JPH09252103A - 受光素子 - Google Patents
受光素子Info
- Publication number
- JPH09252103A JPH09252103A JP8087386A JP8738696A JPH09252103A JP H09252103 A JPH09252103 A JP H09252103A JP 8087386 A JP8087386 A JP 8087386A JP 8738696 A JP8738696 A JP 8738696A JP H09252103 A JPH09252103 A JP H09252103A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- conversion region
- incident light
- region
- charges
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】受光素子に関し、例えばCCD固体撮像素子に
適用して、感度を向上する。 【解決手段】光電変換領域12、13を透過した入射光
を光電変換領域12、13に反射する反射層21を、光
電変換領域12、13の下層に配置する。
適用して、感度を向上する。 【解決手段】光電変換領域12、13を透過した入射光
を光電変換領域12、13に反射する反射層21を、光
電変換領域12、13の下層に配置する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、受光素子に関し、
例えばCCD固体撮像素子に適用して、光電変換領域の
下層に金属膜等の反射膜を形成することにより、入射光
に対する感度を向上する。
例えばCCD固体撮像素子に適用して、光電変換領域の
下層に金属膜等の反射膜を形成することにより、入射光
に対する感度を向上する。
【0002】
【従来の技術】従来、CCD固体撮像素子においては、
マトリックス状に配置した光電変換部において、それぞ
れ入射光を光電変換して蓄積電荷を生成すると共に保持
し、この保持した蓄積電荷を所定周期で出力するように
なされている。
マトリックス状に配置した光電変換部において、それぞ
れ入射光を光電変換して蓄積電荷を生成すると共に保持
し、この保持した蓄積電荷を所定周期で出力するように
なされている。
【0003】すなわち図3は、CCD固体撮像素子チッ
プを示す平面図であり、このCCD固体撮像素子チップ
1は、周囲に配線用パッド2が配置され、内側の領域が
有効エリア3に割り当てられる。ここでこの有効エリア
3は、実際に撮像に供する領域であり、周囲に遮光部4
が形成される。また、矢印Aにより拡大して示すよう
に、光電変換部5が所定ピッチで配置され、これら光電
変換部5を避けて遮光膜6が配置される。
プを示す平面図であり、このCCD固体撮像素子チップ
1は、周囲に配線用パッド2が配置され、内側の領域が
有効エリア3に割り当てられる。ここでこの有効エリア
3は、実際に撮像に供する領域であり、周囲に遮光部4
が形成される。また、矢印Aにより拡大して示すよう
に、光電変換部5が所定ピッチで配置され、これら光電
変換部5を避けて遮光膜6が配置される。
【0004】この光電変換部5は、B−B断面で取って
図4に示すように、所定のプロセスにより作成されたシ
リコン基板8上に直接に、又は遮光膜6を介して保護層
9が形成され、この保護層9を介してオンチップマイク
ロレンズ10が配置される。光電変換部5は、このオン
チップマイクロレンズ10により入射光Lを効率良く受
光する。
図4に示すように、所定のプロセスにより作成されたシ
リコン基板8上に直接に、又は遮光膜6を介して保護層
9が形成され、この保護層9を介してオンチップマイク
ロレンズ10が配置される。光電変換部5は、このオン
チップマイクロレンズ10により入射光Lを効率良く受
光する。
【0005】シリコン基板8は、N形半導体基板上に順
次P形、N形の領域が形成された後、図示しない電極を
マスクにしたイオン注入により光電変換領域が形成され
る。光電変換部5では、このN形半導体基板上に形成さ
れたP形の領域11によりオーバーフローバリアーが形
成され、このオーバーフローバリアーより過剰な蓄積電
荷が放電される。またオンチップマイクロレンズ10の
集光位置にはN形の領域が形成され、このN形の領域で
電荷蓄積部12が形成される。さらにこの電荷蓄積部1
2に上層には、P形の領域13が形成され、このP形の
領域13により光電変換で発生したホールが排出され
る。これにより光電変換部5は、このP形領域13及び
N形領域12により光電変換領域が形成され、この光電
変換領域で入射光を光電変換する。
次P形、N形の領域が形成された後、図示しない電極を
マスクにしたイオン注入により光電変換領域が形成され
る。光電変換部5では、このN形半導体基板上に形成さ
れたP形の領域11によりオーバーフローバリアーが形
成され、このオーバーフローバリアーより過剰な蓄積電
荷が放電される。またオンチップマイクロレンズ10の
