JP2007035993A - Mos solid imaging device - Google Patents

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Withdrawn
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JP2005218361A
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Japanese (ja)
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Sadashige Sugiura
貞重 杉浦
Makoto Inagaki
誠 稲垣
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a MOS solid imaging device wherein the difference in level of its OB can be reduced more largely than conventional ones, and also, can be eliminated completely. <P>SOLUTION: In the MOS solid imaging device, a plurality of unit cells are arranged including light receiving elements. The light receiving surface of the light receiving element comprises a first one-conductive region adjacent to a transferring gate; and a second one-conductive region which is separated from the transferring gate, is adjacent to the first region, and further, has a higher impurity concentration than the first region. The unit cell has a light shading cell wherein a light shading layer so shades an incident light as not to make it incident on a light receiving surface and has a light receiving cell, wherein an incident light is so made incident on a light receiving surface without being shaded by a light shading layer as to accumulate a luminance information in response to a light receiving quantity. Hereupon, the light shading cell and the light receiving cell have respectively their different spaces from each other, each of which is interposed between the transferring gate and the second region. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はＭＯＳ型固体撮像素子に関し、特に有効画素とオプティカルブラック部画素との暗電流の違いによる出力差を軽減するための技術に関する。   The present invention relates to a MOS solid-state imaging device, and more particularly to a technique for reducing an output difference due to a difference in dark current between an effective pixel and an optical black portion pixel.

近年、デジタルカメラ付き携帯電話等の撮像機器が一般に普及している。
これらの撮像機器は、軽量化及び連続使用時間を延ばす為に消費電力を抑えることが必須であるので、ＣＣＤ型撮像素子と比べ消費電力が著しく低いＭＯＳ型固体撮像素子を搭載しているものが多い。
従来のＭＯＳ型固体撮像装置には、界面のダングリングボンドに水素を結合させて水素終端し暗出力を低減させる工程において、遮光膜の有無の違いにより水素供給状態が異なるため、オプティカルブラック（以下「ＯＢ」という）部画素と有効画素との暗電流の違いによる出力差（以下「ＯＢ段差」という）が生じるという問題がある。 In recent years, imaging devices such as mobile phones with digital cameras have been widely used.
Since these image pickup devices are required to reduce power consumption in order to reduce weight and extend continuous use time, those equipped with MOS type solid-state image pickup devices that consume significantly less power than CCD type image pickup devices. Many.
In the conventional MOS type solid-state imaging device, the hydrogen supply state differs depending on the presence or absence of the light shielding film in the process of hydrogen termination by bonding hydrogen to the dangling bond at the interface to reduce the dark output. There is a problem that an output difference (hereinafter referred to as an “OB step”) due to a difference in dark current between a partial pixel and an effective pixel occurs.

ＯＢ段差が生じると、その分だけ出力情報が不正確になり、画像再現性に影響を及ぼすので、ＯＢ段差はゼロに近い方が望ましい。
前記問題を解消するＭＯＳ型撮像装置が、特許文献１に開示されている。
特許文献１には、前記問題の理由が詳細に説明されており、また「ウェハーの画素がパターン化されている主面とは反対側の裏面に水素含有膜を形成する工程と、該工程の後に熱処理を施す工程とを備える」ことにより、「ＯＢ部画素と有効画素とにおいて同じ過程で水素が供給されるため、画素がパターン化されている主面側の膜構造のSi／SiＯ2 界面準位密度への影響を小さく抑えることができ、有効画素部と遮光画素部の暗時出力差を小さくすることができる」と記載され、「更に裏面に設けた水素含有膜よりSiウェハー全体に水素が拡散されるので、Siウェハー自体が水素含有膜状態となり、Si／SiＯ2 界面のすぐ近傍に多量の水素が存在するという状態になるため、経時的には、Si／SiＯ2 界面より水素が抜けるだけでなく、有効画素部と遮光画素部が共にSiウェハー側より水素が供給され、暗電流の経時変化が小さくなり、且つ有効画素部と遮光画素部の暗電流の経時変化の過程が揃うようになる」と記載されている。
特開平６−３３４１６２号公報 If an OB level difference occurs, output information becomes inaccurate by that amount and affects image reproducibility. Therefore, it is desirable that the OB level difference is close to zero.
A MOS-type imaging device that solves the above-described problem is disclosed in Patent Document 1.
Patent Document 1 explains in detail the reason for the above-mentioned problem, and “a step of forming a hydrogen-containing film on the back surface opposite to the main surface on which the pixels of the wafer are patterned; And a step of performing a heat treatment later ”, because“ hydrogen is supplied in the same process in the OB portion pixel and the effective pixel, so the Si / SiO 2 interface of the film structure on the main surface side where the pixel is patterned ” The effect on the level density can be kept small, and the dark output difference between the effective pixel part and the light-shielding pixel part can be reduced. " since hydrogen is diffused, Si wafer itself becomes hydrogen-containing film state, to become a state that there is a large amount of hydrogen in the immediate vicinity of the Si / SiO 2 interface, the time, the hydrogen from the Si / SiO 2 interface As well as the effective pixel part Both the light-shielding pixel portions are supplied with hydrogen from the Si wafer side, the dark current change with time is reduced, and the process of dark current change with time in the effective pixel portion and the light-shielding pixel portion is aligned. .
JP-A-6-334162

しかしながら、上記従来のＭＯＳ型撮像装置の構成では、ＯＢ部画素と有効画素とにおける水素供給状態が異なるので、ＯＢ段差を完全に解消することは困難である。
そこで本発明は、従来よりもＯＢ段差を軽減することができ、またＯＢ段差を完全に解消することが可能なＭＯＳ型撮像装置を提供することを目的とする。 However, in the configuration of the above-described conventional MOS type imaging device, it is difficult to completely eliminate the OB step because the hydrogen supply state is different between the OB portion pixel and the effective pixel.
Therefore, an object of the present invention is to provide a MOS type imaging device that can reduce the OB level difference as compared with the conventional art and can completely eliminate the OB level difference.

上記目的を達成するために、本発明に係るＭＯＳ型撮像装置は、受光素子を含む単位セルが複数個配列されているＭＯＳ型固体撮像装置であって、前記受光素子の受光面はトランスファーゲートに隣接する一の導電型の第１領域とトランスファーゲートから乖離し第１領域に隣接し且つ第１領域よりも不純物濃度が高い一の導電型の第２領域からなり、前記単位セルには、入射光が遮光層により遮られて受光面に当たらない遮光セルと、入射光が遮光層により遮られることなく受光面に当たり受光量に応じた輝度情報を蓄積する受光セルとがあり、前記トランスファーゲートと前記第２領域との間隔が前記遮光セルと前記受光セルとで異なることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a MOS type imaging apparatus according to the present invention is a MOS type solid state imaging apparatus in which a plurality of unit cells including a light receiving element are arranged, and a light receiving surface of the light receiving element serves as a transfer gate. An adjacent first conductivity type region is separated from the transfer gate, is adjacent to the first region, and has an impurity concentration higher than that of the first region, and is incident on the unit cell. There is a light shielding cell in which light is blocked by the light shielding layer and does not strike the light receiving surface, and a light receiving cell in which incident light strikes the light receiving surface without being blocked by the light shielding layer and accumulates luminance information according to the amount of received light, and the transfer gate The distance from the second region is different between the light shielding cell and the light receiving cell.

上記目的を達成するために、本発明に係るＭＯＳ型撮像装置は、受光素子を含む単位セルが複数個配列されているＭＯＳ型固体撮像装置であって、前記受光素子の受光面上にＳｉＮ膜を有し、前記単位セルには、入射光が遮光層により遮られて受光面に当たらない遮光セルと、入射光が遮光層により遮られることなく受光面に当たり受光量に応じた輝度情報を蓄積する受光セルとがあり、前記ＳｉＮ膜の面積が前記遮光セルと前記受光セルとで異なることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a MOS type imaging apparatus according to the present invention is a MOS type solid state imaging apparatus in which a plurality of unit cells including a light receiving element are arranged, and a SiN film is formed on a light receiving surface of the light receiving element. In the unit cell, the incident light is blocked by the light blocking layer and does not hit the light receiving surface, and the incident light is not blocked by the light blocking layer and the luminance information corresponding to the amount of received light is accumulated. The light receiving cell is characterized in that the area of the SiN film is different between the light shielding cell and the light receiving cell.

