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JP2001230401A - Solid-state image sensing device - Google Patents

Solid-state image sensing device

Info

Publication number
JP2001230401A
JP2001230401A JP2000036896A JP2000036896A JP2001230401A JP 2001230401 A JP2001230401 A JP 2001230401A JP 2000036896 A JP2000036896 A JP 2000036896A JP 2000036896 A JP2000036896 A JP 2000036896A JP 2001230401 A JP2001230401 A JP 2001230401A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
conversion element
solid
state imaging
imaging device
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.)
Withdrawn
Application number
JP2000036896A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryuji Kondo
隆二 近藤
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.)
Fujifilm Holdings Corp
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Original Assignee
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Microdevices Co Ltd, Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fujifilm Microdevices Co Ltd
Priority to JP2000036896A priority Critical patent/JP2001230401A/en
Publication of JP2001230401A publication Critical patent/JP2001230401A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that the ratio of scattered light that enters the surface of the end part of a photoelectric conversion element with a large incidence angle increases as the size of the photoelectric conversion element in a solid-state image sensing device becomes smaller, and smear caused by the incidence of the scattered light onto the surface of the end part of the photoelectric conversion element cannot be reduced easily even if a light- shielding film is formed by a material with a relatively high light absorption capacity. SOLUTION: When the solid-state image sensing device is to be manufactured by forming a photoelectric conversion element or the like at one surface side of a semiconductor substrate, a step is formed between a light incidence surface out of the surfaces of the photoelectric conversion element and the surface of the semiconductor substrate around the photoelectric conversion element.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置に係
り、特に、半導体基板の一表面側に形成された光電変換
素子を有する固体撮像装置に関する。
The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly, to a solid-state imaging device having a photoelectric conversion element formed on one surface side of a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体基板の一表面側に、多数の光電変
換素子(フォトダイオード)、これらの光電変換素子に
蓄積された信号電荷を転送する電荷転送路等を形成する
ことにより、固体撮像装置を得ることができる。
2. Description of the Related Art A solid-state imaging device is formed by forming a large number of photoelectric conversion elements (photodiodes) and charge transfer paths for transferring signal charges accumulated in these photoelectric conversion elements on one surface side of a semiconductor substrate. Can be obtained.

【0003】CCD(電荷結合素子)型の固体撮像装置
では、CCDによって電荷転送路が構成される。MOS
型の固体撮像装置は、光電変換素子毎に付設されたスイ
ッチング素子(例えばトランジスタ)と、これに接続さ
れた所定本数の出力信号線とを備え、スイッチング素子
の動作に伴って、光電変換素子に蓄積されている信号電
荷量に応じた電気信号が所定の出力信号線に発生する。
In a CCD (charge coupled device) type solid-state imaging device, a charge transfer path is formed by the CCD. MOS
The solid-state imaging device of the type includes a switching element (for example, a transistor) provided for each photoelectric conversion element and a predetermined number of output signal lines connected to the switching element. An electric signal corresponding to the accumulated signal charge amount is generated on a predetermined output signal line.

【0004】CCD型およびMOS型のいずれの型の固
体撮像装置においても、光電変換素子それぞれの上面は
ほぼ平坦になっている。光電変換素子の上面は、光電変
換素子周囲の半導体基板表面と実質的に同じ平面上に位
置する。
In both solid-state imaging devices of the CCD type and the MOS type, the upper surfaces of the photoelectric conversion elements are substantially flat. The upper surface of the photoelectric conversion element is located on substantially the same plane as the surface of the semiconductor substrate around the photoelectric conversion element.

【0005】このような固体撮像装置は、コピー機やフ
ャクシミリ機等で使用されるライン・センサに、あるい
は、ビデオカメラ、電子スチルカメラ等で使用されるエ
リア・イメージセンサに使用されている。
[0005] Such a solid-state imaging device is used for a line sensor used in a copy machine, a facsimile machine, or the like, or an area image sensor used in a video camera, an electronic still camera, or the like.

【0006】従来より、固体撮像装置においては、光電
変換素子以外の領域で無用の光電変換が行われるのを防
止するために、光遮蔽膜が利用されている。この光遮蔽
膜は、一般に、アルミニウム、クロム、タングステン、
チタン、モリブデン等からなる金属薄膜や、これらの金
属の2種以上からなる合金薄膜、あるいは、前記の金属
薄膜同士または前記の金属薄膜と前記の合金薄膜とを組
み合わせた多層金属薄膜等によって形成される。
[0006] Conventionally, in a solid-state imaging device, a light shielding film has been used in order to prevent unnecessary photoelectric conversion from being performed in a region other than the photoelectric conversion element. This light shielding film is generally made of aluminum, chromium, tungsten,
A metal thin film made of titanium, molybdenum, or the like, an alloy thin film made of two or more of these metals, or a multi-layer metal thin film formed by combining the metal thin films or a combination of the metal thin film and the alloy thin film. You.

【0007】光遮蔽膜と半導体基板または電荷転送路も
しくは出力信号線との導通を防止するために、光遮蔽膜
と半導体基板または電荷転送路もしくは出力信号線と
は、電気絶縁膜によって電気的に絶縁される。電気絶縁
膜は、通常、各光電変換素子の上面上にも形成される。
光電変換素子上での電気絶縁膜の膜厚は、例えば0.1
〜0.3μmである。
In order to prevent conduction between the light shielding film and the semiconductor substrate or the charge transfer path or the output signal line, the light shielding film and the semiconductor substrate or the charge transfer path or the output signal line are electrically connected by an electric insulating film. Insulated. The electric insulating film is usually also formed on the upper surface of each photoelectric conversion element.
The thickness of the electric insulating film on the photoelectric conversion element is, for example, 0.1
0.30.3 μm.

【0008】勿論、光遮蔽膜によって光電変換素子を平
面視上完全に覆ってしまったのでは、所望の光電変換を
行うことができなくなる。このため、光電変換素子にお
いて所望の光電変換が行われるように、光遮蔽膜は光電
変換素子それぞれの上方に1個ずつ開口部を有する。
Of course, if the photoelectric conversion element is completely covered with the light shielding film in plan view, it becomes impossible to perform desired photoelectric conversion. For this reason, the light shielding film has one opening above each photoelectric conversion element so that desired photoelectric conversion is performed in the photoelectric conversion element.

【0009】この開口部は、通常、光電変換素子を平面
視したときの縁部よりも内側の領域の上方に位置する。
すなわち、光遮蔽膜は、通常、光電変換素子の縁部を平
面視上覆っている。
This opening is usually located above a region inside the edge when the photoelectric conversion element is viewed in plan.
That is, the light shielding film usually covers the edge of the photoelectric conversion element in plan view.

【0010】光電変換素子は、光遮蔽膜の開口部を介し
て入射した光によって光電変換を行う。以下、本明細書
においては、光遮蔽膜に形成されている開口部を介して
平面視上露出する光電変換素子表面を、光電変換素子の
「光入射面」という。
[0010] The photoelectric conversion element performs photoelectric conversion by light incident through the opening of the light shielding film. Hereinafter, in this specification, a photoelectric conversion element surface that is exposed in a plan view through an opening formed in a light shielding film is referred to as a “light incident surface” of the photoelectric conversion element.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】固体撮像装置に入射し
た光は、光電変換素子に到達するまでの間に散乱する。
この散乱は、光電変換素子のサイズを小さくする程大き
くなりやすい。
The light incident on the solid-state imaging device is scattered before reaching the photoelectric conversion element.
This scattering tends to increase as the size of the photoelectric conversion element decreases.

【0012】従来の固体撮像装置においては、光の散乱
が大きくなると、光遮蔽膜の下面(半導体基板側の面を
意味する。以下同じ。)と光電変換素子の縁部表面との
間に侵入する散乱光の光量も増大する。光遮蔽膜の下面
と光電変換素子の縁部表面との間に侵入した散乱光は、
光遮蔽膜と光電変換素子の縁部表面もしくは半導体基板
表面との間で多重反射する。
In the conventional solid-state imaging device, when the scattering of light increases, the light enters between the lower surface of the light shielding film (the surface on the semiconductor substrate side; the same applies hereinafter) and the edge surface of the photoelectric conversion element. The amount of scattered light to be emitted also increases. The scattered light that has entered between the lower surface of the light shielding film and the edge surface of the photoelectric conversion element is
Multiple reflection occurs between the light shielding film and the edge surface of the photoelectric conversion element or the surface of the semiconductor substrate.

【0013】多重反射した光が光電変換素子以外の領域
に吸収されると、スミアの原因となることがある。特
に、CCD型の固体撮像装置の場合、電荷転送路に光が
吸収されるとスミアを増大させる原因となる。
[0013] When the multiply reflected light is absorbed in a region other than the photoelectric conversion element, it may cause smear. In particular, in the case of a CCD type solid-state imaging device, when light is absorbed in the charge transfer path, it causes an increase in smear.

【0014】光吸収能が比較的高い材料、例えばタング
ステンやクロムによって光遮蔽膜を形成することによ
り、次の理由から、多重反射した光に起因するスミアの
増大を抑制することができる。
By forming the light-shielding film with a material having a relatively high light-absorbing ability, for example, tungsten or chromium, it is possible to suppress an increase in smear caused by multiple reflected light for the following reasons.

【0015】すなわち、光遮蔽膜が比較的高い光吸収能
を有していると、多重反射によって光遮蔽膜の下面に光
が何度も入射し、そのたびに多重反射光の一部が光遮蔽
膜に吸収される。その結果として、光電変換素子以外の
領域において半導体基板に吸収される光量が低下し、ス
ミアの増大が抑制される。
That is, when the light-shielding film has a relatively high light-absorbing ability, light is repeatedly incident on the lower surface of the light-shielding film by multiple reflection, and each time a part of the multiple reflected light becomes light. Absorbed by the shielding film. As a result, the amount of light absorbed by the semiconductor substrate in a region other than the photoelectric conversion element decreases, and an increase in smear is suppressed.

【0016】例えばタングステンによって光遮蔽膜を形
成すると、アルミニウムのように比較的反射率が高い材
料によって光遮蔽膜を形成した場合に比べて、スミアを
1/2程度にまで低減させることが可能である。
For example, when the light shielding film is formed of tungsten, the smear can be reduced to about て compared to the case where the light shielding film is formed of a material having a relatively high reflectance such as aluminum. is there.

【0017】しかしながら、光電変換素子のサイズが小
さくなればなる程、光遮蔽膜によって平面視上覆われる
光電変換素子縁部の幅が小さくなる。また、光の散乱が
大きくなる。これらの結果として、光電変換素子の縁部
表面に大きな入射角で入射する散乱光の割合が増加す
る。
However, as the size of the photoelectric conversion element decreases, the width of the edge of the photoelectric conversion element covered in plan view by the light shielding film decreases. In addition, light scattering increases. As a result, the ratio of scattered light incident on the edge surface of the photoelectric conversion element at a large incident angle increases.

【0018】光電変換素子の縁部表面に入射する散乱光
の入射角が大きくなると、多重反射によって光が光遮蔽
膜の下面に入射する回数が減少する。そのため、たとえ
光吸収能が比較的高い材料によって光遮蔽膜を形成した
としても、光電変換素子の縁部表面に入射する散乱光に
起因するスミアを低減させることが困難になる。
When the incident angle of the scattered light incident on the edge surface of the photoelectric conversion element increases, the number of times that the light is incident on the lower surface of the light shielding film due to multiple reflection decreases. Therefore, even if the light shielding film is formed of a material having a relatively high light absorbing ability, it becomes difficult to reduce smear caused by scattered light incident on the edge surface of the photoelectric conversion element.

【0019】本発明の目的は、スミアの低減を図ること
が可能な固体撮像装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of reducing smear.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、半導体基板の一表面側に形成された光電変換素子で
あって、該光電変換素子表面のうちの光入射面と該光電
変換素子周囲の前記半導体基板表面との間に段差を有す
る光電変換素子と、前記光電変換素子の上方に形成さ
れ、前記光入射面上に開口部を有する光遮蔽膜と、前記
光電変換素子に近接して形成され、該光電変換素子に蓄
積された信号電荷を転送するための電荷転送路とを有す
る固体撮像装置が提供される。
According to one aspect of the present invention, there is provided a photoelectric conversion element formed on one surface side of a semiconductor substrate, wherein a light incident surface of the photoelectric conversion element surface and the photoelectric conversion element are separated from each other. A photoelectric conversion element having a step between the surface of the semiconductor substrate around the element, a light shielding film formed above the photoelectric conversion element and having an opening on the light incident surface, and close to the photoelectric conversion element. And a charge transfer path for transferring the signal charges stored in the photoelectric conversion element.

【0021】例えば、光電変換素子を平面視したときの
光入射面の縁部に、この光電変換素子からその外側に向
かう登り勾配の傾斜面(曲面および垂直面を含むものと
する。)を形成する。光遮蔽膜の下面と光電変換素子の
縁部表面との間に侵入する散乱光の光量を低減させるこ
とが可能になる。
For example, an inclined surface (including a curved surface and a vertical surface) having an upward slope from the photoelectric conversion element to the outside thereof is formed at the edge of the light incident surface when the photoelectric conversion element is viewed in a plan view. It is possible to reduce the amount of scattered light that enters between the lower surface of the light shielding film and the edge surface of the photoelectric conversion element.

【0022】例えば、光電変換素子周囲の半導体基板
に、光電変換素子からその外側に向かって下り勾配の傾
斜面(曲面および垂直面を含むものとする。)を形成す
る。電荷転送路を構成する転送電極の下面と半導体基板
(電荷転送チャネル)との間に侵入する散乱光の光量を
低減させることが可能になる。
For example, an inclined surface (including a curved surface and a vertical surface) having a downward slope from the photoelectric conversion element toward the outside thereof is formed on the semiconductor substrate around the photoelectric conversion element. It is possible to reduce the amount of scattered light entering between the lower surface of the transfer electrode forming the charge transfer path and the semiconductor substrate (charge transfer channel).

【0023】例えば、光電変換素子の光入射面とこの光
電変換素子の平面視上の縁との間に凹部または凸部を設
ける。光遮蔽膜の下面と光電変換素子の縁部表面との
間、または、電荷転送路を構成する転送電極の下面と半
導体基板(電荷転送チャネル)との間に侵入する散乱光
の光量を低減させることが可能になる。また、前記の凹
部または前記の凸部においては、これらの凹部または凸
部がない場合と異なる入射角で光電変換素子または光遮
蔽膜に散乱光が入射する。そのため、たとえ光吸収能が
比較的高い材料によって光遮蔽膜を形成しても従来の固
体撮像装置では光遮蔽膜に吸収させることができなかっ
たような散乱光をも、高頻度の多重反射によって光遮蔽
膜に吸収させることが期待できる。また、反射角が浅く
なって半導体基板(電荷転送チャネル)に達することが
できなくなる散乱光の光量を増加させることが期待でき
る。
For example, a concave portion or a convex portion is provided between the light incident surface of the photoelectric conversion element and the edge of the photoelectric conversion element in plan view. The amount of scattered light that enters between the lower surface of the light shielding film and the edge surface of the photoelectric conversion element, or between the lower surface of the transfer electrode forming the charge transfer path and the semiconductor substrate (charge transfer channel) is reduced. It becomes possible. Further, in the concave portions or the convex portions, scattered light is incident on the photoelectric conversion element or the light shielding film at an incident angle different from a case where the concave portions or the convex portions are not provided. Therefore, even if the light-shielding film is formed of a material having relatively high light-absorbing ability, scattered light that could not be absorbed by the light-shielding film in the conventional solid-state imaging device can be reflected by high-frequency multiple reflection. Expected to be absorbed by the light shielding film. In addition, it can be expected to increase the amount of scattered light which becomes too small to reach the semiconductor substrate (charge transfer channel) due to the shallow reflection angle.

【0024】これらの理由から、スミアの低減を図るこ
とが可能である。
For these reasons, it is possible to reduce smear.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて実施例による
固体撮像装置について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a solid-state imaging device according to an embodiment will be described with reference to the drawings.

【0026】図1は、第1の実施例によるCCD型の固
体撮像装置1を概略的に示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a CCD type solid-state imaging device 1 according to a first embodiment.

