JPH0499379A - カラー固体撮像素子 - Google Patents
カラー固体撮像素子Info
- Publication number
- JPH0499379A JPH0499379A JP2217891A JP21789190A JPH0499379A JP H0499379 A JPH0499379 A JP H0499379A JP 2217891 A JP2217891 A JP 2217891A JP 21789190 A JP21789190 A JP 21789190A JP H0499379 A JPH0499379 A JP H0499379A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- color
- image sensor
- state image
- color solid
- Prior art date
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- Pending
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、カラー固体撮像素子に関し、さらに詳しく
は、同一半導体基板の素子形成領域上に複数の受光素子
を選択的に形成させ、当該各受光素子によって入射光を
波長毎に受光するカラー固体撮像素子の構成において、
各受光素子にそれぞれ対応する色フィルタを付帯させず
に、個々の素子自体に色フイルタ作用を与え得るように
しだ受光素子構造の改良に係るものである。
は、同一半導体基板の素子形成領域上に複数の受光素子
を選択的に形成させ、当該各受光素子によって入射光を
波長毎に受光するカラー固体撮像素子の構成において、
各受光素子にそれぞれ対応する色フィルタを付帯させず
に、個々の素子自体に色フイルタ作用を与え得るように
しだ受光素子構造の改良に係るものである。
従来例によるこの種のカラー固体撮像素子として、こＳ
では、特公昭５２−１７３７５号公報に開示された方法
により製造されるカラー固体撮像素子の概要構成を第３
図に模式的に示す。
では、特公昭５２−１７３７５号公報に開示された方法
により製造されるカラー固体撮像素子の概要構成を第３
図に模式的に示す。
すなわち、第３図に示す従来のカラー固体撮像素子の構
成において、符号１はｐ型半導体基板であり、２，３．
４は当該半導体基板ｌの主面上にｎ型不純物を選択的に
拡散形成して構成されるそれぞれに三原色、つまり、青
色、緑色、および赤色対応の第１ないし第３の各受光素
子、５，６．７はこれらの各受光素子２，３．４の個々
に対応して形成されるそれぞれに色フィルタ、８，９は
これらの各色フィルタ５．６．７間を隔てる透明高分子
材料を用いた汚染防止膜、１０はこれらの表面部を覆う
同様に透明高分子材料を用いた表面保護膜である。
成において、符号１はｐ型半導体基板であり、２，３．
４は当該半導体基板ｌの主面上にｎ型不純物を選択的に
拡散形成して構成されるそれぞれに三原色、つまり、青
色、緑色、および赤色対応の第１ないし第３の各受光素
子、５，６．７はこれらの各受光素子２，３．４の個々
に対応して形成されるそれぞれに色フィルタ、８，９は
これらの各色フィルタ５．６．７間を隔てる透明高分子
材料を用いた汚染防止膜、１０はこれらの表面部を覆う
同様に透明高分子材料を用いた表面保護膜である。
しかして、当該カラー固体撮像素子の製造は、まず、ｐ
型半導体基板ｌの各受光素子形成領域に対応する主面上
にあって、リソグラフィー法により当該各受光素子形成
領域部分を開口したフォトレジスト層を形成した上で、
ｎ型不純物イオン例えば、リンなどをイオン注入し、か
つ拡散処理して第１ないし第３の各受光素子２．３．４
をそれぞれ選択的に形成する。
型半導体基板ｌの各受光素子形成領域に対応する主面上
にあって、リソグラフィー法により当該各受光素子形成
領域部分を開口したフォトレジスト層を形成した上で、
ｎ型不純物イオン例えば、リンなどをイオン注入し、か
つ拡散処理して第１ないし第３の各受光素子２．３．４
