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JP2807261B2 - Solid-state imaging device - Google Patents
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JP2807261B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

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JP2807261B2 JP1129901A JP12990189A JP2807261B2 JP 2807261 B2 JP2807261 B2 JP 2807261B2 JP 1129901 A JP1129901 A JP 1129901A JP 12990189 A JP12990189 A JP 12990189A JP 2807261 B2 JP2807261 B2 JP 2807261B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、電荷転送素子(CCD)を用いた固体撮像装
置に係わり、特に光シールド層を設けて不要な光入射を
防止した固体撮像装置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a solid-state imaging device using a charge transfer device (CCD). The present invention relates to an improvement in a solid-state imaging device in which prevention is achieved.

(従来の技術) 近年、光電変換部としてフォトダイオードを用い、信
号電荷転送部としてCCDを用いた固体撮像素子が開発さ
れている。この固体撮像素子は、従来の撮像管と比べて
小型,軽量,高信頼性のカメラを実現できる利点があ
り、残像が殆どない良質の画像を得ることができる。し
かしながら、固体撮像素子は主としてSiウェハ上に形成
され、使用可能な感度波長領域が可視を中心に限定され
る欠点、さらには光電変換を行うpnフォトダイオードの
有効感光部と信号転送部の無効感光部があり、感度の低
下やモアレ等の偽信号が出易い等の撮像管にはない欠点
が存在する。これらの欠点を除く固体撮像装置として、
従来の固体撮像素子を信号電荷転送部(固体撮像素子チ
ップ)として用い、その上部に設けた光導電膜にて光電
変換を行う積層型の固体撮像装置が提案されている。
(Prior Art) In recent years, solid-state imaging devices using a photodiode as a photoelectric conversion unit and a CCD as a signal charge transfer unit have been developed. This solid-state imaging device has an advantage that a small, lightweight, and highly reliable camera can be realized as compared with a conventional imaging tube, and a high-quality image with almost no afterimage can be obtained. However, the solid-state image sensor is mainly formed on a Si wafer, and the usable sensitivity wavelength range is limited to visible light.In addition, the effective photosensitive area of the pn photodiode that performs photoelectric conversion and the invalid photosensitive area of the signal transfer section There are drawbacks that are not present in the image pickup tube, such as a decrease in sensitivity and the possibility of false signals such as moiré. As a solid-state imaging device that eliminates these disadvantages,
A stacked solid-state imaging device has been proposed in which a conventional solid-state imaging device is used as a signal charge transfer unit (solid-state imaging device chip), and photoelectric conversion is performed by a photoconductive film provided on the signal charge transfer unit.

第4図は固体撮像素子チップと光導電膜とを組み合わ
せた積層型固体撮像装置の画素部断面を示す図である。
p型Si基板10上にn型の埋込みチャネルCCDからなる垂
直CCD11,n型の蓄積ダイオード12及び各画素を分離する
p型チャネルストップ部13が形成され、垂直CCD11上に
は転送用ゲート電極となるポリSi電極14,15が形成され
ている。蓄積ダイオード12の部分では、熱酸化膜,CVD酸
化膜等からなる酸化膜16に、蓄積ダイオード12のn+部分
が露出するようにコンタクトホールが形成された後、例
えばAlやMoSi等による第1電極17が所定の形状に形成さ
れる。次いで、例えばポリイミド或いはメルト工程を通
したBPSG(ボロン・リン・シリケートガラス)等からな
る表面平坦化膜18が形成され、さらにこの膜18にコンタ
クトホールを形成して第1電極17の一部を露出させた
後、Al或いはTi等の第2電極(画素電極)19が所定の形
状に形成される。
FIG. 4 is a diagram showing a cross section of a pixel portion of a stacked solid-state imaging device in which a solid-state imaging device chip and a photoconductive film are combined.
A vertical CCD 11 comprising an n-type buried channel CCD, an n-type storage diode 12 and a p-type channel stop portion 13 for separating each pixel are formed on a p-type Si substrate 10, and a transfer gate electrode and a transfer gate electrode are formed on the vertical CCD 11. Poly-Si electrodes 14 and 15 are formed. In the portion of the storage diode 12, a contact hole is formed in the oxide film 16 made of a thermal oxide film, a CVD oxide film, or the like so that the n + portion of the storage diode 12 is exposed. The electrode 17 is formed in a predetermined shape. Next, a surface flattening film 18 made of, for example, BPSG (boron-phosphorus-silicate glass) or the like through a polyimide process or a melt process is formed. Further, a contact hole is formed in the film 18 so that a part of the first electrode 17 is formed. After the exposure, a second electrode (pixel electrode) 19 of Al or Ti is formed in a predetermined shape.

