the photodiode 43 to another region. Such charges cause blooming when they enter the transfer channel 44 formed of the N-type diffusion layer. The occurrence of such blooming can be prevented by forming the first P-type diffusion layer 42.
The first P-type diffusion layer 42 is fixed to zero volt. Therefore, in the potential distribution formed in those regions, the charges generated in the photodiode 43 pass through the first P-type diffusion layer 42 and are discharged to the N-type semiconductor substrate 41. When the impurity concentration of the first P-type diffusion layer 42 is set to the above value, the photodiode 43 can be easily depleted and the photoelectric conversion signal amount can be increased when the solid-state imaging device operates. it can. The depth of the first P-type diffusion layer 42 is determined by the depth of the photodiode 43 and the breakdown voltage between them. The depth of the photodiode 43 is required to be about 2 μm in order to obtain sufficient photoelectric conversion efficiency when light in the visible light region is incident.

【0021】第1のP型拡散層42にはフォトダイオー
ド43であるN型拡散層が形成されている。フォトダイ
オード43に光が入射すると、フォトダイオード43の
空乏層内に電子とホールのエレクトロンペアが発生す
る。電子は隣接する転送チャンネル44をへて信号電荷
となる。ホールは第1のP型拡散層42を通ってN型半
導体基板41の外部に取り出される。このようにして、
フォトダイオード43は入射光を信号電荷に変換してい
る。フォトダイオード43の表面には第2のP型拡散層
45が形成されている。
An N-type diffusion layer, which is a photodiode 43, is formed on the first P-type diffusion layer 42. When light is incident on the photodiode 43, electron pairs of electrons and holes are generated in the depletion layer of the photodiode 43. The electrons pass through the adjacent transfer channel 44 and become signal charges. The holes are taken out of the N-type semiconductor substrate 41 through the first P-type diffusion layer 42. In this way
The photodiode 43 converts incident light into signal charge. A second P-type diffusion layer 45 is formed on the surface of the photodiode 43.

【0022】ここで、第2のP型拡散層45を形成する
理由は、N型拡散層のフォトダイオード43が半導体基
板41とゲート絶縁膜48との界面と接して形成されて
いると、界面に存在する界面準位の影響で電流の発生が
起こり、素子の特性劣化を生じる。空乏層がシリコンと
絶縁膜界面にまで到達することがないように比較的濃度
の高い第2のP型拡散層45を形成する。この第2のP
型拡散層45には10 17cm-3を越える不純物濃度のボ
ロンが必要になる。これだけの不純物濃度を通常のイオ
ン注入法によって導入しようとすると、イオン注入によ
って、半導体基板41表面に注入欠陥が発生し、リーク
電流の原因となる。この結果、暗電流の発生を防ごうと
しているにもかかわらず、十分な改善効果がえられな
い。このようなイオン注入による注入欠陥の発生を防止
するために水素アニールを行う方法がある。しかし、水
素アニールにより半導体基板41中に導入された水素原
子は、半導体基板41に熱や光が加わると水素原子がシ
リコン基板と酸化膜界面から抜け出すため、効果がなく
なり安定性が悪い。そのためこれを用いて製作された素
子の長時間放置後の信頼性に問題が生じる。
Here, the second P-type diffusion layer 45 is formed.
The reason is that the photodiode 43 of the N-type diffusion layer is a semiconductor substrate.
Formed in contact with the interface between the plate 41 and the gate insulating film 48
Current, the current is generated due to the effect of the interface states existing at the interface.
Occurs, and the characteristics of the element deteriorate. Depletion layer is silicon
Relatively high concentration so that it does not reach the insulating film interface
A second P-type diffusion layer 45 having a high temperature is formed. This second P
The type diffusion layer 45 has 10 17cm-3With impurity concentration exceeding
Ron is needed. This much impurity concentration is
Ion implantation method,
Therefore, an injection defect occurs on the surface of the semiconductor substrate 41, and a leak occurs.
Cause current. As a result, to prevent the generation of dark current
However, the improvement effect is not sufficient.
Yes. Prevents the occurrence of implantation defects due to such ion implantation
In order to do so, there is a method of performing hydrogen annealing. But water
Hydrogen source introduced into the semiconductor substrate 41 by elementary annealing
When heat or light is applied to the semiconductor substrate 41, the
There is no effect because it escapes from the interface between the recon substrate and the oxide film.
The stability is poor. Therefore, the element manufactured using this
There is a problem in the reliability of the child after being left for a long time.

【0023】また、第1のP型拡散層42内には第3の
P型拡散層47が形成されている。第3のP型拡散層4
7はN型半導体基板41中で発生する信号のうち雑音と
なる電荷が転送チャンネル44へ拡散するのを防止する
作用がある。ここで、第3のP型拡散層47の拡散深さ
は約1μmである。また、第3のP型拡散層47の不純
物濃度は1016cm-3である。第3のP型拡散層47は
N型拡散層からなる転送チャンネル44を囲むのに用い
る。一般にこのような構造をHi−C構造と呼ぶ。第3
のP型拡散層47の拡散深さを熱処理により深くする
と、横方向への拡散が同時に進行する。このため、第3
のP型拡散層47はフォトダイオード43のN型拡散層
にまで進入する。フォトダイオード43に第3のP型拡
散層47が進入すると、光電変換出力が低下してしま
う。転送チャンネル44はフォトダイオード43で形成
された信号電荷を所定の領域に転送するための転送領域
である。
A third P-type diffusion layer 47 is formed in the first P-type diffusion layer 42. Third P-type diffusion layer 4
7 has a function of preventing charge, which is noise, of signals generated in the N-type semiconductor substrate 41 from diffusing into the transfer channel 44. Here, the diffusion depth of the third P-type diffusion layer 47 is about 1 μm. The impurity concentration of the third P-type diffusion layer 47 is 10 16 cm -3 . The third P-type diffusion layer 47 is used to surround the transfer channel 44 formed of the N-type diffusion layer. Generally, such a structure is called a Hi-C structure. Third
When the diffusion depth of the P-type diffusion layer 47 is deepened by heat treatment, the diffusion in the lateral direction simultaneously proceeds. Therefore, the third
The P-type diffusion layer 47 of (1) penetrates to the N-type diffusion layer of the photodiode 43. If the third P-type diffusion layer 47 enters the photodiode 43, the photoelectric conversion output will decrease. The transfer channel 44 is a transfer area for transferring the signal charge formed by the photodiode 43 to a predetermined area.

【0024】ここで、転送チャンネル44の拡散深さは
約0.5μmである。また転送チャンネル44の不純物
濃度は1016〜1017cm-3である。
Here, the diffusion depth of the transfer channel 44 is about 0.5 μm. The impurity concentration of the transfer channel 44 is 10 16 to 10 17 cm −3 .

【0025】上記Hi−C構造を実現するためには、第
3のP型拡散層47のほうを転送チャンネル44よりも
広くしておくことが必要である。
In order to realize the above Hi-C structure, it is necessary to make the third P-type diffusion layer 47 wider than the transfer channel 44.

【0026】フォトダイオード43で発生した信号電荷
を、転送チャンネル44へ読み出す際、フォトダイオー
ド43のポテンシャルより転送チャンネル44のポテン
シャルを低くする。また、転送チャンネル44に運ばれ
た信号電荷がフォトダイオード43に逆流したり、ある
いは転送チャンネル44に信号電荷が存在している場合
に、フォトダイオード43で形成された信号電荷が転送
チャンネル44へと流れ込まないようにする必要があ
る。このため、読み出し時のポテンシャル制御を行う第
4のP型拡散層48がフォトダイオード43と転送チャ
ンネル44との間に形成されている。フォトダイオード
43から転送チャンネル44に信号電荷が転送される場
合は、第4のP型拡散層48内のポテンシャルをフォト
ダイオード43のポテンシャルより低く、かつ転送チャ
ンネル44のポテンシャルと同じか少し高くなるように
制御されている。転送チャンネル44に信号電荷が蓄積
されると、その信号電荷がフォトダイオード43に逆流
しないように第4のP型拡散層48のポテンシャルはフ
ォトダイオード43のポテンシャルより高く、かつ転送
チャンネル44のポテンシャルより高くなるように制御
される。
When the signal charges generated in the photodiode 43 are read out to the transfer channel 44, the potential of the transfer channel 44 is made lower than the potential of the photodiode 43. Further, when the signal charge carried to the transfer channel 44 flows back to the photodiode 43 or when the signal charge exists in the transfer channel 44, the signal charge formed in the photodiode 43 is transferred to the transfer channel 44. It needs to be prevented from flowing. Therefore, the fourth P-type diffusion layer 48 that controls the potential at the time of reading is formed between the photodiode 43 and the transfer channel 44. When the signal charge is transferred from the photodiode 43 to the transfer channel 44, the potential in the fourth P-type diffusion layer 48 is set lower than the potential of the photodiode 43 and is equal to or slightly higher than the potential of the transfer channel 44. Controlled by. When the signal charge is accumulated in the transfer channel 44, the potential of the fourth P-type diffusion layer 48 is higher than the potential of the photodiode 43 and higher than the potential of the transfer channel 44 so that the signal charge does not flow back to the photodiode 43. Controlled to be high.