をそれぞれ選択的に形成する。
ついで、前記各受光素子２．３．４を含む半導体基板】
上に感光性を有する被染色性高分子材料９例えば、重ク
ロム酸アンモニウム含有のゼラチンカゼインなどを塗布
し、かつ第１の受光素子２の部分対応にパターニングし
た後、染色により１色目１例えば、青色対応の色フィル
タ５を選択的に形成すると共に、当該色フィルタ５を透
明高分子材料からなる汚染防止膜８で被覆しておき、ま
た同様に、第２の受光素子３の部分対応に２色目。
上に感光性を有する被染色性高分子材料９例えば、重ク
ロム酸アンモニウム含有のゼラチンカゼインなどを塗布
し、かつ第１の受光素子２の部分対応にパターニングし
た後、染色により１色目１例えば、青色対応の色フィル
タ５を選択的に形成すると共に、当該色フィルタ５を透
明高分子材料からなる汚染防止膜８で被覆しておき、ま
た同様に、第２の受光素子３の部分対応に２色目。
例えば、緑色対応の色フィルタ６を選択的に形成して、
かつ汚染防止膜９で被覆し、さらに、第３の受光素子４
の部分対応に３色目１例えば、赤色対応の色フィルタ７
を選択的に形成し、最後に、これらを透明高分子材料か
らなる表面保護膜１０により被覆して保護するのである
。
かつ汚染防止膜９で被覆し、さらに、第３の受光素子４
の部分対応に３色目１例えば、赤色対応の色フィルタ７
を選択的に形成し、最後に、これらを透明高分子材料か
らなる表面保護膜１０により被覆して保護するのである
。
従って、このように構成された固体撮像素子では、表面
保護膜ｌＯ側から入射される光を、第１ないし第３の各
受光素子２．３．４に対応する各色フィルタ５，６．７
によって、当該光の波長毎にそれぞれ選択的に透過させ
て色分離を行なった上で、各受光素子２．３．４に受光
させることにより、それぞれの各受光素子２，３．４で
発生した電荷が、各色フィルタ５．６．７による色出力
として取り扱われる。
保護膜ｌＯ側から入射される光を、第１ないし第３の各
受光素子２．３．４に対応する各色フィルタ５，６．７
によって、当該光の波長毎にそれぞれ選択的に透過させ
て色分離を行なった上で、各受光素子２．３．４に受光
させることにより、それぞれの各受光素子２，３．４で
発生した電荷が、各色フィルタ５．６．７による色出力
として取り扱われる。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、前記のように構成される従来のカラー固
体撮像素子の場合、三原色対応の第１ないし第３の各受
光素子２．３．４に対しては、これらのそれぞれに対応
する各光波長毎の色フィルタ５゜６．７を形成する必要
があって、各色フィルタ５，６７の相互間で混色を生ず
る慣れがあり、また、これらの各色フィルタ５．６．７
を得るための感光性の被染色性高分子材料についても、
これが通常のレジストに比較して解像性が劣ることから
、必然的に各受光素子２，３．４での相互間の分離幅が
、各色フィルタ５，６．７の解像度によって制限される
ことになるという問題点がある。
体撮像素子の場合、三原色対応の第１ないし第３の各受
光素子２．３．４に対しては、これらのそれぞれに対応
する各光波長毎の色フィルタ５゜６．７を形成する必要
があって、各色フィルタ５，６７の相互間で混色を生ず
る慣れがあり、また、これらの各色フィルタ５．６．７
を得るための感光性の被染色性高分子材料についても、
これが通常のレジストに比較して解像性が劣ることから
、必然的に各受光素子２，３．４での相互間の分離幅が
、各色フィルタ５，６．７の解像度によって制限される
ことになるという問題点がある。
この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、各色対応の
色フィルタを形成せずに色分離し得て混色がなく、高解
像度化に優れた特長を発揮し得るようにした。この種の
カラー固体撮像素子を提供することである。
なされたもので、その目的とするところは、各色対応の
色フィルタを形成せずに色分離し得て混色がなく、高解
像度化に優れた特長を発揮し得るようにした。この種の
