[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2012114160A - Solid-state imaging device and method of manufacturing the same - Google Patents

Solid-state imaging device and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2012114160A
JP2012114160A JP2010260302A JP2010260302A JP2012114160A JP 2012114160 A JP2012114160 A JP 2012114160A JP 2010260302 A JP2010260302 A JP 2010260302A JP 2010260302 A JP2010260302 A JP 2010260302A JP 2012114160 A JP2012114160 A JP 2012114160A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
blocking layer
pixel
imaging device
solid
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Withdrawn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
JP2010260302A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Yasuhira
光雄 安平
Haruhisa Yokoyama
晴久 横山
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.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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 Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2010260302A priority Critical patent/JP2012114160A/en
Priority to PCT/JP2011/004339 priority patent/WO2012070171A1/en
Publication of JP2012114160A publication Critical patent/JP2012114160A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/1461Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements characterised by the photosensitive area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1463Pixel isolation structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464Back illuminated imager structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645Colour imagers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14687Wafer level processing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689MOS based technologies

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging device capable of preventing that a depletion layer existing in the area from the conjunction portion between an i-type photoelectric conversion film and a blocking layer composed of an impurity semiconductor material to the i-type photoelectric conversion film spreads to the i-type photoelectric conversion film and the region in which an interface state occurring at a side surface of the blocking layer composed of the impurity semiconductor material occurs, and to provide a method of manufacturing the same.SOLUTION: A solid-state imaging device in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged comprises: a semiconductor substrate; interlayer insulating films formed on the semiconductor substrate; lower electrodes formed on the interlayer insulating films with a space between every pixel; photoelectric conversion films that are composed of an intrinsic semiconductor material and are formed on the lower electrodes with a space between every pixel; a blocking layer that is composed of an impurity semiconductor material, is formed on the photoelectric conversion films over the plurality of pixels, and covers portions of or the entire photoelectric conversion films by filling the spaces with portions corresponding to the spaces between the photoelectric conversion films; and an upper electrode with translucency formed on the blocking layer over the plurality of pixels.

Description

本発明は、光電変換膜が半導体基板上に積層された積層型の固体撮像装置に関する。   The present invention relates to a stacked solid-state imaging device in which a photoelectric conversion film is stacked on a semiconductor substrate.

従来の積層型固体撮像装置として、例えば図18に示すように、画素部900が、p型の半導体基板305と、エミッタ電極310と、p型のベース層315と、n型のエミッタ層320と、ベース電極325と、絶縁膜347と、透明電極344と、下側電極340と、i型の光電変換膜341と、p型のブロッキング層342とを備えたものがある。そして、この固体撮像装置においては、隣接する画素における光電変換膜341の間に隙間がある。また、光電変換膜341の上面には、ブロッキング層342が形成されており、光電変換膜341及びブロッキング層342の側面は絶縁膜347で覆われている。 As a conventional stacked solid-state imaging device, for example, as shown in FIG. 18, a pixel unit 900 includes a p-type semiconductor substrate 305, an emitter electrode 310, a p-type base layer 315, and an n + -type emitter layer 320. And a base electrode 325, an insulating film 347, a transparent electrode 344, a lower electrode 340, an i-type photoelectric conversion film 341, and a p-type blocking layer 342. In this solid-state imaging device, there is a gap between the photoelectric conversion films 341 in adjacent pixels. In addition, a blocking layer 342 is formed on the upper surface of the photoelectric conversion film 341, and side surfaces of the photoelectric conversion film 341 and the blocking layer 342 are covered with an insulating film 347.

光電変換膜341で生成された信号電荷は、下側電極340を通り、ベース電極325を介してベース層315に移動し、ベース層315の電位を低下させる。この際、透明電極344には負パルスが印加されている。そして、所定の蓄積時間後に、エミッタ電極310を信号読み出し用の容量に接続し、透明電極344に正パルスを印加することにより、ベース層315の信号電荷がエミッタ層320を通して読み出し容量(不図示)に読み出しされる。その後、信号電荷は増幅器(不図示)を介して外部へ出力される。外部への信号電荷の出力の際に、MOSトランジスタが用いられる。   The signal charge generated in the photoelectric conversion film 341 passes through the lower electrode 340 and moves to the base layer 315 through the base electrode 325, so that the potential of the base layer 315 is decreased. At this time, a negative pulse is applied to the transparent electrode 344. Then, after a predetermined accumulation time, the emitter electrode 310 is connected to a signal readout capacitor, and a positive pulse is applied to the transparent electrode 344, whereby the signal charge of the base layer 315 is read out through the emitter layer 320 (not shown). Is read out. Thereafter, the signal charge is output to the outside through an amplifier (not shown). A MOS transistor is used when outputting signal charges to the outside.

特開平2−275670号公報JP-A-2-275670

しかしながら、上記従来の積層型固体撮像装置では、i型の光電変換膜とp型のブロッキング層との接合部からi型の光電変換膜の範囲に存在する空乏層が、i型の光電変換膜及びp型のブロッキング層の側面に生ずる界面準位が発生している領域まで広がってしまうという課題がある。これは、空乏層が絶縁膜と半導体との界面に接していることにより生ずる。界面準位は表面準位とも呼ばれ、異なる物質の界面に発生する、電子や正孔を捕獲したり放出したりするエネルギー準位である。界面準位は、エネルギー的に価電子帯と伝導帯との間に位置するため、界面準位と価電子帯または伝導帯との間のエネルギーは、価電子帯と伝導帯との間のエネルギーより小さく、電荷が熱によって移動しやすくなる。   However, in the conventional stacked solid-state imaging device, the depletion layer existing in the range from the junction between the i-type photoelectric conversion film and the p-type blocking layer to the i-type photoelectric conversion film is an i-type photoelectric conversion film. In addition, there is a problem that the interface state that occurs on the side surface of the p-type blocking layer extends to a region where the interface state is generated. This occurs because the depletion layer is in contact with the interface between the insulating film and the semiconductor. The interface state is also called a surface state, and is an energy level that captures and emits electrons and holes generated at the interface of different substances. Since the interface state is energetically located between the valence band and the conduction band, the energy between the interface state and the valence band or the conduction band is the energy between the valence band and the conduction band. Smaller and easier to move the charge by heat.

信号電荷として読み出される電荷は、空乏層に存在する電荷である。また、空乏層が、光電変換膜及びブロッキング層の側面に存在する界面準位の発生している領域に広がると、空乏層内に多数の界面準位が含まれることとなる。すると、空乏層内の価電子帯にあった電荷が、価電子帯から界面準位へ熱励起され、その後、界面準位から伝導帯に励起され、信号電荷として読み出されることがある。この信号電荷の読み出しは、光が入射していなくても起きる現象であり、暗電流と呼ばれる。また、空乏層内の伝導帯から界面準位にトラップされた電荷が、本来の読み出しフレームから遅れたタイミングで伝導帯に励起され、信号電荷として読み出されることがある。この信号電荷の読み出しは、残像の原因となる。これら暗電流及び残像により、出力画像の画質が劣化してしまう。   The charge read out as the signal charge is a charge existing in the depletion layer. In addition, when the depletion layer extends to the region where the interface states exist on the side surfaces of the photoelectric conversion film and the blocking layer, a large number of interface states are included in the depletion layer. Then, the charge in the valence band in the depletion layer is thermally excited from the valence band to the interface state, and then excited from the interface state to the conduction band, and may be read as a signal charge. This readout of signal charges is a phenomenon that occurs even when no light is incident, and is called dark current. In addition, the charge trapped in the interface state from the conduction band in the depletion layer may be excited to the conduction band at a timing delayed from the original readout frame and read out as a signal charge. This readout of signal charges causes afterimages. These dark currents and afterimages degrade the image quality of the output image.

本発明は、上記問題の解決を図るべくなされたものであって、i型の光電変換膜と不純物半導体材料からなるブロッキング層との接合部からi型の光電変換膜の範囲に存在する空乏層が、i型の光電変換膜及び不純物半導体材料からなるブロッキング層の側面に生ずる界面準位が発生している領域まで広がってしまうことを抑制できる固体撮像装置とその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problem, and is a depletion layer existing in a range from a junction between an i-type photoelectric conversion film and a blocking layer made of an impurity semiconductor material to an i-type photoelectric conversion film. Is to provide a solid-state imaging device and a method for manufacturing the same that can prevent the interface state generated on the side surface of the blocking layer made of the i-type photoelectric conversion film and the impurity semiconductor material from being spread And

上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、複数の画素が二次元配置されてなる固体撮像装置であって、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に、画素毎に隙間を空けて形成された下部電極と、真性半導体材料からなり、画素毎に、隙間を空けて、前記各下部電極上に形成された光電変換膜と、不純物半導体材料からなり、前記光電変換膜上に、複数の画素に亘って形成され、前記光電変換膜間の隙間に相当する部位が当該隙間に入り込んで、前記光電変換膜の側面の一部または全部を覆っているブロッキング層と、前記ブロッキング層上に、複数の画素に亘って形成された透光性を有する上部電極とを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a solid-state imaging device according to the present invention is a solid-state imaging device in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged, and includes a semiconductor substrate and an interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate. A lower electrode formed on the interlayer insulating film with a gap for each pixel; and a photoelectric conversion film made of an intrinsic semiconductor material and formed on the lower electrode with a gap for each pixel; A part of a side surface of the photoelectric conversion film, which is made of an impurity semiconductor material, is formed on the photoelectric conversion film over a plurality of pixels, and a portion corresponding to the gap between the photoelectric conversion films enters the gap. Or it has the blocking layer which has covered all, and the upper electrode which has translucency formed over the said blocking layer over several pixels, It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、複数の画素が二次元配置されてなる固体撮像装置の製造方法であって、半導体基板上に、層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜上に、画素毎に隙間を空けて下部電極を形成する工程と、前記各下部電極の上に、画素毎に、隙間を空けて、光電変換膜を形成する工程と、前記光電変換膜上に、複数の画素に亘って形成され、前記光電変換膜間の隙間に相当する部位が当該隙間に入り込んで、前記光電変換膜の側面の一部または全部とを覆うよう、不純物半導体材料からなるブロッキング層を形成する工程と、前記ブロッキング層の上に、複数の画素に亘って、透光性を有する上部電極を形成する工程とを含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。   Further, the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention is a method for manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged, the step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate, and the interlayer Forming a lower electrode on the insulating film with a gap for each pixel; forming a photoelectric conversion film on the lower electrode with a gap for each pixel; and the photoelectric conversion film. An impurity semiconductor material is formed so as to cover a part or all of the side surface of the photoelectric conversion film formed over a plurality of pixels, and a portion corresponding to the gap between the photoelectric conversion films enters the gap. The manufacturing method of the solid-state imaging device characterized by including the process of forming the blocking layer which becomes, and the process of forming the translucent upper electrode over several pixels on the said blocking layer.

