JPH1131804A - Solid-state image pickup device - Google Patents
Solid-state image pickup deviceInfo
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- JPH1131804A JPH1131804A JP9184737A JP18473797A JPH1131804A JP H1131804 A JPH1131804 A JP H1131804A JP 9184737 A JP9184737 A JP 9184737A JP 18473797 A JP18473797 A JP 18473797A JP H1131804 A JPH1131804 A JP H1131804A
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- light
- shielding film
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像素子に関
し、特にＣＣＤ型の固体撮像素子に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a CCD solid-state imaging device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のＣＣＤ型の固体撮像素子（以下、
ＣＣＤ固体撮像素子と記す）としては、例えば図４の断
面図に示すような画素構造を有するものが知られてい
る。すなわち、シリコン（Ｓｉ）基板２１には、ライン
状の垂直転送部２２が間隔をあけて設けられている。ま
たＳｉ基板２１の上方でかつ垂直転送部２２の直上位置
にはライン状の転送電極２３が形成されており、転送電
極２３のライン間におけるＳｉ基板２１には、光電変換
をなす島状のセンサ部２４が形成されている。2. Description of the Related Art A conventional CCD solid-state imaging device (hereinafter, referred to as a solid-state imaging device)
As a CCD solid-state imaging device, for example, a device having a pixel structure as shown in a sectional view of FIG. 4 is known. That is, on the silicon (Si) substrate 21, the line-shaped vertical transfer portions 22 are provided at intervals. A line-shaped transfer electrode 23 is formed above the Si substrate 21 and immediately above the vertical transfer portion 22. The Si substrate 21 between the lines of the transfer electrode 23 has an island-shaped sensor for photoelectric conversion. A part 24 is formed.
【０００３】上記転送電極２３の上方には、転送電極２
３を覆いかつセンサ部２４の直上位置を開口した状態で
遮光膜２５が形成されている。そしてこの遮光膜２５の
開口部２６を介してセンサ部２４に光が入射され、また
遮光膜２５によってセンサ部２４以外への光の入射が遮
断されるようになっている。さらに遮光膜２５の上方に
は、センサ部２４への入射光を集光する、いわゆるオン
チップレンズ（ＯＣＬ）２７が設けられている。[0003] Above the transfer electrode 23, the transfer electrode 2 is provided.
The light shielding film 25 is formed so as to cover the sensor 3 and open the position immediately above the sensor unit 24. Light is incident on the sensor unit 24 through the opening 26 of the light-shielding film 25, and light incident on portions other than the sensor unit 24 is blocked by the light-shielding film 25. Further, above the light shielding film 25, a so-called on-chip lens (OCL) 27 for condensing light incident on the sensor unit 24 is provided.
【０００４】このようなＣＣＤ固体撮像素子では、遮光
膜２５の開口部２６側の端部から光が入射し、遮光膜２
５とＳｉ基板２１との間で反射して垂直転送部２２に入
射することに因る、いわゆるスミア成分の低減を図るた
めに、上記遮光膜２５の下端をさらにセンサ部２４上ま
で張り出した張り出し部２５ａが設けられている。なお
従来において、上記オンチップレンズ２７は、その焦点
が例えば遮光膜２５の開口部２６にてセンサ部２４の受
光面２４ａの近傍、すなわち張り出し部２５ａの高さ付
近に設けられるように形成されている。In such a CCD solid-state imaging device, light enters from the end of the light shielding film 25 on the opening 26 side, and
In order to reduce the so-called smear component due to the reflection between the substrate 5 and the Si substrate 21 and the incidence on the vertical transfer unit 22, the lower end of the light-shielding film 25 further extends over the sensor unit 24. A portion 25a is provided. Conventionally, the on-chip lens 27 is formed so that its focal point is provided, for example, near the light receiving surface 24a of the sensor unit 24 at the opening 26 of the light shielding film 25, that is, near the height of the overhang 25a. I have.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、図４に示し
た従来のＣＣＤ固体撮像素子では、オンチップレンズ２
７の端を光が通過すると、この光Ａがセンサ部２４に入
射する前に遮光膜２５の上端部（肩の部分）で反射され
てオンチップレンズ２７の外側に出てしまい、センサ部
２４に入射しないという不都合が生じる。この現象は、
カメラレンズ系のフォーカス値（Ｆ値）に依存して見ら
れ、斜め光の成分が多いＦ値開放時の光に対して特に顕
著に見られる。However, in the conventional CCD solid-state imaging device shown in FIG.
7, the light A is reflected by the upper end portion (shoulder) of the light shielding film 25 before entering the sensor unit 24 and exits the on-chip lens 27. The problem that the light does not enter the surface is caused. This phenomenon is
This is seen depending on the focus value (F value) of the camera lens system, and is particularly noticeable with light when the F value is opened, which has many oblique light components.
【０００６】また、光Ａよりオンチップレンズ２７の中
心側に入射した光Ｂも、遮光膜２５の側面で反射され、
さらにセンサ部２４上に張り出した遮光膜２５の張り出
し部分２５ａで反射されてセンサ部２４に入射しない。
上記のようにセンサ部２４への入射光が遮光膜２５で反
射されると、センサ部２４への集光効率が低下すること
から、ＣＣＤ固体撮像素子の感度が低下してしまうので
ある。Further, light B incident on the center side of the on-chip lens 27 from light A is also reflected by the side surface of the light shielding film 25,
Further, the light is reflected by the projecting portion 25 a of the light-shielding film 25 projecting over the sensor section 24 and does not enter the sensor section 24.