集光位置にはN形の領域が形成され、このN形の領域で
電荷蓄積部12が形成される。さらにこの電荷蓄積部1
2に上層には、P形の領域13が形成され、このP形の
領域13により光電変換で発生したホールが排出され
る。これにより光電変換部5は、このP形領域13及び
N形領域12により光電変換領域が形成され、この光電
変換領域で入射光を光電変換する。
【0006】すなわち図5に示すように、基板深さ方向
について光電変換部5のポテンシャルを示すと、光電変
換部5は、電荷蓄積部12において部分的にポテンシャ
ルが低下し、これにより光電変換による蓄積電荷がこの
電荷蓄積部12に保持される。またこの電荷蓄積部12
の下層側、オーバーフローバリアー11でポテンシャル
が増大し、過剰な蓄積電荷については、このオーバーフ
ローバリアー11によるポテンシャルバリアーより溢れ
出して放電するようになされている。
について光電変換部5のポテンシャルを示すと、光電変
換部5は、電荷蓄積部12において部分的にポテンシャ
ルが低下し、これにより光電変換による蓄積電荷がこの
電荷蓄積部12に保持される。またこの電荷蓄積部12
の下層側、オーバーフローバリアー11でポテンシャル
が増大し、過剰な蓄積電荷については、このオーバーフ
ローバリアー11によるポテンシャルバリアーより溢れ
出して放電するようになされている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところでこの種のCC
D固体撮像素子においては、感度の向上が望まれる。こ
の場合光電変換部5に入射する入射光のうち、長波長の
入射光においては、図5において矢印Cで示すように、
オーバーフローバリアー11によるポテンシャルバリア
ーを飛び越え、結局光電変換に利用されないものがある
ことにより、このような長波長の入射光を光電変換に利
用することができれば、その分感度を向上できると考え
られる。
D固体撮像素子においては、感度の向上が望まれる。こ
の場合光電変換部5に入射する入射光のうち、長波長の
入射光においては、図5において矢印Cで示すように、
オーバーフローバリアー11によるポテンシャルバリア
ーを飛び越え、結局光電変換に利用されないものがある
ことにより、このような長波長の入射光を光電変換に利
用することができれば、その分感度を向上できると考え
られる。
【0008】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、長波長の入射光を有効に利用して従来に比して感度
を向上することができる受光素子を提案しようとするも
のである。
で、長波長の入射光を有効に利用して従来に比して感度
を向上することができる受光素子を提案しようとするも
のである。
【0009】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、光電変換領域を透過した入射光を
光電変換領域に反射する反射層を、光電変換領域の下層
に形成する。
め本発明においては、光電変換領域を透過した入射光を
光電変換領域に反射する反射層を、光電変換領域の下層
に形成する。
【0010】光電変換領域を透過した後、反射層により
光電変換領域に反射される入射光は、この反射後の光電
変換領域において、光電変換されて蓄積電荷に変換され
る。これにより従来は光電変換に利用されていなかった
長波長の入射光が、光電変換に供され、その分入射光量
に対する蓄積電荷の生成量が増大し、感度を増大するこ
とができる。
光電変換領域に反射される入射光は、この反射後の光電
変換領域において、光電変換されて蓄積電荷に変換され
る。これにより従来は光電変換に利用されていなかった
長波長の入射光が、光電変換に供され、その分入射光量
に対する蓄積電荷の生成量が増大し、感度を増大するこ
とができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。
発明の実施の形態を詳述する。
【0012】図1は、図4と対比により示す光電変換部
の断面を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る
CCD固体撮像素子は、この光電変換部20をマトリッ
クス状に配置して形成される。なお図1において、図4
について上述した従来のCCD固体撮像素子と同一の構
成は対応する符号を付して示し、重複した説明は省略す
る。
の断面を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る
CCD固体撮像素子は、この光電変換部20をマトリッ
クス状に配置して形成される。なお図1において、図4
について上述した従来のCCD固体撮像素子と同一の構
成は対応する符号を付して示し、重複した説明は省略す
る。
【0013】ここでこの光電変換部20は、オーバーフ
ローバリアー11の下側、光電変換領域の下層に、アル
ミニュームの薄膜により反射膜21が形成される。ここ
でこの反射膜21は、光電変換領域の下側において、断
