JPH08250698A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH08250698A JPH08250698A JP7054344A JP5434495A JPH08250698A JP H08250698 A JPH08250698 A JP H08250698A JP 7054344 A JP7054344 A JP 7054344A JP 5434495 A JP5434495 A JP 5434495A JP H08250698 A JPH08250698 A JP H08250698A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】画素電極を微細化しても良好な残像特性を維持
することが可能な固体撮像装置を提供する。 【構成】信号電荷蓄積領域SD等を覆う第2絶縁層19
の上に複数のチタン製の画素電極20が配設される。画
素電極20を覆うように光電変換膜22が配設され、更
にその上に透明な対向電極23が配設される。画素電極
20の周辺長WLと平面積SAとの比WL/SAが0.
6μm-1以上に設定される。光電変換膜22に面する画
素電極20の端部の上側エッジが曲率半径を有するよう
に形成される。その曲率半径Rsと画素電極20の膜厚
Tsとの比Rs/Tsが0.25以上に設定される。こ
れにより上側エッジにおける電界集中が解消され、残像
特性が向上する。
することが可能な固体撮像装置を提供する。 【構成】信号電荷蓄積領域SD等を覆う第2絶縁層19
の上に複数のチタン製の画素電極20が配設される。画
素電極20を覆うように光電変換膜22が配設され、更
にその上に透明な対向電極23が配設される。画素電極
20の周辺長WLと平面積SAとの比WL/SAが0.
6μm-1以上に設定される。光電変換膜22に面する画
素電極20の端部の上側エッジが曲率半径を有するよう
に形成される。その曲率半径Rsと画素電極20の膜厚
Tsとの比Rs/Tsが0.25以上に設定される。こ
れにより上側エッジにおける電界集中が解消され、残像
特性が向上する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像装置に関し、特
に、光電変換膜を信号電荷蓄積領域等の上に積層した2
階建て構造の固体撮像装置に関する。
に、光電変換膜を信号電荷蓄積領域等の上に積層した2
階建て構造の固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体基板の主面に受光蓄積部、信号電
荷読出し部及び、信号電荷転送部を平面上に形成した従
来の一般的な固体撮像装置に代わり、近年、光電変換膜
を信号電荷蓄積領域等の上に積層した2階建て構造の固
体撮像装置が開発されている。この構造の固体撮像装置
は、感光部の開口面積を広くすることができるため、高
感度且つ低スミアという優れた特性を有する。このた
め、この構造の固体撮像装置は、HDTV(High
Definition Television)カメ
ラ、パソコン画像入力用カメラ、民生用ビデオカメラ等
への応用が期待されている。
荷読出し部及び、信号電荷転送部を平面上に形成した従
来の一般的な固体撮像装置に代わり、近年、光電変換膜
を信号電荷蓄積領域等の上に積層した2階建て構造の固
体撮像装置が開発されている。この構造の固体撮像装置
は、感光部の開口面積を広くすることができるため、高
感度且つ低スミアという優れた特性を有する。このた
め、この構造の固体撮像装置は、HDTV(High
Definition Television)カメ
ラ、パソコン画像入力用カメラ、民生用ビデオカメラ等
への応用が期待されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構造の固
体撮像装置においては、画素電極を微細化しようとする
と、残像特性が劣化するという現象が見られる。従っ
て、本発明は、この残像特性の劣化のメカニズムを解析
し、画素電極を微細化しても良好な残像特性を維持する
ことが可能な固体撮像装置を提供することを目的とす
る。
体撮像装置においては、画素電極を微細化しようとする
と、残像特性が劣化するという現象が見られる。従っ
て、本発明は、この残像特性の劣化のメカニズムを解析
し、画素電極を微細化しても良好な残像特性を維持する
ことが可能な固体撮像装置を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の視点に係
る固体撮像装置は、下地層と、前記下地層上に形成され
た複数の画素電極と、前記画素電極を覆うように形成さ
れた光電変換膜と、前記光電変換膜上に形成された対向
電極とを具備し、前記画素電極の周辺長WLと平面積S
Aとの比WL/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前
記光電変換膜に面する前記画素電極のエッジが連続的に
変化する面により規定されることを特徴とする。
る固体撮像装置は、下地層と、前記下地層上に形成され
た複数の画素電極と、前記画素電極を覆うように形成さ
れた光電変換膜と、前記光電変換膜上に形成された対向
電極とを具備し、前記画素電極の周辺長WLと平面積S
Aとの比WL/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前
記光電変換膜に面する前記画素電極のエッジが連続的に
変化する面により規定されることを特徴とする。
【0005】本発明の第2の視点に係る固体撮像装置
は、下地層と、前記下地層上に形成された複数の画素電
極と、前記画素電極を覆うように形成された光電変換膜
と、前記光電変換膜上に形成された対向電極とを具備
し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの比WL
/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記光電変換膜
に面する前記画素電極のエッジが曲率半径を有するよう
に形成され、前記曲率半径Rsと前記画素電極の膜厚T
sとの比Rs/Tsが0.25以上であることを特徴と