【0027】ここで、第4のP型拡散層48の拡散層深
さは約1μmである。また第4のP型拡散層48のシリ
コン基板41表面での表面濃度は1016〜1017cm-3
である。固体撮像装置を動作させる駆動パルスの電圧零
ボルトまたは15Vの時に、転送チャンネル44からフ
ォトダイオード43に電荷が逆流するのを防止するか、
あるいはフォトダイオード43から電荷が転送チャンネ
ル44に流入させることが必要である。このためそれぞ
れの状態で最適なポテンシャル分布をもたせ得るしきい
値電圧となるように第4のP型拡散層48の拡散層深さ
や不純物濃度を設定する。第4のP型拡散層48の幅は
約1μm以下にするのが良い。もし、第4のP型拡散層
48の幅が1μmより大きい場合には、トランジスタの
gm特性が悪くなる。gm特性が悪くなると、フォトダ
イオード43に蓄積された信号電荷を完全に読み出すこ
とが不可能となる。逆に第4のP型拡散層48の幅が約
1μmより小さい場合には、ショートチャネル効果が発
生する。ショートチャネル効果によって、パンチスルー
が生じ易くなり、結果的にはフォトダイオード43の光
電変換出力値は小さくなってしまう。
Here, the diffusion layer depth of the fourth P-type diffusion layer 48 is about 1 μm. The surface concentration of the fourth P-type diffusion layer 48 on the surface of the silicon substrate 41 is 10 16 to 10 17 cm −3.
Is. When the driving pulse voltage for operating the solid-state imaging device is 0 V or 15 V, it is possible to prevent the charge from flowing backward from the transfer channel 44 to the photodiode 43, or
Alternatively, it is necessary that the charges flow from the photodiode 43 into the transfer channel 44. Therefore, the diffusion layer depth and the impurity concentration of the fourth P-type diffusion layer 48 are set so that the threshold voltage can have the optimum potential distribution in each state. The width of the fourth P-type diffusion layer 48 is preferably about 1 μm or less. If the width of the fourth P-type diffusion layer 48 is larger than 1 μm, the gm characteristic of the transistor deteriorates. If the gm characteristic deteriorates, it becomes impossible to completely read out the signal charges accumulated in the photodiode 43. On the contrary, when the width of the fourth P-type diffusion layer 48 is smaller than about 1 μm, the short channel effect occurs. Punch-through easily occurs due to the short channel effect, and as a result, the photoelectric conversion output value of the photodiode 43 becomes small.

【0028】固体撮像装置はフォトダイオード43と転
送チャンネル44が一対となり、それがマトリックス状
に形成されている。この対と隣合う対との間を電気的に
分離するために第5のP型拡散層49が形成されてい
る。第5のP型拡散層49はイオン注入により形成され
る。ここで、第5のP型拡散層49の深さは約1μmで
ある。また、第5のP型拡散層49の表面濃度は1017
〜1018cm-3である。
The solid-state image pickup device has a pair of photodiodes 43 and transfer channels 44, which are formed in a matrix. A fifth P-type diffusion layer 49 is formed to electrically separate this pair from the adjacent pair. The fifth P-type diffusion layer 49 is formed by ion implantation. Here, the depth of the fifth P-type diffusion layer 49 is about 1 μm. The surface concentration of the fifth P-type diffusion layer 49 is 10 17
It is -10 18 cm -3 .

【0029】第5のP型拡散層49の表面濃度は、隣接
したフォトダイオード43に蓄積された信号電荷が流れ
込まないようにするのに上記範囲に設定することが必要
である。表面濃度が1017cm-3より少ない場合には、
隣接したフォトダイオード43の信号電荷が流れ込む。
また、表面濃度が1018cm-3より多い場合には隣接し
た転送チャンネル44にナローチャネル効果が生じる。
ナローチャネル効果が生じると転送チャンネル44の転
送容量が低下する。このため、固体撮像装置のダイナミ
ックレンジが小さくなり、転送効率が劣化してしまう。
The surface concentration of the fifth P-type diffusion layer 49 needs to be set within the above range so that the signal charges accumulated in the adjacent photodiode 43 do not flow in. If the surface concentration is less than 10 17 cm -3 ,
The signal charge of the adjacent photodiode 43 flows in.
Further, when the surface concentration is higher than 10 18 cm -3 , the narrow channel effect occurs in the adjacent transfer channels 44.
When the narrow channel effect occurs, the transfer capacity of the transfer channel 44 decreases. For this reason, the dynamic range of the solid-state imaging device becomes small, and the transfer efficiency deteriorates.

【0030】第5のP型拡散層49の幅は約1μm以下
にするのがよい。もし、第5のP型拡散層49の幅が1
μmより大きい場合には,転送チャンネル44の転送領
域が減少してしまう。すなわちフォトダイオード43に
蓄積された信号電荷を完全に読み出すことが不可能とな
る。逆に第5のP型拡散層49の幅が1μmより小さい
場合にはショートチャネル効果が発生する。ショートチ
ャネル効果によって隣接したフォトダイオード43と転
送チャンネル44との間にパンチスルーが生じ易くな
る。結果的には、隣接したフォトダイオード43の情報
を読み出し、解像度が低下する。さらにフォトダイオー
ド43の出力が低下してしまう。
The width of the fifth P-type diffusion layer 49 is preferably about 1 μm or less. If the width of the fifth P-type diffusion layer 49 is 1
If it is larger than μm, the transfer area of the transfer channel 44 is reduced. That is, it becomes impossible to completely read out the signal charges accumulated in the photodiode 43. On the contrary, when the width of the fifth P-type diffusion layer 49 is smaller than 1 μm, the short channel effect occurs. Due to the short channel effect, punchthrough easily occurs between the adjacent photodiode 43 and the transfer channel 44. As a result, the information of the adjacent photodiodes 43 is read and the resolution is lowered. Furthermore, the output of the photodiode 43 is reduced.

【0031】N型半導体基板41上にはシリコン酸化膜
によってゲート絶縁膜50が成長されている。ゲート絶
縁膜50はパイロ酸化法で形成される。ゲート絶縁膜5
0の膜厚は約50nm以上である。ゲート絶縁膜50の
膜厚はフリンジング効果を利用して転送効率を上げるた
めには50nm以上にしておくことが望ましい。
A gate insulating film 50 is grown on the N-type semiconductor substrate 41 by a silicon oxide film. The gate insulating film 50 is formed by a pyro oxidation method. Gate insulating film 5
The film thickness of 0 is about 50 nm or more. The film thickness of the gate insulating film 50 is preferably set to 50 nm or more in order to improve the transfer efficiency by utilizing the fringing effect.

【0032】転送ゲート電極51は減圧CVD法を用い
て成長したポリシリコンをパターンニングして形成され
る。転送ゲート電極51のシート抵抗は数10Ωであ
る。また転送ゲート電極51の膜厚は約500nmであ
る。転送ゲート電極51はフォトダイオード43で形成
された信号電荷を転送チャンネル44に読み出し、転送
するための駆動パルスを印加する電極として使用され
る。こうのように転送ゲート電極51はできる限り低抵
抗であることが望ましい。ただし、低抵抗化の目的でリ
ンドープ量を増加すると転送ゲート電極51の表面を酸
化して形成する層間膜52の耐圧が劣化するので、リン
ドープ量は前記の値とすることが適当である。転送ゲー
ト電極51の表面にはポリシリコン酸化膜からなる層間
膜52が成長されている。
The transfer gate electrode 51 is formed by patterning polysilicon grown by the low pressure CVD method. The sheet resistance of the transfer gate electrode 51 is several tens Ω. The film thickness of the transfer gate electrode 51 is about 500 nm. The transfer gate electrode 51 is used as an electrode for applying a drive pulse for reading out and transferring the signal charge formed by the photodiode 43 to the transfer channel 44. As described above, it is desirable that the transfer gate electrode 51 has as low resistance as possible. However, if the phosphorus doping amount is increased for the purpose of lowering the resistance, the breakdown voltage of the interlayer film 52 formed by oxidizing the surface of the transfer gate electrode 51 is deteriorated, so the phosphorus doping amount is preferably set to the above value. An interlayer film 52 made of a polysilicon oxide film is grown on the surface of the transfer gate electrode 51.