When the light incident on the sensor unit 24 is reflected by the light-shielding film 25 as described above, the light collection efficiency on the sensor unit 24 is reduced, and the sensitivity of the CCD solid-state imaging device is reduced.
【０００７】このため上記対策として従来では、オンチ
ップレンズ２７をセンサ部２４の受光面２４ａから遠く
離すあるいは近づける、またオンチップレンズ２７の曲
率を変える等して集光効率の向上を図る試みがなされて
いるが、結局、センサ部２４への入射光のうち遮光膜２
５に遮られる光が生じてしまって効率良く集光できてい
ない。For this reason, as a countermeasure, conventionally, an attempt has been made to improve the light-collecting efficiency by moving the on-chip lens 27 farther or closer to the light receiving surface 24a of the sensor section 24, or changing the curvature of the on-chip lens 27. However, after all, the light shielding film 2 of the incident light to the sensor unit 24 is
5, light is blocked, and light cannot be collected efficiently.
【０００８】また遮光膜２５の肩の部分で光が反射され
るのを抑制するために、遮光膜２５の薄膜化も試みられ
ている。しかし、この場合には、画素の高さ方向を低減
できて画素サイズの微細化に有効であるという利点があ
るものの、すでに遮光能力を維持できるぎりぎりの膜厚
まで薄膜化が進められていることから、遮光膜２５の薄
膜化によるさらなる集光効率の向上は困難になってい
る。以上のように従来の技術では、画素サイズの微細化
がさらに進展した場合に、種々の条件の斜め光成分を含
む入射光全てに対して感度低下を抑制できる画素構造を
実現することがもはや難しい。In order to prevent light from being reflected at the shoulder of the light-shielding film 25, attempts have been made to reduce the thickness of the light-shielding film 25. However, in this case, although there is an advantage that the height direction of the pixel can be reduced and the pixel size is effective for miniaturization of the pixel size, the film thickness has already been reduced to a thickness as small as possible to maintain the light shielding ability. Therefore, it is difficult to further improve the light collection efficiency by reducing the thickness of the light shielding film 25. As described above, in the related art, when the pixel size is further reduced, it is no longer possible to realize a pixel structure that can suppress a decrease in sensitivity to all incident light including oblique light components under various conditions. .
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は上記
課題を解決すべく検討を重ねた結果、以下の知見を得
た。図３（ａ）に示すようにオンチップレンズ２７をセ
ンサ部２４の受光面２４ａから遠く離し、かつ遮光膜２
５の開口部２６にて張り出し部２５ａの高さ位置付近に
焦点が設けられるようにすると、つまり焦点距離を長く
すると、受光面２４ａ側での焦点位置のズレ幅が大きく
なるため、センサ部２４への入射光のうちのオンチップ
レンズ２７の端を通過した斜め光Ｄ1 ，Ｄ2 は遮光膜２
５の張り出し部２５ａに当たって反射されてしまう。よ
って、左右の斜め光Ｄ1 ，Ｄ2 は固体撮像素子の感度に
寄与しない。Means for Solving the Problems Then, the present inventor has repeatedly studied to solve the above-mentioned problems, and has obtained the following knowledge. As shown in FIG. 3A, the on-chip lens 27 is separated from the light receiving surface 24a of the sensor unit 24,
When the focal point is provided near the height position of the overhang portion 25a at the opening 26 of the fifth lens 5, that is, when the focal length is increased, the shift width of the focal position on the light receiving surface 24a side becomes large. Of the incident light to the oblique lights D 1 and D 2 that have passed through the end of the on-chip lens 27
5 and is reflected by the projection 25a. Therefore, the left and right oblique lights D 1 and D 2 do not contribute to the sensitivity of the solid-state imaging device.
【００１０】一方、図３（ｂ）に示すようにオンチップ
レンズ２７をセンサ部２４の受光面２４ａに近づけかつ
オンチップレンズ２７の曲率を大きくして、遮光膜２５
の開口部２６上にて遮光膜２５の上端部と略等しい高さ
位置に焦点が設けられるようにすると、つまり焦点距離
を短くすると、受光面２４ａ側での焦点位置のズレ幅が
小さくなって遮光膜２５の肩の部分での反射が抑制さ
れ、遮光膜２５の開口部２６側の側面で形成される開口
２８内に同図（ａ）と同じ左右の斜め光Ｄ1 ，Ｄ 2 の双
方を入射させることができる。上記開口２８内に入射す
れば、遮光膜２５の側面での反射によって斜め光Ｄ1 ，
Ｄ2 はセンサ部２４に向かって進むため、固体撮像素子
の感度に寄与することになる。On the other hand, as shown in FIG.
Bringing the lens 27 close to the light receiving surface 24a of the sensor unit 24;
The curvature of the on-chip lens 27 is increased to
Height approximately equal to the upper end of the light shielding film 25 above the opening 26
If a focus is provided at the position, that is, the focal length
Is shortened, the deviation width of the focal position on the light receiving surface 24a side becomes
The reflection at the shoulder portion of the light shielding film 25 is suppressed due to the reduction in size.
