JPH0794699A - 固体撮像素子 - Google Patents

固体撮像素子

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JPH0794699A
JPH0794699A JP5236842A JP23684293A JPH0794699A JP H0794699 A JPH0794699 A JP H0794699A JP 5236842 A JP5236842 A JP 5236842A JP 23684293 A JP23684293 A JP 23684293A JP H0794699 A JPH0794699 A JP H0794699A
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JP
Japan
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film
light
light receiving
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state image
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JP5236842A
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English (en)
Inventor
Yuichi Okazaki
雄一 岡崎
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体撮像素子における暗電流、Qsむら、ス
ミア成分の低減化を図る。 【構成】 単結晶半導体基板(42,43)内に受光部
(光電変換素子)32及び電荷転送部33が設けられて
なる固体撮像素子において、受光部32の正電荷蓄積領
域48の全域上に之に接するように、ITO等よりなる
透明導電膜53を形成し、この透明導電膜53を接地さ
れるAl遮光膜56に接続して構成する。

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】図3は、従来のCCD固体撮像素子の一
例を示す。このCCD固体撮像素子1は、第1導電形例
えばN形のシリコン基板2上の第1の第2導電形即ちP
形のウエル領域3内にN形の不純物拡散領域4と、垂直
転送レジスタ5を構成するN形転送チャンネル領域6並
びにP形のチャネルストップ領域7が形成され、上記N
形の不純物拡散領域4上にP形の正電荷蓄積領域8が、
N形の転送チャネル領域6の直下に第2のP形ウエル領
域9が夫々形成されている。
【0003】ここで、N形の不純物拡散領域4とP形ウ
エル領域3とのPN接合jによるフォトダイオードPD
によって受光部(光電変換素子)10が構成される。こ
の受光部10は画素に対応して形成される。
【0004】そして、受光部10上を含んで、垂直転送
レジスタ5を構成する転送チャネル領域6、チャネルス
トップ領域7及び後述する読み出しゲート部11上にS
iO 2 膜によるゲート絶縁膜15上に多結晶シリコンか
らなる転送電極16が形成され、転送チャネル領域6、
ゲート絶縁膜15及び転送電極16によりCCD構造の
垂直転送レジスタ5が構成される。
【0005】転送電極16の表面にはSiO2 膜14が
形成され、この転送電極16及び受光部の正電荷蓄積領
域8上を含む全面に、リフロー膜であるPSG(リン・
シリケート・ガラス)からなる層間絶縁膜17が積層さ
れ、更に転送電極16上に上記層間絶縁膜17を介して
Al遮光膜18が選択的に形成される。
【0006】Al遮光膜18は、図示の例では2層膜構
造とされ、垂直転送レジスタ5上を帯状に延長する第1
のAl遮光膜19と、この第1のAl遮光膜19上を覆
い受光部10から直接垂直転送レジスタ5に入射される
光(斜めに入射される光)を阻止するために受光部10
側に一部延長するはり出し部20aが一体に設けられた
第2のAl遮光膜20とで構成される。
【0007】そして、このAl遮光膜18を含む全面上
に例えばプラズマSiN膜21及び平坦化膜22が順次
形成される。この平坦化膜22上にカラーフィルタ層2
3が形成され、更に、カラーフィルタ層21上の受光部
10に対応する位置にオンチップマイクロレンズ24が
形成される。
【0008】転送電極16は、垂直転送レジスタ5と受
光部10間に延長形成され、ここにおいて読み出しゲー
ト部11が構成される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した固
体撮像素子1では、次のような問題点があった。
【0010】(i)受光部10において、図4に示すよ
うに、層間絶縁膜であるリン・シリケートガラス膜17
内に存在する不純物イオン(正のイオン)25等によ
り、絶縁膜15と正電荷蓄積領域8の界面における空乏
層26が広げられ、これが暗電流増加の原因となってい
た。この暗電流は、空乏層26内の再結晶中心の働きに
よって生じる電子−正孔対によるものである。
【0011】(ii)受光部10の正電荷蓄積領域8に蓄