本発明に係る固体撮像装置では、ブロッキング層が光電変換膜の側面の一部または全部を覆っている。すなわち、ブロッキング層と光電変換膜との接合部からi型の光電変換膜の範囲に存在する空乏層の側面が、ブロッキング層により覆われている。そのため、空乏層がブロッキング層と透光性を有する上部電極との側面に発生する界面準位に接触しない。   In the solid-state imaging device according to the present invention, the blocking layer covers part or all of the side surface of the photoelectric conversion film. That is, the side surface of the depletion layer present in the range of the i-type photoelectric conversion film from the junction between the blocking layer and the photoelectric conversion film is covered with the blocking layer. Therefore, the depletion layer does not contact the interface state generated on the side surface of the blocking layer and the translucent upper electrode.

このように、ブロッキング層が光電変換膜の側面の一部または全部を覆っていることで、空乏層と界面準位が接することを防止でき、その結果、界面準位の影響を低減し、暗電流やトラップ性残像の発生を抑制できる。そして、i型の光電変換膜と不純物半導体材料からなるブロッキング層との接合部からi型の光電変換膜の範囲に存在する空乏層が、i型の光電変換膜及び不純物半導体材料からなるブロッキング層の側面に生ずる界面準位が発生している領域まで広がることを抑制することができる。   In this way, the blocking layer covers part or all of the side surface of the photoelectric conversion film, so that the depletion layer and the interface state can be prevented from coming into contact with each other. Generation of current and trapping afterimages can be suppressed. The depletion layer existing in the range of the i-type photoelectric conversion film from the junction between the i-type photoelectric conversion film and the blocking layer made of the impurity semiconductor material is a blocking layer made of the i-type photoelectric conversion film and the impurity semiconductor material. It can be suppressed that the interface state generated on the side surface is expanded to a region where the interface state is generated.

さらに、本発明に係る固体撮像装置では、ブロッキング層が光電変換膜の上面を覆っており、光電変換膜で発生した信号電荷を、光電変換膜内に留めておくことができる。そのため、信号電荷の移動効率を向上させることができる。   Furthermore, in the solid-state imaging device according to the present invention, the blocking layer covers the upper surface of the photoelectric conversion film, and signal charges generated in the photoelectric conversion film can be retained in the photoelectric conversion film. Therefore, the transfer efficiency of signal charges can be improved.

また、本発明の製造方法によるとi型の光電変換膜と不純物半導体材料で形成されたブロッキング層との接合部からi型の光電変換膜の範囲に存在する空乏層が、i型の光電変換膜及び不純物半導体材料で形成されたブロッキング層の側面に生ずる界面準位が発生している領域まで広がることを抑制できる固体撮像装置を製造することができる。   According to the manufacturing method of the present invention, the depletion layer existing in the range from the junction between the i-type photoelectric conversion film and the blocking layer formed of the impurity semiconductor material to the i-type photoelectric conversion film is an i-type photoelectric conversion. It is possible to manufacture a solid-state imaging device that can suppress spreading to a region where an interface state generated on a side surface of a blocking layer formed of a film and an impurity semiconductor material is generated.

本発明の実施の形態1に係る固体撮像装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing an overall configuration of a solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention. 図1に示した固体撮像装置における6画素分の平面図である。It is a top view for 6 pixels in the solid-state imaging device shown in FIG. 図1に示した固体撮像装置の画素部の断面図である。It is sectional drawing of the pixel part of the solid-state imaging device shown in FIG. 図1に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows typically a part of manufacturing process of the pixel part of the solid-state imaging device shown in FIG. 図1に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows typically a part of manufacturing process of the pixel part of the solid-state imaging device shown in FIG. 図1に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows typically a part of manufacturing process of the pixel part of the solid-state imaging device shown in FIG. 図1に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows typically a part of manufacturing process of the pixel part of the solid-state imaging device shown in FIG. 図1に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows typically a part of manufacturing process of the pixel part of the solid-state imaging device shown in FIG. 本発明の実施の形態2に係る固体撮像装置の画素部の断面図である。It is sectional drawing of the pixel part of the solid-state imaging device concerning Embodiment 2 of this invention. 図9に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows typically a part of manufacturing process of the pixel part of the solid-state imaging device shown in FIG. 図9に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。It is process sectional drawing which shows typically a part of manufacturing process of the pixel part of the solid-state imaging device shown in FIG. 本発明の実施の形態3に係る固体撮像装置の画素部の断面図である。It is sectional drawing of the pixel part of the solid-state imaging device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 図12に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。FIG. 13 is a process cross-sectional view schematically showing a part of the manufacturing process of the pixel portion of the solid-state imaging device shown in FIG. 12. 図12に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。FIG. 13 is a process cross-sectional view schematically showing a part of the manufacturing process of the pixel portion of the solid-state imaging device shown in FIG. 12. 本発明の実施の形態4に係る固体撮像装置の画素部の断面図である。It is sectional drawing of the pixel part of the solid-state imaging device which concerns on Embodiment 4 of this invention. 図15に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。FIG. 16 is a process cross-sectional view schematically illustrating a part of the manufacturing process of the pixel portion of the solid-state imaging device illustrated in FIG. 15. 図15に示した固体撮像装置の画素部の製造工程の一部を模式的に示す工程断面図である。FIG. 16 is a process cross-sectional view schematically illustrating a part of the manufacturing process of the pixel portion of the solid-state imaging device illustrated in FIG. 15. 従来の固体撮像装置の断面図である。It is sectional drawing of the conventional solid-state imaging device.

[実施の形態1]
1.固体撮像装置1の全体構成
実施の形態1に係る固体撮像装置1の全体構成について、図1を用いて説明する。
[Embodiment 1]
1. Overall Configuration of Solid-State Imaging Device 1 The overall configuration of the solid-state imaging device 1 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG.

図1に示すように、固体撮像装置1では、画素領域61に、複数の画素100が、二次元配置、例えばマトリクス状(行列状)に配列されている。画素領域61を囲むように、パルス発生回路62と、垂直シフトレジスタ63と、水平シフトレジスタ64とが形成されている。垂直シフトレジスタ63及び水平シフトレジスタ64は、パルス発生回路62からのタイミングパルスの印加に呼応して、各画素100に対して、順次、駆動パルスを出力する。
2.画素100の構成
図2は、図1に示した固体撮像装置1における一部領域として6画素分を示した平面図である。各画素100同士は画素境界部43で区画されており、各画素100には、リセットゲート10と、増幅トランジスタ11と、n型不純物拡散層の蓄積ダイオード15と、n型不純物拡散層のフローティングディフュージョン16と、n型不純物拡散層のリセットトランジスタドレイン17と、転送ゲート18と、コンタクト31〜34と、金属配線45とが備えられている。
As shown in FIG. 1, in the solid-state imaging device 1, a plurality of pixels 100 are arranged in a two-dimensional arrangement, for example, a matrix (matrix) in the pixel region 61. A pulse generation circuit 62, a vertical shift register 63, and a horizontal shift register 64 are formed so as to surround the pixel region 61. The vertical shift register 63 and the horizontal shift register 64 sequentially output drive pulses to each pixel 100 in response to the application of the timing pulse from the pulse generation circuit 62.
2. Configuration of Pixel 100 FIG. 2 is a plan view showing six pixels as a partial region in the solid-state imaging device 1 shown in FIG. Each pixel 100 is partitioned by a pixel boundary 43. Each pixel 100 includes a reset gate 10, an amplification transistor 11, a storage diode 15 in an n-type impurity diffusion layer, and a floating diffusion in an n-type impurity diffusion layer. 16, an n-type impurity diffusion layer reset transistor drain 17, a transfer gate 18, contacts 31 to 34, and a metal wiring 45.

図3は、図1に示した固体撮像装置1の画素100の断面図であり、図2のA―A’断面を示している。なお、図面の便宜上、固体撮像装置1の有する画素として3つの画素100を用いて説明する。図3に示すように、p型ウェルが形成された半導体基板5内には、STI(Shallow Trench Isoration)12が形成されている。各画素100は、チャネルストッパー13と、蓄積ダイオード15と、フローティングディフュージョン16と、リセットトランジスタドレイン17とを備えている。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the pixel 100 of the solid-state imaging device 1 shown in FIG. 1, and shows a cross-section A-A ′ of FIG. For the sake of convenience, the description will be made using three pixels 100 as the pixels of the solid-state imaging device 1. As shown in FIG. 3, an STI (Shallow Trench Isolation) 12 is formed in the semiconductor substrate 5 on which the p-type well is formed. Each pixel 100 includes a channel stopper 13, a storage diode 15, a floating diffusion 16, and a reset transistor drain 17.

半導体基板5の上には、ゲート酸化膜14と、層間絶縁膜20とが順に積層されており、層間絶縁膜20内には、リセットゲート10と、転送ゲート18と、増幅トランジスタゲート19と、接続電極23とが形成されている。   On the semiconductor substrate 5, a gate oxide film 14 and an interlayer insulating film 20 are sequentially stacked. Within the interlayer insulating film 20, a reset gate 10, a transfer gate 18, an amplification transistor gate 19, A connection electrode 23 is formed.

層間絶縁膜20の上には、層間絶縁膜21,22が順に積層されており、層間絶縁膜21,22内には、配線24,25(例えば、AlやCuで形成される)と接続電極26とが形成されている。層間絶縁膜20〜22は、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いてなる酸化膜によって形成される。   Interlayer insulating films 21 and 22 are sequentially laminated on the interlayer insulating film 20. In the interlayer insulating films 21 and 22, wirings 24 and 25 (for example, formed of Al or Cu) and connection electrodes 26 is formed. The interlayer insulating films 20 to 22 are formed of an oxide film using, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

層間絶縁膜22の上には、画素電極40が画素毎に隙間を空けて形成されている。各画素電極40の上には、赤色の光に対し分光感度を有する光電変換膜41aと、緑色の光に対し分光感度を有する光電変換膜41bとが、交互かつ互いに隙間を有する状態で形成されている。なお、青色の光に対し分光感度を有する光電変換膜も固体撮像装置1には備わっているが、ベイヤー配列が採用されているため、図2におけるA―A’断面である図3には表れていない。以降、分光感度が関係しない場合には、各色の光電変換膜を区別せずに、光電変換膜41と総称する。   On the interlayer insulating film 22, the pixel electrode 40 is formed with a gap for each pixel. On each pixel electrode 40, photoelectric conversion films 41a having spectral sensitivity with respect to red light and photoelectric conversion films 41b having spectral sensitivity with respect to green light are formed alternately and with a gap therebetween. ing. Note that the solid-state imaging device 1 also has a photoelectric conversion film having spectral sensitivity to blue light. However, since a Bayer array is adopted, it appears in FIG. 3 which is a cross section taken along line AA ′ in FIG. Not. Hereinafter, when the spectral sensitivity is not related, the photoelectric conversion films of the respective colors are collectively referred to as the photoelectric conversion film 41 without being distinguished.

