JPH10242447A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH10242447A JPH10242447A JP9041044A JP4104497A JPH10242447A JP H10242447 A JPH10242447 A JP H10242447A JP 9041044 A JP9041044 A JP 9041044A JP 4104497 A JP4104497 A JP 4104497A JP H10242447 A JPH10242447 A JP H10242447A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フォトダイオード間分離部に入射した光によ
って発生する信号電荷を適当にフォトダイオードに蓄積
させる構造とすることによって、フォトダイオード間分
離部上に金属遮光膜を形成する必要がなく、フォトダイ
オード面積を最大限に利用して、実効的なフォトダイオ
ード面積を拡げて高感度を得る。 【解決手段】 受光領域に配列されたフォトダイオード
１４と、フォトダイオード１４の各列と交互に配列され
たＣＣＤ１５とを用いて構成され、電荷蓄積時におい
て、フォトダイオード１４とＣＣＤ１５との間に形成さ
れたＣＣＤ間分離部１６のポテンシャル障壁が、フォト
ダイオード１４間に形成されたフォトダイオード間分離
部１７のポテンシャル障壁よりも信号電荷に対して高く
形成されている。
って発生する信号電荷を適当にフォトダイオードに蓄積
させる構造とすることによって、フォトダイオード間分
離部上に金属遮光膜を形成する必要がなく、フォトダイ
オード面積を最大限に利用して、実効的なフォトダイオ
ード面積を拡げて高感度を得る。 【解決手段】 受光領域に配列されたフォトダイオード
１４と、フォトダイオード１４の各列と交互に配列され
たＣＣＤ１５とを用いて構成され、電荷蓄積時におい
て、フォトダイオード１４とＣＣＤ１５との間に形成さ
れたＣＣＤ間分離部１６のポテンシャル障壁が、フォト
ダイオード１４間に形成されたフォトダイオード間分離
部１７のポテンシャル障壁よりも信号電荷に対して高く
形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置に関
するものであり、詳しくは、スミアの発生を防止して、
実効的なフォトダイオード面積を拡げて高感度を得るこ
とができる固体撮像装置に関するものである。
するものであり、詳しくは、スミアの発生を防止して、
実効的なフォトダイオード面積を拡げて高感度を得るこ
とができる固体撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体撮像装置を構成する固体撮像
素子については、小型化・高画素化が進み、その製造技
術についても微細化の一途を辿っている。そして、それ
に伴い、高感度化および低スミア化が課題となってい
る。
素子については、小型化・高画素化が進み、その製造技
術についても微細化の一途を辿っている。そして、それ
に伴い、高感度化および低スミア化が課題となってい
る。
【０００３】以下、図面（図１１〜図１４）を参照しな
がら、従来技術に係る固体撮像装置の一例について説明
する。図１１は、従来技術に係る固体撮像装置の受光部
の一部の拡大上面図を示している。図１２は図１１のＸ
−Ｘ断面図を示し、図１３は図１１のＹ−Ｙ断面図を示
している。図１４は図１１のＡ”−Ａ−Ｂ−Ａ’断面に
おける電荷蓄積時のポテンシャル分布図を示している。
がら、従来技術に係る固体撮像装置の一例について説明
する。図１１は、従来技術に係る固体撮像装置の受光部
の一部の拡大上面図を示している。図１２は図１１のＸ
−Ｘ断面図を示し、図１３は図１１のＹ−Ｙ断面図を示
している。図１４は図１１のＡ”−Ａ−Ｂ−Ａ’断面に
おける電荷蓄積時のポテンシャル分布図を示している。
【０００４】以上の図面から明らかなように、従来技術
に係る固体撮像装置は、半導体基板１、フォトダイオー
ド２、垂直ＣＣＤ３、ＣＣＤ間分離部４、フォトダイオ
ード間分離部５、ポリシリコン電極６、酸化膜７、金属
遮光膜８、遮光膜の開口部１０および絶縁膜１１を用い
て構成されている。また、それぞれの図において、入射
光９によって発生した信号電荷の動き１２が示されてい
る。
に係る固体撮像装置は、半導体基板１、フォトダイオー
ド２、垂直ＣＣＤ３、ＣＣＤ間分離部４、フォトダイオ
ード間分離部５、ポリシリコン電極６、酸化膜７、金属
遮光膜８、遮光膜の開口部１０および絶縁膜１１を用い
て構成されている。また、それぞれの図において、入射
光９によって発生した信号電荷の動き１２が示されてい
る。
【０００５】次に、以上の固体撮像装置の具体的な構造
について説明する。半導体基板１はシリコン単結晶であ
り、受光部を形成する部分には、イオン注入によってｐ
型ウエルが形成されている。ｐ型ウエル中には、ｎ型の
ヒ素やリンなどを注入することによって、フォトダイオ
ード２が形成されている。同様に、ｐ型ウエル中には、
ｎ型のヒ素やリンなどを注入することによって、垂直Ｃ
ＣＤ３が形成されている。
について説明する。半導体基板１はシリコン単結晶であ
り、受光部を形成する部分には、イオン注入によってｐ
型ウエルが形成されている。ｐ型ウエル中には、ｎ型の
ヒ素やリンなどを注入することによって、フォトダイオ
ード２が形成されている。同様に、ｐ型ウエル中には、
ｎ型のヒ素やリンなどを注入することによって、垂直Ｃ
ＣＤ３が形成されている。
【０００６】フォトダイオード２と垂直ＣＣＤ間３との
間には、ｐ型のボロンなどを注入することによって、ポ
テンシャルの障壁をつくりＣＣＤ間分離部４が形成され
ている。同様に、隣り合うフォトダイオード２間にもｐ
型のボロンなどを注入することによって、ポテンシャル
の障壁をつくりフォトダイオード間分離部５が形成され
ている。
間には、ｐ型のボロンなどを注入することによって、ポ
テンシャルの障壁をつくりＣＣＤ間分離部４が形成され
ている。同様に、隣り合うフォトダイオード２間にもｐ
型のボロンなどを注入することによって、ポテンシャル
の障壁をつくりフォトダイオード間分離部５が形成され
ている。
【０００７】垂直ＣＣＤ３上にはポリシリコン電極６が
形成され、このポリシリコン電極６によって垂直ＣＣＤ
３の電位が制御されている。ポリシリコン電極６上に
は、ポリシリコン電極６の表面を覆うように酸化膜７が
形成されている。酸化膜７上には金属遮光膜８が形成さ
れ、垂直ＣＣＤ３を入射光９から遮蔽して、スミアの発
生を抑制している。フォトダイオード２上には、入射光
９を受光するための遮光膜の開口部１０が形成されてい
る。金属遮光膜８上には絶縁膜１１が形成されており、
この絶縁膜１１が固体撮像装置を保護している。
形成され、このポリシリコン電極６によって垂直ＣＣＤ
３の電位が制御されている。ポリシリコン電極６上に
は、ポリシリコン電極６の表面を覆うように酸化膜７が
形成されている。酸化膜７上には金属遮光膜８が形成さ
れ、垂直ＣＣＤ３を入射光９から遮蔽して、スミアの発
生を抑制している。フォトダイオード２上には、入射光
９を受光するための遮光膜の開口部１０が形成されてい
る。金属遮光膜８上には絶縁膜１１が形成されており、
この絶縁膜１１が固体撮像装置を保護している。
【０００８】以上のように構成された従来技術に係る固
体撮像装置においては、入射光９が半導体基板１に形成
されたフォトダイオード２で光電変換により信号電荷を
発生させる。そして、この信号電荷が垂直ＣＣＤ３に読
み出される。
体撮像装置においては、入射光９が半導体基板１に形成
されたフォトダイオード２で光電変換により信号電荷を
発生させる。そして、この信号電荷が垂直ＣＣＤ３に読
み出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に係る固体撮像装置においては、フォトダイオー
ド間分離部のｐ型濃度とＣＣＤ間分離部のｐ型濃度とを
比較すると、フォトダイオード間分離部の方がＣＣＤ間
分離部よりもイオン注入によるドーズ量が多く注入され
ているため、電荷蓄積時において、ＣＣＤ間分離部のポ
テンシャル障壁よりも、フォトダイオード間分離部５の
ポテンシャル障壁の方が高くなる（図１４参照）。そう
すると、ＣＣＤ間分離部（Ｂ点）の方のポテンシャル障
壁が低いために、フォトダイオード間分離部（Ａ点）に
入射した光によって発生した信号電荷は、フォトダイオ
ードに蓄積されずに、直接垂直ＣＣＤに入ってしまうこ
とがあり、この信号電荷によってスミアが発生するとい
