JP2002208685A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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JP2002208685A
JP2002208685A JP2001003172A JP2001003172A JP2002208685A JP 2002208685 A JP2002208685 A JP 2002208685A JP 2001003172 A JP2001003172 A JP 2001003172A JP 2001003172 A JP2001003172 A JP 2001003172A JP 2002208685 A JP2002208685 A JP 2002208685A
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solid
photoelectric conversion
film
state imaging
imaging device
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JP2001003172A
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Kazuji Wada
和司 和田
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 紫外線領域における感度を確保した上で暗電
流の低減を図る。 【解決手段】 半導体基板4の表面部に光電変換素子8
および垂直電荷転送レジスター10が形成され、全体
が、窒素を含有しない透明な絶縁材料、具体的にはシリ
コンの酸化物から成る平坦化膜22により覆われてい
る。そして光電変換素子8の受光部20前方の箇所を除
いて、半導体基板4の表面部全体に、遮光膜26を介し
て、シリコン窒化膜24が被着されている。これによ
り、固体撮像素子2の暗電流が抑えられ、また、紫外線
は、窒素を含有しない平坦化膜22を通じ吸収されるこ
となく光電変換素子8に入射するので、紫外線領域にお
ける感度が低下することもない。

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関
し、特に紫外線領域に感度を有する固体撮像素子に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】CCD(Charge Coupled
Device)撮像素子は、半導体基板上に多数の光
電変換素子をマトリクス状に配列して、光電変換素子の
各列ごとにCCD構造の垂直電荷転送レジスターを配置
するとともに垂直電荷転送レジスターの一端部に水平電
荷転送レジスターを配置し、半導体基板の表面部全体を
平坦化膜により覆って構成されている。
【0003】ところで、このようなCCD撮像素子で
は、光が入射していない状態でも暗電流として微弱な検
出電流が出力されるが、この暗電流は、上記平坦化膜
を、窒素を含むシリコンの窒化膜(たとえばSiNやS
iON)により形成することで抑制し得ることが従来よ
り知られている。窒化膜による暗電流の抑制効果は、窒
化膜が膜中に水素を豊富に含有しおり、窒化膜から半導
体基板に水素が供給される結果、得られるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一方、窒化膜は、波長
が400nm以下の紫外線領域の光、特に波長が200
nm以下の光を吸収する性質を有している。したがっ
て、紫外線領域に感度を有するCCD撮像素子を製作す
る場合には、紫外線領域において十分な感度を確保する
ため、上記平坦化膜として窒化膜を用いることができな
い。その結果、紫外線領域に感度を有するCCD撮像素
子では暗電流の増加が問題となっており、その抑制が課
題となっていた。
【0005】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、その目的は、紫外線領域における感度
を確保した上で暗電流の低減を図った固体撮像素子を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、半導体基板上に多数の光電変換素子が相互に
間隔をおいて配列され、前記光電変換素子の受光部前方
の箇所を含めて半導体基板表面部の少なくとも主要部
が、窒素を含有しない透明な絶縁材料から成る膜により
覆われている固体撮像素子であって、前記光電変換素子
の受光部前方の箇所を除いて、前記半導体基板の表面部
に、窒素を含有する膜が被着されていることを特徴とす
る。
【0007】このように本発明の固体撮像素子では、半
導体基板の表面部に、窒素を含有する膜が被着されてい
るため、この膜が豊富に含む水素が半導体基板に供給さ
れ、固体撮像素子の暗電流が抑制される。一方、窒素を
含有する膜は、光電変換素子の受光部前方の箇所には被
着されていないので、紫外線は吸収されることなく光電
変換素子の受光部に到達し、したがって紫外線領域にお
ける感度が損なわれることがない。
【0008】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明による固体撮