【0027】同図に示すように、固体撮像装置1は、n
型シリコン基板2aと、このn型シリコン基板2aの一
表面側に形成されたp型半導体のエピタキシャル層また
はウェル2b(以下、「p型ウェル2b」という。)と
によって構成される半導体基板2を有する。
As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device 1 has n
A semiconductor substrate 2 composed of a p-type silicon substrate 2a and a p-type semiconductor epitaxial layer or well 2b (hereinafter referred to as "p-type well 2b") formed on one surface side of the n-type silicon substrate 2a. Have.

【0028】p型ウェル2bの所定箇所にn型領域3a
を設けることによって、または、p型ウェル2bの所定
箇所にn型領域3aを設け、その上にp+ 型層を設ける
ことによって、フォトダイオードからなる光電変換素子
3が形成される。p+ 型層における不純濃度は、p型ウ
ェルにおける不純物濃度より高い。
An n-type region 3a is formed at a predetermined portion of p-type well 2b.
Or by providing an n-type region 3a at a predetermined position in the p-type well 2b and providing ap + -type layer thereon, thereby forming the photoelectric conversion element 3 composed of a photodiode. The impurity concentration in the p + -type layer is higher than the impurity concentration in the p-type well.

【0029】ライン・センサ用の固体撮像装置において
は、所定個の光電変換素子3が例えば1列または3列に
亘って形成される。エリア・センサ用の固体撮像装置に
おいては、所定個の光電変換素子3が例えば行列状に形
成される。
In a solid-state imaging device for a line sensor, a predetermined number of photoelectric conversion elements 3 are formed, for example, in one or three rows. In a solid-state imaging device for an area sensor, a predetermined number of photoelectric conversion elements 3 are formed, for example, in a matrix.

【0030】光電変換素子3を構成するn型領域3aの
平面上の形状は、矩形、全ての内角が鈍角となっている
五角形以上の多角形、内角に鋭角と鈍角とが含まれる五
角形以上の多角形、これらの多角形の角部に丸みを付け
た形状等、適宜選択可能である。
The planar shape of the n-type region 3a constituting the photoelectric conversion element 3 is a rectangle, a polygon not less than a pentagon in which all internal angles are obtuse angles, and a pentagon or more in which the internal angles include an acute angle and an obtuse angle. Polygons, shapes in which corners of these polygons are rounded, and the like can be appropriately selected.

【0031】固体撮像装置1においては、光電変換素子
3を平面視したときの縁から内側に一定の幅で入り込ん
だ領域の表面が、周囲の半導体基板2表面と実質的に同
じ平面上に形成されている。この領域を、以下、「光電
変換素子3の縁部」という。
In the solid-state imaging device 1, the surface of a region in which the photoelectric conversion element 3 enters at a constant width from the edge when viewed in plan is formed substantially on the same plane as the surface of the surrounding semiconductor substrate 2. Have been. This region is hereinafter referred to as “the edge of the photoelectric conversion element 3”.

【0032】光電変換素子3の縁部より内側の領域は、
皿状に凹んでいる。以下、この凹部を「皿状の凹部」と
いう。
The area inside the edge of the photoelectric conversion element 3 is
It is concave like a dish. Hereinafter, this concave portion is referred to as a “dish-shaped concave portion”.

【0033】皿状の凹部の表面は、その平面視上の縁部
を除いて、実質的に平坦面となっている。皿状の凹部の
平面視上の縁部は、その外側に向かって登り勾配の傾斜
面(ただし、曲面)になっている。
The surface of the dish-shaped recess is substantially flat except for its edge in plan view. The edge in plan view of the dish-shaped concave portion is a slope (however, a curved surface) with an upward slope toward the outside.

【0034】皿状の凹部の深さは、例えば、後述する転
送電極4b下での電気絶縁膜6の膜厚(例えば0.1〜
0.3μm)の1/2程度以上、固体撮像装置の製造プ
ロセス上問題を生じにくい0.5μm程度以下、の範囲
内で選択することが好ましい。皿状の凹部の平面視上の
形状は、矩形、全ての内角が鈍角となっている五角形以
上の多角形、内角に鋭角と鈍角とが含まれる五角形以上
の多角形、これらの多角形の角部に丸みを付けた形状
等、適宜選択可能である。
The depth of the dish-shaped recess is determined, for example, by the thickness of the electric insulating film 6 below the transfer electrode 4b (for example, 0.1 to
0.3 [mu] m) or more and about 0.5 [mu] m or less, which does not easily cause a problem in the manufacturing process of the solid-state imaging device. The planar shape of the dish-shaped concave portion is a rectangle, a pentagon or more polygon in which all interior angles are obtuse angles, a pentagon or more polygon in which the interior angles include acute angles and obtuse angles, and corners of these polygons. The rounded shape of the portion can be appropriately selected.

【0035】光電変換素子3のn型領域3aに近接し
て、電荷転送路用のn型領域4a(以下、「電荷転送チ
ャネル4a」という。)がp型ウェル2bに形成されて
いる。n型領域4aは、平面視上、線状ないし帯状を呈
する。
An n-type region 4a for a charge transfer path (hereinafter referred to as "charge transfer channel 4a") is formed in the p-type well 2b near the n-type region 3a of the photoelectric conversion element 3. The n-type region 4a has a linear shape or a band shape in plan view.

【0036】n型領域3aと電荷転送チャネル4aと
は、図示されていない読み出しゲート領域を除き、例え
ばp+ 型領域からなるチャネルストップ5によって分離
されている。チャネルストップ5における不純物濃度
は、p型ウェル2bにおける不純物濃度よりも高い。チ
ャネルストップ5は、n型領域3aを周囲から電気的に
分離するための領域であり、p+ 型領域の代わりに絶縁
領域を用いてもよい。
The n-type region 3a and the charge transfer channel 4a are separated from each other by a channel stop 5 composed of, for example, a p + -type region, except for a read gate region not shown. The impurity concentration in the channel stop 5 is higher than the impurity concentration in the p-type well 2b. The channel stop 5 is a region for electrically isolating the n-type region 3a from the surroundings, and an insulating region may be used instead of the p + -type region.

【0037】電気絶縁膜6が、光電変換素子3の上面上
および光電変換素子3周囲の半導体基板2表面上に形成
される。電気絶縁膜6は、例えば、半導体基板2を熱酸
化することによって形成される熱酸化膜、熱酸化膜とそ
の上に形成された窒化膜(ON膜)、熱酸化膜とその上
に形成された窒化膜とその上に形成された酸化膜(ON
O膜)等からなる。
The electric insulating film 6 is formed on the upper surface of the photoelectric conversion element 3 and on the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 3. The electrical insulating film 6 is formed, for example, by a thermal oxide film formed by thermally oxidizing the semiconductor substrate 2, a thermal oxide film and a nitride film (ON film) formed thereon, and a thermal oxide film and a thermal oxide film formed thereon. Nitride film and oxide film (ON
O film).

【0038】例えばポリシリコンからなる転送電極4b
が、電気絶縁膜6を介して電荷転送チャネル4aの上方
に配設されている。この転送電極4bは、平面視上電荷
転送チャネル4aを横断し、電荷転送チャネル4aとの
平面視上の交差部に1つの電荷転送段を形成する。1個
の光電変換素子3あたり例えば2個または3個の電荷転
送段が配設される。1本の電荷転送チャネル4aとこれ
に平面視上交差する各転送電極4bとは、CCDからな
る1つの電荷転送路4を構成する。
The transfer electrode 4b made of, for example, polysilicon
Are provided above the charge transfer channel 4a via the electric insulating film 6. The transfer electrode 4b traverses the charge transfer channel 4a in plan view and forms one charge transfer stage at the intersection with the charge transfer channel 4a in plan view. For example, two or three charge transfer stages are provided for one photoelectric conversion element 3. One charge transfer channel 4a and each transfer electrode 4b intersecting the same in plan view constitute one charge transfer path 4 composed of a CCD.

【0039】光電変換素子3から電荷転送路4への信号
電荷の読み出しを制御するために、図示されていない読
み出しゲートが設けられる。読み出しゲートは、例えば
転送電極4bの一部または転送電極4bとは別の転送電
極の一部からなる読み出しゲート電極を有する。読み出
しゲート電極は、p型ウェル2bのうちで光電変換素子
3(n型領域3a)と電荷転送チャネル4aとの間に介
在する領域上に電気絶縁膜6を介して配設される。
A read gate (not shown) is provided to control reading of signal charges from the photoelectric conversion element 3 to the charge transfer path 4. The read gate has, for example, a read gate electrode composed of a part of the transfer electrode 4b or a part of a transfer electrode different from the transfer electrode 4b. The readout gate electrode is provided via an electric insulating film 6 on a region of the p-type well 2b interposed between the photoelectric conversion element 3 (n-type region 3a) and the charge transfer channel 4a.

【0040】読み出しゲート電極に所定の読み出しパル
スが印加されると、光電変換素子3に蓄積されていた信
号電荷が、読み出しゲートに隣接する電荷転送段に読み
出される。すなわち、信号電荷が電荷転送路4に読み出
される。
When a predetermined read pulse is applied to the read gate electrode, the signal charges stored in the photoelectric conversion element 3 are read to a charge transfer stage adjacent to the read gate. That is, the signal charges are read out to the charge transfer path 4.

【0041】電気絶縁膜7が、転送電極4bの表面に設
けられる。電気絶縁膜7は、例えば転送電極4bの表面
を熱酸化することによって形成される。
The electric insulating film 7 is provided on the surface of the transfer electrode 4b. The electrical insulating film 7 is formed, for example, by thermally oxidizing the surface of the transfer electrode 4b.

【0042】光電変換素子3以外の領域で無用の光電変
換が行われるのを防止するための光遮蔽膜8が、電気絶
縁膜6および電気絶縁膜7を覆うようにしてこれらの電
気絶縁膜上に設けられる。
A light shielding film 8 for preventing unnecessary photoelectric conversion from being performed in a region other than the photoelectric conversion element 3 covers the electric insulating films 6 and 7 so as to cover these electric insulating films. Is provided.

【0043】光遮蔽膜8は、平面視上、光電変換素子3
における皿状の凹部の上方に開口部8aを有する。開口
部8aの平面視上の輪郭は、皿状の凹部の平面視上の輪
郭とほぼ一致する。開口部8aの平面視上の形状は、光
電変換素子3における皿状の凹部の平面視上の形状に応
じて、適宜選定される。光電変換素子3の縁部は、平面
上、光遮蔽膜8によって覆われている。
The light shielding film 8 is formed on the photoelectric conversion element 3 in plan view.
Has an opening 8a above the dish-shaped recess. The outline in plan view of the opening 8a substantially matches the outline in plan view of the dish-shaped recess. The shape of the opening 8a in plan view is appropriately selected according to the shape of the dish-shaped concave portion of the photoelectric conversion element 3 in plan view. The edge of the photoelectric conversion element 3 is covered with the light shielding film 8 on a plane.

【0044】光電変換素子3においては、皿状の凹部の
表面が光入射面に相当する。この光入射面の縁部は、前
述したように、その外側に向かって登り勾配の傾斜面
(ただし、曲面)になっている。
In the photoelectric conversion element 3, the surface of the dish-shaped concave portion corresponds to the light incident surface. As described above, the edge of the light incident surface is an inclined surface (however, a curved surface) having an upward slope.

【0045】光遮蔽膜8は、例えば、アルミニウム、ク
ロム、タングステン、チタンまたはモリブデン等からな
る金属薄膜や、これらの金属の2種以上からなる合金薄
膜、あるいは、前記の金属薄膜同士または前記の金属薄
膜と前記の合金薄膜とを組み合わせた多層金属薄膜等か
らなる。スミアを抑制するうえからは、タングステン、
クロム等の光吸収能が比較的高い材料によって光遮蔽膜
8を形成することが好ましい。
The light shielding film 8 is made of, for example, a metal thin film made of aluminum, chromium, tungsten, titanium, molybdenum, or the like, an alloy thin film made of two or more of these metals, It is composed of a multilayer metal thin film or the like obtained by combining a thin film and the above alloy thin film. In order to suppress smear, tungsten,
It is preferable that the light shielding film 8 is formed of a material having a relatively high light absorbing ability such as chromium.

【0046】マイクロレンズを利用する場合には、下地
表面を平坦化すると共に、マイクロレンズと光電変換素
子3との距離を調節するための焦点調節層9が設けられ
る。焦点調節層9は、光遮蔽膜8および開口部8aから
露出する電気絶縁膜6を覆うようにして、例えばフォト
レジスト等の透明樹脂をスピンコート法等の方法によっ
て所望の厚さに塗布することによって形成される。
When a microlens is used, a focus adjusting layer 9 for flattening the base surface and adjusting the distance between the microlens and the photoelectric conversion element 3 is provided. The focus adjustment layer 9 is formed by applying a transparent resin such as a photoresist to a desired thickness by a method such as a spin coating method so as to cover the light shielding film 8 and the electric insulating film 6 exposed from the opening 8a. Formed by

【0047】マイクロレンズを利用しない場合でも、光
遮蔽膜8やその下方の各層に水分等が侵入するのを防止
するために、シリコン窒化膜等からなる保護層が、必要
に応じて設けられる。この保護層は、光遮蔽膜8および
開口部8aから露出する電気絶縁膜6を覆うようにし
て、例えば化学的気相堆積法(CVD法)または物理的
堆積法(PVD法)によって形成される。
Even when a microlens is not used, a protective layer made of a silicon nitride film or the like is provided as necessary in order to prevent moisture and the like from entering the light shielding film 8 and layers below the light shielding film 8. This protective layer is formed by, for example, a chemical vapor deposition method (CVD method) or a physical deposition method (PVD method) so as to cover the light shielding film 8 and the electric insulating film 6 exposed from the opening 8a. .

【0048】なお、焦点調節層9を、上述の保護層上に
設けることもできる。また、焦点調節層9にインナーレ
ンズを形成することも可能である。
The focus adjusting layer 9 may be provided on the above-mentioned protective layer. Further, an inner lens can be formed on the focus adjustment layer 9.

【0049】ライン・センサ用の固体撮像装置のように
マイクロレンズが一般に必須の構成部材ではない固体撮
像装置においては、上述の保護層まで設けることによっ
て、白黒撮像用の固体撮像装置を得ることができる。以
下に述べる色フィルタアレイをこの保護層上に設けれ
ば、カラー撮像用の固体撮像装置を得ることができる。
In a solid-state image pickup device such as a line sensor solid-state image pickup device in which a microlens is not an essential component, a solid-state image pickup device for monochrome image pickup can be obtained by providing the above-mentioned protective layer. it can. If a color filter array described below is provided on this protective layer, a solid-state imaging device for color imaging can be obtained.

【0050】マイクロレンズを利用したカラー撮像用の
固体撮像装置においては、焦点調節層9上に色フィルタ
アレイが形成され、その上に、平坦化膜12を介してマ
イクロレンズアレイが配設される。
In a solid-state image pickup device for color image pickup using a micro lens, a color filter array is formed on a focus adjusting layer 9, and a micro lens array is provided thereon via a flattening film 12. .

【0051】色フィルタアレイは、個々の光電変換素子
3の上方に1個ずつ配設された所望色の色フィルタ11
によって構成される。色フィルタアレイには、3原色
(赤、緑、青)系の色フィルタアレイと、いわゆる補色
タイプの色フィルタアレイとがある。
The color filter array is a color filter 11 of a desired color which is disposed one by one above each photoelectric conversion element 3.
Composed of The color filter array includes a color filter array of three primary colors (red, green, and blue) and a so-called complementary color filter array.

【0052】補色タイプの色フィルタアレイは、例えば
(i) 緑(G)、シアン(Cy)および黄(Ye)の各色
フィルタ、(ii)シアン(Cy)、黄(Ye)および白色
もしくは無色(W)の各色フィルタ、(iii) シアン(C
y)、マゼンダ(Mg)、黄(Ye)および緑(G)の
各色フィルタ、または、(iv)シアン(Cy)、黄(Y
e)、緑(G)および白色もしくは無色(W)の各色フ
ィルタ、等によって構成することができる。
A complementary color filter array is, for example,
(i) green (G), cyan (Cy) and yellow (Ye) color filters; (ii) cyan (Cy), yellow (Ye) and white or colorless (W) color filters; (iii) cyan (C)
y), magenta (Mg), yellow (Ye) and green (G) color filters, or (iv) cyan (Cy), yellow (Y
e), green (G) and white or colorless (W) color filters.

