JPH05344279A - 固体撮像装置とその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置とその製造方法Info
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- JPH05344279A JPH05344279A JP4150408A JP15040892A JPH05344279A JP H05344279 A JPH05344279 A JP H05344279A JP 4150408 A JP4150408 A JP 4150408A JP 15040892 A JP15040892 A JP 15040892A JP H05344279 A JPH05344279 A JP H05344279A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固体撮像装置とその製造方法に関し、受光部
近傍に入射した光を集光して受光部に導いて感度を向上
させ、さらに、スミア電荷を低減する。 【構成】 半導体基板１の上に受光部２と電荷転送部３
が配列形成され、この受光部２の上に、半導体基板１か
ら離れるほど高く、かつ、受光部２の周辺よりも中心部
に近いほど高い屈折率分布を有する透光絶縁層９1 〜９
8 を設ける。上記の屈折率分布を有する透光絶縁層９1
〜９8 を形成する方法として、受光部２の上の絶縁層６
に開口８を形成し、この開口８を含む半導体基板１の上
に屈折率が段階的にあるいは連続的に順次大きくなる透
光性絶縁層９1 〜９8 を堆積する工程を用いる。
近傍に入射した光を集光して受光部に導いて感度を向上
させ、さらに、スミア電荷を低減する。 【構成】 半導体基板１の上に受光部２と電荷転送部３
が配列形成され、この受光部２の上に、半導体基板１か
ら離れるほど高く、かつ、受光部２の周辺よりも中心部
に近いほど高い屈折率分布を有する透光絶縁層９1 〜９
8 を設ける。上記の屈折率分布を有する透光絶縁層９1
〜９8 を形成する方法として、受光部２の上の絶縁層６
に開口８を形成し、この開口８を含む半導体基板１の上
に屈折率が段階的にあるいは連続的に順次大きくなる透
光性絶縁層９1 〜９8 を堆積する工程を用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置、特に、
受光部の光学系に特徴を有する固体撮像装置とその製造
方法に関するものである。
受光部の光学系に特徴を有する固体撮像装置とその製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４（Ａ），（Ｂ）は、従来の固体撮像
装置の構成説明図である。この図４（Ａ）は従来の固体
撮像装置の平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＸＹ線に
おける断面図である。この図において、１１は半導体基
板、１２は受光部、１３は垂直電荷転送部、１４はゲー
ト絶縁膜、１５は読出しおよび転送電極、１６は透光性
絶縁層、１７は遮光膜、１８は水平電荷転送部、１９は
増幅器、２０は出力端子である。
装置の構成説明図である。この図４（Ａ）は従来の固体
撮像装置の平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＸＹ線に
おける断面図である。この図において、１１は半導体基
板、１２は受光部、１３は垂直電荷転送部、１４はゲー
ト絶縁膜、１５は読出しおよび転送電極、１６は透光性
絶縁層、１７は遮光膜、１８は水平電荷転送部、１９は
増幅器、２０は出力端子である。
【０００３】この従来の固体撮像装置においては、一導
電型の半導体基板１１の上に逆導電型不純物を導入する
ことによって受光部１２と垂直電荷転送部１３が形成さ
れ、その上にゲート絶縁膜１４が形成され、さらにその
上に読出しおよび転送電極１５が形成され、垂直電荷転
送部１３の上に遮光膜１７を埋め込んで透光性絶縁層１
６が形成されている。そして、複数の垂直電荷転送部１
３の一端に接する水平電荷転送部１８が形成され、この
水平電荷転送部１８の終端には、増幅器１９が接続さ
れ、増幅器１９の出力は出力端子２０に接続されてい
る。
電型の半導体基板１１の上に逆導電型不純物を導入する
ことによって受光部１２と垂直電荷転送部１３が形成さ
れ、その上にゲート絶縁膜１４が形成され、さらにその
上に読出しおよび転送電極１５が形成され、垂直電荷転
