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発明の名称 撮像素子とその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平9−8262
公開日 平成9年(1997)1月10日
出願番号 特願平7−151265
出願日 平成7年(1995)6月19日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】船橋 國則
発明者 古川 順一
要約 目的
感度の低下を招くことなくスミア特性をさらに改善した撮像素子と、その製造方法を提供する。

構成
受光部3と、これの一方の側に設けられたチャネルストップ21と、他方の側に設けられた読み出し部5と、チャネルストップ21および読み出し部5の外側に設けられた電荷転送部6と、電荷転送部6の略直上位置に設けられた転送電極22a、22bと、これを覆いかつ受光部3の直上位置の少なくとも一部を開口した状態で設けられた低反射膜23と、低反射膜23の上に設けられた遮光膜24とを備えてなる撮像素子20である。チャネルストップ21側に位置する転送電極22aの、チャネルストップ21側の端縁が、チャネルストップ21の直上部に位置している。また、この撮像素子を製造する方法。
特許請求の範囲
【請求項1】 基体の表層部に設けられて光電変換を行う受光部と、該受光部の一方の側に設けられたチャネルストップと、該受光部の他方の側に設けられた読み出し部と、前記チャネルストップおよび読み出し部の、前記受光部と反対の側にそれぞれ設けられた電荷転送部と、前記基体上の、前記電荷転送部の略直上位置に設けられた転送電極と、該転送電極の上にこれを覆い、かつ前記受光部の直上位置の少なくとも一部を開口した状態で設けられた低反射膜と、該低反射膜の上に設けられた遮光膜とを備えてなる撮像素子において、前記転送電極のうちのチャネルストップ側に位置する転送電極の、チャネルストップ側の端縁が、該チャネルストップの直上部に位置せしめられてなることを特徴とする撮像素子。
【請求項2】 基体の表層部に不純物を注入してチャネルストップと読み出し部とを所定間隔あけてそれぞれ形成し、かつこれらチャネルストップおよび読み出し部のそれぞれの外側に電荷転送部を形成する工程と、前記基体上の、前記電荷転送部の略直上の位置に転送電極を形成し、かつ該転送電極のうちの前記チャネルストップ側に位置する転送電極の、チャネルストップ側の端縁を、該チャネルストップの直上位置にまで延ばして形成する工程と、前記基体上に前記転送電極の少なくとも一部を覆い、かつ前記チャネルストップと読み出し部との間を覆わない状態にレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンおよび前記転送電極をマスクにして前記基体表層部に不純物を注入し、該基体表層部に受光部を形成する工程と、前記基体上に前記転送電極を覆って絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に、前記転送電極を覆いかつ前記受光部の直上位置の一部を開口した状態で低反射膜および遮光膜を積層形成する工程とを備えてなり、前記レジストパターンを形成する工程では、転送電極のうちのチャネルストップ側に位置する転送電極の、チャネルストップ側の端縁より外側に延ばして該チャネルストップの直上を直接覆うようにレジストパターンを形成することを特徴とする撮像素子の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光電変換を行う受光部を有した撮像素子に係り、詳しくはスミア特性を改善した撮像素子とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、CCD(Charge-Coupled Device )型の撮像素子としては、例えば図5に示す構造のものが知られている。図5において符号1は撮像素子であり、この撮像素子1は、シリコン基板2の表層部にオーバーフローバリア(図示略)を形成し、これの上に受光部3を形成し、さらにこの受光部3の上にホール蓄積部4を形成したものである。受光部3の一方の側方には読み出し部5を介して電荷転送部6が配設されている。また、受光部3の他方の側方にはチャネルストップ7が配設され、該チャネルストップの側方には別の電荷転送部6が配設され、さらに該電荷転送部6の側方には読み出し部(図示略)、受光部(図示略)が順次配設されている。