【0053】色フィルタアレイは、例えば、フォトリソ
グラフィ法等の方法によって、所望色の顔料もしくは染
料を添加した樹脂(カラーレジン)の層を所定箇所に形
成することによって作製することができる。
The color filter array can be manufactured by, for example, forming a layer of a resin (color resin) to which a pigment or dye of a desired color is added by a method such as a photolithography method at a predetermined position.

【0054】色フィルタアレイ上に形成される平坦化膜
12は、色フィルタアレイ表面の凹凸を埋めて平坦な表
面を形成する。この平坦化膜12は、例えばフォトレジ
スト等の透明樹脂をスピンコート法等の方法によって所
望の厚さに塗布することによって形成される。
The flattening film 12 formed on the color filter array fills the unevenness of the surface of the color filter array to form a flat surface. The flattening film 12 is formed by applying a transparent resin such as a photoresist to a desired thickness by a method such as a spin coating method.

【0055】平坦化膜12上に形成されるマイクロレン
ズアレイは、個々の光電変換素子3の上方に1個ずつ配
設されたマイクロレンズ13によって構成される。個々
のマイクロレンズの平面視上の形状は、矩形(菱形を含
む。)、矩形の角部に丸みを付けた形状、全ての内角が
鈍角となっている五角形以上の多角形、この多角形の角
部に丸みを付けた形状、円形、楕円形等、適宜選択可能
である。
The microlens array formed on the flattening film 12 is constituted by microlenses 13 arranged one by one above the individual photoelectric conversion elements 3. The shape of each microlens in plan view is a rectangle (including a rhombus), a shape with rounded corners, a pentagon or more polygon in which all interior angles are obtuse, A shape with a rounded corner, a circle, an ellipse, or the like can be appropriately selected.

【0056】マイクロレンズ13の各々は、例えば、屈
折率が概ね1.3〜2.0の透明樹脂(フォトレジスト
を含む。)からなる層をフォトリソグラフィ法等によっ
て所定形状に区画した後、各区画の透明樹脂層を熱処理
によって溶融させ、表面張力によって角部を丸め込ませ
た後に冷却することによって得られる。
Each of the microlenses 13 is formed, for example, by partitioning a layer made of a transparent resin (including a photoresist) having a refractive index of about 1.3 to 2.0 into a predetermined shape by a photolithography method or the like. It is obtained by melting the transparent resin layer of the section by heat treatment, rounding the corners by surface tension, and then cooling.

【0057】以上説明した固体撮像装置1においては、
光電変換素子3に形成されている皿状の凹部の表面が光
電変換素子3の光入射面になっている。この光入射面
は、光電変換素子3周囲の半導体基板2表面より凹んで
おり、光入射面の縁部は、その外側に向かって登り勾配
の傾斜面(ただし、曲面)になっている。すなわち、光
電変換素子3の光入射面と、光電変換素子3周囲の半導
体基板2表面との間には段差がある。
In the solid-state imaging device 1 described above,
The surface of the dish-shaped recess formed in the photoelectric conversion element 3 is a light incident surface of the photoelectric conversion element 3. The light incident surface is recessed from the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 3, and the edge of the light incident surface is an inclined surface (a curved surface) having an upward slope toward the outside. That is, there is a step between the light incident surface of the photoelectric conversion element 3 and the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 3.

【0058】このため、マイクロレンズ13から入射し
た光が散乱しても、光電変換素子3の上面と光電変換素
子3周囲の半導体基板2表面とが同じ平面上にあった場
合に比べて、光遮蔽膜8の下面と光電変換素子3の縁部
表面との間に散乱光が侵入しにくい。その結果として、
スミアの低減が期待される。
For this reason, even if the light incident from the microlenses 13 is scattered, the light is more illuminated than when the upper surface of the photoelectric conversion element 3 and the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 3 are on the same plane. Scattered light hardly enters between the lower surface of the shielding film 8 and the edge surface of the photoelectric conversion element 3. As a result,
Reduction of smear is expected.

【0059】次に、図2(a)、図2(b)、図2
(c)および図2(d)を用いて、図1に示した光電変
換素子3の製造方法の一例を説明する。
Next, FIG. 2A, FIG. 2B, FIG.
An example of a method for manufacturing the photoelectric conversion element 3 shown in FIG. 1 will be described with reference to (c) and FIG.

【0060】図2(a)〜図2(d)は、図1に示した
光電変換素子3を作製する際の主要工程を説明するため
の基板断面図である。
FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views of a substrate for describing main steps in manufacturing the photoelectric conversion element 3 shown in FIG.

【0061】まず、n型シリコン基板2aの一表面上に
p型半導体のエピタキシャル層2b(p型ウェル2b)
を形成して、半導体基板2を得る。p型ウェル2bの上
に膜厚が例えば0.02μm程度のシリコン酸化物膜
と、膜厚が例えば0.05μm程度のシリコン窒化物膜
とをこの順番で積層することにより、積層膜を形成す
る。積層膜を構成するシリコン酸化膜の膜厚は例えば
0.01〜0.05μm程度とすることが好ましく、シ
リコン窒化物膜の膜厚は例えば0.02〜0.1μm程
度とすることが好ましい。
First, a p-type semiconductor epitaxial layer 2b (p-type well 2b) is formed on one surface of an n-type silicon substrate 2a.
Is formed to obtain the semiconductor substrate 2. A stacked film is formed by stacking a silicon oxide film having a thickness of, for example, about 0.02 μm and a silicon nitride film having a thickness of, for example, about 0.05 μm on the p-type well 2b in this order. . The thickness of the silicon oxide film forming the laminated film is preferably, for example, about 0.01 to 0.05 μm, and the thickness of the silicon nitride film is, for example, preferably about 0.02 to 0.1 μm.

【0062】この積層膜上に、フォトリソグラフィ法等
の方法によって所定形状のレジストパターンを形成す
る。
A resist pattern having a predetermined shape is formed on the laminated film by a method such as a photolithography method.

【0063】図2(a)に示すように、上記のシリコン
酸化物膜20aと上記のシリコン窒化物膜20bとから
なる積層膜20の所定箇所に、貫通孔21を形成する。
この貫通孔21は、例えば、積層膜20上に形成したレ
ジストパターンをエッチングマスクとして用いて、積層
膜20をドライエッチングすることによって形成するこ
とができる。ドライエッチングに代えて、ウェットエッ
チングを適用することも可能である。貫通孔21は、光
電変換素子の光入射面を形成しようとする箇所の上に形
成される。
As shown in FIG. 2A, a through hole 21 is formed at a predetermined position in the laminated film 20 including the silicon oxide film 20a and the silicon nitride film 20b.
This through-hole 21 can be formed, for example, by dry-etching the laminated film 20 using a resist pattern formed on the laminated film 20 as an etching mask. Instead of dry etching, wet etching can be applied. The through hole 21 is formed on a portion where a light incident surface of the photoelectric conversion element is to be formed.

【0064】図2(b)に示すように、貫通孔21を介
して露出しているp型ウェル2b表面部を熱酸化し、シ
リコン酸化物膜22を形成する。シリコン酸化物膜22
の膜厚は例えば0.05μm程度である。シリコン酸化
物膜22の膜厚は、例えば0.02〜0.1μm程度と
することが好ましい。
As shown in FIG. 2B, the surface of the p-type well 2b exposed through the through hole 21 is thermally oxidized to form a silicon oxide film 22. Silicon oxide film 22
Is, for example, about 0.05 μm. The thickness of the silicon oxide film 22 is preferably, for example, about 0.02 to 0.1 μm.

【0065】図2(c)に示すように、シリコン酸化物
膜22を例えばウェットエッチング、ドライエッチング
等の方法によって除去する。シリコン酸化物膜22があ
った箇所に、皿状の凹部23が形成される。図中の二点
鎖線は、シリコン酸化物膜22を形成する前の半導体基
板2の表面を示す。
As shown in FIG. 2C, the silicon oxide film 22 is removed by a method such as wet etching or dry etching. A dish-shaped concave portion 23 is formed at the position where the silicon oxide film 22 was located. The two-dot chain line in the figure indicates the surface of the semiconductor substrate 2 before the silicon oxide film 22 is formed.

【0066】シリコン窒化物膜20bおよびシリコン酸
化物膜20aをそれぞれウェットエッチングによって除
去して、p型ウェル2bの上面全体を露出させる。
The silicon nitride film 20b and the silicon oxide film 20a are respectively removed by wet etching to expose the entire upper surface of the p-type well 2b.

【0067】図2(d)に示すように、レジストパター
ン等のマスクMを用いてドナーとなる不純物をイオン注
入法によってp型ウェル2bの所定箇所に注入した後、
熱処理によって活性化して、光電変換素子用のn型領域
3aを形成する。このとき、ドナーとなる不純物は、皿
状の凹部23の底および皿状の凹部23の周囲にドープ
される。皿状の凹部23を有する光電変換素子3が得ら
れる。
As shown in FIG. 2D, an impurity serving as a donor is implanted into a predetermined portion of the p-type well 2b by ion implantation using a mask M such as a resist pattern.
Activated by heat treatment to form n-type region 3a for a photoelectric conversion element. At this time, the impurities serving as donors are doped at the bottom of the dish-shaped recess 23 and around the dish-shaped recess 23. The photoelectric conversion element 3 having the dish-shaped recess 23 is obtained.

【0068】なお、図2(a)に示した状態で、積層膜
20をマスクとして用いてドナーとなる不純物をイオン
注入法によってp型ウェル2bの所定箇所に注入して
も、皿状の凹部23を有する光電変換素子を得ることが
できる。この場合、不純物をイオン注入した後に、図2
(b)および図2(c)に示した工程を順次行い、その
後、積層膜20を除去する。シリコン酸化膜22を形成
する際に、イオン注入した不純物が活性化されて、n型
領域3aが形成される。
In the state shown in FIG. 2A, even if impurities serving as donors are implanted into predetermined portions of the p-type well 2b by ion implantation using the laminated film 20 as a mask, dish-shaped recesses are formed. 23 can be obtained. In this case, after ion implantation of impurities, FIG.
The steps shown in FIG. 2B and FIG. 2C are sequentially performed, and thereafter, the laminated film 20 is removed. When the silicon oxide film 22 is formed, the ion-implanted impurity is activated to form the n-type region 3a.

【0069】イオン注入された不純物の注入深さは、イ
オン注入した全領域においてほぼ一定となる。しかしな
がら、イオン注入後に活性化のための熱処理を行うと、
拡散により変形する。図2(d)においては、p型ウェ
ル2とn型領域3aとの境界を模式的に示している。後
述する変形例または他の実施例で参照する図においても
同様である。
The implantation depth of the ion-implanted impurity is substantially constant in the entire region where the ion is implanted. However, if heat treatment for activation is performed after ion implantation,
Deforms due to diffusion. FIG. 2D schematically shows a boundary between the p-type well 2 and the n-type region 3a. The same applies to the drawings referred to in the later-described modifications or other embodiments.

【0070】図1に示した固体撮像装置1を製造するに
あたっては、上述のようにして光電変換素子3を作製し
た後、または、光電変換素子3を作製する前に、チャネ
ルストップ5および電荷転送路4用の電荷転送チャネル
4aを形成する。光電変換素子3を作製する前にチャネ
ルストップ5および電荷転送路4用の電荷転送チャネル
4aを形成した場合には、次いで光電変換素子3を作製
する。この後、電気絶縁膜6、転送電極4b、電気絶縁
膜7、光遮蔽膜8、焦点調節層9、色フィルタ11、第
2の平坦化膜12およびマイクロレンズ13を順次形成
する。
In manufacturing the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1, after manufacturing the photoelectric conversion element 3 as described above, or before manufacturing the photoelectric conversion element 3, the channel stop 5 and the charge transfer A charge transfer channel 4a for the path 4 is formed. When the channel stop 5 and the charge transfer channel 4a for the charge transfer path 4 are formed before the photoelectric conversion element 3 is manufactured, the photoelectric conversion element 3 is manufactured next. After that, the electric insulating film 6, the transfer electrode 4b, the electric insulating film 7, the light shielding film 8, the focus adjusting layer 9, the color filter 11, the second planarizing film 12, and the microlens 13 are sequentially formed.

【0071】次に、図3を用いて第1の実施例の変形例
について説明する。
Next, a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG.

【0072】図3は、第1の実施例の一変形例によるC
CD型の固体撮像装置1aを概略的に示す断面図であ
る。
FIG. 3 shows a modification of the first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a CD-type solid-state imaging device 1a.

【0073】本変形例の固体撮像装置1aでは、光電変
換素子3におけるn型領域3aの形状が第1の実施例の
固体撮像装置1におけるn型領域3aの形状と異なる。
すなわち、光電変換素子3の皿状の凹部自体の縁が、第
1の実施例での光電変換素子3と異なり、光電変換素子
3を平面視したときのn型領域3aの縁と一致してい
る。
In the solid-state imaging device 1a of this modification, the shape of the n-type region 3a in the photoelectric conversion element 3 is different from the shape of the n-type region 3a in the solid-state imaging device 1 of the first embodiment.
That is, unlike the photoelectric conversion element 3 in the first embodiment, the edge of the dish-shaped recess itself of the photoelectric conversion element 3 coincides with the edge of the n-type region 3a when the photoelectric conversion element 3 is viewed in plan. I have.

【0074】光遮蔽膜8の開口部8aは、皿状の凹部自
体の縁より、平面視上、内側において開口している。光
電変換素子3の光入射面は、皿状の凹部の底面となって
いる平坦面に画定される。
The opening 8a of the light shielding film 8 is open on the inner side in plan view from the edge of the dish-shaped recess itself. The light incident surface of the photoelectric conversion element 3 is defined as a flat surface serving as the bottom surface of the dish-shaped concave portion.

【0075】しかしながら、固体撮像装置の層構成自体
は、第1の実施例と同様である。このため、図3に示し
た構成部材および箇所のうちで図1に示した構成部材ま
たは箇所に対応するものには図1で用いた符号と同じ符
号を付して、その説明を省略する。
However, the layer configuration of the solid-state imaging device is the same as that of the first embodiment. Therefore, among the components and locations shown in FIG. 3, those corresponding to the components and locations shown in FIG. 1 are given the same reference numerals as those used in FIG. 1, and description thereof will be omitted.

【0076】図示の固体撮像装置1aにおいても、第1
の実施例の固体撮像装置1と同様の理由から、スミアの
低減が期待される。
In the illustrated solid-state imaging device 1a, the first
For the same reason as in the solid-state imaging device 1 of the embodiment, reduction of smear is expected.

【0077】図3に示した固体撮像装置1aは、光電変
換素子3を例えば以下のようにして作製する以外は第1
の実施例の固体撮像装置1と同様にして製造することが
できる。
The solid-state imaging device 1a shown in FIG. 3 has the first configuration except that the photoelectric conversion element 3 is manufactured, for example, as follows.
It can be manufactured in the same manner as the solid-state imaging device 1 of the embodiment.

【0078】まず、図1に示した光電変換素子3を作製
する場合と同様にして図2(a)に示した工程を行った
後、シリコン窒化物膜20b(図2(c)参照)をマス
クとして用いつつ、ドナーとなる不純物をp型ウェル2
bにイオン注入する。次いで、貫通孔21(図2(a)
参照)を介して露出している不純物注入領域の表面部を
熱酸化し、シリコン酸化物膜22(図2(a)参照)を
形成する。このとき、イオン注入した不純物が活性化さ
れて、n型領域3aが形成される。その後、シリコン酸
化物膜22を除去し、また、積層膜20(図2(a)参
照)を除去して、図3に示した光電変換素子3を得る。
First, after performing the step shown in FIG. 2A in the same manner as in the case of manufacturing the photoelectric conversion element 3 shown in FIG. 1, the silicon nitride film 20b (see FIG. 2C) is removed. Using the impurity serving as a donor as a mask,
b is ion-implanted. Next, the through holes 21 (FIG. 2A)
2) is thermally oxidized to form a silicon oxide film 22 (see FIG. 2A). At this time, the ion-implanted impurity is activated to form n-type region 3a. After that, the silicon oxide film 22 is removed, and the laminated film 20 (see FIG. 2A) is removed to obtain the photoelectric conversion element 3 shown in FIG.