このように形成された固体撮像素子チップ上に、アモ
ルファスSi等の光導電膜21をグロー放電や光CVD法で形
成する。そして、この光導電膜21上にITO(インジウム
・スズ・酸化膜)等の透明電極22を形成し、さらに透明
電極22上の一部にモリブテン等からなる光シールド層23
を形成することにより、積層型固体撮像装置が得られ
る。
A photoconductive film 21 made of amorphous Si or the like is formed on the solid-state imaging device chip thus formed by glow discharge or photo CVD. Then, a transparent electrode 22 such as ITO (indium / tin / oxide film) is formed on the photoconductive film 21, and a light shielding layer 23 made of molybdenum or the like is partially formed on the transparent electrode 22.
Is formed, a multilayer solid-state imaging device is obtained.

この種の固体撮像装置は一般にパッケージ内に収容さ
れ、撮像に供される光はパッケージに設けられるシーリ
ングガラス24を通して固体撮像装置に入射することにな
る。ここで、前述した光シールド層23は、光導電膜21で
光電変換されなかった入射光が画素電極19の間隙を通
り、基板側に達しスミアが発生するのを防止するために
形成されている。しかし、光シールド層23はモリブデン
等の金属からなり光に対して反射率が大きいため、光シ
ールド層23に入射した光が反射され、光シールド層23と
シーリングガラス24との間で多重反射が起こる。この多
重反射が生じると、光導電膜21に多重反射光が入射し、
その結果、フレア特性を劣化させるという問題が発生す
る。
This type of solid-state imaging device is generally housed in a package, and light used for imaging enters the solid-state imaging device through sealing glass 24 provided in the package. Here, the above-described light shield layer 23 is formed in order to prevent the incident light that has not been photoelectrically converted by the photoconductive film 21 from passing through the gap between the pixel electrodes 19 and reaching the substrate side to generate smear. . However, since the light shield layer 23 is made of a metal such as molybdenum and has a high reflectance with respect to light, light incident on the light shield layer 23 is reflected, and multiple reflection occurs between the light shield layer 23 and the sealing glass 24. Occur. When this multiple reflection occurs, multiple reflection light is incident on the photoconductive film 21, and
As a result, a problem of deteriorating the flare characteristic occurs.

(発明が解決しようとする課題) このように従来、光導電膜積層型の固体撮像装置で
は、光シールド層とシーリングガラスとの間で起こる多
重反射による反射光が光導電膜に入射し、フレア特性を
劣化させるという問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally, in a solid-state imaging device of a photoconductive film lamination type, reflected light due to multiple reflection occurring between the light shield layer and the sealing glass is incident on the photoconductive film, and flare occurs. There is a problem that the characteristics are deteriorated.

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その
目的とするところは、光シールド層とシーリングガラス
との間で起こる多重反射による反射光の光導電膜への入
射を少なくすることができ、フレア特性の改善をはかり
得る固体撮像装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the incidence of reflected light on the photoconductive film due to multiple reflections occurring between the light shield layer and the sealing glass. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device capable of improving flare characteristics.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の骨子は、光シールド層の表面における反射を
少なくして、多重反射による影響を低減することにあ
る。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The gist of the present invention is to reduce the reflection on the surface of the light shield layer and reduce the influence of multiple reflection.

