JPS6175562A - 固体撮像素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体基体内に感光部と電荷転送部等の非感
光部を含む受光面が形成されて成る固体撮像素子に関し
、特に、受光面の非感光部にに改良された遮光層が配さ
れた固体撮像素子に関する。

電荷結合素子（チャージ・カップルド・ディバイス）等
の電荷転送素子を応用した固体撮像素子が、小型軽量で
信頼性が高い撮像装置を構成できるのもとして、急速な
発展をみている。斯かる固体撮像素子は、光を受けて、
受けた光の強度に応じた電荷を発生する光電変換機能と
発生した電佃を所定の時間蓄積する電荷蓄積機能とを有
する感光部と、蓄積された電荷から電気信号を得るため
電荷を転送する機能を有する電荷転送部とを、とりわけ
重要な構成部分としているが、この感光部、もしくは、
感光部と電荷転送部は半導体基体表面部に多数配列形成
されて受光面を構成する。受光面に於いて、各感光部は
、例えば、電荷転送部を含む非感光部で互いに区分され
て争位撮像画素を形成する。

従来の固体撮像素子の受光面は、その断面が第１図に示
される如くに構成されている。第１図に於いては、例え
ば、シリコンでなる半導体基体１の表面部に一つの撮像
画素を構成する感光部２及び電荷転送部を含む非感光部
３が形成され、これら各部の上には絶縁層４としてのシ
リ″ｌン酸化膜が形成されており′、この絶縁層４−ヒ
には、さらに、電荷転送のため所定の駆＃１電圧が供給
される、例えば、多結晶シリコンで形成された転送電極
５が設けられている。そして、転送電極５Ｆには非感光
部３に対する遮光層の役割りを果し、もしくは、さらに
電極としての役割りも兼ねるフルミニウノ・層６が配さ
れている。このアルミニウム層（ｊは、）ｍ常、受光面
形成工程の最終的段階で、転送電極５を覆って一面に設
（」られたアルミニウム膜をエツチングして感光部２に
対応する部分に開ｒ−１ｆｉ　’を形成して設けられる
。さら番こ、カラー固体撮像素子の場合には、受光面１
−にカラーフィルタを形成するためのフィルタ層７が配
される。このフィルタ層７ば各感光部２に対応して着色
フィルタ素子が形成されているもの、あるいは、貼り合
せフィルタが存在するものとなっている。

斯かる構成の受光面に入射する光は、一般に、受光面の
法線に対して、この受光面に光を導く撮像レンズの「１
径及び焦点！？１ｉｉｉｉＩ［で定まる最大角以内の角
度θをもって到来する。このように角度θをもって入射
した光は、フィルタ層７、転送電極５、絶縁層４及び半
導体基体１の表面部等で反射、屈折をして半導体も（体
１内に入るが、開口６゛を介して一つの撮像画素の感光
部２に到達するのみならず、一部はその撮像画素に近接
した周囲の撮像画素の感）し部に到達することかある。

このことは、特に、感光部２の飽和光量を越えた強い光
が入射する場合にｉｌｎ著に観測され、これにより、望
ましくないμ掛（」トの像の拡大や解像度の劣化が牛ぜ
しめられるという問題が生ずる。Ｊｌｉがる現象Ｇ、１
、反射率が同いアルミニウム層ｆｉによる入射光の反射
と、この反射した入射光のアルミニウム層０の周囲の部
分に於ける反射、屈折の共同作用でη−するものと考え
られる。例えば、第１図に於いてａで示す如くの入射光
は、アルミニウム層６で反射して、開口６゛から半導体
基体１の表面部に向−２てｌヒ較的浅い角度で入射し、
転送電極５、絶縁層４及び半導体基体］の表面部の夫々
の屈折率の相異によって絶縁層４に形成される脚光路を
ｉｌｌシて、近接する撮像画素の感光部へ到達する。ま
た、第１図に於いてｂで示す如くの入射光は、アルミニ
ウム層６で反射してフィルタ層７内をその表面に向って
比較的浅い角度で進み、フィルタ層７と外界との間の境
界で全反射的に反射して、再び半導体基体１の表面部に
向い、近接する撮像画素の感光部へ到達するのである。

このような入射光のアルミニウム層６での反射に起因す
る、見掛け−１−の像の拡大や解像度の劣化は、第１図
にｈ今いて点線で示す如く、フィルタ層７の表向に低反
則率を有した別の遮光層８をさらに配すことによって幾
分番３１緩和され得るものである。しかし、−１−述の
角度θをもって入射する光を、アルミニウム層６にかか
らない様、第１図に於いてＣでボず如くの入射光の範囲
ムこＩｌ＋限するようにして、充分な遮光をするために
は、遮光層８を開口６゛の全周に唾ってその内側へｌ）
・ｔａｎ　θ（但し、ｈは転送電極５の上面から遮光層
８の下面までのｉ？ｉｉ、　ｆｆ１ｌ［）だけ張り出さ
せることが必要となる。