光電変換膜41は、無機光導電膜等からなるi型の半導体材料により形成されており、赤色、緑色、青色の分光感度は、同一の半導体材料の組成比を変えることで調整している。無機光導電膜としてα―Si膜を用いた場合、具体的には、光電変換膜41の分光感度は、α―Si1−xx:xの比率を変えて分光感度を制御することにより得ている。 The photoelectric conversion film 41 is formed of an i-type semiconductor material made of an inorganic photoconductive film or the like, and the red, green, and blue spectral sensitivities are adjusted by changing the composition ratio of the same semiconductor material. When an α-Si film is used as the inorganic photoconductive film, specifically, the spectral sensitivity of the photoelectric conversion film 41 is controlled by changing the ratio of α-Si 1-x C x : x. It has gained.

光電変換膜41上に、複数の画素に亘って、p型のブロッキング層42が形成されている。ブロッキング層42は、光電変換膜41の上面に形成されている部位42aと、光電変換膜41の間の隙間に相当する部位42bとからなる。ブロッキング層42の光電変換膜41の隙間に相当する部位42bは、光電変換膜41の隙間に入り込み、光電変換膜41の側面の全部を覆っている。また、ブロッキング層42と画素電極40とが接しないように、ブロッキング層42と画素電極40の側面との間には隙間が設けられており、この隙間には光電変換膜41が存在している。   A p-type blocking layer 42 is formed on the photoelectric conversion film 41 over a plurality of pixels. The blocking layer 42 includes a part 42 a formed on the upper surface of the photoelectric conversion film 41 and a part 42 b corresponding to a gap between the photoelectric conversion films 41. A portion 42 b corresponding to the gap of the photoelectric conversion film 41 of the blocking layer 42 enters the gap of the photoelectric conversion film 41 and covers the entire side surface of the photoelectric conversion film 41. In addition, a gap is provided between the blocking layer 42 and the side surface of the pixel electrode 40 so that the blocking layer 42 and the pixel electrode 40 do not contact each other, and the photoelectric conversion film 41 exists in this gap. .

ブロッキング層42の上には、複数の画素に亘って、透光性を有する上部電極として透明電極44(例えば、ITOやZnOにより形成される)が形成され、透明電極44は、画素領域61全体に拡がっている。光電変換膜41の隙間である画素境界部43では、光電変換膜41の隙間に相当するブロッキング層の部位42bを覆うように、透明電極44が形成されている。   On the blocking layer 42, a transparent electrode 44 (formed of, for example, ITO or ZnO) is formed as a translucent upper electrode over a plurality of pixels. The transparent electrode 44 is formed on the entire pixel region 61. It has spread to. In the pixel boundary portion 43 that is a gap between the photoelectric conversion films 41, a transparent electrode 44 is formed so as to cover a blocking layer portion 42 b corresponding to the gap between the photoelectric conversion films 41.

画素境界部43における透明電極44上に、金属配線45が形成されている。金属配線45の形状は画素領域61におけるすべての隣接する画素の間を通り、全体平面視でメッシュ状をしている。さらに、画素領域61を囲むように形成される、と言うことは、金属配線45は画素領域61の中央部から画素領域61の周囲に向かって伸びており、金属配線45は画素領域61の中央部と画素領域61の周囲とを繋ぐことになる。金属配線45には、透明電極44の材料よりも電気抵抗率が小さい材料が用いられる。なお、金属配線45は受光部では無い画素境界部43に設けられているため、金属配線45が開口率を低下させることはない。そして、金属配線45の最大許容幅は画素境界部43の幅と同じである。
3.固体撮像装置1の駆動
入射した光は、光電変換膜41で電荷に変換される。透明電極44にはバイアス電圧が印加されており、発生した電荷は、透明電極44と画素電極40との間のバイアス電圧により、画素電極40に引き寄せられ、画素電極40から接続電極23,26を通って、蓄積ダイオード15に一時蓄積される。次に、蓄積ダイオード15から、転送ゲート18の作用により、フローティングディフュージョン16に転送蓄積される。このとき、信号電荷量に応じてフローティングディフュージョン16の電位が変動し、この変動量が増幅トランジスタゲート19を介して、増幅トランジスタ11に伝わり、さらに増幅トランジスタ11で増幅され、外部に信号として取り出される。
A metal wiring 45 is formed on the transparent electrode 44 in the pixel boundary portion 43. The shape of the metal wiring 45 passes between all adjacent pixels in the pixel region 61 and has a mesh shape in the whole plan view. Further, the metal wiring 45 is formed so as to surround the pixel region 61, and the metal wiring 45 extends from the center of the pixel region 61 toward the periphery of the pixel region 61. And the periphery of the pixel region 61 are connected. For the metal wiring 45, a material having an electric resistivity lower than that of the material of the transparent electrode 44 is used. In addition, since the metal wiring 45 is provided in the pixel boundary part 43 which is not a light-receiving part, the metal wiring 45 does not reduce an aperture ratio. The maximum allowable width of the metal wiring 45 is the same as the width of the pixel boundary 43.
3. Driving of the solid-state imaging device 1 The incident light is converted into electric charges by the photoelectric conversion film 41. A bias voltage is applied to the transparent electrode 44, and the generated charges are attracted to the pixel electrode 40 by the bias voltage between the transparent electrode 44 and the pixel electrode 40, and the connection electrodes 23 and 26 are connected from the pixel electrode 40. It is temporarily stored in the storage diode 15. Next, the data is transferred and accumulated from the storage diode 15 to the floating diffusion 16 by the action of the transfer gate 18. At this time, the potential of the floating diffusion 16 fluctuates according to the signal charge amount, and this fluctuation amount is transmitted to the amplifying transistor 11 via the amplifying transistor gate 19 and further amplified by the amplifying transistor 11 and taken out as a signal to the outside. .

リセットトランジスタドレイン17は、電源電圧端子Vddに電気的に接続されている。そのため、リセットトランジスタドレイン17の電位は常にVddである。リセットゲート10をONにすることにより、フローティングディフュージョン16の電位は、リセットトランジスタドレイン17の電位Vddにリセットされる。
4.効果
光電変換膜41とブロッキング層42との接合部からi型の光電変換膜41の範囲に空乏層が存在する。この構成では、ブロッキング層42の光電変換膜41の隙間に相当する部位42bは、光電変換膜41の隙間に入り込み、i型の光電変換膜41の側面の全部が、p型のブロッキング層42で覆われている。従って、空乏層の側面がブロッキング層42で覆われており、空乏層が界面準位の発生している領域まで広がることはない。そのため、界面準位に起因した暗電流やトラップ性残像を抑制することができる。
The reset transistor drain 17 is electrically connected to the power supply voltage terminal Vdd. Therefore, the potential of the reset transistor drain 17 is always Vdd. By turning on the reset gate 10, the potential of the floating diffusion 16 is reset to the potential Vdd of the reset transistor drain 17.
4). Effect A depletion layer exists in the range of the i-type photoelectric conversion film 41 from the junction between the photoelectric conversion film 41 and the blocking layer 42. In this configuration, the part 42 b corresponding to the gap between the photoelectric conversion films 41 of the blocking layer 42 enters the gap between the photoelectric conversion films 41, and all of the side surfaces of the i-type photoelectric conversion film 41 are p-type blocking layers 42. Covered. Therefore, the side surface of the depletion layer is covered with the blocking layer 42, and the depletion layer does not extend to the region where the interface state is generated. Therefore, dark current and trapping afterimages due to interface states can be suppressed.

さらに、カラーフィルターを用いず、各画素に所定の分光感度を有する光電変換膜41を用いる構成となっているため、カラーフィルターによる光の吸収が無く、光損失を避けることができる。   Furthermore, since the photoelectric conversion film 41 having a predetermined spectral sensitivity is used for each pixel without using a color filter, light is not absorbed by the color filter, and light loss can be avoided.

また、金属配線45が透明電極44上に形成されることで、透明電極44と金属配線45とをまとめた合成抵抗が、透明電極44のみの抵抗よりも小さくなる。よって、透明電極44の抵抗が原因で大きくなっていた画素領域61の中央部での電圧降下が小さくなり、画素領域61の中央部での電圧降下を抑制することができる。これにより、画素領域61の場所ごとに電圧降下の大きさが異なった場合に起きる、画質の劣化を軽減することができる。   Further, since the metal wiring 45 is formed on the transparent electrode 44, the combined resistance obtained by combining the transparent electrode 44 and the metal wiring 45 becomes smaller than the resistance of only the transparent electrode 44. Therefore, the voltage drop at the center of the pixel region 61 that has been increased due to the resistance of the transparent electrode 44 is reduced, and the voltage drop at the center of the pixel region 61 can be suppressed. Accordingly, it is possible to reduce image quality degradation that occurs when the magnitude of the voltage drop differs depending on the location of the pixel region 61.

加えて、光電変換膜41は画素毎に分離されているので、分解能が高く混色や画素間リークが抑制でき、画質の劣化を軽減することができる。
5.固体撮像装置1の製造方法
本発明の実施の形態1における画素100の製造方法について、図4〜8を用いて、要部となる工程を説明する。
In addition, since the photoelectric conversion film 41 is separated for each pixel, the resolution is high, color mixing and inter-pixel leakage can be suppressed, and deterioration in image quality can be reduced.
5. Manufacturing Method of Solid-State Imaging Device 1 With respect to the manufacturing method of the pixel 100 according to the first embodiment of the present invention, processes that are essential parts will be described with reference to FIGS.

図4(a)において、p型の半導体基板5に、トランジスタや拡散層の素子を分離するSTI(Shallow Trench Isolation)12を形成する。具体的には、半導体基板5をドライエッチングすることで分離領域となる深さ200nm〜400nmの溝を形成する。形成した溝とSi基板界面の欠陥領域を低減するために熱酸化等により、例えば、酸化膜厚10nm〜20nmの犠牲酸化を行い、さらに、例えば10keV〜20keV、1×1013cm−2〜3×1013cm−2で、Bのイオン注入を行い、p層のチャネルストッパー13を形成する。次に、形成した溝の内を絶縁膜で埋め、CMP(Chemical Mechanical Polishing)で平坦化することにより、STI12を形成する。また、p型の半導体基板5にPやAsを、例えば、50keV〜80keV、1×1014cm−2 〜 2×1015cm−2で、イオン注入することにより、蓄積ダイオード15やフローティングディフュージョン16、及びリセットトランジスタドレイン17の各n型の不純物層を同時に形成する。熱酸化、またはプラズマ酸化等により、転送ゲート18やリセットゲート10を構成するトランジスタのゲート酸化膜となるゲート酸化膜14を、例えば、5nm〜10nm形成する。 In FIG. 4A, an STI (Shallow Trench Isolation) 12 that separates transistors and diffusion layer elements is formed on a p-type semiconductor substrate 5. Specifically, the semiconductor substrate 5 is dry-etched to form a trench having a depth of 200 nm to 400 nm serving as an isolation region. In order to reduce the defect region between the formed groove and the Si substrate interface, for example, sacrificial oxidation with an oxide film thickness of 10 nm to 20 nm is performed by thermal oxidation or the like, and for example, 10 keV to 20 keV, 1 × 10 13 cm −2 to 3 The ion implantation of B is performed at × 10 13 cm −2 to form the channel stopper 13 of the p + layer. Next, the inside of the formed trench is filled with an insulating film, and planarized by CMP (Chemical Mechanical Polishing), thereby forming the STI 12. Further, by implanting ions of P or As into the p-type semiconductor substrate 5 at, for example, 50 keV to 80 keV, 1 × 10 14 cm −2 to 2 × 10 15 cm −2 , the storage diode 15 and the floating diffusion 16 are formed. And n-type impurity layers of the reset transistor drain 17 are simultaneously formed. The gate oxide film 14 that becomes the gate oxide film of the transistors constituting the transfer gate 18 and the reset gate 10 is formed by thermal oxidation, plasma oxidation, or the like, for example, 5 nm to 10 nm.