【0033】層間膜52はパイロ酸化法により転送ゲー
ト電極51の表面を酸化して成長されている。層間膜5
2の膜厚は約200nmである。層間膜52は、層間膜
の耐圧を確保するために形成されている。また、転送ゲ
ート電極51を形成する時のエッチングで生じたポリシ
リコン膜のエッチング残りによって、駆動電圧を印加し
た際、ポリシリコン膜のエッチング残りを通してリーク
が生じる。層間膜52の形成時にこのようなポリシリコ
ンエッチング残りを焼き切ることでリークを防ぐことが
できる。転送ゲート電極51に印加される4相の駆動パ
ルスは−7Vと0Vと+15Vのレベルを変化するの
で、層間膜52は最大電圧差22V以上の耐圧をもつ。
The interlayer film 52 is grown by oxidizing the surface of the transfer gate electrode 51 by a pyrooxidation method. Interlayer film 5
The film thickness of 2 is about 200 nm. The interlayer film 52 is formed to secure the breakdown voltage of the interlayer film. Further, due to the etching residue of the polysilicon film generated by the etching when forming the transfer gate electrode 51, a leak is generated through the etching residue of the polysilicon film when a drive voltage is applied. Leakage can be prevented by burning off such a polysilicon etching residue when the interlayer film 52 is formed. Since the four-phase driving pulse applied to the transfer gate electrode 51 changes the level of -7V, 0V and + 15V, the interlayer film 52 has a breakdown voltage of 22V or more of the maximum voltage difference.

【0034】層間膜52の表面には層間膜53がシリコ
ン酸化膜により形成されている。層間膜53の膜厚は約
100nmである。層間膜53はCVD法によって形成
される。層間膜53は層間膜52を形成するポリシリコ
ン酸化膜にピンホール等が存在し局部的に耐圧が弱くな
ることを防止するために形成される。
An interlayer film 53 is formed of a silicon oxide film on the surface of the interlayer film 52. The film thickness of the interlayer film 53 is about 100 nm. The interlayer film 53 is formed by the CVD method. The interlayer film 53 is formed to prevent the breakdown voltage from locally weakening due to the presence of pinholes or the like in the polysilicon oxide film forming the interlayer film 52.

【0035】転送チャンネル44に光が入射してスミア
成分となることを避けるためにアルミニウム膜等の金属
蒸着膜でなる遮光膜54が形成される。以上のように転
送チャンネル44の半導体基板41上には、転送ゲート
電極51や遮光膜54によって約2〜4μmの段差が形
成されている。この表面段差を平坦化するために下地平
坦化層55が形成されており、その上に第1の遮光層5
6が形成されている。下地平坦化層55には膜厚3〜5
μm程度のアクリルの透明樹脂が用いられている。この
下地平坦化層55の上層に形成された第1の遮光層56
もまたアクリル樹脂を主体とした層を用いる場合がある
ので、第1の遮光層56を加工する際に下地平坦化層5
5が変形しないように、下地平坦化層55を形成後、2
00℃程度の温度でベーキングして下地平坦化層55を
焼き固めてある。下地平坦化層55は上層の遮光層を精
度よく形成する上で十分に平坦化されていることが必要
で、下地平坦化層55形成後の表面に形成された凹凸の
凹部の底面と凸部の頂面との差は0.1μm以下に形成
されている。この差が0.1μm以上であると上層に形
成される遮光層のパターンが場所によって遮光すべき領
域の分布にむらが生じる。この結果、最終的に製作され
た固体撮像装置の解像度に場所によるばらつきが生じ
る。第1の遮光層56にはゼラチン、カゼインやアクリ
ル樹脂に黒色を染色して用いる。このように第1の遮光
層56には有機膜を用い、通常のフォトリソグラフィに
よって形成できるネガ型の感応性有機膜である。ゼラチ
ンやカゼインはフォトリソグラフィにおいてg線で露光
されるが、その解像度は低い。このため素子の微細化に
つれてパターンの微細化が図れず、解像度が低いことか
ら所望の領域以外の領域にまでその影響を与える。本実
施例ではアクリル樹脂を用いる。アクリル樹脂は光に感
光しない透明な樹脂である。しかし、アクリルの共重合
体にジアゾ化合物を添加し、さらに染色が可能なように
染色基をもたせるためにジメチルアミノエチルメタクリ
レート(DMAEMA)を添加させる。これによって染
色することができ、さらにはフォトリソグラフィでのi
線に感度をもつネガ型の材料となる。このため素子の微
細化に伴うパターンの微細化が図れ、その解像度の向上
が望める。また、ゼラチンやカゼインを黒色に染色する
場合には、クロム酸を主成分とする材料が用いられるた
め汚染等の環境への悪影響が生じるが、アクリル樹脂の
場合にはそのような材料を使用することがないので、人
体への悪影響がなく安全である。
In order to prevent light from entering the transfer channel 44 and becoming a smear component, a light shielding film 54 made of a metal vapor deposition film such as an aluminum film is formed. As described above, a step of about 2 to 4 μm is formed on the semiconductor substrate 41 of the transfer channel 44 by the transfer gate electrode 51 and the light shielding film 54. An underlying flattening layer 55 is formed to flatten the surface step, and the first light shielding layer 5 is formed on the underlying flattening layer 55.
6 is formed. The base flattening layer 55 has a film thickness of 3 to 5
Acrylic transparent resin of about μm is used. The first light shielding layer 56 formed on the underlying flattening layer 55
Also, since a layer mainly composed of an acrylic resin may be used, when the first light shielding layer 56 is processed, the base flattening layer 5 is used.
After forming the base flattening layer 55 so that 5 does not deform, 2
The base leveling layer 55 is baked and solidified by baking at a temperature of about 00 ° C. The underlying flattening layer 55 needs to be sufficiently flattened in order to accurately form the upper light-shielding layer. The bottom surface and the convex portion of the concave and convex portions formed on the surface after the underlying flattening layer 55 is formed. The difference from the top surface of is less than 0.1 μm. If this difference is 0.1 μm or more, the pattern of the light-shielding layer formed in the upper layer has uneven distribution in the regions to be shielded from light depending on the location. As a result, the resolution of the finally manufactured solid-state imaging device varies from place to place. For the first light-shielding layer 56, gelatin, casein, or acrylic resin is used by dyeing black. Thus, the first light-shielding layer 56 is an organic film and is a negative-type sensitive organic film that can be formed by ordinary photolithography. Gelatin and casein are exposed by g-line in photolithography, but their resolution is low. For this reason, the pattern cannot be miniaturized as the element is miniaturized, and the resolution is low, so that it affects the region other than the desired region. In this embodiment, acrylic resin is used. Acrylic resin is a transparent resin that is insensitive to light. However, the diazo compound is added to the acrylic copolymer, and further dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) is added in order to have a dyeing group so that dyeing is possible. This makes it possible to dye, and even in photolithography i
It is a negative type material that is sensitive to lines. Therefore, it is possible to miniaturize the pattern accompanying the miniaturization of the element, and it is expected that the resolution will be improved. When gelatin or casein is dyed in black, a material containing chromic acid as a main component is used, which causes adverse effects on the environment such as contamination. However, in the case of acrylic resin, such a material is used. It is safe because it has no adverse effects on the human body.

