JPS61285756A - Photoelectric conversion device - Google Patents
Photoelectric conversion deviceInfo
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- JPS61285756A JPS61285756A JP60126282A JP12628285A JPS61285756A JP S61285756 A JPS61285756 A JP S61285756A JP 60126282 A JP60126282 A JP 60126282A JP 12628285 A JP12628285 A JP 12628285A JP S61285756 A JPS61285756 A JP S61285756A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は光電変換装置に係り、特に高開口率および高集
積化を企図した゛光電変換装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a photoelectric conversion device, and particularly to a photoelectric conversion device intended for high aperture ratio and high integration.
第９図（Ａ）は、特開昭８０−１２７５９号公報〜特開
昭８０−１２７８５号公報に記載されている光電変換装
置の平面図、第９図ＣＢ）は、そのＩｊＩ線断面図であ
る。FIG. 9(A) is a plan view of the photoelectric conversion device described in JP-A No. 80-12759 to JP-A-80-12785, and FIG. 9 CB) is a sectional view taken along line IjI. be.
両図において、ｎシリコン基板１０１上に光センサセル
が形成され配列されており、各光センサセルは５ｆ０２
、 Ｓｉ３ Ｎ４ 、又はポリシリコン等より成る素
子分離領域１０２によって隣接する光センサセルから電
気的に絶縁されている。In both figures, optical sensor cells are formed and arranged on an n-silicon substrate 101, and each optical sensor cell is 5f02
It is electrically insulated from adjacent photosensor cells by an element isolation region 102 made of , Si3 N4, polysilicon, or the like.
各光センサセルは次のような構成を有する。Each optical sensor cell has the following configuration.
エピタキシャル技術等で形成される不純物濃度の低いｎ
−領域１０３上にはｐタイプの不純物をドーピングする
ことでｐ領域１０４カ形成され、ｐ領域１０４には不純
物拡散技術又はイオン注入技術等によってｎ十領域１０
５が形成されている。ｐ領域１０４およびｎ十領域１０
５は、各々バイポーラトランジスタのベースおよびエミ
ッタである。Low impurity concentration n formed by epitaxial technology etc.
- A p region 104 is formed on the region 103 by doping p-type impurities, and an n+ region 10 is formed in the p region 104 by impurity diffusion technology or ion implantation technology.
5 is formed. p region 104 and n+ region 10
5 are the base and emitter of a bipolar transistor, respectively.
このように各領域が形成されたｎ−領域１０３上には酸
化膜１０８が形成され、酸化膜１０Ｂ上に所定の面積を
有するキャパシタ電極１０？が形成されている。キャパ
シタ電極１０７は酸化ｆｆ！１０Ｂを挟んでｐ領域１０
４と対向し、キャパシタ電極１０７にパルス電圧を印加
することで浮遊状態にされたｐ領域１０４、の電位を制
御する。An oxide film 108 is formed on the n-region 103 in which each region is formed in this manner, and a capacitor electrode 10 having a predetermined area is formed on the oxide film 10B. is formed. Capacitor electrode 107 is oxidizedff! p region 10 across 10B
The potential of the p-region 104, which is placed in a floating state by applying a pulse voltage to the capacitor electrode 107, is controlled.
その他に、ｎ十領域１０５に接続されたエミッタ電極１
０８、エミッタ電極１０８から信号を外部へ読出す配線
１０８、キャパシタ電極１０７に接続された配線１１０
、基板１０１の裏面に不純物濃度の高いｎ十領域１１
１、およびバイポーラトランジスタのコレクタに電位を
与えるための電極１１２がそれぞれ形成されている。In addition, the emitter electrode 1 connected to the n+ region 105
08, Wiring 108 for reading signals from the emitter electrode 108 to the outside, Wiring 110 connected to the capacitor electrode 107
, an n+ region 11 with high impurity concentration is formed on the back surface of the substrate 101.
1 and an electrode 112 for applying a potential to the collector of the bipolar transistor.
次に、基本的な動作を説明する。まず、バイポーラトラ
ンジスタのベースであるｐ領域１０４は負電位の初期状
態であるとする。このｐ領域１０４に光１１３が入射し
、光量に対応した電荷がｐ領域１０４に蓄積される（蓄
積動作）。蓄積された電荷によってベース電位は変化し
、その電位変化によってエミッタ・コレクタ間電流が制
御され、浮遊状態にしたエミッタ電極１０８から入射光
量に対応した電気信号を読出すことができる（読出し動
作）、また、ｐ領域１０４に蓄積された電荷を除去する
には、エミッタ電極１０８を接地し、キャパシタ電極１
０７にリフレッシュ用の正電圧パルスを印加する。この
正電圧を印加することでｐ領域１０４はｎ十領域１０５
に対して順方向にバイアスされ、蓄積された電荷が除去
される。そして、リフレッシュ用正電圧パルスが立下が
った時点で、ｐ領域１０４のベース電位は負電位の初期
状態に復帰する。以後、上記の蓄積、読出し、リフレッ
シュという各動作が繰り返される。Next, the basic operation will be explained. First, it is assumed that the p region 104, which is the base of the bipolar transistor, is in an initial state of negative potential. Light 113 enters p-region 104, and charges corresponding to the amount of light are accumulated in p-region 104 (accumulation operation). The base potential changes due to the accumulated charge, and the emitter-collector current is controlled by the potential change, and an electrical signal corresponding to the amount of incident light can be read out from the floating emitter electrode 108 (readout operation). Furthermore, in order to remove the charges accumulated in the p region 104, the emitter electrode 108 is grounded and the capacitor electrode 1
A positive voltage pulse for refreshing is applied to 07. By applying this positive voltage, the p region 104 changes to the n+ region 105.