う問題が生ずる。
来技術に係る固体撮像装置においては、フォトダイオー
ド間分離部のｐ型濃度とＣＣＤ間分離部のｐ型濃度とを
比較すると、フォトダイオード間分離部の方がＣＣＤ間
分離部よりもイオン注入によるドーズ量が多く注入され
ているため、電荷蓄積時において、ＣＣＤ間分離部のポ
テンシャル障壁よりも、フォトダイオード間分離部５の
ポテンシャル障壁の方が高くなる（図１４参照）。そう
すると、ＣＣＤ間分離部（Ｂ点）の方のポテンシャル障
壁が低いために、フォトダイオード間分離部（Ａ点）に
入射した光によって発生した信号電荷は、フォトダイオ
ードに蓄積されずに、直接垂直ＣＣＤに入ってしまうこ
とがあり、この信号電荷によってスミアが発生するとい
う問題が生ずる。
【００１０】このような問題を解消するために、フォト
ダイオード間分離部上には、通常、入射光を遮るための
遮光膜が形成されている。しかし、フォトダイオード開
口マスクの合わせズレに対するプロセスマージンや、下
地段差に対する遮光膜のカバレッジを考慮しながらフォ
トダイオード間分離部上に遮光膜を形成すると、遮光膜
開口幅はかなり制限され、フォトダイオード面積は実効
的に小さくなり、感度向上への障害になるという問題が
生ずる。
ダイオード間分離部上には、通常、入射光を遮るための
遮光膜が形成されている。しかし、フォトダイオード開
口マスクの合わせズレに対するプロセスマージンや、下
地段差に対する遮光膜のカバレッジを考慮しながらフォ
トダイオード間分離部上に遮光膜を形成すると、遮光膜
開口幅はかなり制限され、フォトダイオード面積は実効
的に小さくなり、感度向上への障害になるという問題が
生ずる。
【００１１】また、フォトダイオード間分離部上に遮光
膜を形成しても、開口を通過した入射光の一部によって
発生した信号電荷は、ドリフトにより、垂直ＣＣＤに直
接取り込まれスミアが発生するという問題が生ずる。こ
の問題を解消する対策としては、遮光膜の開口面積を小
さくすることがあげられるが、これを実施すると、感度
はさらに低下してしまう。
膜を形成しても、開口を通過した入射光の一部によって
発生した信号電荷は、ドリフトにより、垂直ＣＣＤに直
接取り込まれスミアが発生するという問題が生ずる。こ
の問題を解消する対策としては、遮光膜の開口面積を小
さくすることがあげられるが、これを実施すると、感度
はさらに低下してしまう。
【００１２】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、フォトダイオード間分離部に入射し
た光によって発生する信号電荷を適当にフォトダイオー
ドに蓄積させる構造とすることによって、フォトダイオ
ード間分離部上に金属遮光膜を設けず、フォトダイオー
ド面積を最大限に利用することにより、実効的なフォト
ダイオード面積を拡げて高感度を得ることができる固体
撮像装置を提供することを目的とする。
になされたもので、フォトダイオード間分離部に入射し
た光によって発生する信号電荷を適当にフォトダイオー
ドに蓄積させる構造とすることによって、フォトダイオ
ード間分離部上に金属遮光膜を設けず、フォトダイオー
ド面積を最大限に利用することにより、実効的なフォト
ダイオード面積を拡げて高感度を得ることができる固体
撮像装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る固体撮像装置は、受光領域に配列された
フォトダイオードと、前記フォトダイオードの各列と交
互に配列されたＣＣＤとを用いて構成され、電荷蓄積時
において、前記フォトダイオードと前記ＣＣＤとの間に
形成されたＣＣＤ間分離部のポテンシャル障壁が、前記
フォトダイオード間に形成されたフォトダイオード間分
離部のポテンシャル障壁よりも信号電荷に対して高く形
成されている。本発明に係る固体撮像装置によれば、前
記ＣＣＤ間分離部のポテンシャル障壁が、前記フォトダ
イオード間分離部のポテンシャル障壁よりも信号電荷に
対して高く形成されているため、前記フォトダイオード
間分離部への入射光によって発生した信号電荷は、前記
ＣＣＤには直接入らず、適当に前記フォトダイオードに
蓄積されるので、前記フォトダイオード間分離部を金属
遮光膜で遮光する必要がない。したがって、前記フォト
ダイオードと前記フォトダイオード間分離部とが連続し
て配列されている方向（以下「フォトダイオードの長手
方向」という）において、前記フォトダイオードは、開
口面積を最大限にとることが可能となる。
の本発明に係る固体撮像装置は、受光領域に配列された
フォトダイオードと、前記フォトダイオードの各列と交
互に配列されたＣＣＤとを用いて構成され、電荷蓄積時
において、前記フォトダイオードと前記ＣＣＤとの間に
形成されたＣＣＤ間分離部のポテンシャル障壁が、前記
フォトダイオード間に形成されたフォトダイオード間分
離部のポテンシャル障壁よりも信号電荷に対して高く形
成されている。本発明に係る固体撮像装置によれば、前
記ＣＣＤ間分離部のポテンシャル障壁が、前記フォトダ
イオード間分離部のポテンシャル障壁よりも信号電荷に
対して高く形成されているため、前記フォトダイオード
間分離部への入射光によって発生した信号電荷は、前記
ＣＣＤには直接入らず、適当に前記フォトダイオードに
蓄積されるので、前記フォトダイオード間分離部を金属
遮光膜で遮光する必要がない。したがって、前記フォト
ダイオードと前記フォトダイオード間分離部とが連続し
て配列されている方向（以下「フォトダイオードの長手
方向」という）において、前記フォトダイオードは、開
口面積を最大限にとることが可能となる。
【００１４】また、本発明に係る固体撮像装置において
は、前記ＣＣＤと前記ＣＣＤ間分離部とを覆う金属遮光
膜の開口形状が、配列された前記ＣＣＤに対して平行な
向きのストライプ状であることが好ましい。上述したよ
うに、本発明に係る固体撮像装置によれば、前記フォト
ダイオード間分離部への入射光によって発生した信号電
荷は適当に前記フォトダイオードに蓄積されるので、こ
の好ましい例のように、電荷転送部（前記ＣＣＤと前記
ＣＣＤ間分離部）のみを遮光すればよいこととなる。し
たがって、配列された前記ＣＣＤに対して平行な向きの
ストライプ状に金属遮光膜の開口形状を設けることがで
きるため、受光領域の開口幅は、フォトダイオードの長
手方向においては画素サイズと実効的に同様となり、開
口面積を最大限にとることが可能となり、感度を向上さ
せることができる。
は、前記ＣＣＤと前記ＣＣＤ間分離部とを覆う金属遮光
膜の開口形状が、配列された前記ＣＣＤに対して平行な
向きのストライプ状であることが好ましい。上述したよ
うに、本発明に係る固体撮像装置によれば、前記フォト
ダイオード間分離部への入射光によって発生した信号電
荷は適当に前記フォトダイオードに蓄積されるので、こ
の好ましい例のように、電荷転送部（前記ＣＣＤと前記
ＣＣＤ間分離部）のみを遮光すればよいこととなる。し
たがって、配列された前記ＣＣＤに対して平行な向きの
ストライプ状に金属遮光膜の開口形状を設けることがで
きるため、受光領域の開口幅は、フォトダイオードの長
手方向においては画素サイズと実効的に同様となり、開
口面積を最大限にとることが可能となり、感度を向上さ
せることができる。
【００１５】また、本発明に係る固体撮像装置において
は、前記フォトダイオードの上部に、入射光を集光する
ためのオンチップマイクロレンズ層を備えた構成である
ことが好ましい。この好ましい例によれば、オンチップ
マイクロレンズによって、入射光を集光させることがで
きるため、さらに感度を向上させることが可能となる。
は、前記フォトダイオードの上部に、入射光を集光する
ためのオンチップマイクロレンズ層を備えた構成である
ことが好ましい。この好ましい例によれば、オンチップ
マイクロレンズによって、入射光を集光させることがで
きるため、さらに感度を向上させることが可能となる。
【００１６】また、本発明に係る固体撮像装置において
は、前記オンチップマイクロレンズ層が、配列された前
記ＣＣＤに対して平行な向きのレンチキュラー型である
ことが好ましい。この好ましい例によれば、レンチキュ
ラー型であるため、前記オンチップマイクロレンズ層の
製造が容易となる。また、レンチキュラー型のオンチッ
プマイクロレンズ層としたことにより、フォトダイオー
ドの長手方向と垂直な方向の受光領域の開口幅をも拡げ
ることが可能となるため、より一層開口面積が拡がる。
したがって、入射光を効率的に前記フォトダイオードに
集光することができることとなり、感度が向上する。