送部１３の上に遮光膜１７を埋め込んで透光性絶縁層１
６が形成されている。そして、複数の垂直電荷転送部１
３の一端に接する水平電荷転送部１８が形成され、この
水平電荷転送部１８の終端には、増幅器１９が接続さ
れ、増幅器１９の出力は出力端子２０に接続されてい
る。
【０００４】この固体撮像装置の受光部１２に光が入射
すると、受光部１２を構成する単位フォトダイオードで
受光量に対応する量の電荷が発生し、この電荷は信号電
荷として蓄積される。この時、受光部１２以外に光が入
射するとスミア電荷が発生するため、遮光膜を設けて受
光部１２以外の領域への光の入射を防いでいる。受光部
に蓄積された信号電荷は、読出しおよびゲート電極１５
によって垂直電荷転送部１３に移され、垂直電荷転送部
１３の読出しおよび転送電極１５にクロックパルスが入
力されると順次垂直方向に転送され、さらに、水平電荷
転送部１８によって水平方向に転送され、増幅器１９に
よって増幅されて出力端子２０に出力される。
すると、受光部１２を構成する単位フォトダイオードで
受光量に対応する量の電荷が発生し、この電荷は信号電
荷として蓄積される。この時、受光部１２以外に光が入
射するとスミア電荷が発生するため、遮光膜を設けて受
光部１２以外の領域への光の入射を防いでいる。受光部
に蓄積された信号電荷は、読出しおよびゲート電極１５
によって垂直電荷転送部１３に移され、垂直電荷転送部
１３の読出しおよび転送電極１５にクロックパルスが入
力されると順次垂直方向に転送され、さらに、水平電荷
転送部１８によって水平方向に転送され、増幅器１９に
よって増幅されて出力端子２０に出力される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
固体撮像装置においては、受光部１２以外の領域に入射
した光は電荷に変換されず、したがって、開口率が小さ
く出力信号が少ないという問題を有している。また、光
の一部は遮光膜１７の下に散乱・回折されて受光部１２
以外の領域に達しスミア電荷を発生するという問題を有
している。
固体撮像装置においては、受光部１２以外の領域に入射
した光は電荷に変換されず、したがって、開口率が小さ
く出力信号が少ないという問題を有している。また、光
の一部は遮光膜１７の下に散乱・回折されて受光部１２
以外の領域に達しスミア電荷を発生するという問題を有
している。
【０００６】したがって、本発明は、受光部近傍に入射
した光を集光して受光部に導き感度を向上させ、さら
に、スミア電荷を低減することを目的とする。
した光を集光して受光部に導き感度を向上させ、さら
に、スミア電荷を低減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる固体撮像
装置においては、上記の二つの目的を同時に実現するた
めに、半導体基板上に受光部と電荷転送部が配列形成さ
れ、該受光部の上に、半導体基板から離れるほど高く、
かつ、受光部の周辺よりも中心部に近いほど高い屈折率
分布を有する透光性絶縁層を具える構成を採用した。
装置においては、上記の二つの目的を同時に実現するた
めに、半導体基板上に受光部と電荷転送部が配列形成さ
れ、該受光部の上に、半導体基板から離れるほど高く、
かつ、受光部の周辺よりも中心部に近いほど高い屈折率
分布を有する透光性絶縁層を具える構成を採用した。
【０００８】また本発明にかかる固体撮像装置の製造方
法においては、半導体基板上に受光部と電荷転送部を配
列形成する工程と、該受光部と電荷転送部受光部の上に
絶縁層を形成する工程と、該受光部の上の該絶縁層に開
口を形成する工程と、該開口を含む該半導体基板上に屈
折率が段階的にあるいは連続的に順次大きくなる透光性
絶縁層を堆積する工程を採用した。
法においては、半導体基板上に受光部と電荷転送部を配
列形成する工程と、該受光部と電荷転送部受光部の上に
絶縁層を形成する工程と、該受光部の上の該絶縁層に開
口を形成する工程と、該開口を含む該半導体基板上に屈
折率が段階的にあるいは連続的に順次大きくなる透光性
絶縁層を堆積する工程を採用した。
【０００９】
【作用】本発明のように、受光部の上に、半導体基板か
ら離れるほど高く、かつ、受光部の周辺よりも中心部に
近いほど高い屈折率分布を有する透光性絶縁層を設ける
と、各受光部近傍の領域に入射される光が集光されて受
光部に入射されるために実質的に感度が向上し、かつ、
受光部以外への光の入射が低減されるためにスミア電荷
の発生が減少する。
ら離れるほど高く、かつ、受光部の周辺よりも中心部に