is forward biased to remove the accumulated charge. Then, at the time when the refresh positive voltage pulse falls, the base potential of p region 104 returns to the initial state of negative potential. Thereafter, the above-described storage, read, and refresh operations are repeated.
要するに、ここで提案されている方式は、光入射により
発生した電荷を、ベースであるｐ領域１０４に蓄積し、
その蓄積電荷量によってエミッタ電極１０８とコレクタ
電極１１２との間に流れる電流をコントロールするもの
である。したがって、蓄積された電荷を、各セルの増幅
機能により電荷増幅してから読出すわけであり、高出力
、高感度、さらに低雑音を達成できる。In short, the method proposed here accumulates charges generated by light incidence in the p-region 104, which is the base, and
The current flowing between the emitter electrode 108 and the collector electrode 112 is controlled by the amount of accumulated charge. Therefore, the accumulated charges are amplified by the amplification function of each cell before being read out, making it possible to achieve high output, high sensitivity, and low noise.
また、光励起によってベースに蓄積されたホールにより
ベースに発生する電位Ｖｐは、Ｑ／Ｃで与えられる。こ
こでＱはベースに蓄積されたホールの電荷量、Ｃはベー
スに接続されている容量である。この式により明白な様
に、高集積化された場合、セル・サイズの縮小と共にＱ
もＣも小さくなることになり、光励起により発生する電
位Ｖｐは、はぼ一定に保たれることがわかる。したがっ
て、ここで提案されている方式は、将来の高解像度化に
対しても有利なものであると言える。Further, the potential Vp generated at the base due to holes accumulated in the base due to photoexcitation is given by Q/C. Here, Q is the amount of charge of holes accumulated in the base, and C is the capacitance connected to the base. As is clear from this equation, when the integration is increased, the Q
It can be seen that both V and C become small, and the potential Vp generated by photoexcitation is kept almost constant. Therefore, it can be said that the method proposed here is advantageous for higher resolution in the future.
［発明が解決しようとする問題点］
一般に光電変換装器では感度の向上および高解像度化の
要請に伴って、セル表面を右動に利用することが望まし
い。しかしながら、この点で従来の光電変換装置は十分
ではなかった。[Problems to be Solved by the Invention] In general, in photoelectric conversion devices, it is desirable to utilize the cell surface for rightward movement in response to demands for improved sensitivity and higher resolution. However, conventional photoelectric conversion devices were not sufficient in this respect.
たとえば、上記従来の光電変換装置では、各セルを電気
的に分離する素子分離領域１０２が誘電体（たとえばＳ
ｉ０２等）であり、また配線１０９および１１０が形成
された領域は遮光されるために、光電変換動作に何ら寄
与せず、実質的に開口率および光電変換効率が低下する
という問題点を有していた。For example, in the conventional photoelectric conversion device described above, the element isolation region 102 that electrically isolates each cell is made of dielectric material (for example, S
i02, etc.), and since the area where the wirings 109 and 110 are formed is shielded from light, it does not contribute to the photoelectric conversion operation and has the problem that the aperture ratio and photoelectric conversion efficiency are substantially reduced. was.
また、素子分離領域を不純物拡散による高濃度半導体で
形成すると、拡散が横方向に進行して高集積化の支障と
なる上に、光によって発生したキャリアが即座に消滅す
るために、光電変換動作には寄与しない。Furthermore, if the element isolation region is formed of a highly concentrated semiconductor due to impurity diffusion, diffusion progresses laterally and becomes a hindrance to high integration.In addition, carriers generated by light disappear immediately, resulting in poor photoelectric conversion. does not contribute to
勿論、このような問題点は上記従来例の光電変換装置だ
けではなく、ｃａｎ型やＭＯＳ型の光電変換装置にも存
在していることは明白である。Of course, it is obvious that such problems exist not only in the conventional photoelectric conversion device described above, but also in can-type and MOS-type photoelectric conversion devices.
