JP2004241524A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】有効画素領域とＯＰＢ画素領域との段差を低減することにより、有効画素領域の周縁部における色および感度の均一性を改善する。
【解決手段】転送電極１１上に第１の遮光膜１２，１３を形成し、さらに絶縁膜１４、ＯＰＢ画素領域２２の第２の遮光膜１５および平坦化膜１６を順次形成するに際して、絶縁膜１４の形成後、ＯＰＢ画素領域２２上の絶縁膜１４を薄膜化し、この薄膜化した絶縁膜１４上に第２の遮光膜１５を形成する。これにより、有効画素領域２１上の絶縁膜１４の上面とＯＰＢ画素領域２２上の第２の遮光膜１５の上面との段差が低減された固体撮像素子が得られる。
【選択図】 図１
【解決手段】転送電極１１上に第１の遮光膜１２，１３を形成し、さらに絶縁膜１４、ＯＰＢ画素領域２２の第２の遮光膜１５および平坦化膜１６を順次形成するに際して、絶縁膜１４の形成後、ＯＰＢ画素領域２２上の絶縁膜１４を薄膜化し、この薄膜化した絶縁膜１４上に第２の遮光膜１５を形成する。これにより、有効画素領域２１上の絶縁膜１４の上面とＯＰＢ画素領域２２上の第２の遮光膜１５の上面との段差が低減された固体撮像素子が得られる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子およびその製造方法に関し、より詳しくは、有効画素領域と光学的黒（オプティカルブラック（以下、「ＯＰＢ」と称す。））画素領域との段差を低減することにより、有効画素領域の周縁部における色および感度の均一性を改善した固体撮像素子に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）を用いた固体撮像素子の平面図である。図２に示すように固体撮像素子は、有効画素群が配列されている有効画素領域２１の周辺を、ＯＰＢ画素群が配列されているＯＰＢ画素領域２２が取り囲んだ構造である。固体撮像素子は、このＯＰＢ画素領域２２を基準として有効画素領域２１のデータを出力することで、暗電流等のノイズ成分を除去する。
【０００３】
図３は従来の固体撮像素子の有効画素領域２１とＯＰＢ画素領域２２との境界付近の断面図である。図３に示す固体撮像素子では、ＣＣＤの転送電極１１上に第１の遮光膜１２，１３および絶縁膜１４が設けられ、さらにＯＰＢ画素領域２２の絶縁膜１４上に第２の遮光膜１５が設けられている。また、有効画素領域２１上の絶縁膜１４およびＯＰＢ画素領域上の第２の遮光膜１５の上には平坦化膜１６が設けられ、さらにこの上にカラーフィルタ１７およびオンチップレンズ１８が設けられている。このように、従来の固体撮像素子では、要求される遮光特性を実現するために、ＯＰＢ画素領域２２は第１の遮光膜１３と絶縁膜１４上の第２の遮光膜１５との二つの遮光膜で覆われている。
【０００４】
ところが、図３に示すようにＯＰＢ画素領域２２に二重に遮光膜１３，１５を設けた場合、有効画素領域２１とＯＰＢ画素領域２２とで大きな段差を生じる。これにより、その後に形成される平坦化膜１６が充分に平坦化されず、段差が残ってしまう。そのため、さらにその後の保護膜などを形成するためのレジスト塗布工程、特にカラーフィルタ１７の塗布形成時に、この段差により有効画素領域２１とＯＰＢ画素領域２２との境界付近でカラーフィルタ１７の膜厚が不均一となってしまう。そして、このカラーフィルタ１７の膜厚の不均一性は、有効画素領域２１周縁部における色および感度の不均一性を引き起こし、その程度によっては撮像不良を生じる。
【０００５】
このように二重に遮光膜を設けた固体撮像素子における色・感度不均一性を抑えるため、有効画素領域２１とＯＰＢ画素領域２２との段差を低減する技術として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
【０００６】
特許文献１には、有効画素とＯＰＢ画素との間にダミー画素を設けることによって、二重に設けた遮光膜によるセンサ表面形状の段差を従来よりもゆるやかなものとすることが記載されている。これにより、センサ表面上部にカラーフィルタを形成した場合、このカラーフィルタの膜厚の均一性を向上させることが可能となるというものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１１００４５号公報（段落番号００１２、図１，図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のように、有効画素とＯＰＢ画素との間にダミー画素を設け、このダミー画素によってセンサ表面形状の段差を吸収させるようにすると、ダミー画素の領域分だけ固体撮像素子全体が大きくなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明においては、有効画素とＯＰＢ画素との間にダミー画素を設けることなく、有効画素領域とＯＰＢ画素領域との段差を低減することにより、有効画素領域の周縁部における色および感度の均一性を改善することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像素子は、転送電極上に第１の遮光膜を形成し、さらに絶縁膜、光学的黒画素領域の第２の遮光膜および上層膜を順次形成した固体撮像素子において、光学的黒画素領域上の絶縁膜が薄膜化され、この薄膜化された絶縁膜上に第２の遮光膜が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の固体撮像素子では、光学的黒画素領域上に設けた第２の遮光膜が、薄膜化された絶縁膜上に形成されているため、有効画素領域上の絶縁膜の上面と光学的黒画素領域上の第２の遮光膜の上面との段差が低減される。