【0079】次に、図4を用いて第1の実施例の他の変
形例について説明する。
Next, another modified example of the first embodiment will be described with reference to FIG.

【0080】図4は、第1の実施例の他の変形例による
CCD型の固体撮像装置1bを概略的に示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view schematically showing a CCD type solid-state imaging device 1b according to another modification of the first embodiment.

【0081】本変形例の固体撮像装置1bは、光遮蔽膜
8の開口部8aが、平面視上、光電変換素子3の皿状の
凹部の底面上において開口している点で第1の実施例の
固体撮像装置1と異なる。他の点は、第1の実施例の固
体撮像装置1と同様である。
The solid-state imaging device 1b of the present modification is different from the first embodiment in that the opening 8a of the light shielding film 8 is open on the bottom surface of the dish-shaped concave portion of the photoelectric conversion element 3 in plan view. This is different from the solid-state imaging device 1 of the example. Other points are the same as those of the solid-state imaging device 1 of the first embodiment.

【0082】このため、図4に示した構成部材および箇
所のうちで図1に示した構成部材または箇所に対応する
ものには図1で用いた符号と同じ符号を付して、その説
明を省略する。
Therefore, among the constituent members and locations shown in FIG. 4, those corresponding to the constituent members or locations shown in FIG. 1 are given the same reference numerals as those used in FIG. Omitted.

【0083】図4に示したように、固体撮像装置1bに
おける光電変換素子3は、第1の実施例の固体撮像装置
1における光電変化素子3と同様の形状を有する。ただ
し、光遮蔽膜8は、開口部8aが上述のように皿状の凹
部の底面上において開口するように、その形状が選定さ
れている。
As shown in FIG. 4, the photoelectric conversion element 3 in the solid-state imaging device 1b has the same shape as the photoelectric conversion element 3 in the solid-state imaging device 1 of the first embodiment. However, the shape of the light shielding film 8 is selected such that the opening 8a opens on the bottom surface of the dish-shaped concave portion as described above.

【0084】図示の固体撮像装置1aにおいても、第1
の実施例の固体撮像装置1と同様の理由から、スミアの
低減が期待される。
In the solid-state imaging device 1a shown in FIG.
For the same reason as in the solid-state imaging device 1 of the embodiment, reduction of smear is expected.

【0085】さらに、光遮蔽膜8における開口部8a周
辺が開口部8aに向かって下り勾配の斜面になっている
ことから、光遮蔽膜8の下面と光電変換素子3表面との
間に入射した散乱光については、次のことが期待され
る。すなわち、開口部8a周辺において斜面を形成して
いる光遮蔽膜8の下面において、または、この下面に対
向している光電変換素子3表面において、散乱光の入射
角または反射角が変化することが期待される。これに伴
って、更に次のことが期待される。
Further, since the periphery of the opening 8a in the light shielding film 8 is inclined down toward the opening 8a, the light enters between the lower surface of the light shielding film 8 and the surface of the photoelectric conversion element 3. The following are expected for scattered light. That is, the incident angle or the reflection angle of the scattered light may change on the lower surface of the light shielding film 8 forming the slope around the opening 8a or on the surface of the photoelectric conversion element 3 facing the lower surface. Be expected. Accordingly, the following is expected.

【0086】図5(a)に示すように、光遮蔽膜8の下
面と光電変換素子3(n型領域3a)表面との間に小さ
な入射角で入射した散乱光(図中、折れ線L1 で示
す。)が、何度かの多重反射の後に、開口部8a周辺に
おいて斜面を形成している光遮蔽膜8の下面で大きな反
射角の下に反射する。その結果として、散乱光が電荷転
送チャネル4a(図4参照)に入射しなくなることが期
待される。
As shown in FIG. 5A, scattered light (a broken line L 1 in the figure) incident at a small incident angle between the lower surface of the light shielding film 8 and the surface of the photoelectric conversion element 3 (n-type region 3a). After several multiple reflections, the light is reflected under a large reflection angle on the lower surface of the light shielding film 8 forming the slope around the opening 8a. As a result, it is expected that scattered light will not enter the charge transfer channel 4a (see FIG. 4).

【0087】また、図5(b)に示すように、光遮蔽膜
8の下面と光電変換素子3(n型領域3a)表面との間
に大きな入射角の下に入射した散乱光(図中、折れ線L
2 で示す。)が、光電変換素子3における皿状の凹部の
縁部斜面で反射する。その結果として、散乱光が光電変
換素子3(n型領域3a)の縁部表面上方の光遮蔽膜8
下面に小さな入射角の下に入射するようになることが期
待される。このとき、光遮蔽膜8を比較的光吸収能の高
い材料によって形成しておくと、光電変換素子3(n型
領域3a)の縁部表面とその上方の光遮蔽膜8下面との
間で光が何度も多重反射する間に、光遮蔽膜8に吸収さ
れることが期待される。
Further, as shown in FIG. 5B, the scattered light incident at a large incident angle between the lower surface of the light shielding film 8 and the surface of the photoelectric conversion element 3 (n-type region 3a) (in the figure, , Broken line L
Indicated by 2 . ) Is reflected by the edge slope of the dish-shaped recess in the photoelectric conversion element 3. As a result, the scattered light is applied to the light shielding film 8 above the edge surface of the photoelectric conversion element 3 (n-type region 3a).
It is expected that the light will be incident on the lower surface under a small incident angle. At this time, if the light shielding film 8 is formed of a material having a relatively high light absorbing ability, the light shielding film 8 is formed between the edge surface of the photoelectric conversion element 3 (the n-type region 3a) and the lower surface of the light shielding film 8 thereabove. It is expected that the light will be absorbed by the light shielding film 8 during multiple reflections.

【0088】図4に示した固体撮像装置1bは、光遮蔽
膜8に開口部8aを形成する際にエッチングマスクとし
て使用されるレジストパターンの形状を適宜選定する以
外は、第1の実施例の固体撮像装置1と同様にして形成
することができる。
The solid-state imaging device 1b shown in FIG. 4 is similar to the solid-state imaging device 1b of the first embodiment except that the shape of a resist pattern used as an etching mask when forming the opening 8a in the light shielding film 8 is appropriately selected. It can be formed in the same manner as the solid-state imaging device 1.

【0089】次に、図6を用いて第1の実施例の更に他
の変形例について説明する。
Next, still another modification of the first embodiment will be described with reference to FIG.

【0090】図6は、第1の実施例の更に他の変形例に
よるCCD型の固体撮像装置1cを概略的に示す断面図
である。
FIG. 6 is a sectional view schematically showing a CCD type solid-state image pickup device 1c according to still another modification of the first embodiment.

【0091】本変形例の固体撮像装置1cは、(i) 光遮
蔽膜8の開口部8aの輪郭が、平面視上、光電変換素子
3の平面視上の輪郭とほぼ一致するように光遮蔽膜8が
形成されている点、および、(ii)皿状の凹部を有する光
電変換素子3を得るためにp型ウェル2bに形成したシ
リコン酸化物膜22(図2(b)参照)を除去せずに残
した点で、図3に示した固体撮像装置1aと異なる。他
の点は、図3に示した固体撮像装置1aと同様である。
The solid-state imaging device 1c according to the present modification is configured such that: (i) light shielding is performed so that the contour of the opening 8a of the light shielding film 8 substantially matches the contour of the photoelectric conversion element 3 in plan view. The point where the film 8 is formed, and (ii) the silicon oxide film 22 (see FIG. 2B) formed in the p-type well 2b to obtain the photoelectric conversion element 3 having the dish-shaped concave portion are removed. This is different from the solid-state imaging device 1a shown in FIG. Other points are the same as those of the solid-state imaging device 1a shown in FIG.

【0092】このため、図6に示した構成部材および箇
所のうちで図2(b)または図3に示した構成部材また
は箇所に対応するものには図2(b)または図3で用い
た符号と同じ符号を付して、その説明を省略する。
For this reason, among the components and locations shown in FIG. 6, those corresponding to the components and locations shown in FIG. 2B or FIG. 3 are used in FIG. 2B or FIG. The same reference numerals as the reference numerals are used, and the description is omitted.

【0093】図6に示したように、本変形例の固体撮像
装置1cにおける光電変換素子3は、図3に示した光電
変化素子3と同様の形状を有する。このため、図示の固
体撮像装置1cにおいても、第1の実施例の固体撮像装
置1と同様の理由から、スミアの低減が期待される。
As shown in FIG. 6, the photoelectric conversion element 3 in the solid-state imaging device 1c of the present modification has the same shape as the photoelectric conversion element 3 shown in FIG. For this reason, in the illustrated solid-state imaging device 1c, reduction of smear is expected for the same reason as in the solid-state imaging device 1 of the first embodiment.

【0094】さらに、シリコン酸化物膜22が弱いなが
らもレンズ効果を有することから、図3に示した固体撮
像装置1aにおけるよりも、光遮蔽膜8の下面と光電変
換素子3表面との間に光が入射しにくい。その結果とし
て、図3に示した固体撮像装置1aよりさらにスミアの
低減が期待される。
Further, since the silicon oxide film 22 has a weak lens effect even though the silicon oxide film 22 is weak, the lower surface of the light shielding film 8 and the surface of the photoelectric conversion element 3 are located more than in the solid-state imaging device 1a shown in FIG. Light is hard to enter. As a result, smear is expected to be further reduced as compared with the solid-state imaging device 1a shown in FIG.

【0095】図6に示した固体撮像装置1cは、光電変
換素子3を例えば以下のようにして作製する以外は図3
に示した固体撮像装置1aと同様にして製造することが
できる。
The solid-state imaging device 1c shown in FIG. 6 has the same structure as that of FIG.
Can be manufactured in the same manner as the solid-state imaging device 1a shown in FIG.

【0096】まず、図3に示した固体撮像装置1aにお
ける光電変換素子3を得る場合と同様にしてドナーとな
る不純物をp型ウェルにイオン注入し、これによって形
成された不純物注入領域の表面部を熱酸化してシリコン
酸化物膜を形成する。このとき、シリコン酸化物膜の膜
厚を例えば0.2μmとする。シリコン酸化膜の膜厚
は、例えば0.1〜0.3μm程度とすることが好まし
い。次いで、このシリコン酸化物膜を除去せずに、イオ
ン注入の際にマスクとして用いた積層膜のみを除去する
ことによって、図6に示した光電変換素子3を得る。
First, an impurity serving as a donor is ion-implanted into the p-type well as in the case of obtaining the photoelectric conversion element 3 in the solid-state imaging device 1a shown in FIG. Is thermally oxidized to form a silicon oxide film. At this time, the thickness of the silicon oxide film is, for example, 0.2 μm. The thickness of the silicon oxide film is preferably, for example, about 0.1 to 0.3 μm. Next, the photoelectric conversion element 3 shown in FIG. 6 is obtained by removing only the laminated film used as a mask at the time of ion implantation without removing the silicon oxide film.

【0097】図6に示した固体撮像装置1cは、上述の
方法以外に、例えば次のようにしても製造することがで
きる。
The solid-state imaging device 1c shown in FIG. 6 can be manufactured by, for example, the following method in addition to the above-described method.

【0098】まず、図3に示した固体撮像装置1aを製
造する場合と同様にして、図2(c)に示した工程まで
行う。次に、積層膜20をマスクとして用いて皿状の凹
部23にドナーとなる不純物をイオン注入する。貫通孔
21を介して露出しているp型ウェル2b(図2(a)
参照)表面部を熱酸化し、シリコン酸化物膜22を形成
する。このとき、イオン注入した不純物が活性化され
て、光電変換素子用のn型領域が形成される。このn型
領域は、図6に示したn型領域3aとは異なり、ほぼ一
定の厚さを有する。次いで、積層膜20をウェットエッ
チングによって除去する。この後は、図1に示した固体
撮像装置1を得る場合と同様にして、固体撮像装置1c
を製造する。
First, similarly to the case of manufacturing the solid-state imaging device 1a shown in FIG. 3, the steps up to the step shown in FIG. 2C are performed. Next, an impurity serving as a donor is ion-implanted into the dish-shaped concave portion 23 using the laminated film 20 as a mask. The p-type well 2b exposed through the through hole 21 (FIG. 2A)
Reference) The surface portion is thermally oxidized to form a silicon oxide film 22. At this time, the ion-implanted impurities are activated, and an n-type region for a photoelectric conversion element is formed. This n-type region has a substantially constant thickness, unlike n-type region 3a shown in FIG. Next, the laminated film 20 is removed by wet etching. Thereafter, the solid-state imaging device 1c is operated in the same manner as when the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1 is obtained.
To manufacture.

【0099】次に、図7を用いて第2の実施例について
説明する。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.

【0100】図7は、第2の実施例によるCCD型の固
体撮像装置30を概略的に示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view schematically showing a CCD type solid-state imaging device 30 according to the second embodiment.

【0101】本変形例の固体撮像装置30は、光電変換
素子33が皿状の凹部を有しておらず、その光入射面が
光電変換素子33周囲の半導体基板2表面より突出して
いる点で、第1の実施例の固体撮像装置1と大きく異な
る。ただし、固体撮像装置30の層構成自体は、第1の
実施例と同様である。
The solid-state imaging device 30 of this modification is different from the solid-state imaging device 30 in that the photoelectric conversion element 33 does not have a dish-shaped recess, and its light incident surface protrudes from the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 33. Are significantly different from the solid-state imaging device 1 of the first embodiment. However, the layer configuration of the solid-state imaging device 30 is the same as that of the first embodiment.

【0102】このため、図7に示した構成部材および箇
所のうちで図1に示した構成部材または箇所に対応する
ものには、光電変換素子およびこの光電変換素子を構成
するn型領域をそれぞれ除き、図1で用いた符号と同じ
符号を付してその説明を省略する。
Therefore, among the constituent members and locations shown in FIG. 7, those corresponding to the constituent members or locations shown in FIG. 1 include a photoelectric conversion element and an n-type region constituting the photoelectric conversion element, respectively. Except for this, the same reference numerals as those used in FIG.

【0103】図7に示したように、光電変換素子33に
おいては、n型領域33aの上面が光電変換素子33周
囲の半導体基板2表面より突出している。n型領域33
aの上面は、実質的に平面である。光電変換素子33周
囲の半導体基板2表面を基準にしたときのn型領域33
aの上面の高さは、例えば0.01〜0.05μm程度
とすることが好ましい。
As shown in FIG. 7, in the photoelectric conversion element 33, the upper surface of the n-type region 33a protrudes from the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 33. n-type region 33
The upper surface of a is substantially flat. N-type region 33 based on the surface of semiconductor substrate 2 around photoelectric conversion element 33
The height of the upper surface a is preferably, for example, about 0.01 to 0.05 μm.

【0104】光遮蔽膜8の開口部8aは、平面視上、n
型領域33aの縁よりも内側において開口している。し
たがって、光電変換素子33の光入射面は、n型領域3
3aの上面に画定される。
The opening 8a of the light shielding film 8 is n
It is open inside the edge of the mold region 33a. Therefore, the light incident surface of the photoelectric conversion element 33 is
3a is defined on the upper surface.

【0105】このため、光電変換素子33の光入射面と
光電変換素子33周囲の半導体基板2表面との間には、
段差がある。光電変換素子33の光入射面と転送電極4
bの下面とは、ほぼ同じ平面上に位置している。
Therefore, between the light incident surface of the photoelectric conversion element 33 and the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 33,
There are steps. Light incident surface of photoelectric conversion element 33 and transfer electrode 4
The lower surface of “b” is located on substantially the same plane.

【0106】本実施例の固体撮像装置30においても、
次の理由からスミアの低減が期待される。
In the solid-state imaging device 30 of this embodiment,
Reduction of smear is expected for the following reasons.