する。
は、下地層と、前記下地層上に形成された複数の画素電
極と、前記画素電極を覆うように形成された光電変換膜
と、前記光電変換膜上に形成された対向電極とを具備
し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの比WL
/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記光電変換膜
に面する前記画素電極のエッジが曲率半径を有するよう
に形成され、前記曲率半径Rsと前記画素電極の膜厚T
sとの比Rs/Tsが0.25以上であることを特徴と
する。
【0006】本発明の第3の視点に係る固体撮像装置
は、下地層と、前記下地層上に形成された複数の画素電
極と、前記画素電極を覆うように形成された光電変換膜
と、前記光電変換膜上に形成された対向電極とを具備
し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの比WL
/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記光電変換膜
に面する前記画素電極のエッジの角度が95度以上であ
ることを特徴とする。
は、下地層と、前記下地層上に形成された複数の画素電
極と、前記画素電極を覆うように形成された光電変換膜
と、前記光電変換膜上に形成された対向電極とを具備
し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの比WL
/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記光電変換膜
に面する前記画素電極のエッジの角度が95度以上であ
ることを特徴とする。
【0007】本発明の第4の視点に係る固体撮像装置
は、下地層と、前記下地層上に形成された複数の画素電
極と、前記画素電極を覆うように形成された光電変換膜
と、前記光電変換膜上に形成された対向電極とを具備
し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの比WL
/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記画素電極が
実質的に矩形で、その4隅の内の少なくとも1つのエッ
ジが曲率半径を有するように形成され、前記曲率半径R
pと前記画素電極の一辺の長さLpとの比Rp/Lpが
0.125以上であることを特徴とする。
は、下地層と、前記下地層上に形成された複数の画素電
極と、前記画素電極を覆うように形成された光電変換膜
と、前記光電変換膜上に形成された対向電極とを具備
し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの比WL
/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記画素電極が
実質的に矩形で、その4隅の内の少なくとも1つのエッ
ジが曲率半径を有するように形成され、前記曲率半径R
pと前記画素電極の一辺の長さLpとの比Rp/Lpが
0.125以上であることを特徴とする。
【0008】本発明の第5の視点に係る固体撮像装置
は、下地層と、前記下地層上に形成された複数の画素電
極と、前記画素電極を覆うように形成された光電変換膜
と、前記光電変換膜上に形成された対向電極とを具備
し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの比WL
/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記画素電極間
の距離が1.0μm以下であり、且つ前記光電変換膜の
厚さが1.6μm以下であることを特徴とする。
は、下地層と、前記下地層上に形成された複数の画素電
極と、前記画素電極を覆うように形成された光電変換膜
と、前記光電変換膜上に形成された対向電極とを具備
し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの比WL
/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記画素電極間
の距離が1.0μm以下であり、且つ前記光電変換膜の
厚さが1.6μm以下であることを特徴とする。
【0009】本発明の第6の視点に係る固体撮像装置
は、下地層と、前記下地層上に形成された複数の画素電
極と、前記画素電極を覆うように形成された光電変換膜
と、前記光電変換膜上に形成された対向電極とを具備
し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの比WL
/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記画素電極間
で前記下地膜に溝が形成され、前記溝の深さDsと前記
画素電極厚さTsとの比Ds/Tsが0.2以上1.0
以下であることを特徴とする。
は、下地層と、前記下地層上に形成された複数の画素電
極と、前記画素電極を覆うように形成された光電変換膜
と、前記光電変換膜上に形成された対向電極とを具備
し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの比WL
/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記画素電極間
で前記下地膜に溝が形成され、前記溝の深さDsと前記
画素電極厚さTsとの比Ds/Tsが0.2以上1.0
以下であることを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明の第1乃至第3視点に係る固体撮像装置
によれば、画素電極の縦断側面図に現れる上側エッジに
おける電界集中が解消され、これにより、残像特性を向
上させることが可能となる。ここで、縦断側面図に現れ
る上側エッジとは画素電極の端部で光電変換膜に面して
形成されるエッジや、画素電極の段部及び凹部で光電変
換膜に面して形成されるエッジを意味する。
によれば、画素電極の縦断側面図に現れる上側エッジに