【００１２】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、転送電極上に第１の遮光膜を形成し、さらに絶縁膜、光学的黒画素領域の第２の遮光膜および上層膜を順次形成する固体撮像素子の製造方法において、絶縁膜の形成後、光学的黒画素領域上の絶縁膜を薄膜化し、この薄膜化した絶縁膜上に第２の遮光膜を形成することを特徴とする。
【００１３】
本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、光学的黒画素領域上の絶縁膜が薄膜化された後、この薄膜化された絶縁膜上に第２の遮光膜が形成されるため、有効画素領域上の絶縁膜の上面と光学的黒画素領域上の第２の遮光膜の上面との段差が低減された固体撮像素子が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態における固体撮像素子の有効画素領域とＯＰＢ画素領域との境界付近の断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態における固体撮像素子は、ＣＣＤの転送電極１１上に第１の遮光膜１２，１３および絶縁膜１４が設けられ、さらにＯＰＢ画素領域２２の絶縁膜１４上に第２の遮光膜１５が設けられている。図３に示した従来例との相違点は、有効画素領域２１上を除くＯＰＢ画素領域２２上の絶縁膜１４、すなわち第２の遮光膜１５下が薄膜化されていることである。第２の遮光膜１５は、この薄膜化された絶縁膜１４上に形成されている。
【００１６】
このＯＰＢ画素領域２２上の絶縁膜１４の薄膜化は、絶縁膜１４形成後、有効画素領域２１をフォトレジストでマスキングし、ＯＰＢ画素領域２２上の絶縁膜１４をドライエッチングすることにより行う。但し、ＯＰＢ画素領域２２の第１の遮光膜１３までエッチングされた場合、ＯＰＢ画素領域２２の遮光能力が低下してしまうため、第１の遮光膜１３まで削られない程度の残膜マージンが確保されるエッチング量とする。
【００１７】
このように有効画素領域２１上を除いてＯＰＢ画素領域２２上のみ絶縁膜１４を薄膜化することによって、有効画素領域２１上の絶縁膜１４の上面とＯＰＢ画素領域２２上の第２の遮光膜１５の上面との段差をこの絶縁膜１４の薄膜化量に相当する分だけ低減することができる。したがって、その後にこれらの有効画素領域２１上の絶縁膜１４およびＯＰＢ画素領域上の第２の遮光膜１５の上に形成される上層膜としての平坦化膜１６を充分に平坦化することができる。これにより、平坦化膜１６の膜厚不均一による感度むらが低減される。
【００１８】
また、この平坦化膜１６の上に上層膜としての保護膜などを形成するためのレジスト塗布工程においても膜厚を均一にすることが可能となる。特に、上層膜としてカラーフィルタ１７を形成した場合、このカラーフィルタ１７の膜厚が均一となることによって、有効画素領域２１周縁部における色および感度が均一となるため、カラーフィルタ１７の膜厚不均一による色むらおよび感度むらが低減される。
【００１９】
さらに、図１に示すように、カラーフィルタ１７上にオンチップレンズ１８を形成する場合においても、平坦化膜１６が充分に平坦化されることから、カラーフィルタ１７上に形成されるオンチップレンズ１８の変形が防止される。これにより、オンチップレンズ１８の変形による感度むらの発生が防止される。
【００２０】
なお、本実施形態においては、絶縁膜１４の薄膜化方法としてドライエッチングによる方法について説明したが、ウエットエッチング、研削や研磨などにより行うことも可能である。要するに、ＯＰＢ画素領域２２上の絶縁膜１４を、ＯＰＢ画素領域２２の第１の遮光膜１３まで削られない程度の残膜マージンを確保して薄膜化することができる方法であればよい。
【００２１】
また、本実施形態においては、上層膜として平坦化膜１６およびカラーフィルタ１７を例にとって説明したが、有効画素領域２１上の絶縁膜１４およびＯＰＢ画素領域上の遮光膜１５の上に形成する上層膜はこれらに限定されるものではない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００２３】
（１）光学的黒画素領域上の絶縁膜が薄膜化され、この薄膜化された絶縁膜上に第２の遮光膜が形成されていることから、有効画素とＯＰＢ画素との間にダミー画素を設けることなく、有効画素領域とＯＰＢ画素領域との段差を低減することができ、有効画素領域の周縁部における色および感度の均一性を改善することができる。