カラー固体撮像素子を提供することである。
〔課題を解決するための手段］
前記目的を達成するために、この発明に係るカラー固体
撮像素子は、三原色対応の第１ないし第３の各受光素子
の形成時における不純物イオンの注入条件を変え、これ
らの第１ないし第３の各受光素子、ひいては、各色対応
の受光素子毎に形成深さを異ならせてそれぞれに色フイ
ルタ作用を得られるようにし、従来のような第１ないし
第３の各受光素子に対応するそれぞれの各色フィルタを
省略し得るようにしたものである。
撮像素子は、三原色対応の第１ないし第３の各受光素子
の形成時における不純物イオンの注入条件を変え、これ
らの第１ないし第３の各受光素子、ひいては、各色対応
の受光素子毎に形成深さを異ならせてそれぞれに色フイ
ルタ作用を得られるようにし、従来のような第１ないし
第３の各受光素子に対応するそれぞれの各色フィルタを
省略し得るようにしたものである。
すなわち、この発明は、入射光を波長毎に受光して検出
するカラー固体撮像素子であって、同一半導体基板の素
子形成領域上に、複数の受光素子を所定間隔で個々独立
して選択的に形成すると共に、これらの各受光素子の形
成深さを複数種類に亘って変え、各種類毎に異なる波長
の光を受光し得るようにしたことを特徴とするカラー固
体撮像素子である。
するカラー固体撮像素子であって、同一半導体基板の素
子形成領域上に、複数の受光素子を所定間隔で個々独立
して選択的に形成すると共に、これらの各受光素子の形
成深さを複数種類に亘って変え、各種類毎に異なる波長
の光を受光し得るようにしたことを特徴とするカラー固
体撮像素子である。
［イ乍 用］
従って、この発明のカラー固体撮像素子では、各受光素
子の形成深さが複数種類に亘って異ならせであるために
、同一の単色光が入射されても、この入射光に基づいて
発生する電荷量が、各種類毎の受光素子によって異なる
ことになり、当該発生電荷量の差異により入射光の色分
離を容易に行ない得るのである。
子の形成深さが複数種類に亘って異ならせであるために
、同一の単色光が入射されても、この入射光に基づいて
発生する電荷量が、各種類毎の受光素子によって異なる
ことになり、当該発生電荷量の差異により入射光の色分
離を容易に行ない得るのである。
［実 施 例］
以下、この発明に係るカラー固体撮像素子の一実施例に
つき、第１図および第２図を参照して詳細に説明する。
つき、第１図および第２図を参照して詳細に説明する。
第１図はこの実施例を適用したカラー固体撮像素子の概
要構成を模式的に示す断面図、第２図は同上カラー固体
撮像素子における各受光素子の形成深さと発生電荷量と
の関係を説明するグラフである。
要構成を模式的に示す断面図、第２図は同上カラー固体
撮像素子における各受光素子の形成深さと発生電荷量と
の関係を説明するグラフである。
第１図に示す実施例構成においても、符号１１はｐ型半
導体基板であり、１２，１３，１．４は当該半導体基板
１１上に所定間隔で独立して選択的に埋め込み形成され
た三原色、つまり、青色、緑色、および赤色対応の第１
ないし第３の各受光素子、１５．托、１７はこれらの各
受光素子１２．１３．１４を個々に埋め込むためのそれ
ぞれにｐ゛層である。
導体基板であり、１２，１３，１．４は当該半導体基板
１１上に所定間隔で独立して選択的に埋め込み形成され
た三原色、つまり、青色、緑色、および赤色対応の第１
ないし第３の各受光素子、１５．托、１７はこれらの各
受光素子１２．１３．１４を個々に埋め込むためのそれ
ぞれにｐ゛層である。
こＳで、この種のカラー固体撮像素子に入射される可視
光は、その光波長によってそれぞれに青色、緑色、およ
び赤色の光に区分されるが、第１ないし第３の各受光素
子の基板表面からの形成深さと、それぞれの各色対応の
電荷発生量との間にあって、特に著るしく強（は現象さ
れないが、ある程度までの範囲内で、第２図に示すよう
な関係がある。
光は、その光波長によってそれぞれに青色、緑色、およ
び赤色の光に区分されるが、第１ないし第３の各受光素
子の基板表面からの形成深さと、それぞれの各色対応の
電荷発生量との間にあって、特に著るしく強（は現象さ