【0003】シリコン基板2の表面には絶縁膜8が形成され、この絶縁膜8の上には、前記電荷転送部6の直上位置を覆って転送電極9が形成されている。ここで、転送電極9のうちのチャネルストップ7側に位置する転送電極9の、チャネルストップ7側の端縁は、チャネルストップ7の直上位置を越えて受光部3の直上位置にまで延びて形成配置されたものとなっている。また、前記絶縁膜8上には、転送電極9を覆った状態で絶縁膜10が形成されている。この絶縁膜10上には、前記転送電極9を覆いかつ前記受光部3の直上位置の一部を開口した状態で低反射膜11が形成され、該低反射膜11上にはこれを覆って遮光膜12が形成されている。さらに、シリコン基板2上には、該遮光膜12等を覆って透明層(図示略)が形成されている。
【0004】そして、このような構成により撮像素子1は、透明層を透過してきた入射光を受光部3で受け、光電変換を行って電荷とする。すると、得られた電荷は読み出し部5を経て電荷転送部6に送られ、さらに転送電極9の駆動によって電荷転送部6中を移動し、水平転送部(図示略)を経て信号として出力される。また、この撮像素子1が搭載される光学カメラのレンズの絞り値などにより、撮像素子1に光が斜めに入射し、この入射光が図5中矢印Aで示すようにシリコン基板2表面と遮光膜12との間に入った場合には、この入射光がシリコン基板2表面と、遮光膜12の下に形成された低反射膜11の、転送電極9の外側に張り出した部分(張り出し部11a)との間で数回反射し、特に低反射膜11で反射したときに入射光が減衰する。したがって、この撮像素子1では、このような斜め入射光を減衰させる構造となっていることにより、斜め入射光がチャネルストップ7を越えて電荷転送部6あるいはその近傍に到達し、ここで光電変換されて発生した電荷の一部が電荷転送部6に取り込まれ、スミア信号電荷となってスミア特性が低下してしまうことが防止されているのである。
【0005】このような構成の撮像素子1を製造するには、まず、図6に示すようにシリコン基板2の表層部の所定位置にp型の不純物を注入し、読み出し部5とチャネルストップ7とを所定間隔あけてそれぞれ形成し、また、これとは別に、これらチャネルストップ7および読み出し部5のそれぞれの外側にn型の不純物を注入して電荷転送部6を形成する。
【0006】次に、シリコン基板2の表面に、熱酸化法によって絶縁膜8を形成し、続いて該絶縁膜8上にポリシリコン膜(図示略)を形成する。そして、このポリシリコン膜を公知のリソグラフィ技術、エッチング技術によってパターンニングし、図6に示すように前記電荷転送部6の略直上の位置にポリシリコンからなる転送電極9を形成する。このとき、転送電極9のパターニングについては、そのチャネルストップ7側に位置する転送電極9のチャネルストップ7側の端縁を、図6に示すようにチャネルストップ7における読み出し部5側の端縁近傍の直上位置にまで延ばして形成する。
【0007】次いで、形成した転送電極9をマスクとしたセルフアラインによってシリコン基板2表層部の比較的深い位置にn型の不純物を注入し、図7に示すように読み出し部5とチャネルストップ7との間に受光部3を形成する。さらに、同様に転送電極9をマスクとしてシリコン基板2表層部の比較的浅い位置にp型の不純物を注入し、受光部3の直上にホール蓄積部4を形成する。続いて、CVD法等により、形成した転送電極9を覆って前記絶縁膜8上に絶縁膜10を形成する。
【0008】次いで、転送電極9を覆って前記絶縁膜10上に低反射層(図示略)、遮光層(図示略)を順次形成し、さらにこれら各層の上にレジスト層(図示略)を形成し、公知のリソグラフィ技術、エッチング技術によってこれをパターニングしてレジストパターン(図示略)を形成する。そして、得られたレジストパターンをマスクとして前記低反射層、遮光層を同時にエッチングし、図5に示したように、転送電極9を覆い、かつ前記受光部3の直上位置の一部を開口した状態に低反射膜11、遮光膜12をを形成する。その後、遮光膜12を覆ってシリコン基板2上に窒化シリコン層等からなる透明層を形成し、図5に示した撮像素子1を得る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記構成の撮像素子1には以下に述べる不都合がある。この撮像素子1では、前述したように受光部3に対して光が斜めに入射し、この入射光に起因してスミア特性が低下するのを、特に低反射膜11の、転送電極9の外側に張り出してなる部分によって防いでいる。したがって、受光部3上に張り出してなる低反射膜11の長さが長いほど、前記斜め入射光の低反射膜11での反射回数が多くなることから、その強度の減衰がより大となり、スミア特性をより向上させることができるようになるのである。しかしながら、単に低反射膜11の張り出し部11aを長くするのでは、当然その上の遮光膜12の張り出し部も長くなり、受光部3の有効開口面積が小になってしまって感度の低下を招いてしまう。