近いほど高い屈折率分布を有する透光性絶縁層を設ける
と、各受光部近傍の領域に入射される光が集光されて受
光部に入射されるために実質的に感度が向上し、かつ、
受光部以外への光の入射が低減されるためにスミア電荷
の発生が減少する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 （第１実施例）図１は、第１実施例の固体撮像装置の構
成説明図である。この図において、１は半導体基板、２
は受光部、３は電荷転送部、４はゲート絶縁膜、５は読
出しおよび転送電極、６は絶縁層、７は遮光膜、８は開
口、９1，９2 ，９3 ，９4 ，９5 ，９6 ，９7 ，９8
は透光性絶縁層である。
する。 （第１実施例）図１は、第１実施例の固体撮像装置の構
成説明図である。この図において、１は半導体基板、２
は受光部、３は電荷転送部、４はゲート絶縁膜、５は読
出しおよび転送電極、６は絶縁層、７は遮光膜、８は開
口、９1，９2 ，９3 ，９4 ，９5 ，９6 ，９7 ，９8
は透光性絶縁層である。
【００１１】この実施例の固体撮像装置においては、一
導電型の半導体基板１の上面に、この半導体基板１とは
逆導電型の不純物を導入して受光部２と電荷転送部３が
形成され、その上にゲート絶縁膜４が形成され、このゲ
ート絶縁膜４の上に読出しおよび転送電極５が形成さ
れ、この絶縁層６の受光部２の上に開口８が形成され、
電荷転送部の上には遮光膜７が形成されており、この開
口８内から遮光膜７にかけて、段階的にあるいは連続的
に大きくなる屈折率ｎ1 ，ｎ2 ，ｎ3 ，ｎ4 ，ｎ 5 ，ｎ
6 ，ｎ7 ，ｎ8 が形成されて、結果的に、この受光部の
上に、半導体基板から離れるほど高く、かつ、受光部の
周辺よりも中心部に近いほど高い屈折率分布を有する透
光性絶縁層が形成されている。
導電型の半導体基板１の上面に、この半導体基板１とは
逆導電型の不純物を導入して受光部２と電荷転送部３が
形成され、その上にゲート絶縁膜４が形成され、このゲ
ート絶縁膜４の上に読出しおよび転送電極５が形成さ
れ、この絶縁層６の受光部２の上に開口８が形成され、
電荷転送部の上には遮光膜７が形成されており、この開
口８内から遮光膜７にかけて、段階的にあるいは連続的
に大きくなる屈折率ｎ1 ，ｎ2 ，ｎ3 ，ｎ4 ，ｎ 5 ，ｎ
6 ，ｎ7 ，ｎ8 が形成されて、結果的に、この受光部の
上に、半導体基板から離れるほど高く、かつ、受光部の
周辺よりも中心部に近いほど高い屈折率分布を有する透
光性絶縁層が形成されている。
【００１２】この透光性絶縁層は、例えば、組成を変え
たＳｉＯ2 系の無機ガラス、あるいは有機材料で構成さ
れる。
たＳｉＯ2 系の無機ガラス、あるいは有機材料で構成さ
れる。
【００１３】この実施例の固体撮像装置の構成による
と、各受光部近傍の入射光が受光部に収束されるため感
度が向上し、また、受光部以外への光の入射を防ぐこと
ができるためスミア等の擬信号が減少する。
と、各受光部近傍の入射光が受光部に収束されるため感
度が向上し、また、受光部以外への光の入射を防ぐこと
ができるためスミア等の擬信号が減少する。
【００１４】（第２実施例）図２（Ａ），（Ｂ）、図３
（Ｃ），（Ｄ）は、第２実施例の固体撮像装置の製造工
程説明図である。この図における符号は、図１において
同符号を付して説明したものと同様の意味をもつ。この
製造工程説明図を参照して、この実施例の固体撮像装置
の製造方法を説明する。
（Ｃ），（Ｄ）は、第２実施例の固体撮像装置の製造工
程説明図である。この図における符号は、図１において
同符号を付して説明したものと同様の意味をもつ。この
製造工程説明図を参照して、この実施例の固体撮像装置
の製造方法を説明する。
【００１５】第１工程（図２（Ａ）参照） 一導電型のシリコンである半導体基板１に逆導電型の不
純物を拡散、イオン注入等によって導入して受光部２お
よび電荷転送部３を形成する。次いで、その表面を熱酸
化することによってＳｉＯ2 からなるゲート絶縁膜４を
形成する。このゲート絶縁膜４の上に、受光部２の端か
ら転送部３の上にかけて読出しおよび電荷転送電極５を
形成する。さらにその上に、ＰＳＧ等の絶縁層６を形成
し、その上に受光部２の上の領域を除いてＡｌからなる
遮光膜７を形成する。
純物を拡散、イオン注入等によって導入して受光部２お
よび電荷転送部３を形成する。次いで、その表面を熱酸
化することによってＳｉＯ2 からなるゲート絶縁膜４を
形成する。このゲート絶縁膜４の上に、受光部２の端か
ら転送部３の上にかけて読出しおよび電荷転送電極５を