次に、図4(b)に示すように、熱CVD、またはプラズマCVD等により、Poly−Si膜を、例えば、100nm〜200nm堆積し、その後一般的なフォトリソグラフィ技術によって、所定のレジストパターンを形成する。そして、Poly−Si膜を選択的にエッチングすることにより、Poly−Si膜からなる転送ゲート18や増幅トランジスタゲート19やリセットゲート10を形成する。   Next, as shown in FIG. 4B, a Poly-Si film is deposited by, for example, 100 nm to 200 nm by thermal CVD, plasma CVD, or the like, and then a predetermined resist pattern is formed by a general photolithography technique. Form. Then, by selectively etching the Poly-Si film, the transfer gate 18, the amplification transistor gate 19 and the reset gate 10 made of the Poly-Si film are formed.

ここで、ゲート酸化膜14形成後に、フローティングディフュージョン16上の一部を開口し、Poly−Si膜で構成される増幅トランジスタゲート19を形成して、フローティングディフュージョン16と増幅トランジスタゲート19との電気的接続をとっている。   Here, after the gate oxide film 14 is formed, a part of the floating diffusion 16 is opened to form an amplification transistor gate 19 composed of a Poly-Si film. The electrical connection between the floating diffusion 16 and the amplification transistor gate 19 is made. Connected.

CVD酸化膜よりなる層間絶縁膜20を、例えば500nm〜1000nm形成する。そして、一般的なフォトリソグラフィ技術とエッチング技術によって、所定の位置にコンタクト31やコンタクト32、及びコンタクト33を形成する。開口されたコンタクト開口部にW(タングステン)のプラグを埋め込み、Wプラグの接続電極23を形成し、蓄積ダイオード15やリセットトランジスタドレイン17との電気的接続を形成する。例えば200nm〜300nmの膜厚のAlやCu等よりなる配線24と、CVD酸化膜よりなる層間絶縁膜21とを形成する。同様の繰り返しで、配線25、層間絶縁膜22を形成し、多層配線の形成を終了する。ここで、接続電極23上にコンタクトを開口し、Wプラグを埋め込んで接続電極26を形成する。   An interlayer insulating film 20 made of a CVD oxide film is formed, for example, 500 nm to 1000 nm. Then, the contact 31, the contact 32, and the contact 33 are formed at predetermined positions by a general photolithography technique and an etching technique. A W (tungsten) plug is embedded in the opened contact opening to form a connection electrode 23 of the W plug, and electrical connection to the storage diode 15 and the reset transistor drain 17 is formed. For example, a wiring 24 made of Al, Cu or the like having a thickness of 200 nm to 300 nm and an interlayer insulating film 21 made of a CVD oxide film are formed. By repeating the same, the wiring 25 and the interlayer insulating film 22 are formed, and the formation of the multilayer wiring is completed. Here, a contact is opened on the connection electrode 23 and a W plug is embedded to form the connection electrode 26.

図5(a)において、層間絶縁膜22形成後に、AlやW、Mo(モリブデン)等よりなる金属膜を100nm〜300nm堆積し、一般的なフォトリソグラフィ技術とエッチング技術によって所定の形状の画素電極40を形成する。画素電極40は画素毎に隙間を空けて形成されており、この面積が画素の実効的な開口率を決定している。例えば、1.0um〜1.4umの画素サイズにおいて画素間の分離幅が画素サイズの1/10〜2/10とすれば、開口率は約64%〜約81%と見積もられる。   In FIG. 5A, after the interlayer insulating film 22 is formed, a metal film made of Al, W, Mo (molybdenum) or the like is deposited to 100 nm to 300 nm, and a pixel electrode having a predetermined shape is formed by a general photolithography technique and etching technique. 40 is formed. The pixel electrode 40 is formed with a gap for each pixel, and this area determines the effective aperture ratio of the pixel. For example, when the separation width between pixels is 1/10 to 2/10 of the pixel size in a pixel size of 1.0 μm to 1.4 μm, the aperture ratio is estimated to be about 64% to about 81%.

図5(b)において、画素電極40形成後に、画素電極40及び層間絶縁膜22を覆うように、プラズマCVDやスパッタで、赤色の分光感度特性を有するα―Si膜を100nm〜1um堆積し、i型の光電変換膜41aを形成する。この分光感度は、具体的には、α−Si1−xx:xの比率を変えて分光感度を制御することにより得ている。 5B, after the pixel electrode 40 is formed, an α-Si film having a red spectral sensitivity characteristic is deposited to 100 nm to 1 μm by plasma CVD or sputtering so as to cover the pixel electrode 40 and the interlayer insulating film 22. An i-type photoelectric conversion film 41a is formed. Specifically, the spectral sensitivity is obtained by controlling the spectral sensitivity by changing the ratio of α-Si 1-x C x : x.

図6(a)において、光電変換膜41a上に、一般的なフォトリソグラフィ技術によって、所定のレジストパターン70を形成する。光電変換膜41aの一画素毎の寸法は、例えば、1.0um〜1.4umの画素サイズにおいて、それぞれ0.9um〜1.3umである。   In FIG. 6A, a predetermined resist pattern 70 is formed on the photoelectric conversion film 41a by a general photolithography technique. The size of each pixel of the photoelectric conversion film 41a is, for example, 0.9 μm to 1.3 μm in a pixel size of 1.0 μm to 1.4 μm, respectively.

図6(b)において、レジストパターン70をマスクに、一般的なエッチング技術によって光電変換膜41aをエッチングし、所定のパターンの光電変換膜41aを形成する。
図7(a)において、図5(b)〜図6(b)に記載したi型の光電変換膜41aの製造方法の繰り返しにより、各画素100において、対応する各画素電極40の上に、i型の光電変換膜41bが画素毎に隙間を空けて形成される。なお、隣接する光電変換膜41a、41bは異なる分光感度を有するように、α−Si1−xx:xの比率を変えて分光感度を制御している。また、隣接する互いの光電変換膜41の間には隙間があり、各画素における光電変換膜41が分離して形成されることにより、画素境界部43が形成される。
In FIG. 6B, the photoelectric conversion film 41a is etched by a general etching technique using the resist pattern 70 as a mask to form a photoelectric conversion film 41a having a predetermined pattern.
In FIG. 7A, by repeating the manufacturing method of the i-type photoelectric conversion film 41a described in FIGS. 5B to 6B, in each pixel 100, on each corresponding pixel electrode 40, The i-type photoelectric conversion film 41b is formed with a gap for each pixel. Note that the spectral sensitivity is controlled by changing the ratio of α-Si 1-x C x : x so that the adjacent photoelectric conversion films 41 a and 41 b have different spectral sensitivities. In addition, there is a gap between adjacent photoelectric conversion films 41, and the pixel boundary portions 43 are formed by forming the photoelectric conversion films 41 in each pixel separately.

図7(b)において、光電変換膜41の上面及び側面を覆うように、プラズマCVDやスパッタで、i型の光電変換膜41のブロッキング層となるよう、所定のエネルギーギャップを有するα―Si膜を10nm〜100nm堆積し、p型のブロッキング層42を複数の画素に亘って形成する。ブロッキング層42は光電変換膜41の上面に形成されている部位42aと、光電変換膜41の間の隙間に相当する部位42bとからなる。   In FIG. 7B, an α-Si film having a predetermined energy gap so as to be a blocking layer of the i-type photoelectric conversion film 41 by plasma CVD or sputtering so as to cover the upper surface and side surfaces of the photoelectric conversion film 41. Is deposited to a thickness of 10 nm to 100 nm, and a p-type blocking layer 42 is formed over a plurality of pixels. The blocking layer 42 includes a portion 42 a formed on the upper surface of the photoelectric conversion film 41 and a portion 42 b corresponding to a gap between the photoelectric conversion films 41.

図8(a)において、光電変換膜41上に形成されたブロッキング層42の上に、スパッタやCVDでITOやZnOよりなる透明電極44を数10nm〜数100nm形成する。ブロッキング層42の部位42aと部位42bは、どちらも透明電極44によって覆われている。   In FIG. 8A, a transparent electrode 44 made of ITO or ZnO is formed on the blocking layer 42 formed on the photoelectric conversion film 41 by sputtering or CVD to several tens to several hundreds nm. Both the portion 42 a and the portion 42 b of the blocking layer 42 are covered with the transparent electrode 44.

図8(b)において、透明電極44の上に、スパッタやCVDで金属配線45を100nm〜300nm堆積する。次に、一般的なフォトリソグラフィ技術によって、金属配線45の上に所定のレジストパターン71を形成する。レジストパターン71をマスクに、一般的なエッチング技術によって金属配線45をエッチングし、透明電極44上にメッシュ状の金属配線45を形成する。これにより、図3に記載された固体撮像素子となる。   In FIG. 8B, a metal wiring 45 is deposited to 100 nm to 300 nm on the transparent electrode 44 by sputtering or CVD. Next, a predetermined resist pattern 71 is formed on the metal wiring 45 by a general photolithography technique. Using the resist pattern 71 as a mask, the metal wiring 45 is etched by a general etching technique to form a mesh-like metal wiring 45 on the transparent electrode 44. Thereby, the solid-state imaging device shown in FIG. 3 is obtained.

この工程以降において、オンチップマイクロレンズが形成されて、固体撮像素子の製造が終了するが、本発明の主眼ではないので、説明は省略する。
[実施の形態2]
1.画素200の構成
図9は、本発明の実施の形態2における、固体撮像装置1の画素200の断面図である。なお、図面の便宜上、固体撮像装置1の有する画素として3つの画素200を用いて説明する。下記以外の構成は、画素100と同じなので説明を省略する。
After this step, an on-chip microlens is formed and the manufacture of the solid-state imaging device is completed. However, the description is omitted because it is not the main point of the present invention.
[Embodiment 2]
1. Configuration of Pixel 200 FIG. 9 is a cross-sectional view of the pixel 200 of the solid-state imaging device 1 according to Embodiment 2 of the present invention. For the sake of convenience, the description will be made using three pixels 200 as the pixels of the solid-state imaging device 1. Since the configuration other than the following is the same as that of the pixel 100, the description thereof is omitted.