このことは、実用の素子に即してθを２０’程度とする
と、ｉｌ常の素子に於いては開口６゛の実効面積が３０
％稈度も減少してしまい、これにより感度が著しく低下
せしめられることになって、実用的な解決策ではない。

そこで本発明は、上述のアルミニウム層６に代えて低反
射率を有した遮光層を配すことを考え、この低反射率の
遮光層をスパッターリングにより形成することにより、
素子の製造工稈を大幅に変更ゼしめることなしに、しか
も、新たな欠点が伴われることなく、上述した従来の素
子に伴・う見掛上の像の拡大や解像度の劣化が回避され
た固体撮像素子を提供する。以下、図面の第２図以降を
参照して本発明の実施例について説明する。

第２図は本発明に係る固体撮像素子の一例を示し、ここ
に於いて、各番号１〜５及び７は第１図に於ける同番号
が付されて示される部分に対応する部分を示す。そして
、この例においては、非感光部３の上方に、スパッター
リングにより形成されたアルミニウム膜１２が設けられ
、その−にに同じくスパッターリングにより形成された
酸化アルミニウム遮光層１３が配されている。この酸化
アルミニウム遮光層１３は低反射率を有すものであるか
ら、入射光がこの酸化アルミニウム遮光層１３で反射さ
れ、最終的に近接する撮像画素の感光部に到達してしま
うということがない。この酸化アルミニウＪ、遮光層１
３はスパッターリングで形成されるが、これは、若し、
従来の素子の如くにアルミニラＪ、層〔ｊを形成し、こ
れを酸化雰囲気中で酸化して酸化アルミニウム層を形成
しようとすれば、アルミニウムと半導体基体１のシリコ
ンと絶縁層４の酸化シリコンか激しく反応して特性上支
障を来たすことになるからである。

アルミニラＪ、膜１２及び酸化アルミニウム遮光層１３
ば、例えば第３図に示される如くの工程で形成される。

即ら、受光面形成工程の最終的段階で、先ず、第３図Ａ
の如く転送電極５上にアルミニウム（Ａ１）のスパッタ
ーリングを行って全面的にアルミニウＪ、膜１２を形成
し、このアルミニウムｌｐ　ｌ　２か所定の厚さになっ
た後に、アルミニウムのスパッターリングの酸化濃度を
高め、第３図Ｂの如く、酸化アルミニウム（ＡＩ□０３
）のスパッターリングとして、アルミニウム膜１２の表
面に薄い酸化アルミニウム膜１４を形成し、その後、エ
ツチング処理をして、第３図Ｃの如く、感光部２に対応
する位置のアルミニ【リム膜１２及びその表面−１−の
酸化アルミニウム膜１４を除去して開口１３゛を形成し
、非感光部；）に対応する位置に残された酸化アルミニ
ウム膜を非感光部３トの酸化アルミニウム遮光層１３と
するのである。

この場合のエツチング処理は、比較的厚いアルミニウム
膜１２の表面に薄い酸化アルミニウム、膜Ｉ４が形成さ
れたものを開ロエソチングするものであるので、１ｆｆ
ｌ常のエツチング処理でよく、別設の困鋪は伴わない。

以上説明した如く、本発明に係る固体撮像素子によれば
、従来の素子で問題となっていた、受光面の非感光部に
対する遮光層に於ける入射光の反射に起因した、見掛」
二の像の拡大や解像度の劣化等の望ましくない現象が効
果的に抑圧される。また、本発明に係る固体撮像素子は
、受光面の非感光部に対する遮光層をスパッターリング
により連続的に形成された薄いアルミニウム膜及び低反
射率の酸化アルミニウドの層で得ているので、素子の特
性劣化を伴うことなく上述の効果を得ることができ、さ
らに、素子の製造工程にも大幅な変更を加えないですむ
利点を有している。

なお、本発明に係る固体撮像素子の構成は、上述の実施
例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々の具体構成がとられてよいこと勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の固体撮像素子について説明するための図
、第２図は本発明に係る固体撮像素子の一例を示す部分
断面図、第３図は第２図に示される例の一部分の形成方
法を説明するためのＴ程図である。 図中、１は半導体基体、２ば感光部、３ば非感光部、４
ば絶縁層、５は転送電極、７はフィルタ層、１２はアル
ミニラ１、膜、１３は酸化アルミニウム遮光層、１３゛
　は開口、１４は酸化アルミニウム膜である。 第ｆｉ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体基体に形成された受光面の非感光部上に、スパ
   ッターリングにより連続的に形成されたアルミニウム層
   及び酸化アルミニウム遮光層が配された固体撮像素子。