JPH0964329A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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JPH0964329A
JPH0964329A JP7237898A JP23789895A JPH0964329A JP H0964329 A JPH0964329 A JP H0964329A JP 7237898 A JP7237898 A JP 7237898A JP 23789895 A JP23789895 A JP 23789895A JP H0964329 A JPH0964329 A JP H0964329A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトダイオードの受光面積を増加させる。 【解決手段】 二つのフォトダイオードと二つのVCC
Dを交互に配列させ、二つのフォトダイオードに対して
一つのマイクロレンズを配列してフォトダイオードの受
光面積を増加させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像素子に係
り、特にスミアを防止し且つ感度を向上させることので
きる固体撮像素子に関する。
【0002】
【従来の技術】図1(A)と(B)は一般的な固体撮像
素子の断面図である。図1(A)を参照すると、n型基
板11上に第1及び第2のp- 型ウェル12,13が形
成され、第1及び第2のp- 型ウェル12,13内にそ
れぞれn+ 型フォトダイオード14と電荷転送領域であ
るn+ 型VCCD17が形成され、n+ 型フォトダイオ
ード14の上面にはp++型表面隔離層15が形成され、
+ 型VCCD17の下側にそれを囲むように第3のp
- 型ウェル16が形成される。そして、基板の全面にゲ
ート絶縁膜19が形成される。フォトダイオード14の
部分を除いたゲート絶縁膜19上にはトランスファゲー
ト20、層間絶縁膜21及び遮光膜22が順次形成され
る。これらが形成された基板の全面に保護膜23が形成
される。保護膜23上には平坦化層24が形成され、そ
の平坦化層のフォトダイオード14の部分にはマイクロ
レンズ25が形成される。図1上において、18は画素
と画素間を隔離させるためのチャンネルストップ領域で
ある。
【0003】前記構造を有する従来の固体撮像素子は、
カメラレンズを通過して入射する光はマイクロレンズ2
5により集束されてフォトダイオード14に入射する。
フォトダイオード14に入射された光は電荷に光電変換
される。フォトダイオード14で光電変換された電荷は
VCCDクロック信号によりVCCD17を通過して垂
直転送されてHCCD(図示せず)に転送される。HC
CDに転送された電荷はさらにHCCDクロック信号に
より水平転送され、素子の末端の浮動拡散により電圧と
して検出された後、増幅器により増幅されて周辺回路に
転送される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の固体撮像素
子は、フォトダイオード14にのみマイクロレンズ25
を通って集束した光が入射するように、フォトダイオー
ドを除いた基板上に光を遮断するための遮光膜22を形
成するが、図1(A)に示すように、遮光膜22がフォ
トダイオード14の両側のエッジ部分上に形成されるこ
とになる。従って、フォトダイオード14の両側のエッ
ジ部分に入射する光は、遮光膜により遮断されてフォト
ダイオード14に入射しない。これにより、フォトダイ
オードの受光面積が縮小されてフォトダイオードの光感
度が低下するという問題点があった。
【0005】尚、図1(B)に示すように、マイクロレ
ンズを通過して集束する光のうち、マイクロレンズの中
央部分を通って集束する光はフォトダイオードに入射し
て信号電荷を発生するが、マイクロレンズの両側のエッ
ジ部分を通って入射する光はフォトダイオードに入射す
るのではなく、VCCD17に直接入射してスミア現象
を起こすという問題点があった。しかも、前記固体撮像
素子は一つのフォトダイオードに対して一つのマイクロ
レンズが配列されるように製造される。しかし、高集積
化に伴ってパターンサイズが小さくなるので、各フォト
ダイオードに対応してマイクロレンズを正確に形成する
ことが難しくなるという問題点があった。
【0006】本発明は前記従来の技術の問題点を解決す
るためのもので、その目的は、フォトダイオードの受光
面積を増加させることのできる固体撮像素子を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、マイクロレンズを通
って集束する光をフォトダイオードにのみ集光させてス
ミア現象を防止できる固体撮像素子を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明による固体撮像素子は、第1導電型の基板と、
基板に形成された第2導電型の第1及び第2のウェル
と、第1のウェル内に互いに隣合って形成された一対の
光検出領域と、第2のウェル内に互いに隣合って形成さ
れ、各光検出領域に隣接するように形成された一対の電
荷転送領域と、互いに隣合う光検出領域の間、そして電
荷転送領域の間に形成され、これらをそれぞれ隔離させ
るためのチャンネルストップ領域と、基板の全面にわた
って形成されたゲート絶縁膜と、各電荷転送領域の上部