各画素200は、画素電極40と、i型の光電変換膜41と、p型のブロッキング層42と、透明電極44と、金属配線45と、絶縁膜46とを備える。
各光電変換膜41a、41bは、画素毎に隙間を空けて形成されており、そのうち少なくとも2つが異なる分光感度特性を有している。光電変換膜41の上には、ブロッキング層42が複数の画素に亘って形成されている。ブロッキング層42は光電変換膜41の上面に形成されている部位42aと、光電変換膜41の間の隙間に相当する部位42bとからなる。光電変換膜41の側面の上半分は、ブロッキング層42の光電変換膜41の間の隙間に相当する部位42bで覆われている。光電変換膜41の間の隙間には、絶縁膜46が埋め込まれており、その結果、光電変換膜41の側面の下半分を絶縁膜46が覆っている。ここで、「上半分」「下半分」というのは、厳密に上下二分の一に分かれていることを示しておらず、光電変換膜41を上下二つに分けたそれぞれの部分を示す。すなわち、光電変換膜41の下半分の層間絶縁膜22からの高さは、光電変換膜41の層間絶縁膜22からの高さの二分の一から多少上下しても構わない。絶縁膜46を、光電変換膜41の層間絶縁膜22からの高さの二分の一より高く形成すれば、後のブロッキング層42、透明電極44および金属配線45を容易に埋め込むことができる。また、絶縁膜46を、光電変換膜41の層間絶縁膜22からの高さの二分の一より低く形成すれば、後のブロッキング層42、透明電極44および金属配線45を深くまで形成できるため、光電変換膜41による光電変換効率を向上できる。
Each pixel 200 includes a pixel electrode 40, an i-type photoelectric conversion film 41, a p-type blocking layer 42, a transparent electrode 44, a metal wiring 45, and an insulating film 46.
Each of the photoelectric conversion films 41a and 41b is formed with a gap for each pixel, and at least two of them have different spectral sensitivity characteristics. On the photoelectric conversion film 41, a blocking layer 42 is formed across a plurality of pixels. The blocking layer 42 includes a portion 42 a formed on the upper surface of the photoelectric conversion film 41 and a portion 42 b corresponding to a gap between the photoelectric conversion films 41. The upper half of the side surface of the photoelectric conversion film 41 is covered with a portion 42 b corresponding to the gap between the photoelectric conversion films 41 of the blocking layer 42. An insulating film 46 is embedded in the gap between the photoelectric conversion films 41, and as a result, the insulating film 46 covers the lower half of the side surface of the photoelectric conversion film 41. Here, “upper half” and “lower half” do not indicate that the upper half is strictly divided into upper and lower halves, but indicate respective portions where the photoelectric conversion film 41 is divided into upper and lower portions. In other words, the height of the lower half of the photoelectric conversion film 41 from the interlayer insulating film 22 may be slightly higher or lower than one half of the height of the photoelectric conversion film 41 from the interlayer insulating film 22. If the insulating film 46 is formed to be higher than half of the height of the photoelectric conversion film 41 from the interlayer insulating film 22, the subsequent blocking layer 42, the transparent electrode 44, and the metal wiring 45 can be easily embedded. Further, if the insulating film 46 is formed to be lower than half the height of the photoelectric conversion film 41 from the interlayer insulating film 22, the subsequent blocking layer 42, the transparent electrode 44 and the metal wiring 45 can be formed deeply. The photoelectric conversion efficiency by the photoelectric conversion film 41 can be improved.

絶縁膜46の層間絶縁膜22からの高さは、画素電極40の層間絶縁膜22からの高さより高く形成されている。これは、画素電極40とp型のブロッキング層42とが接し、ショートすることを防ぐためである。また、光電変換膜41の透明電極44上に、メッシュ状の金属配線45が形成されている。
2.効果
この構成では、光電変換膜41間の隙間の下半分に絶縁膜46が埋め込まれており、その結果、光電変換膜41の側面の下半分を絶縁膜46が覆っていることで、画素電極40の両端が画素境界部43に接する箇所まで形成することができる。すなわち、画素電極40を実施の形態1より、幅広く形成することができる。画素電極40が大きくなると、光電変換膜41で変換された信号電荷を多く拾うことができ、多くの信号電荷の出力につながり、固体撮像装置1の感度が向上する。
3.製造方法
本発明の実施の形態2における画素200の製造方法について、本発明の実施の形態1との差異を中心に、要部となる工程を、図10及び図11を用いて説明する。
The height of the insulating film 46 from the interlayer insulating film 22 is formed higher than the height of the pixel electrode 40 from the interlayer insulating film 22. This is to prevent the pixel electrode 40 and the p-type blocking layer 42 from coming into contact with each other and causing a short circuit. A mesh-like metal wiring 45 is formed on the transparent electrode 44 of the photoelectric conversion film 41.
2. Effect In this configuration, the insulating film 46 is embedded in the lower half of the gap between the photoelectric conversion films 41, and as a result, the insulating film 46 covers the lower half of the side surface of the photoelectric conversion film 41. It is possible to form up to a location where both ends of 40 are in contact with the pixel boundary portion 43. That is, the pixel electrode 40 can be formed wider than that in the first embodiment. When the pixel electrode 40 becomes large, a large amount of signal charge converted by the photoelectric conversion film 41 can be picked up, leading to output of a large amount of signal charge, and the sensitivity of the solid-state imaging device 1 is improved.
3. Manufacturing Method With respect to the manufacturing method of the pixel 200 according to the second embodiment of the present invention, the main steps will be described with reference to FIGS. 10 and 11, focusing on differences from the first embodiment of the present invention.

図10(a)において、画素電極40を画素毎に形成した後に、画素電極40上にプラズマCVDやスパッタで、赤色の分光感度特性を有するα―Si膜を100nm〜1um堆積し、i型の光電変換膜41aを形成する。この分光感度は、具体的には、α−Si1−xx:xの比率を変えて分光感度を制御することにより得ている。光電変換膜41a上に、一般的なフォトリソグラフィ技術によって、所定のレジストパターン72を形成する。 In FIG. 10A, after the pixel electrode 40 is formed for each pixel, an α-Si film having a red spectral sensitivity characteristic is deposited on the pixel electrode 40 by plasma CVD or sputtering to have a thickness of 100 nm to 1 μm. A photoelectric conversion film 41a is formed. Specifically, the spectral sensitivity is obtained by controlling the spectral sensitivity by changing the ratio of α-Si 1-x C x : x. A predetermined resist pattern 72 is formed on the photoelectric conversion film 41a by a general photolithography technique.

図10(b)において、レジストパターン72をマスクに、一般的なエッチング技術によって光電変換膜41aをエッチングし、所定のパターンの光電変換膜41aを画素毎に隙間を空けて形成する。この光電変換膜41aは、実施の形態1のものとは異なり、光電変換膜41aの両端が、画素電極40の両端と一致するよう形成される。   In FIG. 10B, the photoelectric conversion film 41a is etched by a general etching technique using the resist pattern 72 as a mask, and a photoelectric conversion film 41a having a predetermined pattern is formed with a gap for each pixel. Unlike the one in the first embodiment, this photoelectric conversion film 41 a is formed so that both ends of the photoelectric conversion film 41 a coincide with both ends of the pixel electrode 40.

図11(a)において、図10(a)〜図10(b)に記載したi型の光電変換膜41aの製造方法が繰り返され、各画素200において、対応する各画素電極40の上に、i型の光電変換膜41a、41bが形成される。なお、各光電変換膜41a、41bは異なる分光感度を有するように、α−Si1−xx:xの比率を変えて分光感度を制御している。
また、光電変換膜41a、41bを画素電極40よりも小さくすることも可能である。すなわち、画素電極40を光電変換膜41a、41bより大きく形成することで、感度を向上させることが可能である。本実施形態においては、後に絶縁膜46が形成されるために、画素電極40が光電変換膜41a、41bより大きくてもブロッキング層42や透明電極44と接触することはないからである。すなわち、画素電極40を形成するときのマスクパターンと光電変換膜41aや光電変換膜41bを形成するときのマスクパターンとの合わせズレなどに対しても効果を発揮するものである。
11A, the manufacturing method of the i-type photoelectric conversion film 41a described in FIGS. 10A to 10B is repeated, and in each pixel 200, on each corresponding pixel electrode 40, i-type photoelectric conversion films 41a and 41b are formed. Note that the spectral sensitivity is controlled by changing the ratio of α-Si 1-x C x : x so that the photoelectric conversion films 41 a and 41 b have different spectral sensitivities.
In addition, the photoelectric conversion films 41 a and 41 b can be made smaller than the pixel electrode 40. That is, it is possible to improve sensitivity by forming the pixel electrode 40 larger than the photoelectric conversion films 41a and 41b. In this embodiment, since the insulating film 46 is formed later, even if the pixel electrode 40 is larger than the photoelectric conversion films 41a and 41b, it does not come into contact with the blocking layer 42 or the transparent electrode 44. That is, the present invention is also effective for misalignment between the mask pattern when the pixel electrode 40 is formed and the mask pattern when the photoelectric conversion film 41a and the photoelectric conversion film 41b are formed.

図11(b)において、光電変換膜41間の隙間を埋め込むようにCVD酸化膜よりなる絶縁膜46を形成し、その結果、光電変換膜41の下半分を絶縁膜46が覆うこととなる。各画素が分離して形成されることにより、画素境界部43が形成される。ここで、例えば、1.0um〜1.4umの画素サイズにおいて画素境界部43の分離幅が画素サイズの1/10とすれば、0.1um〜0.14umとなる。
この工程以降の工程の製造法は、本発明の実施の形態1と同様に、ブロッキング層42、透明電極44、金属配線45、オンチップマイクロレンズ(不図示)を形成するのみなので、説明を省略する。
[実施の形態3]
1.構成
図12は、本発明の実施の形態3における、固体撮像装置1の画素300の断面図である。なお、図面の便宜上、固体撮像装置1の有する画素として3つの画素300を用いて説明する。下記以外の構成は、画素100と同じなので説明を省略する。
In FIG. 11B, an insulating film 46 made of a CVD oxide film is formed so as to fill a gap between the photoelectric conversion films 41, and as a result, the insulating film 46 covers the lower half of the photoelectric conversion film 41. A pixel boundary 43 is formed by forming each pixel separately. Here, for example, if the separation width of the pixel boundary portion 43 is 1/10 of the pixel size in a pixel size of 1.0 μm to 1.4 μm, it becomes 0.1 μm to 0.14 μm.
Since the manufacturing method of the process after this process is only forming the blocking layer 42, the transparent electrode 44, the metal wiring 45, and the on-chip microlens (not shown) similarly to Embodiment 1 of this invention, description is abbreviate | omitted. To do.
[Embodiment 3]
1. Configuration FIG. 12 is a cross-sectional view of the pixel 300 of the solid-state imaging device 1 according to Embodiment 3 of the present invention. For the sake of convenience, the description will be made using three pixels 300 as the pixels of the solid-state imaging device 1. Since the configuration other than the following is the same as that of the pixel 100, the description thereof is omitted.