【0107】すなわち、マイクロレンズ13から入射し
た光が散乱しても、光電変換素子33の上面と光電変換
素子33周囲の半導体基板2表面とが実質的に同じ平面
上に位置している場合に比べて、転送電極4bと電荷転
送チャネル4aとの間に散乱光が侵入しにくい。その結
果として、スミアの低減が期待される。
That is, even if the light incident from the microlens 13 is scattered, the upper surface of the photoelectric conversion element 33 and the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 33 are positioned on substantially the same plane. In comparison, scattered light is less likely to enter between the transfer electrode 4b and the charge transfer channel 4a. As a result, reduction of smear is expected.

【0108】次に、図8(a)、図8(b)、図8
(c)および図8(d)を用いて、図7に示した光電変
換素子33の製造方法の一例を説明する。
Next, FIG. 8A, FIG. 8B, FIG.
An example of a method for manufacturing the photoelectric conversion element 33 shown in FIG. 7 will be described with reference to (c) and FIG.

【0109】図8(a)〜図8(d)は、光電変換素子
33を作製する際の主要工程を説明するための基板断面
図である。
FIGS. 8A to 8D are cross-sectional views of a substrate for explaining main steps in manufacturing the photoelectric conversion element 33. FIG.

【0110】まず、n型シリコン基板2aの一表面上に
p型半導体のエピタキシャル層2b(p型ウェル2b)
を形成して、半導体基板2を得る。p型ウェル2bの上
に膜厚が例えば0.02μm程度のシリコン酸化物膜
と、膜厚が例えば0.05μm程度のシリコン窒化物膜
とをこの順番で積層することにより、積層膜を形成す
る。積層膜を構成するシリコン酸化膜の膜厚は例えば
0.01〜0.05μmとすることが好ましく、シリコ
ン窒化物の膜厚は例えば0.02〜0.1μm、とする
ことが好ましい。
First, a p-type semiconductor epitaxial layer 2b (p-type well 2b) is formed on one surface of an n-type silicon substrate 2a.
Is formed to obtain the semiconductor substrate 2. A stacked film is formed by stacking a silicon oxide film having a thickness of, for example, about 0.02 μm and a silicon nitride film having a thickness of, for example, about 0.05 μm on the p-type well 2b in this order. . The thickness of the silicon oxide film constituting the laminated film is preferably, for example, 0.01 to 0.05 μm, and the thickness of the silicon nitride is, for example, preferably 0.02 to 0.1 μm.

【0111】この積層膜上に、フォトリソグラフィ法等
の方法によって所定形状のレジストパターンを形成す
る。そして、このレジストパターンをエッチングマスク
として用いて積層膜をドライエッチングする。
A resist pattern having a predetermined shape is formed on the laminated film by a method such as photolithography. Then, the laminated film is dry-etched using the resist pattern as an etching mask.

【0112】図8(a)に示すように、光電変換素子3
3を形成しようとする箇所の上にのみ、マスク用の積層
膜40を残す。積層膜40は、上述したように、シリコ
ン酸化物膜40aとその上に形成されたシリコン窒化物
膜40bとからなる。
As shown in FIG. 8A, the photoelectric conversion element 3
The mask laminated film 40 is left only on the portion where the layer 3 is to be formed. As described above, the laminated film 40 includes the silicon oxide film 40a and the silicon nitride film 40b formed thereon.

【0113】マスク用の積層膜40を形成するにあたっ
ては、ドライエッチングに代えて、ウェットエッチング
等の方法を適用することも可能である。
In forming the mask laminated film 40, a method such as wet etching can be applied instead of dry etching.

【0114】図8(b)に示すように、露出しているp
型ウェル2b表面部を熱酸化し、シリコン酸化物膜41
を形成する。シリコン酸化物膜41の膜厚は、例えば
0.02〜0.1μm程度とすることが好ましい。
As shown in FIG. 8B, the exposed p
The surface of the mold well 2b is thermally oxidized to form a silicon oxide film 41.
To form The thickness of the silicon oxide film 41 is preferably, for example, about 0.02 to 0.1 μm.

【0115】図8(c)に示すように、マスク用の積層
膜40を例えばウェットエッチング、ドライエッチング
等の方法によって除去する。マスク用の積層膜40によ
って覆われていたp型ウェル2b表面が露出する。
As shown in FIG. 8C, the mask laminated film 40 is removed by a method such as wet etching or dry etching. The surface of the p-type well 2b covered with the mask laminated film 40 is exposed.

【0116】図8(d)に示すように、シリコン酸化膜
41をマスクとして用いてドナーとなる不純物をイオン
注入法によってp型ウェル2bに注入した後に熱処理し
て、光電変換素子用のn型領域33aを形成する。この
とき、ドナーとなる不純物は、マスク用の積層膜40に
よって覆われていた領域に注入される。n型領域33a
の上面が周囲の半導体基板2表面よりも突出した光電変
換素子33が得られる。この後、シリコン酸化物膜41
を例えばウェットエッチングによって除去する。
As shown in FIG. 8D, an impurity serving as a donor is implanted into the p-type well 2b by ion implantation using the silicon oxide film 41 as a mask, and then heat-treated to form an n-type for a photoelectric conversion element. The region 33a is formed. At this time, an impurity serving as a donor is injected into a region covered with the mask stack film 40. n-type region 33a
The photoelectric conversion element 33 whose upper surface protrudes from the surface of the surrounding semiconductor substrate 2 is obtained. Thereafter, the silicon oxide film 41
Is removed by, for example, wet etching.

【0117】上述のようにして光電変換素子33を作製
した後、チャネルストップ5および電荷転送路4用の電
荷転送チャネル4aを形成する。この後、第1の実施例
と同様に、電気絶縁膜6、転送電極4b、電気絶縁膜
7、光遮蔽膜8、焦点調節層9、色フィルタ11、第2
の平坦化膜12およびマイクロレンズ13を順次形成す
る。
After the photoelectric conversion element 33 is manufactured as described above, the channel stop 5 and the charge transfer channel 4a for the charge transfer path 4 are formed. Thereafter, similarly to the first embodiment, the electric insulating film 6, the transfer electrode 4b, the electric insulating film 7, the light shielding film 8, the focus adjusting layer 9, the color filter 11, the second
Are sequentially formed.

【0118】次に、図9を用いて第2の実施例の変形例
について説明する。
Next, a modification of the second embodiment will be described with reference to FIG.

【0119】図9は、第2の実施例の一変形例によるC
CD型の固体撮像装置30aを概略的に示す断面図であ
る。
FIG. 9 shows C according to a modification of the second embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a CD-type solid-state imaging device 30a.

【0120】本変形例の固体撮像装置30aは、光電変
換素子33のn型領域33aに皿状の凹部が形成され、
この凹部の表面が光入射面となっている点で、第2の実
施例の固体撮像装置30と異なる。他の点は、第2の実
施例の固体撮像装置30と同様である。
In the solid-state imaging device 30a of this modification, a dish-shaped recess is formed in the n-type region 33a of the photoelectric conversion element 33.
The difference from the solid-state imaging device 30 of the second embodiment is that the surface of the concave portion is a light incident surface. Other points are the same as those of the solid-state imaging device 30 of the second embodiment.

【0121】このため、図9に示した構成部材および箇
所のうちで図7に示した構成部材または箇所に対応する
ものには図7で用いた符号と同じ符号を付して、その説
明を省略する。
Therefore, among the constituent members and locations shown in FIG. 9, those corresponding to the constituent members or locations shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. Omitted.

【0122】図9に示したように、光電変換素子33の
n型領域33aは、前述した第1の実施例の固体撮像装
置1における光電変換素子3のn型領域3aと同様の垂
直断面形状を有している。n型領域33aに形成されて
いる皿状の凹部の底面は、光電変換素子33周囲の半導
体基板2表面と実質的に同じ平面上に位置している。光
電変換素子33の縁部上面は、光電変換素子33周囲の
半導体基板2表面より突出している。
As shown in FIG. 9, the n-type region 33a of the photoelectric conversion element 33 has the same vertical sectional shape as the n-type region 3a of the photoelectric conversion element 3 in the solid-state imaging device 1 of the first embodiment. have. The bottom surface of the dish-shaped recess formed in the n-type region 33 a is located on substantially the same plane as the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 33. The upper surface of the edge of the photoelectric conversion element 33 protrudes from the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 33.

【0123】光遮蔽膜8に形成されている開口部8aの
平面視上の輪郭は、n型領域33aに形成されている皿
状の凹部の平面視上の輪郭とほぼ一致する。したがっ
て、光電変換素子33の光入射面と光電変換素子33周
囲の半導体基板2表面との間には段差がある。光電変換
素子33の縁部は、平面視上、光遮蔽膜8によって覆わ
れている。
The outline in plan view of the opening 8a formed in the light shielding film 8 substantially coincides with the outline in plan view of the dish-shaped recess formed in the n-type region 33a. Therefore, there is a step between the light incident surface of the photoelectric conversion element 33 and the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 33. The edge of the photoelectric conversion element 33 is covered with the light shielding film 8 in plan view.

【0124】図示の固体撮像装置30aにおいても、第
2の実施例の固体撮像装置30と同様の理由から、スミ
アの低減が期待される。さらに、第1の実施例の固体撮
像装置1と同様の理由からも、スミアの低減が期待され
る。
In the illustrated solid-state imaging device 30a, reduction of smear is expected for the same reason as in the solid-state imaging device 30 of the second embodiment. Further, for the same reason as in the solid-state imaging device 1 of the first embodiment, reduction of smear is expected.

【0125】図9に示した固体撮像装置30aは、光電
変換素子33を例えば以下のようにして作製する以外は
第2の実施例の固体撮像装置30と同様にして製造する
ことができる。
The solid-state imaging device 30a shown in FIG. 9 can be manufactured in the same manner as the solid-state imaging device 30 of the second embodiment except that the photoelectric conversion element 33 is manufactured as follows.

【0126】まず、図7に示した光電変換素子33を作
製する場合と同様にして、半導体基板2上にマスク用の
積層膜40を形成する(図8参照)。このとき、図2
(a)に示した工程と同様に、皿状の凹部をp型ウェル
2bに形成するための貫通孔を積層膜40に設けてお
く。積層膜40の平面視上の形状は、作製しようとする
光電変換素子33における縁部の平面視上の形状に対応
する。
First, a multilayer film 40 for a mask is formed on a semiconductor substrate 2 in the same manner as in the case of manufacturing the photoelectric conversion element 33 shown in FIG. 7 (see FIG. 8). At this time, FIG.
As in the step shown in FIG. 3A, a through hole for forming a dish-shaped recess in the p-type well 2b is provided in the laminated film 40. The planar shape of the stacked film 40 corresponds to the planar shape of the edge of the photoelectric conversion element 33 to be manufactured.

【0127】次いで、積層膜40をマスクとして用い
て、ドナーとなる不純物をイオン注入法によってp型ウ
ェル2bに注入する。p型ウェル2bに不純物注入領域
が形成される。
Next, using the laminated film 40 as a mask, an impurity serving as a donor is implanted into the p-type well 2b by ion implantation. An impurity implantation region is formed in p-type well 2b.

【0128】積層膜40の貫通孔から露出しているp型
ウェル2b表面部および積層膜40周囲のp型ウェル2
b表面部を熱酸化し、シリコン酸化物膜を形成する。こ
のとき、イオン注入した不純物が活性化されて、光電変
換素子33用のn型領域33aが形成される。
The surface of the p-type well 2b exposed from the through hole of the laminated film 40 and the p-type well 2 around the laminated film 40
b The surface is thermally oxidized to form a silicon oxide film. At this time, the ion-implanted impurities are activated, and an n-type region 33a for the photoelectric conversion element 33 is formed.

【0129】n型領域33a上に形成したシリコン酸化
膜および積層膜40の周囲のシリコン酸化膜をウェット
エッチングによって除去する。また、積層膜40を例え
ばウェットエッチング、ドライエッチング等の方法によ
って除去する。目的とする光電変換素子33が得られ
る。
The silicon oxide film formed on n-type region 33a and the silicon oxide film around laminated film 40 are removed by wet etching. Further, the laminated film 40 is removed by a method such as wet etching or dry etching. The intended photoelectric conversion element 33 is obtained.

【0130】次に、図10を用いて第3の実施例につい
て説明する。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.

【0131】図10は、第3の実施例によるCCD型の
固体撮像装置50を概略的に示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view schematically showing a CCD type solid-state imaging device 50 according to the third embodiment.

【0132】本実施例の固体撮像装置50は、光電変換
素子53の光入射面が光電変換素子53周囲の半導体基
板2表面とほぼ同じ平面上に位置しているという点で、
図9に示した固体撮像装置30aと共通点を有する。し
かしながら、光電変換素子53の平面視上の縁部に、光
電変換素子53周囲の半導体基板2表面より凹んだ凹部
が形成されているという点で、図9に示した固体撮像装
置30aと異なる。他の点は、固体撮像装置30aと同
様である。
The solid-state imaging device 50 of this embodiment is different from the solid-state imaging device 50 in that the light incident surface of the photoelectric conversion element 53 is located on substantially the same plane as the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 53.
It has a common point with the solid-state imaging device 30a shown in FIG. However, the solid-state imaging device 30a shown in FIG. 9 is different from the solid-state imaging device 30a shown in FIG. 9 in that a concave portion that is recessed from the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 53 is formed at the edge of the photoelectric conversion element 53 in plan view. Other points are the same as those of the solid-state imaging device 30a.

【0133】このため、図10に示した構成部材および
箇所のうちで図9に示した構成部材または箇所に対応す
るものには、光電変換素子およびそのn型領域をそれぞ
れ除き、図9で用いた符号と同じ符号を付してその説明
を省略する。
Therefore, of the components and locations shown in FIG. 10 corresponding to the components and locations shown in FIG. 9, except for the photoelectric conversion element and its n-type region, respectively, The same reference numerals are given to the same reference numerals, and the description is omitted.

【0134】図10に示したように、光電変換素子53
のn型領域53aは、光電変換素子53周囲の半導体基
板2表面とほぼ同じ平面上に表面を有する平坦部を含ん
でいる。この平坦部の外周は、半導体基板2表面より凹
んだ凹部となっている。
As shown in FIG. 10, the photoelectric conversion element 53
N-type region 53a includes a flat portion having a surface substantially on the same plane as the surface of semiconductor substrate 2 around photoelectric conversion element 53. The outer periphery of this flat portion is a concave portion that is recessed from the surface of the semiconductor substrate 2.

【0135】光遮蔽膜8に形成されている開口部8aの
平面視上の輪郭は、n型領域53a中の平坦部の平面視
上の輪郭とほぼ一致する。したがって、光電変換素子5
3の光入射面と光電変換素子53周囲の半導体基板2表
面との間には段差がある。光電変換素子53の縁部(平
坦部の外周)は、平面視上、光遮蔽膜8によって覆われ
ている。
The outline in plan view of the opening 8a formed in the light shielding film 8 substantially matches the outline in plan view of the flat portion in the n-type region 53a. Therefore, the photoelectric conversion element 5
There is a step between the light incident surface 3 and the surface of the semiconductor substrate 2 around the photoelectric conversion element 53. The edge portion (outer periphery of the flat portion) of the photoelectric conversion element 53 is covered with the light shielding film 8 in plan view.

【0136】図示の固体撮像装置50においては、光電
変換素子53の光入射面の外周に凹部が形成され、この
凹部内に光遮蔽膜8が入り込んでいるので、マイクロレ
ンズ13から入射した光が散乱しても、転送電極4bと
電荷転送チャネル4aとの間に散乱光が侵入しにくい。
その結果として、スミアの低減が期待される。
In the illustrated solid-state imaging device 50, a concave portion is formed on the outer periphery of the light incident surface of the photoelectric conversion element 53, and the light shielding film 8 enters the concave portion. Even if the light is scattered, the scattered light hardly enters between the transfer electrode 4b and the charge transfer channel 4a.
As a result, reduction of smear is expected.

【0137】図10に示した固体撮像装置50は、光電
変換素子53を例えば以下のようにして作製する以外は
第1の実施例の固体撮像装置1と同様にして製造するこ
とができる。
The solid-state imaging device 50 shown in FIG. 10 can be manufactured in the same manner as the solid-state imaging device 1 of the first embodiment, except that the photoelectric conversion element 53 is manufactured, for example, as follows.

