JPH0794694A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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JPH0794694A
JPH0794694A JP23833393A JP23833393A JPH0794694A JP H0794694 A JPH0794694 A JP H0794694A JP 23833393 A JP23833393 A JP 23833393A JP 23833393 A JP23833393 A JP 23833393A JP H0794694 A JPH0794694 A JP H0794694A
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JP
Japan
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state image
light
image sensor
solid state
output
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Pending
Application number
JP23833393A
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English (en)
Inventor
Yasushi Maruyama
康 丸山
Yasuto Maki
康人 真城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 CCD固体撮像素子の暗電流の低減化、出力
のダイナミックレンジの低下防止及び周辺回路の動作の
安定化を図る。 【構成】 固体撮像素子の信号電荷検出部16を含む出
力部18及び周辺回路部20の全域に、オンチップカラ
ーフィルタの各色を重ねた積層膜による遮光膜27を形
成して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】CCD固体撮像素子として、IT(イン
ターライントランスファ)型のCCD固体撮像素子が知
られている。図3は、IT型CCD固体撮像素子の全体
の構成を示す。IT型CCD固体撮像素子1は、画素と
なる多数の受光部2がマトリックス状に配列され、各受
光部列の一側にCCD構造の垂直転送レジスタ3が設け
られた撮像部4と、CCD構造の水平転送レジスタ5
と、水平転送レジスタ5の終段に接続された例えばフロ
ーティングディフージョン領域又はフローティングゲー
ト等の信号電荷検出部6及びこれに接続された出力アン
プ7からなる出力部8とを有して成る。
【0003】垂直転送レジスタ3及び水平転送レジスタ
5には、光が入射されないように例えばAlによる遮光
膜が形成される。また、撮像部4上には所謂オンチップ
カラーフィルタ9が形成され、例えば補色系フィルタの
場合には、各受光部2上に夫々対応するマゼンタ
(M)、シアン(Cy)及びイエロー(Y)の染色層が
形成される。撮像部4の周辺部では図示せざるも、周辺
回路が形成される。
【0004】この撮像素子1では、各受光部2からの信
号電荷が垂直転送レジスタ3へ読み出され、垂直転送レ
ジスタ3から1ライン毎の信号電荷が水平転送レジスタ
5へ転送された後、水平転送レジスタ5内を順次転送
し、信号電荷検出部6にて電荷−電圧変換され、出力ア
ンプ7よりCCD出力が得られるようになされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したC
CD固体撮像素子1、即ち一般用途向けの固体撮像素子
では、従来、出力部8及び周辺回路部10は遮光されて
いない。これは、配線の加工上の問題や、Al遮光膜を
形成した場合にAl遮光膜と信号電荷検出部6間で容量
が増え、高感度化、高速化に不利となるためである。
【0006】しかし、遮光しない場合、例えば太陽等の
明るい光源を写した時に、たまたま撮像領域の外にある
出力部、特に信号電荷検出部6に強い光が当り、そこで
光電変換して暗電流となることがある。この現象は特に
駆動周波数が低い場合に顕著である。
【0007】例えばカメラのオートフォーカス用センサ
では駆動周波数が通常のテレビ用のイメージセンサの駆
動周波数より低く、例えば100KHz程度である。こ
の場合、信号電荷が電荷検出部、例えばフローティング
ディフージョン領域6に蓄積されている時間が長くなる
ため、このフローティングディフージョン領域6で光電
変換される時間が長くなり、暗電流が大幅に増加するこ
とになる。
【0008】かかる場合、その時出力されている画素は
黒レベルが上がるので、本来よりも暗く見えてしまうこ
とになる。同じ理由で出力のダイナミックレンジが小さ
くなってしまう。
【0009】一方、周辺回路部10のトランジスタに光
が当たると、即ち、ゲート下に光が入射されると変調さ
れ、例えばカットオフ時の電流が増え、回路動作が不安
定になる。
【0010】本発明は、上述の点に鑑み、暗電流の低減
等を可能にした固体撮像素子を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、固体撮像素子
の少なくとも電荷検出部16上にオンチップフィルタ1
9の各色M,Cy,Yを重ねた積層膜27による遮光膜
を形成して構成する。
【0012】
【作用】本発明においては、少なくとも電荷検出部16
上にオンチップカラーフィルタ19の各色M,Cy,Y
を重ねた積層膜による遮光膜27を形成することによ
り、電荷検出部16への光の入射が阻止される。このた
め、電荷検出部16での光電変換による暗電流の発生が
抑えられ、固体撮像素子の暗電流の低減が図れる。同時
に出力のタイナミックレンジの低下を防止できる。
【0013】そして、遮光膜27として、オンチップカ
ラーフィルタ19の各色による積層膜で形成することに
より、電荷検出部16の拡散層との間で容量が形成され
ることがなく、固体撮像素子の高感度化、高速化を損な
うことがない。
【0014】また、周辺回路部20上にも、同様にオン
チップカラーフィルタ19の各色を重ねた積層膜による
遮光膜27を形成するときには、周辺回路部20のトラ
ンジスタへの光入射が阻止され、カットオフ時の電流増
加がなく確実なトランジスタ動作を行わせることができ
る。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して本発明による固体撮像