は、前記オンチップマイクロレンズ層が、配列された前
記ＣＣＤに対して平行な向きのレンチキュラー型である
ことが好ましい。この好ましい例によれば、レンチキュ
ラー型であるため、前記オンチップマイクロレンズ層の
製造が容易となる。また、レンチキュラー型のオンチッ
プマイクロレンズ層としたことにより、フォトダイオー
ドの長手方向と垂直な方向の受光領域の開口幅をも拡げ
ることが可能となるため、より一層開口面積が拡がる。
したがって、入射光を効率的に前記フォトダイオードに
集光することができることとなり、感度が向上する。
【００１７】また、本発明に係る固体撮像装置において
は、前記フォトダイオードの上部に絶縁膜を備え、前記
絶縁膜の上部に前記絶縁膜よりも屈折率の高い材料で形
成され、凸レンズとして機能する平坦化層を備えた構成
であることが好ましい。この好ましい例によれば、凸レ
ンズとして機能する平坦化層によって、入射光を集光さ
せることができるため、さらに感度を向上させることが
可能となる。
は、前記フォトダイオードの上部に絶縁膜を備え、前記
絶縁膜の上部に前記絶縁膜よりも屈折率の高い材料で形
成され、凸レンズとして機能する平坦化層を備えた構成
であることが好ましい。この好ましい例によれば、凸レ
ンズとして機能する平坦化層によって、入射光を集光さ
せることができるため、さらに感度を向上させることが
可能となる。
【００１８】また、本発明に係る固体撮像装置において
は、前記平坦化層が、前記ＣＣＤに対して平行な向きの
レンチキュラー型であることが好ましい。この好ましい
例によれば、レンチキュラー型であるため、前記平坦化
層の製造が容易となる。また、レンチキュラー型の平坦
化層としたことにより、フォトダイオードの長手方向と
垂直な方向の受光領域の開口幅をも拡げることが可能と
なるため、より一層開口面積が拡がる。したがって、入
射光を効率的に前記フォトダイオードに集光することが
できることとなり、感度が向上する。
は、前記平坦化層が、前記ＣＣＤに対して平行な向きの
レンチキュラー型であることが好ましい。この好ましい
例によれば、レンチキュラー型であるため、前記平坦化
層の製造が容易となる。また、レンチキュラー型の平坦
化層としたことにより、フォトダイオードの長手方向と
垂直な方向の受光領域の開口幅をも拡げることが可能と
なるため、より一層開口面積が拡がる。したがって、入
射光を効率的に前記フォトダイオードに集光することが
できることとなり、感度が向上する。
【００１９】さらに、本発明に係る固体撮像装置は、受
光領域に配列されたフォトダイオードと、前記フォトダ
イオードの各列と交互に配列されたＣＣＤとを用いて構
成され、電荷蓄積時において、前記フォトダイオードと
前記ＣＣＤとの間に形成されたＣＣＤ間分離部のポテン
シャル障壁が、前記フォトダイオード間に形成されたフ
ォトダイオード間分離部のポテンシャル障壁よりも信号
電荷に対して高く形成され、前記ＣＣＤと前記ＣＣＤ間
分離部とを覆う金属遮光膜の開口形状が配列された前記
ＣＣＤに対して平行な向きのストライプ状であり、前記
フォトダイオードの上部に絶縁膜を備え、前記絶縁膜の
上部に前記絶縁膜よりも屈折率の高い材料で形成され、
凸レンズとして機能する平坦化層を備え、前記平坦化層
の上部に入射光を集光するためのオンチップマイクロレ
ンズ層を備え、前記平坦化層と前記オンチップマイクロ
レンズ層とが前記ＣＣＤに対して平行な向きのレンチキ
ュラー型として構成されている。
光領域に配列されたフォトダイオードと、前記フォトダ
イオードの各列と交互に配列されたＣＣＤとを用いて構
成され、電荷蓄積時において、前記フォトダイオードと
前記ＣＣＤとの間に形成されたＣＣＤ間分離部のポテン
シャル障壁が、前記フォトダイオード間に形成されたフ
ォトダイオード間分離部のポテンシャル障壁よりも信号
電荷に対して高く形成され、前記ＣＣＤと前記ＣＣＤ間
分離部とを覆う金属遮光膜の開口形状が配列された前記
ＣＣＤに対して平行な向きのストライプ状であり、前記
フォトダイオードの上部に絶縁膜を備え、前記絶縁膜の
上部に前記絶縁膜よりも屈折率の高い材料で形成され、
凸レンズとして機能する平坦化層を備え、前記平坦化層
の上部に入射光を集光するためのオンチップマイクロレ
ンズ層を備え、前記平坦化層と前記オンチップマイクロ
レンズ層とが前記ＣＣＤに対して平行な向きのレンチキ
ュラー型として構成されている。
【００２０】本発明に係る固体撮像装置によれば、フォ
トダイオード間分離部への入射光によって発生した信号
電荷は、ＣＣＤには直接入らず、適当にフォトダイオー
ドに蓄積されるので、フォトダイオード間分離部を金属
遮光膜で遮光する必要がない。したがって、配列された
前記ＣＣＤに対して平行な向きのストライプ状に金属遮
光膜の開口形状を設けることができるため、フォトダイ
オードの長手方向の受光領域の開口幅は画素サイズと実
効的に同様となり、開口面積を最大限にとることが可能
となり、感度を向上させることができる。また、オンチ
ップマイクロレンズ層と凸レンズとして機能する平坦化
層とを有するため、効率的な入射光の集光が可能とな
り、より一層感度が向上する。さらに、前記平坦化層と
前記オンチップマイクロレンズ層とが前記ＣＣＤに対し
て平行な向きのレンチキュラー型であるため、フォトダ
イオードの長手方向と垂直な方向の受光領域の開口幅を
も拡げることが可能となり、より一層開口面積が拡が
る。したがって、入射光を効率的に前記フォトダイオー
ドに集光することができることとなり、感度が向上す
る。
トダイオード間分離部への入射光によって発生した信号
電荷は、ＣＣＤには直接入らず、適当にフォトダイオー
ドに蓄積されるので、フォトダイオード間分離部を金属
遮光膜で遮光する必要がない。したがって、配列された
前記ＣＣＤに対して平行な向きのストライプ状に金属遮
光膜の開口形状を設けることができるため、フォトダイ
オードの長手方向の受光領域の開口幅は画素サイズと実
効的に同様となり、開口面積を最大限にとることが可能
となり、感度を向上させることができる。また、オンチ
ップマイクロレンズ層と凸レンズとして機能する平坦化
層とを有するため、効率的な入射光の集光が可能とな
り、より一層感度が向上する。さらに、前記平坦化層と
前記オンチップマイクロレンズ層とが前記ＣＣＤに対し
て平行な向きのレンチキュラー型であるため、フォトダ
イオードの長手方向と垂直な方向の受光領域の開口幅を
も拡げることが可能となり、より一層開口面積が拡が
る。したがって、入射光を効率的に前記フォトダイオー
ドに集光することができることとなり、感度が向上す
る。
【００２１】また、以上の固体撮像装置においては、前
記フォトダイオードと前記ＣＣＤとがｎ型領域として形
成され、前記ＣＣＤ間分離部と前記フォトダイオード間
分離部とがｐ型領域として形成され、前記ＣＣＤ間分離
部のｐ型領域の濃度が前記フォトダイオード間分離部の
ｐ型領域の濃度よりも濃くなるように、イオン注入のド
ーズ量が前記フォトダイオード間分離部よりも前記ＣＣ
Ｄ間分離部の方に多く注入されていることが好ましい。
この好ましい例によれば、前記ＣＣＤ間分離部のｐ型領
域の濃度が、前記フォトダイオード間分離部のｐ型領域
の濃度よりも濃いため、電荷蓄積時において、前記ＣＣ
Ｄ間分離部のポテンシャル障壁が、前記フォトダイオー
ド間分離部のポテンシャル障壁よりも信号電荷に対して
高く形成される。したがって、フォトダイオード間分離
部への入射光によって発生した信号電荷は、ＣＣＤには
直接入らず、適当にフォトダイオードに蓄積されるの
で、スミアの発生を防止することができる。
記フォトダイオードと前記ＣＣＤとがｎ型領域として形
成され、前記ＣＣＤ間分離部と前記フォトダイオード間
分離部とがｐ型領域として形成され、前記ＣＣＤ間分離
部のｐ型領域の濃度が前記フォトダイオード間分離部の
ｐ型領域の濃度よりも濃くなるように、イオン注入のド
ーズ量が前記フォトダイオード間分離部よりも前記ＣＣ
Ｄ間分離部の方に多く注入されていることが好ましい。
この好ましい例によれば、前記ＣＣＤ間分離部のｐ型領
域の濃度が、前記フォトダイオード間分離部のｐ型領域
の濃度よりも濃いため、電荷蓄積時において、前記ＣＣ
Ｄ間分離部のポテンシャル障壁が、前記フォトダイオー
ド間分離部のポテンシャル障壁よりも信号電荷に対して
高く形成される。したがって、フォトダイオード間分離
部への入射光によって発生した信号電荷は、ＣＣＤには
直接入らず、適当にフォトダイオードに蓄積されるの
で、スミアの発生を防止することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。 （第一の実施形態）図１は、本発明の第一の実施形態に