即ち本発明は、半導体基板に信号電荷蓄積ダイオード
及び信号電荷続出し部が配列形成され、且つ最上部に蓄
積ダイオードに電気的に接続された画素電極が形成され
た固体撮像素子チップと、この固体撮像素子チップ上に
積層形成された光導電膜と、この光導電膜上に形成され
た透明電極と、この透明電極上に選択的に形成された光
シールド層とを備えた固体撮像装置において、光シール
ド層はモリブデンからなり、この光シールド層上に該光
シールド層よりも光に対する反射率の小さなモリブデン
酸化物からなる反射防止膜を形成し、光シールド層表面
における反射を低減するようにしたものである。
That is, the present invention provides a solid-state imaging device chip in which a signal charge storage diode and a signal charge extension portion are arranged and formed on a semiconductor substrate, and a pixel electrode electrically connected to the storage diode is formed on the uppermost portion; In a solid-state imaging device including a photoconductive film laminated and formed on the imaging element chip, a transparent electrode formed on the photoconductive film, and a light shield layer selectively formed on the transparent electrode, The light shield layer is made of molybdenum, and an antireflection film made of molybdenum oxide having a smaller reflectance to light than the light shield layer is formed on the light shield layer to reduce the reflection on the light shield layer surface. Things.

(作用) 本発明によれば、光シールド層上に反射防止膜を設け
ているので、光シールド層の表面における反射を低減す
ることができる。従って、光シールド層とシーリングガ
ラスとの間で起こる多重反射を少なくすることができ、
これによりフレア特性を向上することが可能となる。
(Operation) According to the present invention, since the antireflection film is provided on the light shield layer, reflection on the surface of the light shield layer can be reduced. Therefore, multiple reflections that occur between the light shield layer and the sealing glass can be reduced,
Thereby, the flare characteristics can be improved.

(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。
(Examples) Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the illustrated examples.

第1図は本発明の一実施例に係わる光導電膜積層型の
固体撮像装置の1画素構成を示す断面図である。基本的
な構成は前記第4図と同様であり、この実施例が従来装
置と異なる点は、光シールド層23(231,232)上に酸化
モリブデン等からなる反射防止膜25(251,252)を設け
たことにある。この反射防止膜25は、光シールド層23よ
りも反射率の低いものであればよく、酸化モリブデン以
外に、酸化チタン,酸化タングステン,酸化クロム等で
もよい。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one pixel configuration of a photoconductive film stacked type solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. The basic structure is the same as the Figure 4, this embodiment is a conventional device differs, the light shielding layer 23 (23 1, 23 2) anti-reflection film 25 made of molybdenum oxide or the like on (25 1 , 25 2 ). The antireflection film 25 may have a lower reflectance than the light shield layer 23, and may be made of titanium oxide, tungsten oxide, chromium oxide, or the like, in addition to molybdenum oxide.

このような構成であれば、シーリングガラス24を通し
て光シールド層23に入射した光は反射防止膜25の存在に
よりその反射光は少ないものとなる。従って、光シール
ド層23とシーリングガラス24との間の多重反射が少なく
なり、該多重反射に起因するフレア特性の劣化を防止す
ることができる。
With such a configuration, the amount of light incident on the light shield layer 23 through the sealing glass 24 is reduced due to the presence of the antireflection film 25. Therefore, multiple reflection between the light shield layer 23 and the sealing glass 24 is reduced, and deterioration of flare characteristics due to the multiple reflection can be prevented.

次に、上記実施例装置の製造工程について、第2図及
び前記第1図を参照して説明する。第2図は上記実施例
装置の製造工程を示す断面図であり、光導電膜21より下
層を省略して示している。
Next, the manufacturing process of the device of the embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 1. FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the device of the embodiment, in which the layers below the photoconductive film 21 are omitted.