［問題点を解決するための手段］
上記従来の問題点を解決するために、本発明による光電
変換装置は、受光面に入射した光の光電変換を行う第一
領域と、光電変換動作に寄与しない第二領域とから成る
光電変換装置゛において、前記第二領域上に入射する光
を前記受光面に導く集光手段を設けたことを特徴とする
特［作用］
このように構成することで、たとえば素子分離領域およ
び配線領域等の光電変換に寄与しない領域に入射した光
を受光面に導くことができ、光電変換セルの実質的な開
口率を向上させることができる。特に、第９図に示され
る方式の光センサセルに適用されると、高感度化および
高解像度化を更に押進めることができる。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned conventional problems, a photoelectric conversion device according to the present invention includes a first region that performs photoelectric conversion of light incident on a light receiving surface, and a first region that performs photoelectric conversion of light incident on a light receiving surface, and a region that contributes to the photoelectric conversion operation. A photoelectric conversion device consisting of a second region where the light is not in contact with the light receiving surface, and a light-concentrating means for guiding the light incident on the second region to the light-receiving surface. For example, light incident on regions that do not contribute to photoelectric conversion, such as element isolation regions and wiring regions, can be guided to the light receiving surface, and the substantial aperture ratio of the photoelectric conversion cell can be improved. In particular, when applied to the optical sensor cell of the type shown in FIG. 9, higher sensitivity and higher resolution can be achieved.
［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第１図（Ａ）は、本発明による光電変換装置の一実施例
の概略的断面図、第１図ＣＢ）は、その光路説明図であ
る。FIG. 1(A) is a schematic cross-sectional view of one embodiment of a photoelectric conversion device according to the present invention, and FIG. 1(CB) is an explanatory diagram of its optical path.
両図において、光電変換領域１は、たとえば第９図に示
す光センサセルであり、隣接する光電変換領域１は素子
分離領域２によって電気的に分離されている。また、各
光電変換領域１上にはカラーフィルタ３が形成され、そ
の上に集光機能を有するＳｉ０２等の透明膜４が形成さ
れている。すなわち、透明膜４は素子分離領域２上の部
分に傾斜面５を有し、素子分離領域２上の入射光６を光
電変換領域１側へ集光させる。したがって、光電変換領
域１の受光面の開口率は実質的に向上する。ただし、第
１図は概略図であり、その傾斜面の形状は、後述するよ
うに種々の変形例を含むものである。In both figures, a photoelectric conversion region 1 is, for example, a photosensor cell shown in FIG. 9, and adjacent photoelectric conversion regions 1 are electrically separated by an element isolation region 2. Further, a color filter 3 is formed on each photoelectric conversion region 1, and a transparent film 4 made of Si02 or the like having a light collecting function is formed thereon. That is, the transparent film 4 has an inclined surface 5 in a portion above the element isolation region 2 and focuses incident light 6 on the element isolation region 2 toward the photoelectric conversion region 1 side. Therefore, the aperture ratio of the light receiving surface of the photoelectric conversion region 1 is substantially improved. However, FIG. 1 is a schematic diagram, and the shape of the inclined surface includes various modifications as described later.
なお、以下の実施例および実施態様においても、素子分
離領域２上に集光手段が設けられた場合を示すが、勿論
これに限定されるものではなく、配線領域等の光電変換
に寄与しない領域であればよい、また、同様に光電変換
領域１上にカラーフィルタ３が設けられているが、これ
に限定されるものではなく、透明保：ＪＨ等であっても
よいことは明白である。In the following examples and embodiments, a case is shown in which a light condensing means is provided on the element isolation region 2, but the present invention is of course not limited to this, and an area that does not contribute to photoelectric conversion such as a wiring region is used. Also, although the color filter 3 is similarly provided on the photoelectric conversion region 1, the color filter 3 is not limited to this, and it is obvious that a transparent filter such as JH may be used.
第２図（Ａ）は、本発明による光電変換装置の他の実施
例の概略的断面図、第２図（Ｂ）は、その光路説明図で
ある。FIG. 2(A) is a schematic sectional view of another embodiment of the photoelectric conversion device according to the present invention, and FIG. 2(B) is an explanatory diagram of the optical path thereof.
両図において、 ＳｉＯ２等から成る表面が平坦な透明
膜８内に傾斜を有する反射膜８が設けられ、この反射膜
８は素子分離領域２の上に配置されている。素子分離領
域２上の入射光θは反射膜８によって反射され、その反
射光は透明膜８の表面で全反射して光電変換領域１の受
光面に入射する。In both figures, a reflective film 8 having a slope is provided within a transparent film 8 made of SiO2 or the like and having a flat surface, and this reflective film 8 is disposed on the element isolation region 2. Incident light θ on the element isolation region 2 is reflected by the reflective film 8, and the reflected light is totally reflected on the surface of the transparent film 8 and enters the light receiving surface of the photoelectric conversion region 1.
したがって、素子分離領域２上に入射する光のほとんど
が光電変換領域１に導かれ、実質的開口率は１００％近
くまで向上する。Therefore, most of the light incident on the element isolation region 2 is guided to the photoelectric conversion region 1, and the substantial aperture ratio is improved to nearly 100%.
次に、上記各実施例の種々の製造方法を示す。Next, various manufacturing methods for each of the above embodiments will be described.
第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、第１図に示す実施例の第一の
製造方法を示す製造工程図である。FIGS. 3(A) to 3(D) are manufacturing process diagrams showing the first manufacturing method of the embodiment shown in FIG.