積されたホール(正孔)を掃き出すためのいわゆるホー
ルドレインとして、チャネルストップ領域7が用いら
れ、このチャネルストップ領域7を通じて正電荷蓄積領
域8に蓄積されたホールが掃き出される。しかし、垂直
方向に延びるチャネルストップ領域7は抵抗を有するた
め、垂直方向に関する上下の受光部10でのホールの掃
き出し量が異なり、これが同じ光を当てたときの信号電
荷量Qsのむらの原因となっていた。
【0012】(iii )近年、固体撮像素子においては、
小型化が進められてきている。この小型化に伴い、オン
チップマイクロレンズ24の曲率や平坦化膜22などの
膜厚を調整しても、図3に示すように、受光部10上に
焦点をつくることが困難である。従って、オンチップマ
イクロレンズ24を通過した光Lが完全集光しないた
め、Al遮光膜18のはり出し部20a下部から垂直転
送レジスタ5への光のもれ込みが増え、スミア成分が多
くなる。
【0013】本発明は、上述の点に鑑み、暗電流、Qs
むら及びスミア成分の低減化を図ることができる固体撮
像素子を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、単結晶半導体
基体42,43に光電変換素子32と電荷転送部33が
設けられてなる固体撮像素子において、光電変換素子3
2の直上に該光電変換素子32に接して接地された透明
導電膜53を形成して構成する。
【0015】
【作用】本発明においては、光電変換素子32に直接接
して接地された透明導電膜53が形成されるので、この
透明導電膜53が光電変換された一方の電荷のドレイン
として作用し、Qsむらを低減することができる。
【0016】また、透明導電膜53を通して光電変換素
子32の表面が接地電位となるので、光電変換素子32
の界面での空乏化が防止され、暗電流を低減することが
できる。
【0017】さらに、透明導電膜53の屈折率により、
光電変換素子32を通り、遮光膜56のはり出し部55
a下から入射する光Lが内方(光電変換素子側)に屈折
され、感度向上、並びにスミア成分の低減化が可能とな
る。
【0018】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。
【0019】図1(全体図)及び図2(A−A線上の断
面)は、本発明によるCCD固体撮像素子の一例を示
す。図1に示すCCD固体撮像素子31は、複数の受光
部(光電変換素子)32がマトリックス状に配列され、
各受光部列の一側に受光部32からの信号電荷を垂直方
向に転送するためのCCD構造の垂直転送レジスタ33
が形成され、さらに各垂直転送レジスタ33の端部に接
続して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34が形成され、水平転送レジスタ34の
終段に出力部37が接続されて成る。各受光部列と隣り
合う垂直転送レジスタ33間にはチャネルストップ領域
35が形成され、夫々端部で連結される。チャネルスト
ップ領域35は接地することができる。
【0020】本例のCCD固体撮像素子31において
は、図2の断面で示すように、第1導電形例えばN形の
シリコン基板42上の第1の第2導電形即ちP形のウエ
ル領域43内にN形の不純物拡散領域44と、垂直転送
レジスタ33を構成するN形の転送チャネル領域46並
びにP形のチャネルストップ領域35が形成され、上記
N形の不純物拡散領域44上にP形の正電荷蓄積領域4
8が、またN形の転送チャネル領域46の直下に第2の
P形ウエル領域49が夫々形成される。
【0021】ここで、N形の不純物拡散領域44とP形
ウエル領域43とのPN接合jによるフォトダイオード
PDによって受光部(光電変換素子)32が構成され
る。
【0022】垂直転送レジスタ33を構成する転送チャ
ネル領域46、チャネルストップ領域35及び読み出し
ゲート部36上に例えばSiO2 によるゲート絶縁膜5
0が形成される。このゲート絶縁膜50上に多結晶シリ
コンからなる転送電極51が形成され、転送チャネル領
域46、ゲート絶縁膜50及び転送電極51によりCC
D構造の垂直転送レジスタ33が構成される。転送電極
51の表面にはSiO 2 膜52が形成される。
【0023】そして、本例では、特に受光部32の正電
荷蓄積領域48の全域に直接接触するように、受光部3
2及び垂直転送レジスタ33を含む全面に例えばITO
(酸化インジウム錫)膜等による透明導電膜53が形成
される。また、この透明導電膜53に電気的に接続され
るように、垂直転送レジスタ33に対応する部分の透明
導電膜53上に金属遮光膜、例えば第1のAl遮光膜5
4が形成される。
【0024】第1のAl遮光膜54を除く全面にリフロ
ー膜であるPSG(リン・シリケート・ガラス)からな
る層間絶縁膜57が積層され、更に、転送電極51上に
金属遮光膜例えば第2のAl遮光膜55が選択的に形成
される。このPSGによる層間絶縁膜57は、ここに含
まれる水素がアニール時に拡散して結晶欠陥の回復に役
立つ。第2のAl遮光膜55は、第1のAl遮光膜54
と接続されると共に、受光部32から直接垂直転送レジ