【0010】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、感度の低下を招くことなくスミア特性をさらに改善した撮像素子と、その製造方法を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の撮像素子では、基体の表層部に設けられて光電変換を行う受光部と、該受光部の一方の側に設けられたチャネルストップと、該受光部の他方の側に設けられた読み出し部と、前記チャネルストップおよび読み出し部の、前記受光部と反対の側にそれぞれ設けられた電荷転送部と、前記基体上の、前記電荷転送部の略直上位置に設けられた転送電極と、該転送電極の上にこれを覆い、かつ前記受光部の直上位置の少なくとも一部を開口した状態で設けられた低反射膜と、該低反射膜の上に設けられた遮光膜とを備えてなる撮像素子において、前記転送電極のうちのチャネルストップ側に位置する転送電極の、チャネルストップ側の端縁が、該チャネルストップの直上部に位置せしめられてなることを前記課題の解決手段とした。
【0012】本発明の撮像素子の製造方法では、基体の表層部に不純物を注入してチャネルストップと読み出し部とを所定間隔あけてそれぞれ形成し、かつこれらチャネルストップおよび読み出し部のそれぞれの外側に電荷転送部を形成する工程と、前記基体上の、前記電荷転送部の略直上の位置に転送電極を形成し、かつ該転送電極のうちの前記チャネルストップ側に位置する転送電極の、チャネルストップ側の端縁を、該チャネルストップの直上位置にまで延ばして形成する工程と、前記基体上に前記転送電極の少なくとも一部を覆い、かつ前記チャネルストップと読み出し部との間を覆わない状態にレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンおよび前記転送電極をマスクにして前記基体表層部に不純物を注入し、該基体表層部に受光部を形成する工程と、前記基体上に前記転送電極を覆って絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に、前記転送電極を覆いかつ前記受光部の直上位置の一部を開口した状態で低反射膜および遮光膜を積層形成する工程とを備えてなり、前記レジストパターンを形成する工程では、転送電極のうちのチャネルストップ側に位置する転送電極の、チャネルストップ側の端縁より外側に延ばして該チャネルストップの直上を直接覆うようにレジストパターンを形成することを前記課題の解決手段とした。
【0013】
【作用】本発明の撮像素子によれば、チャネルストップ側に位置する転送電極の、チャネルストップ側の端縁を、従来では受光部の直上にまで延びていたのをチャネルストップの直上部にまで後退させたので、受光部を挟んで配置された転送電極間の間隔を広くすることが可能になり、したがって受光部の実効的な開口面積を小さくすることなく、低反射膜の、転送電極から受光部側に張り出す部分を長くすることが可能になる。
【0014】本発明の撮像素子の製造方法によれば、転送電極をそのままマスクとして不純物を注入し、受光部を形成するのでなく、該受光部のチャネルストップ側については、レジストパターンをマスクとすることによって該受光部の端縁の位置を決めている。したがって、チャネルストップ側の転送電極については、そのチャネルストップ側の端縁の位置が受光部の形成配置に寄与しないことから、該端縁を電荷転送部側に後退させて形成しておくことができる。したがって、このようにして得られた撮像素子は、チャネルストップ側に位置する転送電極の、チャネルストップ側の端縁が、チャネルストップの直上部にまで後退したものとなる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳しく説明する。図1は本発明の撮像素子の一実施例を示す図であり、図1において符号20は撮像素子である。なお、図1に示した撮像素子1において図5に示した撮像素子1と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。図1に示した撮像素子20が図5に示した撮像素子1と異なるところは、主にチャネルストップ21側の転送電極22aの位置と、転送電極22a、22b上に形成された低反射膜23および遮光膜24の張り出し部23aの長さである。