【0138】まず、光電変換素子53のn型領域53a
を形成しようとする箇所に貫通孔を有するマスクパター
ンを半導体基板2上に形成し、この状態で、ドナーとな
る不純物をイオン注入法によってp型ウェル2bに注入
する。p型ウェル2bに不純物注入領域が形成される。
マスクパターンを除去する。次に、図8(a)に示した
工程と同様に、所定形状の積層膜40を半導体基板2上
に形成する。この積層膜40は、光電変換素子53のn
型領域53aに形成しようとする凹部の平面視上の位置
および形状に対応した環状の貫通孔を有する。
First, the n-type region 53a of the photoelectric conversion element 53
A mask pattern having a through-hole at a position where a is to be formed is formed on the semiconductor substrate 2, and in this state, an impurity serving as a donor is implanted into the p-type well 2b by an ion implantation method. An impurity implantation region is formed in p-type well 2b.
The mask pattern is removed. Next, similarly to the step shown in FIG. 8A, a laminated film 40 having a predetermined shape is formed on the semiconductor substrate 2. This laminated film 40 is formed by n of the photoelectric conversion element 53.
It has an annular through hole corresponding to the position and shape in plan view of the concave portion to be formed in the mold region 53a.

【0139】積層膜40の貫通孔から露出している不純
物注入領域の表面部を熱酸化し、シリコン酸化物膜を形
成する。このとき、イオン注入した不純物が活性化され
て、光電変換素子53用のn型領域53aが形成され
る。
The surface of the impurity-implanted region exposed from the through hole of the laminated film 40 is thermally oxidized to form a silicon oxide film. At this time, the ion-implanted impurity is activated, and an n-type region 53a for the photoelectric conversion element 53 is formed.

【0140】n型領域53a上に形成したシリコン酸化
膜をウェットエッチングによって除去する。また、積層
膜40を例えばウェットエッチング、ドライエッチング
等の方法によって除去する。目的とする光電変換素子5
3が得られる。
The silicon oxide film formed on n-type region 53a is removed by wet etching. Further, the laminated film 40 is removed by a method such as wet etching or dry etching. Desired photoelectric conversion element 5
3 is obtained.

【0141】以上説明した各固体撮像装置1、1a、1
b、1c、30、30a、50は、ビデオカメラ、電子
スチルカメラ等で使用されるエリア・イメージセンサ、
あるいは、コピー機やフャクシミリ機等で使用されるラ
イン・センサに用いることができる。
Each of the solid-state imaging devices 1, 1a, 1
b, 1c, 30, 30a, 50 are area image sensors used in video cameras, electronic still cameras, etc.
Alternatively, it can be used for a line sensor used in a copying machine, a facsimile machine, or the like.

【0142】次に、図11を用いてエリア・センサ用固
体撮像装置に係る実施例について説明する。
Next, an embodiment of the solid-state imaging device for an area sensor will be described with reference to FIG.

【0143】図11は、図1に示した光電変換素子3を
備えたエリア・センサ用固体撮像装置100における主
要部材の平面配置の一例を概略的に示す平面図である。
同図に示した構成部材および箇所のうちで図1に示した
構成部材または箇所に対応するものには図1で用いた符
号と同じ符号を付して、その説明を省略する。なお、図
11においては、マイクロレンズアレイ、第2の平坦化
膜、色フィルタアレイ、焦点調節層、保護層、半導体基
板表面に形成された電気絶縁膜およびチャネルストップ
領域等の図示を省略している。
FIG. 11 is a plan view schematically showing an example of a plane arrangement of main members in the solid-state imaging device 100 for an area sensor provided with the photoelectric conversion element 3 shown in FIG.
Among the components and locations shown in the figure, those corresponding to the components and locations shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 1, and description thereof will be omitted. In FIG. 11, illustration of a microlens array, a second planarizing film, a color filter array, a focus adjusting layer, a protective layer, an electric insulating film formed on a semiconductor substrate surface, a channel stop region, and the like is omitted. I have.

【0144】同図に示した固体撮像装置100は、半導
体基板2の一表面に一列に形成された所定個の光電変換
素子(フォトダイオード)3からなる光電変換素子群6
0を複数群有している。図示されている光電変換素子群
60の数は、部分的に示されているものも含めて計3群
である。個々の光電変換素子群60は、一定の方向D V
(図11中に矢印で示す。)に延在する。エリア・セン
サ用固体撮像装置100全体では、多数個の光電変換素
子3が正方行列状(行数と列数とが異なるものも含
む。)に配置されている。
The solid-state imaging device 100 shown in FIG.
A predetermined number of photoelectric conversions formed in a row on one surface of the body substrate 2
Photoelectric conversion element group 6 composed of elements (photodiodes) 3
0 has a plurality of groups. Photoelectric conversion element group shown
The number of 60 is 3 groups in total including those partially shown
It is. Each of the photoelectric conversion element groups 60 has a fixed direction D V 
(Indicated by an arrow in FIG. 11). Elia Sen
In the entire solid-state imaging device 100, the number of photoelectric conversion elements
Child 3 is a square matrix (including those with different numbers of rows and columns)
No. ).

【0145】光電変換素子群60を構成する各光電変換
素子3は、平面視上矩形を呈するn型領域3a(図1参
照)を有している。
Each of the photoelectric conversion elements 3 constituting the photoelectric conversion element group 60 has an n-type region 3a (see FIG. 1) having a rectangular shape in plan view.

【0146】実際のエリア・センサ用固体撮像装置で
は、光電変換素子3の総数が例えば数10万〜数100
万に達する。
In an actual solid-state imaging device for an area sensor, the total number of photoelectric conversion elements 3 is, for example, several hundred thousand to several hundreds.
Reach ten thousand.

【0147】光電変換素子群60の1群につき1本の電
荷転送チャネル4aが、対応する光電変換素子群60の
図中での左側に形成されている。個々の電荷転送チャネ
ル4aは、方向DV に延在する。
One charge transfer channel 4a per group of photoelectric conversion element groups 60 is formed on the left side of the corresponding photoelectric conversion element group 60 in the drawing. Individual charge transfer channel 4a extends in a direction D V.

【0148】1つの光電変換素子行に対して1本の転送
専用転送電極4bと1本の読み出し兼用転送電極4cと
が、上流側からこの順番で1本ずつ交互に形成されてい
る。
For one photoelectric conversion element row, one transfer-only transfer electrode 4b and one read-only transfer electrode 4c are alternately formed one by one in this order from the upstream side.

【0149】ここで、本明細書においては、電荷の転送
経路内における電荷の移動を1つの流れとみなして、個
々の部材等の相対的な位置を、必要に応じて「何々の上
流」、「何々の下流」等と称して特定するものとする。
Here, in this specification, the movement of electric charges in the electric charge transfer path is regarded as one flow, and the relative positions of the individual members and the like are set to “any upstream”, It shall be specified as "any downstream".

【0150】最も下流の光電変換素子行の下流側には、
1本の補助転送電極4dが形成されている。
On the downstream side of the most downstream photoelectric conversion element row,
One auxiliary transfer electrode 4d is formed.

【0151】転送電極4b、4c、4dの各々は、行方
向(図中に矢印DH で示す。)に延在している。
Each of transfer electrodes 4b, 4c and 4d extends in the row direction (indicated by arrow DH in the figure).

【0152】転送専用転送電極4bの各々は、各電荷転
送チャネル4aとの平面視上の交差部それぞれに、下流
側に突出した矩形状の転送段形成部4b1 を有してい
る。補助転送電極4dについても同様である。補助転送
電極4dにおける転送段形成部を転送段形成部4d1
いう。
[0152] Each of the transfer forwarding electrodes 4b are each intersection of a plan view of the charge transfer channel 4a, has a rectangular transfer stage forming part 4b 1 projecting to the downstream side. The same applies to the auxiliary transfer electrode 4d. The transfer stage forming part of the auxiliary transfer electrodes 4d that transfer stage forming section 4d 1.

【0153】読み出し兼用転送電極4cの各々は、各電
荷転送チャネル4aとの平面視上の交差部それぞれに、
上流側に突出した矩形状の転送段形成部4c1 を有して
いる。
Each of the read-out / transfer electrodes 4c is provided at each intersection of each charge transfer channel 4a in plan view.
The rectangular transfer stage forming part 4c 1 projecting to the upstream side has.

【0154】各転送専用転送電極4bおよび補助転送電
極4dは、例えば第2ポリシリコン層からなる。各読み
出し兼用転送電極4cは、例えば第1ポリシリコン層か
らなる。第1ポリシリコン層からなる転送電極と第2ポ
リシリコン層からなる転送電極とは、第1ポリシリコン
層からなる転送電極に形成された表面酸化膜(シリコン
酸化物膜)によって、互いに電気的に絶縁されている。
Each transfer-only transfer electrode 4b and auxiliary transfer electrode 4d are made of, for example, a second polysilicon layer. Each read / transfer electrode 4c is made of, for example, a first polysilicon layer. The transfer electrode made of the first polysilicon layer and the transfer electrode made of the second polysilicon layer are electrically connected to each other by a surface oxide film (silicon oxide film) formed on the transfer electrode made of the first polysilicon layer. Insulated.

【0155】1本の電荷転送チャネル4a上に配置され
ている各転送段形成部4b1 、4c 1 は、それぞれ、電
荷転送チャネル4aとともに1つの電荷転送段を構成す
る。1本の電荷転送チャネル4aに沿って並んでいる電
荷転送段の各々は、CCDからなる1本の電荷転送路4
を構成する。電荷転送路4の各々は、例えば4相駆動さ
れる。
Arranged on one charge transfer channel 4a
Transfer stage forming unit 4b1 , 4c 1 Are respectively
A charge transfer stage together with the load transfer channel 4a.
You. The electric charge lined up along one charge transfer channel 4a
Each of the load transfer stages includes one charge transfer path 4 composed of a CCD.
Is configured. Each of the charge transfer paths 4 is, for example, driven in four phases.
It is.

【0156】p型ウェル2b(図1参照)の一部からな
る読み出しゲート領域が、光電変換素子3のn型領域3
a(図1参照)と電荷転送チャネル4aとの間に1箇所
ずつ設定されている。個々の読み出しゲート領域は、読
み出し兼用転送電極4cにおける転送段形成部4c1
よって平面視上覆われている。
The read gate region, which is a part of the p-type well 2b (see FIG. 1), corresponds to the n-type region 3 of the photoelectric conversion element 3.
a (see FIG. 1) and the charge transfer channel 4a. Individual readout gate region is covered in a plan view by the transfer step formation 4c 1 in the read combined transfer electrode 4c.

【0157】読み出し兼用転送電極4cには、電荷転送
用の駆動パルスが印加される他に、光電変換素子3から
電荷転送路4へ信号電荷を読み出すための読み出しパル
スが印加される。各転送段形成部4c1 において読み出
しゲート領域を平面視上覆っている部分が、読み出しゲ
ート電極として機能する。この部分を、以下、読み出し
ゲート電極4c2 という。読み出しゲート電極4c2
その下の読み出しゲート領域とは、読み出しゲートを構
成する。
A drive pulse for charge transfer is applied to the read / transfer electrode 4c, and a read pulse for reading signal charges from the photoelectric conversion element 3 to the charge transfer path 4 is applied to the read / transfer electrode 4c. Portion which covers a plan view of the readout gate region in each transfer stage forming part 4c 1 serves as the readout gate electrode. This part, hereinafter referred to as the readout gate electrode 4c 2. The readout gate electrode 4c 2 the readout gate region thereunder, constituting the readout gate.

【0158】図11においては、個々の読み出しゲート
電極4c2 にハッチングを付して、読み出しゲート電極
4c2 を判りやすくしている。
[0158] In Figure 11, hatched individual readout gate electrode 4c 2, are easy understanding readout gate electrode 4c 2.

【0159】各電荷転送路4の下流端は、例えば2相駆
動型のCCDからなる出力転送路70に接続されてい
る。
[0159] The downstream end of each charge transfer path 4 is connected to an output transfer path 70 composed of, for example, a two-phase drive type CCD.

【0160】出力部80が、出力転送路70の一端に接
続されている。
An output section 80 is connected to one end of the output transfer path 70.

【0161】個々の光電変換素子3の上方に矩形状の開
口部8aを1つずつ有する光遮蔽膜8が、各光電変換素
子3および各電荷転送路4を覆っている。この光遮蔽膜
8は、個々の転送電極4b、4c、4dのほぼ全体、出
力転送路7のほぼ全体、および出力部80のほぼ全体を
も覆っている。
A light shielding film 8 having one rectangular opening 8 a above each photoelectric conversion element 3 covers each photoelectric conversion element 3 and each charge transfer path 4. The light shielding film 8 covers almost all of the individual transfer electrodes 4b, 4c, 4d, almost all of the output transfer path 7, and almost all of the output section 80.

【0162】図示した固体撮像装置100では、光遮蔽
膜8の開口部8aを介して光電変換素子3に光が入射す
ることにより、光電変換素子3に信号電荷が蓄積され
る。読み出し兼用転送電極4cに読み出しパルスが印加
されると、光電変換素子3に蓄積されていた信号電荷が
読み出しゲートを介して電荷転送路4に読み出される。
読み出しパルスは、1本おきの読み出し兼用転送電極4
cに一斉に印加される。すなわち、固体撮像装置100
はインターレース駆動される。
In the illustrated solid-state imaging device 100, signal light is accumulated in the photoelectric conversion element 3 when light enters the photoelectric conversion element 3 through the opening 8 a of the light shielding film 8. When a read pulse is applied to the read / transfer electrode 4c, the signal charges stored in the photoelectric conversion element 3 are read to the charge transfer path 4 via the read gate.
The read pulse is applied to every other read / transfer electrode 4.
c are simultaneously applied. That is, the solid-state imaging device 100
Are interlaced.

【0163】電荷転送路4に読み出された信号電荷は、
電荷転送路4を例えば4相駆動させることにより、出力
転送路70へ向けて電荷転送段を順次転送される。
The signal charge read out to the charge transfer path 4 is
By driving the charge transfer path 4, for example, in four phases, the charge transfer stages are sequentially transferred to the output transfer path 70.

【0164】出力転送路70に転送された信号電荷は、
出力転送路70を例えば2相駆動させることにより、出
力部80へ向けて出力転送路70中の電荷転送段を順次
転送される。
The signal charge transferred to the output transfer path 70 is
For example, by driving the output transfer path 70 in two phases, the charge transfer stages in the output transfer path 70 are sequentially transferred to the output unit 80.

【0165】出力部80は、出力転送路70から送られ
てきた信号電荷を例えばフローティング容量(図示せ
ず。)によって信号電圧に変換し、この信号電圧を例え
ばソースホロワ回路(図示せず。)等を利用して増幅す
る。検出(変換)された後の電荷は、図示を省略したリ
セットトランジスタを介して、電源(図示せず。)に吸
収される。
The output section 80 converts the signal charge sent from the output transfer path 70 into a signal voltage by, for example, a floating capacitor (not shown), and converts this signal voltage to, for example, a source follower circuit (not shown). Amplify using. The charge after detection (conversion) is absorbed by a power supply (not shown) via a reset transistor (not shown).

【0166】図示したエリア・センサ用固体撮像装置1
00は、図1に示した光電変換素子3を備えている。し
たがって、第1の実施例の説明の中で述べた理由と同じ
理由から、スミアの低減が期待できる。
Illustrated solid-state imaging device 1 for area sensor
00 has the photoelectric conversion element 3 shown in FIG. Therefore, reduction of smear can be expected for the same reason as described in the description of the first embodiment.

【0167】次に、図12を用いてエリア・センサ用固
体撮像装置に係る変形例について説明する。
Next, a modification of the solid-state imaging device for an area sensor will be described with reference to FIG.

【0168】図12は、この変形例によるエリア・セン
サ用固体撮像装置100aの一部を拡大して概略的に示
す平面図である。
FIG. 12 is a partially enlarged plan view schematically showing an area sensor solid-state imaging device 100a according to this modification.