【0036】次に第1の遮光層56はフォトダイオード
43に入射する光を遮光しないように形成されている。
第1の遮光層56の膜厚は本実施例では0.3μm〜0.
5μmで用いている。ただし膜厚は0.8μm以上にす
ることはできない。なぜならこのアクリル樹脂はネガ型
であるので、現像中に樹脂が現像液を吸ういわゆる膨潤
と呼ばれるパターンの膨らみが生じる。これは現像後の
リンスによって取り除かれ収縮するが、膜厚が0.8μ
m以上になると収縮の際にパターンにむらが生じてしま
う。さらにネガ型特有の現像時にパターンのすそにスカ
ムと呼ばれるすそ引きが形成される。このようなスカム
は本来遮光すべきでない領域に形成されることになる。
以上のように膨潤やスカムによって、製作された固体撮
像装置の感度にばらつきが生じ、画像にしみが生じる。
これを防止するためにはその膜厚を0.8μm以下で用
いることが必要である。また、第1の遮光層56の断面
幅は、遮光膜54を覆いさらにオンチップレンズによる
集光経路を遮らないような寸法にすることが必要で、こ
こでは2μmにしている。
Next, the first light shielding layer 56 is formed so as not to block the light incident on the photodiode 43.
The film thickness of the first light shielding layer 56 is 0.3 μm to 0.1 μm in this embodiment.
It is used at 5 μm. However, the film thickness cannot be 0.8 μm or more. Because this acrylic resin is a negative type, swelling of a pattern called so-called swelling in which the resin absorbs the developing solution occurs during development. This is removed by the rinse after development and shrinks, but the film thickness is 0.8μ.
If it is more than m, the pattern will be uneven during contraction. Further, a skirt called scum is formed at the skirt of the pattern at the time of developing peculiar to the negative type. Such scum is formed in a region that should not be shielded from light.
As described above, the swelling and scum cause variations in the sensitivity of the manufactured solid-state imaging device, and the image has a stain.
In order to prevent this, it is necessary to use the film with a thickness of 0.8 μm or less. Further, the cross-sectional width of the first light-shielding layer 56 needs to be dimensioned so as to cover the light-shielding film 54 and not to block the light collecting path by the on-chip lens, and here it is set to 2 μm.

【0037】この上に透明膜57が形成され、その透明
膜57の上に第2の遮光層58および透明膜59を挟ん
で第3の遮光層60が形成されている。透明膜57、5
9にはアクリルの透明樹脂を焼き固めて用いる。その膜
厚は0.5〜2μmで用い基板表面を平坦化している。
第2、3の遮光層58、60は上記で説明した第1の遮
光層56と同じ材料、膜厚を用いる。第2の遮光層58
および第3の遮光層60の断面幅についてはオンチップ
レンズの集光経路を遮らないように上になる程断面幅を
小さくしておく。さらに第3の遮光層60の上を含んで
透明膜57と同じ材料、同じ膜厚の透明膜61で覆って
平坦化する。その上にオンチップレンズ62を形成す
る。
A transparent film 57 is formed on this, and a third light shielding layer 60 is formed on the transparent film 57 with a second light shielding layer 58 and a transparent film 59 interposed therebetween. Transparent film 57, 5
A transparent acrylic resin is baked and hardened to be used as 9. The film thickness is 0.5 to 2 μm and the surface of the substrate is flattened.
The second and third light shielding layers 58 and 60 are made of the same material and have the same film thickness as those of the first light shielding layer 56 described above. Second light shielding layer 58
As for the cross-sectional width of the third light-shielding layer 60, the cross-sectional width is made smaller toward the top so as not to block the light collection path of the on-chip lens. Further, the third light shielding layer 60 is covered with the transparent film 61 having the same material and the same film thickness as the transparent film 57 to be planarized. An on-chip lens 62 is formed on it.

【0038】以上の構成によりフォトダイオード43に
対して垂直方向からオンチップレンズ62に入射した光
63は、マイクロレンズ62、透明膜57、59、61
と下地平坦化層55を透過してフォトダイオード43に
入射する。このような光63はフォトダイオード43ま
で直接達するのに対して、半導体基板41表面に対して
鋭角の斜め方向からマイクロレンズ62に入射する光6
4、65の一部はフォトダイオード43に達しないもの
がある。斜め方向から入射する光64、65はレンズや
透明膜で屈折するが、その光64、65の光路は転送ゲ
ート電極51の方へ進行する。そこで転送ゲート電極5
1上に形成された遮光膜54に到達し、反射される。反
射した光は再度下地平坦化層55や透明膜57、59、
61中を透過し、透明膜61とマイクロレンズ62との
境界で反射されて、隣のフォトダイオード43に入射す
る、いわゆるフレア光となる。本実施例のようにマイク
ロレンズ62からフォトダイオード43に直接的に入射
する光63の光路以外に遮光層56、58、60を形成
することによってこのような反射してきた光を遮光、吸
収することができるので、フレア光を発生することがな
い。
With the above configuration, the light 63 incident on the on-chip lens 62 from the direction perpendicular to the photodiode 43 is the microlens 62 and the transparent films 57, 59, 61.
Then, the light passes through the underlying flattening layer 55 and enters the photodiode 43. Such light 63 directly reaches the photodiode 43, whereas light 6 that enters the microlens 62 from an oblique direction at an acute angle with respect to the surface of the semiconductor substrate 41.
Some of the parts 4, 65 do not reach the photodiode 43. The light 64, 65 incident from an oblique direction is refracted by the lens or the transparent film, but the optical path of the light 64, 65 travels toward the transfer gate electrode 51. Therefore, the transfer gate electrode 5
It reaches the light-shielding film 54 formed on 1 and is reflected. The reflected light is returned to the underlying flattening layer 55 and the transparent films 57 and 59,
The so-called flare light is transmitted through 61, reflected at the boundary between the transparent film 61 and the microlens 62, and incident on the adjacent photodiode 43. As in the present embodiment, by forming the light shielding layers 56, 58 and 60 other than the optical path of the light 63 which is directly incident on the photodiode 43 from the microlens 62, the reflected light is shielded and absorbed. Therefore, flare light is not generated.

【0039】図2は本発明の第2の実施例における固体
撮像装置の要部断面図である。半導体基板71内に形成
される各々の拡散層および半導体基板71上の転送ゲー
ト電極72上に遮光膜を形成している部分は同じであ
る。第1の実施例との違いは、第1の遮光層73の上に
透明膜を介さずに第2の遮光層74および第3の遮光層
75を直接形成している点である。この場合第2の遮光
層74以上の遮光層の断面幅についてはオンチップレン
ズ76の集光経路を遮らないように上層になる程断面幅
を小さく形成する。この時それぞれの遮光層73、7
4、75の材料や膜厚は第1の実施例と同じでよい。た
だし、3つの遮光層73、74、75が多層構造になっ
ているので、それによる段差は1.5〜6μm程度と大
きくなるので、オンチップレンズ76を設ける前に基板
表面を平坦化するための透明膜77の膜厚はそれに応じ
て2.5〜7μm程度にする必要がある。第2の実施例
では、第1の実施例に比べて工程は少なくて済むが、第
2、3の遮光層74、75を形成する際に、下地の段差
が大きくなり形成された遮光層パターンの精度が悪くな
るため、特に微細化された場合には、効果が薄い。
FIG. 2 is a sectional view of the essential parts of a solid-state image pickup device according to the second embodiment of the present invention. The portions where the light-shielding film is formed on the respective diffusion layers formed in the semiconductor substrate 71 and the transfer gate electrodes 72 on the semiconductor substrate 71 are the same. The difference from the first embodiment is that the second light shielding layer 74 and the third light shielding layer 75 are directly formed on the first light shielding layer 73 without a transparent film. In this case, the cross-sectional width of the light-shielding layers of the second light-shielding layer 74 and above is formed so that the upper layer does not obstruct the light collection path of the on-chip lens 76. At this time, the respective light shielding layers 73 and 7
The material and film thickness of 4, 75 may be the same as in the first embodiment. However, since the three light-shielding layers 73, 74, and 75 have a multi-layered structure, the step difference caused by them is as large as about 1.5 to 6 μm, so that the substrate surface is flattened before the on-chip lens 76 is provided. The film thickness of the transparent film 77 must be correspondingly about 2.5 to 7 μm. In the second embodiment, the number of steps is smaller than that in the first embodiment, but when the second and third light shielding layers 74 and 75 are formed, the step difference of the base becomes large and the light shielding layer pattern is formed. Since the precision of the above becomes poor, the effect is small especially when the device is miniaturized.

【0040】以上のように第1、2の実施例ではオンチ
ップレンズ62、76を通過する光路に沿って3つの遮
光層を設けているので、例えフォトダイオード43に入
らず内部で散乱された光があっても、隣のフォトダイオ
ード43に侵入するフレア光がないため、感度にむらが
生じ、その結果画像ににじみが生じるようなことがな
い。
As described above, in the first and second embodiments, the three light-shielding layers are provided along the optical paths passing through the on-chip lenses 62 and 76, so that they do not enter the photodiode 43 and are scattered inside. Even if there is light, there is no flare light that penetrates into the adjacent photodiode 43, so that uneven sensitivity occurs, and as a result, bleeding does not occur in the image.