れないが、ある程度までの範囲内で、第２図に示すよう
な関係がある。
すなわち、前記半導体基板１１の主面に対して、第２図
に示すように、例えば、第３の受光素子１４（赤色光に
対応）の形成深さをＡ−Ｂ、第２の受光素子１３（緑色
光に対応）の形成深さをＢ−Ｃ，第３の受光素子１２（
青色光に対応）の形成深さをＣ−Ｄの範囲内にあるよう
に選択形成した場合にあって、これらの各受光素子１２
．１３．１４から読み出される発生電荷量Ｑ、、Ｑ２．
Ｑ３ば、深さＸの地点で発生する電荷量につき、赤をｒ
ｔｘ＋ ＋緑をｇ０３．青をｂＬｘ＋とすると、次のよ
うになる。
に示すように、例えば、第３の受光素子１４（赤色光に
対応）の形成深さをＡ−Ｂ、第２の受光素子１３（緑色
光に対応）の形成深さをＢ−Ｃ，第３の受光素子１２（
青色光に対応）の形成深さをＣ−Ｄの範囲内にあるよう
に選択形成した場合にあって、これらの各受光素子１２
．１３．１４から読み出される発生電荷量Ｑ、、Ｑ２．
Ｑ３ば、深さＸの地点で発生する電荷量につき、赤をｒ
ｔｘ＋ ＋緑をｇ０３．青をｂＬｘ＋とすると、次のよ
うになる。
Ｑ Ｉ＝ Ｓｉｒ ｆｘｌ ｄｘ
Ｑ２＝ （二ｒ＋ｘ＋ｄＸ＋ ’ｒ、’ｇＬｘ＋ｄＸ０
１ ＝ １．”ｒ ｌｘｌ ｄｘ＋ ）、’ｇ ｆｘｌ
ｄｘ＋ ｓ、Ｂｂ （ｘｌ ｄｘそして、入射光によ
って発生し得る全電荷量につき、赤、緑、青のそれぞれ
をｒ、 ｇ、 ｂとすると、ｒ＝Ｉ’、ｒ ｌ ｘ ｌ
ｄＸ＋ ｇ ” ’Ｓｓ ｇ ｌｘ ｌ ｄＸ＋ ｂ
” （Ａ ｂ ｌ ｘ ｌｄＸであり、またこＳで、 となり、 ＩＢ□ｘ）ｄｘ ｉ二ｒイｘＩｄｘ は、面積比であるので一定となる。
１ ＝ １．”ｒ ｌｘｌ ｄｘ＋ ）、’ｇ ｆｘｌ
ｄｘ＋ ｓ、Ｂｂ （ｘｌ ｄｘそして、入射光によ
って発生し得る全電荷量につき、赤、緑、青のそれぞれ
をｒ、 ｇ、 ｂとすると、ｒ＝Ｉ’、ｒ ｌ ｘ ｌ
ｄＸ＋ ｇ ” ’Ｓｓ ｇ ｌｘ ｌ ｄＸ＋ ｂ
” （Ａ ｂ ｌ ｘ ｌｄＸであり、またこＳで、 となり、 ＩＢ□ｘ）ｄｘ ｉ二ｒイｘＩｄｘ は、面積比であるので一定となる。
よって、Ｑ、か
らｒの値が求められ、かつ第２図の面積比に従ってＳ：
ｒ ｔ ｘ ＋ ｄ ｘが求められるため、同様にし
て、Ｑ２からｇの値が求められ、Ｑ３からｂの値が求め
られるもので、このような演算結果によって、入射光を
赤、緑、青の３色に分離し得るのである。
ｒ ｔ ｘ ＋ ｄ ｘが求められるため、同様にし
て、Ｑ２からｇの値が求められ、Ｑ３からｂの値が求め
られるもので、このような演算結果によって、入射光を
赤、緑、青の３色に分離し得るのである。
なお、前記実施例においては、それぞれに形成深さの異
なる各受光素子によって、青、緑、赤の３色に色分離す
る場合について述べたが、このような３色にのみ限定さ
れず、２色以上であれば、同様に、各種類毎の受光素子
の形成深さを異ならせるように調整することで容易に可
能である。但し、よりの以上多色にするときは、その製
造工程が複雑化する可能性が増す。
なる各受光素子によって、青、緑、赤の３色に色分離す
る場合について述べたが、このような３色にのみ限定さ
れず、２色以上であれば、同様に、各種類毎の受光素子
の形成深さを異ならせるように調整することで容易に可
能である。但し、よりの以上多色にするときは、その製
造工程が複雑化する可能性が増す。
また、この実施例の場合、各受光素子上にそれぞれｐ゛
層を形成するようにしているが、必ずしも形成しな（と
もよ（、この場合には、Ｑ、 −０２によりにｒ ｆｘ
ｌ ｄｘ、 Ｑ２ Ｑ３によりＳ：ｒｌｘｌ ｄｘ
＋（、ｇ ｆｘｌ ｄｘを求める演算が必要になる。
層を形成するようにしているが、必ずしも形成しな（と
もよ（、この場合には、Ｑ、 −０２によりにｒ ｆｘ
ｌ ｄｘ、 Ｑ２ Ｑ３によりＳ：ｒｌｘｌ ｄｘ
＋（、ｇ ｆｘｌ ｄｘを求める演算が必要になる。
さらに、この実施例では、第２図のＤ点が赤色光（可視
光）の立上り点になっているが、０点以上の深さであれ
ば、演算によっても色分離が可能でＩ、’ｒ 、ｘｌｄ