おける電界集中が解消され、これにより、残像特性を向
上させることが可能となる。ここで、縦断側面図に現れ
る上側エッジとは画素電極の端部で光電変換膜に面して
形成されるエッジや、画素電極の段部及び凹部で光電変
換膜に面して形成されるエッジを意味する。
【0011】本発明の第4視点に係る固体撮像装置によ
れば、画素電極の平面図に現れる4隅の内の少なくとも
1つのエッジにおける電界集中が解消され、これによ
り、残像特性を向上させることが可能となる。
れば、画素電極の平面図に現れる4隅の内の少なくとも
1つのエッジにおける電界集中が解消され、これによ
り、残像特性を向上させることが可能となる。
【0012】本発明の第5視点に係る固体撮像装置によ
れば、光電変換膜内、特に画素電極端部に対応する位置
での電界強度を低下させることにより、残像特性を向上
させることが可能となる。
れば、光電変換膜内、特に画素電極端部に対応する位置
での電界強度を低下させることにより、残像特性を向上
させることが可能となる。
【0013】本発明の第6視点に係る固体撮像装置によ
れば、画素電極の端部の下側エッジにおける電界集中
と、画素電極の端部の下側エッジと光電変換膜中の欠陥
線との相対位置とのトレードオフの関係を最適に調整す
ることができ、残像特性を向上させることが可能とな
る。
れば、画素電極の端部の下側エッジにおける電界集中
と、画素電極の端部の下側エッジと光電変換膜中の欠陥
線との相対位置とのトレードオフの関係を最適に調整す
ることができ、残像特性を向上させることが可能とな
る。
【0014】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例を参照して詳述
する。
する。
【0015】図1は本発明の第1実施例に係る固体撮像
装置を示す概略断面図である。図中11は半導体基板で
あるp型シリコン基板を示す。p型シリコン基板11の
上部には、p+ 型の素子分離層12、信号電荷蓄積領域
である蓄積ダイオードSDを構成するためのn- 型の拡
散層13、信号電荷転送領域である垂直CCDチャネル
TCを構成するためのn- 型の拡散層14が形成され
る。蓄積ダイオードと垂直CCDチャネルとの間、即ち
拡散層13、14間が信号電荷読みだし領域ROに相当
する。また、垂直CCDチャネルTC及び信号電荷読み
だし領域ROには、p型シリコン基板11上に第1絶縁
層15を介して転送電極16及び17が形成される。転
送電極16、17により、光電変換膜で発生した電荷を
蓄積した信号電荷蓄積領域SDから電荷を信号電荷転送
領域TCに転送する。
装置を示す概略断面図である。図中11は半導体基板で
あるp型シリコン基板を示す。p型シリコン基板11の
上部には、p+ 型の素子分離層12、信号電荷蓄積領域
である蓄積ダイオードSDを構成するためのn- 型の拡
散層13、信号電荷転送領域である垂直CCDチャネル
TCを構成するためのn- 型の拡散層14が形成され
る。蓄積ダイオードと垂直CCDチャネルとの間、即ち
拡散層13、14間が信号電荷読みだし領域ROに相当
する。また、垂直CCDチャネルTC及び信号電荷読み
だし領域ROには、p型シリコン基板11上に第1絶縁
層15を介して転送電極16及び17が形成される。転
送電極16、17により、光電変換膜で発生した電荷を
蓄積した信号電荷蓄積領域SDから電荷を信号電荷転送
領域TCに転送する。
【0016】第1絶縁層15は垂直CCDチャネルT
C、信号電荷読みだし領域RO、及び蓄積ダイオードS
Dの一部までを覆うように形成される。第1絶縁層15
に沿って引き出し電極18が形成される。引き出し電極
18上には、第2絶縁層19が形成される。更に、引き
出し電極18及び第2絶縁層19上には、厚さ1nm〜
1000nmの画素電極20が形成され、引き出し電極
18と画素電極20は電気的に接続する。
C、信号電荷読みだし領域RO、及び蓄積ダイオードS
Dの一部までを覆うように形成される。第1絶縁層15
に沿って引き出し電極18が形成される。引き出し電極
18上には、第2絶縁層19が形成される。更に、引き
出し電極18及び第2絶縁層19上には、厚さ1nm〜
1000nmの画素電極20が形成され、引き出し電極
18と画素電極20は電気的に接続する。
【0017】図1においては、隣の画素の転送電極16
b、引き出し電極18b、画素電極20bも示されてい
る。
b、引き出し電極18b、画素電極20bも示されてい
る。
【0018】画素電極20上には、光電変換膜22が形
成される。更に、光電変換膜22上には、例えばITO
からなる透明な対向電極23が形成される。なお、光電
変換膜22は、画素電極20側から順に、厚さ1nm〜
100nmのi型の水素化a−SiC層24、厚さ50
0nm〜5000nmのi型の水素化a−Si層25、
厚さ1nm〜100nmのp型の水素化a−SiC層2
6が積層されることにより構成される。i型の水素化a
−SiC層25は、高周波グロー放電分解法や、水銀増
感光CVD法等により形成することができる。
成される。更に、光電変換膜22上には、例えばITO
からなる透明な対向電極23が形成される。なお、光電
変換膜22は、画素電極20側から順に、厚さ1nm〜
100nmのi型の水素化a−SiC層24、厚さ50
0nm〜5000nmのi型の水素化a−Si層25、
厚さ1nm〜100nmのp型の水素化a−SiC層2
6が積層されることにより構成される。i型の水素化a
−SiC層25は、高周波グロー放電分解法や、水銀増
感光CVD法等により形成することができる。
【0019】第1実施例に係る固体撮像装置は、画素電
極20のエッジにおける電界集中を解消し、残像特性を
向上させたことを特徴とする。ここで画素電極20のエ
ッジとは、電極20の縦断側面図に現れる上側エッジだ
けでなく、電極20の平面図に現れるエッジを意味す
る。縦断側面図に現れる上側エッジとしては、光電変換
膜22に面する側、即ち上側で、画素電極20の端部に
形成されるエッジED1や、電極20の段部及び凹部に
形成されるエッジED2を挙げることができる。図1に
おけるエッジED2は、画素電極20が引き出し電極1