課題を解決するための手段に記載した構成により、トランスファーゲートと第２領域との間隔、あるいは受光面上のＳｉＮ膜の面積を、遮光セルと受光セルとで変えることにより、遮光セルにおける暗電流による出力を調整することができるので、従来よりもＯＢ段差を軽減することが可能となり、また、これらを適切な間隔又は面積に調整することにより、ＯＢ段差をほぼ完全に解消することが可能となる。   With the configuration described in the means for solving the problem, the dark current in the light shielding cell is changed by changing the distance between the transfer gate and the second region or the area of the SiN film on the light receiving surface between the light shielding cell and the light receiving cell. Therefore, the OB level difference can be reduced more than before, and the OB level difference can be almost completely eliminated by adjusting these to an appropriate interval or area. Become.

ここで、ＭＯＳ型撮像装置において、前記受光セルにおける前記間隔は配列された位置に関係なく一定であり、前記遮光セルにおける間隔は配列された位置に応じて異なることを特徴とすることもできる。
これにより、遮光セルにおけるトランスファーゲートと第２領域との間隔が、受光セルにおける当該間隔と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置において、遮光セルにおける出力が配列された位置に応じて異なる場合に、遮光セルにおける当該間隔を配列された位置に応じて変えることにより、遮光セルの全位置に渡ってＯＢ段差を軽減することができる。 Here, in the MOS type imaging device, the interval in the light receiving cell is constant regardless of the arranged position, and the interval in the light shielding cell may be different depending on the arranged position.
Thereby, in the conventional MOS type imaging device in which the distance between the transfer gate and the second region in the light shielding cell is equal to the distance in the light receiving cell, when the output in the light shielding cell is different depending on the arrangement position, By changing the interval in the light shielding cell according to the arranged position, the OB level difference can be reduced over the entire position of the light shielding cell.

ここで、ＭＯＳ型撮像装置において、 前記遮光セルにおける前記間隔は前記受光セルにおける前記間隔よりも狭いことを特徴とすることもできる。
これにより、遮光セルにおけるトランスファーゲートと第２領域との間隔が、受光セルにおける当該間隔と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置に較べて、遮光セルにおける暗電流による出力が少なくなり、従来よりもＯＢ段差を軽減することができる。 Here, in the MOS type imaging device, the interval in the light shielding cell may be narrower than the interval in the light receiving cell.
As a result, the output due to the dark current in the light-shielding cell is reduced compared to the conventional MOS type imaging device in which the distance between the transfer gate and the second region in the light-shielding cell is equal to the distance in the light-receiving cell. The OB level difference can be reduced.

ここで、ＭＯＳ型撮像装置において、 前記遮光セルは前記受光セルの外周に配列されているオプティカルブラック部に相当し、前記遮光セルにおける前記間隔は前記受光セルからの距離が遠くなるのにともない徐々に狭くなることを特徴とすることもできる。
これにより、遮光セルにおけるトランスファーゲートと第２領域との間隔が、受光セルにおける当該間隔と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置において、遮光セルにおける出力が受光セルからの距離が遠くなるのにともない多くなる場合に、遮光セルにおける当該間隔を当該距離が遠くなるのにともない狭くすることにより、遮光セルにおける暗電流による出力が当該距離が遠くなるのにともない少なくなるので、遮光セルの全位置に渡ってＯＢ段差を軽減することができる。 Here, in the MOS type imaging device, the light shielding cell corresponds to an optical black portion arranged on the outer periphery of the light receiving cell, and the interval in the light shielding cell gradually increases as the distance from the light receiving cell increases. It can also be characterized by narrowing.
As a result, in the conventional MOS type imaging device in which the distance between the transfer gate and the second region in the light shielding cell is equal to the distance in the light receiving cell, the output from the light shielding cell increases with the distance from the light receiving cell. If the distance increases, the output due to the dark current in the light shielding cell decreases as the distance increases by narrowing the interval in the light shielding cell as the distance increases. The OB level difference can be reduced across.

ここで、ＭＯＳ型撮像装置において、前記遮光セルは前記受光セルの外周に配列されているオプティカルブラック部に相当し、前記遮光セルにおける前記間隔は全単位セルの外周からの距離が遠くなるのにともない徐々に狭くなることを特徴とすることもできる。
これにより、遮光セルにおけるトランスファーゲートと第２領域との間隔が、受光セルにおける当該間隔と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置において、遮光セルにおける出力が全単位セルの外周からの距離が遠くなるのにともない多くなる場合に、遮光セルにおける当該間隔を当該距離が遠くなるのにともない狭くすることにより、遮光セルにおける暗電流による出力が当該距離が遠くなるのにともない少なくなるので、遮光セルの全位置に渡ってＯＢ段差を軽減することができる。 Here, in the MOS type imaging device, the light shielding cell corresponds to an optical black portion arranged on the outer periphery of the light receiving cell, and the distance between the light shielding cells is far from the outer periphery of all unit cells. At the same time, it can be characterized by gradually narrowing.
As a result, in the conventional MOS type imaging device in which the distance between the transfer gate and the second region in the light shielding cell is equal to the distance in the light receiving cell, the output of the light shielding cell is far from the outer periphery of all unit cells. As the distance increases, the output due to the dark current in the light-shielding cell decreases as the distance increases. The OB level difference can be reduced over all positions.

ここで、ＭＯＳ型撮像装置において、前記受光セルにおける前記面積は配列された位置に関係なく一定であり、前記遮光セルにおける前記面積は配列された位置に応じて異なることを特徴とすることもできる。
これにより、遮光セルにおける受光面上のＳｉＮ膜の面積が、受光セルにおける当該面積と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置において、遮光セルにおける出力が配列された位置に応じて異なる場合に、遮光セルにおける当該面積を配列された位置に応じて変えることにより、遮光セルの全位置に渡ってＯＢ段差を軽減することができる。 Here, in the MOS type imaging device, the area in the light receiving cell is constant regardless of the arranged position, and the area in the light shielding cell is different depending on the arranged position. .
Thereby, in the conventional MOS type imaging device in which the area of the SiN film on the light receiving surface in the light shielding cell is equivalent to the area in the light receiving cell, the light shielding is performed when the output in the light shielding cell is different depending on the arranged position. By changing the area in the cell in accordance with the arranged position, the OB level difference can be reduced over the entire position of the light shielding cell.

ここで、ＭＯＳ型撮像装置において、前記遮光セルにおける前記面積は前記受光セルにおける前記面積よりも狭いか、又は、前記受光セルはＳｉＮ膜を有し前記遮光セルは前記ＳｉＮ膜を有さないことを特徴とすることもできる。
これにより、遮光セルにおける受光面上のＳｉＮ膜の面積が、受光セルにおける当該面積と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置に較べて、遮光セルにおける暗電流による出力が少なくなり、従来よりもＯＢ段差を軽減することができる。 Here, in the MOS type imaging device, the area of the light shielding cell is smaller than the area of the light receiving cell, or the light receiving cell has a SiN film and the light shielding cell does not have the SiN film. Can also be characterized.
As a result, the output of the dark current in the light-shielding cell is less than in the conventional MOS type imaging device in which the area of the SiN film on the light-receiving surface in the light-shielding cell is equivalent to the area in the light-receiving cell, and OB is more than conventional. The level difference can be reduced.

ここで、ＭＯＳ型撮像装置において、前記遮光セルは前記受光セルの外周に配列されているオプティカルブラック部に相当し、前記遮光セルにおける前記面積は前記受光セルからの距離が遠くなるのにともない徐々に狭くなることを特徴とすることもできる。
これにより、遮光セルにおける受光面上のＳｉＮ膜の面積が、受光セルにおける当該面積と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置において、遮光セルにおける出力が受光セルからの距離が遠くなるのにともない多くなる場合に、遮光セルにおける当該面積を当該距離が遠くなるのにともない狭くすることにより、遮光セルにおける暗電流による出力が当該距離が遠くなるのにともない少なくなるので、遮光セルの全位置に渡ってＯＢ段差を軽減することができる。 Here, in the MOS type imaging device, the light shielding cell corresponds to an optical black portion arranged on the outer periphery of the light receiving cell, and the area of the light shielding cell gradually increases as the distance from the light receiving cell increases. It can also be characterized by narrowing.
As a result, in the conventional MOS imaging device in which the area of the SiN film on the light receiving surface in the light shielding cell is equal to the area in the light receiving cell, the output from the light shielding cell increases as the distance from the light receiving cell increases. In this case, by reducing the area of the light-shielding cell as the distance increases, the output due to the dark current in the light-shielding cell decreases as the distance increases. Thus, the OB level difference can be reduced.