【0041】ここで、第1、2の実施例の遮光層を3層
にして用いているのは、その遮光能力によって決まって
いる。上記したように遮光層の膜厚はその形成プロセス
による制限から最大0.8μm程度までしか使用できな
い。このようなアクリル樹脂を用いた1層の遮光層で
は、膜厚0.8μmで入射光の強度に対して60%の光
しか遮ることができない。このため本実施例のごとく3
層の遮光層を用いると、3層の遮光膜を透過してくる光
は入射光の6.4%程度にまで減少させることができ
る。このように遮光層を何層にして用いるかは要求され
る特性との比較によって決まる。
Here, the reason why the three light-shielding layers of the first and second embodiments are used is determined by their light-shielding ability. As described above, the film thickness of the light shielding layer can be used only up to about 0.8 μm due to the limitation of the forming process. A single light-shielding layer using such an acrylic resin can block only 60% of the intensity of incident light with a film thickness of 0.8 μm. Therefore, as in this embodiment, 3
When the three-layer light-shielding layer is used, the light transmitted through the three-layer light-shielding film can be reduced to about 6.4% of the incident light. As described above, the number of light shielding layers to be used depends on the comparison with the required characteristics.

【0042】遮光層の配置について、図3を用いて説明
する。図面には固体撮像装置の1つの画素に相当する部
分の断面図を示す。被写体から発した光はアパーチャー
を通してマイクロレンズ80に入射する。マイクロレン
ズ80には基板に垂直な方向から入射する光や、基板に
垂直な方向に対して任意の角度をもって入射する光があ
る。この任意の角度はアパーチャーから入射して来る光
の光路で決まる。垂直方向から入射する光はマイクロレ
ンズ80を通りフォトダイオード81の表面に焦点が結
像点Aを形成する。このためにはフォトダイオード81
の表面からマイクロレンズ80までの距離か、マイクロ
レンズ80の曲率を変えることで実現される。一方、垂
直方向から任意の角度傾斜した方向から入射する光は、
垂直方向から入射する光による結像点Aより離れて形成
される。これら全ての光を考慮すると、図に示すように
フォトダイオードの幅はこれらの光によって結像する結
像点の領域をカバーするようにしてある。すなわち光は
マイクロレンズ80の両端からフォトダイオードの両端
までを結んだ線分CDとEFとで挟まれた領域を必ず通
過する。このため遮光層はこの線分に沿って、その外側
に配置されることが必要である。ここでこの線分は、フ
ォトダイオード81の幅をr、マイクロレンズ80の幅
をR、フォトダイオード81の表面からマイクロレンズ
80の底面までの距離をLとすると、フォトダイオード
81の中心を原点として線分EFは次式で示される。
The arrangement of the light shielding layer will be described with reference to FIG. The drawing shows a sectional view of a portion corresponding to one pixel of the solid-state imaging device. The light emitted from the subject enters the microlens 80 through the aperture. The microlens 80 includes light that is incident from the direction perpendicular to the substrate and light that is incident at an arbitrary angle with respect to the direction perpendicular to the substrate. This arbitrary angle is determined by the optical path of the light incident from the aperture. Light incident from the vertical direction passes through the microlens 80, and the focal point forms an image forming point A on the surface of the photodiode 81. For this purpose, the photodiode 81
It is realized by changing the distance from the surface of the micro lens 80 to the micro lens 80 or the curvature of the micro lens 80. On the other hand, the light incident from the direction inclined at an arbitrary angle from the vertical direction is
It is formed apart from the image forming point A formed by the light incident from the vertical direction. Considering all of these lights, the width of the photodiode is set so as to cover the area of the image forming point imaged by these lights as shown in the figure. That is, the light always passes through the region sandwiched by the line segments CD and EF that connect both ends of the microlens 80 to both ends of the photodiode. For this reason, the light shielding layer needs to be arranged outside the line segment along the line segment. Here, when the width of the photodiode 81 is r, the width of the microlens 80 is R, and the distance from the surface of the photodiode 81 to the bottom surface of the microlens L is L, this line segment is the origin of the center of the photodiode 81. The line segment EF is expressed by the following equation.

【0043】Y=〔L(2X−r)〕/(R−r) これより第1の遮光層82の上部のフォトダイオード側
の端部Gまでの高さをd1、端部Gから第2の遮光層8
3の上部のフォトダイオード側の端部Hまでの高さをd
2、端部Hから第3の遮光層84の上部のフォトダイオ
ード側の端部Iまでの高さをd3、特定のマイクロレン
ズ80の中心点からその隣合うマイクロレンズ80の中
心点までの距離をPとすると、端部G,H,Iの基板上
の位置は原点よりそれぞれ、〔d1(R−r)+rL〕
/2L、〔(d1+d2)(R−r)+rL〕/2L、
〔(d1+d2+d3)(R−r)+rL〕/2Lで示さ
れる。この時、それぞれの遮光層の幅Wは、同様の式か
らその差をとると、第1の遮光層82の幅は〔d1(R
−r)+L(P−R)〕/L、第2の遮光層83の幅は
〔(d1+d2)(R−r)+L(P−R)〕/L、第3
の遮光層84の幅は〔(d1+d2+d3)(R−r)+
L(P−R)〕/Lとすることが理想的である。ただ
し、この場合には図面に示したように、1つのマイクロ
レンズ80とそれと隣合うマイクロレンズ80との距離
がRである。すなわちマイクロレンズ80の端部と隣の
マイクロレンズ80の端部とが接した構造になっている
必要がある。
Y = [L (2X-r)] / (R-r) From this, the height from the end G to the end G on the photodiode side above the first light-shielding layer 82 is d 1 . 2 light shielding layer 8
The height to the photodiode end H on top of 3 is d
2 , the height from the end H to the end I on the photodiode side above the third light shielding layer 84 is d 3 , from the center point of a specific microlens 80 to the center point of the adjacent microlens 80. If the distance is P, the positions of the ends G, H, and I on the substrate are [d 1 (R−r) + rL] from the origin, respectively.
/ 2L, [(d 1 + d 2) ( R-r) + rL ] / 2L,
[(D 1 + d 2 + d 3 ) (R−r) + rL] / 2L. At this time, the width W of each light-shielding layer is calculated by the same formula, and the width of the first light-shielding layer 82 is [d 1 (R
−r) + L (P−R)] / L, the width of the second light shielding layer 83 is [(d 1 + d 2 ) (R−r) + L (P−R)] / L, the third
The width of the light shielding layer 84 of [(d 1 + d 2 + d 3 ) (R−r) +
Ideally, L (P-R)] / L. However, in this case, as shown in the drawing, the distance between one microlens 80 and the adjacent microlens 80 is R. That is, it is necessary that the end portion of the microlens 80 and the end portion of the adjacent microlens 80 are in contact with each other.