8とコンタクトするために発生した凹部を囲むように形
成される。平面図に現れるエッジとしては、主に画素電
極20が矩形の場合にその4隅、即ち外輪郭上に形成さ
れるエッジを挙げることができる。
極20のエッジにおける電界集中を解消し、残像特性を
向上させたことを特徴とする。ここで画素電極20のエ
ッジとは、電極20の縦断側面図に現れる上側エッジだ
けでなく、電極20の平面図に現れるエッジを意味す
る。縦断側面図に現れる上側エッジとしては、光電変換
膜22に面する側、即ち上側で、画素電極20の端部に
形成されるエッジED1や、電極20の段部及び凹部に
形成されるエッジED2を挙げることができる。図1に
おけるエッジED2は、画素電極20が引き出し電極1
8とコンタクトするために発生した凹部を囲むように形
成される。平面図に現れるエッジとしては、主に画素電
極20が矩形の場合にその4隅、即ち外輪郭上に形成さ
れるエッジを挙げることができる。
【0020】次に、残像量に対する画素電極20のエッ
ジの影響について説明する。
ジの影響について説明する。
【0021】図3のグラフは画素電極形状が異なる2つ
のサンプルA及びサンプルBにおける残像特性を調べた
結果を示す。ここで、サンプルAは図2(a)に示すよ
うに画素電極が単一の電極20からなる。サンプルBは
図2(b)に示すように画素電極が複数の電極20m、
20nからなり、上側エッジEDは概ね90度をなす。
図3から、サンプルBはサンプルAよりも、固体撮像装
置における重要な特性である残像量が大きいことが分か
る。
のサンプルA及びサンプルBにおける残像特性を調べた
結果を示す。ここで、サンプルAは図2(a)に示すよ
うに画素電極が単一の電極20からなる。サンプルBは
図2(b)に示すように画素電極が複数の電極20m、
20nからなり、上側エッジEDは概ね90度をなす。
図3から、サンプルBはサンプルAよりも、固体撮像装
置における重要な特性である残像量が大きいことが分か
る。
【0022】図4(a)、(b)のグラフは、夫々サン
プルA、サンプルBにおける光電変換膜中の電界強度分
布をシミュレーションした計算結果を示す。図4
(a)、(b)を比較すると分かるように、サンプルB
の画素電極の端部の上側エッジにおける電界強度は、サ
ンプルAの画素電極における電界強度の約2倍と見積も
られる。この結果は、サンプルAにおいて−14Vで発
生する残像量の増加が、サンプルBでは−7Vで発生す
ることと見事に一致する。
プルA、サンプルBにおける光電変換膜中の電界強度分
布をシミュレーションした計算結果を示す。図4
(a)、(b)を比較すると分かるように、サンプルB
の画素電極の端部の上側エッジにおける電界強度は、サ
ンプルAの画素電極における電界強度の約2倍と見積も
られる。この結果は、サンプルAにおいて−14Vで発
生する残像量の増加が、サンプルBでは−7Vで発生す
ることと見事に一致する。
【0023】図5のグラフは、サンプルA及びサンプル
Bの残像電流の経時変化を調べた結果を示す。図5か
ら、サンプルBはサンプルAよりも、残像電流の減少の
仕方が非常に遅いことことが分かる。図6のグラフは、
サンプルAのみを使用し、電界の強度を変えて残像電流
の経時変化を調べた結果を示す。図6中、特性線F1は
画素電極と透明な対向電極との間に1Vを印加した場合
を示し、特性線F2は画素電極と透明な対向電極との間
に20Vを印加した場合を示す。電界が強い場合は、サ
ンプルBにおいて観測された(図5参照)ように、残像
電流の減少の仕方が非常に遅くなる。このようなことか
ら、サンプルBにおける残像量の増加の原因は画素電極
の端部のエッジEDにおける電界集中にあると考えられ
る。
Bの残像電流の経時変化を調べた結果を示す。図5か
ら、サンプルBはサンプルAよりも、残像電流の減少の
仕方が非常に遅いことことが分かる。図6のグラフは、
サンプルAのみを使用し、電界の強度を変えて残像電流
の経時変化を調べた結果を示す。図6中、特性線F1は
画素電極と透明な対向電極との間に1Vを印加した場合
を示し、特性線F2は画素電極と透明な対向電極との間
に20Vを印加した場合を示す。電界が強い場合は、サ
ンプルBにおいて観測された(図5参照)ように、残像
電流の減少の仕方が非常に遅くなる。このようなことか
ら、サンプルBにおける残像量の増加の原因は画素電極
の端部のエッジEDにおける電界集中にあると考えられ
る。
【0024】画素電極の端部における電界の集中は、積
層型の固体撮像装置において重要な問題である。画素電
極の端部における電界集中の影響が及ぶ領域の、画素電
極全体に対する割合は、1画素の面積が小さくなればな
るほど大きくなる。このため、画素電極の端部における
電界集中による残像量の増加効果は、1画素の面積が小
さくなればなるほど顕著になる。
層型の固体撮像装置において重要な問題である。画素電
極の端部における電界集中の影響が及ぶ領域の、画素電
極全体に対する割合は、1画素の面積が小さくなればな
るほど大きくなる。このため、画素電極の端部における
電界集中による残像量の増加効果は、1画素の面積が小
さくなればなるほど顕著になる。
【0025】図7のグラフは、画素電極の周辺長/平面
積と残像量との関係を調べた結果を示す。ここで、画素
電極としては同図に挿入画として示したように、一辺の
長さがLの正方形をなす電極を用いた。図7中、特性線
F4は、縦断側面図に現れる画素電極の端部の上側エッ
ジ及び平面図に現れる画素電極の4隅のエッジの角度が
共に概ね90度の場合の特性を示す。人が残像を感じな
い限界の基準として、3フィールド後の残像量を0.4
%以下とすると、特性線F4では、これを実現するため
に、画素電極周辺長WL=4Lと画素電極平面積SA=
L2 との比WL/SAを0.6μm-1以下にする必要が
ある。即ち、このような特性の固体撮像装置では、残像
特性の劣化を考慮すると、画素の微細化が困難であり、
このことが画素密度を高める上で大きな阻害要因となっ
ている。
積と残像量との関係を調べた結果を示す。ここで、画素
電極としては同図に挿入画として示したように、一辺の
長さがLの正方形をなす電極を用いた。図7中、特性線
F4は、縦断側面図に現れる画素電極の端部の上側エッ