【0016】すなわち、本実施例の撮像素子20では、チャネルストップ21側の転送電極の、チャネルストップ21側の端縁が、該チャネルストップ21の直上部に位置されている。一方、受光部3については、その幅(読み出し部5とチャネルストップ21との間の幅)が図5に示した撮像素子1と同じに形成されており、したがって本実施例の撮像素子21では、受光部3を挟んで配置された転送電極22a、22b間の間隔が図5に示した従来の撮像素子1に比べ広くなっている。
【0017】また、転送電極22a、22b上に、絶縁膜10を介して形成された低反射膜23、遮光膜24は、その受光部3側に張り出してなる張り出し部23a、24aの長さが、図5の撮像素子1に比べ長くなっている。すなわち、前述したようにこの撮像素子20では、、転送電極22a、22b間が広くなっているため、受光部3の実効開口面積を撮像素子1と同一にすると必然的に該張り出し部23a、24aの張り出し長さが長くなるのである。ここで、低反射膜23は、TiONやWSiなどの低反射率の材料から形成されたものであり、遮光膜24はAl等の材料から形成されたものである。
【0018】次に、このような撮像素子20の製造方法に基づいて本発明の製造方法の一実施例を説明する。まず、従来と同様にして、図2に示すようにシリコン基板(基体)2の表層部の所定位置にp型の不純物を注入し、読み出し部5とチャネルストップ7とを所定間隔あけてそれぞれ形成し、また、これとは別に、これらチャネルストップ7および読み出し部5のそれぞれの外側にn型の不純物を注入して電荷転送部6を形成する。
【0019】次に、シリコン基板2の表面に、熱酸化法によって絶縁膜8を形成し、続いて該絶縁膜8上にポリシリコン膜(図示略)を形成する。そして、このポリシリコン膜を公知のリソグラフィ技術、エッチング技術によってパターンニングし、図2に示すように前記電荷転送部6の略直上の位置にポリシリコンからなる転送電極22a、22bを形成する。このとき、特にチャネルストップ21側の転送電極22aのパターニングについては、図6に示した例と異なり、そのチャネルストップ21側の端縁を、図2に示したようにチャネルストップ21の、中央部よりやや電荷転送部6側となる位置の直上にまで延ばして形成する。すなわち、図6に示した従来例に比べて本実施例では、該転送電極22aの端縁位置を、電荷転送部6側に後退させて形成するのである。
【0020】次いで、転送電極22a、22bを覆ってシリコン基板2上にレジスト層(図示略)を形成し、公知のリソグラフィ技術、エッチング技術によってこれをパターニングし、レジストパターン25a、25bを形成する。これらレジストパターン25a、25bについては、転送電極22a、22bのほぼ全面を覆うとともに、先に形成したチャネルストップ21と読み出し部5との間を覆わない状態に形成する。また、特に転送電極22a側では、レジストパターン25aの端縁を、転送電極22aのチャネルストップ21側の端縁より延ばして形成し、これによりチャネルストップ21の直上位置の、転送電極22aに覆われない箇所のほとんど全面を絶縁膜8を介してレジストパターン25aで直接覆うようにする。すなわち、該レジストパターン25aの端縁の位置を、図5に示した従来の撮像素子1の、チャネルストップ7側の転送電極9の端縁位置にほぼ一致させるのである。なお、転送電極22b側では、レジストッパターン25bの読み出し部5側の端面を、転送電極22bの端面より延ばして形成する必要がなく、したがって読み出し部5側においては、転送電極22bの上面全体を覆ってレジストパターン25bを形成する必要がない。
【0021】次いで、形成したレジストパターン25a、25bおよび前記転送電極22a、22bをマスクにしてシリコン基板2表層部の比較的深い位置にn型の不純物を注入し、図3に示すように読み出し部5とチャネルストップ21との間に受光部3を形成する。ここで、受光部3形成のためのn型不純物の注入濃度については、先にチャネルストップ21を形成した際のp型不純物の注入濃度より十分に高くしておく。すると、このようなn型不純物の注入によりチャネルストップ21は、図2に示した状態でのチャンルストップ21の端縁位置が、図3に示したように電荷転送部6側に後退する。
【0022】続いて、レジストパターン25a、25bを適宜な方法によって除去し、その状態で転送電極22a、22bをマスクとしてシリコン基板2表層部の比較的浅い位置にp型の不純物を注入し、図4に示すように受光部3の直上からチャネルストップ21側にかけてホール蓄積部26を形成する。さらに、CVD法等により、形成した転送電極22a、22bを覆って前記絶縁膜8上に絶縁膜10を形成する。