【００２４】
（２）有効画素領域とＯＰＢ画素領域との段差が低減された上層膜上にカラーフィルタを備えた場合、カラーフィルタの膜厚が均一となるため、カラーフィルタの膜厚不均一による色むらおよび感度むらを低減することができる。
【００２５】
（３）有効画素領域とＯＰＢ画素領域との段差が低減された上層膜上にオンチップレンズを備えた場合、オンチップレンズの変形が防止されるため、オンチップレンズの変形による感度むらの発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像素子の有効画素領域とＯＰＢ画素領域との境界付近の断面図である。
【図２】ＣＣＤを用いた固体撮像素子の平面図である。
【図３】従来の固体撮像素子の有効画素領域とＯＰＢ画素領域との境界付近の断面図である。
【符号の説明】
１１ 転送電極
１２，１３ 第１の遮光膜
１４ 絶縁膜
１５ 第２の遮光膜
１６ 平坦化膜
１７ カラーフィルタ
１８ オンチップレンズ
２１ 有効画素領域
２２ ＯＰＢ（光学的黒）画素領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子およびその製造方法に関し、より詳しくは、有効画素領域と光学的黒（オプティカルブラック（以下、「ＯＰＢ」と称す。））画素領域との段差を低減することにより、有効画素領域の周縁部における色および感度の均一性を改善した固体撮像素子に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）を用いた固体撮像素子の平面図である。図２に示すように固体撮像素子は、有効画素群が配列されている有効画素領域２１の周辺を、ＯＰＢ画素群が配列されているＯＰＢ画素領域２２が取り囲んだ構造である。固体撮像素子は、このＯＰＢ画素領域２２を基準として有効画素領域２１のデータを出力することで、暗電流等のノイズ成分を除去する。
【０００３】
図３は従来の固体撮像素子の有効画素領域２１とＯＰＢ画素領域２２との境界付近の断面図である。図３に示す固体撮像素子では、ＣＣＤの転送電極１１上に第１の遮光膜１２，１３および絶縁膜１４が設けられ、さらにＯＰＢ画素領域２２の絶縁膜１４上に第２の遮光膜１５が設けられている。また、有効画素領域２１上の絶縁膜１４およびＯＰＢ画素領域上の第２の遮光膜１５の上には平坦化膜１６が設けられ、さらにこの上にカラーフィルタ１７およびオンチップレンズ１８が設けられている。このように、従来の固体撮像素子では、要求される遮光特性を実現するために、ＯＰＢ画素領域２２は第１の遮光膜１３と絶縁膜１４上の第２の遮光膜１５との二つの遮光膜で覆われている。
【０００４】
ところが、図３に示すようにＯＰＢ画素領域２２に二重に遮光膜１３，１５を設けた場合、有効画素領域２１とＯＰＢ画素領域２２とで大きな段差を生じる。これにより、その後に形成される平坦化膜１６が充分に平坦化されず、段差が残ってしまう。そのため、さらにその後の保護膜などを形成するためのレジスト塗布工程、特にカラーフィルタ１７の塗布形成時に、この段差により有効画素領域２１とＯＰＢ画素領域２２との境界付近でカラーフィルタ１７の膜厚が不均一となってしまう。そして、このカラーフィルタ１７の膜厚の不均一性は、有効画素領域２１周縁部における色および感度の不均一性を引き起こし、その程度によっては撮像不良を生じる。
【０００５】
このように二重に遮光膜を設けた固体撮像素子における色・感度不均一性を抑えるため、有効画素領域２１とＯＰＢ画素領域２２との段差を低減する技術として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
【０００６】
特許文献１には、有効画素とＯＰＢ画素との間にダミー画素を設けることによって、二重に設けた遮光膜によるセンサ表面形状の段差を従来よりもゆるやかなものとすることが記載されている。これにより、センサ表面上部にカラーフィルタを形成した場合、このカラーフィルタの膜厚の均一性を向上させることが可能となるというものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１１００４５号公報（段落番号００１２、図１，図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のように、有効画素とＯＰＢ画素との間にダミー画素を設け、このダミー画素によってセンサ表面形状の段差を吸収させるようにすると、ダミー画素の領域分だけ固体撮像素子全体が大きくなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明においては、有効画素とＯＰＢ画素との間にダミー画素を設けることなく、有効画素領域とＯＰＢ画素領域との段差を低減することにより、有効画素領域の周縁部における色および感度の均一性を改善することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像素子は、転送電極上に第１の遮光膜を形成し、さらに絶縁膜、光学的黒画素領域の第２の遮光膜および上層膜を順次形成した固体撮像素子において、光学的黒画素領域上の絶縁膜が薄膜化され、この薄膜化された絶縁膜上に第２の遮光膜が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の固体撮像素子では、光学的黒画素領域上に設けた第２の遮光膜が、薄膜化された絶縁膜上に形成されているため、有効画素領域上の絶縁膜の上面と光学的黒画素領域上の第２の遮光膜の上面との段差が低減される。