ジ及び平面図に現れる画素電極の4隅のエッジの角度が
共に概ね90度の場合の特性を示す。人が残像を感じな
い限界の基準として、3フィールド後の残像量を0.4
%以下とすると、特性線F4では、これを実現するため
に、画素電極周辺長WL=4Lと画素電極平面積SA=
L2 との比WL/SAを0.6μm-1以下にする必要が
ある。即ち、このような特性の固体撮像装置では、残像
特性の劣化を考慮すると、画素の微細化が困難であり、
このことが画素密度を高める上で大きな阻害要因となっ
ている。
【0026】また、図1図示のような光電変換膜22を
信号電荷蓄積領域SD等の上に積層した2階建て構造の
固体撮像装置では、画素電極20と信号電荷蓄積領域S
Dの引き出し電極18とを接続するため、画素コンタク
ト部が存在する。このため、画素電極20には、前述の
ように、段部や凹部が発生し、ここでも上側エッジ(図
1のエッジED2)が形成される。このようなエッジで
も、電極端部の上側エッジと同様に、電界の集中が発生
し、残像量を増加させる。
信号電荷蓄積領域SD等の上に積層した2階建て構造の
固体撮像装置では、画素電極20と信号電荷蓄積領域S
Dの引き出し電極18とを接続するため、画素コンタク
ト部が存在する。このため、画素電極20には、前述の
ように、段部や凹部が発生し、ここでも上側エッジ(図
1のエッジED2)が形成される。このようなエッジで
も、電極端部の上側エッジと同様に、電界の集中が発生
し、残像量を増加させる。
【0027】また、同様に、図7の挿入画に示すような
矩形の平面形状を有する画素電極では、平面図に現れる
電極の4隅がエッジとなる。このようなエッジでも、縦
断側面図に現れるエッジと同様に、電界の集中が発生
し、残像量を増加させる。また、この場合、画素電極の
4隅における電界集中の影響が及ぶ領域の、画素電極全
体に対する割合は、1画素の面積が小さくなればなるほ
ど大きくなる。このため、画素電極の4隅における電界
集中による残像量の増加効果は、1画素の面積が小さく
なればなるほど顕著になる。
矩形の平面形状を有する画素電極では、平面図に現れる
電極の4隅がエッジとなる。このようなエッジでも、縦
断側面図に現れるエッジと同様に、電界の集中が発生
し、残像量を増加させる。また、この場合、画素電極の
4隅における電界集中の影響が及ぶ領域の、画素電極全
体に対する割合は、1画素の面積が小さくなればなるほ
ど大きくなる。このため、画素電極の4隅における電界
集中による残像量の増加効果は、1画素の面積が小さく
なればなるほど顕著になる。
【0028】次に、第1実施例に係る画素電極20のエ
ッジの形状と、その条件について説明する。
ッジの形状と、その条件について説明する。
【0029】図8(a)は画素電極20の端部の上側エ
ッジEDsの縦断面形状を示す。ここでエッジEDs
は、残像を抑制するため、曲率半径Rsを有するように
形成される。図8(b)のグラフは、曲率半径Rsと画
素電極20の膜厚Tsとの比Rs/Tsと、残像量との
関係を調べた結果を示す。図8(b)から、比Rs/T
sを0.25以上とすれば、3フィールド後の残像量を
0.4%以下(人が残像を感じない限界の基準)にでき
ることが分かる。
ッジEDsの縦断面形状を示す。ここでエッジEDs
は、残像を抑制するため、曲率半径Rsを有するように
形成される。図8(b)のグラフは、曲率半径Rsと画
素電極20の膜厚Tsとの比Rs/Tsと、残像量との
関係を調べた結果を示す。図8(b)から、比Rs/T
sを0.25以上とすれば、3フィールド後の残像量を
0.4%以下(人が残像を感じない限界の基準)にでき
ることが分かる。
【0030】図9(a)は画素電極20の端部の上側エ
ッジEDsの縦断面形状の変更例を示す。ここでエッジ
EDsは、残像を抑制するため、2つのエッジEDs
1、EDs2に分割され、各エッジの角度θ1、θ2、
即ちエッジを挟む2辺のなす内角は鈍角をなすように形
成される。図9(b)のグラフは、エッジの角度θと残
像量との関係を調べた結果を示す。図9(b)から、エ
ッジの角度θを95度以上にすれば、3フィールド後の
残像量を0.4%以下にできることが分かる。
ッジEDsの縦断面形状の変更例を示す。ここでエッジ
EDsは、残像を抑制するため、2つのエッジEDs
1、EDs2に分割され、各エッジの角度θ1、θ2、
即ちエッジを挟む2辺のなす内角は鈍角をなすように形
成される。図9(b)のグラフは、エッジの角度θと残
像量との関係を調べた結果を示す。図9(b)から、エ
ッジの角度θを95度以上にすれば、3フィールド後の
残像量を0.4%以下にできることが分かる。
【0031】図10(a)は実質的に矩形の画素電極2
0の4隅にあるエッジEDpの平面形状を示す。ここで
エッジEDpは、残像を抑制するため、曲率半径Rpを
有するように形成される。図10(b)のグラフは、曲
率半径Rpと画素電極20の一辺の長さLpとの比Rp
/Lpと、残像量との関係を調べた結果を示す。図10
(b)から、比Rp/Lpを0.125以上とすれば、
3フィールド後の残像量を0.4%以下にできることが
分かる。
0の4隅にあるエッジEDpの平面形状を示す。ここで
エッジEDpは、残像を抑制するため、曲率半径Rpを
有するように形成される。図10(b)のグラフは、曲
率半径Rpと画素電極20の一辺の長さLpとの比Rp
/Lpと、残像量との関係を調べた結果を示す。図10
(b)から、比Rp/Lpを0.125以上とすれば、
3フィールド後の残像量を0.4%以下にできることが
分かる。
【0032】図11(a)〜(d)は、図8(a)或い
は図9(a)に示すような画素電極20の端部の上側エ
ッジEDsを形成するためのエッチング工程を順に示
す。ここで、画素電極20はチタン膜30から形成さ
れ、第2絶縁層19はシリコン酸化膜31から形成され
る。
は図9(a)に示すような画素電極20の端部の上側エ
ッジEDsを形成するためのエッチング工程を順に示
す。ここで、画素電極20はチタン膜30から形成さ
れ、第2絶縁層19はシリコン酸化膜31から形成され
る。
【0033】まず、図11(a)に示すように、シリコ
ン酸化膜31上にスパッタ法や蒸着法等を用いてチタン