まず、光電変換領域ｌおよび素子分離領域２上にカラー
フィルタ３等が形成された後、ＣＶＤ法によって５ｉ０
２の透明膜４を３５０〜５００℃で厚さ０．５〜２ Ｊ
Ｌｍｔｉ！積する。なお、ＰＨ３を導入して、０〜１５
ｗｔ％のＰを合力するＰＳＧの透明膜４であってもよい
［第３図（Ａ） １ 。First, after the color filter 3 and the like are formed on the photoelectric conversion region 1 and the element isolation region 2, 5i0
2 transparent film 4 at 350 to 500°C to a thickness of 0.5 to 2 J
Lmti! Multiply. In addition, by introducing PH3, 0 to 15
It may be a transparent film 4 of PSG that combines wt% of P [Fig. 3(A) 1 ].
次に、透明膜４上にレジスト１０を塗布し、パターニン
グによって素子分離領域２の上方に開口部１１を形成す
る［同区（Ｂ） ］ 。Next, a resist 10 is applied onto the transparent film 4, and an opening 11 is formed above the element isolation region 2 by patterning [same area (B)].
′ｊＩＰｒ −１／リスト１０′に一マス〃＞１７で５
ｉＯｙの博明膜４のエツチングを行い、開口部１１の下
の透＃Ｉ膜４の全てを除去する。続いて、さらに開口部
１１のレジスト１０がオーバーハングとなるまでエツチ
ングを行い、開口部１１下の透明膜４のエツチング面に
傾斜をもたせる。この時、ウェットエツチング等の等方
性エツチングと反応性イオンエツチング（以下ＲＩＥと
する。）等の異方性エツチングとを組合せることによっ
て、傾斜面５の断面形状を制御することができる。［同
図（Ｃ） ］ 。'jIPr -1/One square in list 10'> 17 = 5
The transparent film 4 of iOy is etched to remove all of the transparent #I film 4 under the opening 11. Subsequently, etching is further performed until the resist 10 in the opening 11 becomes overhanging, and the etched surface of the transparent film 4 below the opening 11 is sloped. At this time, the cross-sectional shape of the inclined surface 5 can be controlled by combining isotropic etching such as wet etching and anisotropic etching such as reactive ion etching (hereinafter referred to as RIE). [Figure (C)].
次に、レジスト１０を除去することで、傾斜面５を有す
る透明膜４が形成される［同図（Ｅｌ） ］ 。Next, by removing the resist 10, a transparent film 4 having an inclined surface 5 is formed [FIG. 1 (El)].
たとえば、傾斜面５が入射光に対して４５°の傾斜を有
し、カラーフィルタ３の厚さが１ ｇｍ、Ｓｉ０２の透
明膜４の厚さがＩ ＩＬｍの場合、素子分離領域２の両
端から内側に０．４４ＪＬｍまで入った入射光６が光電
変換領域ｌの受光面まで導かれる。For example, when the inclined surface 5 has an inclination of 45° with respect to the incident light, the thickness of the color filter 3 is 1 gm, and the thickness of the transparent film 4 of Si02 is IILm, from both ends of the element isolation region 2 The incident light 6 that has entered the inside up to 0.44 JLm is guided to the light receiving surface of the photoelectric conversion region l.
このことは、光電変換領域の大きさが２７ＪＬｍＸ４４
ＪＬｍ、素子分離領域の幅が４ルｍの時、光電変換領域
１の実質的開口率が３％以上向上したこと意味する。This means that the size of the photoelectric conversion area is 27JLm×44
JLm means that when the width of the element isolation region is 4 m, the substantial aperture ratio of the photoelectric conversion region 1 is improved by 3% or more.
第４図（Ａ）および（Ｂ）は、第１図に示す実施例の第
二の製造方法を示す製造工程図である。FIGS. 4(A) and 4(B) are manufacturing process diagrams showing a second manufacturing method of the embodiment shown in FIG.
カラーフィルタ３上にＰを５ｗｔ％以上含んだＰＳＧの
透明膜４を形成し、その上にレジスト１２を塗布する。A transparent film 4 of PSG containing 5 wt% or more of P is formed on the color filter 3, and a resist 12 is applied thereon.
続いて、レジスト１２をパターニングして開口部１３を
形成し、 ＲＩＥ等の異方性エツチングによって開口部
１３下の透明膜４をエツチング除去するＩ第４＠（Ａ）
］ 。Next, the resist 12 is patterned to form an opening 13, and the transparent film 4 under the opening 13 is etched away by anisotropic etching such as RIE.
].
次、に、レジスト１２を除去した後、８５０−９００℃
のＮ２雰囲気中で５〜３０分間熱処理を行うことによっ
て、透明膜４をリフローさせる。これによって、透明＄
４の断面形状が変化し、第４図（Ｂ）に示すような傾斜
面５が形成される。Next, after removing the resist 12,
The transparent film 4 is reflowed by performing heat treatment for 5 to 30 minutes in an N2 atmosphere. This makes transparent $
The cross-sectional shape of 4 changes, and an inclined surface 5 as shown in FIG. 4(B) is formed.