のゲート絶縁膜上に形成された一対のトランスファゲー
トと、一対の光検出領域を除いたゲート絶縁膜上にトラ
ンスファゲートを覆うように形成された絶縁膜と、一対
の光検出領域を除いた絶縁膜上に形成された遮光膜と、
基板の全面にわたって形成された平坦化層と、一対の光
検出領域の上部の平坦化層上に形成されたマイクロレン
ズと、を含むことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図2(A)と(B)は本発
明の実施の形態による固体撮像素子の断面図である。図
2(A)を参照すると、本発明の固体撮像素子におい
て、n型基板31上に第1及び第2のp型ウェル32,
33が形成され、第1のp型ウェル32内には二つのn
+ 型フォトダイオードがチャンネルストップ領域38を
間にして並んで配置され、第2のp型ウェル33内には
電荷転送領域である二つのn+ 型VCCD37がチャン
ネルストップ領域38を間に置いて並んで配置される。
従来同様フォトダイオード34の上面には表面隔離層3
4が形成される。図中39はゲート絶縁膜である。
【0009】隣合う二つのフォトダイオード34の部分
を除いた基板上にトランスファゲート40、層間絶縁膜
41、及び金属からなる遮光膜42が順次形成され、基
板の全面に窒化膜からなる保護膜43が形成され、その
上に平坦化層44が形成される。隣合う二つのフォトダ
イオード34に対応して一つのマイクロレンズ45が配
列されるように、平坦化層44上にマイクロレンズ45
が形成される。
【0010】従来ではフォトダイオードとVCCDが対
となるように交互に配列され、これらの対の間にチャン
ネルストップ領域を形成して画素と画素とを隔離させて
いた。しかし、本発明ではフォトダイオードとVCCD
が二つずつ交互に順次配列された構造を有し、一つのフ
ォトダイオードとそれに隣合うVCCDとの間にチャン
ネルストップ領域が形成されて画素間が隔離されてい
る。
【0011】そして、本発明では二つのフォトダイオー
ド34をチャンネルストップ領域38を間に置いて並ん
でおり、二つのフォトダイオードに対して一つのマイク
ロレンズ45が配列される構造を有するので、図2
(A)に示すように遮光膜は各フォトダイオード34に
対して一方のエッジ上にのみ形成されて、フォトダイオ
ードの受光面積が従来より広くなる。従って、図2
(B)に示すように、一つのマイクロレンズを通って集
束する光が二つのフォトダイオードに入射するので、マ
イクロレンズの両側のエッジ部分を通って入射する光も
並んで配置された二つのフォトダイオードに入射する構
造を有する。
【0012】
【発明の効果】前記本発明の固体撮像素子は、二つのフ
ォトダイオードが隣合って並んで配列され、二つのフォ
トダイオードに対して一つのマイクロレンズが配列され
る構造を有するので、遮光膜が各フォトダイオードの一
方のエッジの上にのみ形成されるので従来よりフォトダ
イオードの受光面積を増加させ光感度を向上させること
ができる。さらに、マイクロレンズのエッジ部分に入射
する光も全てフォトダイオードにのみ入射して、光がV
CCDに入射することを完全防止することによりスミア
現象を完全に抑制することができる。
【0013】そして、一つのマイクロレンズも二つのフ
ォトダイオードに入射する光を集束させるので、一つの
マイクロレンズに対して一つのフォトダイオードを配列
したと同じ効果が得られる。従って、マイクロレンズを
低い曲率を有するように形成してもよいという利点があ
る。のみならず、高集積素子の場合にも二つのフォトダ
イオードに対して一つのマイクロレンズを形成するの
で、マイクロレンズの形成工程がより容易であるという
利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一般的な固体撮像素子の断面図である。
【図2】 本発明の実施例による固体撮像素子の断面図
である。
【符号の説明】
31…シリコン基板、32,33,36…p- 型ウェ
ル、34…フォトダイオード、36…p++型表面隔離
層、37…電荷転送領域VCCD、38…チャンネルス
トップ領域、39…ゲート絶縁膜、40…トランスファ
ゲート、41…層間絶縁膜、42…遮光膜、43…保護
膜、44…平坦化層、45…マイクロレンズ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の基板と、 基板に形成された第2導電型の第1及び第2のウェル
    と、 第1のウェル内に互いに隣合って形成された一対の光検
    出領域と、 第2のウェル内に互いに隣合って形成され、各光検出領
    域に隣接するように形成された一対の電荷転送領域と、 互いに隣合う光検出領域の間、そして電荷転送領域の間
    に形成され、これらをそれぞれ隔離させるためのチャン
    ネルストップ領域と、 基板の全面にわたって形成されたゲート絶縁膜と、 各電荷転送領域の上部のゲート絶縁膜上に形成された一
    対のトランスファゲートと、 一対の光検出領域を除いたゲート絶縁膜上にトランスフ
    ァゲートを覆うように形成された絶縁膜と、 一対の光検出領域を除いた絶縁膜上に形成された遮光膜
    と、 基板の全面にわたって形成された平坦化層と、 一対の光検出領域の上部の平坦化層上に形成されたマイ
    クロレンズと、を含むことを特徴とする固体撮像素子。
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