係る固体撮像装置の受光部の一部の拡大上面図を示して
いる。図２は図１のＸ−Ｘ断面図を示し、図３は図１の
Ｙ−Ｙ断面図を示している。図４は図１のＡ”−Ａ−Ｂ
−Ａ’断面における電荷蓄積時のポテンシャル分布図を
示している。
を参照しながら説明する。 （第一の実施形態）図１は、本発明の第一の実施形態に
係る固体撮像装置の受光部の一部の拡大上面図を示して
いる。図２は図１のＸ−Ｘ断面図を示し、図３は図１の
Ｙ−Ｙ断面図を示している。図４は図１のＡ”−Ａ−Ｂ
−Ａ’断面における電荷蓄積時のポテンシャル分布図を
示している。
【００２３】以上の図面から明らかなように、本発明の
第一の実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板１
３、フォトダイオード１４、垂直ＣＣＤ１５、ＣＣＤ間
分離部１６、フォトダイオード間分離部１７、ポリシリ
コン電極１８、酸化膜１９、金属遮光膜２０、遮光膜の
開口部２２および絶縁膜２３を用いて構成されている。
また、それぞれの図において、入射光２１によって発生
した信号電荷の動き２４が示されている。
第一の実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板１
３、フォトダイオード１４、垂直ＣＣＤ１５、ＣＣＤ間
分離部１６、フォトダイオード間分離部１７、ポリシリ
コン電極１８、酸化膜１９、金属遮光膜２０、遮光膜の
開口部２２および絶縁膜２３を用いて構成されている。
また、それぞれの図において、入射光２１によって発生
した信号電荷の動き２４が示されている。
【００２４】次に、本実施形態に係る固体撮像装置の具
体的な構造について説明する。半導体基板１３はシリコ
ン単結晶であり、受光部を形成する部分には、イオン注
入によってｐ型ウエルが形成されている。ｐ型ウエル中
には、ｎ型のヒ素やリンなどを注入することによって、
フォトダイオード１４が形成されている。同様に、ｐ型
ウエル中には、ｎ型のヒ素やリンなどを注入することに
よって、垂直ＣＣＤ１５が形成されている。
体的な構造について説明する。半導体基板１３はシリコ
ン単結晶であり、受光部を形成する部分には、イオン注
入によってｐ型ウエルが形成されている。ｐ型ウエル中
には、ｎ型のヒ素やリンなどを注入することによって、
フォトダイオード１４が形成されている。同様に、ｐ型
ウエル中には、ｎ型のヒ素やリンなどを注入することに
よって、垂直ＣＣＤ１５が形成されている。
【００２５】フォトダイオード１４と垂直ＣＣＤ１５と
の間には、ｐ型のボロンなどを注入することによって、
ポテンシャルの障壁をつくりＣＣＤ間分離部１６が形成
されている。同様に、隣り合うフォトダイオード１４間
にもｐ型のボロンなどを注入することによって、ポテン
シャルの障壁をつくりフォトダイオード間分離部１７が
形成されている。このとき、ＣＣＤ間分離部１６のｐ型
濃度とフォトダイオード間分離部１７のｐ型濃度とを比
較すると、ＣＣＤ間分離部１６の方が、フォトダイオー
ド間分離部１７よりもイオン注入によるドーズ量が多く
注入されている。
の間には、ｐ型のボロンなどを注入することによって、
ポテンシャルの障壁をつくりＣＣＤ間分離部１６が形成
されている。同様に、隣り合うフォトダイオード１４間
にもｐ型のボロンなどを注入することによって、ポテン
シャルの障壁をつくりフォトダイオード間分離部１７が
形成されている。このとき、ＣＣＤ間分離部１６のｐ型
濃度とフォトダイオード間分離部１７のｐ型濃度とを比
較すると、ＣＣＤ間分離部１６の方が、フォトダイオー
ド間分離部１７よりもイオン注入によるドーズ量が多く
注入されている。
【００２６】垂直ＣＣＤ１５上にはポリシリコン電極１
８が形成され、このポリシリコン電極１８によって垂直
ＣＣＤ１５の電位が制御されている。ポリシリコン電極
１８上には、ポリシリコン電極１８の表面を覆うように
酸化膜１９が形成されている。酸化膜１９上には金属遮
光膜２０が形成され、垂直ＣＣＤ１５を入射光２１から
遮蔽して、スミアの発生を抑制している。フォトダイオ
ード１４上には、入射光２１を受光するための遮光膜の
開口部２２が、垂直ＣＣＤ１５に対して平行な向きにス
トライプ状に形成されている。金属遮光膜２０上には、
絶縁膜２３が形成されており、この絶縁膜２３が本実施
形態に係る固体撮像装置を保護している。
８が形成され、このポリシリコン電極１８によって垂直
ＣＣＤ１５の電位が制御されている。ポリシリコン電極
１８上には、ポリシリコン電極１８の表面を覆うように
酸化膜１９が形成されている。酸化膜１９上には金属遮
光膜２０が形成され、垂直ＣＣＤ１５を入射光２１から
遮蔽して、スミアの発生を抑制している。フォトダイオ
ード１４上には、入射光２１を受光するための遮光膜の
開口部２２が、垂直ＣＣＤ１５に対して平行な向きにス
トライプ状に形成されている。金属遮光膜２０上には、
絶縁膜２３が形成されており、この絶縁膜２３が本実施
形態に係る固体撮像装置を保護している。
【００２７】次に、以上のように構成された本実施形態
に係る固体撮像装置の動作について説明する。入射光２
１は、半導体基板１３に形成されたフォトダイオード１
４で光電変換により信号電荷を発生させる。そして、こ
の信号電荷が垂直ＣＣＤ１５に読み出される。
に係る固体撮像装置の動作について説明する。入射光２
１は、半導体基板１３に形成されたフォトダイオード１
４で光電変換により信号電荷を発生させる。そして、こ
の信号電荷が垂直ＣＣＤ１５に読み出される。
【００２８】本実施形態においては、ＣＣＤ間分離部１
６のｐ型濃度は、フォトダイオード間分離部１７のｐ型
濃度よりも、イオン注入によってドーズ量が１０％以上
多く注入されている。このため、電荷蓄積時において、
フォトダイオード間分離部１７（Ａ点）のポテンシャル
障壁よりもＣＣＤ間分離部１６（Ｂ点）のポテンシャル
障壁の方が高くなる（図４参照）。このため、フォトダ
イオード間分離部１７への入射光２１によって発生した
信号電荷は、垂直ＣＣＤ１５には直接入らず、適当にフ
ォトダイオード１４に蓄積されるので、フォトダイオー
ド間分離部１７を金属遮光膜２０で遮光する必要がな
い。
６のｐ型濃度は、フォトダイオード間分離部１７のｐ型
濃度よりも、イオン注入によってドーズ量が１０％以上
多く注入されている。このため、電荷蓄積時において、
フォトダイオード間分離部１７（Ａ点）のポテンシャル
障壁よりもＣＣＤ間分離部１６（Ｂ点）のポテンシャル
障壁の方が高くなる（図４参照）。このため、フォトダ
イオード間分離部１７への入射光２１によって発生した
信号電荷は、垂直ＣＣＤ１５には直接入らず、適当にフ
ォトダイオード１４に蓄積されるので、フォトダイオー
ド間分離部１７を金属遮光膜２０で遮光する必要がな
い。
【００２９】以上のように、本実施形態によれば、電荷
転送部のみ（垂直ＣＣＤ１５およびＣＣＤ間分離部１
６）を遮光すればよいため、遮光膜の開口部２２を垂直
ＣＣＤ１５に対して平行な向きにストライプ状に設ける
ことが可能となる。したがって、遮光膜の開口部２２の
開口幅は、垂直ＣＣＤ１５と平行方向（フォトダイオー
ドの長手方向）においては画素サイズと実効的に同様と
なり、開口面積を最大限にとることが可能となるため、
感度を向上させることができる。
転送部のみ（垂直ＣＣＤ１５およびＣＣＤ間分離部１
６）を遮光すればよいため、遮光膜の開口部２２を垂直
ＣＣＤ１５に対して平行な向きにストライプ状に設ける
ことが可能となる。したがって、遮光膜の開口部２２の
開口幅は、垂直ＣＣＤ１５と平行方向（フォトダイオー
ドの長手方向）においては画素サイズと実効的に同様と
なり、開口面積を最大限にとることが可能となるため、
感度を向上させることができる。
【００３０】（第二の実施形態）図５は、本発明の第二
の実施形態に係る固体撮像装置の受光部の一部の拡大上
面図を示している。図６は図５のＸ−Ｘ断面図を示し、
図７は図５のＹ−Ｙ断面図を示している。そして、図５
のＡ”−Ａ−Ｂ−Ａ’断面における電荷蓄積時のポテン
シャル分布図は、第一の実施形態と同様に図４で示され
る。
の実施形態に係る固体撮像装置の受光部の一部の拡大上
面図を示している。図６は図５のＸ−Ｘ断面図を示し、
図７は図５のＹ−Ｙ断面図を示している。そして、図５
のＡ”−Ａ−Ｂ−Ａ’断面における電荷蓄積時のポテン
シャル分布図は、第一の実施形態と同様に図４で示され
る。
【００３１】以上の図面から明らかなように、本発明の