ｘ／ （’、ｒ ｆｘｌｄｘと（’、ｒ＋ｘ＋ｄＸ＋
（’、ｇ（＋＋＋ｄＸが分かっておればよく、かつＡ点
の設定についても同様でＢ点を越えなければよい。
光）の立上り点になっているが、０点以上の深さであれ
ば、演算によっても色分離が可能でＩ、’ｒ 、ｘｌｄ
ｘ／ （’、ｒ ｆｘｌｄｘと（’、ｒ＋ｘ＋ｄＸ＋
（’、ｇ（＋＋＋ｄＸが分かっておればよく、かつＡ点
の設定についても同様でＢ点を越えなければよい。
以上詳述したように、この発明によれば、入射光を波長
毎に受光して検出するカラー固体撮像素子において、同
一の半導体基板の素子形成領域上に、形成深さの異なる
複数の受光素子を所定間隔で選択的に形成させ、これに
よって各受光素子に対応する色フィルタを省略するよう
にしたので、同一の単色光が入射されても、この入射光
に基づいて各種類毎の受光素子に発生する電荷量が異な
ることになって、発生電荷量の差異により入射光の色分
離を容易に行ない得るのであり、各受光素子毎に色フィ
ルタを付帯させていた従来構成の場合でのように、色フ
イルタ間におけろ混色が解消され、かつ各色フイルタ形
成のために生じていた解像度などの制限がなくなること
から、設計上での自由度の大きい装置構成が得られるな
どの利点を有し、しかも、構造的にも比較的簡単で、容
易に実施できるなどの優れた特長を有するものである。
毎に受光して検出するカラー固体撮像素子において、同
一の半導体基板の素子形成領域上に、形成深さの異なる
複数の受光素子を所定間隔で選択的に形成させ、これに
よって各受光素子に対応する色フィルタを省略するよう
にしたので、同一の単色光が入射されても、この入射光
に基づいて各種類毎の受光素子に発生する電荷量が異な
ることになって、発生電荷量の差異により入射光の色分
離を容易に行ない得るのであり、各受光素子毎に色フィ
ルタを付帯させていた従来構成の場合でのように、色フ
イルタ間におけろ混色が解消され、かつ各色フイルタ形
成のために生じていた解像度などの制限がなくなること
から、設計上での自由度の大きい装置構成が得られるな
どの利点を有し、しかも、構造的にも比較的簡単で、容
易に実施できるなどの優れた特長を有するものである。
第１図はこの発明の一実施例を適用したカラー固体撮像
素子の受光素子部の概要構成を模式的に示す断面図、第
２図は同上カラー固体撮像素子における各受光素子の形
成深さと発生電荷量との関係を説明するグラフであり、
また、第３図は従来例によるカラー固体撮像素子の受光
素子部の概要構成を模式的に示す断面図である。 １１・・・・ｐ型半導体基板、 １２、１３．１４・・・・受光素子、 １．５，１６．１７・・・・ｐ”層。 代理人 大 岩 増 雄 暮隼Ｓ
素子の受光素子部の概要構成を模式的に示す断面図、第
２図は同上カラー固体撮像素子における各受光素子の形
成深さと発生電荷量との関係を説明するグラフであり、
また、第３図は従来例によるカラー固体撮像素子の受光
素子部の概要構成を模式的に示す断面図である。 １１・・・・ｐ型半導体基板、 １２、１３．１４・・・・受光素子、 １．５，１６．１７・・・・ｐ”層。 代理人 大 岩 増 雄 暮隼Ｓ
Claims (1)
- 入射光を波長毎に受光して検出するカラー固体撮像素子
であって、同一半導体基板の素子形成領域上に、複数の
受光素子を所定間隔で個々独立して選択的に形成すると
共に、これらの各受光素子の形成深さを２種類以上に亘
って変え、各種類毎に異なる波長の光を受光し得るよう
にしたことを特徴とするカラー固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2217891A JPH0499379A (ja) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | カラー固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2217891A JPH0499379A (ja) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | カラー固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0499379A