【0044】図4は本発明の第3の実施例における固体
撮像装置の要部断面図でフィルタ接着方式の例を示して
いる。ただし説明では遮光膜が形成された後の構成を説
明する。半導体基板90にはフォトダイオード91と垂
直CCD部92とが形成されている。半導体基板90上
には転送ゲート電極93に、さらにその上には遮光膜9
4が形成されている。このような半導体基板90上の表
面段差を平坦化するために下地平坦化層95が形成され
ており、その上に第1の遮光層96がフォトダイオード
91に入射する光を遮光しないように形成されている。
この第1の遮光層96の断面幅は遮光膜94を覆う程度
とし、第1の遮光層96の厚みは現像後にしみが発生し
ない0.8μm以下が望ましい。第1の遮光層96の上
に透明膜97を形成し、その上に第2の遮光層98がフ
ォトダイオード91に入射する光を遮光しないようにし
て形成されている。この場合カラーフィルタ99を通過
する主光線はカラーフィルタ99に対してほぼ垂直であ
るため、第2の遮光層98以上の遮光層の断面幅は第1
の遮光層96と同程度かやや小さい程度でよい。また第
2の遮光層98の厚さも現像後にしみが発生しない0.
8μm以下が望ましい。このように形成された第2の遮
光層98を含んで透明膜100を形成し、その上にフィ
ルタ接着層101を用いてカラーフィルタ99を接着し
ている。カラーフィルタ99はガラス基板に形成されて
いる。また、ガラス基板にはクロム膜によって遮光膜1
02が形成されている。このガラス基板と半導体基板9
0とは両者に設けられたアライメントマークによって位
置合わせしフィルタ接着層101を介して接着する。こ
のような方式をフィルタガラス接着方式と呼ぶ。この方
式では第1、2の実施例とは異なり、フォトダイオード
91に入射される光はほぼ基板面に垂直に入射するた
め、光の遮光層の幅をその位置によって変える必要がな
い。このような固体撮像装置においても、斜め方向から
入射する光108がある。このような光は転送ゲート電
極93上の遮光膜94で反射され、下地平坦化層95、
透明膜97、100やフィルタ接着層101を透過し、
カラーフィルタ99の上面で反射する。この反射した光
108は隣のフォトダイオード91に入射する。本実施
例では遮光膜94で反射した光やガラス基板表面で反射
した光が遮光層96、98、102で遮光、吸収される
ため、フレア光が生じない。
FIG. 4 is a sectional view of a main part of a solid-state image pickup device according to the third embodiment of the present invention, showing an example of a filter bonding method. However, in the description, the configuration after the light shielding film is formed will be described. A photodiode 91 and a vertical CCD section 92 are formed on the semiconductor substrate 90. The transfer gate electrode 93 is formed on the semiconductor substrate 90, and the light shielding film 9 is formed on the transfer gate electrode 93.
4 are formed. A base flattening layer 95 is formed to flatten the surface step on the semiconductor substrate 90, and a first light shielding layer 96 is formed thereon so as not to block light incident on the photodiode 91. Has been done.
The cross-sectional width of the first light-shielding layer 96 is set so as to cover the light-shielding film 94, and the thickness of the first light-shielding layer 96 is preferably 0.8 μm or less so that stains do not occur after development. A transparent film 97 is formed on the first light shielding layer 96, and a second light shielding layer 98 is formed thereon so as not to block light incident on the photodiode 91. In this case, since the chief ray passing through the color filter 99 is substantially perpendicular to the color filter 99, the cross-sectional width of the second light-shielding layer 98 and the light-shielding layers is the first.
It may be about the same as or slightly smaller than the light shielding layer 96. Further, the thickness of the second light-shielding layer 98 does not cause stains after development.
8 μm or less is desirable. The transparent film 100 is formed by including the second light-shielding layer 98 thus formed, and the color filter 99 is adhered thereon by using the filter adhesive layer 101. The color filter 99 is formed on a glass substrate. In addition, the light-shielding film 1 is made of a chromium film on the glass substrate.
02 is formed. This glass substrate and semiconductor substrate 9
The position 0 is aligned by alignment marks provided on both sides and bonded via the filter adhesive layer 101. Such a method is called a filter glass bonding method. In this method, unlike the first and second embodiments, since the light incident on the photodiode 91 is incident substantially perpendicular to the substrate surface, it is not necessary to change the width of the light shielding layer depending on its position. Even in such a solid-state imaging device, there is light 108 incident from an oblique direction. Such light is reflected by the light shielding film 94 on the transfer gate electrode 93, and the underlying flattening layer 95,
Penetrates through the transparent films 97, 100 and the filter adhesive layer 101,
It is reflected on the upper surface of the color filter 99. The reflected light 108 enters the adjacent photodiode 91. In this embodiment, the light reflected by the light shielding film 94 and the light reflected by the glass substrate surface are shielded and absorbed by the light shielding layers 96, 98 and 102, so that flare light is not generated.

【0045】次に本発明の一実施例における固体撮像装
置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
Next, a method of manufacturing a solid-state image pickup device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0046】図5〜16は同製造方法を説明する工程断
面図である。まず図5に示すように、固体撮像素子が形
成された半導体基板110にフォトダイオード111と
垂直CCD112とを形成する。その後、垂直CCD1
12上には転送ゲート電極113が形成されている。転
送ゲート電極113上に垂直CCD112光が入射する
のを防止する遮光膜114を垂直CCD112を覆うよ
うに形成する。
5 to 16 are process sectional views for explaining the manufacturing method. First, as shown in FIG. 5, a photodiode 111 and a vertical CCD 112 are formed on a semiconductor substrate 110 on which a solid-state image sensor is formed. After that, vertical CCD1
A transfer gate electrode 113 is formed on the surface 12. A light shielding film 114 that prevents light from entering the vertical CCD 112 is formed on the transfer gate electrode 113 so as to cover the vertical CCD 112.

【0047】次に図6に示すように、半導体基板110
の表面に透明な合成樹脂例えば可視光領域に充分な透過
率を持つアクリル樹脂等を粘度に応じた回転数を設定し
た回転塗布法により塗布し、表面の凹凸を平坦化するた
めの下地平坦化層115を形成する。
Next, as shown in FIG. 6, the semiconductor substrate 110
A transparent synthetic resin, such as an acrylic resin, which has a sufficient transmittance in the visible light range, is applied to the surface of the surface by a spin coating method in which the rotation speed is set according to the viscosity, and the base is flattened to flatten the surface irregularities. The layer 115 is formed.

【0048】次に図7に示すように、下地平坦化層11
5の上に第1の遮光層116の材料を回転塗布により塗
布する。第1の遮光層116の材料としては、光吸収の
色素を含有した自然蛋白例えばゼラチンやカゼイン等ま
たは光吸収の色素を含有したアクリル樹脂等が用いられ
る。また色素を含有した材料を用いる代わりに、染色性
を持たせた自然蛋白や合成樹脂を回転塗布し、その後光
吸収色(多くの場合黒色)に染色し、さらに色抜けしな
いようにタンニン酸と吐酒石を用いて定着してもよい。
Next, as shown in FIG. 7, the underlying flattening layer 11
The material of the first light-shielding layer 116 is applied onto the layer 5 by spin coating. As the material of the first light-shielding layer 116, a natural protein containing a light absorbing dye, such as gelatin or casein, or an acrylic resin containing a light absorbing dye is used. Instead of using dye-containing materials, spin coat natural protein or synthetic resin with dyeability, then dye it in a light-absorption color (often black), and add tannic acid to prevent color loss. It may be fixed using tartar.

【0049】次に図8に示すように、遮光膜114の上
に第1の遮光層116を残す。この工程では、例えばク
ロム酸やジアゾ、アジドなどで感光性を持たせた樹脂材
料を用いる場合は、紫外光や遠紫外光によるリソグラフ
ィで照射した部分を樹脂架橋させ、未照射部分を現像液
とリンスで洗い流し、第1の遮光層116を形成する。
また感光性を有しない樹脂材料を用いる場合は、感光性
レジストを第1の遮光層116となる材料の上に回転塗
布し、この感光性レジストを紫外線等で所望のパターン
になるよう露光し、現像した後レジストパターンのない
部分をドライエッチングかウェットエッチングする。そ
の後残っているレジストを灰化除去して所定のパターン
を有する第1の遮光層116を形成する。
Next, as shown in FIG. 8, the first light shielding layer 116 is left on the light shielding film 114. In this step, for example, when using a resin material having photosensitivity with chromic acid, diazo, azide, etc., the portion irradiated by lithography with ultraviolet light or far ultraviolet light is resin-crosslinked, and the unirradiated portion is used as a developing solution. It is rinsed off and the first light shielding layer 116 is formed.
When a resin material having no photosensitivity is used, a photosensitive resist is spin-coated on the material to be the first light-shielding layer 116, and the photosensitive resist is exposed to ultraviolet rays or the like in a desired pattern, After development, the portion without the resist pattern is dry-etched or wet-etched. After that, the remaining resist is removed by ashing to form a first light shielding layer 116 having a predetermined pattern.

【0050】次に図9に示すように、平坦化のためにア
クリル樹脂等を用いて全面に透明膜117を形成する。
次に図10に示すように、第1の遮光層116の形成に
用いた材料を回転塗布する。
Next, as shown in FIG. 9, a transparent film 117 is formed on the entire surface by using acrylic resin or the like for flattening.
Next, as shown in FIG. 10, the material used for forming the first light shielding layer 116 is spin-coated.