第二の実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板１
３、フォトダイオード１４、垂直ＣＣＤ１５、ＣＣＤ間
分離部１６、フォトダイオード間分離部１７、ポリシリ
コン電極１８、酸化膜１９、金属遮光膜２０、遮光膜の
開口部２２、絶縁膜２３、オンチップカラーフィルター
２５およびオンチップマイクロレンズ２６を用いて構成
されている。また、それぞれの図において、入射光２１
によって発生した信号電荷の動き２４が示されている。
第二の実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板１
３、フォトダイオード１４、垂直ＣＣＤ１５、ＣＣＤ間
分離部１６、フォトダイオード間分離部１７、ポリシリ
コン電極１８、酸化膜１９、金属遮光膜２０、遮光膜の
開口部２２、絶縁膜２３、オンチップカラーフィルター
２５およびオンチップマイクロレンズ２６を用いて構成
されている。また、それぞれの図において、入射光２１
によって発生した信号電荷の動き２４が示されている。
【００３２】次に、本実施形態に係る固体撮像装置の具
体的な構造について説明する。半導体基板１３はシリコ
ン単結晶であり、受光部を形成する部分には、イオン注
入によってｐ型ウエルが形成されている。ｐ型ウエル中
には、ｎ型のヒ素やリンなどを注入することによって、
フォトダイオード１４が形成されている。同様に、ｐ型
ウエル中には、ｎ型のヒ素やリンなどを注入することに
よって、垂直ＣＣＤ１５が形成されている。
体的な構造について説明する。半導体基板１３はシリコ
ン単結晶であり、受光部を形成する部分には、イオン注
入によってｐ型ウエルが形成されている。ｐ型ウエル中
には、ｎ型のヒ素やリンなどを注入することによって、
フォトダイオード１４が形成されている。同様に、ｐ型
ウエル中には、ｎ型のヒ素やリンなどを注入することに
よって、垂直ＣＣＤ１５が形成されている。
【００３３】フォトダイオード１４と垂直ＣＣＤ１５と
の間には、ｐ型のボロンなどを注入することによって、
ポテンシャルの障壁をつくりＣＣＤ間分離部１６が形成
されている。同様に、隣り合うフォトダイオード１４間
にもｐ型のボロンなどを注入することによって、ポテン
シャルの障壁をつくりフォトダイオード間分離部１７が
形成されている。このとき、ＣＣＤ間分離部１６のｐ型
濃度とフォトダイオード間分離部１７のｐ型濃度とを比
較すると、ＣＣＤ間分離部１６の方が、フォトダイオー
ド間分離部１７よりもイオン注入によるドーズ量が多く
注入されている。
の間には、ｐ型のボロンなどを注入することによって、
ポテンシャルの障壁をつくりＣＣＤ間分離部１６が形成
されている。同様に、隣り合うフォトダイオード１４間
にもｐ型のボロンなどを注入することによって、ポテン
シャルの障壁をつくりフォトダイオード間分離部１７が
形成されている。このとき、ＣＣＤ間分離部１６のｐ型
濃度とフォトダイオード間分離部１７のｐ型濃度とを比
較すると、ＣＣＤ間分離部１６の方が、フォトダイオー
ド間分離部１７よりもイオン注入によるドーズ量が多く
注入されている。
【００３４】垂直ＣＣＤ１５上にはポリシリコン電極１
８が形成され、このポリシリコン電極１８によって垂直
ＣＣＤ１５の電位が制御されている。ポリシリコン電極
１８上には、ポリシリコン電極１８の表面を覆うように
酸化膜１９が形成されている。酸化膜１９上には金属遮
光膜２０が形成され、垂直ＣＣＤ１５を入射光２１から
遮蔽して、スミアの発生を抑制している。フォトダイオ
ード１４上には、入射光２１を受光するための遮光膜の
開口部２２が、垂直ＣＣＤ１５に対して平行な向きにス
トライプ状に形成されている。金属遮光膜２０上には、
絶縁膜２３が形成されており、この絶縁膜２３が本実施
形態に係る固体撮像装置を保護している。
８が形成され、このポリシリコン電極１８によって垂直
ＣＣＤ１５の電位が制御されている。ポリシリコン電極
１８上には、ポリシリコン電極１８の表面を覆うように
酸化膜１９が形成されている。酸化膜１９上には金属遮
光膜２０が形成され、垂直ＣＣＤ１５を入射光２１から
遮蔽して、スミアの発生を抑制している。フォトダイオ
ード１４上には、入射光２１を受光するための遮光膜の
開口部２２が、垂直ＣＣＤ１５に対して平行な向きにス
トライプ状に形成されている。金属遮光膜２０上には、
絶縁膜２３が形成されており、この絶縁膜２３が本実施
形態に係る固体撮像装置を保護している。
【００３５】そして、絶縁膜２３上には、オンチップカ
ラーフィルター２５が形成されており、固体撮像装置を
構成する素子をカラー化している。オンチップカラーフ
ィルター２５上には、入射光２１を遮光膜の開口部２２
に集光するためのオンチップマイクロレンズ２６が形成
されている。このオンチップマイクロレンズ２６は、垂
直ＣＣＤ１５に平行な向きのレンチキュラー型に形成さ
れている。
ラーフィルター２５が形成されており、固体撮像装置を
構成する素子をカラー化している。オンチップカラーフ
ィルター２５上には、入射光２１を遮光膜の開口部２２
に集光するためのオンチップマイクロレンズ２６が形成
されている。このオンチップマイクロレンズ２６は、垂
直ＣＣＤ１５に平行な向きのレンチキュラー型に形成さ
れている。
【００３６】次に、以上のように構成された本実施形態
に係る固体撮像装置の動作について説明する。入射光２
１は、オンチップマイクロレンズ２６で遮光膜の開口部
２２に向かって屈折し、オンチップカラーフィルター２
５を通過した後、半導体基盤１３に形成されたフォトダ
イオード１４に入射し、光電変換により信号電荷を発生
させる。そして、この信号電荷が垂直ＣＣＤ１５に読み
出される。
に係る固体撮像装置の動作について説明する。入射光２
１は、オンチップマイクロレンズ２６で遮光膜の開口部
２２に向かって屈折し、オンチップカラーフィルター２
５を通過した後、半導体基盤１３に形成されたフォトダ
イオード１４に入射し、光電変換により信号電荷を発生
させる。そして、この信号電荷が垂直ＣＣＤ１５に読み
出される。
【００３７】本実施形態においては、レンチキュラー型
のオンチップマイクロレンズ２６により、フォトダイオ
ードの長手方向と垂直な方向の受光領域の開口幅をも拡
げることが可能となるため、より一層開口面積が拡が
る。したがって、入射光２１を効率的に前記フォトダイ
オード１４に集光することができることとなり、感度を
向上させることが可能となる。
のオンチップマイクロレンズ２６により、フォトダイオ
ードの長手方向と垂直な方向の受光領域の開口幅をも拡
げることが可能となるため、より一層開口面積が拡が
る。したがって、入射光２１を効率的に前記フォトダイ
オード１４に集光することができることとなり、感度を
向上させることが可能となる。
【００３８】また、第一の実施形態と同様に、ＣＣＤ間
分離部１６の方に対して、フォトダイオード間分離部１
７よりもイオン注入によるドーズ量を１０％以上多く注
入しているため、電荷蓄積時において、フォトダイオー
ド間分離部１７（Ａ点）のポテンシャル障壁よりもＣＣ
Ｄ間分離部１６（Ｂ点）のポテンシャル障壁の方が高く
なり（図４参照）、フォトダイオード間分離部１７への
入射光２１によって発生した信号電荷は、垂直ＣＣＤ１
５には直接入らず、適当にフォトダイオード１４に蓄積
される。したがって、フォトダイオード間分離部１７を
金属遮光膜２０で遮光する必要がない。
分離部１６の方に対して、フォトダイオード間分離部１
７よりもイオン注入によるドーズ量を１０％以上多く注
入しているため、電荷蓄積時において、フォトダイオー
ド間分離部１７（Ａ点）のポテンシャル障壁よりもＣＣ
Ｄ間分離部１６（Ｂ点）のポテンシャル障壁の方が高く
なり（図４参照）、フォトダイオード間分離部１７への
入射光２１によって発生した信号電荷は、垂直ＣＣＤ１
５には直接入らず、適当にフォトダイオード１４に蓄積
される。したがって、フォトダイオード間分離部１７を
金属遮光膜２０で遮光する必要がない。
【００３９】以上のように、本実施形態によれば、オン
チップマイクロレンズ２６を垂直ＣＣＤ１５に対して平
行な向きのレンチキュラー型とすることにより、開口面
積を拡げ、入射光２１を効率よくフォトダイオード１４
に集光することができるため、感度を向上させることが
できる。
チップマイクロレンズ２６を垂直ＣＣＤ１５に対して平
行な向きのレンチキュラー型とすることにより、開口面
積を拡げ、入射光２１を効率よくフォトダイオード１４
に集光することができるため、感度を向上させることが
できる。
【００４０】なお、本実施形態においては、オンチップ