面が円弧形状になるように凹状に形成され、これにより
光電変換領域を透過してこの反射膜21にまで到達した
入射光を光電変換領域に向けて反射するようになされて
いる。
ローバリアー11の下側、光電変換領域の下層に、アル
ミニュームの薄膜により反射膜21が形成される。ここ
でこの反射膜21は、光電変換領域の下側において、断
面が円弧形状になるように凹状に形成され、これにより
光電変換領域を透過してこの反射膜21にまで到達した
入射光を光電変換領域に向けて反射するようになされて
いる。
【0014】これにより図2に示すように、光電変換領
域を透過してポテンシャルバリアーを飛び越えるような
長波長の入射光については、再び光電変換領域に戻して
光電変換に利用することができる。従ってこの光電変換
部20は、従来に比して入射光量に対する蓄積電荷生成
量を増大することができ、その分感度を向上することが
できる。
域を透過してポテンシャルバリアーを飛び越えるような
長波長の入射光については、再び光電変換領域に戻して
光電変換に利用することができる。従ってこの光電変換
部20は、従来に比して入射光量に対する蓄積電荷生成
量を増大することができ、その分感度を向上することが
できる。
【0015】具体的に、この反射膜21は、N形半導体
基板23にエッチングにより断面円弧形状の凹部を形成
した後、アルミニューム膜を蒸着して形成され、シリコ
ン基板8は、その後エピタキシャル成長により反射膜2
1上にP型の領域を堆積して形成されるようになされて
いる。
基板23にエッチングにより断面円弧形状の凹部を形成
した後、アルミニューム膜を蒸着して形成され、シリコ
ン基板8は、その後エピタキシャル成長により反射膜2
1上にP型の領域を堆積して形成されるようになされて
いる。
【0016】以上の構成において、CCD固体撮像素子
の入射光は、オンチップマイクロレンズ10により、対
応する各光電変換部20に集光され、このうち波長の短
い成分は、P形領域13及びN形領域12により形成さ
れる光電変換領域において直接光電変換され、その結果
得られる電荷がN形領域12でなる電荷蓄積部に蓄積さ
れる。
の入射光は、オンチップマイクロレンズ10により、対
応する各光電変換部20に集光され、このうち波長の短
い成分は、P形領域13及びN形領域12により形成さ
れる光電変換領域において直接光電変換され、その結果
得られる電荷がN形領域12でなる電荷蓄積部に蓄積さ
れる。
【0017】これに対して長波長の成分においては、光
電変換領域を透過してポテンシャルバリアーを飛び越
え、光電変換領域の下層に形成された反射膜21により
反射され、光電変換領域に戻される。この反射後の光電
変換領域において、長波長の成分は、光電変換されて電
荷が生成され、この電荷が短波長の成分による蓄積電荷
と共に電荷蓄積部に蓄積される。これにより従来、光電
変換に供されていなかった長波長の成分より蓄積電荷が
生成され、その分入射光に対する感度が向上される。
電変換領域を透過してポテンシャルバリアーを飛び越
え、光電変換領域の下層に形成された反射膜21により
反射され、光電変換領域に戻される。この反射後の光電
変換領域において、長波長の成分は、光電変換されて電
荷が生成され、この電荷が短波長の成分による蓄積電荷
と共に電荷蓄積部に蓄積される。これにより従来、光電
変換に供されていなかった長波長の成分より蓄積電荷が
生成され、その分入射光に対する感度が向上される。
【0018】以上の構成によれば、光電変換領域の下層
に反射膜21を形成し、光電変換領域を透過した入射光
を光電変換領域に戻すことにより、従来、光電変換に供
されていなかった長波長の成分より蓄積電荷を生成する
ことができ、その分長波長の入射光を有効に利用して感
度を向上することができる。
に反射膜21を形成し、光電変換領域を透過した入射光
を光電変換領域に戻すことにより、従来、光電変換に供
されていなかった長波長の成分より蓄積電荷を生成する
ことができ、その分長波長の入射光を有効に利用して感
度を向上することができる。
【0019】なお上述の実施の形態においては、アルミ
ニューム膜により反射膜を形成する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、この種の半導体製造に利用
可能な種々の部材により反射膜を形成する場合に広く適
用することができる。
ニューム膜により反射膜を形成する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、この種の半導体製造に利用
可能な種々の部材により反射膜を形成する場合に広く適
用することができる。
【0020】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、光電変換
領域を透過した入射光を光電変換領域に反射する反射層
を光電変換領域の下層に形成することにより、長波長の
入射光を有効に利用して従来に比して感度を向上した受
光素子を得ることができる。