像素子の一例を示す部分断面側面図、図2は実施の形態
例の固体撮像素子を示す平面図である。なお、図1は図
2におけるA−A’線に沿った断面を示している。図2
に示したように、本実施の形態例の固体撮像素子2で
は、シリコンから成る半導体基板4上の撮像領域6に多
数の光電変換素子8(フォトセンサーともいう)が相互
に間隔をおいてマトリクス状に配列されている。そして
光電変換素子8の各列ごとに垂直電荷転送レジスター1
0が、光電変換素子8の列方向に延設され、垂直電荷転
送レジスター10の一端部に水平電荷転送レジスター1
2が配置されている。また、水平電荷転送レジスター1
2の一方の端部には出力部14が形成されている。
【0009】このような構成において、各光電変換素子
8が光を受光して生成した電荷は対応する垂直電荷転送
レジスター10に出力され、垂直電荷転送レジスター1
0はこの電荷を順次、水平電荷転送レジスター12に向
けて転送する。水平電荷転送レジスター12は各垂直電
荷転送レジスター10から電荷を受け取って出力部14
に転送し、出力部14から映像信号が出力される。
【0010】図1に示したように、光電変換素子8およ
び垂直電荷転送レジスター10は半導体基板4の表面部
に形成され、その上をシリコン酸化膜16が覆ってい
る。各垂直電荷転送レジスター10の上方には、上記シ
リコン酸化膜16を介して、光電変換素子8に係わるポ
リシリコンによる電極18が形成されて、その表面もシ
リコン酸化膜16により覆われている。さらに、半導体
基板4は、光電変換素子8の受光部20前方の箇所を含
めて本実施の形態例では全体が、窒素を含有しない透明
な絶縁材料、具体的にはSiO 2などのシリコンの酸化
物から成る平坦化膜22により覆われている。
【0011】そして、本実施の形態例では、図1に示し
たように、光電変換素子8の受光部20前方の箇所を除
いて、半導体基板4の表面部全体に、窒素を含有する
膜、具体的にはSiNやSiONなどのシリコン窒化膜
24が被着されている。より詳しくは、本実施の形態例
では、光電変換素子8の受光部20前方の箇所を除い
て、半導体基板4の表面部に遮光膜26が被着され、シ
リコン窒化膜24は遮光膜26の上に形成されている。
なお、図2では電極18、遮光膜26、ならびにシリコ
ン窒化膜24などは省略されている。遮光膜26および
シリコン窒化膜24は、たとえば、いったん基板表面全
体にこれらの膜を形成した後、フォトリソグラフィーな
どによりこれらの膜を光電変換素子8の受光部20前方
の箇所で除去することにより形成することができる。
【0012】このように本実施の形態例の固体撮像素子
2では、半導体基板4の表面部に、窒素を含有するシリ
コン窒化膜24が広く被着されているため、この窒化膜
24が豊富に含む水素が半導体基板4に供給され、固体
撮像素子2の暗電流が抑制される。一方、シリコン窒化
膜24は、光電変換素子8の受光部20前方の箇所には
被着されていないので、紫外線は吸収されることなく光
電変換素子8の受光部20に到達し、したがって固体撮
像素子2の感度は紫外線領域において損なわれることが
ない。
【0013】なお、シリコン窒化膜24は、できるだけ
半導体基板4上の広い範囲に形成することが望ましい
が、暗電流の抑制において要求される性能水準などによ
っては、たとえば撮像領域6のみに形成することも可能
である。また、遮光膜26もその目的上、撮像領域6の
みに形成してもよい。
【0014】次に、本発明の第2の実施の形態例につい
て説明する。図3は本発明の第2の実施の形態例として
の固体撮像素子を示す部分断面側面図である。この図面
は上記図1に相当するものとなっており、図1と同一の
要素には同一の符号が付されている。第2の実施の形態
例の固体撮像素子28が、上記固体撮像素子2と異なる
のは、遮光膜26とシリコン窒化膜24の形成順序が入
れ替わっている点である。すなわち、図3に示したよう
に、本実施の形態例では、光電変換素子8の受光部20
前方の箇所を除いて、シリコン窒化膜24がまず形成さ
れ、その上に遮光膜26が形成されている。
【0015】この第2の実施の形態例においても、半導
体基板4の表面部に、窒素を含有するシリコン窒化膜2
4が広く被着されているため、この膜の作用によって固
体撮像素子2の暗電流が抑制される。一方、シリコン窒
化膜24は、光電変換素子8の受光部20前方の箇所に
は被着されていないので、紫外線は吸収されることなく
光電変換素子8の受光部20に到達し、したがって固体
撮像素子28の感度は紫外線領域において損なわれるこ
とがない。
【0016】特に第2の実施の形態例では、遮光膜26
が水素を吸蔵し易い金属から成る場合でも、半導体基板
4との間に遮光膜26が介在しないことから、シリコン
窒化膜24中の水素が十分に半導体基板4に行き渡た
り、良好な暗電流抑制効果が得られる。
【0017】次に本発明の第3の実施の形態例について
説明する。図4は本発明の第3の実施の形態例としての
固体撮像素子を示す平面図である。図中、図2などと同
一の要素には同一の符号が付されている。図4に示した
ように、本実施の形態例の固体撮像素子30では、半導
体基板4上の周辺領域7にのみ、その表面全体にシリコ