true JPH0499379A (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=16711385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2217891A Pending JPH0499379A (ja) | 1990-08-17 | 1990-08-17 | カラー固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0499379A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040036087A (ko) * | 2002-10-23 | 2004-04-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 광의 파장에 따라 포토다이오드의 깊이가 다른 씨모스이미지센서 및 그 제조 방법 |
| JP2006245264A (ja) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | New Japan Radio Co Ltd | 半導体受光素子を有する集積回路 |
| CN101834196A (zh) * | 2009-03-12 | 2010-09-15 | 索尼公司 | 固态图像拾取装置及其制造方法和图像拾取装置 |
| CN108389872A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-10 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其制造方法 |
-
1990
- 1990-08-17 JP JP2217891A patent/JPH0499379A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040036087A (ko) * | 2002-10-23 | 2004-04-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 광의 파장에 따라 포토다이오드의 깊이가 다른 씨모스이미지센서 및 그 제조 방법 |
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| US20100230578A1 (en) * | 2009-03-12 | 2010-09-16 | Sony Corporation | Solid-state image pickup apparatus, method of manufacturing the same, and image pickup apparatus |
| US8492695B2 (en) * | 2009-03-12 | 2013-07-23 | Sony Corporation | Solid-state image pickup apparatus having improved spectral balance |
| US9231016B2 (en) | 2009-03-12 | 2016-01-05 | Sony Corporation | Method of manufacturing a solid-state image pickup apparatus improved spectral balance |
| CN108389872A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-10 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其制造方法 |
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