Opening formed on the side surface of the light shielding film 25 on the opening 26 side.
In FIG. 28, the same left and right oblique light D as in FIG.1, D TwoTwin
Side can be incident. Incident on the opening 28
Then, the oblique light D is reflected by the side surface of the light shielding film 25.1,
DTwoMoves toward the sensor section 24, so that the solid-state imaging device
Will contribute to the sensitivity.
【００１１】またこのとき、遮光膜２５の張り出し部２
５ａの幅ｗ（図４参照）が少なければ少ないほど、張り
出し部２５ａにおける反射によって光がオンチップレン
ズ２７の外側に出ることが抑制され、センサ部２４への
集光効率が高まって感度が上がる。つまり従来の遮光膜
２５の張り出し部２５ａの幅分を遮光膜２５の厚みでま
かなえば、遮光膜２５の側面で光が反射し最終的にセン
サ部２４に入射する光の筒を形成できることになる。こ
れは従来の遮光膜の加工技術の範囲内で十分に実現可能
な構造である。なお、従来において遮光膜２５の張り出
し部２５ａの幅ｗは、０．３μｍ以上、０．８μｍ以下
の範囲に形成されているのが通常である。At this time, the overhanging portion 2 of the light shielding film 25 is formed.
As the width w (see FIG. 4) of 5a is smaller, the light is suppressed from being emitted to the outside of the on-chip lens 27 due to the reflection at the overhang portion 25a, and the light-collecting efficiency to the sensor unit 24 is increased and the sensitivity is increased. . In other words, if the width of the protruding portion 25a of the conventional light-shielding film 25 is covered by the thickness of the light-shielding film 25, light can be reflected on the side surface of the light-shielding film 25, and a light tube finally entering the sensor unit 24 can be formed. . This is a structure which can be sufficiently realized within the range of the conventional light shielding film processing technology. Conventionally, the width w of the protruding portion 25a of the light-shielding film 25 is usually formed in a range of 0.3 μm or more and 0.8 μm or less.
【００１２】そして、本発明者は、このような知見に基
づき本発明を完成させたのである。すなわち、本発明で
は、基体上にライン状の転送電極が間隔をあけて配列さ
れ、基体の転送電極のライン間に光電変換をなす島状の
センサ部が形成され、転送電極を覆うとともにセンサ部
の直上位置を開口してこのセンサ部以外への光の入射を
遮断する遮光膜が基体上に形成され、遮光膜の上方にセ
ンサ部への入射光を集光するレンズが設けられてなる固
体撮像素子において、上記遮光膜は、その上記転送電極
の側面部における厚みが０．３μｍ以上、０．８μｍ以
下に形成され、また上記レンズは、その焦点がセンサ部
の直上にて遮光膜が開口した位置で、遮光膜の上端部と
略等しい高さ位置に設けられるように形成されている構
成となっている。The inventor has completed the present invention based on such findings. That is, in the present invention, the linear transfer electrodes are arranged at intervals on the base, and an island-shaped sensor unit for performing photoelectric conversion is formed between the lines of the transfer electrodes on the base, and covers the transfer electrode and the sensor unit. A solid-state light-shielding film is formed on the base body, which is opened at a position immediately above the light-shielding member and blocks light from entering the sensor part, and a lens is provided above the light-shielding film to collect light incident on the sensor part. In the imaging device, the light-shielding film is formed to have a thickness of 0.3 μm or more and 0.8 μm or less at a side surface of the transfer electrode, and the lens has a light-shielding film whose focal point is right above the sensor unit. At the same height as the upper end of the light-shielding film.
【００１３】本発明では、センサ部の直上にて遮光膜が
開口した位置でかつ遮光膜の上端部と略等しい高さ位置
に焦点が設けられるようにレンズが形成されているた
め、例えばレンズの高さ位置が従来と同じであるとする
と、実効的なセンサ部の受光面の位置が高くなった状態
となり、焦点距離が短くなる。前述したように焦点距離
が短くなると、センサ部の受光面側での焦点位置のズレ
幅が小さくなることから、センサ部への入射光に含まれ
ている斜め光成分が遮光膜の肩の部分で反射されること
が抑制される。よって、入射光の斜め光成分のほぼ全て
がセンサ部直上を開口する遮光膜の開口部内に入射する
ことになる。また遮光膜は、転送電極の側面部位置にお
ける厚みが、従来の張り出し部と同じ０．３μｍ以上、
０．８μｍ以下に形成されているため、転送電極の側面
部位置の遮光膜が例えばスミアを抑制するうえで従来の
張り出し部を兼ねたものとなる。よって、張り出し部を
不要にしあるいは張り出し部の幅を短くすることが可能
になり、これによりセンサ部への入射光に含まれている
斜め光成分の遮光膜の張り出し部による反射をなくし、
あるいは低減してセンサ部への集光効率を高めることが
可能になる。In the present invention, the lens is formed such that the focal point is provided at a position where the light-shielding film is opened immediately above the sensor portion and at a height substantially equal to the upper end of the light-shielding film. Assuming that the height position is the same as in the related art, the effective light receiving surface position of the sensor unit becomes high, and the focal length becomes short. As described above, when the focal length is shortened, the shift width of the focal position on the light receiving surface side of the sensor unit becomes smaller, so that the oblique light component included in the light incident on the sensor unit becomes the shoulder portion of the light shielding film. Is suppressed. Therefore, almost all of the oblique light component of the incident light enters the opening of the light-shielding film that opens right above the sensor unit. The thickness of the light-shielding film at the side surface position of the transfer electrode is 0.3 μm or more, which is the same as that of the
Since it is formed to have a thickness of 0.8 μm or less, the light-shielding film at the side surface portion of the transfer electrode also serves as a conventional overhanging portion for suppressing, for example, smear. Therefore, it is possible to make the overhang unnecessary or reduce the width of the overhang, thereby eliminating the reflection of the oblique light component included in the light incident on the sensor unit by the overhang of the light shielding film,
Alternatively, it is possible to reduce and increase the light collection efficiency to the sensor unit.