【0169】同図に示したエリア・センサ用固体撮像装
置100aは、(i) 個々の光電変換素子3が「画素ずら
し配置」されている点、および、(2) 各転送電極4b、
4cが蛇行形状を有する点で、第4の実施例のエリア・
センサ用固体撮像装置100と異なる。他の点は、エリ
ア・センサ用固体撮像装置100と同様である。このた
め、図12に示した構成部材および箇所のうちで図11
に示した構成部材または箇所に対応するものには図11
で用いた符号と同じ符号を付して、その説明を省略す
る。
The solid-state image pickup device 100a for area sensor shown in the figure includes (i) the point that the individual photoelectric conversion elements 3 are "pixel-shifted" and (2) the transfer electrodes 4b,
4c has a meandering shape.
This is different from the sensor solid-state imaging device 100. Other points are the same as those of the solid-state imaging device for area sensor 100. For this reason, among the components and locations shown in FIG.
11 correspond to those shown in FIG.
The same reference numerals are used as those used in, and the description is omitted.

【0170】ここで、本明細書でいう「画素ずらし配
置」とは、奇数番目に当たる光電変換素子群60を構成
する各光電変換素子3に対し、偶数番目に当たる光電変
換素子群60を構成する各光電変換素子3の各々が、各
光電変換素子群60内での光電変換素子3同士のピッチ
1 (図12参照)の約1/2、光電変換素子群内での
光電変換素子の配列方向DV (図12参照)にずれ、奇
数番目に当たる光電変換素子行を構成する各光電変換素
子3に対し、偶数番目に当たる光電変換素子行を構成す
る各光電変換素子3の各々が、各光電変換素子行内での
光電変換素子3同士のピッチP2 (図12参照)の約1
/2、行方向DH (図12参照)にずれ、光電変換素子
群60の各々が奇数行または偶数行の光電変換素子3の
みを含む光電変換素子群の配置を意味する。
Here, the “pixel shift arrangement” referred to in this specification means that each of the photoelectric conversion elements 3 forming the odd-numbered photoelectric conversion element group 60 corresponds to each of the even-numbered photoelectric conversion element groups 60. Each of the photoelectric conversion elements 3 is about の of the pitch P 1 between the photoelectric conversion elements 3 in each photoelectric conversion element group 60 (see FIG. 12), and the arrangement direction of the photoelectric conversion elements in the photoelectric conversion element group. D V (see FIG. 12), each of the photoelectric conversion elements 3 constituting the odd-numbered photoelectric conversion element rows is different from each of the photoelectric conversion elements 3 constituting the odd-numbered photoelectric conversion element rows. The pitch P 2 (see FIG. 12) between the photoelectric conversion elements 3 in the element row is about 1
/ 2, shifted in the row direction D H (refer to FIG. 12), which means an arrangement of photoelectric conversion element groups in which each of the photoelectric conversion element groups 60 includes only the odd-numbered or even-numbered row of photoelectric conversion elements 3.

【0171】また、「光電変換素子同士のピッチP1
約1/2」とは、P1 /2を含む他に、製造誤差、設計
上もしくはマスク製作上起こる画素位置の丸め誤差等の
要因によってP1 /2からはずれてはいるものの、得ら
れる固体撮像装置の性能およびその画像の画質からみて
実質的にP1 /2と同等とみなすことができる値をも含
むものとする。本明細書でいう「光電変換素子同士のピ
ッチP2 の約1/2」についても同様である。
[0171] In addition, "about one half of the pitch P 1 between the photoelectric conversion element", in addition to containing a P 1/2, the manufacturing error, the cause rounding errors such pixel location occurring on design or mask fabrication although the out of the P 1/2, is intended to include a value that can be regarded as substantially equivalent to P 1/2 when viewed from the image quality of the performance and the image of the solid-state imaging device obtained. The same applies to “approximately の of the pitch P 2 between photoelectric conversion elements” in this specification.

【0172】図12に示したように、エリア・センサ用
固体撮像装置100aにおいては、相隣る転送専用転送
電極4bと読み出し兼用転送電極4cとが、ある1つの
光電変換素子群60を横切るときには互いに重なり合
う。また、前記の光電変換素子群60の隣の光電変換素
子群60を横切るときには互いに離隔して、当該光電変
換素子群60を構成している光電変換素子3の1つを平
面視上取り囲む。
As shown in FIG. 12, in the solid-state imaging device for area sensor 100a, when the transfer electrode 4b and the read-only transfer electrode 4c adjacent to each other cross one certain photoelectric conversion element group 60, Overlap each other. When crossing the photoelectric conversion element group 60 adjacent to the photoelectric conversion element group 60, they are separated from each other and surround one of the photoelectric conversion elements 3 constituting the photoelectric conversion element group 60 in plan view.

【0173】相隣る転送専用転送電極4bと読み出し兼
用転送電極4cとは、上記の離合を繰り返しながら、全
体として前記の方向DH に延びている。
The adjacent transfer-only transfer electrode 4b and read-out transfer electrode 4c extend in the direction DH as a whole while repeating the above separation.

【0174】図示されていないが、エリア・センサ用固
体撮像装置100aは、図11に示したエリア・センサ
用固体撮像装置100と同様に、出力転送路70および
出力部80(図11参照)を備えている。
Although not shown, the solid-state imaging device for area sensor 100a includes an output transfer path 70 and an output section 80 (see FIG. 11), similarly to the solid-state imaging device for area sensor 100 shown in FIG. Have.

【0175】次に、図13を用いてライン・センサ用固
体撮像装置に係る実施例について説明する。
Next, an embodiment of a solid-state imaging device for a line sensor will be described with reference to FIG.

【0176】図13は、図1に示した光電変換素子3を
備えたライン・センサ用固体撮像装置110における主
要部材の平面配置の一例を概略的に示す平面図である。
同図に示した構成部材もしくは箇所のうちで図1または
図11に示した構成部材もしくは箇所に対応するものに
は図1または図11で用いた符号と同じ符号を付して、
その説明を省略する。
FIG. 13 is a plan view schematically showing an example of a plane arrangement of main members in the solid-state imaging device 110 for a line sensor provided with the photoelectric conversion element 3 shown in FIG.
Among the components or locations shown in FIG. 1, those corresponding to the components or locations shown in FIG. 1 or FIG. 11 are given the same reference numerals as those used in FIG. 1 or FIG.
The description is omitted.

【0177】なお、図13に示したライン・センサ用固
体撮像装置110は、白黒撮像用の固体撮像装置であ
る。このため、色フィルタアレイを備えていない。ま
た、マイクロレンズアレイも任意の構成部材であり、図
示していない。マイクロレンズを用いない場合は、平坦
化膜および焦点調節層も任意の構成部材となる。
The line sensor solid-state imaging device 110 shown in FIG. 13 is a solid-state imaging device for black-and-white imaging. Therefore, no color filter array is provided. Further, the microlens array is also an optional component and is not shown. When a microlens is not used, the planarizing film and the focusing layer are also optional components.

【0178】同図に示した固体撮像装置110は、半導
体基板2の一表面側に一列に形成された所定個の光電変
換素子(フォトダイオード)3からなる1つの光電変換
素子群60を有している。図示されている光電変換素子
3の数は、部分的に示されているものも含めて計5個で
ある。
The solid-state imaging device 110 shown in the figure has one photoelectric conversion element group 60 composed of a predetermined number of photoelectric conversion elements (photodiodes) 3 formed in a row on one surface side of the semiconductor substrate 2. ing. The number of the illustrated photoelectric conversion elements 3 is a total of five including those partially shown.

【0179】実際の白黒撮像用のライン・センサでは、
1群または2群の光電変換素子群からなる光電変換素子
列が例えば1列形成される。カラー撮像用のライン・セ
ンサでは、1群または2群の光電変換素子群からなる光
電変換素子列が例えば1列あるいは3列形成される。光
電変換素子の総数は、例えば1000〜20000個程
度である。
In an actual line sensor for monochrome image capturing,
For example, one photoelectric conversion element array including one or two groups of photoelectric conversion element groups is formed. In a line sensor for color imaging, for example, one or three rows of photoelectric conversion elements, each of which includes one or two groups of photoelectric conversion elements, are formed. The total number of photoelectric conversion elements is, for example, about 1000 to 20,000.

【0180】所定個の光電変換素子を2群に分けて一列
に配設する場合、例えば、奇数番目に当たる光電変換素
子の各々が1つの群を構成し、偶数番目に当たる光電変
換素子の各々が他の群を構成する。
When a predetermined number of photoelectric conversion elements are divided into two groups and arranged in a line, for example, each of the odd-numbered photoelectric conversion elements constitutes one group, and each of the even-numbered photoelectric conversion elements constitutes another group. Constitute a group.

【0181】図示したライン・センサ用固体撮像装置1
10においては、光電変換素子群60に近接して、図中
左側に転送チャネル4aが形成されている。電荷転送チ
ャネル4aは、一定の方向DV (図13中に矢印で示
す。)に延在する。
The solid-state imaging device 1 for a line sensor shown in the figure
In 10, a transfer channel 4a is formed near the photoelectric conversion element group 60 on the left side in the figure. The charge transfer channel 4a extends in a certain direction D V (indicated by an arrow in FIG. 13).

【0182】1個の光電変換素子3に対して計2個の転
送電極4eと計2個の転送電極4fとが、上流側からこ
の順番で1個ずつ交互に形成されている。
A total of two transfer electrodes 4e and a total of two transfer electrodes 4f are alternately formed for one photoelectric conversion element 3 in this order from the upstream side.

【0183】図示した各転送電極4eは例えば第1ポリ
シリコン層からなり、各転送電極4fは例えば第2ポリ
シリコン層からなる。相隣る転送電極4e、4fは転送
電極4e表面に形成された表面酸化膜(シリコン酸化物
膜)によって、互いに電気的に絶縁されている。個々の
転送電極4e、4fは、平面視上、電荷転送チャネル4
aを横断している。
Each of the transfer electrodes 4e shown is made of, for example, a first polysilicon layer, and each of the transfer electrodes 4f is made of, for example, a second polysilicon layer. The adjacent transfer electrodes 4e and 4f are electrically insulated from each other by a surface oxide film (silicon oxide film) formed on the surface of the transfer electrode 4e. Each transfer electrode 4e, 4f is a charge transfer channel 4 in plan view.
a.

【0184】電荷転送チャネル4aと各転送電極4e、
4fとは、CCD型の電荷転送路4を構成する。1本の
転送電極4eとその下の電荷転送チャネルとは1つのポ
テンシャルバリア領域を構成し、1本の転送電極4fと
その下の電荷転送チャネルとは1つのポテンシャルウェ
ル領域を構成する。
The charge transfer channel 4a and each transfer electrode 4e,
4f constitutes the CCD type charge transfer path 4. One transfer electrode 4e and the underlying charge transfer channel constitute one potential barrier region, and one transfer electrode 4f and the underlying charge transfer channel constitute one potential well region.

【0185】図示の電荷転送路4は、例えば2相駆動型
のCCDからなる。このとき、個々の光電変換素子3に
対応する上流側の転送電極4e、4fそれぞれが1組に
なって、1つの電流端子に電気的に接続される。また、
個々の光電変換素子3に対応する下流側の転送電極4
e、4fそれぞれが1組になって、別の電流端子に電気
的に接続される。1つのポテンシャルバリア領域とその
直ぐ下流の1つのポテンシャルウェル領域とは、同時駆
動される。
The illustrated charge transfer path 4 is composed of, for example, a two-phase drive type CCD. At this time, the transfer electrodes 4e and 4f on the upstream side corresponding to the individual photoelectric conversion elements 3 form a set and are electrically connected to one current terminal. Also,
Downstream transfer electrode 4 corresponding to each photoelectric conversion element 3
e and 4f form a set and are electrically connected to another current terminal. One potential barrier region and one potential well region immediately downstream thereof are simultaneously driven.

【0186】各光電変換素子3と電荷転送チャネル4a
との平面視上の間に、1個の光電変換素子3につき1個
の読み出しゲート電極90aが形成されている。各読み
出しゲート電極90aにおける電荷転送チャネル4a側
の端部は、それぞれ別個の転送電極4fと平面視上重な
っている。
Each photoelectric conversion element 3 and charge transfer channel 4a
One readout gate electrode 90a is formed for each photoelectric conversion element 3 in plan view. An end of each read gate electrode 90a on the side of the charge transfer channel 4a is overlapped with a separate transfer electrode 4f in plan view.

【0187】読み出しゲート電極90aの各々は、1本
の読み出しゲート用電極線90の一部分からなる。読み
出しゲート用電極線90は、例えば第1ポリシリコン層
からなる。表面酸化膜(シリコン酸化物膜)が読み出し
ゲート用電極線90表面に形成されている。
Each of the read gate electrodes 90a is composed of a part of one read gate electrode line 90. The read gate electrode line 90 is made of, for example, a first polysilicon layer. A surface oxide film (silicon oxide film) is formed on the surface of the readout gate electrode line 90.

【0188】各読み出しゲート電極90aは、その下の
p型ウェル2b(図1参照)とともに、それぞれ1個の
読み出しゲートを構成する。
Each read gate electrode 90a, together with the underlying p-type well 2b (see FIG. 1), constitutes one read gate.

【0189】光電変換素子群60に近接して、図中右側
に1個の掃き出しドレイン領域91が形成されている。
掃き出しドレイン領域91は、方向DV に帯状に延在す
る。
A single drain region 91 is formed near the photoelectric conversion element group 60 on the right side in the figure.
Discharge drain region 91 extends in a strip shape in the direction D V.

【0190】各光電変換素子3と掃き出しドレイン領域
91との平面視上の間に、1本の掃き出しゲート用電極
線92が配設されている。掃き出しゲート用電極線92
は、方向DV に帯状に延在する。掃き出しゲート用電極
線92は、例えば第1ポリシリコン層からなる。図示を
省略した表面酸化膜(シリコン酸化物膜)が、掃き出し
ゲート用電極線92表面に形成されている。
One sweeping gate electrode line 92 is provided between each photoelectric conversion element 3 and the draining drain region 91 in plan view. Swept gate electrode line 92
Extend in strip shape in the direction D V. The discharge gate electrode line 92 is made of, for example, a first polysilicon layer. A surface oxide film (silicon oxide film), not shown, is formed on the surface of the sweep gate electrode line 92.

【0191】掃き出しドレイン領域91および掃き出し
ゲート用電極線92は、半導体基板2とともに、横型オ
ーバーフロードレインを構成する。
The discharged drain region 91 and the discharged gate electrode line 92 constitute a horizontal overflow drain together with the semiconductor substrate 2.

【0192】出力部80が、電荷転送路4の下流に接続
されている。
The output section 80 is connected downstream of the charge transfer path 4.

【0193】個々の光電変換素子3の上方に矩形状の開
口部8aを1つずつ有する光遮蔽膜8が、各光電変換素
子3、電荷転送チャネル4aおよび掃き出しドレイン領
域91を覆って形成されている。この光遮蔽膜8は、個
々の転送電極4e、4fのほぼ全体、出力部80のほぼ
全体、読み出しゲート用電極線90のほぼ全体、および
掃き出しゲート用電極線92のほぼ全体をも覆ってい
る。
A light shielding film 8 having one rectangular opening 8 a is formed above each photoelectric conversion element 3 so as to cover each photoelectric conversion element 3, charge transfer channel 4 a and draining drain region 91. I have. The light shielding film 8 covers almost all of the individual transfer electrodes 4e and 4f, almost all of the output section 80, almost all of the readout gate electrode line 90, and almost all of the sweeping gate electrode line 92. .

【0194】図示したライン・センサ用固体撮像装置1
10では、光遮蔽膜8の開口部8aを介して光電変換素
子3に光が入射することにより、光電変換素子3に信号
電荷が蓄積される。読み出しゲート用電極線90に読み
出しパルスが印加されると、各光電変換素子3に蓄積さ
れていた信号電荷が、対応する読み出しゲートを介し
て、一斉に電荷転送路4に読み出される。
The illustrated solid-state imaging device 1 for a line sensor
In 10, light is incident on the photoelectric conversion element 3 through the opening 8 a of the light shielding film 8, so that signal charges are accumulated in the photoelectric conversion element 3. When a read pulse is applied to the read gate electrode line 90, the signal charges stored in each photoelectric conversion element 3 are simultaneously read out to the charge transfer path 4 via the corresponding read gate.