ン窒化膜24が形成されている。この実施の形態例の構
造でも、周辺領域7の面積が十分に広い場合には、周辺
領域7のシリコン窒化膜24から水素が半導体基板4に
供給され、上記実施の形態例の場合と同様に暗電流抑制
効果が得られる。そして、撮像領域6にはシリコン窒化
膜は形成されていないので、紫外線は吸収されることな
く光電変換素子8に入射し、したがって、固体撮像素子
30の紫外線領域における感度が損なわれることがな
い。そして、このようなシリコン窒化膜24は形状が簡
素であるから、製造時のパターン化が容易である。
【0018】
【実施例】シリコン窒化膜24の膜厚は、厚くするほど
豊富な水素が供給され暗電流を抑制する効果が大きくな
るが、通常、たとえば200nm〜1000nm程度す
ることで十分な効果を得ることができる。遮光膜26の
材料としては一般にタングステン(W),WSi,Al
などが用いられ、その厚さは100nm〜1000nm
とされる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体基
板上に多数の光電変換素子が相互に間隔をおいて配列さ
れ、前記光電変換素子の受光部前方の箇所を含めて半導
体基板表面部の少なくとも主要部が、窒素を含有しない
透明な絶縁材料から成る膜により覆われている固体撮像
素子であって、前記光電変換素子の受光部前方の箇所を
除いて、前記半導体基板の表面部に、窒素を含有する膜
が被着されていることを特徴とする。
【0020】このように本発明の固体撮像素子では、半
導体基板の表面部に、窒素を含有する膜が被着されてい
るため、この膜が豊富に含む水素が半導体基板に供給さ
れ、固体撮像素子の暗電流が抑制される。一方、窒素を
含有する膜は、光電変換素子の受光部前方の箇所には被
着されていないので、紫外線は吸収されることなく光電
変換素子の受光部に到達し、したがって紫外線領域にお
ける感度が損なわれることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による固体撮像素子の一例を示す部分断
面側面図である。
【図2】実施の形態例の固体撮像素子を示す平面図であ
る。
【図3】本発明の第2の実施の形態例としての固体撮像
素子を示す部分断面側面図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態例としての固体撮像
素子を示す平面図である。
【符号の説明】
2……固体撮像素子、4……半導体基板、6……撮像領
域、7……周辺領域、8……光電変換素子、10……垂
直電荷転送レジスター、12……水平電荷転送レジスタ
ー、14……出力部、16……シリコン酸化膜、18…
…電極、20……受光部、22……平坦化膜、24……
シリコン窒化膜、26……遮光膜、28……固体撮像素
子、30……固体撮像素子。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に多数の光電変換素子が相
    互に間隔をおいて配列され、前記光電変換素子の受光部
    前方の箇所を含めて半導体基板表面部の少なくとも主要
    部が、窒素を含有しない透明な絶縁材料から成る膜によ
    り覆われている固体撮像素子であって、 前記光電変換素子の受光部前方の箇所を除いて、前記半
    導体基板の表面部に、窒素を含有する膜が被着されてい
    ることを特徴とする固体撮像素子。
  2. 【請求項2】 前記光電変換素子の受光部前方の箇所を
    除いて、前記半導体基板の表面部に遮光膜が被着され、
    前記窒素を含有する膜は前記遮光膜の上に形成されてい
    ることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
  3. 【請求項3】 前記光電変換素子の受光部前方の箇所を
    除いて、前記窒素を含有する膜の上に遮光膜が形成され
    ていることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
  4. 【請求項4】 前記光電変換素子は前記半導体基板上の
    撮像領域内に配列され、前記窒素を含む膜は、前記撮像
    領域の周辺領域の表面部に被着されていることを特徴と
    する請求項1記載の固体撮像素子。
  5. 【請求項5】 前記窒素を含有しない透明な絶縁材料は
    シリコンの酸化物であることを特徴とする請求項1記載
    の固体撮像素子。
  6. 【請求項6】 前記窒素を含有しない透明な絶縁材料か
    ら成る膜は平坦化膜を構成していることを特徴とする請
    求項1記載の固体撮像素子。
  7. 【請求項7】 前記窒素を含有する膜は、シリコンの窒
    化物から成ることを特徴とする請求項1記載の固体撮像
    素子。
  8. 【請求項8】 波長が400nm以下の光を検出するこ
    とを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100433346C (zh) * 2004-08-10 2008-11-12 索尼株式会社 固态成像装置及其制造方法以及照相机

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