JP2012248679A - 固体撮像装置、それを用いた撮像システム及び固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光電変換部と、電荷保持部と、複数のトランジスタと、を含む画素を有する固体撮像装置において、光電変換部と、電荷保持部と、複数のトランジスタとの上部に配される第1の絶縁膜と、第1の絶縁膜の開口に配され、複数のトランジスタのソースあるいはドレインに配置された導電体と、第1の絶縁膜に配され、電荷保持部の上に配された遮光膜を有する。
【選択図】 図1
Description
グローバル電子シャッター機能とは、行列状に配された複数の画素の光電荷蓄積の開始時刻と終了時刻とを全画素で同時に行う機能である。グローバル電子シャッター機能を有する固体撮像装置は、画素に光電変換部と光電変換された電荷を一定時間保持しておく電荷保持部とを有する。グローバル電子シャッター機能を有する固体撮像装置の電荷保持部では、光電荷の蓄積終了後から読み出しまでの期間、電荷を保持する。この時、光電変換部以外で発生した電荷が電荷保持部に混入するとノイズ信号となり画質が劣化する可能性がある。特許文献1には、画素に光電変換部と電荷保持部とを有し、電荷保持部上に遮光膜を設けた構成が開示されている。
また、特許文献2には、焦点検出用の画素を有する構成において、焦点検出用の画素に設けられたスリットを有する遮光膜の記載がある。
また、特許文献2に記載の固体撮像装置においてもスリットを有する遮光膜について詳細に検討がなされておらず、同様の課題が生じうる。
そこで、本発明においては、高い遮光性能を有する遮光膜を有する固体撮像装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、固体撮像装置の製造方法は、光電変換部と、前記光電変換部にて生じた電荷を保持する電荷保持部と、前記電荷保持部の電荷に基づく信号を出力するためのトランジスタを含む複数のトランジスタと、を有する固体撮像装置の製造方法において、前記光電変換部と、前記電荷保持部と、前記複数のトランジスタとを覆う第1の絶縁膜を形成する工程と、前記電荷保持部の上の前記第1の絶縁膜の一部を除去する工程と、前記第1の絶縁膜の一部が除去された部分に遮光膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
まず、図8は本実施例の固体撮像装置の4画素分の回路図を示している。図8において、画素800は2行2列で配列されている。画素800は、光電変換部801と、電荷保持部802と、第1の転送用トランジスタ804と、第2の転送用トランジスタ805と、増幅用トランジスタ806と、選択用トランジスタ807と、リセット用トランジスタ808と、を含む。更に、画素800は、不要電荷排出用のオーバーフロードレイン(以下OFD)のための第3の転送用トランジスタ809を含む。画素800において、803は浮遊拡散部(フローティングディフュージョン部、以下FD部)を含むノードである。電源線810及び電源線811は所定の電圧を供給する配線である。電源線810はOFD用のトランジスタ809の主電極領域と接続している。電源線811は、リセット用トランジスタ及び選択用トランジスタの主電極領域と接続している。RES、TX1、TX2、SEL、TX3は各トランジスタのゲート電極にパルスを供給する制御線であり、垂直走査回路(不図示)からパルスが供給される。RESはリセット用トランジスタ808、TX1は第1の転送用トランジスタ804、TX2は第2の転送用トランジスタ805のゲート電極にパルスを供給する制御線である。SELは選択用トランジスタ807、TX3は第3の転送用トランジスタ809のゲート電極にパルスを供給する制御線である。OUTは信号線である。図8に示されているnやmは自然数であり、ある行nとその隣の行n+1、ある列mとその隣の列m+1とを示している。信号線OUTから出力された信号は読み出し回路(不図示)に保持され、増幅や加算等の処理がなされ、固体撮像装置の外部へ信号が出力される。この時、信号の加算等の処理や外部への信号出力を制御する制御信号が水平走査回路(不図示)から供給されうる。また、信号線OUTには増幅用トランジスタとソースフォロア回路を構成する定電流源が設けられうる。図8において、画素800とは、1つの光電変換部801を含む構成であり、固体撮像装置の構成における最小の繰り返し単位である。なお、画素800は本構成に限定されるものではなく、増幅用トランジスタを複数の画素で共有化するような構成であってもよい。
本実施例の固体撮像装置について、図4及び図5を用いて説明する。まず、図4(A)は図1(A)に対応する固体撮像装置の断面模式図である。図4(A)において、図1(A)と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施例の固体撮像装置について、図6を用いて説明する。まず、図6(F)は図4(A)に対応する固体撮像装置の断面模式図である。図6(F)において、図4(A)と同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施例の固体撮像装置について、図7を用いて説明する。本実施例の固体撮像装置は、撮像用の画素と焦点検出用の画素とを有する固体撮像装置である。実施例1〜3の固体撮像装置に比べて電荷保持部及び第2の転送用トランジスタを有していない構成となっている。図7において図1等と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
102 P型の半導体領域
105 N型の半導体領域