膜30を形成する。チタン膜30の膜厚は1nmから1
000nmとする。この際、曲率半径Rsを得たいチタ
ン膜30の上部33においては、成膜条件を変え、下部
32よりもチタンの密度の粗な組成とする。
ン酸化膜31上にスパッタ法や蒸着法等を用いてチタン
膜30を形成する。チタン膜30の膜厚は1nmから1
000nmとする。この際、曲率半径Rsを得たいチタ
ン膜30の上部33においては、成膜条件を変え、下部
32よりもチタンの密度の粗な組成とする。
【0034】次に、チタン膜30上にレジスト膜34を
塗布形成し、露光工程を経て、図11(b)に示すよう
に、レジスト膜34に所定のパターンを形成する。次
に、RIE装置において、BC13 とCl2 の混合ガス
を用い、図11(c)に示すように、チタン膜30をエ
ッチングする。
塗布形成し、露光工程を経て、図11(b)に示すよう
に、レジスト膜34に所定のパターンを形成する。次
に、RIE装置において、BC13 とCl2 の混合ガス
を用い、図11(c)に示すように、チタン膜30をエ
ッチングする。
【0035】チタン膜30は上部33と下部32とでチ
タンの密度が変わっているため、上部33の方が早くエ
ッチングされる。このため、チタン膜30の上側エッジ
は曲線状或いはテーパ状となり、図8(a)或いは図9
(a)に示すような上側エッジを形成することができ
る。エッチング後、図11(d)に示すように、剥離液
を用いてレジスト膜34を取り除く。
タンの密度が変わっているため、上部33の方が早くエ
ッチングされる。このため、チタン膜30の上側エッジ
は曲線状或いはテーパ状となり、図8(a)或いは図9
(a)に示すような上側エッジを形成することができ
る。エッチング後、図11(d)に示すように、剥離液
を用いてレジスト膜34を取り除く。
【0036】このようにして形成した画素電極20の画
素電極の周辺長/平面積と残像量との関係を調べた結果
を、図7のグラフ中に特性線F3で示す。ここで、縦断
側面図に現れる画素電極20の端部の上側エッジは曲率
半径を有し、曲率半径Rsと画素電極20の膜厚Tsと
の比Rs/Tsは概ね0.5であった。画素電極20の
平面形状は、図7に挿入画として示したように、一辺の
長さがLの実質的に正方形であり、また、平面図に現れ
る画素電極の4隅のエッジの曲率半径は概ね零で、その
角度は概ね90度であった。
素電極の周辺長/平面積と残像量との関係を調べた結果
を、図7のグラフ中に特性線F3で示す。ここで、縦断
側面図に現れる画素電極20の端部の上側エッジは曲率
半径を有し、曲率半径Rsと画素電極20の膜厚Tsと
の比Rs/Tsは概ね0.5であった。画素電極20の
平面形状は、図7に挿入画として示したように、一辺の
長さがLの実質的に正方形であり、また、平面図に現れ
る画素電極の4隅のエッジの曲率半径は概ね零で、その
角度は概ね90度であった。
【0037】図7の特性線F3に示すように、本発明に
係る画素電極20においては、画素電極周辺長WL=4
Lと画素電極平面積SA=L2 との比WL/SAが0.
6μm-1以上であっても、3フィールド後の残像量を
0.4%以下(人が残像を感じない限界の基準)にでき
た。ちなみに、L=1(μm)、4L/L2 =4.0
(μm-1)において、本発明に係るサンプルは残像量
0.3%を達成した。
係る画素電極20においては、画素電極周辺長WL=4
Lと画素電極平面積SA=L2 との比WL/SAが0.
6μm-1以上であっても、3フィールド後の残像量を
0.4%以下(人が残像を感じない限界の基準)にでき
た。ちなみに、L=1(μm)、4L/L2 =4.0
(μm-1)において、本発明に係るサンプルは残像量
0.3%を達成した。
【0038】なお、図11(a)〜(d)では実質的に
2層構造のチタン膜30を用いた形成方法について説明
したが、チタン膜30が3層構造以上の場合について
も、同形成方法は応用できる。例えば、チタン膜30が
3層構造とすると、図12に示すような、多角形状に傾
斜する上側エッジを有する画素電極も形成することがで
きる。これにより、図7に示した特性は更に改善され、
低残像が実現される。
2層構造のチタン膜30を用いた形成方法について説明
したが、チタン膜30が3層構造以上の場合について
も、同形成方法は応用できる。例えば、チタン膜30が
3層構造とすると、図12に示すような、多角形状に傾
斜する上側エッジを有する画素電極も形成することがで
きる。これにより、図7に示した特性は更に改善され、
低残像が実現される。
【0039】また、図8(a)或いは図9(a)に示す
ような画素電極20のエッジEDsを形成するため、図
13に示すように、ポジ型のレジストを用いた方法を採
用することもできる。
ような画素電極20のエッジEDsを形成するため、図
13に示すように、ポジ型のレジストを用いた方法を採
用することもできる。
【0040】ポジ型のレジストは、チタンの密着性が弱
いため、レジストが除去された開口部付近でレジスト膜
34とチタン膜30との間にわずかな隙間を持たせるこ
とができる。このため、RIE装置BにおいてCl3 と
Cl2 の混合ガスを用いてチタン膜をエッチングする
と、レジスト膜34とチタン膜30との間の上記隙間を
介してチタン膜20の上部がエッチングされる。このた
め、曲線状或いはテーパ状の上側エッジを端部に有する
画素電極が得られる。
いため、レジストが除去された開口部付近でレジスト膜
34とチタン膜30との間にわずかな隙間を持たせるこ
とができる。このため、RIE装置BにおいてCl3 と
Cl2 の混合ガスを用いてチタン膜をエッチングする
と、レジスト膜34とチタン膜30との間の上記隙間を
介してチタン膜20の上部がエッチングされる。このた
め、曲線状或いはテーパ状の上側エッジを端部に有する
画素電極が得られる。
【0041】また、図14(a)〜(d)に示すよう
に、不純物がドープされていないシリコン酸化膜(Si
O2 )膜35を下地層として用いても、図8(a)或い
は図9(a)に示すような画素電極20のエッジEDs
を形成することができる。
に、不純物がドープされていないシリコン酸化膜(Si