ここで、ＭＯＳ型撮像装置において、前記遮光セルは前記受光セルの外周に配列されているオプティカルブラック部に相当し、前記遮光セルにおける前記面積は全単位セルの外周からの距離が遠くなるのにともない徐々に狭くなることを特徴とすることもできる。
これにより、遮光セルにおける受光面上のＳｉＮ膜の面積が、受光セルにおける当該面積と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置において、遮光セルにおける出力が、全単位セルの外周からの距離が遠くなるのにともない多くなる場合に、遮光セルにおける当該面積を当該距離が遠くなるのにともない狭くすることにより、遮光セルにおける暗電流による出力が当該距離が遠くなるのにともない少なくなるので、遮光セルの全位置に渡ってＯＢ段差を軽減することができる。 Here, in the MOS imaging device, the light shielding cell corresponds to an optical black portion arranged on the outer periphery of the light receiving cell, and the area of the light shielding cell is far from the outer periphery of all unit cells. At the same time, it can be characterized by gradually narrowing.
Thereby, in the conventional MOS type imaging device in which the area of the SiN film on the light receiving surface in the light shielding cell is equal to the area in the light receiving cell, the output in the light shielding cell is far from the outer periphery of all unit cells. When the distance increases, the area of the light shielding cell is reduced as the distance increases, so that the output due to dark current in the light shielding cell decreases as the distance increases. The OB level difference can be reduced over all positions.

（実施の形態１）
＜概要＞
本発明の実施の形態１は、ＭＯＳ型固体撮像装置であって、単位セルの受光面上の不純物濃度が低い一の導電型の領域とトランスファーゲートとの間隔を、遮光セル（ＯＢ部画素に相当）の方が受光セル（有効画素に相当）よりも狭い構成とすることによって、ＯＢ段差を軽減するものである。 (Embodiment 1)
<Overview>
The first embodiment of the present invention is a MOS type solid-state imaging device, in which the interval between one conductivity type region having a low impurity concentration on the light receiving surface of a unit cell and the transfer gate is set to a light-shielding cell (OB unit pixel). The OB step is reduced by adopting a configuration in which the equivalent) is narrower than the light receiving cell (equivalent to an effective pixel).

＜構成＞
本発明の実施の形態１のＭＯＳ型固体撮像装置には、受光素子を含む単位セルが複数個配列されており、単位セルには、入射光が遮光層により遮られて受光面に当たらない遮光セルと、入射光が遮光層により遮られることなく受光面に当たり、受光量に応じた輝度情報を蓄積する受光セルとがある。 <Configuration>
In the MOS type solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention, a plurality of unit cells including light receiving elements are arranged, and the unit cells are shielded from incident light being blocked by the light blocking layer and not hitting the light receiving surface. There are a cell and a light receiving cell in which incident light hits a light receiving surface without being blocked by a light blocking layer and accumulates luminance information corresponding to the amount of received light.

図１（ａ）は本発明の実施の形態１のＭＯＳ型固体撮像装置における受光セルを受光面側から見た概略を示す図であり、図１（ｂ）は当該受光セルのＡ−Ａ’断面における概略を示す図であり、図１（ｃ）は、本発明の実施の形態１のＭＯＳ型固体撮像装置における遮光セルを受光面側から見た概略を示す図であり、図１（ｄ）は、当該遮光セルのＢ−Ｂ’断面における概略を示す図である。   FIG. 1A is a diagram showing an outline of a light receiving cell in the MOS type solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention as viewed from the light receiving surface side, and FIG. 1B is an AA ′ of the light receiving cell. FIG. 1C is a diagram showing an outline of a light-shielding cell viewed from the light-receiving surface side in the MOS type solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. ) Is a diagram showing an outline of the light-shielding cell in the BB ′ cross section.

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、受光セル１０には、半導体基板１に、第２導電型拡散層１５が形成され、その上層に、第１導電型正孔蓄積層１３と第１導電型正孔蓄積層１４とが一定の割合で形成され、第１導電型正孔蓄積層１４に添って少し離れて第２導電型浮遊拡散層１２が形成されている。さらに受光セル１０には、半導体基板１の上部に光を透過するシリコン酸化膜２が形成され、シリコン酸化膜２内の第１導電型正孔蓄積層１３と第１導電型正孔蓄積層１４と真上の一部分に反射防止膜１６（ＳｉＮ膜：シリコン窒化膜）が形成され、シリコン酸化膜２内の第１導電型正孔蓄積層１４と第２導電型拡散層１５との間にトランスファーゲート１１が形成され、全体の上部に開口の有る遮光層１７が形成されている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, in the light receiving cell 10, a second conductivity type diffusion layer 15 is formed in the semiconductor substrate 1, and the first conductivity type hole accumulation layer 13 and the upper layer are formed thereon. The first conductivity type hole accumulation layer 14 is formed at a constant rate, and the second conductivity type floating diffusion layer 12 is formed slightly apart along the first conductivity type hole accumulation layer 14. Further, in the light receiving cell 10, a silicon oxide film 2 that transmits light is formed on the semiconductor substrate 1, and a first conductivity type hole accumulation layer 13 and a first conductivity type hole accumulation layer 14 in the silicon oxide film 2 are formed. In addition, an antireflection film 16 (SiN film: silicon nitride film) is formed in a part directly above, and transfer is performed between the first conductivity type hole accumulation layer 14 and the second conductivity type diffusion layer 15 in the silicon oxide film 2. A gate 11 is formed, and a light shielding layer 17 having an opening is formed on the entire top.

ここで第１導電型正孔蓄積層１３は第１導電型正孔蓄積層１４よりも不純物濃度が高い。例えば第１導電型がＰ型であればホール濃度が高く、Ｎ型であれば浮遊電子濃度が高いということになる。
受光セル１０において遮光層１７の開口部分から光が入射すると、入射した光と暗電流とにより第２導電型拡散層１５に電荷が蓄積され、第２導電型拡散層１５に蓄積された電荷は、トランスファーゲート１１を介して第２導電型浮遊拡散層１２に転送された後、外部へ出力される。 Here, the first conductivity type hole accumulation layer 13 has a higher impurity concentration than the first conductivity type hole accumulation layer 14. For example, if the first conductivity type is P type, the hole concentration is high, and if it is N type, the floating electron concentration is high.
When light enters from the opening of the light shielding layer 17 in the light receiving cell 10, charges are accumulated in the second conductivity type diffusion layer 15 by the incident light and dark current, and the charges accumulated in the second conductivity type diffusion layer 15 are Then, after being transferred to the second conductivity type floating diffusion layer 12 via the transfer gate 11, it is outputted to the outside.

同様に、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、遮光セル２０には、半導体基板１に、第２導電型拡散層２５が形成され、その上層に、第１導電型正孔蓄積層２３と第１導電型正孔蓄積層２４とが一定の割合で形成され、第１導電型正孔蓄積層２４に添って少し離れて第２導電型浮遊拡散層２２が形成されている。さらに遮光セル２０には、半導体基板１の上部に光を透過するシリコン酸化膜２が形成され、シリコン酸化膜２内の第１導電型正孔蓄積層２３と第１導電型正孔蓄積層２４と真上の一部分に反射防止膜２６（ＳｉＮ膜：シリコン窒化膜）が形成され、シリコン酸化膜２内の第１導電型正孔蓄積層２４と第２導電型拡散層２５との間にトランスファーゲート２１が形成され、全体の上部に開口の無い遮光層２７が形成されている。   Similarly, as shown in FIGS. 1C and 1D, in the light shielding cell 20, the second conductivity type diffusion layer 25 is formed in the semiconductor substrate 1, and the first conductivity type hole accumulation is formed thereon. The layer 23 and the first conductivity type hole accumulation layer 24 are formed at a constant ratio, and the second conductivity type floating diffusion layer 22 is formed slightly apart along the first conductivity type hole accumulation layer 24. Further, in the light shielding cell 20, a silicon oxide film 2 that transmits light is formed on the upper portion of the semiconductor substrate 1, and a first conductivity type hole accumulation layer 23 and a first conductivity type hole accumulation layer 24 in the silicon oxide film 2 are formed. In addition, an antireflection film 26 (SiN film: silicon nitride film) is formed in a part directly above, and transfer is performed between the first conductivity type hole accumulation layer 24 and the second conductivity type diffusion layer 25 in the silicon oxide film 2. A gate 21 is formed, and a light shielding layer 27 having no opening is formed on the entire top.

ここで第１導電型正孔蓄積層２３は第１導電型正孔蓄積層２４よりも不純物濃度が高い。
遮光セル２０において遮光層２７には開口部分がないので光が入射しないため、暗電流のみにより第２導電型拡散層２５に電荷が蓄積され、第２導電型拡散層２５に蓄積された電荷は、トランスファーゲート２１を介して第２導電型浮遊拡散層２２に転送された後、外部へ出力される。 Here, the first conductivity type hole accumulation layer 23 has a higher impurity concentration than the first conductivity type hole accumulation layer 24.
In the light shielding cell 20, since no light is incident on the light shielding layer 27, charges are accumulated in the second conductivity type diffusion layer 25 only by dark current, and the charges accumulated in the second conductivity type diffusion layer 25 are After being transferred to the second conductivity type floating diffusion layer 22 through the transfer gate 21, it is output to the outside.