【0051】次に図11に示すように、図8と同じ工程
により所定のパターンを有する第2の遮光層118を形
成する。この第2の遮光層118の断面幅は、オンチッ
プレンズを形成する場合には、オンチップレンズのフォ
トダイオード111への集光を遮断しないように第1の
遮光層116の断面幅より小さくしておく。なおオンチ
ップレンズを形成しない場合には、第1の遮光層116
と第2の遮光層118の断面幅は同じであってもよい。
Next, as shown in FIG. 11, the second light shielding layer 118 having a predetermined pattern is formed by the same process as that of FIG. When forming an on-chip lens, the cross-sectional width of the second light-shielding layer 118 is smaller than the cross-sectional width of the first light-shielding layer 116 so as not to block light collection of the on-chip lens onto the photodiode 111. Keep it. When the on-chip lens is not formed, the first light shielding layer 116
The cross-sectional width of the second light shielding layer 118 may be the same.

【0052】次に図12に示すように、透明膜119を
全面に塗布する。次に図13に示すように、図10と同
じ工程により透明膜119の上に第1の遮光層116の
形成に用いた材料を回転塗布する。
Next, as shown in FIG. 12, a transparent film 119 is applied to the entire surface. Next, as shown in FIG. 13, the material used for forming the first light-shielding layer 116 is spin-coated on the transparent film 119 by the same process as in FIG.

【0053】次に図14に示すように、図11と同じ工
程により所定のパターンを有する第3の遮光層120を
形成する。次に全面に透明膜121を塗布する。以上の
工程で塗布した透明膜117、119、121は光学的
には一体である。なおオンチップレンズを必要としない
場合、図15の工程で終了するものとカラーフィルタを
接着するものとがある。またオンチップレンズを形成す
る場合は図15の工程を終了後、図16に示すようにオ
ンチップレンズ122をフォトダイオード111の真上
に形成する。
Next, as shown in FIG. 14, a third light shielding layer 120 having a predetermined pattern is formed by the same process as that of FIG. Next, the transparent film 121 is applied to the entire surface. The transparent films 117, 119, and 121 applied in the above steps are optically integrated. When the on-chip lens is not required, there are one that ends in the step of FIG. 15 and one that adheres the color filter. In the case of forming an on-chip lens, the on-chip lens 122 is formed right above the photodiode 111 as shown in FIG.

【0054】次に第1、第2、第3の遮光層の間に透明
膜を挟まない場合の製造方法について、図面を参照しな
がら説明する。
Next, a manufacturing method in which a transparent film is not sandwiched between the first, second and third light shielding layers will be described with reference to the drawings.

【0055】図17〜22は同製造方法を説明するため
の工程断面図である。なお図17に到る工程は図5〜8
までの工程と同一であるため説明を省略する。次に図1
8に示すように、第2の遮光層118を形成するための
材料として図7と同様の材料を使用し、それを回転塗布
する。次に図19に示すように、図8と同様の工程によ
り第2の遮光層118を形成する。第2の遮光層118
の断面幅はオンチップレンズからフォトダイオード11
1への光の集光を妨害しないように第1の遮光層116
の断面幅より小さくする。同様にして図20に示すよう
に、第2の遮光層118より断面幅の小さい第3の遮光
層120を形成する。次に図21に示すように、透明膜
123で表面を平坦化する。次に図22に示すように、
透明膜124を回転塗布により形成した後、オンチップ
レンズ122をフォトダイオード111に一致させて形
成する。
17 to 22 are process sectional views for explaining the manufacturing method. The steps leading to FIG. 17 are shown in FIGS.
The description is omitted because it is the same as the above process. Next in FIG.
As shown in FIG. 8, a material similar to that shown in FIG. 7 is used as a material for forming the second light shielding layer 118, and this is spin-coated. Next, as shown in FIG. 19, the second light shielding layer 118 is formed by the same process as in FIG. Second light shielding layer 118
The cross-section width of the
The first light shielding layer 116 so as not to interfere with the collection of light to the first
Smaller than the cross-sectional width of. Similarly, as shown in FIG. 20, a third light shielding layer 120 having a smaller cross-sectional width than the second light shielding layer 118 is formed. Next, as shown in FIG. 21, the surface is planarized with the transparent film 123. Next, as shown in FIG.
After the transparent film 124 is formed by spin coating, the on-chip lens 122 is formed so as to match the photodiode 111.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上のように本発明は、半導体基板の上
に形成された固体撮像素子のフォトダイオード以外の領
域に2層以上の遮光層を層間に透明膜を挟んでまたは挟
まずに形成することにより、固体撮像装置へ光が斜入射
することによって生じるフレア光や入射光のうち遮光用
メタル層等により内部で反射するフレア光を効率よく遮
断吸収し、また遮光層1層当たりの膜厚を薄くできるの
で現像後のしみの発生がなく、良好な画面を得ることが
できる優れた固体撮像装置を実現することができる。ま
た半導体基板側から順に各遮光層の断面幅を小さくする
ことにより、オンチップマイクロレンズを形成した際に
もオンチップレンズから感光部への集光を妨害しない固
体撮像装置を実現できる。
As described above, according to the present invention, two or more light-shielding layers are formed in a region other than the photodiode of a solid-state image pickup device formed on a semiconductor substrate with or without a transparent film sandwiched therebetween. By doing so, flare light generated when light obliquely enters the solid-state imaging device and flare light internally reflected by a light-shielding metal layer or the like of incident light are efficiently blocked and absorbed, and a film per light-shielding layer is provided. Since the thickness can be reduced, it is possible to realize an excellent solid-state imaging device that can obtain a good screen without generating stains after development. Further, by decreasing the cross-sectional width of each light-shielding layer in order from the semiconductor substrate side, it is possible to realize a solid-state imaging device that does not interfere with light collection from the on-chip lens to the photosensitive portion even when the on-chip microlens is formed.

【0057】また本発明は、カラーフィルタを直接固体
撮像基板上に形成するオンチップフィルタ方式、予めガ
ラス基板上に形成したカラーフィルタを接着するフィル
タ接着方式およびフィルタを装着しない方式のいずれの
固体撮像装置に適用しても優れた効果が得られるもので
ある。
Further, according to the present invention, an on-chip filter system in which a color filter is directly formed on a solid-state image pickup substrate, a filter adhesion system in which a color filter previously formed on a glass substrate is adhered, and a system in which no filter is attached are used. Even when applied to a device, an excellent effect can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例における固体撮像装置の
要部断面図
FIG. 1 is a sectional view of an essential part of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例における固体撮像装置の
要部断面図
FIG. 2 is a sectional view of an essential part of a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】遮光層の配置を説明する図FIG. 3 is a diagram illustrating the arrangement of a light shielding layer.

【図4】本発明の第3の実施例における固体撮像装置の
要部断面図
FIG. 4 is a sectional view of a main part of a solid-state imaging device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の固体撮像装置の製造方法の第1の実施
例である工程断面図
FIG. 5 is a process cross-sectional view that is a first embodiment of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention.

【図6】本発明の固体撮像装置の製造方法の第1の実施
例である工程断面図
FIG. 6 is a process cross-sectional view which is a first embodiment of a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention.

【図7】本発明の固体撮像装置の製造方法の第1の実施
例である工程断面図
FIG. 7 is a process cross-sectional view that is a first embodiment of the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.

【図8】本発明の固体撮像装置の製造方法の第1の実施
例である工程断面図
FIG. 8 is a process cross-sectional view which is a first embodiment of the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.

【図9】本発明の固体撮像装置の製造方法の第1の実施
例である工程断面図
FIG. 9 is a process cross-sectional view that is a first embodiment of the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.

【図10】本発明の固体撮像装置の製造方法の第1の実
施例である工程断面図
FIG. 10 is a process cross-sectional view that is a first embodiment of the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.

【図11】本発明の固体撮像装置の製造方法の第1の実
施例である工程断面図
FIG. 11 is a process cross-sectional view that is a first embodiment of the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.

【図12】本発明の固体撮像装置の製造方法の第1の実
施例である工程断面図
FIG. 12 is a process cross-sectional view that is a first embodiment of the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.

【図13】本発明の固体撮像装置の製造方法の第1の実
施例である工程断面図
FIG. 13 is a process cross-sectional view that is a first embodiment of the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention.

【図14】本発明の固体撮像装置の製造方法の第1の実
施例である工程断面図
FIG. 14 is a process cross-sectional view that is a first embodiment of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention.

【図15】本発明の固体撮像装置の製造方法の第1の実
施例である工程断面図
FIG. 15 is a process sectional view showing a first embodiment of a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention.

【図16】オンチップレンズを形成する工程を説明する
断面図
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a process of forming an on-chip lens.

【図17】本発明の固体撮像装置の製造方法の第2の実
施例である工程断面図
FIG. 17 is a process sectional view showing a second embodiment of the method for manufacturing the solid-state imaging device of the present invention.