【0195】電荷転送路4に読み出された信号電荷は、
電荷転送路4を例えば2相駆動させることにより、出力
部80へ向けて転送される。
The signal charge read out to the charge transfer path 4 is
The charge transfer path 4 is transferred to the output unit 80 by, for example, driving the charge transfer path 4 in two phases.

【0196】出力部80は、電荷転送路4から送られて
きた信号電荷を例えばフローティング容量(図示せ
ず。)によって信号電圧に変換し、この信号電圧を例え
ばソースホロワ回路(図示せず。)等を利用して増幅す
る。検出(変換)された後の電荷は、図示を省略したリ
セットトランジスタを介して、電源(図示せず。)に吸
収される。
The output section 80 converts the signal charge sent from the charge transfer path 4 into a signal voltage using, for example, a floating capacitor (not shown), and converts this signal voltage into, for example, a source follower circuit (not shown). Amplify using. The charge after detection (conversion) is absorbed by a power supply (not shown) via a reset transistor (not shown).

【0197】図示したライン・センサ用固体撮像装置1
10は、図1に示した光電変換素子3を備えている。し
たがって、第1の実施例の説明の中で述べた理由と同じ
理由から、スミアの低減が期待できる。
The illustrated solid-state imaging device 1 for a line sensor
Reference numeral 10 includes the photoelectric conversion element 3 shown in FIG. Therefore, reduction of smear can be expected for the same reason as described in the description of the first embodiment.

【0198】以上、実施例による固体撮像装置を説明し
たが、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当
業者に自明であろう。
Although the solid-state imaging device according to the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【0199】例えば、光電変換素子(フォトダイオー
ド)は、n型シリコン基板上にn- 型領域、p型領域、
- 型領域およびn型領域を順次形成することによって
も作製することができる。このような光電変換素子は、
例えば次のようにして得ることができる。まず、n型シ
リコン基板上にn型半導体のエピタキシャル層を形成す
る。次いで、このエピタキシャル層に高エネルギーイオ
ン注入法によってp型不純物を打ち込む。n型シリコン
基板上にn- 型領域、p型領域、n- 型領域がこの順で
形成される。この後、最も上のn- 型領域の所定箇所に
n型領域を形成し、目的とする光電変換素子を得る。n
- 型領域における不純物濃度はn型領域における不純物
濃度より低い。
[0199] For example, a photoelectric conversion element (photodiode) is, n in n-type silicon substrate - -type region, p-type region,
It can also be manufactured by sequentially forming an n type region and an n type region. Such a photoelectric conversion element,
For example, it can be obtained as follows. First, an n-type semiconductor epitaxial layer is formed on an n-type silicon substrate. Next, a p-type impurity is implanted into the epitaxial layer by a high energy ion implantation method. An n -type region, a p-type region, and an n -type region are formed in this order on an n-type silicon substrate. Thereafter, the uppermost the n - n-type region is formed at a predetermined position of the mold area, to obtain a photoelectric conversion element of interest. n
- impurity concentration in the type region is lower than the impurity concentration in the n-type region.

【0200】また、p型シリコン基板にn型領域を形成
することによっても光電変換素子を作製することができ
る。
[0200] A photoelectric conversion element can also be manufactured by forming an n-type region on a p-type silicon substrate.

【0201】さらには、電気絶縁性基板の表面に所望の
半導体層を形成し、この半導体層に所定の不純物領域を
形成することによっても、光電変換素子(フォトダイオ
ード)を得ることができる。
Furthermore, a photoelectric conversion element (photodiode) can also be obtained by forming a desired semiconductor layer on the surface of an electrically insulating substrate and forming a predetermined impurity region in this semiconductor layer.

【0202】本明細書においては、半導体以外の材料か
らなる基板の一面に光電変換素子(フォトダイオー
ド)、電荷転送チャネル等を形成するための半導体層を
設けたものも、「半導体基板」に含まれるものとする。
In the present specification, the term “semiconductor substrate” also includes a substrate made of a material other than a semiconductor and provided with a semiconductor layer for forming a photoelectric conversion element (photodiode), a charge transfer channel, and the like on one surface. Shall be

【0203】光電変換素子がフォトダイオードである場
合、当該フォトダイオードは埋め込み型にすることがで
きる。例えば、p型ウェルにn型領域を形成し、当該n
型領域の表面上にp+ 型層を形成することにより、埋め
込み型のフォトダイオードを得ることができる。
When the photoelectric conversion element is a photodiode, the photodiode can be embedded. For example, an n-type region is formed in a p-type well,
By forming the p + -type layer on the surface of the mold region, a buried photodiode can be obtained.

【0204】各実施例では、p型ウェルの所定箇所を熱
酸化することによって、周囲の半導体基板表面と光入射
面との間に段差を有する光電変化素子を形成した。前記
の段差は、例えば、エッチングストッパーとなる所定形
状の膜を予めn型シリコン基板上に形成した後、n型シ
リコン基板を直接エッチングすることによっても形成す
ることができる。
In each of the examples, a predetermined portion of the p-type well was thermally oxidized to form a photoelectric change element having a step between the surrounding semiconductor substrate surface and the light incident surface. The step can also be formed by, for example, forming a film having a predetermined shape serving as an etching stopper on an n-type silicon substrate in advance and then directly etching the n-type silicon substrate.

【0205】電荷転送路の駆動方法は、実施例で挙げた
駆動方法に限定されるものではない。その駆動方法は、
目的とする固体撮像装置の用途等に応じて適宜選定可能
である。出力転送路についても同様である。
The driving method of the charge transfer path is not limited to the driving method described in the embodiment. The driving method is
It can be appropriately selected according to the intended use of the solid-state imaging device. The same applies to the output transfer path.

【0206】各実施例の固体撮像装置においては、n型
半導体基板に形成されたp型ウェル上に光電変換素子
(フォトダイオード)が形成されている。したがって、
これらの固体撮像装置では縦型オーバーフロードレイン
構造を付設することができる。これに伴って、電子シャ
ッタを付設することができる。各実施例の固体撮像装置
に縦型オーバーフロードレイン構造を付設するために
は、半導体基板に形成されているp型ウェルと半導体基
板を構成するn型半導体基板の下部(p型ウェルより下
の領域)との間に逆バイアス電圧を印加できる構造を付
加する。オーバーフロードレイン構造を付設することに
より、ブルーミングを抑制することが容易になる。
In the solid-state imaging device of each embodiment, a photoelectric conversion element (photodiode) is formed on a p-type well formed on an n-type semiconductor substrate. Therefore,
In these solid-state imaging devices, a vertical overflow drain structure can be provided. Accordingly, an electronic shutter can be additionally provided. In order to attach a vertical overflow drain structure to the solid-state imaging device of each embodiment, a p-type well formed in the semiconductor substrate and a lower portion of the n-type semiconductor substrate constituting the semiconductor substrate (a region below the p-type well) are required. ) Is added to allow a reverse bias voltage to be applied. By providing the overflow drain structure, blooming can be easily suppressed.

【0207】固体撮像装置は、CCD型の固体撮像装置
に限定されるものではなく、MOS型の固体撮像装置で
あってもよい。前述したように、MOS型の固体撮像装
置は、多数個の光電変換素子と、光電変換素子毎に付設
されたスイッチング素子(例えばトランジスタ)と、こ
れに接続された所定本数の出力信号線とを備えている。
スイッチング素子の動作に伴って、光電変換素子に蓄積
されている信号電荷量に応じた電気信号が所定の出力信
号線に発生する。
The solid-state imaging device is not limited to a CCD-type solid-state imaging device, but may be a MOS-type solid-state imaging device. As described above, the MOS-type solid-state imaging device includes a plurality of photoelectric conversion elements, a switching element (for example, a transistor) provided for each photoelectric conversion element, and a predetermined number of output signal lines connected thereto. Have.
With the operation of the switching element, an electric signal corresponding to the signal charge amount accumulated in the photoelectric conversion element is generated on a predetermined output signal line.

【0208】その他、種々の変更、改良、組み合わせ等
が可能である。
In addition, various changes, improvements, combinations, and the like can be made.

【0209】[0209]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
CCD型やMOS型等の固体撮像装置におけるスミアの
低減を図ることが可能になる。これに伴って、固体撮像
装置の性能を向上させることも可能になる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to reduce smear in a solid-state imaging device such as a CCD type or a MOS type. Accordingly, it is possible to improve the performance of the solid-state imaging device.

【0210】さらには、光電変換素子表面と光電変換素
子周囲の半導体基板表面とが3次元配置されるので、固
体撮像装置の設計の自由度も3次元に増える。例えば、
マイクロレンズと光電変換素子との距離を焦点調節層の
膜厚のみによって調節するのではなく、光電変換素子の
光入射面と周囲の半導体基板表面との間の段差の大きさ
によっても調節することが可能になる。
Furthermore, since the surface of the photoelectric conversion element and the surface of the semiconductor substrate around the photoelectric conversion element are three-dimensionally arranged, the degree of freedom in designing the solid-state imaging device is also increased to three dimensions. For example,
The distance between the microlens and the photoelectric conversion element is adjusted not only by the thickness of the focus adjustment layer but also by the size of the step between the light incident surface of the photoelectric conversion element and the surface of the surrounding semiconductor substrate. Becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施例による固体撮像装置の概略を示す
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a solid-state imaging device according to a first embodiment.

【図2】図2(a)〜図2(d)は、それぞれ、図1に
示した光電変換素子の主要製造工程を説明するための基
板断面図である。
FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views of a substrate for describing main manufacturing steps of the photoelectric conversion element shown in FIG. 1;

【図3】第1の実施例の変形例による固体撮像装置の概
略を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a solid-state imaging device according to a modification of the first embodiment.

【図4】第1の実施例の他の変形例による固体撮像装置
の概略を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a solid-state imaging device according to another modification of the first embodiment.

【図5】図5(a)は、図4に示した固体撮像装置の光
遮蔽膜の下面と光電変換素子表面との間に散乱光が小さ
な入射角で入射したときの反射経路の一例を示す断面図
であり、図5(b)は、図4に示した固体撮像装置の光
遮蔽膜の下面と光電変換素子表面との間に散乱光が大き
な入射角で入射したときの反射経路の一例を示す断面図
である。
5A illustrates an example of a reflection path when scattered light is incident at a small incident angle between a lower surface of a light shielding film and a surface of a photoelectric conversion element of the solid-state imaging device illustrated in FIG. 4; FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating a reflection path when scattered light is incident at a large incident angle between the lower surface of the light shielding film and the surface of the photoelectric conversion element of the solid-state imaging device illustrated in FIG. It is sectional drawing which shows an example.

【図6】第1の実施例の更に他の変形例による固体撮像
装置の概略を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view schematically showing a solid-state imaging device according to still another modification of the first embodiment.

【図7】第2の実施例による固体撮像装置の概略を示す
断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a solid-state imaging device according to a second embodiment.

【図8】図8(a)〜図8(d)は、それぞれ、図7に
示した光電変換素子の主要製造工程を説明するための基
板断面図である。
8 (a) to 8 (d) are cross-sectional views of a substrate for describing main manufacturing steps of the photoelectric conversion element shown in FIG. 7;

【図9】第2の実施例の変形例による固体撮像装置の概
略を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating a solid-state imaging device according to a modification of the second embodiment.

【図10】第3の実施例による固体撮像装置の概略を示
す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view schematically showing a solid-state imaging device according to a third embodiment.

【図11】実施例によるエリア・センサ用固体撮像装置
の概略を示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view schematically showing a solid-state imaging device for an area sensor according to an embodiment.

【図12】変形例によるエリア・センサ用固体撮像装置
の概略を示す平面図である。
FIG. 12 is a plan view schematically showing a solid-state imaging device for an area sensor according to a modification.

【図13】実施例によるライン・センサ用固体撮像装置
の概略を示す平面図である。
FIG. 13 is a plan view schematically illustrating a solid-state imaging device for a line sensor according to an embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1a、1b、1c、30、30a、50…固体撮像
装置、 2…半導体基板、 2a…n型シリコン基板、
2b…p型ウェル、 3、33、53…光電変換素子
(フォトダイオード)、 3a、33a、53a…光電
変換素子(フォトダイオード)のn型領域、 4…電荷
転送路、 4a…電荷転送チャネル、4b、4c、4
e、4f…転送電極、 4d、90a…読み出しゲート
電極、8…光遮蔽膜、 11…色フィルタ、 13…マ
イクロレンズ、 70…出力転送路、 80…出力部、
90…読み出しゲート用電極線、 100、100a
…エリア・センサ用固体撮像装置、 110…ライン・
センサ用固体撮像装置。
1, 1a, 1b, 1c, 30, 30a, 50: solid-state imaging device, 2: semiconductor substrate, 2a: n-type silicon substrate,
2b: p-type well; 3, 33, 53: photoelectric conversion element (photodiode); 3a, 33a, 53a: n-type region of photoelectric conversion element (photodiode); 4: charge transfer path; 4a: charge transfer channel; 4b, 4c, 4
e, 4f transfer electrode, 4d, 90a readout gate electrode, 8 light shielding film, 11 color filter, 13 microlens, 70 output transfer path, 80 output section,
90 ... Reading gate electrode line, 100, 100a
... solid-state imaging device for area sensor, 110 ... line
Solid-state imaging device for sensors.

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Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の一表面側に形成された光電
変換素子であって、該光電変換素子表面のうちの光入射
面と該光電変換素子周囲の前記半導体基板表面との間に
段差を有する光電変換素子と、 前記光電変換素子の上方に形成され、前記光入射面上に
開口部を有する光遮蔽膜と、 前記光電変換素子に近接して形成され、該光電変換素子
に蓄積された信号電荷を転送するための電荷転送路とを
有する固体撮像装置。
1. A photoelectric conversion element formed on one surface side of a semiconductor substrate, wherein a step is formed between a light incident surface of the photoelectric conversion element surface and the semiconductor substrate surface around the photoelectric conversion element. A light-shielding film formed above the photoelectric conversion element and having an opening on the light incident surface, formed near the photoelectric conversion element, and accumulated in the photoelectric conversion element. A solid-state imaging device having a charge transfer path for transferring signal charges.
【請求項2】 前記光入射面が、前記光電変換素子周囲
の前記半導体基板表面より凹んでいる請求項1に記載の
固体撮像装置。
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the light incident surface is recessed from a surface of the semiconductor substrate around the photoelectric conversion element.
【請求項3】 前記光入射面が、前記光電変換素子周囲
の前記半導体基板表面より突出している請求項1に記載
の固体撮像装置。
3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the light incident surface protrudes from a surface of the semiconductor substrate around the photoelectric conversion element.
【請求項4】 前記光入射面が、前記光電変換素子周囲
の前記半導体基板表面と実質的に同じ平面上にあり、該
光入射面周囲の光電変換素子表面が前記半導体基板表面
より凹んでいる請求項1に記載の固体撮像装置。
4. The light incident surface is substantially on the same plane as the surface of the semiconductor substrate around the photoelectric conversion element, and the surface of the photoelectric conversion element around the light incident surface is recessed from the surface of the semiconductor substrate. The solid-state imaging device according to claim 1.
【請求項5】 前記光入射面が、前記光電変換素子周囲
の前記半導体基板表面と実質的に同じ平面上にあり、該
光入射面周囲の光電変換素子表面が前記半導体基板表面
より突出している請求項1に記載の固体撮像装置。
5. The light incident surface is substantially on the same plane as the surface of the semiconductor substrate around the photoelectric conversion element, and the surface of the photoelectric conversion element around the light incident surface protrudes from the surface of the semiconductor substrate. The solid-state imaging device according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7432142B2 (en) 2004-05-20 2008-10-07 Cree, Inc. Methods of fabricating nitride-based transistors having regrown ohmic contact regions
US7525081B2 (en) 2005-12-27 2009-04-28 Funai Electric Co., Ltd. Compound-eye imaging device having a light shielding block with a stack of multiple flat unit plates

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