JPS6288361A - 半導体撮像装置 - Google Patents
半導体撮像装置Info
- Publication number
- JPS6288361A JPS6288361A JP60227881A JP22788185A JPS6288361A JP S6288361 A JPS6288361 A JP S6288361A JP 60227881 A JP60227881 A JP 60227881A JP 22788185 A JP22788185 A JP 22788185A JP S6288361 A JPS6288361 A JP S6288361A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［発明の分野］
本発明は、多色検出を行なう半導体撮像装置、特に微細
化されたそれに関するものである。 ［従来技術の問題点］ 従来の多色検出（カラー）用半導体踊像装圓は、デバイ
ス形成に使用される物質の分光学的↑り質により、長波
長側である赤色光イに号のクロス１ヘークおよび短波長
側である青色光信号の感度低下という２つの大きな問題
点をｈしていた。 第３図に従来のカラー用半導体踊像装置の一例であるＣ
Ｃｎ型躍像装置の受光部を示す。同図においτ、１は
シリ：】ン基板、２はゲー１へ金属膜、３はグー１〜酸
化膜、４は層間絶縁膜、５は遮光アルミ、６は保護膜、
７はフィルタ支持材、８は赤色フィルタ、９は緑色フィ
ルタ、１０は青色フィルタである。 単結晶のシリコンの分光透過率は、赤色では比較的高い
が、波長４０００人付近で急激に低下する。 例えば通常のＣＣＤ型撮像装置においてシリコン基板１
に入射した赤色光は深さ数十μｍまで到達する。従って
、ＣＣＩ）型録像装置のデバイスは、深さ５ｔｔｍとい
う深い構造を有しているが、それでも隣接する画素間に
シリコン基板を透過した赤色光が廻り込んで前記画素間
にクロストークが発生する。このクロストークを防ぐた
めに、前記画素間を光学的おＪ、び電気的に分ＩＶＩ
することに１、前述したように、５（ｔｍという深い構
造を有することから相当内勤である。また、前記半ＩＪ
体閏＠装置は、通常５００Ｘ ５００−２５０，０００
画素数程爪含有する大規模集積回路であるが、前述した
通り縦方向に深い加工を必要どするため、その！ＦＪ造
は、ＤＲＡＭ等の一般ＩＣに比べると大変困」である。 仮に、この５ ｆｌｍという縦構造を半分稈欧（、二減
少することが可能であるならば、前記半導体搬像装置の
製造は非常に容易どなる。 青色光は赤色光に比べると、！１結晶シリ］ンｄ３よび
多結晶（ポリ）シリ：１ンの透過率は非常に低い。青色
光の強度は、まずポリシリコンから成るゲート金属膜２
を通ることにより半分以下に低小する。次いでシリコン
星＆１に入射するが、入射強度は急激に減少
化されたそれに関するものである。 ［従来技術の問題点］ 従来の多色検出（カラー）用半導体踊像装圓は、デバイ
ス形成に使用される物質の分光学的↑り質により、長波
長側である赤色光イに号のクロス１ヘークおよび短波長
側である青色光信号の感度低下という２つの大きな問題
点をｈしていた。 第３図に従来のカラー用半導体踊像装置の一例であるＣ
Ｃｎ型躍像装置の受光部を示す。同図においτ、１は
シリ：】ン基板、２はゲー１へ金属膜、３はグー１〜酸
化膜、４は層間絶縁膜、５は遮光アルミ、６は保護膜、
７はフィルタ支持材、８は赤色フィルタ、９は緑色フィ
ルタ、１０は青色フィルタである。 単結晶のシリコンの分光透過率は、赤色では比較的高い
が、波長４０００人付近で急激に低下する。 例えば通常のＣＣＤ型撮像装置においてシリコン基板１
に入射した赤色光は深さ数十μｍまで到達する。従って
、ＣＣＩ）型録像装置のデバイスは、深さ５ｔｔｍとい
う深い構造を有しているが、それでも隣接する画素間に
シリコン基板を透過した赤色光が廻り込んで前記画素間
にクロストークが発生する。このクロストークを防ぐた
めに、前記画素間を光学的おＪ、び電気的に分ＩＶＩ
することに１、前述したように、５（ｔｍという深い構
造を有することから相当内勤である。また、前記半ＩＪ
体閏＠装置は、通常５００Ｘ ５００−２５０，０００
画素数程爪含有する大規模集積回路であるが、前述した