【００１４】なお、本発明において、転送電極の側面部
位置における遮光膜の厚みとは、転送電極の側面部でか
つその下端側に形成された遮光膜の下端部の厚みを意味
することとする。In the present invention, the thickness of the light shielding film at the position of the side surface of the transfer electrode means the thickness of the lower end of the light shielding film formed on the side surface of the transfer electrode and at the lower end thereof. .
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る固体撮像素子
の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は一実施
形態に係るＣＣＤ固体撮像素子の要部断面図であり、特
に本発明の特徴である有効画素の断面を示したものであ
る。Next, an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a CCD solid-state imaging device according to one embodiment, and particularly shows a cross-section of an effective pixel which is a feature of the present invention.
【００１６】図１に示すようにこのＣＣＤ固体撮像素子
１では、例えばＳｉ基板からなる基体２にライン状の垂
直転送部３が間隔をあけて設けられている。また基体２
の上方でかつ垂直転送部３の直上位置には、ゲート絶縁
膜４を介してライン状の転送電極５が形成されており、
転送電極５のライン間における基体２には島状のセンサ
部６が、転送電極５のライン方向に所定の間隔で形成さ
れている。センサ部６は、入射する光Ｒを信号電荷に変
換して蓄積する領域であり、転送電極５はセンサ部６に
て蓄積された信号電荷をそのライン方向に転送する領域
である。As shown in FIG. 1, in this CCD solid-state imaging device 1, a line-shaped vertical transfer section 3 is provided at intervals on a base 2 made of, for example, a Si substrate. The base 2
Above and at a position directly above the vertical transfer section 3, a linear transfer electrode 5 is formed via a gate insulating film 4.
On the substrate 2 between the lines of the transfer electrodes 5, island-shaped sensor portions 6 are formed at predetermined intervals in the line direction of the transfer electrodes 5. The sensor unit 6 is a region where the incident light R is converted into signal charges and stored, and the transfer electrode 5 is a region where the signal charges stored in the sensor unit 6 are transferred in the line direction.
【００１７】基体２上には、転送電極５を覆う絶縁膜７
が形成されており、絶縁膜７上には密着層８を介して遮
光膜９が形成されている。この密着層８および遮光膜９
は、転送電極５を覆いかつセンサ部６の直上位置を開口
した状態で形成されており、したがって、この密着層８
および遮光膜９の開口部１０を介してセンサ部６に光Ｒ
が入射され、また遮光膜９によってセンサ部６以外への
光Ｒの入射が遮断されているようになっている。An insulating film 7 covering the transfer electrode 5 is formed on the base 2.
Is formed, and a light-shielding film 9 is formed on the insulating film 7 with an adhesion layer 8 interposed therebetween. The adhesion layer 8 and the light shielding film 9
Is formed so as to cover the transfer electrode 5 and open the position immediately above the sensor section 6.
The light R is transmitted to the sensor unit 6 through the opening 10 of the light shielding film 9.
Is incident, and the light-shielding film 9 blocks light R from entering the area other than the sensor section 6.
【００１８】遮光膜９は、転送電極５の側面部５ａの位
置でかつ遮光膜９の下端部９ｃにおける厚みｄが、０．
３μｍ以上、０．８μｍ以下に形成されている。遮光膜
５の下端部９ｃにおける厚みｄをこのような範囲に設定
するのは、０．３μｍ未満であると遮光膜９の開口部１
０側の下端部９ｃから入射した光が、遮光膜９と基体２
との間で反射を繰り返して減衰するまでに垂直転送部３
に入射してしまい、スミアを抑制できなくなるからであ
る。また０．８μｍを越えると、センサ部６の受光面６
ａの面積が狭くなって所望の受光量が得られなくなる恐
れがあるためである。このように遮光膜９は、例えばス
ミアを抑制するうえで従来の遮光膜における張り出し部
を兼ねたものとなっている。The thickness d of the light-shielding film 9 at the position of the side surface 5a of the transfer electrode 5 and at the lower end 9c of the light-shielding film 9 is set to 0.
The thickness is set to 3 μm or more and 0.8 μm or less. The thickness d at the lower end 9c of the light shielding film 5 is set in such a range if the thickness d is less than 0.3 μm.
The light incident from the lower end 9c on the 0 side is
Vertical transfer unit 3 until the reflection is repeated and attenuated
This makes it impossible to suppress smear. When the thickness exceeds 0.8 μm, the light receiving surface 6
This is because there is a possibility that a desired light receiving amount cannot be obtained because the area of “a” becomes narrow. As described above, the light-shielding film 9 also serves as an overhang in the conventional light-shielding film for suppressing, for example, smear.