まず、前記第1図に示すように、p型Si基板10上にn+
型のCCD転送チャネル11(111,112)、画素分離のための
p+型のチャネルストッパ13(131,132)、水素処理され
たアモルファスSi光導電膜21で発生した信号電荷を蓄積
するためのn+型とN++型の分布を持った蓄積ダイオード1
2(121,122)を公知の方法により形成する。また、転送
電極として、第1ポリSi電極14(141,142)及び第2ポ
リSi電極15(151,152)を絶縁膜16(161,162)を介して
形成する。蓄積ダイオード12上の絶縁膜16にはコンタク
トホールを形成し、モリブデンポリサイド引出し電極17
(171,172)と蓄積ダイオード12とを電気的に接続す
る。
First, as shown in FIG. 1, n +
Type CCD transfer channel 11 (11 1 , 11 2 ), for pixel separation
p + -type channel stopper 13 (13 1 , 13 2 ), storage diode with n + -type and N ++ -type distribution for storing signal charges generated in hydrogen-treated amorphous Si photoconductive film 21 1
2 (12 1 , 12 2 ) is formed by a known method. Further, as the transfer electrodes, the first poly-Si electrode 14 (14 1, 14 2) and a second poly-Si electrode 15 (15 1, 15 2) is formed via an insulating film 16 (16 1, 16 2). A contact hole is formed in the insulating film 16 on the storage diode 12, and a molybdenum polycide lead-out electrode 17 is formed.
(17 1 , 17 2 ) and the storage diode 12 are electrically connected.

次いで、全面に平滑化層18(181,182)を堆積して平
滑化を行ったのち、この平滑化層18にコンタクトホール
を形成し、チタン画素電極19(191,192)とモリブデン
引出し電極17とが電気的に接続されるように、チタン画
素電極19を平滑化層18上に形成する。その後、光CVD法
により、水素化処理したアモルファスSi光導電膜21を形
成する。
Next, after a smoothing layer 18 (18 1 , 18 2 ) is deposited on the entire surface and smoothing is performed, a contact hole is formed in the smoothing layer 18 and a titanium pixel electrode 19 (19 1 , 19 2 ) is formed. A titanium pixel electrode 19 is formed on the smoothing layer 18 so as to be electrically connected to the molybdenum extraction electrode 17. Thereafter, a hydrogenated amorphous Si photoconductive film 21 is formed by a photo-CVD method.

次いで、第2図(a)に示す如く、光導電膜21上にDC
マグネトロンスパッタ等により、ITO透明電極22及びモ
リブデン光シールド層23を形成する。さらに、光シール
ド層23上にDCマグネトロンスパッタ或いは高周波スパッ
タ等により酸化モリブデン膜(反射防止膜)25を蒸着す
る。その後、反射防止膜25上に前記画素電極間隙上に位
置するようにレジストパターン27(271,172)を形成す
る。
Next, as shown in FIG.
The ITO transparent electrode 22 and the molybdenum light shield layer 23 are formed by magnetron sputtering or the like. Further, a molybdenum oxide film (antireflection film) 25 is deposited on the light shield layer 23 by DC magnetron sputtering or high frequency sputtering. Thereafter, a resist pattern 27 (27 1 , 17 2 ) is formed on the antireflection film 25 so as to be located above the pixel electrode gap.