通り縦方向に深い加工を必要どするため、その！ＦＪ造
は、ＤＲＡＭ等の一般ＩＣに比べると大変困」である。 仮に、この５ ｆｌｍという縦構造を半分稈欧（、二減
少することが可能であるならば、前記半導体搬像装置の
製造は非常に容易どなる。 青色光は赤色光に比べると、！１結晶シリ］ンｄ３よび
多結晶（ポリ）シリ：１ンの透過率は非常に低い。青色
光の強度は、まずポリシリコンから成るゲート金属膜２
を通ることにより半分以下に低小する。次いでシリコン
星＆１に入射するが、入射強度は急激に減少
【ノ、深さ
３μｍ稈劇Ｔ１％以下となる。従って、青色光では受光
部の深さ５！ｌｍという深い構造を完全に生かすことが
出来ず、青感度の低下が生じる。この問題を解決するた
めには、光を吸に’するポリシリコン膜を受光部上部か
ら除去し、かつ、浅い構造で効率良く光−電気変換が行
なえる受光部を形成す′る必弱がある。前者の対策をば
どこｌノだ４Ｍ造には、ｐ−ｎホトダイオードを受光部
として採用したもの（第４図）、最上部に尤脣電性薄膜
から成る受光部を形成するもの、および近年の３Ｑｌ
（３ｉ１ｉｃｏｎ Ｏｎｌ ｎ５ｕｌａｔｏｒ）技術
を使用し、Ｌ記聞様、最上部に受光部を形成するもの等
がある。 第４図に示す小トダイオーードを採用したものは、第３
図に示すＣＣ＋）型デバイスのように上部にグー１〜金
属膜を形成づ−る必要がないため、青感度の低下が防１
Ｆできる。この場合、Ｐ型拡散層１２の濃度が比較陶製
いために、緑および赤色の透過率はむしろ減少し、ｃｃ
ｎ型デバイスよりも全体として光感度は低下する。これ
は、各波長の透過率の平均化につながり、長波長側のク
ロス］へ−クはやや減少する。しかし、この方式のデバ
イスは、もとより長波長光のクロストーク減少を意図し
たものではなく、クロストークりの問題は依然として残
っている。また、最上部に受光部を形成するものは、そ
れぞれ、九導電性薄ｌＩＱの信頼性およびプ１］セス技
術の未熟により、いずれの方式のものも）４足な結束は
末だ１！ｌられてい（２い。 このように、赤色光のり１１ス］ヘークおよび青（Ｑ光
の感度低下を解決したデバイスは現存しない。 このような現状から上記従来方式のものが、構造的によ
り微細化の進んだ将来において６１なお優位に立つかど
うかは、疑問が多い。 ［発明の目的］ 本発明の目的は、半導体搬像装置の製造をいたずらに困
難にづることなく、赤色光のクロス１−一り並びに青色
光の感度低ｌｚを防１トすることにある。 ［実施例の説明］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。 第１図は本発明の一実施例に係る半導体踊ＩＷＡ装置の
構成を示覆。同図において、２１はシリ二重ン星板、２
２はＰ型拡散層、２３はゲート酸化膜、２４は電極、２
５は遮光アルミ、２６は保護膜、２７はフィルタ支持材
、２８は赤色フィルタ、２９は緑色フィルタ、３０は青
色フィルタである。 ４一 本実施例では、前記シリコン基板２１の深さ ２．５μ
ｒｒｒｒ”、大剣した各単色光の強度が１％以下になる
Ｊ：うに、各フィルタ２８．２９．３０の濃度およびＰ
型拡散層の濃度と厚みが設計しである。例えば、光がま
ず入射する赤色フィルタ２８、緑色フィルタ２９並びに
青色フィルタ３０の分光透過率は、それぞれ３％、１０
％、６７％と、長波長のものほど低く設泪されている。 これにより、入射した光は単色光どなり、その強度は上
記値まで弱められる。次いで各単色光は透明な保護膜２
６およびゲート酸化膜２３を通して、受光素子である従
来のｐ−ｎホトダイオードのＰ型拡散層２２に入射する
。 前記Ｐ型拡散層２２の接合深さは２μｍ程度であり、入
射した各単色光は、シリコン基板２１の深さ２．５ｔ１
ｍで、入射光強度の１％以下となる。前記Ｐ型拡散層２
２内および近傍で発生した光電子は、電位の高い前記Ｐ
型拡散層２２内に効率良く蓄積される。蓄積した光電子
は、電極２４を通して外部センス回路（図示せず）に読
み出される。 前記した赤色フィルタ２８等は、イルガシンレツドＦ３
Ｐ Ｔ等の顔料を１すさ数μｍに形成することで得ら
れる。 本実施例によれば、従来数−１ｌ１ｍの深さにＪ、？′
到達していた赤色光のテ１１達距離を深さ２．５Ｉｚｒ
ｎと、−桁以上改善することができる。これにより、従
来発生していた赤色光によるり１］ス１〜−りを防用す