O2 )膜35を下地層として用いても、図8(a)或い
は図9(a)に示すような画素電極20のエッジEDs
を形成することができる。
【0042】まず、図14(a)に示すように、SiO
2 膜35上にスパッタ法や蒸着法等を用いてチタン膜3
0を形成する。チタン膜30の膜厚は1nmから100
0nmとする。次に、チタン膜30上にレジスト膜34
を塗布形成し、露光工程を経て、図14(b)に示すよ
うに、レジスト膜34に所定のパターンを形成する。次
に、RIE装置において、BC13 とCl2 の混合ガス
を用い、図14(c)に示すように、チタン膜30をエ
ッチングする。
2 膜35上にスパッタ法や蒸着法等を用いてチタン膜3
0を形成する。チタン膜30の膜厚は1nmから100
0nmとする。次に、チタン膜30上にレジスト膜34
を塗布形成し、露光工程を経て、図14(b)に示すよ
うに、レジスト膜34に所定のパターンを形成する。次
に、RIE装置において、BC13 とCl2 の混合ガス
を用い、図14(c)に示すように、チタン膜30をエ
ッチングする。
【0043】ドープされていないSiO2 膜35はチタ
ン膜30のエッチングガスであるBC13 とCl2 の混
合ガスに対して耐性が高い。このため、チタン膜30の
エッチングが進行してSiO2 膜35の表面が露出する
と、レジスト膜34の下でチタン膜30にアンダーカッ
トが発生する。このため、曲線状或いはテーパ状のエッ
ジを端部に有する画素電極が得られる。エッチング後、
図14(d)に示すように、剥離液を用いてレジスト膜
34を取り除く。
ン膜30のエッチングガスであるBC13 とCl2 の混
合ガスに対して耐性が高い。このため、チタン膜30の
エッチングが進行してSiO2 膜35の表面が露出する
と、レジスト膜34の下でチタン膜30にアンダーカッ
トが発生する。このため、曲線状或いはテーパ状のエッ
ジを端部に有する画素電極が得られる。エッチング後、
図14(d)に示すように、剥離液を用いてレジスト膜
34を取り除く。
【0044】また、レジスト膜をオーバーエッチングす
ることにより、チタン電極の上端部にテーパ状のエッジ
を形成することもできる。また、単純な方法としてCD
Eやアッシャー等の等方性エッチングを行うことのでき
る装置を用いてもよい。この場合、等方性エッチングに
より、レジスト膜の下でチタン膜にアンダーカットが生
じ、チタン電極の上端部にテーパ状のエッジを形成する
ことができる。
ることにより、チタン電極の上端部にテーパ状のエッジ
を形成することもできる。また、単純な方法としてCD
Eやアッシャー等の等方性エッチングを行うことのでき
る装置を用いてもよい。この場合、等方性エッチングに
より、レジスト膜の下でチタン膜にアンダーカットが生
じ、チタン電極の上端部にテーパ状のエッジを形成する
ことができる。
【0045】図10(a)に示すような、画素電極20
の4隅に丸いエッジEDpを形成するためには、ポジ型
のレジストを用いて、画素電極パターンを形成する。こ
の際、露光時間をオーバー露光条件に設定することによ
り、画素電極形状を区画するレジスト膜のパターン自体
の4隅に曲率半径を持たせることができる。従って、こ
の様なレジスト膜パターンをマスクとしてチタン膜をエ
ッチングすれば、4隅に充分な曲率半径を有する画素電
極を得ることができる。
の4隅に丸いエッジEDpを形成するためには、ポジ型
のレジストを用いて、画素電極パターンを形成する。こ
の際、露光時間をオーバー露光条件に設定することによ
り、画素電極形状を区画するレジスト膜のパターン自体
の4隅に曲率半径を持たせることができる。従って、こ
の様なレジスト膜パターンをマスクとしてチタン膜をエ
ッチングすれば、4隅に充分な曲率半径を有する画素電
極を得ることができる。
【0046】上述の如く、第1実施例に係る固体撮像装
置によれば、画素電極20のエッジを特定の形状に加工
して同エッジにおける電界集中を解消することにより、
残像特性を向上させることが可能となる。
置によれば、画素電極20のエッジを特定の形状に加工
して同エッジにおける電界集中を解消することにより、
残像特性を向上させることが可能となる。
【0047】次に、本発明の第2実施例に係る固体撮像
装置について説明する。第2実施例に係る固体撮像装置
の側面図の概要は、図1図示の第2実施例に係る固体撮
像装置と概ね同じであるため、図1を援用することによ
り、図示を省略する。第2実施例は、光電変換膜22の
厚さと画素電極20間の間隔との関係を特定することに
より、残像特性を向上させたことを特徴とする。
装置について説明する。第2実施例に係る固体撮像装置
の側面図の概要は、図1図示の第2実施例に係る固体撮
像装置と概ね同じであるため、図1を援用することによ
り、図示を省略する。第2実施例は、光電変換膜22の
厚さと画素電極20間の間隔との関係を特定することに
より、残像特性を向上させたことを特徴とする。
【0048】前述の如く、光電変換膜22はa−Si
C、a−Si等の非晶質材料で構成される。非晶質材料
内にはシリコンの結合が切れた多くの欠陥が存在し、こ
れらの結合欠陥は電子や正孔に対してトラップとして働
く。このため、光電変換により発生した電子及び正孔が
画素電極20に到達するまでにこの欠陥に一旦捕捉さ
れ、後から遅れてゆっくりと出てくるという現象が生
じ、これが残像を発生させる原因となる。
C、a−Si等の非晶質材料で構成される。非晶質材料
内にはシリコンの結合が切れた多くの欠陥が存在し、こ
れらの結合欠陥は電子や正孔に対してトラップとして働
く。このため、光電変換により発生した電子及び正孔が
画素電極20に到達するまでにこの欠陥に一旦捕捉さ
れ、後から遅れてゆっくりと出てくるという現象が生
じ、これが残像を発生させる原因となる。
【0049】現在の固体撮像装置における光電変換膜の
厚みは2μm程度であるが、トータルの欠陥量を減らし
て残像量を減らすため、光電変換膜の膜厚を減少させた
いという要望がある。しかし、膜厚を減少させると膜に
掛かる電界が強くなり、このため残像量が増加するとい
う問題が発生する。これは、光電変換膜が持つ特有の電
界に対する残像特性であり、画素電極側から正孔の注入