各画素300は、画素電極40と、i型の光電変換膜41と、p型のブロッキング層42と、透明電極44と、金属配線45と、n型のブロッキング層47とを備える。
各光電変換膜41a、41bは、そのうち少なくとも2つが異なる分光感度特性を有しており、光電変換膜41の上にはp型のブロッキング層42が複数の画素に亘って形成されている。また、光電変換膜41は、画素毎に形成された各画素電極40の上に形成され、隣接する互いの光電変換膜41a、41b間に隙間を有している。光電変換膜41の側面の全部は、p型のブロッキング層42で覆われている。
Each pixel 300 includes a pixel electrode 40, an i-type photoelectric conversion film 41, a p-type blocking layer 42, a transparent electrode 44, a metal wiring 45, and an n-type blocking layer 47.
At least two of the photoelectric conversion films 41 a and 41 b have different spectral sensitivity characteristics, and a p-type blocking layer 42 is formed on the photoelectric conversion film 41 over a plurality of pixels. The photoelectric conversion film 41 is formed on each pixel electrode 40 formed for each pixel, and there is a gap between the adjacent photoelectric conversion films 41a and 41b. The entire side surface of the photoelectric conversion film 41 is covered with a p-type blocking layer 42.

さらに、n型ブロッキング層47は、画素電極40の上面を覆うように、各画素において光電変換膜41と画素電極40との間に介挿されている。n型ブロッキング層47は、画素電極40の側面にも回り込み、画素電極40の側面の全部を覆うよう形成されている。すなわち、画素電極40の上面及び側面の全部は、n型のブロッキング層47で覆われている。なお、光電変換膜41の透明電極44上には、メッシュ状の金属配線45が形成されている。
2.効果
この構成では、n型ブロッキング層47が、画素電極40の上面を覆うように、各画素において光電変換膜41と画素電極40との間に介挿され、さらに、画素電極40の側面にも回り込み、画素電極40の側面の全部を覆うよう形成されている。そのため、光電変換膜41は画素電極40に接していない。よって、光電変換膜41の光導電膜特性が改善され、暗電流が改善し、画質が向上する。
3.製造方法
次に、以上のように構成された本発明の実施の形態3における画素300の製造方法について、本発明の実施の形態1との差異を中心に、図13及び図14を用いて説明する。
Further, the n-type blocking layer 47 is interposed between the photoelectric conversion film 41 and the pixel electrode 40 in each pixel so as to cover the upper surface of the pixel electrode 40. The n-type blocking layer 47 is formed so as to go around the side surface of the pixel electrode 40 and cover the entire side surface of the pixel electrode 40. That is, the entire upper surface and side surfaces of the pixel electrode 40 are covered with the n-type blocking layer 47. A mesh-like metal wiring 45 is formed on the transparent electrode 44 of the photoelectric conversion film 41.
2. Effect In this configuration, the n-type blocking layer 47 is interposed between the photoelectric conversion film 41 and the pixel electrode 40 in each pixel so as to cover the upper surface of the pixel electrode 40, and also on the side surface of the pixel electrode 40. It wraps around and covers the entire side surface of the pixel electrode 40. Therefore, the photoelectric conversion film 41 is not in contact with the pixel electrode 40. Therefore, the photoconductive film characteristics of the photoelectric conversion film 41 are improved, the dark current is improved, and the image quality is improved.
3. Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the pixel 300 according to the third embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 13 and 14, focusing on differences from the first embodiment of the present invention. To do.

図13(a)において、層間絶縁膜22の上に、画素毎に画素電極40を形成する。
図13(b)において、各画素電極40及び層間絶縁膜22上に、プラズマCVDやスパッタで、i型の光電変換膜のブロッキング層になるよう、所定のエネルギーギャップを有するα―Si膜を数10nm〜数100nm堆積し、n型のブロッキング層47を形成する。所定のエネルギーギャップは、具体的には、α−Si1−xx:xの比率を変えて分光感度を制御することにより得ている。
In FIG. 13A, a pixel electrode 40 is formed on the interlayer insulating film 22 for each pixel.
In FIG. 13B, several α-Si films having a predetermined energy gap are formed on each pixel electrode 40 and the interlayer insulating film 22 so as to become a blocking layer of the i-type photoelectric conversion film by plasma CVD or sputtering. The n-type blocking layer 47 is formed by depositing 10 nm to several 100 nm. Specifically, the predetermined energy gap is obtained by controlling the spectral sensitivity by changing the ratio of α-Si 1-x C x : x.

図14(a)において、ブロッキング層47上に、一般的なフォトリソグラフィ技術によって、所定のレジストパターン73を形成する。
図14(b)において、レジストパターン73をマスクに、一般的なエッチング技術によってブロッキング層47をエッチングし、画素電極40上に所定のパターンのブロッキング層47を形成する。この時、ブロッキング層47は、画素電極40の上面及び側面を覆うように形成される。その後、画素電極40上に光電変換膜41を形成すると、n型ブロッキング層47が、画素電極40の上面を覆うように、各画素において光電変換膜41と画素電極40との間に介挿され、さらに、画素電極40の側面にも回り込み、画素電極40の側面の全部を覆うよう形成される、という構成となる。
In FIG. 14A, a predetermined resist pattern 73 is formed on the blocking layer 47 by a general photolithography technique.
In FIG. 14B, the blocking layer 47 is etched by a general etching technique using the resist pattern 73 as a mask to form the blocking layer 47 having a predetermined pattern on the pixel electrode 40. At this time, the blocking layer 47 is formed to cover the upper surface and side surfaces of the pixel electrode 40. Thereafter, when the photoelectric conversion film 41 is formed on the pixel electrode 40, the n-type blocking layer 47 is interposed between the photoelectric conversion film 41 and the pixel electrode 40 in each pixel so as to cover the upper surface of the pixel electrode 40. Further, the structure is such that it is formed so as to go around the side surface of the pixel electrode 40 and cover the entire side surface of the pixel electrode 40.

この工程以降の工程の製造法は、本発明の実施の形態1と同じなので説明を省略する。
[実施の形態4]
1.構成
図15は、本発明の実施の形態4における、固体撮像装置1の画素400の断面図である。なお、図面の便宜上、固体撮像装置1の有する画素として3つの画素400を用いて説明する。下記以外の構成は、画素100と同じなので説明を省略する。
Since the manufacturing method of the process after this process is the same as Embodiment 1 of this invention, description is abbreviate | omitted.
[Embodiment 4]
1. Configuration FIG. 15 is a cross-sectional view of the pixel 400 of the solid-state imaging device 1 according to Embodiment 4 of the present invention. For the sake of convenience, the description will be made using three pixels 400 as the pixels of the solid-state imaging device 1. Since the configuration other than the following is the same as that of the pixel 100, the description thereof is omitted.

各画素400は、画素電極40と、i型の光電変換膜41と、p型のブロッキング層42と、透明電極44と、金属配線45と、絶縁膜46と、n型のブロッキング層47とを備える。   Each pixel 400 includes a pixel electrode 40, an i-type photoelectric conversion film 41, a p-type blocking layer 42, a transparent electrode 44, a metal wiring 45, an insulating film 46, and an n-type blocking layer 47. Prepare.

各光電変換膜41a、41bは画素毎に隙間を空けて形成されており、そのうち少なくとも2つが、異なる分光感度特性を有している。光電変換膜41の上にはp型のブロッキング層42が複数の画素に亘って形成されている。隣接する互いの光電変換膜41の間には隙間がある。p型のブロッキング層42は、光電変換膜41の上面に形成されている部位42aと、光電変換膜41の間の隙間に相当する部位42bとからなる。   The photoelectric conversion films 41a and 41b are formed with a gap for each pixel, and at least two of them have different spectral sensitivity characteristics. A p-type blocking layer 42 is formed on the photoelectric conversion film 41 over a plurality of pixels. There is a gap between the adjacent photoelectric conversion films 41. The p-type blocking layer 42 includes a portion 42 a formed on the upper surface of the photoelectric conversion film 41 and a portion 42 b corresponding to a gap between the photoelectric conversion films 41.

光電変換膜41の側面の上半分が、p型のブロッキング層42の光電変換膜41の間の隙間に相当する部位42bで覆われている。光電変換膜41の間の隙間には、絶縁膜46が埋め込まれており、その結果、光電変換膜41の側面の下半分を絶縁膜46が覆っている。   The upper half of the side surface of the photoelectric conversion film 41 is covered with a portion 42 b corresponding to the gap between the photoelectric conversion films 41 of the p-type blocking layer 42. An insulating film 46 is embedded in the gap between the photoelectric conversion films 41, and as a result, the insulating film 46 covers the lower half of the side surface of the photoelectric conversion film 41.

絶縁膜46の層間絶縁膜22からの高さは、画素電極40の層間絶縁膜22からの高さより高く形成されている。さらに、n型ブロッキング層47は、画素電極40の上面を覆うように、各画素において光電変換膜41と画素電極40との間に介挿されている。また、光電変換膜41の透明電極44上には、メッシュ状の金属配線45が形成されている。
2.効果
この構成では、光電変換膜41の間の隙間には、絶縁膜46が埋め込まれており、その結果、光電変換膜41の側面の下半分を絶縁膜46が覆っているため、画素電極40の両端が画素境界部43に接するよう、画素電極40を形成することができる。すなわち、画素電極40を実施の形態1よりも大きく形成することができる。画素電極40が大きくなると、光電変換膜41で変換された信号電荷を多く拾うことができ、多くの信号電荷の出力につながり、固体撮像装置1の感度が向上する。
The height of the insulating film 46 from the interlayer insulating film 22 is formed higher than the height of the pixel electrode 40 from the interlayer insulating film 22. Further, the n-type blocking layer 47 is interposed between the photoelectric conversion film 41 and the pixel electrode 40 in each pixel so as to cover the upper surface of the pixel electrode 40. A mesh-like metal wiring 45 is formed on the transparent electrode 44 of the photoelectric conversion film 41.
2. Effect In this configuration, the insulating film 46 is embedded in the gap between the photoelectric conversion films 41, and as a result, the insulating film 46 covers the lower half of the side surface of the photoelectric conversion film 41. The pixel electrode 40 can be formed so that both ends thereof are in contact with the pixel boundary portion 43. That is, the pixel electrode 40 can be formed larger than in the first embodiment. When the pixel electrode 40 becomes large, a large amount of signal charge converted by the photoelectric conversion film 41 can be picked up, leading to output of a large amount of signal charge, and the sensitivity of the solid-state imaging device 1 is improved.