ることができる。Ａ、ＩＣ１分１１１１深さが、従来の
ｂμｍ程度から、２．５／１ｍと半分にできることによ
り、製造が非常に容易どなる。また、本実施例によれば
、青色光の透過率特性を第一に考え、透過率が低く、比
較的毅ｈｊ自山度の大きい赤色光、並びに緑色光の透過
特性を後の設ｎ１とすることにより、青感度低下に対し
て有力り対策を立易くすることができる。 なお、本実施例では、受光素子どして従来形のｐ−ｎホ
１ヘダイオードを使用したが、青感度を低下させない他
の形式の受光素子、例えばｎ−ｐ−ｎホトトランジスタ
やＳ ｒ Ｔ （Ｓ ｔａｔｉｃＩ ｎｃｌｕｃｔｉｏ
ｎ Ｔ ｒａｎｓｉｓｌｏｒ ） １％９受光素子等
でも良い。 １他の実施例］ 第２図は本発明の他の実施例を示す各種のフィルタの構
造図で、同図（ａ）は顔料膜旧の」−に吸光材膜３２を
形成したもの、（ｂ）は顔料膜３３の下に吸光材１！Ｊ
３４を形成したもの、（Ｃ）は顔料に吸光材を混入した
ものである。第１図の装置ではフィルタの光透過率の制
御をフィルタ用顔料層自体の厚みを調節することにより
行なっているが、本実施例で（ま顔料よりも吸収係数の
大きい吸光材を使用して光透過率を制御している。すな
わち、第２図（ａ）、（ｂ）で（よ１：に吸光材膜の膜
厚を変化させることで、（Ｃ）では膜厚あるいは吸光材
の混入比率を変えることで透過率制御を行なうことがＣ
きる。前記（ａ）、（ｂ）の吸光材としてはアンヂモン
化合物等が、前記（Ｃ）の吸光材としてはメタルの微粉
が適当である。赤色フィルタの透過率を低く、青色フィ
ルタの透過率を高くするためには、前述した通り、長波
長側で吸光材膜の膜厚を厚くするか、吸光Ｈの濃度を高
くすれば良い。 ７一 本実施例は、顔料Ｊｚりも吸収係数の大きい吸光材を使
用することにより、多色フィルタの膜厚を全体として薄
くすることが可能−で゛あり、Ｊ：り微細化された半導
体１ｌＩｉ像装置に向いた構成である。 ［発明の効果］ 以上のにうに本発明によると、枝波長側の受光部の光透
過率を低くし、かつ短波長側の光透過率を高くすること
に、】：す、いＩこずらに撮像装置の構成および製造を
困難にづることなく、赤色光によるクロストークお」、
び青色光の１１８１！１低不を防１１づることができる
。また、本発明は、構造の微細化を可能たらしめる効果
をも右する。
３μｍ稈劇Ｔ１％以下となる。従って、青色光では受光
部の深さ５！ｌｍという深い構造を完全に生かすことが
出来ず、青感度の低下が生じる。この問題を解決するた
めには、光を吸に’するポリシリコン膜を受光部上部か
ら除去し、かつ、浅い構造で効率良く光−電気変換が行
なえる受光部を形成す′る必弱がある。前者の対策をば
どこｌノだ４Ｍ造には、ｐ−ｎホトダイオードを受光部
として採用したもの（第４図）、最上部に尤脣電性薄膜
から成る受光部を形成するもの、および近年の３Ｑｌ
（３ｉ１ｉｃｏｎ Ｏｎｌ ｎ５ｕｌａｔｏｒ）技術
を使用し、Ｌ記聞様、最上部に受光部を形成するもの等
がある。 第４図に示す小トダイオーードを採用したものは、第３
図に示すＣＣ＋）型デバイスのように上部にグー１〜金
属膜を形成づ−る必要がないため、青感度の低下が防１
Ｆできる。この場合、Ｐ型拡散層１２の濃度が比較陶製
いために、緑および赤色の透過率はむしろ減少し、ｃｃ
ｎ型デバイスよりも全体として光感度は低下する。これ
は、各波長の透過率の平均化につながり、長波長側のク
ロス］へ−クはやや減少する。しかし、この方式のデバ
イスは、もとより長波長光のクロストーク減少を意図し
たものではなく、クロストークりの問題は依然として残
っている。また、最上部に受光部を形成するものは、そ
れぞれ、九導電性薄ｌＩＱの信頼性およびプ１］セス技
術の未熟により、いずれの方式のものも）４足な結束は
末だ１！ｌられてい（２い。 このように、赤色光のり１１ス］ヘークおよび青（Ｑ光
の感度低下を解決したデバイスは現存しない。 このような現状から上記従来方式のものが、構造的によ
り微細化の進んだ将来において６１なお優位に立つかど
うかは、疑問が多い。 ［発明の目的］ 本発明の目的は、半導体搬像装置の製造をいたずらに困
難にづることなく、赤色光のクロス１−一り並びに青色
