JPH04116976A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、固体撮像装置に係シ、特にオプティカルブラ
ック領域の遮光効果を上げる構造に関する。

〈従来の技術〉 第４図は、電荷結合素子（以下１’−ＣＣＤＪと称す）
を用いたインターライン転送方式のＣＣＤ固体撮像素子
の概略図を示しておシ、１はｐｎ接合フォトダイオード
からなる受光部、２は垂直ＣＣＤレジスタ部、３は水平
ＣＣＤレジスタ部、４は光電変換領域、５は黒レベル主
成用のオプティカルブラック領域（以下「ＯＢ領領域と
称す）であり、これはメタル遮光膜により覆われて光入
射が速断されている。

第２図および第３図は、上記ＣＣＤ固体撮像素子のうち
光電変換領域４の一部およびＯＢ領域５の一部の断面構
造をそれぞれ示している。即ち、１１は例えばｐ型のシ
リコン基板、１２は上記基板１１の表面の一部に設けら
れ、基板１１とは逆導電型のｎ層であシ、前記受光部１
に相当する。

１３は同じく基板１１の表面で上記ｎ層１２に近接して
設けられたｎ−層で１、前記垂直ＣＣＤレジスタ部２に
相当する。１４はチャンネルストッパ部、１５．１６は
それぞれ第１層および第２層のポリシリコン電極、１７
は酸化シリコン絶縁層、１８はメタル遮光膜、１９は保
護膜である。

上記ＣＣＤ固体撮像素子においては、光電変換領域４に
光が入射した時、生成される信号電荷は受光部１の１層
１２に蓄積される。上記の蓄積された電荷は、垂直ＣＣ
Ｄレジスタ部２のｎ−層１３に転送された後、転送りロ
ックパルスによって垂直ＣＣＤレジスタ部２内を水子Ｃ
ＣＤレジスタ部３方向に転送される。その後、水平ＣＣ
Ｄレジスタ部３に転送されてきた電荷は、水平方向に転
送されて、出力部６により電圧変換されて読み出される
。

ＣＣＤ固体撮像素子は、光入射を全く速断したとしても
常温において出力成分（暗電流）が検出され、この出力
成分は温度上昇に伴って増加する。

一方、光が入射した場合、光電変換領域４で検出される
出力成分から、ＯＢ領斌で検出される出力成分（暗電流
）を差し引くように信号処理が行なわれている。これに
よって、温度変化によって暗電流が変動したとしても、
この暗電流の変化量をＯＢ領領域検知し、補償すること
によって電荷読み出し部（垂直ＣＣＤレジスタ部２）の
ダイナミックレンジの減少を抑えている。従って、第２
図および第３図に示すように、ＯＢＢ域５は、その受光
部１もメタル遮光膜１８で覆われているほかは、光電変
換領域４と同じ構造を有している。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上記メタル遮光膜１８は、例えばＡＩ！ある
いはＡＡ’Ｓｉ等からなるが、ピンホールの発生、加工
上の制約等の問題があるために１μｍ程度の膜厚で形成
される。しかしながら、メタル遮光膜１８を形成した後
、基板のダメージを回復させる目的でＨ２アニーリング
等の熱処理を行なうが、それによって、上記メタル遮光
膜１８内に結晶析出によるグレインが成長する。これが
原因で、ＯＢＢ域５の基板１１にわずかに光が入射し、
光漏れの原因となる。また、受光部１２と垂直ＣＣＤレ
ジスタ部１３との間には、第３図に示すように、１μｍ
程度の段差が存在するため、ＯＢＢ域５において、この
段差によってメタル遮光膜１８のカバレージが悪くなり
、特に領域Ａで光漏れを起こすことがある。以上のよう
な原因によってＯＢＢ域５で光漏れが発生すると、暗時
出力成分の変動を、前述したような信号処理によって正
確に補償することが出来なくなり、固体撮像装置に重大
な欠陥をもたらすことになる。

そこで本発明の目的は、ＯＢ領領域の光漏れを防ぐこと
によって、光電変換領域における暗時出力成分の変動分
を正確に補償することが可能となり、電荷読み出し部の
ダイナミックレンジの減少を防止できる固体撮像装置を
提供することである。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、一
導電型の半導体基板上に、複数の受光部とそれにより光
電変換された信号を順次読み出す機能よりなる光電変換
領域およびこれと同一構造で表面全体を遮光膜により遮
光されたＯＢ領領域からなり、上記ＯＢ領領土上遮光効
果を上げる為のマイクロレンズを形成したことを特徴と
している。