第５図（Ａ）および（Ｂ）は、第１ｒ１４に示す実施例
の第三の製造方法を示す製造工程図、第５図（Ｃ）は、
ＰＳＧ ＩＩ中に含まれるＰの濃度とＨＦ水溶液による
エツチングレートとの関係を示すグラフ、第５図（ｎ）
は、ＰＳＧ膜中のｐの濃度分布図である。FIGS. 5(A) and (B) are manufacturing process diagrams showing the third manufacturing method of the embodiment shown in 1r14, and FIG. 5(C) is
Graph showing the relationship between the concentration of P contained in PSG II and the etching rate by an HF aqueous solution, FIG. 5(n)
is a concentration distribution diagram of p in the PSG film.
ここでは、第５図（Ｃ）゛に示すように、ｐ濃度による
エツチングレートの差を利用して透明膜４の傾斜面５を
形成しようとするものである。まず、カラーフィルタ３
上にＰＳＧの透明Ｉ１４を堆積させるが、その際、第５
図（［１）に示すように、導入するＰＨ３の流量を制御
して、透明膜４に含まれるＰ濃度を透明膜４の表面に近
いほど高くする。このような透明膜４を形成した後、レ
ジス）１４を塗布し、バターニングによって開口部１５
を形成する。Here, as shown in FIG. 5(C), the inclined surface 5 of the transparent film 4 is formed by utilizing the difference in etching rate depending on the p concentration. First, color filter 3
PSG transparent I14 is deposited on top, with the fifth
As shown in the figure ([1), the flow rate of the introduced PH3 is controlled to increase the P concentration in the transparent film 4 closer to the surface of the transparent film 4. After forming such a transparent film 4, a resist) 14 is applied and the openings 15 are formed by patterning.
form.
続いて、レジスト１４をマスクとしてＲＩＥにより異方
性エツチングを行い、開口部１５下の透明膜４を全て除
去する【第５図（Ａ） ］ 。Subsequently, using the resist 14 as a mask, anisotropic etching is performed by RIE to completely remove the transparent film 4 under the opening 15 [FIG. 5(A)].
次に、ウェットエツチング等の等方性エツチングによっ
て透明ｌＩ４を横方向にエツチングする。Next, the transparent II4 is laterally etched by isotropic etching such as wet etching.
この時、透明膜４は表面に近いほどＰ濃度が高くなって
いるために、第５図（Ｃ）に示すグラフに従って、透明
膜４の表面に近いほど横方向のエツチング量が大きくな
る。その結果、レジスト−１４を除去すれば、第５図（
Ｂ）に示すような透明膜４の傾斜面５が形成される。勿
論、透明ｌ！Ｉ４のＰ濃度分布を適当に変化させること
で、所望の形状の傾斜面５を容易に形成することができ
る。At this time, since the P concentration of the transparent film 4 increases as it approaches the surface, the amount of lateral etching increases as the transparent film 4 approaches the surface, according to the graph shown in FIG. 5(C). As a result, if the resist 14 is removed, the result is as shown in Fig. 5 (
The inclined surface 5 of the transparent film 4 as shown in B) is formed. Of course, it's transparent! By appropriately changing the P concentration distribution of I4, the inclined surface 5 of a desired shape can be easily formed.
第６図（Ａ）〜（Ｅ）は、第１図に示す実施例の第四の
製造方法を示す製造工程図である。6(A) to 6(E) are manufacturing process diagrams showing a fourth manufacturing method of the embodiment shown in FIG. 1.
まず、カラーフィルタ３上に５ｉ０２又はＰを０〜１５
ｗｔ％含有したＰＳＧの透明膜４をＧＶＤ法により厚さ
０．５〜２７ｚｍ堆積させる。さらに、その上にＡＩ等
の金属膜１８を蒸着法又はスパッタリング法により厚さ
０．５〜２４ｍ堆積させ、フォトリングラフィによって
開口部１７を形成する。続いて、開口部１７の対角線上
の金属膜ＩＢをマスクとして、反応性イオンビームエツ
チング（以下、ＲＩＢＥとする。）により透明膜４を斜
めに異方的にエツチングし、開口部１８を形成する。こ
こでは、ＲＩＢＥのイオンビームを受光平面の法線に対
して０〜７０°の角度で入射させて開口部１８を形成し
た【第６図（Ａ） １ 。First, apply 5i02 or P from 0 to 15 on the color filter 3.
A transparent film 4 of PSG containing wt% is deposited to a thickness of 0.5 to 27 zm by the GVD method. Furthermore, a metal film 18 such as AI is deposited thereon to a thickness of 0.5 to 24 m by vapor deposition or sputtering, and an opening 17 is formed by photolithography. Next, using the metal film IB on the diagonal of the opening 17 as a mask, the transparent film 4 is anisotropically etched diagonally by reactive ion beam etching (hereinafter referred to as RIBE) to form the opening 18. . Here, the opening 18 was formed by making the RIBE ion beam incident at an angle of 0 to 70 degrees with respect to the normal to the light receiving plane [FIG. 6(A) 1 ].