遮光セル２０が受光セル１０と異なるのは、遮光層１７には開口が有るのに対し遮光層２７には開口が無い点と、第１導電型正孔蓄積層２３と第１導電型正孔蓄積層２４との割合が、第１導電型正孔蓄積層１３と第１導電型正孔蓄積層１４との割合と異なる点である。
ここで、受光セル１０における第１導電型正孔蓄積層１３と第１導電型正孔蓄積層１４との境界線からトランスファーゲート１１までの間隔を第１オフセット量と呼び、遮光セル２０における第１導電型正孔蓄積層２３と第１導電型正孔蓄積層２４との境界線からトランスファーゲート２１までの間隔を第２オフセット量と呼ぶことにする。 The light shielding cell 20 is different from the light receiving cell 10 in that the light shielding layer 17 has an opening, whereas the light shielding layer 27 has no opening, and the first conductivity type hole accumulation layer 23 and the first conductivity type hole. The ratio with the accumulation layer 24 is different from the ratio between the first conductivity type hole accumulation layer 13 and the first conductivity type hole accumulation layer 14.
Here, the distance from the boundary line between the first conductivity type hole accumulation layer 13 and the first conductivity type hole accumulation layer 14 in the light receiving cell 10 to the transfer gate 11 is referred to as a first offset amount. An interval from the boundary line between the first conductivity type hole accumulation layer 23 and the first conductivity type hole accumulation layer 24 to the transfer gate 21 is referred to as a second offset amount.

第１オフセット量、及び第２オフセット量は、広い方が電荷が転送されやすく、反対に狭い方が暗電流による出力が低減されるという特性を持つので、これらの特性のトレードオフにより決定されなければならない。
ＯＢ段差が生じる場合には、その発生量に応じて、第２オフセット量を変化させることによりＯＢ段差を軽減し、さらには、第２オフセット量を適切な間隔に調整することにより、ＯＢ段差をほぼ完全に解消することもできる。 The first offset amount and the second offset amount have characteristics that charges are transferred more easily when they are wider, and output due to dark current is reduced when they are narrower. Therefore, they must be determined by a trade-off between these characteristics. I must.
If an OB level difference occurs, the OB level difference is reduced by changing the second offset amount according to the amount of the OB level difference. Further, by adjusting the second offset amount to an appropriate interval, the OB level difference is reduced. It can be almost completely eliminated.

但し、第２オフセット量の調整に際しては、第１導電型正孔蓄積層２３と第１導電型正孔蓄積層２４とを合計した面積と、第１導電型正孔蓄積層１３と第１導電型正孔蓄積層１４とを合計した面積とをほぼ等しくしたまま、面積比率を調整することにより行うものとする。
＜適用例１＞
受光セルにおけるオフセット量が遮光セルにおけるオフセット量と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置において、遮光セルの出力が、光を入射しないときの受光セルの出力に対して、位置に依存しない一定量のＯＢ段差をもっている場合に、当該ＯＢ段差を解消する一例を以下に説明する。 However, in adjusting the second offset amount, the total area of the first conductivity type hole accumulation layer 23 and the first conductivity type hole accumulation layer 24, the first conductivity type hole accumulation layer 13 and the first conductivity type are included. It is performed by adjusting the area ratio while keeping the total area of the type hole accumulation layer 14 substantially equal.
<Application example 1>
In the conventional MOS type imaging device in which the offset amount in the light receiving cell is equal to the offset amount in the light shielding cell, the output of the light shielding cell is a fixed amount independent of the position with respect to the output of the light receiving cell when no light is incident. An example of eliminating the OB step when there is an OB step will be described below.

図２は、イメージエリアの概略及び水平方向の任意の列における各画素のオフセット量の違いを示す図である。
図２に示すように、イメージエリアの中央部分の有効画素に割り当てられた受光セルのオフセット量をＤｍ、イメージエリアの外枠部分のＯＢ部画素に割り当てられた遮光セルのオフセット量をＤｎとすると、以下の関係式が成り立つ。

Ｄｎ＜Ｄｍ ・・・・・式１

図３（ａ）は、上記従来のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の暗出力信号の分布を示す図であり、図３（ｂ）は、本願の適用例１のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の暗出力信号の分布を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating the outline of the image area and the difference in the offset amount of each pixel in an arbitrary column in the horizontal direction.
As shown in FIG. 2, when the offset amount of the light receiving cell assigned to the effective pixel in the central portion of the image area is Dm and the offset amount of the light shielding cell assigned to the OB portion pixel in the outer frame portion of the image area is Dn. The following relational expression holds.

Dn <Dm Equation 1

FIG. 3A is a diagram showing a distribution of dark output signals in an arbitrary column in the conventional MOS type imaging device, and FIG. 3B is an arbitrary diagram in the MOS type imaging device of Application Example 1 of the present application. It is a figure which shows distribution of the dark output signal of a row | line | column.

従来のＭＯＳ型撮像装置において、図３（ａ）に示すようなＯＢ段差が生じていた場合には、当該ＯＢ段差は、適用例１のＭＯＳ型撮像装置によって図３（ｂ）に示すように解消する。
＜適用例２＞
受光セルにおけるオフセット量が遮光セルにおけるオフセット量と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置において、遮光セルの出力が、光を入射しないときの受光セルの出力に対して、位置に依存するＯＢ段差をもっている場合に、当該ＯＢ段差を解消する一例を以下に説明する。適用例２では、遮光セルにおける出力が受光セルからの距離が遠くなるのにともない多くなる場合を想定する。 In the conventional MOS type imaging device, when the OB level difference as shown in FIG. 3A occurs, the OB level difference is caused by the MOS type imaging device of application example 1 as shown in FIG. Eliminate.
<Application example 2>
In the conventional MOS type imaging device in which the offset amount in the light receiving cell is equal to the offset amount in the light shielding cell, the output of the light shielding cell has an OB step depending on the position with respect to the output of the light receiving cell when no light is incident. An example in which the OB level difference is eliminated in the case of being present will be described below. In application example 2, it is assumed that the output from the light shielding cell increases as the distance from the light receiving cell increases.

図４は、イメージエリアの概略及び水平方向の任意の列における各画素のオフセット量の違いを示す図である。
図４に示すように、イメージエリアの中央部分の有効画素に割り当てられた受光セルのオフセット量をＤｍ、イメージエリアの外枠部分のＯＢ部画素に割り当てられた遮光セルのオフセット量を、受光セルからの距離が近い順にＤｉ、Ｄｏとすると、以下の関係式が成り立つ。

Ｄｏ＜Ｄｉ＜Ｄｍ・・・・・式２

図５（ａ）は、上記従来のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の暗出力信号の分布を示す図であり、図５（ｂ）は、本願の適用例２のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の暗出力信号の分布を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating the outline of the image area and the difference in the offset amount of each pixel in an arbitrary column in the horizontal direction.
As shown in FIG. 4, the offset amount of the light receiving cell assigned to the effective pixel in the central portion of the image area is Dm, and the offset amount of the light shielding cell assigned to the OB portion pixel in the outer frame portion of the image area is the light receiving cell. Assuming Di and Do in the order from the shortest distance from, the following relational expression holds.

Do <Di <Dm Equation 2

FIG. 5A is a diagram showing a distribution of dark output signals in an arbitrary column in the conventional MOS type imaging device, and FIG. 5B is an arbitrary diagram in the MOS type imaging device of Application Example 2 of the present application. It is a figure which shows distribution of the dark output signal of a row | line | column.

従来のＭＯＳ型撮像装置において、図５（ａ）に示すようなＯＢ段差が生じていた場合には、当該ＯＢ段差は、適用例２のＭＯＳ型撮像装置によって図５（ｂ）に示すように解消する。
＜適用例３＞
受光セルにおけるオフセット量が遮光セルにおけるオフセット量と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置において、遮光セルの出力が、光を入射しないときの受光セルの出力に対して、位置に依存するＯＢ段差をもっている場合に、当該ＯＢ段差を解消する一例を以下に説明する。適用例３では、遮光セルにおける出力が全単位セルの外周からの距離が遠くなるのにともない多くなる場合を想定する。 In the conventional MOS type imaging device, when an OB step as shown in FIG. 5A has occurred, the OB step is caused by the MOS type imaging device of Application Example 2 as shown in FIG. Eliminate.
<Application example 3>
In the conventional MOS type imaging device in which the offset amount in the light receiving cell is equal to the offset amount in the light shielding cell, the output of the light shielding cell has an OB step depending on the position with respect to the output of the light receiving cell when no light is incident. An example in which the OB level difference is eliminated in the case of being present will be described below. In application example 3, it is assumed that the output in the light-shielding cell increases as the distance from the outer periphery of all unit cells increases.