〈実施例〉 以下、本発明３を実施例により詳細に説明する。

第１図に示すＣＣＤ固体撮像素子のＯＢ領領域、第３図
に示す従来のＣＯＤ固体撮像素子のＯＢ領領域比べて以
下の点で異なる。即ち、第１図においては、保護膜１９
の上に平坦化膜２０が形成され、さらにその上に、光が
フォトダイオードである１層１２に入射することを防ぐ
ようにマイタロレンズ２１が形成されている。その他は
、第３図の従来の構造と同一であるので、第１図中、第
３図と同一部分は同一符号を付している。尚、上記マイ
クロレンズ２１の形成方法としては、例えば特公昭６０
−５９７５２．特開昭６４−１０６６６等に記載された
方法がある。

第１図に示すように、ＯＢ領領域入射する光２２は、マ
イクロレンズ２１によって垂直ＣＣＤレジスタ部上のメ
タル遮光膜１８の一部に集光される。

それによって、受光部１２上のメタル遮光膜１８に集光
される光は、マイクロレンズ２１のない従来の構造のも
のに比べて、１０分の１以下に減少する。従って、受光
部１２上のメタル遮光膜１８が光漏れを起こしたとし゛
ても、従来に比べて１０分の１以下に減少することにな
る。さなに、ＯＢ領域に入射する光は、メタル遮光膜１
８が最も平坦で、且つ膜厚の均一な領域ＢおよびＣに集
光されるため、凹凸段差が激しくメタル遮光膜１８の膜
厚の不均一なために光漏れを起こし易い領域Ａにはほと
んど光が入射しなくなる。

以上に述べたように、本発明の固体撮像装置においては
、ＯＢ領領域光漏れを従来のものに比べて大幅に低減す
ることができる。また、本発明の構造を、マイクロレン
ズ付固体撮像装置に利用する場合は、光電変換領域に形
成する受光部への入射光量を増やし感度を上げる為のマ
イクロレンズと、本発明のＯＢ領領域形成する遮光効果
向上の為のマイクロレンズとを同時に形成することがで
きる。

尚、本発明は上記実施例に限らず、カラーフィルターを
設けたカラー固体撮像装置に適用してもよく、またイン
ターライン転送方式のＣＣＤイメージセンサに限らず、
フレームトランスファ方式のＣＣＤイメージセンサや、
ＭＯＳイメージセンサなどあらゆる方式の固体撮像装置
に適用し得る。

要は、一導電型の半導体基板上に、受光部とそれにより
光電変換された信号と順次読み出す機能を有し、一部が
ＯＢ領領域なっている固体撮像装置の全てに適用可能で
ある。

〈発明の効果〉 以上の説明より明らかなように、本発明の固体撮像装置
によれば、ＯＢ領領域光漏れを防ぎ、光電変換領域にお
ける暗時出力成分の変動分を正確に補償することが可能
となり、電荷読み出し部のダイナミックレンジの減少を
防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る固体撮像装置の一実施例のＯＢ
領領域示す断面図、第２図および第３図は、それぞれ従
来の固体撮像装置の光電変換領域およびＯＢ領領域示す
断面図、第４図は、従来の固体撮像装置の構成を概略的
に示す平面図である。 符号の説明 １．１２・・・受光部、２，１３・・・垂直ＣＣＤレジ
スタ部、３・・・水平ＣＣＤレジスタ部、４・・・光電
変換領域、５・・・ＯＢ領領域１５．１６・・・ポリシ
リコン電極、１８・・・メタル遮光膜、１９・・・保護
膜、２゜・・・平坦化膜、２１・・・マイクロレンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一導電型の半導体基板上に、複数の受光部とそれに
   より光電変換された信号を順次読み出す機能よりなる光
   電変換領域およびこれと同一構造で表面全体を遮光膜に
   より遮光されたオプティカルブラック領域とが形成され
   てなる固体撮像装置において、上記オプティカルブラッ
   ク領域上に、遮光効果を上げる為のマイクロレンズを形
   成したことを特徴とする固体撮像装置。