光の感度低ｌｚを防１トすることにある。 ［実施例の説明］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。 第１図は本発明の一実施例に係る半導体踊ＩＷＡ装置の
構成を示覆。同図において、２１はシリ二重ン星板、２
２はＰ型拡散層、２３はゲート酸化膜、２４は電極、２
５は遮光アルミ、２６は保護膜、２７はフィルタ支持材
、２８は赤色フィルタ、２９は緑色フィルタ、３０は青
色フィルタである。 ４一 本実施例では、前記シリコン基板２１の深さ ２．５μ
ｒｒｒｒ”、大剣した各単色光の強度が１％以下になる
Ｊ：うに、各フィルタ２８．２９．３０の濃度およびＰ
型拡散層の濃度と厚みが設計しである。例えば、光がま
ず入射する赤色フィルタ２８、緑色フィルタ２９並びに
青色フィルタ３０の分光透過率は、それぞれ３％、１０
％、６７％と、長波長のものほど低く設泪されている。 これにより、入射した光は単色光どなり、その強度は上
記値まで弱められる。次いで各単色光は透明な保護膜２
６およびゲート酸化膜２３を通して、受光素子である従
来のｐ−ｎホトダイオードのＰ型拡散層２２に入射する
。 前記Ｐ型拡散層２２の接合深さは２μｍ程度であり、入
射した各単色光は、シリコン基板２１の深さ２．５ｔ１
ｍで、入射光強度の１％以下となる。前記Ｐ型拡散層２
２内および近傍で発生した光電子は、電位の高い前記Ｐ
型拡散層２２内に効率良く蓄積される。蓄積した光電子
は、電極２４を通して外部センス回路（図示せず）に読
み出される。 前記した赤色フィルタ２８等は、イルガシンレツドＦ３
Ｐ Ｔ等の顔料を１すさ数μｍに形成することで得ら
れる。 本実施例によれば、従来数−１ｌ１ｍの深さにＪ、？′
到達していた赤色光のテ１１達距離を深さ２．５Ｉｚｒ
ｎと、−桁以上改善することができる。これにより、従
来発生していた赤色光によるり１］ス１〜−りを防用す
ることができる。Ａ、ＩＣ１分１１１１深さが、従来の
ｂμｍ程度から、２．５／１ｍと半分にできることによ
り、製造が非常に容易どなる。また、本実施例によれば
、青色光の透過率特性を第一に考え、透過率が低く、比
較的毅ｈｊ自山度の大きい赤色光、並びに緑色光の透過
特性を後の設ｎ１とすることにより、青感度低下に対し
て有力り対策を立易くすることができる。 なお、本実施例では、受光素子どして従来形のｐ−ｎホ
１ヘダイオードを使用したが、青感度を低下させない他
の形式の受光素子、例えばｎ−ｐ−ｎホトトランジスタ
やＳ ｒ Ｔ （Ｓ ｔａｔｉｃＩ ｎｃｌｕｃｔｉｏ
ｎ Ｔ ｒａｎｓｉｓｌｏｒ ） １％９受光素子等
でも良い。 １他の実施例］ 第２図は本発明の他の実施例を示す各種のフィルタの構
造図で、同図（ａ）は顔料膜旧の」−に吸光材膜３２を
形成したもの、（ｂ）は顔料膜３３の下に吸光材１！Ｊ
３４を形成したもの、（Ｃ）は顔料に吸光材を混入した
ものである。第１図の装置ではフィルタの光透過率の制
御をフィルタ用顔料層自体の厚みを調節することにより
行なっているが、本実施例で（ま顔料よりも吸収係数の
大きい吸光材を使用して光透過率を制御している。すな
わち、第２図（ａ）、（ｂ）で（よ１：に吸光材膜の膜
厚を変化させることで、（Ｃ）では膜厚あるいは吸光材
の混入比率を変えることで透過率制御を行なうことがＣ
きる。前記（ａ）、（ｂ）の吸光材としてはアンヂモン
化合物等が、前記（Ｃ）の吸光材としてはメタルの微粉
が適当である。赤色フィルタの透過率を低く、青色フィ
ルタの透過率を高くするためには、前述した通り、長波
長側で吸光材膜の膜厚を厚くするか、吸光Ｈの濃度を高
くすれば良い。 ７一 本実施例は、顔料Ｊｚりも吸収係数の大きい吸光材を使
用することにより、多色フィルタの膜厚を全体として薄
くすることが可能−で゛あり、Ｊ：り微細化された半導
体１ｌＩｉ像装置に向いた構成である。 ［発明の効果］ 以上のにうに本発明によると、枝波長側の受光部の光透
過率を低くし、かつ短波長側の光透過率を高くすること
に、】：す、いＩこずらに撮像装置の構成および製造を
困難にづることなく、赤色光によるクロストークお」、
び青色光の１１８１！１低不を防１１づることができる
。また、本発明は、構造の微細化を可能たらしめる効果
をも右する。
第１図は本発明の一実施例に係る半導体撮ＷＡ装圃の受
光部の構造を示す縦断面図、 第２図は本発明の他の実施例に係る半導体Ｗ像装置の受