【００１９】また遮光膜９は、例えばカバレージの良い
化学的気相成長法（ＣＶＤ法）によって形成されてい
る。その形成材料には、ＣＶＤ法によって成膜可能なも
のでかつ光Ｒを遮光できるものであればいかなるものを
用いることができる。一例として、チタン（Ｔｉ）やア
ルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、
モリブデン（Ｍｏ）等が上げられる。The light shielding film 9 is formed by, for example, a chemical vapor deposition method (CVD method) having good coverage. Any material can be used as long as it can form a film by the CVD method and can shield the light R. As an example, titanium (Ti), aluminum (Al), cobalt (Co), copper (Cu),
Molybdenum (Mo) and the like.
【００２０】一方、密着層８の形成材料には、絶縁膜７
と遮光膜９との密着性の向上を図れるものであれば種々
の材料を用いることができる。一例としては、ＣＶＤ法
によって形成されるポリシリコン（Poly−Ｓｉ）、スパ
ッタリング法によって形成されるＴｉ、窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）等が挙げられる。またそれら単層で密着層８が構
成されていてもよく、あるいはそれらの積層体で構成さ
れていてもよい。On the other hand, the material for forming the adhesion layer 8 includes an insulating film 7
Various materials can be used as long as they can improve the adhesion between the light-shielding film 9 and the light-shielding film 9. As an example, polysilicon (Poly-Si) formed by a CVD method, Ti formed by a sputtering method, titanium nitride (T
iN) and the like. Further, the adhesion layer 8 may be constituted by a single layer, or may be constituted by a laminate thereof.
【００２１】この実施形態では、例えば密着層８はＴｉ
膜、遮光膜９は従来から良く遮光膜材料として用いられ
るＷ膜でそれぞれ形成されている。また遮光膜９の下端
部９ｃにおける厚みｄが０．５μｍ程度に形成されて、
従来の遮光膜における張り出し部全体を兼ねたものとな
っている。したがって、開口部１０を形成する密着層８
の端面８ａおよび遮光膜９の側面９ｂは、基体２に対し
て略垂直であり、張り出し部のない状態に形成されてい
る。In this embodiment, for example, the adhesion layer 8 is made of Ti
The film and the light-shielding film 9 are each formed of a W film conventionally used as a light-shielding film material. Further, the thickness d at the lower end 9c of the light shielding film 9 is formed to be about 0.5 μm,
It also serves as the entire projecting portion of the conventional light-shielding film. Therefore, the adhesion layer 8 forming the opening 10
The end face 8a and the side face 9b of the light-shielding film 9 are substantially perpendicular to the base 2 and are formed without any overhang.
【００２２】上記の遮光膜９上には、層間絶縁膜１１が
形成されている。層間絶縁膜１１は、図示はしないが例
えば入射する光Ｒを透過可能な平坦透明層と、カラーフ
ィルタ層とが遮光膜９上に順次積層されて構成されてい
る。そしてこの層間絶縁膜１１を介して遮光膜９の上方
には、センサ部６への光Ｒを集光するレンズであるオン
チップレンズ１２が画素毎、つまりセンサ部６毎に設け
られている。オンチップレンズ１２は、その焦点Ｐがセ
ンサ部６の直上の開口部１０にて、遮光膜９の上端部９
ａと略等しい高さ位置に設けられるように形成されてい
る。On the light shielding film 9, an interlayer insulating film 11 is formed. Although not shown, the interlayer insulating film 11 is configured by sequentially laminating, for example, a flat transparent layer capable of transmitting incident light R and a color filter layer on the light shielding film 9. Above the light-shielding film 9 via the interlayer insulating film 11, an on-chip lens 12, which is a lens for condensing the light R to the sensor unit 6, is provided for each pixel, that is, for each sensor unit 6. The on-chip lens 12 has a focal point P at an opening 10 immediately above the sensor unit 6 and an upper end 9 of the light shielding film 9.
It is formed so as to be provided at a height position substantially equal to a.
【００２３】このようなＣＣＤ固体撮像素子１は、例え
ば図２（ａ）、（ｂ）に示すようにして製造することが
できる。まず図２（ａ）に示すように、従来の製造方法
と同様にして、基体２に垂直転送部３、センサ部６を形
成するとともに基体２上にゲート絶縁膜４、転送電極
５、この転送電極５を覆う絶縁膜７を形成する。次い
で、絶縁膜７上にＣＶＤ法あるいはスパッタリング法に
よってＴｉ膜からなる密着層用材料膜８１を形成する。
次にＣＶＤ法によって、密着層用材料膜８１上にＷ膜か
らなる遮光膜用材料膜９１を形成する。Such a CCD solid-state imaging device 1 can be manufactured, for example, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). First, as shown in FIG. 2A, a vertical transfer section 3 and a sensor section 6 are formed on a base 2 in the same manner as in the conventional manufacturing method, and a gate insulating film 4, a transfer electrode 5, An insulating film 7 covering the electrode 5 is formed. Next, an adhesion layer material film 81 made of a Ti film is formed on the insulating film 7 by a CVD method or a sputtering method.