カラーフィルター２５上に設けるレンズとして、レンチ
キュラー型のオンチップマイクロレンズ２６を用いる場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えば、二段レンズ等のように水平方向と垂
直方向とのレンズ曲率を変えたものや、ドーム型のオン
チップマイクロレンズ等を用いてもよい。
カラーフィルター２５上に設けるレンズとして、レンチ
キュラー型のオンチップマイクロレンズ２６を用いる場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えば、二段レンズ等のように水平方向と垂
直方向とのレンズ曲率を変えたものや、ドーム型のオン
チップマイクロレンズ等を用いてもよい。
【００４１】また、本実施形態においては、絶縁膜２３
とオンチップマイクロレンズ２６との間にオンチップカ
ラーフィルター２５を設ける場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、絶縁
膜２３とオンチップマイクロレンズ２６との間に、分光
特性を持たない単なる透明な平坦化層を設けてもよい。
この場合においても、同様の効果を得ることができる。
とオンチップマイクロレンズ２６との間にオンチップカ
ラーフィルター２５を設ける場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、絶縁
膜２３とオンチップマイクロレンズ２６との間に、分光
特性を持たない単なる透明な平坦化層を設けてもよい。
この場合においても、同様の効果を得ることができる。
【００４２】（第三の実施形態）図８は、本発明の第三
の実施形態に係る固体撮像装置の受光部の一部の拡大上
面図を示している。図９は図８のＸ−Ｘ断面図を示し、
図１０は図８のＹ−Ｙ断面図を示している。そして、図
８のＡ”−Ａ−Ｂ−Ａ’断面における電荷蓄積時のポテ
ンシャル分布図は、第一の実施形態と同様に図４で示さ
れる。
の実施形態に係る固体撮像装置の受光部の一部の拡大上
面図を示している。図９は図８のＸ−Ｘ断面図を示し、
図１０は図８のＹ−Ｙ断面図を示している。そして、図
８のＡ”−Ａ−Ｂ−Ａ’断面における電荷蓄積時のポテ
ンシャル分布図は、第一の実施形態と同様に図４で示さ
れる。
【００４３】以上の図面から明らかなように、本発明の
第三の実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板１
３、フォトダイオード１４、垂直ＣＣＤ１５、ＣＣＤ間
分離部１６、フォトダイオード間分離部１７、ポリシリ
コン電極１８、酸化膜１９、金属遮光膜２０、遮光膜の
開口部２２、絶縁膜２３、オンチップカラーフィルター
２５、オンチップマイクロレンズ２６、平坦化層２７お
よび層内マイクロレンズ２８を用いて構成されている。
また、それぞれの図において、入射光２１によって発生
した信号電荷の動き２４が示されている。
第三の実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板１
３、フォトダイオード１４、垂直ＣＣＤ１５、ＣＣＤ間
分離部１６、フォトダイオード間分離部１７、ポリシリ
コン電極１８、酸化膜１９、金属遮光膜２０、遮光膜の
開口部２２、絶縁膜２３、オンチップカラーフィルター
２５、オンチップマイクロレンズ２６、平坦化層２７お
よび層内マイクロレンズ２８を用いて構成されている。
また、それぞれの図において、入射光２１によって発生
した信号電荷の動き２４が示されている。
【００４４】次に、本実施形態に係る固体撮像装置の具
体的な構造について説明する。半導体基板１３はシリコ
ン単結晶であり、受光部を形成する部分には、イオン注
入によってｐ型ウエルが形成されている。ｐ型ウエル中
には、ｎ型のヒ素やリンなどを注入することによって、
フォトダイオード１４が形成されている。同様に、ｐ型
ウエル中には、ｎ型のヒ素やリンなどを注入することに
よって、垂直ＣＣＤ１５が形成されている。
体的な構造について説明する。半導体基板１３はシリコ
ン単結晶であり、受光部を形成する部分には、イオン注
入によってｐ型ウエルが形成されている。ｐ型ウエル中
には、ｎ型のヒ素やリンなどを注入することによって、
フォトダイオード１４が形成されている。同様に、ｐ型
ウエル中には、ｎ型のヒ素やリンなどを注入することに
よって、垂直ＣＣＤ１５が形成されている。
【００４５】フォトダイオード１４と垂直ＣＣＤ１５と
の間には、ｐ型のボロンなどを注入することによって、
ポテンシャルの障壁をつくりＣＣＤ間分離部１６が形成
されている。同様に、隣り合うフォトダイオード１４間
にもｐ型のボロンなどを注入することによって、ポテン
シャルの障壁をつくりフォトダイオード間分離部１７が
形成されている。このとき、ＣＣＤ間分離部１６のｐ型
濃度とフォトダイオード間分離部１７のｐ型濃度とを比
較すると、ＣＣＤ間分離部１６の方が、フォトダイオー
ド間分離部１７よりもイオン注入によるドーズ量が多く
注入されている。
の間には、ｐ型のボロンなどを注入することによって、
ポテンシャルの障壁をつくりＣＣＤ間分離部１６が形成
されている。同様に、隣り合うフォトダイオード１４間
にもｐ型のボロンなどを注入することによって、ポテン
シャルの障壁をつくりフォトダイオード間分離部１７が
形成されている。このとき、ＣＣＤ間分離部１６のｐ型
濃度とフォトダイオード間分離部１７のｐ型濃度とを比
較すると、ＣＣＤ間分離部１６の方が、フォトダイオー
ド間分離部１７よりもイオン注入によるドーズ量が多く
注入されている。
【００４６】垂直ＣＣＤ１５上にはポリシリコン電極１
８が形成され、このポリシリコン電極１８によって垂直
ＣＣＤ１５の電位が制御されている。ポリシリコン電極
１８上には、ポリシリコン電極１８の表面を覆うように
酸化膜１９が形成されている。酸化膜１９上には金属遮
光膜２０が形成され、垂直ＣＣＤ１５を入射光２１から
遮蔽して、スミアの発生を抑制している。フォトダイオ
ード１４上には、入射光２１を受光するための遮光膜の
開口部２２が、垂直ＣＣＤ１５に対して平行な向きにス
トライプ状に形成されている。金属遮光膜２０上には、
絶縁膜２３が形成されており、この絶縁膜２３が本実施
形態に係る固体撮像装置を保護している。
８が形成され、このポリシリコン電極１８によって垂直
ＣＣＤ１５の電位が制御されている。ポリシリコン電極
１８上には、ポリシリコン電極１８の表面を覆うように
酸化膜１９が形成されている。酸化膜１９上には金属遮
光膜２０が形成され、垂直ＣＣＤ１５を入射光２１から
遮蔽して、スミアの発生を抑制している。フォトダイオ
ード１４上には、入射光２１を受光するための遮光膜の
開口部２２が、垂直ＣＣＤ１５に対して平行な向きにス
トライプ状に形成されている。金属遮光膜２０上には、
絶縁膜２３が形成されており、この絶縁膜２３が本実施
形態に係る固体撮像装置を保護している。
【００４７】そして、絶縁膜２３上には平坦化層２７が
形成されおり、この平坦化層２７が固体撮像装置を構成
している素子の段差を平坦化している。このとき、平坦
化層２７を形成する材料として、絶縁膜２３よりも屈折
率の高いものを選択すれば、平坦化層２７の一部が、受
光部であるフォトダイオード１４に光を集める凸レンズ
として機能することとなる。以下、この凸レンズを構成
する平坦化層２７の一部を層内マイクロレンズ２８と呼
ぶ。層内マイクロレンズ２８は、垂直ＣＣＤ１５に平行
な向きのレンチキュラー型に形成されている。
形成されおり、この平坦化層２７が固体撮像装置を構成
している素子の段差を平坦化している。このとき、平坦
化層２７を形成する材料として、絶縁膜２３よりも屈折
率の高いものを選択すれば、平坦化層２７の一部が、受
光部であるフォトダイオード１４に光を集める凸レンズ
として機能することとなる。以下、この凸レンズを構成
する平坦化層２７の一部を層内マイクロレンズ２８と呼
ぶ。層内マイクロレンズ２８は、垂直ＣＣＤ１５に平行
な向きのレンチキュラー型に形成されている。
【００４８】平坦化層２７には、オンチップカラーフィ
ルター２５が形成されており、固体撮像装置を構成する
素子をカラー化している。オンチップカラーフィルター
２５上には、入射光２１を遮光膜の開口部２２に集光す
るためのオンチップマイクロレンズ２６が形成されてい
る。このオンチップマイクロレンズ２６は、垂直ＣＣＤ
１５に平行な向きのレンチキュラー型に形成されてい
る。
ルター２５が形成されており、固体撮像装置を構成する
素子をカラー化している。オンチップカラーフィルター