素子の実施例を説明する。
【0016】図1は、本発明によるIT型のCCD固体
撮像素子の一例を示す。本例のCCD固体撮像素子11
は、画素となる多数の受光部12がマトリックス状に配
列され、各受光部列の一側に信号電荷を垂直方向に転送
するためのCCD構造の垂直転送レジスタ13が設けら
れてなる撮像部14と、撮像部14の下端に信号電荷を
水平方向に転送するCCD構造の水平転送レジスタ15
と、水平転送レジスタの終段に接続された例えばフロー
ティングディフージョン領域、フローティングゲート等
の信号電荷検出部16及び出力アンプ17からなる出力
部18とを備え、更に周辺部に駆動回路等の周辺回路が
形成されて成る。
【0017】垂直転送レジスタ13及び水平転送レジス
タ15には、光が入射されないように例えばAlによる
遮光膜が形成される。撮像部14上にはオンチップカラ
ーフィルタ19が形成され、例えば補色系フィルタの場
合には、対応する受光部12上に夫々マゼンタ(M)、
シアン(Cy)及びイエロー(Y)の各染色層が形成さ
れる。
【0018】即ち、図2の断面図で示すように、撮像部
14では、受光部2を構成する例えばフォトダイオード
(光電変換素子)、垂直転送レジスタ13の転送チャン
ネル領域等が形成された半導体基体21の表面に、ゲー
ト絶縁膜を介して多結晶シリコンからなる転送電極22
が形成され、この転送電極22を覆うように絶縁膜を介
してAl遮光膜23が形成される。そして、平坦化膜2
4を介して各受光部12上に夫々対応するマゼンタ
(M)、シアン(Cy)及びイエロー(Y)の染色層か
らなるオンチップカラーフィルタ19が形成され、更に
このカラーフィルタ19上に入射光を各受光部12に集
光させるためのオンチップマイクロレンズ25が形成さ
れる。
【0019】このCCD固体撮像素子11の動作(信号
電荷の読み出し)は前述と同様であるので重複説明は省
略する。
【0020】そして、本例では、特に、出力部18と周
辺回路部20の全体に、図1の斜線で示すように、オン
チップカラーフィルタ19の全色即ちマゼンタ(M)、
シアン(Cy)及びイエロー(Y)の3色の染色層を重
ねた積層膜による遮光膜27が形成される。
【0021】即ち、オンチップカラーフィルタの形成工
程において、出力部18及び周辺回路部20まで広げた
マスクを用いて露光し、之を各色の染色層について繰り
返し行って図2に示すように、出力部18(周辺回路部
20も同様)上に、撮像部14のカラーフィルタ19の
形成と同時に、マゼンタ(M)、シアン(Cy)及びイ
エロー(Y)の3色の染色層を全て重ねてなる遮光膜2
7が形成される。この遮光膜27上には、オンチップマ
イクロレンズ25と同じ材料による保護膜28が形成さ
れる。
【0022】上述した本実施例によれば、固体撮像素子
の出力部18及び周辺回路部20上に、撮像部14にお
けるオンチップカラーフィルタ19の染色層を利用し
て、その3色(M),(Cy),(Y)の染色層を全て
重ねてなる遮光膜27を形成することにより、出力部1
8及び周辺回路部20への光入射が阻止される。一般に
使われている補色系オンチップカラーフィルタの場合、
3色を重ねた積層膜27の透過率は0〜30%程度の低
さである。
【0023】従って、例えば太陽等の明るい光源を写し
た時でも、出力部18の特に信号電荷検出部(例えばフ
ローティングディフージョン領域、フローティングゲー
ト等)16への光入射が阻止され、光電変換により暗電
流が生じるのを抑えることができる。このため、固体撮
像素子の暗電流を低減することができる。
【0024】また、本例の遮光膜27は、Al等の導電
膜ではなく、オンチップカラーフィルタ19を利用した
遮光膜であるため、信号電荷検出部16、例えばフロー
ティングディフージョン領域との間で容量が形成される
こともなく、高感度化、高速化を妨げることがない。同
時に、固体撮像素子の出力のダイナミックレンジの低下
を防止することができる。本実施例は、特にカメラのオ
ートフォーカス用センサに適用して好適である。
【0025】さらに、周辺回路部20においても、遮光
膜27によって、周辺回路のトランジスタに光が当たら
ないので、例えばカットオフ時の電流増加もなく、回路
動作を安定にすることができる。
【0026】尚、上例では遮光膜27として、補色系オ
ンチップカラーフィルタの3色を重ねて形成したが、そ
の他、赤,緑,青のオンチップカラーフィルタを用いる
ときは、その赤,緑,青の3色の染色層を重ねた遮光膜
を用いることもできる。
【0027】また上例では、本発明をIT型CCD固体
撮像素子に適用したが、その他、例えばFIT(フレー
ム インターライン トランスファ)型のCCD固体撮
像素子等にも適用できる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、固体撮像素子の少なく
とも信号電荷検出部上にオンチップカラーフィルタの各
色を重ねてなる遮光膜を形成したことにより、暗電流を
低減することができ、また出力のダイナミックレンジの
低下を防止することができる。従って、信頼性の高い固
体撮像素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るCCD固体撮像素子の一例を示す
構成図である。
【図2】本発明に係るCCD固体撮像素子の一例を示す
要部の断面図である。
【図3】従来のCCD固体撮像素子の構成図である。
【符号の説明】
1,11 CCD固体撮像素子 2,12 受光部 3,13 垂直転送レジスタ 4,14 撮像部 5,15 水平転送レジスタ 6,16 信号電荷検出部 7,17 出力アンプ 8,18 出力部 19 オンチップカラーフィルタ 10,20 周辺回路部 21 半導体基体 22 転送電極 23 Al遮光膜 24 平坦化膜 25 オンチップマイクロレンズ 27 遮光膜 28 保護膜 M マゼンタ Cy シアン Y イエロー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体撮像素子の少なくとも電荷検出部上
    に、オンチップカラーフィルタの各色を重ねた積層膜に
    よる遮光膜が形成されて成ることを特徴とする固体撮像
    素子。
JP23833393A 1993-09-24 1993-09-24 固体撮像素子 Pending JPH0794694A (ja)

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