Next, a light shielding film material film 91 made of a W film is formed on the adhesion layer material film 81 by a CVD method.
【００２４】次に、リソグラフィ技術によって、遮光膜
用材料膜９１上にレジストパターン１３を形成し、レジ
ストパターン１３をマスクとした異方性エッチングによ
って遮光膜用材料膜９１および密着層用材料膜８１をパ
ターニングして、遮光膜９および密着層８を形成する。
このエッチングによって開口部１０が形成され、開口部
１０を形成する遮光膜９の側面９ｂおよび密着層８の端
面８ａはほぼ面一に形成されるとともに、基体２の表面
に対して略垂直に形成される。次いで、レジストパター
ン１３を除去する。Next, a resist pattern 13 is formed on the light-shielding film material film 91 by a lithography technique, and the light-shielding film material film 91 and the adhesion layer material film 81 are formed by anisotropic etching using the resist pattern 13 as a mask. Is patterned to form a light shielding film 9 and an adhesion layer 8.
The opening 10 is formed by this etching, and the side surface 9 b of the light shielding film 9 and the end surface 8 a of the adhesion layer 8 forming the opening 10 are formed substantially flush with each other, and are formed substantially perpendicular to the surface of the base 2. Is done. Next, the resist pattern 13 is removed.
【００２５】その後は、従来の製造方法と同様にして、
基体２の全面に遮光膜９を覆う平坦化透明層、カラーフ
ィルタ層からなる層間絶縁膜１１を形成し、層間絶縁膜
１１上にオンチップレンズ１２を設ける。この際、オン
チップレンズ３の焦点Ｐがセンサ部６の直上の開口部１
０にて、遮光膜９の上端部９ａと略等しい高さ位置に設
けられるようにオンチップレンズ１２の曲率や焦点距離
等を調整して形成する。例えばオンチップレンズ１２の
高さ位置を従来と同じとし、オンチップレンズ１２の曲
率を大きくして形成する。あるいは、オンチップレンズ
１２をセンサ部６の受光面６ａ側に近づけかつオンチッ
プレンズ１２の曲率を大きくして形成する。以上の工程
によって、図１に示すＣＣＤ固体撮像素子１が製造され
る。Thereafter, in the same manner as in the conventional manufacturing method,
An interlayer insulating film 11 composed of a flattened transparent layer and a color filter layer covering the light-shielding film 9 is formed on the entire surface of the base 2, and an on-chip lens 12 is provided on the interlayer insulating film 11. At this time, the focal point P of the on-chip lens 3 is
At 0, the curvature and the focal length of the on-chip lens 12 are adjusted so as to be provided at a height position substantially equal to the upper end 9a of the light shielding film 9. For example, the height position of the on-chip lens 12 is the same as the conventional one, and the on-chip lens 12 is formed with a large curvature. Alternatively, the on-chip lens 12 is formed closer to the light receiving surface 6a of the sensor unit 6 and the curvature of the on-chip lens 12 is increased. Through the above steps, the CCD solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1 is manufactured.
【００２６】上記のように製造されるＣＣＤ固体撮像素
子１では、センサ部６の直上の開口部１０でかつ遮光膜
９の上端部９ａと略等しい高さ位置に焦点Ｐが設けられ
ているので、例えばオンチップレンズ１２の高さ位置が
従来と同じであるとすると焦点距離が短くなる。そのた
め、センサ部６の受光面６ａ側での焦点Ｐ位置のズレ幅
を小さくでき、センサ部６へ入射する光Ｒに含まれてい
る斜め光の成分が遮光膜９の肩の部分で反射されるのを
抑制することができる。よって、図１に示すように光Ｒ
の斜め光成分のほぼ全てを密着層８および遮光膜９の開
口部１０内に入射させることができる。In the CCD solid-state imaging device 1 manufactured as described above, the focal point P is provided at the opening 10 immediately above the sensor unit 6 and at a height substantially equal to the upper end 9a of the light shielding film 9. For example, if the height position of the on-chip lens 12 is the same as the conventional one, the focal length becomes short. Therefore, the shift width of the focal point P on the light receiving surface 6 a side of the sensor unit 6 can be reduced, and the oblique light component included in the light R incident on the sensor unit 6 is reflected at the shoulder of the light shielding film 9. Can be suppressed. Therefore, as shown in FIG.
Almost all of the oblique light component can be made to enter the opening 10 of the adhesion layer 8 and the light shielding film 9.
【００２７】また転送電極５の側面部５ａ位置の遮光膜
９が従来の張り出し部を兼ねるような厚みｄに形成され
ていることから、センサ部６上に張り出し部が形成され
ておらず、よって張り出し部における反射によって光Ｒ
がオンチップレンズ１２の外側に出るのを防止できる。
その結果、開口部１０に入射した光Ｒのうちセンサ部６
位置の基体２の表面で反射される光またはセンサ部６に
直接入射する光（図４のＣで示すような光）以外、開口
部１０を形成する遮光膜９の側面に反射した光を全てセ
ンサ部６に導くことができるため、スミアの発生を抑制
しつつセンサ部６への集光効率を高めることができる。Further, since the light shielding film 9 at the position of the side surface portion 5a of the transfer electrode 5 is formed to have a thickness d which also serves as a conventional overhanging portion, no overhang is formed on the sensor portion 6, and therefore, Light R due to reflection at the overhang
From the outside of the on-chip lens 12 can be prevented.