次いで、第2図(b)に示す如く、モリブデン光シー
ルド層23及び酸化モリブデン反射防止膜25を、フレオン
と酸素を使用したCDEにより選択エッチングし、画素電
極間隙上に光シールド層23(231,232)及び反射防止膜2
5(251,252)を残す。ここで、光シールド層23及び反射
防止膜25としてモリブデン及び酸化モリブデンを用いて
いるので、レジストをマスクとしてこれらを同時に選択
エッチングすることが可能である。その後、レジストパ
ターン27を除去することによって、前記第1図に示す構
造が実現されることになる。
Next, as shown in FIG. 2 (b), the molybdenum light shield layer 23 and the molybdenum oxide antireflection film 25 are selectively etched by CDE using Freon and oxygen, and the light shield layer 23 (23 1 , 23 2 ) and anti-reflective coating 2
Leave 5 (25 1 , 25 2 ). Here, since molybdenum and molybdenum oxide are used as the light shield layer 23 and the antireflection film 25, they can be selectively etched simultaneously using a resist as a mask. Thereafter, by removing the resist pattern 27, the structure shown in FIG. 1 is realized.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記反射防止膜として、第3図に示す如
く、異なる材料の薄膜を積層した多層膜35(351,352
を形成することにより、特定の波長の光の反射を効率良
く防止することができる。また、光シールド層及び反射
防止膜のエッチングには、エチレンジアミン四酢酸,過
酸化水素水及びアンモニア水の混合液等のウェットエッ
チングを用いることも可能である。また、実施例では光
導電膜積層型の固体撮像装置の例を説明したが、本発明
は積層型に限らず光シールド層を備えた各種の固体撮像
装置に適用することが可能である。その他、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。
The present invention is not limited to the embodiments described above. For example, as the antireflection film, as shown in FIG. 3, a multilayer film 35 (35 1 , 35 2 ) in which thin films of different materials are laminated.
Is formed, reflection of light of a specific wavelength can be efficiently prevented. Further, for etching the light shield layer and the antireflection film, wet etching of a mixed solution of ethylenediaminetetraacetic acid, hydrogen peroxide solution, and ammonia water can be used. Further, in the embodiment, the example of the solid-state imaging device of the photoconductive film lamination type has been described. However, the present invention is not limited to the lamination type and can be applied to various solid-state imaging devices having a light shield layer. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、光シールド層上
に反射防止膜を設け、光シールド層の表面における光に
反射を抑制しているので、光シールド層とシーリングガ
ラスとの間で起こる多重反射を少なくすることができ、
これによりフレア特性を向上することが可能となる。
[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the present invention, the anti-reflection film is provided on the light shield layer to suppress the reflection of light on the surface of the light shield layer. Can reduce multiple reflections that occur between
Thereby, the flare characteristics can be improved.

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

第1図は本発明の一実施例に係わる光導電膜積層型固体
撮像装置の1画素構成を示す断面図、第2図は上記実施
例の製造工程を示す断面図、第3図は本発明の変形例を
説明するための断面図、第4図は従来の固体撮像装置の
1画素構成を示す断面図である。 10……p型Si基板、 11……CCD転送チャネル、 12……蓄積ダイオード、 13……チャネルストッパ、 14,15……転送電極、 16……絶縁膜、 17……引出し電極、 18……平滑化層、 19……画素電極、 21……光導電膜、 22……透明電極、 23……光シールド層、 24……シーリングガラス、 25,35……反射防止膜。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one pixel configuration of a photoconductive film stacked solid-state imaging device according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the above embodiment, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing one pixel configuration of a conventional solid-state imaging device. 10 ... p-type Si substrate, 11 ... CCD transfer channel, 12 ... storage diode, 13 ... channel stopper, 14,15 ... transfer electrode, 16 ... insulating film, 17 ... lead-out electrode, 18 ... Smoothing layer, 19: Pixel electrode, 21: Photoconductive film, 22: Transparent electrode, 23: Light shield layer, 24: Sealing glass, 25, 35: Antireflection film.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板に信号電荷蓄積ダイオード及び
信号電荷読出し部が配列形成され、且つ最上部に蓄積ダ
イオードに電気的に接続された画素電極が形成された固
体撮像素子チップと、この固体撮像素子チップ上に積層
形成された光導電膜と、この光導電膜上に形成された透
明電極と、この透明電極上に選択的に形成された光シー
ルド層とを備えた固体撮像装置において、 前記光シールド層はモリブデンからなり、この光シール
ド層上に該光シールド層よりも光に対する反射率の小さ
なモリブデン酸化物からなる反射防止膜を形成してなる
ことを特徴とする固体撮像装置。
1. A solid-state imaging device chip in which a signal charge storage diode and a signal charge readout portion are arrayed and formed on a semiconductor substrate, and a pixel electrode electrically connected to the storage diode is formed on the uppermost portion. A solid-state imaging device comprising: a photoconductive film laminated on the element chip; a transparent electrode formed on the photoconductive film; and a light shield layer selectively formed on the transparent electrode. A solid-state imaging device comprising: a light shield layer made of molybdenum; and an anti-reflection film made of molybdenum oxide having a smaller reflectance to light than the light shield layer is formed on the light shield layer.
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