この構成では、n型ブロッキング層47が、画素電極40の上面を覆うように、各画素において光電変換膜41と画素電極40との間に介挿されている。そのため、光電変換膜41は画素電極40に接していない。よって、光電変換膜41の光導電膜特性が改善され、暗電流が改善し、画質が向上する。
3.製造方法
次に、以上のように構成された本発明の実施の形態4における画素400の製造方法について、本発明の実施の形態1から3との差異を中心に、図16及び図17を用いて説明する。
In this configuration, the n-type blocking layer 47 is interposed between the photoelectric conversion film 41 and the pixel electrode 40 in each pixel so as to cover the upper surface of the pixel electrode 40. Therefore, the photoelectric conversion film 41 is not in contact with the pixel electrode 40. Therefore, the photoconductive film characteristics of the photoelectric conversion film 41 are improved, the dark current is improved, and the image quality is improved.
3. Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the pixel 400 according to the fourth embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 16 and 17, focusing on differences from the first to third embodiments of the present invention. I will explain.

図16(a)において、実施例3に示したように、画素電極40及び層間絶縁膜22上に、n型のブロッキング層47を形成した後、ブロッキング層47上に一般的なフォトリソグラフィ技術によって所定のレジストパターン74を形成する。   In FIG. 16A, as shown in the third embodiment, after an n-type blocking layer 47 is formed on the pixel electrode 40 and the interlayer insulating film 22, a general photolithography technique is formed on the blocking layer 47. A predetermined resist pattern 74 is formed.

図16(b)において、レジストパターン74をマスクに、一般的なエッチング技術によってブロッキング層47をエッチングし、各画素電極40上に所定のパターンのブロッキング層47を形成する。この時、ブロッキング層47は画素電極40の上面のみを覆う形状とする。   In FIG. 16B, the blocking layer 47 is etched by a general etching technique using the resist pattern 74 as a mask to form a blocking layer 47 having a predetermined pattern on each pixel electrode 40. At this time, the blocking layer 47 has a shape that covers only the upper surface of the pixel electrode 40.

図17(a)において、ブロッキング層47を形成した後、ブロッキング層47上にプラズマCVDやスパッタで、赤色の分光感度特性を有するα―Si膜を100nm〜1um堆積し、i型の光電変換膜41aを形成する。この分光感度は、具体的には、α−Si1−xx:xの比率を変えて分光感度を制御することにより得ている。その後、実施の形態1等に示したi型の光電変換膜41aの製造方法が繰り返され、各画素400において、対応する各画素電極40の上に、i型の光電変換膜41a、41bが画素毎に隙間を空けて形成される。なお、各光電変換膜41a、41bは異なる分光感度を有するように、α−Si1−xx:xの比率を変えて分光感度を制御している。この工程により、n型ブロッキング層47が、画素電極40の上面を覆うように、各画素において光電変換膜41と画素電極40との間に介挿されることとなる。 In FIG. 17A, after the blocking layer 47 is formed, an α-Si film having a red spectral sensitivity characteristic is deposited on the blocking layer 47 by plasma CVD or sputtering to a thickness of 100 nm to 1 μm to form an i-type photoelectric conversion film. 41a is formed. Specifically, the spectral sensitivity is obtained by controlling the spectral sensitivity by changing the ratio of α-Si 1-x C x : x. Thereafter, the manufacturing method of the i-type photoelectric conversion film 41a shown in Embodiment 1 and the like is repeated. In each pixel 400, the i-type photoelectric conversion films 41a and 41b are formed on the corresponding pixel electrodes 40. Each is formed with a gap. Note that the spectral sensitivity is controlled by changing the ratio of α-Si 1-x C x : x so that the photoelectric conversion films 41 a and 41 b have different spectral sensitivities. By this step, the n-type blocking layer 47 is interposed between the photoelectric conversion film 41 and the pixel electrode 40 in each pixel so as to cover the upper surface of the pixel electrode 40.

また、隣接する画素における互いの光電変換膜41の間には隙間があり、各画素における光電変換膜41が分離して形成されることにより、画素境界部43が形成される。ここで、例えば、1.0um〜1.4umの画素サイズにおいて画素境界部の分離幅が画素サイズの1/10とすれば、0.10um〜0.14umとなる。   Further, there is a gap between the photoelectric conversion films 41 in the adjacent pixels, and the pixel boundary portions 43 are formed by forming the photoelectric conversion films 41 in the respective pixels separately. Here, for example, assuming that the separation width of the pixel boundary portion is 1/10 of the pixel size in the pixel size of 1.0 μm to 1.4 μm, it is 0.10 μm to 0.14 μm.

図17(b)において、光電変換膜41間の隙間を埋め込むようにCVD酸化膜よりなる絶縁膜46を形成し、その結果、光電変換膜41の下半分を絶縁膜46が覆うこととなる。
この工程以降の工程の製造法は、本発明の実施の形態1と同じなので説明を省略する。
[変形例]
1.走査回路
走査回路として、例えば、MOS走査回路、CCD等、任意の走査回路を用いても良い。
2.金属配線
実施の形態では、金属配線の形状をすべての隣接する画素を通るというメッシュ状としてきたが、例えば、ストライプ状等他の配線形状を採っても良い。また、金属配線45の材料は、銅、アルミニウムなどの他にW、Mo、Ti等も選択できる。
3.光電変換膜
実施の形態では、画素毎の分光感度を異ならせるため、光電変換膜41の分光感度を異ならせているが、本発明ではこれに限らない。例えば、画素毎に分光感度の異なるカラーフィルターを用いれば、画素毎の分光感度を異ならせることができる。このようにすれば、異なる色での画素であっても光電変換膜41を共通のもので形成でき、工程を簡素化できる。
4.その他
なお、本発明に係る固体撮像装置の構成などは、上記実施の形態に係る固体撮像装置1の構成に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。そして、技術的思想を逸脱しない範囲において、上述の各工程で使用したプロセスを他の等価なプロセスに置換することが可能である。また、工程順を入れ替えることも、材料種を変更することも可能である。
In FIG. 17B, an insulating film 46 made of a CVD oxide film is formed so as to fill a gap between the photoelectric conversion films 41, and as a result, the insulating film 46 covers the lower half of the photoelectric conversion film 41.
Since the manufacturing method of the process after this process is the same as Embodiment 1 of this invention, description is abbreviate | omitted.
[Modification]
1. Scanning circuit As the scanning circuit, for example, an arbitrary scanning circuit such as a MOS scanning circuit or a CCD may be used.
2. Metal wiring In the embodiment, the shape of the metal wiring has been a mesh shape that passes through all adjacent pixels, but other wiring shapes such as a stripe shape may be employed. The material of the metal wiring 45 can be selected from W, Mo, Ti, etc. in addition to copper, aluminum and the like.
3. Photoelectric Conversion Film In the embodiment, the spectral sensitivity of the photoelectric conversion film 41 is varied in order to vary the spectral sensitivity of each pixel. However, the present invention is not limited to this. For example, if color filters having different spectral sensitivities are used for each pixel, the spectral sensitivities for each pixel can be made different. In this way, even if the pixels have different colors, the photoelectric conversion film 41 can be formed in a common manner, and the process can be simplified.
4). Others The configuration of the solid-state imaging device according to the present invention is not limited to the configuration of the solid-state imaging device 1 according to the above embodiment, and various modifications and applications can be made within the scope of the effects of the present invention. Is possible. In addition, the processes used in the above steps can be replaced with other equivalent processes without departing from the technical idea. Moreover, it is also possible to change a process order and to change a material kind.

例えば、画素の配置については、実施の形態で示したマトリクス状(行列状)の配列の他に、画素を45°回転させ配列するといった構成を取ることができる。   For example, with respect to the arrangement of the pixels, in addition to the matrix (matrix) arrangement shown in the embodiment, a configuration in which the pixels are arranged by being rotated by 45 ° can be employed.

本発明は、デジタルカメラ等に利用でき、画質の劣化が抑制された固体撮像装置を実現するのに有用である。   The present invention can be used for a digital camera or the like, and is useful for realizing a solid-state imaging device in which deterioration of image quality is suppressed.

1 固体撮像装置
5 半導体基板
15 蓄積ダイオード
16 フローティングディフュージョン
100,200,300,400 画素
900 画素部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-state imaging device 5 Semiconductor substrate 15 Storage diode 16 Floating diffusion 100,200,300,400 Pixel 900 Pixel part

Claims (12)