【0023】次いで、転送電極22a、22bを覆って前記絶縁膜10上に低反射率材料からなる低反射層(図示略)、Al等からなる遮光層(図示略)を順次形成し、さらにこれら各層の上にレジスト層(図示略)を形成し、公知のリソグラフィ技術、エッチング技術によってこれをパターニングしてレジストパターン(図示略)を形成する。そして、得られたレジストパターンをマスクとして前記低反射層、遮光層を同時にエッチングし、図1に示したように、転送電極22a、22bを覆い、かつ前記受光部3の直上位置の一部を開口した状態に低反射膜23、遮光膜24を形成する。
【0024】ここで、低反射層、遮光層のエッチングによるパターニングに際しては、マスクとするレジストパターンとして、従来の撮像素子1製造における低反射層、遮光層のパターニングに用いたレジストパターンと同一のパターン形状のものが形成される。すなわち、受光部3上に開口する開口面の形状・大きさついては、図5に示した撮像素子1に比べ変えることなくエッチングを行う。すると、転送電極22a、22b間が図5に示した撮像素子1における転送電極9、9間より広いことから、低反射膜23、遮光膜24に形成される張り出し部23a、24aは、図5に示した撮像素子1における各張り出し部に比べ長いものとなる。その後、遮光膜24を覆ってシリコン基板2上に窒化シリコン層等からなる透明層を形成し、図1に示した撮像素子20を得る。
【0025】このようにして得られた撮像素子20にあっては、受光部3の実効的な開口面積を小さくすることなく、低反射膜23の、転送電極22aから受光部3側に張り出してなる張り出し部23aが、従来の撮像素子1の張り出し部11aに比べて長いことから、この撮像素子20に斜めに光が入射し、この入射光が図1中矢印Bで示すようにシリコン基板2表面と遮光膜24との間に入った場合に、この斜め入射光が、シリコン基板2表面と低反射膜23の張り出した部23aとの間で数回反射して減衰する。しかして、本実施例の撮像素子20にあっては、前述したように低反射膜23の張り出し部23aの長さが図5に示した撮像素子1の張り出し部11aの長さより長く形成されていることから、前記斜め入射光が低反射膜23の張り出し部23aにて反射する回数が多くなり、これによってその減衰の度合いが大きくなる。よって、この撮像素子20にあっては、図5に示した撮像素子1に比べそのスミア特性を一層改善したものとなる。
【0026】また、このような撮像素子20の製造方法にあっては、転送電極22a、22bをそのままマスクとして不純物を注入し、受光部3を形成するのでなく、該受光部3のチャネルストップ21側については、レジストパターン25aをマスクとすることによって該受光部3の端縁の位置を決めているので、チャネルストップ21側の転送電極22aの、チャネルストップ21側の端縁をチャネルストップ21の直上部にまで後退させて形成することができ、したがって前記撮像素子1を容易に形成することができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明の撮像素子は、チャネルストップ側に位置する転送電極の、チャネルストップ側の端縁を、従来では受光部の直上にまで延びていたのをチャネルストップの直上部にまで後退させたものであるから、受光部を挟んで配置された転送電極間の間隔が広くなり、受光部の実効的な開口面積が小さくなることなく、低反射膜の、転送電極から受光部側に張り出す部分が長くなる。したがって、例えば基体表面と前記張り出し部分との間に光が斜めに入射した場合に、この斜め入射光を低反射膜の張り出し部分にて大きく減衰させることができ、これによりスミア特性が大きく改善されたものとなる。
【0028】本発明の撮像素子の製造方法は、転送電極をそのままマスクとして不純物を注入し、受光部を形成するのでなく、該受光部のチャネルストップ側については、レジストパターンをマスクとすることによって該受光部の端縁の位置を決める方法である。よって、チャネルストップ側の転送電極については、そのチャネルストップ側の端縁の位置が受光部の形成配置に寄与しないことから、該端縁を電荷転送部側に後退させて形成しておくことができる。したがって、この製造方法によれば、前記の撮像素子を容易に形成することができる。




 

 


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