図６は、イメージエリアの概略及び水平方向の任意の列における各画素のオフセット量の違いを示す図である。
図６に示すように、イメージエリアの中央部分の有効画素に割り当てられた受光セルのオフセット量をＤｍ、イメージエリアの外枠部分のＯＢ部画素に割り当てられた遮光セルのオフセット量を、全単位セルの外周からの距離が近い順にＤｏ、Ｄｉとすると、以下の関係式が成り立つ。

Ｄｉ＜Ｄｏ＜Ｄｍ ・・・・・式３

図７（ａ）は、上記従来のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の暗出力信号の分布を示す図であり、図７（ｂ）は、本願の適用例３のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の暗出力信号の分布を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating the outline of the image area and the difference in the offset amount of each pixel in an arbitrary column in the horizontal direction.
As shown in FIG. 6, the offset amount of the light receiving cell assigned to the effective pixel in the central portion of the image area is Dm, and the offset amount of the light shielding cell assigned to the OB portion pixel in the outer frame portion of the image area is the whole unit. Assuming Do and Di in order of increasing distance from the outer periphery of the cell, the following relational expression holds.

Di <Do <Dm Equation 3

FIG. 7A is a diagram showing the distribution of dark output signals in an arbitrary column in the conventional MOS type imaging device, and FIG. 7B is an arbitrary diagram in the MOS type imaging device of Application Example 3 of the present application. It is a figure which shows distribution of the dark output signal of a row | line | column.

従来のＭＯＳ型撮像装置において、図７（ａ）に示すようなＯＢ段差が生じていた場合には、当該ＯＢ段差は、適用例３のＭＯＳ型撮像装置によって図７（ｂ）に示すように解消する。
＜まとめ＞
以上のように本願のＭＯＳ型固体撮像装置によれば、ＯＢ段差の発生量に応じてオフセット量を調整するので、ＯＢ段差を軽減することができる。 In the conventional MOS type imaging device, when the OB level difference as shown in FIG. 7A occurs, the OB level difference is caused by the MOS type imaging device of application example 3 as shown in FIG. 7B. Eliminate.
<Summary>
As described above, according to the MOS type solid-state imaging device of the present application, the offset amount is adjusted according to the amount of occurrence of the OB step, so that the OB step can be reduced.

従来のＭＯＳ型固体撮像装置では、第１オフセット量が適切な間隔に決定され、その間隔がそのまま第２オフセット量として決定される。つまり遮光セルのオフセット量は受光セルのオフセット量によって決まり、ＯＢ段差の発生量に応じてオフセット量を調整するいう構成も発想もない。
よって、従来よりもＯＢ段差を軽減することができ、またＯＢ段差を完全に解消することが可能である。
（実施の形態２）
＜概要＞
本発明の実施の形態２は、ＭＯＳ型固体撮像装置であって、単位セルの受光面上の反射防止膜の面積を、遮光セル（ＯＢ部画素に相当）の方が受光セル（有効画素に相当）よりも狭い構成とすることによって、ＯＢ段差を軽減するものである。 In the conventional MOS solid-state imaging device, the first offset amount is determined as an appropriate interval, and the interval is determined as it is as the second offset amount. That is, the offset amount of the light shielding cell is determined by the offset amount of the light receiving cell, and there is no configuration or idea of adjusting the offset amount according to the amount of occurrence of the OB step.
Therefore, the OB step can be reduced as compared with the conventional case, and the OB step can be completely eliminated.
(Embodiment 2)
<Overview>
Embodiment 2 of the present invention is a MOS type solid-state imaging device, in which the area of the antireflection film on the light receiving surface of the unit cell is set so that the light shielding cell (corresponding to the OB portion pixel) is the light receiving cell (effective pixel). The OB level difference is reduced by adopting a configuration narrower than the equivalent).

＜構成＞
本発明の実施の形態２のＭＯＳ型固体撮像装置には、受光素子を含む単位セルが複数個配列されており、単位セルには、入射光が遮光層により遮られて受光面に当たらない遮光セルと、入射光が遮光層により遮られることなく受光面に当たり、受光量に応じた輝度情報を蓄積する受光セルとがある。 <Configuration>
In the MOS type solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention, a plurality of unit cells including light receiving elements are arranged, and the unit cells are shielded from incident light being blocked by the light blocking layer and not hitting the light receiving surface. There are a cell and a light receiving cell in which incident light hits a light receiving surface without being blocked by a light blocking layer and accumulates luminance information corresponding to the amount of received light.

図８（ａ）は本発明の実施の形態２のＭＯＳ型固体撮像装置における受光セルを受光面側から見た概略を示す図であり、図８（ｂ）は当該受光セルのＣ−Ｃ’断面における概略を示す図であり、図８（ｃ）は、本発明の実施の形態２のＭＯＳ型固体撮像装置における遮光セルを受光面側から見た概略を示す図であり、図８（ｄ）は、当該遮光セルのＤ−Ｄ’断面における概略を示す図である。   FIG. 8A is a diagram showing an outline of a light receiving cell in the MOS type solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention as viewed from the light receiving surface side, and FIG. 8B is a CC ′ of the light receiving cell. FIG. 8C is a diagram showing an outline of the light-shielding cell in the MOS type solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention as seen from the light receiving surface side, and FIG. ) Is a diagram showing an outline in a DD ′ section of the light-shielding cell.

なお、実施の形態１と同様の構成には、同一番号を付し、その説明を省略する。
図８（ａ）、（ｂ）に示す受光セル１０は、実施の形態１と同様である。
図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、遮光セル３０には、半導体基板１に、第２導電型拡散層３５が形成され、その上層に、第１導電型正孔蓄積層３３と第１導電型正孔蓄積層３４とが一定の割合で形成され、第１導電型正孔蓄積層３４に添って少し離れて第２導電型浮遊拡散層３２が形成されている。さらに遮光セル３０には、半導体基板１の上部に光を透過するシリコン酸化膜２が形成され、シリコン酸化膜２内の第１導電型正孔蓄積層３３と第１導電型正孔蓄積層３４と真上の一部分に反射防止膜３６（ＳｉＮ膜：シリコン窒化膜）が形成され、シリコン酸化膜２内の第１導電型正孔蓄積層３４と第２導電型拡散層３５との間にトランスファーゲート３１が形成され、全体の上部に開口の無い遮光層３７が形成されている。 In addition, the same number is attached | subjected to the structure similar to Embodiment 1, and the description is abbreviate | omitted.
The light receiving cell 10 shown in FIGS. 8A and 8B is the same as that of the first embodiment.
As shown in FIGS. 8C and 8D, the light-shielding cell 30 has a second conductive type diffusion layer 35 formed on the semiconductor substrate 1, and a first conductive type hole accumulation layer 33 and an upper layer thereof. The first conductivity type hole accumulation layer 34 is formed at a constant rate, and the second conductivity type floating diffusion layer 32 is formed slightly apart along the first conductivity type hole accumulation layer 34. Further, in the light shielding cell 30, a silicon oxide film 2 that transmits light is formed on the semiconductor substrate 1, and a first conductivity type hole accumulation layer 33 and a first conductivity type hole accumulation layer 34 in the silicon oxide film 2 are formed. In addition, an antireflection film 36 (SiN film: silicon nitride film) is formed at a part directly above, and transfer is performed between the first conductivity type hole accumulation layer 34 and the second conductivity type diffusion layer 35 in the silicon oxide film 2. A gate 31 is formed, and a light shielding layer 37 having no opening is formed on the entire top.

ここで第１導電型正孔蓄積層３３は第１導電型正孔蓄積層３４よりも不純物濃度が高い。
遮光セル３０において遮光層３７には開口部分がないので光が入射しないため、暗電流のみにより第２導電型拡散層３５に電荷が蓄積され、第２導電型拡散層３５に蓄積された電荷は、トランスファーゲート３１を介して第２導電型浮遊拡散層２２に転送された後、外部へ出力される。 Here, the first conductivity type hole accumulation layer 33 has a higher impurity concentration than the first conductivity type hole accumulation layer 34.
Since there is no opening in the light shielding layer 30 in the light shielding cell 30, no light is incident, so that charges are accumulated in the second conductivity type diffusion layer 35 only by dark current, and the charges accumulated in the second conductivity type diffusion layer 35 are After being transferred to the second conductivity type floating diffusion layer 22 through the transfer gate 31, it is outputted to the outside.