複数の画素が二次元配置されてなる固体撮像装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に、画素毎に隙間を空けて形成された下部電極と、
真性半導体材料からなり、画素毎に、隙間を空けて、前記各下部電極上に形成された光電変換膜と、
不純物半導体材料からなり、前記光電変換膜上に、複数の画素に亘って形成され、前記光電変換膜間の隙間に相当する部位が当該隙間に入り込んで、前記光電変換膜の側面の一部または全部を覆っているブロッキング層と、
前記ブロッキング層上に、複数の画素に亘って形成された透光性を有する上部電極と
を有する
ことを特徴とする固体撮像装置。
A solid-state imaging device in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged,
A semiconductor substrate;
An interlayer insulating film formed on the semiconductor substrate;
On the interlayer insulating film, a lower electrode formed with a gap for each pixel,
A photoelectric conversion film made of an intrinsic semiconductor material and formed on each of the lower electrodes with a gap for each pixel;
Made of an impurity semiconductor material, formed on the photoelectric conversion film over a plurality of pixels, and a portion corresponding to the gap between the photoelectric conversion films enters the gap, and a part of the side surface of the photoelectric conversion film or A blocking layer covering everything,
A solid-state imaging device comprising: a translucent upper electrode formed over a plurality of pixels on the blocking layer.
前記ブロッキング層がp型半導体材料からなる
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the blocking layer is made of a p-type semiconductor material.
前記ブロッキング層の前記光電変換膜間の隙間に相当する部位は、前記光電変換膜の側面の上半分を覆っており、
前記光電変換膜の側面の下半分は、絶縁膜が覆っており、
前記絶縁膜の前記層間絶縁膜からの高さは、前記下部電極の前記層間絶縁膜からの高さよりも高い
ことを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像装置。
The portion corresponding to the gap between the photoelectric conversion films of the blocking layer covers the upper half of the side surface of the photoelectric conversion film,
The lower half of the side surface of the photoelectric conversion film is covered with an insulating film,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a height of the insulating film from the interlayer insulating film is higher than a height of the lower electrode from the interlayer insulating film.
不純物半導体材料からなる別のブロッキング層が、前記下部電極の上面を覆うように、各画素において前記光電変換膜と前記下部電極との間に介挿されている
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の固体撮像装置。
The another blocking layer made of an impurity semiconductor material is interposed between the photoelectric conversion film and the lower electrode in each pixel so as to cover the upper surface of the lower electrode. The solid-state imaging device according to any one of 3.
前記別のブロッキング層が、前記下部電極の側面にも回り込み、前記下部電極の側面の全部を覆うよう、形成されている
ことを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the another blocking layer is formed so as to go around the side surface of the lower electrode and cover the entire side surface of the lower electrode.
前記別のブロッキング層はn型半導体材料からなる
ことを特徴とする請求項4または5に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the another blocking layer is made of an n-type semiconductor material.
隣接する画素における光電変換膜では、変換対象となる光の波長域がそれぞれ異なる
ことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 6, wherein the photoelectric conversion films in adjacent pixels have different wavelength ranges of light to be converted.
前記上部電極上の少なくとも一部には、隣接する画素の間を通り、前記上部電極の材料よりも電気抵抗率が小さい材料からなる金属配線が積層されている
ことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の固体撮像装置。
The metal wiring made of a material having an electric resistivity lower than that of the material of the upper electrode is laminated on at least a part of the upper electrode, passing between adjacent pixels. The solid-state imaging device according to any one of 7.
複数の画素が二次元配置されてなる固体撮像装置の製造方法であって、
半導体基板上に、層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上に、画素毎に隙間を空けて下部電極を形成する工程と、
前記各下部電極の上に、画素毎に、隙間を空けて、光電変換膜を形成する工程と、
前記光電変換膜上に、複数の画素に亘って形成され、前記光電変換膜間の隙間に相当する部位が当該隙間に入り込んで、前記光電変換膜の側面の一部または全部とを覆うよう、不純物半導体材料からなるブロッキング層を形成する工程と、
前記ブロッキング層の上に、複数の画素に亘って、透光性を有する上部電極を形成する工程と
を含む
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
A method for manufacturing a solid-state imaging device in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged,
Forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a lower electrode on the interlayer insulating film with a gap for each pixel; and
A step of forming a photoelectric conversion film on each lower electrode with a gap for each pixel, and
On the photoelectric conversion film, formed over a plurality of pixels, a portion corresponding to the gap between the photoelectric conversion films enters the gap, and covers a part or all of the side surface of the photoelectric conversion film, Forming a blocking layer made of an impurity semiconductor material;
Forming a translucent upper electrode over a plurality of pixels on the blocking layer. A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising:
前記ブロッキング層の前記光電変換膜間の隙間に相当する部位は、前記光電変換膜の側面の上半分を覆うよう形成され、
前記下部電極を形成する工程の後であって、
前記ブロッキング層を形成する工程の前に、
前記光電変換膜の側面の下半分を覆うよう、絶縁膜を形成する工程
を含み、
前記絶縁膜の前記層間絶縁膜からの高さは、前記下部電極の前記層間絶縁膜からの高さよりも高い
ことを特徴とする請求項9に記載の固体撮像装置の製造方法。
The part corresponding to the gap between the photoelectric conversion films of the blocking layer is formed so as to cover the upper half of the side surface of the photoelectric conversion film,
After the step of forming the lower electrode,
Before the step of forming the blocking layer,
Forming an insulating film so as to cover the lower half of the side surface of the photoelectric conversion film,
The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 9, wherein a height of the insulating film from the interlayer insulating film is higher than a height of the lower electrode from the interlayer insulating film.
前記下部電極を形成する工程の後であって、
前記光電変換膜を形成する工程の前に、
前記下部電極の上面を覆うように、各画素において前記光電変換膜と前記下部電極との間に、不純物半導体材料からなる別のブロッキング層を介挿する工程
を含む
ことを特徴とする請求項9または10に記載の固体撮像装置の製造方法。
After the step of forming the lower electrode,
Before the step of forming the photoelectric conversion film,
The method further comprises a step of interposing another blocking layer made of an impurity semiconductor material between the photoelectric conversion film and the lower electrode in each pixel so as to cover the upper surface of the lower electrode. Or a method for producing a solid-state imaging device according to 10;
前記別のブロッキング層が、前記下部電極の側面にも回り込み、前記下部電極の側面の全部を覆うよう、形成される工程を含む
ことを特徴とする請求項11に記載の固体撮像装置の製造方法。
The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 11, further comprising a step of forming the another blocking layer so as to go around the side surface of the lower electrode and cover the entire side surface of the lower electrode. .
JP2010260302A 2010-11-22 2010-11-22 Solid-state imaging device and method of manufacturing the same Withdrawn JP2012114160A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010260302A JP2012114160A (en) 2010-11-22 2010-11-22 Solid-state imaging device and method of manufacturing the same
PCT/JP2011/004339 WO2012070171A1 (en) 2010-11-22 2011-07-29 Solid-state imaging device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010260302A JP2012114160A (en) 2010-11-22 2010-11-22 Solid-state imaging device and method of manufacturing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012114160A true JP2012114160A (en) 2012-06-14

Family

ID=46145545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010260302A Withdrawn JP2012114160A (en) 2010-11-22 2010-11-22 Solid-state imaging device and method of manufacturing the same

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2012114160A (en)
WO (1) WO2012070171A1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015037154A (en) * 2013-08-15 2015-02-23 ソニー株式会社 Imaging device and imaging apparatus
WO2016104177A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 ソニー株式会社 Solid-state image capture element, method for manufacturing same, and electronic component
WO2018139110A1 (en) * 2017-01-24 2018-08-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Light receiving element, method for producing light receiving element, imaging element and electronic device
JP2019506733A (en) * 2015-12-23 2019-03-07 コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ Optoelectronic array device with upper transparent electrode
US10453898B2 (en) 2014-12-26 2019-10-22 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid state image sensor pixel electrode below a photoelectronic conversion film
JP2020010062A (en) * 2019-10-02 2020-01-16 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device and imaging system
JP2020107668A (en) * 2018-12-26 2020-07-09 キヤノン株式会社 Imaging device and imaging system
WO2020217783A1 (en) * 2019-04-25 2020-10-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 Imaging device
WO2022210149A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 Solid-state imaging element and method for manufacturing solid-state imaging element
JP7527301B2 (en) 2019-03-13 2024-08-02 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Photodetectors for Imaging Applications

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6750635B2 (en) * 2016-01-08 2020-09-02 株式会社ニコン Imaging device and imaging device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57211770A (en) * 1981-06-24 1982-12-25 Hitachi Ltd Solid state image pickup device
JPS61133658A (en) * 1984-12-01 1986-06-20 Fuji Photo Film Co Ltd Solid-state image sensor element and manufacture thereof
JPH01204465A (en) * 1988-02-10 1989-08-17 Fuji Photo Film Co Ltd Laminated solid state image sensor
JPH02275670A (en) * 1989-01-18 1990-11-09 Canon Inc Photoelectric converter and image reader
JPH04261071A (en) * 1991-01-11 1992-09-17 Canon Inc Photoelectric converter
JPH0548067A (en) * 1991-08-07 1993-02-26 Canon Inc Solid-state image sensing element
JPH05145110A (en) * 1991-11-22 1993-06-11 Canon Inc Photo conversion device and drive method thereof

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015037154A (en) * 2013-08-15 2015-02-23 ソニー株式会社 Imaging device and imaging apparatus
US10903279B2 (en) 2014-12-26 2021-01-26 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid state image sensor pixel electrode below a photoelectric conversion film
WO2016104177A1 (en) * 2014-12-26 2016-06-30 ソニー株式会社 Solid-state image capture element, method for manufacturing same, and electronic component
US10453898B2 (en) 2014-12-26 2019-10-22 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid state image sensor pixel electrode below a photoelectronic conversion film
JP7019577B2 (en) 2015-12-23 2022-02-15 コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ Photoelectron array device with top transparent electrode
JP2019506733A (en) * 2015-12-23 2019-03-07 コミサリヤ・ア・レネルジ・アトミク・エ・オ・エネルジ・アルテルナテイブ Optoelectronic array device with upper transparent electrode
KR20190107663A (en) * 2017-01-24 2019-09-20 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 Light receiving element, manufacturing method of light receiving element, imaging element, and electronic device
JPWO2018139110A1 (en) * 2017-01-24 2019-11-07 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Light receiving element, method for manufacturing light receiving element, imaging element, and electronic device
WO2018139110A1 (en) * 2017-01-24 2018-08-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Light receiving element, method for producing light receiving element, imaging element and electronic device
TWI781976B (en) * 2017-01-24 2022-11-01 日商索尼半導體解決方案公司 Light-receiving element, manufacturing method of light-receiving element, imaging element, and electronic device
KR20230012667A (en) * 2017-01-24 2023-01-26 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 Light receiving element, method for producing light receiving element, imaging element and electronic device
KR102498922B1 (en) * 2017-01-24 2023-02-13 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 Light-receiving element, method for manufacturing light-receiving element, imaging element, and electronic device
KR102609022B1 (en) * 2017-01-24 2023-12-04 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 Light receiving element, method for producing light receiving element, imaging element and electronic device
JP2020107668A (en) * 2018-12-26 2020-07-09 キヤノン株式会社 Imaging device and imaging system
JP7527301B2 (en) 2019-03-13 2024-08-02 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Photodetectors for Imaging Applications
WO2020217783A1 (en) * 2019-04-25 2020-10-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 Imaging device
JP2020010062A (en) * 2019-10-02 2020-01-16 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device and imaging system
JP7013425B2 (en) 2019-10-02 2022-01-31 キヤノン株式会社 Photoelectric conversion device and imaging system
WO2022210149A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 Solid-state imaging element and method for manufacturing solid-state imaging element

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012070171A1 (en) 2012-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012070171A1 (en) Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
US11832463B2 (en) Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
WO2012035702A1 (en) Solid-stage imaging device and manufacturing method therefor
JP6541080B2 (en) Solid-state imaging device
US7928478B2 (en) Image sensor with improved color crosstalk
JP5564847B2 (en) SOLID-STATE IMAGING DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND ELECTRONIC DEVICE
JP4725095B2 (en) Back-illuminated solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP5936364B2 (en) Imaging apparatus and imaging system including imaging apparatus
JP2012164768A (en) Solid state image pickup device
JP2016127264A (en) Solid state image sensor, manufacturing method of the same, and electronic apparatus
JP2004023107A (en) Image sensor and its manufacturing method
JP2009038309A (en) Solid-state image pickup element, method of manufacturing the same, and electronic information apparatus
JP2012049289A (en) Solid state image sensor and method of manufacturing the same, and electronic apparatus
WO2012035696A1 (en) Solid-state imaging device and manufacturing method therefor
JP2013012551A (en) Solid-state imaging apparatus, method of manufacturing solid-state imaging apparatus, and electronic apparatus
JP2016033972A (en) Imaging apparatus and imaging system
CN104347658B (en) Imaging device, electronic equipment and the method for manufacturing imaging device
WO2016104177A1 (en) Solid-state image capture element, method for manufacturing same, and electronic component
KR20210049103A (en) Solid state image sensor
WO2021117523A1 (en) Solid-state image sensor and electronic device
JP2015220255A (en) Backside irradiation type cmos imaging device, and method for manufacturing thereof
US20070145443A1 (en) CMOS Image Sensor and Method of Manufacturing the Same
JP2012099743A (en) Solid-state imaging device and manufacturing method therefor
JP5132641B2 (en) Method for manufacturing solid-state imaging device
JP4852336B2 (en) Manufacturing method of solid-state imaging device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140204