光部の構造を示す縦断面図、 第３および第４図は、それぞれ従来の半導体撮像装置の
受光部の構造を承り縦断面図である。 １ 、１１．２１：シリコン基板、 ２：ゲート金属、１２．２２： Ｐ型拡散層、３、１３
．２３：ゲー：〜酸化膜、 ４：層間絶縁膜、１４．２４：電極、 ５、１５．２５：遮光アルミ、 ６、１６．２６：保護膜、 ７、１７．２７：フィルタ支持材、 ８．２８：赤色フィルタ、１８：フィルタ、９．２９：
緑色フィルタ、 １０、３０：青色フィルタ、 ３１．３３：ｌ１ｊｉ別膜、３２，３４：吸光材質、３
５；顔料と吸光材〔Ｄ混合膜。
光部の構造を示す縦断面図、 第２図は本発明の他の実施例に係る半導体Ｗ像装置の受
光部の構造を示す縦断面図、 第３および第４図は、それぞれ従来の半導体撮像装置の
受光部の構造を承り縦断面図である。 １ 、１１．２１：シリコン基板、 ２：ゲート金属、１２．２２： Ｐ型拡散層、３、１３
．２３：ゲー：〜酸化膜、 ４：層間絶縁膜、１４．２４：電極、 ５、１５．２５：遮光アルミ、 ６、１６．２６：保護膜、 ７、１７．２７：フィルタ支持材、 ８．２８：赤色フィルタ、１８：フィルタ、９．２９：
緑色フィルタ、 １０、３０：青色フィルタ、 ３１．３３：ｌ１ｊｉ別膜、３２，３４：吸光材質、３
５；顔料と吸光材〔Ｄ混合膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、１つの基板上に複数の波長領域それぞれの光を検出
する複数個の受光部を配置してなる多色検出用の半導体
撮像装置において、長波長光を検出する受光部の光透過
率を、短波長光を検出する受光部の光透過率よりも低く
したことを特徴とする半導体撮像装置。 ２、長波長光を検出する受光部に濃度の高い吸光材を使
用することにより光透過率を低下せしめたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の半導体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60227881A JPS6288361A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 半導体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60227881A JPS6288361A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 半導体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6288361A true JPS6288361A (ja) | 1987-04-22 |
Family
ID=16867802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60227881A Pending JPS6288361A (ja) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | 半導体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6288361A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005013369A1 (ja) * | 2003-08-01 | 2005-02-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及びこれを用いたカメラ |
-
1985
- 1985-10-15 JP JP60227881A patent/JPS6288361A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005013369A1 (ja) * | 2003-08-01 | 2005-02-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及びこれを用いたカメラ |
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