遮光セル３０が受光セル１０と異なるのは、遮光層１７には開口が有るのに対し遮光層３７には開口が無い点と、反射防止膜３６の面積が反射防止膜１６の面積と異なる点である。
反射防止膜３６の面積、及び反射防止膜１６の面積は、広い方が受光効率が高くなり感度が向上し、反対に狭い方が、生成時にかかるストレスが少ないためにダングリングボンドの発生量が少なく、かつシリコン窒化膜はシリコン酸化膜と比べて密度が高く水素拡散のバリア層として働くためにダングリングボンドを水素終端し暗出力を低減させる効果が高いという特性を持つので、これらの特性のトレードオフにより決定されなければならない。但しシリコン窒化膜は、アルミ等の金属膜よりはバリア性が低い。 The light shielding cell 30 is different from the light receiving cell 10 in that the light shielding layer 17 has an opening while the light shielding layer 37 has no opening, and the area of the antireflection film 36 is different from the area of the antireflection film 16. It is.
The larger the area of the antireflection film 36 and the area of the antireflection film 16, the higher the light receiving efficiency and the sensitivity. On the contrary, the narrower the area, the less stress is generated at the time of generation. Since the silicon nitride film has a higher density than the silicon oxide film and functions as a hydrogen diffusion barrier layer, it has a high effect of terminating the dangling bonds with hydrogen and reducing the dark output. Must be determined by trade-off. However, the silicon nitride film has a lower barrier property than a metal film such as aluminum.

ＯＢ段差が生じる場合には、その発生量に応じて、反射防止膜３６の面積を変化させることによりＯＢ段差を軽減し、さらには、反射防止膜３６の面積を適切な広さに調整することにより、ＯＢ段差をほぼ完全に解消することもできる。
なお、反射防止膜３６の面積の調整に際しては、遮光セル３０は受光しないものなので、受光効率は関係ないためダングリングボンドの水素終端性のみに着目して行えばよい。よって反射防止膜３６を完全に無くしてしまってもよい。 When an OB level difference occurs, the OB level difference is reduced by changing the area of the antireflection film 36 according to the amount of generation, and further, the area of the antireflection film 36 is adjusted to an appropriate size. Accordingly, the OB step can be almost completely eliminated.
In adjusting the area of the antireflection film 36, since the light shielding cell 30 does not receive light, the light receiving efficiency does not matter, so it is sufficient to pay attention only to the hydrogen termination property of the dangling bond. Therefore, the antireflection film 36 may be completely eliminated.

＜適用例１＞
受光セルにおける反射防止膜の面積が遮光セルにおける反射防止膜の面積と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置において、遮光セルの出力が、光を入射しないときの受光セルの出力に対して、位置に依存しない一定量のＯＢ段差をもっている場合に、当該ＯＢ段差を解消する一例を以下に説明する。 <Application example 1>
In a conventional MOS imaging device in which the area of the antireflection film in the light receiving cell is equal to the area of the antireflection film in the light shielding cell, the output of the light shielding cell is positioned relative to the output of the light receiving cell when no light is incident. An example of eliminating the OB step when there is a certain amount of OB step that does not depend on the above will be described below.

図９は、イメージエリアの概略及び水平方向の任意の列における各画素の反射防止膜の面積の違いを示す図である。
図９に示すように、イメージエリアの中央部分の有効画素に割り当てられた受光セルの反射防止膜の面積をＡｍ、イメージエリアの外枠部分のＯＢ部画素に割り当てられた遮光セルの反射防止膜の面積をＡｎとすると、以下の関係式が成り立つ。

Ａｎ＜Ａｍ ・・・・・式４

図１０（ａ）は、上記従来のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の暗出力信号の分布を示す図であり、図１０（ｂ）は、本願の適用例１のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の暗出力信号の分布を示す図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating the outline of the image area and the difference in the area of the antireflection film of each pixel in an arbitrary column in the horizontal direction.
As shown in FIG. 9, the area of the antireflection film of the light receiving cell assigned to the effective pixel in the central portion of the image area is Am, and the antireflection film of the light shielding cell assigned to the OB portion pixel in the outer frame portion of the image area. Where An is the area, the following relational expression holds.

An <Am ・ ・ ・ ・ ・ Formula 4

FIG. 10A is a diagram showing the distribution of dark output signals in an arbitrary column in the conventional MOS type imaging device, and FIG. 10B is an arbitrary diagram in the MOS type imaging device of Application Example 1 of the present application. It is a figure which shows distribution of the dark output signal of a row | line | column.

従来のＭＯＳ型撮像装置において、図１０（ａ）に示すようなＯＢ段差が生じていた場合には、当該ＯＢ段差は、適用例１のＭＯＳ型撮像装置によって図１０（ｂ）に示すように解消する。
＜適用例２＞
受光セルにおける反射防止膜の面積が遮光セルにおける反射防止膜の面積と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置において、遮光セルの出力が、光を入射しないときの受光セルの出力に対して、位置に依存するＯＢ段差をもっている場合に、当該ＯＢ段差を解消する一例を以下に説明する。適用例２では、遮光セルにおける出力が受光セルからの距離が遠くなるのにともない多くなる場合を想定する。 In the conventional MOS type imaging device, when an OB level difference as shown in FIG. 10A occurs, the OB level difference is generated by the MOS type imaging device of application example 1 as shown in FIG. Eliminate.
<Application example 2>
In a conventional MOS imaging device in which the area of the antireflection film in the light receiving cell is equal to the area of the antireflection film in the light shielding cell, the output of the light shielding cell is positioned relative to the output of the light receiving cell when no light is incident. An example of eliminating the OB step when there is an OB step depending on the following will be described. In application example 2, it is assumed that the output from the light shielding cell increases as the distance from the light receiving cell increases.

図１１は、イメージエリアの概略及び水平方向の任意の列における各画素の反射防止膜の面積の違いを示す図である。
図１１に示すように、イメージエリアの中央部分の有効画素に割り当てられた受光セルの反射防止膜の面積をＡｍ、イメージエリアの外枠部分のＯＢ部画素に割り当てられた遮光セルの反射防止膜の面積を、受光セルからの距離が近い順にＡｉ、Ａｏとすると、以下の関係式が成り立つ。

Ａｏ＜Ａｉ＜Ａｍ・・・・・式５

図１２（ａ）は、上記従来のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の暗出力信号の分布を示す図であり、図１２（ｂ）は、本願の適用例２のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の暗出力信号の分布を示す図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating the outline of the image area and the difference in the area of the antireflection film of each pixel in an arbitrary column in the horizontal direction.
As shown in FIG. 11, the area of the antireflection film of the light receiving cell assigned to the effective pixel in the central part of the image area is Am, and the antireflection film of the light shielding cell assigned to the OB part pixel in the outer frame part of the image area. The following relational expression holds when the area of A is Ai and Ao in order of increasing distance from the light receiving cell.

Ao <Ai <Am Formula 5

FIG. 12A is a diagram showing a distribution of dark output signals in an arbitrary column in the conventional MOS type imaging device, and FIG. 12B is an arbitrary diagram in the MOS type imaging device of Application Example 2 of the present application. It is a figure which shows distribution of the dark output signal of a row | line | column.

従来のＭＯＳ型撮像装置において、図１２（ａ）に示すようなＯＢ段差が生じていた場合には、当該ＯＢ段差は、適用例２のＭＯＳ型撮像装置によって図１２（ｂ）に示すように解消する。
＜適用例３＞
受光セルにおける反射防止膜の面積が遮光セルにおける反射防止膜の面積と同等である従来のＭＯＳ型撮像装置において、遮光セルの出力が、光を入射しないときの受光セルの出力に対して、位置に依存するＯＢ段差をもっている場合に、当該ＯＢ段差を解消する一例を以下に説明する。適用例３では、遮光セルにおける出力が全単位セルの外周からの距離が遠くなるのにともない多くなる場合を想定する。 In the conventional MOS type imaging device, when an OB level difference as shown in FIG. 12A occurs, the OB level difference is caused by the MOS type imaging device of application example 2 as shown in FIG. Eliminate.
<Application example 3>
In a conventional MOS imaging device in which the area of the antireflection film in the light receiving cell is equal to the area of the antireflection film in the light shielding cell, the output of the light shielding cell is positioned relative to the output of the light receiving cell when no light is incident. An example of eliminating the OB step when there is an OB step depending on the following will be described. In application example 3, it is assumed that the output in the light-shielding cell increases as the distance from the outer periphery of all unit cells increases.