この時のＲＩＢＨの条件を次表に示す。The RIBH conditions at this time are shown in the following table.
次に、金属膜１Ｂを除去し、ＩＲだにマスクとして使用
するＡＩ等の金属膜１９を堆積され、フォトリングラフ
ィによって開口部２０を形成する。続いて、ＲＩＢＨの
イオンビームの入射角を、開口部１８を形成した時の入
射角と受光表面の法線に関して対称となるように設定し
、開口部２０の対角線上の金属膜１９をマスクとしてエ
ツチングを行い開口部２１を形成する（同図ＣＢ） １
。Next, the metal film 1B is removed, a metal film 19 such as AI used as an IR mask is deposited, and an opening 20 is formed by photolithography. Next, the incident angle of the RIBH ion beam is set to be symmetrical with respect to the incident angle when the aperture 18 is formed and the normal to the light-receiving surface, and the metal film 19 on the diagonal of the aperture 20 is used as a mask. Perform etching to form an opening 21 (CB in the same figure) 1
.
次に、金属膜１９を除去することで、素子分離領域２上
に集光手段として傾斜面を有する凹部２２が形成される
【同図（Ｃ） ］ 。Next, by removing the metal film 19, a recess 22 having an inclined surface is formed as a light condensing means on the element isolation region 2 [FIG. 3(C)].
次に、更に集光効果を高めるために、レジスト２３を透
明膜４．上に塗布し、凹部２２の中央部のレジスト２３
を除去する【同図（Ｄ） ］ 。Next, in order to further enhance the light focusing effect, a resist 23 is applied to the transparent film 4. resist 23 in the center of the recess 22.
[Figure (D)].
次に、ウェットエツチングによって、レジスト２３が除
去された部分の透明膜４を除去し、透明膜４の傾斜面５
を形成する【同図（Ｅ）］。Next, the portions of the transparent film 4 where the resist 23 has been removed are removed by wet etching, and the inclined surface 5 of the transparent film 4 is etched.
[Figure (E)].
このようにして、透明膜４に集光機能を持たせることが
できるが、傾斜面５の形状は、ＲＩＢＥ時のイオンビー
ムの入射角によって任意に決定することができる。In this way, the transparent film 4 can have a light condensing function, but the shape of the inclined surface 5 can be arbitrarily determined depending on the incident angle of the ion beam during RIBE.
第７図（Ａ）および（Ｂ）は、第１図に示す実施例の第
五の製造方法を示す製造工程図である。FIGS. 7(A) and 7(B) are manufacturing process diagrams showing a fifth manufacturing method of the embodiment shown in FIG.
まず、ＣＶＤ法によって、カラーフィルタ３上にＳｉ０
２の透明膜２４を形成し、その上にＰを２〜１５ｗｔ％
含むＰＳＧの透明膜２５を形成する［第７図（Ａ） ］
。First, Si0 is deposited on the color filter 3 by the CVD method.
A transparent film 24 of 2 is formed, and 2 to 15 wt% of P is added thereon.
A transparent film 25 of PSG containing PSG is formed [FIG. 7(A)]
.
次に、このようを二重構造を有する透明膜４を第一の製
造方法と同様に【第３図ＣＢ）〜（Ｄ）を参照Ｊエツチ
ングすれば、ＰＳＧの透明Ｉｌ！２５のエツチング量の
方が大きいために、第一の製造方法よりなめらかな傾斜
面５を形成することができる【第７図（Ｂ） １ 。Next, if the transparent film 4 having a double structure is etched in the same manner as in the first manufacturing method (see FIG. 3 CB) to (D), the transparent film 4 of PSG will be formed. Since the amount of etching 25 is larger, it is possible to form a smoother inclined surface 5 than in the first manufacturing method [Fig. 7(B) 1].
第８図（Ａ）〜（Ｄ）は、第２図に示す他の実施例の製
ご方法を示す製造工程図である。FIGS. 8(A) to 8(D) are manufacturing process diagrams showing a manufacturing method of another embodiment shown in FIG. 2.
まず、カラーフィルタ３上にＡＩ等の金属膜を厚さ０．
３〜１．０ｇｍ堆積させ、フォトリソグラフィによって
素子分離領域２の上に“金属膜７を形成するＩ第８図（
Ａ） ］ 。First, a metal film such as AI is placed on the color filter 3 to a thickness of 0.
3 to 1.0 gm is deposited, and a "metal film 7 is formed on the element isolation region 2" by photolithography (FIG. 8).
A) ].