領域を透過した入射光を光電変換領域に反射する反射層
を光電変換領域の下層に形成することにより、長波長の
入射光を有効に利用して従来に比して感度を向上した受
光素子を得ることができる。
【図1】本発明の実施の形態に係るCCD固体撮像素子
の光電変換部を示す断面図である。
の光電変換部を示す断面図である。
【図2】図1のポテンシャルを示す特性曲線図である。
【図3】従来のCCD固体撮像素子チップを示す平面図
である。
である。
【図4】図3のCCD固体撮像素子の光電変換部を示す
断面図である。
断面図である。
【図5】図4のポテンシャルを示す特性曲線図である。
1……CCD固体撮像素子チップ、5、20……光電変
換部、8……半導体基板、10……オンチップマイクロ
レンズ、21……反射層
換部、8……半導体基板、10……オンチップマイクロ
レンズ、21……反射層
Claims (1)
- 【請求項1】 光電変換部を順次配列して形成された受
光素子において、 前記光電変換部の光電変換領域を透過した入射光を前記
光電変換領域に反射する反射層を、前記光電変換領域の
下層に形成したことを特徴とする受光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8087386A JPH09252103A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8087386A JPH09252103A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 受光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09252103A true JPH09252103A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13913462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8087386A Pending JPH09252103A (ja) | 1996-03-15 | 1996-03-15 | 受光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09252103A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010056167A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
JP2017092179A (ja) * | 2015-11-06 | 2017-05-25 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
JP2017216396A (ja) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子 |
CN109983580A (zh) * | 2016-12-05 | 2019-07-05 | 凸版印刷株式会社 | 固体拍摄元件 |
-
1996
- 1996-03-15 JP JP8087386A patent/JPH09252103A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010056167A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Sony Corp | 固体撮像素子及びその製造方法 |
US8129213B2 (en) | 2008-08-26 | 2012-03-06 | Sony Corporation | Solid-state imaging device and method for manufacturing the same |
JP2017092179A (ja) * | 2015-11-06 | 2017-05-25 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
JP2017216396A (ja) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子 |
CN109983580A (zh) * | 2016-12-05 | 2019-07-05 | 凸版印刷株式会社 | 固体拍摄元件 |
EP3550606A4 (en) * | 2016-12-05 | 2019-11-13 | Toppan Printing Co., Ltd. | SOLID STATE IMAGING ELEMENT |
US10910425B2 (en) | 2016-12-05 | 2021-02-02 | Toppan Printing Co., Ltd. | Solid-state image sensor |
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