As a result, of the light R incident on the opening 10, the sensor 6
Except for the light reflected on the surface of the base 2 at the position or the light directly incident on the sensor unit 6 (light as shown by C in FIG. 4), all the light reflected on the side surface of the light shielding film 9 forming the opening 10 is Since the light can be guided to the sensor unit 6, it is possible to improve the light collection efficiency to the sensor unit 6 while suppressing the occurrence of smear.
【００２８】よって光Ｒが、斜め光成分の多いＦ値開放
時の光であっても効率良くセンサ部６に集光できるた
め、Ｆ値に依存して感度が低下するのを大幅に抑制でき
る。また、カメラレンズ系の絞りからセンサ部６の受光
面６ａまでの、いわゆる瞳距離が短い光であっても効率
良くセンサ部６に集光できるので、画面周辺における感
度低下を抑えることができ、シェーディングを低減でき
る。したがって、本実施形態のＣＣＤ固体撮像素子１に
よれば、良好な光学特性を維持しつつ画素サイズの微細
化を図ることができる。Therefore, even if the light R is light at the time of opening the F value, which has a large amount of oblique light components, the light R can be efficiently condensed on the sensor unit 6, so that a decrease in sensitivity depending on the F value can be greatly suppressed. . In addition, even light having a short pupil distance from the aperture of the camera lens system to the light receiving surface 6a of the sensor unit 6 can be efficiently condensed on the sensor unit 6, so that a decrease in sensitivity around the screen can be suppressed. Shading can be reduced. Therefore, according to the CCD solid-state imaging device 1 of the present embodiment, the pixel size can be reduced while maintaining good optical characteristics.
【００２９】またＣＣＤ固体撮像素子１の製造では、遮
光膜９をパターン形成する際のレジストパターン１３の
形状が異なる以外は、従来と同様であるため、製造安定
性および信頼性を維持することができる。また遮光膜９
をＣＶＤ法によって形成するため、従来の遮光膜の張り
出し部を兼ねた厚みに容易に形成することができる。よ
って、製造コストを増加させることなく安定して製造で
きるため、製造上の点からも非常に有効なものとなる。The manufacture of the CCD solid-state imaging device 1 is the same as the conventional one except that the shape of the resist pattern 13 when forming the light-shielding film 9 is different, so that the manufacturing stability and reliability can be maintained. it can. Also, the light shielding film 9
Is formed by the CVD method, it can be easily formed to a thickness which also serves as a projection of the conventional light-shielding film. Therefore, it can be manufactured stably without increasing the manufacturing cost, which is very effective also in terms of manufacturing.
【００３０】なお、本実施形態では、開口部を形成する
遮光膜の側面が基体の表面に対して略垂直に形成されて
いる場合について述べたが、遮光膜の側面の基体に対す
る角度は、最も斜めの光が上記側面で反射したときの反
射光がセンサ部に向かうように形成されていればよく、
この例に限定されない。例えば開口部の形状が断面略Ｖ
字状や、遮光膜の側面の上端部が側面より外側に突出し
たオーバーハング構造に形成されるように形成してもよ
い。この場合にも、転送電極の側面部位置における遮光
膜の厚みとは、転送電極の側面部でかつその下端側に形
成された遮光膜の下端部の厚みを意味するのは言うまで
もない。In this embodiment, the case where the side surface of the light-shielding film forming the opening is formed substantially perpendicular to the surface of the substrate, but the angle of the side surface of the light-shielding film with respect to the substrate is the most. It suffices if the oblique light is formed so that the reflected light when reflected on the side surface is directed to the sensor unit,
It is not limited to this example. For example, if the shape of the opening is approximately V
It may be formed in a character shape or an overhang structure in which the upper end of the side surface of the light-shielding film projects outward from the side surface. Also in this case, needless to say, the thickness of the light-shielding film at the position of the side surface of the transfer electrode means the thickness of the lower end of the light-shielding film formed on the side surface of the transfer electrode and at the lower end thereof.