【００１２】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、転送電極上に第１の遮光膜を形成し、さらに絶縁膜、光学的黒画素領域の第２の遮光膜および上層膜を順次形成する固体撮像素子の製造方法において、絶縁膜の形成後、光学的黒画素領域上の絶縁膜を薄膜化し、この薄膜化した絶縁膜上に第２の遮光膜を形成することを特徴とする。
【００１３】
本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、光学的黒画素領域上の絶縁膜が薄膜化された後、この薄膜化された絶縁膜上に第２の遮光膜が形成されるため、有効画素領域上の絶縁膜の上面と光学的黒画素領域上の第２の遮光膜の上面との段差が低減された固体撮像素子が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態における固体撮像素子の有効画素領域とＯＰＢ画素領域との境界付近の断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態における固体撮像素子は、ＣＣＤの転送電極１１上に第１の遮光膜１２，１３および絶縁膜１４が設けられ、さらにＯＰＢ画素領域２２の絶縁膜１４上に第２の遮光膜１５が設けられている。図３に示した従来例との相違点は、有効画素領域２１上を除くＯＰＢ画素領域２２上の絶縁膜１４、すなわち第２の遮光膜１５下が薄膜化されていることである。第２の遮光膜１５は、この薄膜化された絶縁膜１４上に形成されている。
【００１６】
このＯＰＢ画素領域２２上の絶縁膜１４の薄膜化は、絶縁膜１４形成後、有効画素領域２１をフォトレジストでマスキングし、ＯＰＢ画素領域２２上の絶縁膜１４をドライエッチングすることにより行う。但し、ＯＰＢ画素領域２２の第１の遮光膜１３までエッチングされた場合、ＯＰＢ画素領域２２の遮光能力が低下してしまうため、第１の遮光膜１３まで削られない程度の残膜マージンが確保されるエッチング量とする。
【００１７】
このように有効画素領域２１上を除いてＯＰＢ画素領域２２上のみ絶縁膜１４を薄膜化することによって、有効画素領域２１上の絶縁膜１４の上面とＯＰＢ画素領域２２上の第２の遮光膜１５の上面との段差をこの絶縁膜１４の薄膜化量に相当する分だけ低減することができる。したがって、その後にこれらの有効画素領域２１上の絶縁膜１４およびＯＰＢ画素領域上の第２の遮光膜１５の上に形成される上層膜としての平坦化膜１６を充分に平坦化することができる。これにより、平坦化膜１６の膜厚不均一による感度むらが低減される。
【００１８】
また、この平坦化膜１６の上に上層膜としての保護膜などを形成するためのレジスト塗布工程においても膜厚を均一にすることが可能となる。特に、上層膜としてカラーフィルタ１７を形成した場合、このカラーフィルタ１７の膜厚が均一となることによって、有効画素領域２１周縁部における色および感度が均一となるため、カラーフィルタ１７の膜厚不均一による色むらおよび感度むらが低減される。
【００１９】
さらに、図１に示すように、カラーフィルタ１７上にオンチップレンズ１８を形成する場合においても、平坦化膜１６が充分に平坦化されることから、カラーフィルタ１７上に形成されるオンチップレンズ１８の変形が防止される。これにより、オンチップレンズ１８の変形による感度むらの発生が防止される。
【００２０】
なお、本実施形態においては、絶縁膜１４の薄膜化方法としてドライエッチングによる方法について説明したが、ウエットエッチング、研削や研磨などにより行うことも可能である。要するに、ＯＰＢ画素領域２２上の絶縁膜１４を、ＯＰＢ画素領域２２の第１の遮光膜１３まで削られない程度の残膜マージンを確保して薄膜化することができる方法であればよい。
【００２１】
また、本実施形態においては、上層膜として平坦化膜１６およびカラーフィルタ１７を例にとって説明したが、有効画素領域２１上の絶縁膜１４およびＯＰＢ画素領域上の遮光膜１５の上に形成する上層膜はこれらに限定されるものではない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００２３】
（１）光学的黒画素領域上の絶縁膜が薄膜化され、この薄膜化された絶縁膜上に第２の遮光膜が形成されていることから、有効画素とＯＰＢ画素との間にダミー画素を設けることなく、有効画素領域とＯＰＢ画素領域との段差を低減することができ、有効画素領域の周縁部における色および感度の均一性を改善することができる。