図１３は、イメージエリアの概略及び水平方向の任意の列における各画素の反射防止膜の面積の違いを示す図である。
図１３に示すように、イメージエリアの中央部分の有効画素に割り当てられた受光セルの反射防止膜の面積をＡｍ、イメージエリアの外枠部分のＯＢ部画素に割り当てられた遮光セルの反射防止膜の面積を、全単位セルの外周からの距離が近い順にＡｏ、Ａｉとすると、以下の関係式が成り立つ。

Ａｉ＜Ａｏ＜Ａｍ ・・・・・式６

図１４（ａ）は、上記従来のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の暗出力信号の分布を示す図であり、図１４（ｂ）は、本願の適用例３のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の暗出力信号の分布を示す図である。 FIG. 13 is a diagram illustrating the outline of the image area and the difference in the area of the antireflection film of each pixel in an arbitrary column in the horizontal direction.
As shown in FIG. 13, the area of the antireflection film of the light receiving cell assigned to the effective pixel in the central portion of the image area is Am, and the antireflection film of the light shielding cell assigned to the OB portion pixel in the outer frame portion of the image area. The following relational expression is established, where Ao and Ai are the areas where the distance from the outer periphery of all unit cells is short.

Ai <Ao <Am ... Formula 6

FIG. 14A is a diagram showing a distribution of dark output signals in an arbitrary column in the conventional MOS type imaging device, and FIG. 14B is an arbitrary diagram in the MOS type imaging device of Application Example 3 of the present application. It is a figure which shows distribution of the dark output signal of a row | line | column.

従来のＭＯＳ型撮像装置において、図１４（ａ）に示すようなＯＢ段差が生じていた場合には、当該ＯＢ段差は、適用例３のＭＯＳ型撮像装置によって図１４（ｂ）に示すように解消する。
＜まとめ＞
以上のように本願のＭＯＳ型固体撮像装置によれば、ＯＢ段差の発生量に応じて反射防止膜の面積を調整するので、ＯＢ段差を軽減することができる。 In the conventional MOS type imaging device, when an OB level difference as shown in FIG. 14A is generated, the OB level difference is caused by the MOS type imaging device of application example 3 as shown in FIG. Eliminate.
<Summary>
As described above, according to the MOS type solid-state imaging device of the present application, the area of the antireflection film is adjusted according to the amount of occurrence of the OB step, so that the OB step can be reduced.

従来のＭＯＳ型固体撮像装置では、受光セルの反射防止膜の面積が適切な広さに決定され、その広さがそのまま遮光セルの反射防止膜の面積として決定される。つまり遮光セルの反射防止膜の面積は受光セルの反射防止膜の面積によって決まり、ＯＢ段差の発生量に応じて反射防止膜の面積を調整するいう構成も発想もない。
よって、従来よりもＯＢ段差を軽減することができ、またＯＢ段差を完全に解消することが可能である。 In the conventional MOS type solid-state imaging device, the area of the antireflection film of the light receiving cell is determined to be an appropriate area, and the area is determined as it is as the area of the antireflection film of the light shielding cell. That is, the area of the antireflection film of the light shielding cell is determined by the area of the antireflection film of the light receiving cell, and there is no configuration or idea of adjusting the area of the antireflection film according to the amount of OB step generation.
Therefore, the OB step can be reduced as compared with the conventional case, and the OB step can be completely eliminated.

なお、実施の形態１と２とを組み合わせてもよい。
具体的には、ＯＢ段差の発生量に応じて、遮光セルのオフセット量と遮光セルの反射防止膜の面積との両方を調整する。この構成によれば、よりＯＢ段差を軽減することが可能である。 Embodiments 1 and 2 may be combined.
Specifically, both the offset amount of the light shielding cell and the area of the antireflection film of the light shielding cell are adjusted according to the amount of occurrence of the OB step. According to this configuration, it is possible to further reduce the OB step.

本発明は、ＭＯＳ型固体撮像装置を用いるデジタルカメラ付き携帯電話等の撮像機器に広く適用することができる。本発明によって、消費電力が著しく低く、かつ画質の優れたデジタルカメラを提供することができるので、利用者の利便性、及び購買意欲の増進等に寄与することができ、その産業的利用価値は極めて高い。   The present invention can be widely applied to imaging equipment such as a mobile phone with a digital camera using a MOS type solid-state imaging device. According to the present invention, a digital camera with extremely low power consumption and excellent image quality can be provided, which can contribute to the convenience of the user, the promotion of purchase, and the like. Extremely expensive.

図１（ａ）は本発明の実施の形態１のＭＯＳ型固体撮像装置における受光セルを受光面側から見た概略を示す図であり、図１（ｂ）は当該受光セルのＡ−Ａ’断面における概略を示す図であり、図１（ｃ）は、本発明の実施の形態１のＭＯＳ型固体撮像装置における遮光セルを受光面側から見た概略を示す図であり、図１（ｄ）は、当該遮光セルのＢ−Ｂ’断面における概略を示す図である。FIG. 1A is a diagram showing an outline of a light receiving cell in the MOS type solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention as viewed from the light receiving surface side, and FIG. 1B is an AA ′ of the light receiving cell. FIG. 1C is a diagram showing an outline of a light-shielding cell viewed from the light-receiving surface side in the MOS type solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. ) Is a diagram showing an outline of the light-shielding cell in the BB ′ cross section. イメージエリアの概略及び水平方向の任意の列における各画素のオフセット量の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference of the offset amount of each pixel in the outline of an image area, and the arbitrary columns of a horizontal direction. 図３（ａ）は、上記従来のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の出力信号の分布を示す図であり、図３（ｂ）は、本願の適用例１のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の出力信号の分布を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing the distribution of output signals in an arbitrary column in the conventional MOS type imaging device, and FIG. 3B is an arbitrary column in the MOS type imaging device of Application Example 1 of the present application. It is a figure which shows distribution of the output signal of. イメージエリアの概略及び水平方向の任意の列における各画素のオフセット量の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference of the offset amount of each pixel in the outline of an image area, and the arbitrary columns of a horizontal direction. 図５（ａ）は、上記従来のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の出力信号の分布を示す図であり、図５（ｂ）は、本願の適用例２のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の出力信号の分布を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing the distribution of output signals in an arbitrary column in the conventional MOS type imaging device, and FIG. 5B is an arbitrary column in the MOS type imaging device of Application Example 2 of the present application. It is a figure which shows distribution of the output signal of. イメージエリアの概略及び水平方向の任意の列における各画素のオフセット量の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference of the offset amount of each pixel in the outline of an image area, and the arbitrary columns of a horizontal direction. 図７（ａ）は、上記従来のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の出力信号の分布を示す図であり、図７（ｂ）は、本願の適用例３のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の出力信号の分布を示す図である。FIG. 7A is a diagram showing the distribution of output signals in an arbitrary column in the conventional MOS type imaging device, and FIG. 7B is an arbitrary column in the MOS type imaging device of Application Example 3 of the present application. It is a figure which shows distribution of the output signal of. 図８（ａ）は本発明の実施の形態２のＭＯＳ型固体撮像装置における受光セルを受光面側から見た概略を示す図であり、図８（ｂ）は当該受光セルのＣ−Ｃ’断面における概略を示す図であり、図８（ｃ）は、本発明の実施の形態２のＭＯＳ型固体撮像装置における遮光セルを受光面側から見た概略を示す図であり、図８（ｄ）は、当該遮光セルのＤ−Ｄ’断面における概略を示す図である。FIG. 8A is a diagram showing an outline of a light receiving cell in the MOS type solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention as viewed from the light receiving surface side, and FIG. 8B is a CC ′ of the light receiving cell. FIG. 8C is a diagram showing an outline of the light-shielding cell in the MOS type solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention as seen from the light receiving surface side, and FIG. ) Is a diagram showing an outline in a DD ′ section of the light-shielding cell. イメージエリアの概略及び水平方向の任意の列における各画素の反射防止膜の面積の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference of the area of the antireflection film of each pixel in the outline of an image area, and the arbitrary columns of a horizontal direction. 図１０（ａ）は、上記従来のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の出力信号の分布を示す図であり、図１０（ｂ）は、本願の適用例１のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の出力信号の分布を示す図である。FIG. 10A is a diagram showing the distribution of output signals in an arbitrary column in the conventional MOS type imaging device, and FIG. 10B is an arbitrary column in the MOS type imaging device of Application Example 1 of the present application. It is a figure which shows distribution of the output signal of. イメージエリアの概略及び水平方向の任意の列における各画素のオフセット量の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference of the offset amount of each pixel in the outline of an image area, and the arbitrary columns of a horizontal direction. 図１２（ａ）は、上記従来のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の出力信号の分布を示す図であり、図１２（ｂ）は、本願の適用例２のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の出力信号の分布を示す図である。FIG. 12A is a diagram showing the distribution of output signals in an arbitrary column in the conventional MOS type imaging device, and FIG. 12B is an arbitrary column in the MOS type imaging device of Application Example 2 of the present application. It is a figure which shows distribution of the output signal of. イメージエリアの概略及び水平方向の任意の列における各画素の反射防止膜の面積の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference of the area of the antireflection film of each pixel in the outline of an image area, and the arbitrary columns of a horizontal direction. 図１４（ａ）は、上記従来のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の出力信号の分布を示す図であり、図１４（ｂ）は、本願の適用例３のＭＯＳ型撮像装置における任意の列の出力信号の分布を示す図である。FIG. 14A is a diagram showing the distribution of output signals in an arbitrary column in the conventional MOS type imaging device, and FIG. 14B is an arbitrary column in the MOS type imaging device of Application Example 3 of the present application. It is a figure which shows distribution of the output signal of.