形成する。さらにその上に、ＰＳＧ等の絶縁層６を形成
し、その上に受光部２の上の領域を除いてＡｌからなる
遮光膜７を形成する。
【００１６】第２工程（図２（Ｂ）参照） 絶縁層６の受光部２を覆う部分を、フォトリソグラフィ
ー技術を用いて除去して開口８を形成する。
ー技術を用いて除去して開口８を形成する。
【００１７】第３工程（図３（Ｃ）参照） 屈折率ｎ1 の透光性絶縁層９1 を受光部を覆うように、
かつ、受光部の上に形成した開口が埋まらないように形
成する。
かつ、受光部の上に形成した開口が埋まらないように形
成する。
【００１８】第４工程（図３（Ｄ）参照） その上に、透光性絶縁層９1 の屈折率ｎ1 より大きい屈
折率ｎ2 を有する透光性絶縁層９2 を、透光性絶縁層９
1 の凹部が埋まらないように形成する。さらに、その上
に上記と同様に、徐々に高くなる屈折率ｎ3 ，ｎ4 ，ｎ
5 ，ｎ 6 ，ｎ7 ，ｎ8 を有する透光性絶縁層９3 ，
９4 ，９5 ，９6 ，９7 ，９8 を形成する。最後に受光
部２の上の最上層の透光性絶縁層９8 の表面を平坦化す
る。
折率ｎ2 を有する透光性絶縁層９2 を、透光性絶縁層９
1 の凹部が埋まらないように形成する。さらに、その上
に上記と同様に、徐々に高くなる屈折率ｎ3 ，ｎ4 ，ｎ
5 ，ｎ 6 ，ｎ7 ，ｎ8 を有する透光性絶縁層９3 ，
９4 ，９5 ，９6 ，９7 ，９8 を形成する。最後に受光
部２の上の最上層の透光性絶縁層９8 の表面を平坦化す
る。
【００１９】この構造によると、受光部２の近傍に入射
した光がこの屈折率分布によって集光されて受光部２に
入射するため感度が向上し、従来の固体撮像装置におい
て遮光膜７の下に広く散乱していた入射光を受光部２に
収束するためスミア電荷が低減される。
した光がこの屈折率分布によって集光されて受光部２に
入射するため感度が向上し、従来の固体撮像装置におい
て遮光膜７の下に広く散乱していた入射光を受光部２に
収束するためスミア電荷が低減される。
【００２０】なお、上記の屈折率分布を有する透光性絶
縁層は、組成を段階的あるいは連続的に変えながらＢ4
Ｋａ，Ｂ4 Ｆａ等の無機ガラス材料をＣＶＤによって堆
積することによって実現することができ、あるいは、屈
折率を変えながらアクリル系樹脂（屈折率は１．５５近
傍）等の有機材料をスピンコーティングすることによっ
て塗布して形成することができる。
縁層は、組成を段階的あるいは連続的に変えながらＢ4
Ｋａ，Ｂ4 Ｆａ等の無機ガラス材料をＣＶＤによって堆
積することによって実現することができ、あるいは、屈
折率を変えながらアクリル系樹脂（屈折率は１．５５近
傍）等の有機材料をスピンコーティングすることによっ
て塗布して形成することができる。
【００２１】ＣＶＤまたはスピンコーティングの条件を
調節することによって、最上層の透光性絶縁層９8 の表
面を平坦化することができ、この場合は上記の平坦化工
程は不要である。
調節することによって、最上層の透光性絶縁層９8 の表
面を平坦化することができ、この場合は上記の平坦化工
程は不要である。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
装置によれば、各受光部の上に、半導体基板から離れる
ほど高く、かつ、受光部の周辺よりも中心部に近いほど
高い屈折率分布を有する透光性絶縁層が設けられること
によって、各受光部近傍の入射光が受光部に収束されて
信号電荷に変換されるために感度が向上し、また、本来
入射すべきでない転送部等の受光部以外の領域への光の
入射が防がれるため、スミア等の擬信号が減少する。ま
た、本発明の固体撮像装置の製造方法によると、上記の
固体撮像装置を容易に実現することができる。
装置によれば、各受光部の上に、半導体基板から離れる
ほど高く、かつ、受光部の周辺よりも中心部に近いほど
高い屈折率分布を有する透光性絶縁層が設けられること
によって、各受光部近傍の入射光が受光部に収束されて
信号電荷に変換されるために感度が向上し、また、本来
入射すべきでない転送部等の受光部以外の領域への光の
入射が防がれるため、スミア等の擬信号が減少する。ま
た、本発明の固体撮像装置の製造方法によると、上記の
固体撮像装置を容易に実現することができる。
【図１】第１実施例の固体撮像装置の構成説明図であ
る。
る。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は、第２実施例の固体撮像装置
の製造工程説明図（その１）である。