２５上には、入射光２１を遮光膜の開口部２２に集光す
るためのオンチップマイクロレンズ２６が形成されてい
る。このオンチップマイクロレンズ２６は、垂直ＣＣＤ
１５に平行な向きのレンチキュラー型に形成されてい
る。
【００４９】次に、以上のように構成された本実施形態
に係る固体撮像装置の動作について説明する。入射光２
１は、オンチップマイクロレンズ２６で遮光膜の開口部
２２に向かって屈折し、オンチップカラーフィルター２
５を通過する。さらに入射光線２１は、層内マイクロレ
ンズ２８で遮光膜の開口部２２に向かって屈折し、半導
体基盤１３に形成されたフォトダイオード１４に入射す
る。フォトダイオード１４に入射した入射光２１は、光
電変換により信号電荷を発生させる。そして、この信号
電荷が垂直ＣＣＤ１５に読み出される。
に係る固体撮像装置の動作について説明する。入射光２
１は、オンチップマイクロレンズ２６で遮光膜の開口部
２２に向かって屈折し、オンチップカラーフィルター２
５を通過する。さらに入射光線２１は、層内マイクロレ
ンズ２８で遮光膜の開口部２２に向かって屈折し、半導
体基盤１３に形成されたフォトダイオード１４に入射す
る。フォトダイオード１４に入射した入射光２１は、光
電変換により信号電荷を発生させる。そして、この信号
電荷が垂直ＣＣＤ１５に読み出される。
【００５０】本実施形態においては、オンチップマイク
ロレンズ２６と層内マイクロレンズ２８とを用いること
により、入射光２１を集光させることができるため、さ
らに感度を向上させることが可能となる。具体的には、
レンチキュラー型のオンチップマイクロレンズ２６と層
内マイクロレンズ２８とを設けたことにより、フォトダ
イオードの長手方向と垂直な方向の受光領域の開口幅を
も拡げることが可能となるため、より一層開口面積が拡
がる。したがって、入射光２１を効率的に前記フォトダ
イオード１４に集光することができることとなり、感度
を向上させることが可能となる。
ロレンズ２６と層内マイクロレンズ２８とを用いること
により、入射光２１を集光させることができるため、さ
らに感度を向上させることが可能となる。具体的には、
レンチキュラー型のオンチップマイクロレンズ２６と層
内マイクロレンズ２８とを設けたことにより、フォトダ
イオードの長手方向と垂直な方向の受光領域の開口幅を
も拡げることが可能となるため、より一層開口面積が拡
がる。したがって、入射光２１を効率的に前記フォトダ
イオード１４に集光することができることとなり、感度
を向上させることが可能となる。
【００５１】また、第一の実施形態と同様に、ＣＣＤ間
分離部１６の方に対して、フォトダイオード間分離部１
７よりもイオン注入によるドーズ量を１０％以上多く注
入しているため、電荷蓄積時において、フォトダイオー
ド間分離部１７（Ａ点）のポテンシャル障壁よりもＣＣ
Ｄ間分離部１６（Ｂ点）のポテンシャル障壁の方が高く
なり（図４参照）、フォトダイオード間分離部１７への
入射光２１によって発生した信号電荷は、垂直ＣＣＤ１
５には直接入らず、適当にフォトダイオード１４に蓄積
される。したがって、フォトダイオード間分離部１７を
金属遮光膜２０で遮光する必要がない。
分離部１６の方に対して、フォトダイオード間分離部１
７よりもイオン注入によるドーズ量を１０％以上多く注
入しているため、電荷蓄積時において、フォトダイオー
ド間分離部１７（Ａ点）のポテンシャル障壁よりもＣＣ
Ｄ間分離部１６（Ｂ点）のポテンシャル障壁の方が高く
なり（図４参照）、フォトダイオード間分離部１７への
入射光２１によって発生した信号電荷は、垂直ＣＣＤ１
５には直接入らず、適当にフォトダイオード１４に蓄積
される。したがって、フォトダイオード間分離部１７を
金属遮光膜２０で遮光する必要がない。
【００５２】以上のように、本実施形態によれば、層内
マイクロレンズ２８を垂直ＣＣＤ１５に対して平行な向
きのレンチキュラー型とすることにより、入射光２１を
さらに効率よくフォトダイオード１４に集光することが
できるため、感度を向上させることができる。
マイクロレンズ２８を垂直ＣＣＤ１５に対して平行な向
きのレンチキュラー型とすることにより、入射光２１を
さらに効率よくフォトダイオード１４に集光することが
できるため、感度を向上させることができる。
【００５３】なお、本実施形態においては、オンチップ
マイクロレンズ２６および層内マイクロレンズ２８を共
に垂直ＣＣＤに対して平行な向きのレンチキュラー型と
して構成する場合について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えば、片方がドーム型のレ
ンズ等である場合、もしくは両方共がドーム型のレンズ
等である場合でもよい。また、その他の型のレンズの組
み合わせでもよい。
マイクロレンズ２６および層内マイクロレンズ２８を共
に垂直ＣＣＤに対して平行な向きのレンチキュラー型と
して構成する場合について説明したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えば、片方がドーム型のレ
ンズ等である場合、もしくは両方共がドーム型のレンズ
等である場合でもよい。また、その他の型のレンズの組
み合わせでもよい。
【００５４】さらに、本実施形態においては、オンチッ
プマイクロレンズ２６を有する場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、オンチッ
プマイクロレンズ２６を有しない場合であっても、同様
の効果を得ることができる。
プマイクロレンズ２６を有する場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、オンチッ
プマイクロレンズ２６を有しない場合であっても、同様
の効果を得ることができる。
【００５５】また、本実施形態においては、オンチップ
カラーフィルター２５を有する場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、オンチッ
プカラーフィルター２５を有しない場合であっも、同様
の効果を得ることができる。
カラーフィルター２５を有する場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、オンチッ
プカラーフィルター２５を有しない場合であっも、同様
の効果を得ることができる。
【００５６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、フォト
ダイオード間分離部に入射した光によって発生する信号
電荷を適当にフォトダイオードに蓄積させることができ
るため、フォトダイオード間分離部上に金属遮光膜を形
成する必要がなく、フォトダイオード面積を最大限に利
用して、実効的なフォトダイオード面積を拡げて高感度
を得ることが可能である固体撮像装置を得ることができ
る。
ダイオード間分離部に入射した光によって発生する信号
電荷を適当にフォトダイオードに蓄積させることができ
るため、フォトダイオード間分離部上に金属遮光膜を形
成する必要がなく、フォトダイオード面積を最大限に利
用して、実効的なフォトダイオード面積を拡げて高感度
を得ることが可能である固体撮像装置を得ることができ
る。
【図１】本発明の第一の実施形態に係る固体撮像装置の
受光部の一部拡大断面図
受光部の一部拡大断面図
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図
【図３】図１のＹ−Ｙ断面図
【図４】図１、図５および図８のＡ”−Ａ−Ｂ−Ａ’断
面における電荷蓄積時のポテンシャル分布図
面における電荷蓄積時のポテンシャル分布図
【図５】本発明の第二の実施形態に係る固体撮像装置の
受光部の一部拡大断面図
受光部の一部拡大断面図
【図６】図５のＸ−Ｘ断面図
【図７】図５のＹ−Ｙ断面図
【図８】本発明の第三の実施形態に係る固体撮像装置の
受光部の一部拡大断面図
受光部の一部拡大断面図
【図９】図８のＸ−Ｘ断面図
【図１０】図８のＹ−Ｙ断面図
【図１１】従来技術に係る固体撮像装置の受光部の一部
拡大断面図
拡大断面図
【図１２】図１１のＸ−Ｘ断面図
【図１３】図１１のＹ−Ｙ断面図
【図１４】図１１のＡ”−Ａ−Ｂ−Ａ’断面における電
荷蓄積時のポテンシャル分布図
荷蓄積時のポテンシャル分布図
【符号の説明】 １３ 半導体基板 １４ フォトダイオード １５ 垂直ＣＣＤ １６ ＣＣＤ間分離部 １７ フォトダイオード間分離部 １８ ポリシリコン電極 １９ 酸化膜 ２０ 金属遮光膜 ２１ 入射光 ２２ 遮光膜の開口部 ２３ 絶縁膜 ２４ 信号電荷の動き ２５ オンチップカラーフィルター ２６ オンチップマイクロレンズ ２７ 平坦化層 ２８ 層内マイクロレンズ