106 N型の半導体領域
107 N型の半導体領域
108 第1の転送用トランジスタのゲート電極
110 第2の転送用トランジスタのゲート電極
113 絶縁膜
115 コンタクトを構成する導電体
116 遮光膜
Claims (14)
- 光電変換部と、
前記光電変換部にて生じた電荷を保持する電荷保持部と、
前記電荷保持部の電荷に基づく信号を出力するための複数のトランジスタと、を含む画素を有し、
前記光電変換部と、前記電荷保持部と、前記複数のトランジスタとの上部に配される第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜の開口に配され、前記複数のトランジスタのソースあるいはドレインに配置された導電体と、を有する固体撮像装置において、
前記第1の絶縁膜に配され、前記電荷保持部の上に配された遮光膜を有することを特徴とする固体撮像装置。 - 前記遮光膜は、前記第1の絶縁膜の溝に配されていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記遮光膜は、前記第1の絶縁膜の開口に配されていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記第1の絶縁膜よりも高い屈折率を有し、前記光電変換部と前記絶縁膜との間に配された第2の絶縁膜を有し、
前記遮光膜の底面が前記第2の絶縁膜と接することを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の絶縁膜よりも高い屈折率を有し、前記光電変換部と前記絶縁膜との間に配された第2の絶縁膜を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記複数のトランジスタは、前記光電変換部の電荷を前記電荷保持部に転送するための第1の転送用トランジスタと、前記電荷保持部の電荷を浮遊拡散部に転送するための第2の転送用トランジスタと、前記浮遊拡散部の電位に基づく信号を出力する増幅用トランジスタとを有し、
前記遮光膜は前記光電変換部の上部から、前記第1の転送用トランジスタのゲート電極を覆って、前記第2の転送用トランジスタのゲート電極の上部まで配置されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記遮光膜と前記第1の絶縁膜との間と、前記遮光膜と前記第1の転送用トランジスタのゲート電極との間と、前記遮光膜と前記第2の転送用トランジスタのゲート電極との間に、第3の絶縁膜が配置されていることを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。
- 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置からの信号を処理する処理部と、を有する撮像システム。 - 光電変換部と、前記光電変換部にて生じた電荷を保持する電荷保持部と、前記電荷保持部の電荷に基づく信号を出力するためのトランジスタを含む複数のトランジスタと、を有する固体撮像装置の製造方法において、
前記光電変換部と、前記電荷保持部と、前記複数のトランジスタとを覆う第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記電荷保持部の上の前記第1の絶縁膜の一部を除去する工程と、
前記第1の絶縁膜の一部が除去された部分に遮光膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1の絶縁膜の一部を除去する工程は、前記第1の絶縁膜の一部を除去することで、前記第1の絶縁膜に溝を形成する工程であることを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記第1の絶縁膜の一部を除去する工程は、前記第1の絶縁膜の一部を除去することで、前記第1の絶縁膜に開口を形成する工程であることを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記第1の絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホールに導電体を形成する工程と、を更に有し、
前記第1の絶縁膜に開口を形成する工程と、前記コンタクトホールを形成する工程と、を同一工程で行うことを特徴とする請求項11に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1の絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホールに導電体を形成する工程と、を更に有し、
前記遮光膜を形成する工程と、前記コンタクトホールに導電体を形成する工程と、を同一工程で行うことを特徴とする請求項9乃至12のいずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1の絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホールに導電体を形成する工程と、を更に有し、
前記第1の絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホールに導電体を形成する工程を行った後、前記第1の絶縁膜の一部を除去する工程を行うことを特徴とする請求項9乃至13のいずれか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。
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