次に、スパッタ法によりＳｉ０２の透明膜２Ｂを堆積さ
せる。このスパッタ法は、光電変換領域ｌが形成された
基板側にも負バイアスをかけたバイアススパッタ法であ
り、基板側には−８０〜−２００ｖのバイアスがかけら
れる。これによって、金属膜７上には両側に傾斜を有す
る凸部２７が形成される。Next, a transparent film 2B of Si02 is deposited by sputtering. This sputtering method is a bias sputtering method in which a negative bias is also applied to the substrate side on which the photoelectric conversion region 1 is formed, and a bias of -80 to -200 V is applied to the substrate side. As a result, convex portions 27 having slopes on both sides are formed on the metal film 7.
後述するように、凸部２７の傾斜角θは２２″より大き
く形成する【同図（Ｂ） ］ 。As will be described later, the inclination angle θ of the convex portion 27 is formed to be larger than 22'' [FIG. 2(B)].
次に、透明１ｔ１２１３上にＡ１等の金属膜を厚さ５０
０〜３０００人堆積させ、続いて、フォトリソグラフィ
によって凸部２７上だけに金属膜を残存させ、この金属
膜を反射膜８とする【同図（Ｃ） ］ 。Next, a metal film such as A1 is placed on the transparent 1t1213 to a thickness of 50 mm.
0 to 3,000 layers are deposited, and then a metal film is left only on the convex portions 27 by photolithography, and this metal film is used as the reflective film 8 [FIG. 4(C)].
次に、ＣＶＤ法によって、ＳｉＯ２又はｐを１５％以下
含有するＰＳＧの透明膜２８を厚さ５０００〜１５００
０人堆積させる。この時の堆積温度は、反射膜８の反射
率が低下しない程度に低い温度であることが望ましい０
例えば、ＥＣＲプラズマを利用したＣＶＤ法では１００
℃以下で５ｉ０２を堆積させることができる。続いて１
表面を平坦化するために、透明！Ｉ２８上に回転塗布法
によりレジストを塗布し、このレジストと透明膜２８と
をエッチバックすることにより、表面の平坦な透明膜２
８を得ることができる。Next, a transparent film 28 of PSG containing 15% or less of SiO2 or p is formed to a thickness of 5000 to 1500 using the CVD method.
Deposit 0 people. The deposition temperature at this time is desirably low enough to not reduce the reflectance of the reflective film 8.
For example, in the CVD method using ECR plasma, 100
5i02 can be deposited at temperatures below .degree. followed by 1
Transparent to flatten the surface! A resist is applied onto I28 by a spin coating method, and the resist and transparent film 28 are etched back to form a transparent film 2 with a flat surface.
You can get 8.
なお、第２図における透明膜３は、透明膜２８および２
８で構成されている［同図（Ｄ） ］ 。Note that the transparent film 3 in FIG.
8 [Figure (D)].
例えば、透明膜９がＳｉＯ２である場合、５ｉ０２と大
気との境界で全反射が起こる臨界角は４４°であるため
に、反射膜８の傾斜角を２２″以上に設定すれば１反射
膜８で反射した入射光は透明膜９の表面で全反射し、光
電変換領域１へ入射する。したがって、素子分離領域２
上に入射する光のほとんど全てを光電変換装置ｌへ導く
ことができ、実質的開口率を１００％近くまで向上させ
ることができる。For example, when the transparent film 9 is made of SiO2, the critical angle at which total reflection occurs at the boundary between 5i02 and the atmosphere is 44°. The incident light reflected by the transparent film 9 is totally reflected by the surface of the transparent film 9 and enters the photoelectric conversion region 1. Therefore, the element isolation region 2
Almost all of the light incident above can be guided to the photoelectric conversion device 1, and the substantial aperture ratio can be improved to nearly 100%.
［発明の効果］
以上詳細に説明したように１本発明による光電変換装置
は、素子分離領域や配線領域等の光電変換に寄与しない
領域に入射する光を光電変換領域の受光面に導く集光手
段を設けたことにより、光電変換領域の実質的開口率を
向上させることができる。[Effects of the Invention] As explained in detail above, the photoelectric conversion device according to the present invention is capable of condensing light that is incident on regions that do not contribute to photoelectric conversion, such as element isolation regions and wiring regions, and guiding it to the light receiving surface of the photoelectric conversion region. By providing the means, the substantial aperture ratio of the photoelectric conversion region can be improved.