Claims (8)
- 【請求項１】 受光領域に配列されたフォトダイオード
と、前記フォトダイオードの各列と交互に配列されたＣ
ＣＤとを用いて構成され、電荷蓄積時において、前記フ
ォトダイオードと前記ＣＣＤとの間に形成されたＣＣＤ
間分離部のポテンシャル障壁が、前記フォトダイオード
間に形成されたフォトダイオード間分離部のポテンシャ
ル障壁よりも信号電荷に対して高く形成されている固体
撮像装置。 - 【請求項２】 前記ＣＣＤと前記ＣＣＤ間分離部とを覆
う金属遮光膜の開口形状が、配列された前記ＣＣＤに対
して平行な向きのストライプ状である請求項１に記載の
固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記フォトダイオードの上部に、入射光
を集光するためのオンチップマイクロレンズ層を備えた
請求項１または２に記載の固体撮像装置。 - 【請求項４】 前記オンチップマイクロレンズ層が、配
列された前記ＣＣＤに対して平行な向きのレンチキュラ
ー型である請求項３に記載の固体撮像装置。 - 【請求項５】 前記フォトダイオードの上部に絶縁膜を
備え、前記絶縁膜の上部に前記絶縁膜よりも屈折率の高
い材料で形成され、凸レンズとして機能する平坦化層を
備えた請求項１から４のいずれか１項に記載の固体撮像
装置。 - 【請求項６】 前記平坦化層が、前記ＣＣＤに対して平
行な向きのレンチキュラー型である請求項５に記載の固
体撮像装置。 - 【請求項７】 受光領域に配列されたフォトダイオード
と、前記フォトダイオードの各列と交互に配列されたＣ
ＣＤとを用いて構成され、電荷蓄積時において、前記フ
ォトダイオードと前記ＣＣＤとの間に形成されたＣＣＤ
間分離部のポテンシャル障壁が、前記フォトダイオード
間に形成されたフォトダイオード間分離部のポテンシャ
ル障壁よりも信号電荷に対して高く形成され、前記ＣＣ
Ｄと前記ＣＣＤ間分離部とを覆う金属遮光膜の開口形状
が配列された前記ＣＣＤに対して平行な向きのストライ
プ状であり、前記フォトダイオードの上部に絶縁膜を備
え、前記絶縁膜の上部に前記絶縁膜よりも屈折率の高い
材料で形成され、凸レンズとして機能する平坦化層を備
え、前記平坦化層の上部に入射光を集光するためのオン
チップマイクロレンズ層を備え、前記平坦化層と前記オ
ンチップマイクロレンズ層とが前記ＣＣＤに対して平行
な向きのレンチキュラー型である固体撮像装置。 - 【請求項８】 前記フォトダイオードと前記ＣＣＤとが
ｎ型領域として形成され、前記ＣＣＤ間分離部と前記フ
ォトダイオード間分離部とがｐ型領域として形成され、
前記ＣＣＤ間分離部のｐ型領域の濃度が前記フォトダイ
オード間分離部のｐ型領域の濃度よりも濃くなるよう
に、イオン注入のドーズ量が前記フォトダイオード間分
離部よりも前記ＣＣＤ間分離部の方に多く注入されてい
る請求項１から７のいずれか１項に記載の固体撮像装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04104497A JP3547280B2 (ja) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | 固体撮像装置 |
| US09/028,375 US6002145A (en) | 1997-02-25 | 1998-02-24 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04104497A JP3547280B2 (ja) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242447A true JPH10242447A (ja) | 1998-09-11 |
| JP3547280B2 JP3547280B2 (ja) | 2004-07-28 |
Family
ID=12597415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04104497A Expired - Fee Related JP3547280B2 (ja) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | 固体撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6002145A (ja) |
| JP (1) | JP3547280B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011523789A (ja) * | 2008-06-04 | 2011-08-18 | イーストマン コダック カンパニー | 改善された角度応答をもつ画像センサ |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6057586A (en) * | 1997-09-26 | 2000-05-02 | Intel Corporation | Method and apparatus for employing a light shield to modulate pixel color responsivity |
| KR100477784B1 (ko) * | 2000-08-31 | 2005-03-22 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 트렌치 내부의 공기로 이루어지는 집광층을 구비하는이미지 센서 및 그 제조 방법 |
| JP3624845B2 (ja) * | 2001-03-19 | 2005-03-02 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子 |
| JP4115220B2 (ja) * | 2002-09-19 | 2008-07-09 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| KR101024728B1 (ko) * | 2008-09-30 | 2011-03-24 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지센서 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5916472A (ja) * | 1982-07-19 | 1984-01-27 | Sharp Corp | 固体撮像装置 |
| JPH0661468A (ja) * | 1992-06-13 | 1994-03-04 | Sony Corp | Ｃｃｄイメージセンサとその製造方法 |
| JPH06232379A (ja) * | 1993-02-01 | 1994-08-19 | Sharp Corp | 固体撮像素子 |
| JP3456000B2 (ja) * | 1993-05-17 | 2003-10-14 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP2950714B2 (ja) * | 1993-09-28 | 1999-09-20 | シャープ株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
-
1997
- 1997-02-25 JP JP04104497A patent/JP3547280B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-02-24 US US09/028,375 patent/US6002145A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011523789A (ja) * | 2008-06-04 | 2011-08-18 | イーストマン コダック カンパニー | 改善された角度応答をもつ画像センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6002145A (en) | 1999-12-14 |
| JP3547280B2 (ja) | 2004-07-28 |
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