【００２４】
（２）有効画素領域とＯＰＢ画素領域との段差が低減された上層膜上にカラーフィルタを備えた場合、カラーフィルタの膜厚が均一となるため、カラーフィルタの膜厚不均一による色むらおよび感度むらを低減することができる。
【００２５】
（３）有効画素領域とＯＰＢ画素領域との段差が低減された上層膜上にオンチップレンズを備えた場合、オンチップレンズの変形が防止されるため、オンチップレンズの変形による感度むらの発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における固体撮像素子の有効画素領域とＯＰＢ画素領域との境界付近の断面図である。
【図２】ＣＣＤを用いた固体撮像素子の平面図である。
【図３】従来の固体撮像素子の有効画素領域とＯＰＢ画素領域との境界付近の断面図である。
【符号の説明】
１１ 転送電極
１２，１３ 第１の遮光膜
１４ 絶縁膜
１５ 第２の遮光膜
１６ 平坦化膜
１７ カラーフィルタ
１８ オンチップレンズ
２１ 有効画素領域
２２ ＯＰＢ（光学的黒）画素領域
Claims (4)
- 転送電極上に第１の遮光膜を形成し、さらに絶縁膜、光学的黒画素領域の第２の遮光膜および上層膜を順次形成した固体撮像素子において、
前記光学的黒画素領域上の絶縁膜が薄膜化され、この薄膜化された絶縁膜上に前記第２の遮光膜が形成されていることを特徴とする固体撮像素子。 - 前記上層膜上にカラーフィルタを備えた請求項１記載の固体撮像素子。
- 前記上層膜上にオンチップレンズを備えた請求項１記載の固体撮像素子。
- 転送電極上に第１の遮光膜を形成し、さらに絶縁膜、光学的黒画素領域の第２の遮光膜および上層膜を順次形成する固体撮像素子の製造方法において、
前記絶縁膜の形成後、前記光学的黒画素領域上の絶縁膜を薄膜化し、
この薄膜化した絶縁膜上に前記第２の遮光膜を形成する
ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003027821A JP2004241524A (ja) | 2003-02-05 | 2003-02-05 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003027821A JP2004241524A (ja) | 2003-02-05 | 2003-02-05 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004241524A true JP2004241524A (ja) | 2004-08-26 |
Family
ID=32955440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003027821A Abandoned JP2004241524A (ja) | 2003-02-05 | 2003-02-05 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004241524A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006294991A (ja) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Sony Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JP2008053713A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-03-06 | Dongbu Hitek Co Ltd | イメージセンサ及びその製造方法 |
| JP2010212637A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Canon Inc | 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法 |
-
2003
- 2003-02-05 JP JP2003027821A patent/JP2004241524A/ja not_active Abandoned
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008053713A (ja) * | 2006-08-21 | 2008-03-06 | Dongbu Hitek Co Ltd | イメージセンサ及びその製造方法 |
| US7859072B2 (en) | 2006-08-21 | 2010-12-28 | Dongbu Hitek Co., Ltd. | Image sensor and method for manufacturing the same |
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