スタ33に入射される光(斜めに入射される光)を阻止
するために受光部32側に一部延長するはり出し部55
aが一体に設けられる。
【0025】かかる第1及び第2のAl遮光膜54及び
55により全体としてのAl遮光膜56が構成される。
このAl遮光膜56は接地される。以後、前述と同様
に、Al遮光膜56を含む全面上に例えばプラズマSi
N膜59及び平坦化膜60が順次形成され、この平坦化
膜60上にカラーフィルタ層61が形成され、更にカラ
ーフィルタ層61上の受光部32に対応する位置に、入
射光を受光部32に集光させるためのオンチップマイク
ロレンズ62が形成される。
【0026】上述した本実施例によれば、受光部33の
正電荷蓄積領域48の表面に直接接触するように透明導
電膜53を形成し、この透明導電膜53を接地されるA
l遮光膜56に接続して構成することにより、透明導電
膜53がいわゆるホールドレインとして作用し、各受光
部32での正電荷蓄積領域48に蓄積されたホール(正
孔)は透明導電膜53より低抵抗のAl遮光膜56を通
じて掃き出される。従って、同じ光量を受けたときの信
号電荷量Qsが、垂直方向の上下の受光部32で同程度
となり、いわゆるQsむらを低減することができる。
【0027】また、接地された透明導電膜53が正電荷
蓄積領域48全域に直接形成されるので、正電荷蓄積領
域48の表面は接地電位となる。従って、正電荷蓄積領
域48では、層間絶縁膜57内存在する正の不純物イオ
ンの影響を受けず、正電荷蓄積領域48界面の空乏化を
防止することができ、暗電流を低減することができる。
【0028】さらに、透明導電膜53であるITO膜は
屈折率が2.0であるので、Al遮光膜56のはり出し
部55a下に入射した光Lは内側(受光部側)に屈折さ
れることになる。この結果、光Lが受光部32に集中し
感度を向上すると共に、はり出し部55a下に入射した
光によるスミア成分を低減することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、固体撮像素子におい
て、その光電変換素子上に直接、透明光電膜を形成する
ことにより、暗電流の発生、各光電変換素子間のQsむ
らを低減することができ、且つ光の漏れ込みによるスミ
ア成分の低減を図ることができる。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】本発明に係る固体撮像素子の一例を示す全体の
構成図である。
【図2】図1のA−A線上の断面図である。
【図3】従来の固体撮像素子を示す断面図である。
【図4】従来例の説明に供する要部の断面図である。
【符号の説明】
1,31 固体撮像素子 10,32 受光部 5,33 垂直転送レジスタ 34 水平転送レジスタ 7,35 チャネルストップ領域 11,36 読み出しゲート部 37 出力部 2,42 シリコン基板 3,43 第1のウエル領域 4,44 N形不純物拡散領域 6,46 転送チャネル領域 8,48 正電荷蓄積領域 9,49 第2のウエル領域 15,50 ゲート絶縁膜 16,51 転送電極 14,52 絶縁膜 53 透明導電膜 18,19,20,54,55,56 Al遮光膜 21,59 プラズマSiN膜 22,60 平坦化膜 23,61 カラーフィルタ層 24,62 オンチップマイクロレンズ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単結晶半導体基体に光電変換素子と電荷
    転送部が設けられてなる固体撮像素子において、 上記光電変換素子の直上に該光電変換素子に接して接地
    された透明導電膜が形成されて成ることを特徴とする固
    体撮像素子。
JP5236842A 1993-09-22 1993-09-22 固体撮像素子 Pending JPH0794699A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5236842A JPH0794699A (ja) 1993-09-22 1993-09-22 固体撮像素子

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ID=17006605

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JP5236842A Pending JPH0794699A (ja) 1993-09-22 1993-09-22 固体撮像素子

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6809359B2 (en) 2001-05-16 2004-10-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid-state imaging device, method for manufacturing the same, and method for driving the same
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