符号の説明Explanation of symbols

１ 半導体基板
２ シリコン酸化膜
１０ 受光セル
１１ トランスファーゲート
１２ 導電型浮遊拡散層
１３ 導電型正孔蓄積層
１４ 導電型正孔蓄積層
１５ 導電型拡散層
１６ 反射防止膜
１７ 遮光層
２０ 遮光セル
２１ トランスファーゲート
２２ 導電型浮遊拡散層
２３ 導電型正孔蓄積層
２４ 導電型正孔蓄積層
２５ 導電型拡散層
２６ 反射防止膜
２７ 遮光層
３０ 遮光セル
３１ トランスファーゲート
３２ 導電型浮遊拡散層
３３ 導電型正孔蓄積層
３４ 導電型正孔蓄積層
３５ 導電型拡散層
３６ 反射防止膜
３７ 遮光層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Silicon oxide film 10 Light receiving cell 11 Transfer gate 12 Conductive floating diffusion layer 13 Conductive hole accumulation layer 14 Conductive hole accumulation layer 15 Conductive diffusion layer 16 Antireflection film 17 Light shielding layer 20 Light shielding cell 21 Light shielding cell 21 Transfer Gate 22 Conductive floating diffusion layer 23 Conductive hole accumulation layer 24 Conductive hole accumulation layer 25 Conductive diffusion layer 26 Antireflection film 27 Light shielding layer 30 Light shielding cell 31 Transfer gate 32 Conductive floating diffusion layer 33 Conductive hole Storage layer 34 Conductive hole storage layer 35 Conductive diffusion layer 36 Antireflection film 37 Light-shielding layer

Claims (10)

受光素子を含む単位セルが、複数個配列されているＭＯＳ型固体撮像装置であって、
前記受光素子の受光面は、トランスファーゲートに隣接する一の導電型の第１領域と、トランスファーゲートから乖離し、第１領域に隣接し、且つ第１領域よりも不純物濃度が高い一の導電型の第２領域からなり、
前記単位セルには、
入射光が遮光層により遮られて、受光面に当たらない遮光セルと、
入射光が遮光層により遮られることなく受光面に当たり、受光量に応じた輝度情報を蓄積する受光セルとがあり、
前記トランスファーゲートと前記第２領域との間隔が、前記遮光セルと前記受光セルとで異なること
を特徴とするＭＯＳ型固体撮像装置。 A MOS type solid-state imaging device in which a plurality of unit cells including light receiving elements are arranged,
The light receiving surface of the light receiving element is separated from the transfer gate with a first region of one conductivity type adjacent to the transfer gate, and is adjacent to the first region and has a higher impurity concentration than the first region. The second area of
The unit cell includes
A light shielding cell in which incident light is blocked by the light shielding layer and does not strike the light receiving surface;
There is a light receiving cell in which incident light hits the light receiving surface without being blocked by the light blocking layer and accumulates luminance information according to the amount of light received,
A MOS type solid-state imaging device, wherein a distance between the transfer gate and the second region is different between the light shielding cell and the light receiving cell. 前記受光セルにおける前記間隔は、配列された位置に関係なく一定であり、
前記遮光セルにおける間隔は、配列された位置に応じて異なること
を特徴とする請求項１に記載のＭＯＳ型固体撮像装置。 The interval in the light receiving cell is constant regardless of the arranged position,
The MOS type solid-state imaging device according to claim 1, wherein an interval in the light-shielding cell is different according to the arranged position. 前記遮光セルにおける前記間隔は、前記受光セルにおける前記間隔よりも狭いこと
を特徴とする請求項２に記載のＭＯＳ型固体撮像装置。 The MOS type solid-state imaging device according to claim 2, wherein the interval in the light shielding cell is narrower than the interval in the light receiving cell. 前記遮光セルは、前記受光セルの外周に配列されているオプティカルブラック部に相当し、
前記遮光セルにおける前記間隔は、前記受光セルからの距離が遠くなるのにともない、徐々に狭くなること
を特徴とする請求項２に記載のＭＯＳ型固体撮像装置。 The light shielding cell corresponds to an optical black portion arranged on the outer periphery of the light receiving cell,
The MOS type solid-state imaging device according to claim 2, wherein the interval in the light-shielding cell is gradually reduced as the distance from the light-receiving cell is increased. 前記遮光セルは、前記受光セルの外周に配列されているオプティカルブラック部に相当し、
前記遮光セルにおける前記間隔は、全単位セルの外周からの距離が遠くなるのにともない、徐々に狭くなること
を特徴とする請求項２に記載のＭＯＳ型固体撮像装置。 The light shielding cell corresponds to an optical black portion arranged on the outer periphery of the light receiving cell,
The MOS type solid-state imaging device according to claim 2, wherein the interval in the light-shielding cell is gradually reduced as the distance from the outer periphery of all the unit cells is increased. 受光素子を含む単位セルが、複数個配列されているＭＯＳ型固体撮像装置であって、
前記受光素子の受光面上に、ＳｉＮ膜を有し、
前記単位セルには、
入射光が遮光層により遮られて、受光面に当たらない遮光セルと、
入射光が遮光層により遮られることなく受光面に当たり、受光量に応じた輝度情報を蓄積する受光セルとがあり、
前記ＳｉＮ膜の面積が、前記遮光セルと前記受光セルとで異なること
を特徴とするＭＯＳ型固体撮像装置。 A MOS type solid-state imaging device in which a plurality of unit cells including light receiving elements are arranged,
On the light receiving surface of the light receiving element, there is a SiN film,
The unit cell includes
A light shielding cell in which incident light is blocked by the light shielding layer and does not strike the light receiving surface;
There is a light receiving cell in which incident light hits the light receiving surface without being blocked by the light blocking layer and accumulates luminance information according to the amount of light received,
The MOS type solid-state imaging device, wherein the area of the SiN film is different between the light shielding cell and the light receiving cell. 前記受光セルにおける前記面積は、配列された位置に関係なく一定であり、
前記遮光セルにおける前記面積は、配列された位置に応じて異なること
を特徴とする請求項６に記載のＭＯＳ型固体撮像装置。 The area of the light receiving cell is constant regardless of the arranged position;
The MOS type solid-state imaging device according to claim 6, wherein the area of the light-shielding cell is different according to the arranged position. 前記遮光セルにおける前記面積は、前記受光セルにおける前記面積よりも狭いか、又は、
前記受光セルはＳｉＮ膜を有し、前記遮光セルは前記ＳｉＮ膜を有さないこと
を特徴とする請求項６に記載のＭＯＳ型固体撮像装置。 The area in the light shielding cell is smaller than the area in the light receiving cell, or
The MOS type solid-state imaging device according to claim 6, wherein the light receiving cell has a SiN film, and the light shielding cell does not have the SiN film. 前記遮光セルは、前記受光セルの外周に配列されているオプティカルブラック部に相当し、
前記遮光セルにおける前記面積は、前記受光セルからの距離が遠くなるのにともない、徐々に狭くなること
を特徴とする請求項７に記載のＭＯＳ型固体撮像装置。 The light shielding cell corresponds to an optical black portion arranged on the outer periphery of the light receiving cell,
The MOS type solid-state imaging device according to claim 7, wherein the area of the light-shielding cell gradually decreases as the distance from the light-receiving cell increases. 前記遮光セルは、前記受光セルの外周に配列されているオプティカルブラック部に相当し、
前記遮光セルにおける前記面積は、全単位セルの外周からの距離が遠くなるのにともない、徐々に狭くなること
を特徴とする請求項７に記載のＭＯＳ型固体撮像装置。 The light shielding cell corresponds to an optical black portion arranged on the outer periphery of the light receiving cell,
The MOS type solid-state imaging device according to claim 7, wherein the area of the light-shielding cell gradually decreases as the distance from the outer periphery of all unit cells increases.
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