【００３１】また本実施形態では、遮光膜の張り出し部
がない構造としたが、遮光膜の側面に若干の張り出し部
を形成した構造としてもよいのはもちろんである。この
場合には、遮光膜の厚みによって張り出し部の幅を従来
のものよりも短くすることができるため、これによりセ
ンサ部への入射光に含まれている斜め光の遮光膜の張り
出し部による反射を低減できる。よって、センサ部への
集光効率を高めることができるので、上記実施形態と同
様の効果を得ることができる。In this embodiment, the light shielding film has no overhanging portion. However, it is a matter of course that the light shielding film may have a slight overhanging side surface. In this case, the width of the overhanging portion can be made shorter than that of the conventional one by the thickness of the light shielding film, so that the oblique light included in the light incident on the sensor portion is reflected by the overhanging portion of the light shielding film. Can be reduced. Therefore, since the light collection efficiency to the sensor unit can be increased, the same effect as the above embodiment can be obtained.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像素
子では、センサ部の直上にて遮光膜が開口した位置でか
つ遮光膜の上端部と略等しい高さ位置に焦点が設けられ
るようにレンズが形成されている構成としたので、入射
光の斜め光成分のほぼ全てがセンサ部直上を開口する遮
光膜の開口部内に入射させることができる。また遮光膜
の転送電極の側面部位置における厚みを、従来の張り出
し部と同じ０．３μｍ以上、０．８μｍ以下に形成し
て、張り出し部を不要にしあるいは張り出し部の幅を短
く形成して、張り出し部による反射を防止あるいは抑制
できるように構成にしたため、スミアの発生を抑制しつ
つセンサ部への集光効率を高めることが可能できる。よ
って、斜め光成分の多いＦ値開放時の光や、瞳距離が短
い光であっても効率良くセンサ部に集光でき、これによ
り感度低下を抑えることができるので、本発明によれば
良好な光学特性を維持しながら画素サイズの微細化を実
現することができる。As described above, in the solid-state imaging device according to the present invention, the focal point is provided at the position where the light shielding film is opened immediately above the sensor section and at the height substantially equal to the upper end of the light shielding film. Since the lens is formed, almost all of the oblique light component of the incident light can be made to enter the opening of the light-shielding film that opens just above the sensor unit. Further, the thickness of the light-shielding film at the side surface position of the transfer electrode is formed to be 0.3 μm or more and 0.8 μm or less, which is the same as that of the conventional overhang portion, so that the overhang portion is unnecessary or the width of the overhang portion is reduced. Since the configuration is such that reflection by the overhanging portion can be prevented or suppressed, it is possible to increase the light collection efficiency to the sensor portion while suppressing the occurrence of smear. Therefore, even when the F-number is open, which has a large amount of oblique light components, or even when the pupil distance is short, the light can be efficiently condensed on the sensor unit, and a decrease in sensitivity can be suppressed. Pixel size can be reduced while maintaining excellent optical characteristics.
【図１】本発明に係る固体撮像素子の一実施形態を示す
要部断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part showing one embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.
【図２】（ａ）、（ｂ）は実施形態に係る固体撮像素子
の製造方法の一例を工程順に説明する図である。FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the embodiment in the order of steps.
【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明の原理を説明するため
の図である。FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the principle of the present invention.
【図４】従来のＣＣＤ固体撮像素子の一例を示す要部断
面図である。FIG. 4 is a sectional view of a main part showing an example of a conventional CCD solid-state imaging device.
１…ＣＣＤ固体撮像素子、２…基体、５…転送電極、５
ａ…側面部、６…センサ部、９…遮光膜、９ａ…上端
部、１０…開口部、１２…オンチップレンズ、Ｐ…焦
点、Ｒ…光、ｄ…厚みDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CCD solid-state image sensor, 2 ... Base, 5 ... Transfer electrode, 5
a ... side surface part, 6 ... sensor part, 9 ... light shielding film, 9a ... top part, 10 ... opening, 12 ... on-chip lens, P ... focus, R ... light, d ... thickness
Claims (2)
状の転送電極と、 前記基体の前記転送電極のライン間に形成された光電変
換をなす島状のセンサ部と、 前記転送電極を覆って前記基体上に形成されるとともに
前記センサ部の直上位置を開口した状態で形成されて該
センサ部以外への光の入射を遮断する遮光膜と、 前記遮光膜の上方に設けられて前記センサ部への入射光
を集光するレンズとを備えた固体撮像素子において、 前記遮光膜は、前記転送電極の側面部における厚みが
０．３μｍ以上、０．８μｍ以下に形成され、 前記レンズは、その焦点が前記センサ部の直上にて前記
遮光膜が開口した位置で、該遮光膜の上端部と略等しい
高さ位置に設けられるように形成されていることを特徴
とする固体撮像素子。A line-shaped transfer electrode arranged at intervals on a base; an island-shaped sensor unit for photoelectric conversion formed between lines of the transfer electrode on the base; A light-shielding film that is formed on the base so as to cover and that is formed in a state where the position immediately above the sensor unit is opened to block light from entering the sensor unit, and that the light-shielding film is provided above the light-shielding film. A solid-state imaging device comprising: a lens for condensing light incident on a sensor unit; wherein the light-shielding film is formed to have a thickness of 0.3 μm or more and 0.8 μm or less on a side surface of the transfer electrode; A solid-state imaging device, wherein the focal point is formed at a position where the light-shielding film is opened immediately above the sensor unit and at a height substantially equal to an upper end of the light-shielding film.
て形成された膜からなることを特徴とする請求項１記載
の固体撮像素子。2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein said light-shielding film comprises a film formed by a chemical vapor deposition method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9184737A JPH1131804A (en) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | Solid-state image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9184737A JPH1131804A (en) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | Solid-state image pickup device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1131804A true JPH1131804A (en) | 1999-02-02 |
Family
ID=16158488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9184737A Withdrawn JPH1131804A (en) | 1997-07-10 | 1997-07-10 | Solid-state image pickup device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1131804A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005286075A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Sharp Corp | Solid state imaging device and manufacturing method therefor, and electronic information equipment |
| JP2007173717A (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Fujifilm Corp | Solid imaging element, and method for manufacturing same |
-
1997
- 1997-07-10 JP JP9184737A patent/JPH1131804A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005286075A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Sharp Corp | Solid state imaging device and manufacturing method therefor, and electronic information equipment |
| JP2007173717A (en) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Fujifilm Corp | Solid imaging element, and method for manufacturing same |
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