【図18】本発明の固体撮像装置の製造方法の第2の実
施例である工程断面図
FIG. 18 is a process sectional view showing a second embodiment of the method for manufacturing the solid-state imaging device of the present invention.

【図19】本発明の固体撮像装置の製造方法の第2の実
施例である工程断面図
FIG. 19 is a process sectional view showing a second embodiment of the method for manufacturing the solid-state imaging device of the present invention.

【図20】本発明の固体撮像装置の製造方法の第2の実
施例である工程断面図
FIG. 20 is a process sectional view showing a second embodiment of the method for manufacturing the solid-state imaging device of the present invention.

【図21】本発明の固体撮像装置の製造方法の第2の実
施例である工程断面図
FIG. 21 is a process sectional view showing a second embodiment of the method for manufacturing the solid-state imaging device of the present invention.

【図22】本発明の固体撮像装置の製造方法の第2の実
施例である工程断面図
FIG. 22 is a process sectional view showing a second embodiment of the method for manufacturing the solid-state imaging device of the present invention.

【図23】従来の固体撮像装置の要部断面図FIG. 23 is a cross-sectional view of a main part of a conventional solid-state imaging device.

【図24】従来の他の固体撮像装置の要部断面図FIG. 24 is a cross-sectional view of main parts of another conventional solid-state imaging device.

【図25】従来の他の固体撮像装置の要部断面図FIG. 25 is a cross-sectional view of main parts of another conventional solid-state imaging device

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41 半導体基板 43 フォトダイオード 55 下地平坦化層 56 第1の遮光層 57 透明膜 58 第2の遮光層 59,61 透明膜 60 第3の遮光層 62 マイクロレンズ 41 semiconductor substrate 43 photodiode 55 underlying flattening layer 56 first light-shielding layer 57 transparent film 58 second light-shielding layer 59, 61 transparent film 60 third light-shielding layer 62 microlens

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】固体撮像素子が形成された半導体基板の上
の前記固体撮像素子のフォトダイオード以外の領域に遮
光膜が形成されており、前記遮光膜上に平坦化層が形成
されており、前記平坦化層上に2層以上の遮光層が形成
されていることを特徴とする固体撮像装置。
1. A light-shielding film is formed on a region other than a photodiode of the solid-state image sensor on a semiconductor substrate on which the solid-state image sensor is formed, and a flattening layer is formed on the light-shielding film. A solid-state imaging device, comprising two or more light-shielding layers formed on the flattening layer.
【請求項2】前記遮光層の層間に透明膜が形成されてい
ることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
2. The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein a transparent film is formed between the light shielding layers.
【請求項3】前記遮光層が2層以上積層された上に透明
膜が形成されていることを特徴とする請求項1記載の固
体撮像装置。
3. The solid-state image pickup device according to claim 1, wherein a transparent film is formed on the light-shielding layer which is formed by stacking two or more layers.
【請求項4】前記遮光層の断面幅が半導体基板側から順
に狭くなっていることを特徴とする請求項1記載の固体
撮像装置。
4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the light-shielding layer has a cross-sectional width that becomes narrower in order from the semiconductor substrate side.
【請求項5】最上層の前記透明膜上に前記固体撮像素子
のフォトダイオードの位置に合わせてマイクロレンズが
形成されていることを特徴とする請求項4記載の固体撮
像装置。
5. The solid-state image pickup device according to claim 4, wherein a microlens is formed on the uppermost transparent film in accordance with the position of the photodiode of the solid-state image pickup device.
【請求項6】前記遮光層の断面幅Wは、前記フォトダイ
オードの幅をr、マイクロレンズの幅をR、フォトダイ
オードの表面からマイクロレンズの底面までの距離を
L、フォトダイオードから前記遮光層の高さをd、前記
フォトダイオードの中心点から前記フォトダイオードの
隣のフォトダイオードの中心点迄の距離をPとすると、 W=〔d(R−r)+L(P−R)〕/L で示されることを特徴とする請求項5記載の固体撮像装
置。
6. The cross-sectional width W of the light-shielding layer is r, the width of the photodiode is R, the width of the microlens is R, the distance from the surface of the photodiode to the bottom of the microlens is L, and the photodiode is the light-shielding layer. Is d and the distance from the center point of the photodiode to the center point of the photodiode next to the photodiode is P, then W = [d (R-r) + L (P-R)] / L The solid-state imaging device according to claim 5, wherein
【請求項7】前記遮光層にネガ型の感光性特性をもち、
かつ染色されるアクリル樹脂を用いたことを特徴とする
請求項1記載の固体撮像装置。
7. The light-shielding layer has a negative photosensitive property,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein an acrylic resin to be dyed is used.
【請求項8】前記遮光層の膜厚が0.3〜0.8μmであ
ることを特徴とする請求項7記載の固体撮像装置。
8. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the light-shielding layer has a thickness of 0.3 to 0.8 μm.
【請求項9】前記遮光層がアクリルの共重合体にジアゾ
化合物とジメチルアミノエチルメタクリレート(DMA
EMA)を添加させたものであることを特徴とする請求
項7記載の固体撮像装置。
9. The light-shielding layer comprises an acrylic copolymer, a diazo compound and dimethylaminoethyl methacrylate (DMA).
8. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein EMA) is added.
【請求項10】半導体基板にフォトダイオードと垂直C
CDとをマトリックス状に形成する工程と、前記垂直C
CD上の前記半導体基板上に絶縁膜を介して転送ゲート
電極を形成する工程と、前記転送ゲート電極上に遮光膜
を形成する工程と、前記半導体基板表面を平坦化する下
地平坦化層を形成する工程と、前記転送ゲート電極上の
前記下地平坦化層上に第1の遮光層を形成する工程と、
前記第1の遮光層上に第1の透明膜を形成し、平坦化す
る工程と、前記第1の透明膜上に第2の遮光層を形成す
る工程と、前記第2の遮光層上に第2の透明膜を形成
し、平坦化する工程とを備えたことを特徴とする固体撮
像装置の製造方法。
10. A photodiode and a vertical C on a semiconductor substrate.
Forming the CD with a matrix, and the vertical C
Forming a transfer gate electrode on the semiconductor substrate on the CD via an insulating film; forming a light-shielding film on the transfer gate electrode; and forming a base flattening layer for flattening the semiconductor substrate surface. And a step of forming a first light shielding layer on the underlying flattening layer on the transfer gate electrode,
Forming a first transparent film on the first light-shielding layer and planarizing it; forming a second light-shielding layer on the first transparent film; and forming a second light-shielding layer on the second light-shielding layer. And a step of forming a second transparent film and planarizing the second transparent film.
【請求項11】半導体基板にフォトダイオードと垂直C
CDとをマトリックス状に形成する工程と、前記垂直C
CD上の前記半導体基板上に絶縁膜を介して転送ゲート
電極を形成する工程と、前記転送ゲート電極上に遮光膜
を形成する工程と、前記半導体基板表面を平坦化する下
地平坦化層を形成する工程と、前記転送ゲート電極上の
前記下地平坦化層上に第1の遮光層を形成する工程と、
前記第1の遮光層上に第1の透明膜を形成し、平坦化す
る工程と、前記第1の透明膜上に第2の遮光層を形成す
る工程と、前記第2の遮光層上に第2の透明膜を形成
し、平坦化する工程と、前記第2の透明膜上に第3の遮
光層を形成する工程と、前記第3の遮光層上に第3の透
明膜を形成し、平坦化する工程と、前記第3の透明膜上
にマイクロレンズを形成する工程とを備えたことを特徴
とする固体撮像装置の製造方法。
11. A photodiode and a vertical C on a semiconductor substrate.
Forming the CD with a matrix, and the vertical C
Forming a transfer gate electrode on the semiconductor substrate on the CD via an insulating film; forming a light-shielding film on the transfer gate electrode; and forming a base flattening layer for flattening the semiconductor substrate surface. And a step of forming a first light shielding layer on the underlying flattening layer on the transfer gate electrode,
Forming a first transparent film on the first light-shielding layer and planarizing it; forming a second light-shielding layer on the first transparent film; and forming a second light-shielding layer on the second light-shielding layer. Forming a second transparent film and flattening it; forming a third light shielding layer on the second transparent film; forming a third transparent film on the third light shielding layer; A method of manufacturing a solid-state imaging device, comprising: a planarizing step; and a step of forming a microlens on the third transparent film.
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