第１図（Ａ）は、本発明による光電変換装置の一実施例
の概略的断面図、第１図（Ｂ）は、その光路説明図、
第２図（Ａ）は、本発明による光電変換装置の他の実施
例の概略的断面図、第２図ＣＢ）は、その光路説明図、
第３図（Ａ）〜（Ｄ）は、第１図に示す実施例の第一の
製造方法を示す製造工程図、 第４図（Ａ）および（Ｂ
）は、第１図に示す実施例の第二の製造方法を示す製造
工程図、
第５図（Ａ）および（Ｂ）は、第１図に示す実施例の第
三の製造方法を示す製造工程図、第５図（Ｃ）は、ＰＳ
Ｇ膜中に含まれるＰの濃度と）ＩＦ水溶液によるエツチ
ングレートとの関係を示すグラフ、第５図（Ｄ）は、Ｐ
ＳＧ膜中のＰの濃度分布図、第６図（Ａ）〜（Ｅ）は、
第１図に示す実施例の第四の製造方法を示す製造工程図
、 第７図（Ａ）および（Ｂ）は、第１図に示す実施例
の第五の製造方法を示す製造工程図、
第８図（Ａ）〜（Ｄ）は、第２図に示す他の実施例の製
造方法を示す製造工程図、
第９図（Ａ）は、特開昭８０−１２７５９号公報〜特開
昭８０−１２７８５号公報に記載されている光電変換装
置の平面図、第９図（Ｂ）は、そのＩ−Ｉ線断面図であ
る。
ｌ−−・光電変換領域 ２・・φ素子分離領域４．９
・・・透明膜 ５・・・傾斜面８・・・反射膜
代理人 弁理士 山 下 穣 子
弟１図（Ａ）
第１艮＜Ｂ）
（Ａ）
（Ｃ）
第４図
（Ａ）
（Ｂ）
（Ｂ）
第５ 図
（Ｃ）
（Ｄ）
幕板 濠■
第６図
（Ｃ） （Ｄ）
（Ｅ）
第７図
（Ａ）
第８図
（Ａ）
（Ｃ）
（Ｄ）
ｊｉ９図（Ａ）
第９図（Ｂ）FIG. 1(A) is a schematic sectional view of an embodiment of the photoelectric conversion device according to the present invention, FIG. 1(B) is an explanatory diagram of the optical path thereof, and FIG. 2(A) is a photoelectric conversion device according to the present invention. A schematic cross-sectional view of another embodiment of the device, FIG. 2 CB) is an explanatory diagram of its optical path, and FIGS. 3 (A) to (D) show the first manufacturing method of the embodiment shown in FIG. Manufacturing process diagrams shown in Figure 4 (A) and (B)
) is a manufacturing process diagram showing the second manufacturing method of the example shown in FIG. 1, and FIGS. 5(A) and (B) are manufacturing process diagrams showing the third manufacturing method of the example shown in FIG. The process drawing, Figure 5 (C) is PS
Figure 5 (D) is a graph showing the relationship between the concentration of P contained in the G film and the etching rate by the IF aqueous solution.
The concentration distribution diagram of P in the SG film, FIGS. 6(A) to (E), are as follows:
A manufacturing process diagram showing a fourth manufacturing method of the embodiment shown in FIG. 1; FIGS. 7(A) and (B) are manufacturing process diagrams showing a fifth manufacturing method of the embodiment shown in FIG. 8(A) to 8(D) are manufacturing process diagrams showing the manufacturing method of another embodiment shown in FIG. The plan view of the photoelectric conversion device described in JP 80-12785, FIG. 9(B), is a sectional view taken along the line I-I. l--Photoelectric conversion region 2...φ element isolation region 4.9
...Transparent film 5...Slanted surface 8...Reflective film Agent Patent attorney Minoru Yamashita Child 1 Figure (A) 1st <B) (A) (C) Figure 4 (A) (B ) (B) Figure 5 (C) (D) Curtain Board Moat ■ Figure 6 (C) (D) (E) Figure 7 (A) Figure 8 (A) (C) (D) Figure ji9 ( A) Figure 9 (B)
Claims (3)
、光電変換動作に寄与しない第二領域とから成る光電変
換装置において、 前記第二領域上に入射する光を前記受光 面に導く集光手段を設けたことを特徴とする光電変換装
置。(1) In a photoelectric conversion device comprising a first region that performs photoelectric conversion of light incident on the light receiving surface and a second region that does not contribute to the photoelectric conversion operation, the light incident on the second region is converted to the light receiving surface. A photoelectric conversion device characterized by being provided with a guiding light condensing means.
る傾斜面を有する透明膜であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の光電変換装置。(2) The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the light condensing means is a transparent film having an inclined surface that refracts incident light to the light receiving surface.
せる反射手段と、該反射光を全反射させる透明膜とから
成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光電
変換装置。(3) The photoconductor according to claim 1, wherein the light converging means comprises a reflecting means that reflects the incident light toward the light receiving surface, and a transparent film that totally reflects the reflected light. conversion device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60126282A JPS61285756A (en) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | Photoelectric conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60126282A JPS61285756A (en) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | Photoelectric conversion device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61285756A true JPS61285756A (en) | 1986-12-16 |
Family
ID=14931352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60126282A Pending JPS61285756A (en) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | Photoelectric conversion device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61285756A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101441840A (en) * | 2007-11-20 | 2009-05-27 | 索尼株式会社 | Display apparatus |
| JP2012249253A (en) * | 2011-05-31 | 2012-12-13 | Toshiba Corp | Imaging system and manufacturing method of solid-state imaging device for imaging system |
-
1985
- 1985-06-12 JP JP60126282A patent/JPS61285756A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101441840A (en) * | 2007-11-20 | 2009-05-27 | 索尼株式会社 | Display apparatus |
| JP2012249253A (en) * | 2011-05-31 | 2012-12-13 | Toshiba Corp | Imaging system and manufacturing method of solid-state imaging device for imaging system |
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