の製造工程説明図（その１）である。
【図３】（Ｃ），（Ｄ）は、第２実施例の固体撮像装置
の製造工程説明図（その２）である。
の製造工程説明図（その２）である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、従来の固体撮像装置の構成
説明図である。
説明図である。
１ 半導体基板 ２ 受光部 ３ 電荷転送部 ４ ゲート絶縁膜 ５ 転送電極 ６ 絶縁層 ７ 遮光膜 ８ 開口 ９1 ，９2 ，９3 ，９4 ，９5 ，９6 ，９7 ，９8 透
光性絶縁層
光性絶縁層
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に受光部と電荷転送部が配
列形成され、該受光部の上に、半導体基板から離れるほ
ど高く、かつ、受光部の周辺よりも中心部に近いほど高
い屈折率分布を有する透光性絶縁層を具えることを特徴
とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 半導体基板上に受光部と電荷転送部を配
列形成する工程と、該受光部と電荷転送部受光部の上に
絶縁層を形成する工程と、該受光部の上の該絶縁層に開
口を形成する工程と、該開口を含む該半導体基板上に屈
折率が段階的にあるいは連続的に順次大きくなる透光性
絶縁層を堆積する工程を含むことを特徴とする固体撮像
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4150408A JPH05344279A (ja) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | 固体撮像装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4150408A JPH05344279A (ja) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | 固体撮像装置とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05344279A true JPH05344279A (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15496308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4150408A Withdrawn JPH05344279A (ja) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | 固体撮像装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05344279A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001044401A (ja) * | 1999-07-28 | 2001-02-16 | Nec Corp | 固体撮像素子およびその製造方法 |
| JP2008147568A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Canon Inc | イメージセンサおよび撮像装置 |
| JP2011061133A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Zycube:Kk | 半導体イメージセンサとその製造法 |
-
1992
- 1992-06-10 JP JP4150408A patent/JPH05344279A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001044401A (ja) * | 1999-07-28 | 2001-02-16 | Nec Corp | 固体撮像素子およびその製造方法 |
| JP2008147568A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Canon Inc | イメージセンサおよび撮像装置 |
| JP2011061133A (ja) * | 2009-09-14 | 2011-03-24 | Zycube:Kk | 半導体イメージセンサとその製造法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990831 |