が発生することに伴う現像である。
厚みは2μm程度であるが、トータルの欠陥量を減らし
て残像量を減らすため、光電変換膜の膜厚を減少させた
いという要望がある。しかし、膜厚を減少させると膜に
掛かる電界が強くなり、このため残像量が増加するとい
う問題が発生する。これは、光電変換膜が持つ特有の電
界に対する残像特性であり、画素電極側から正孔の注入
が発生することに伴う現像である。
【0050】図4(b)のグラフに示すように、光電変
換膜22中、電界強度が最も強くなるのは、画素電極の
端部のエッジに対応する部分である。図15のグラフ
は、隣接する2つの画素電極20の間の間隔をパラメー
タとした場合の、光電変換膜22の厚さと電界強度との
関係を調べた結果を示す。図15中、特性線F5、F
6、F7、F8は、画素電極間の間隔を夫々1.2μ
m、1.0μm、0.6μm、0.3μmとした時の特
性を示す。
換膜22中、電界強度が最も強くなるのは、画素電極の
端部のエッジに対応する部分である。図15のグラフ
は、隣接する2つの画素電極20の間の間隔をパラメー
タとした場合の、光電変換膜22の厚さと電界強度との
関係を調べた結果を示す。図15中、特性線F5、F
6、F7、F8は、画素電極間の間隔を夫々1.2μ
m、1.0μm、0.6μm、0.3μmとした時の特
性を示す。
【0051】図15から、電界強度を減少させるには、
画素電極間の間隔を小さくすればよいことが分かる。ま
た、電界強度を減少させるには、光電変換膜22の膜厚
の減少に合わせて画素電極間の間隔を短く設定すればよ
いことも分かる。固体撮像装置が良好な残像特性を示す
ためには、光電変換膜22内の電界強度は7×104V
/cm以下とすることが望ましい。即ち、光電変換膜2
2の膜厚が1.6μmの場合は、画素電極間の間隔は
1.0μm以下にすればよいし、光電変換膜22の膜厚
が0.6μmの場合は、画素電極間の間隔は0.3μm
以下にすればよい。
画素電極間の間隔を小さくすればよいことが分かる。ま
た、電界強度を減少させるには、光電変換膜22の膜厚
の減少に合わせて画素電極間の間隔を短く設定すればよ
いことも分かる。固体撮像装置が良好な残像特性を示す
ためには、光電変換膜22内の電界強度は7×104V
/cm以下とすることが望ましい。即ち、光電変換膜2
2の膜厚が1.6μmの場合は、画素電極間の間隔は
1.0μm以下にすればよいし、光電変換膜22の膜厚
が0.6μmの場合は、画素電極間の間隔は0.3μm
以下にすればよい。
【0052】上述の如く、第2実施例に係る固体撮像装
置によれば、光電変換膜22の厚さと画素電極20間の
間隔との関係を特定して光電変換膜22中の電界強度を
低下させることにより、残像特性を向上させることが可
能となる。また、画素電極間の間隔にマージンを持たせ
る為に、画素電極端部の上側エッジの曲率半径を、第1
実施例で述べたような範囲のものとすることにより、残
像特性を更に向上させることが可能となる。
置によれば、光電変換膜22の厚さと画素電極20間の
間隔との関係を特定して光電変換膜22中の電界強度を
低下させることにより、残像特性を向上させることが可
能となる。また、画素電極間の間隔にマージンを持たせ
る為に、画素電極端部の上側エッジの曲率半径を、第1
実施例で述べたような範囲のものとすることにより、残
像特性を更に向上させることが可能となる。
【0053】次に、本発明の第3実施例に係る固体撮像
装置について説明する。図16は本発明の第3実施例に
係る固体撮像装置を示す概略断面図である。図16中、
図1図示の第1実施例の部分と対応する部分には同一符
号を付して説明を省略する。第3実施例は、画素電極2
0の厚さと画素電極20間で第2絶縁層19に形成され
る溝の深さとの関係を特定することにより、残像特性を
向上させたことを特徴とする。
装置について説明する。図16は本発明の第3実施例に
係る固体撮像装置を示す概略断面図である。図16中、
図1図示の第1実施例の部分と対応する部分には同一符
号を付して説明を省略する。第3実施例は、画素電極2
0の厚さと画素電極20間で第2絶縁層19に形成され
る溝の深さとの関係を特定することにより、残像特性を
向上させたことを特徴とする。
【0054】前述の如く、画素電極を形成するため、R
IE装置においてBCl3 とCl2の混合ガスによりチ
タン膜がエッチングされる。この際、下地層である第2
絶縁層19がエッチングされ、溝が形成される。図17
(a)には、電極20間で第2絶縁層19に形成された
溝27が拡大して示される。このような溝27は、電極
端部の下側エッジにおける電界強度を強めることが明ら
かになっている。
IE装置においてBCl3 とCl2の混合ガスによりチ
タン膜がエッチングされる。この際、下地層である第2
絶縁層19がエッチングされ、溝が形成される。図17
(a)には、電極20間で第2絶縁層19に形成された
溝27が拡大して示される。このような溝27は、電極
端部の下側エッジにおける電界強度を強めることが明ら
かになっている。
【0055】図18のグラフは、溝27の深さDsと画
素電極20の厚みTsとの比Ds/Tsと、画素電極2
0の端部の下側エッジにおける電界強度との関係を調べ
た結果を示す。図18から、比Ds/Tsが大きくなる
ほど電界強度が大きくなることが分かる。この電界強度
の増加は、溝27の有無により、誘電率が異なる光電変
換膜22と絶縁層19との位置関係が相違することに起
因して発生すると考えられる。溝27の形成に伴う画素
電極20の端部の下側エッジにおける電界強度の増加
は、画素電極20側からの正孔電流が増え、固体撮像装
置の残像量を大きくすることから非常に問題となる。
素電極20の厚みTsとの比Ds/Tsと、画素電極2
0の端部の下側エッジにおける電界強度との関係を調べ
た結果を示す。図18から、比Ds/Tsが大きくなる
ほど電界強度が大きくなることが分かる。この電界強度
の増加は、溝27の有無により、誘電率が異なる光電変
換膜22と絶縁層19との位置関係が相違することに起
因して発生すると考えられる。溝27の形成に伴う画素
電極20の端部の下側エッジにおける電界強度の増加
は、画素電極20側からの正孔電流が増え、固体撮像装
置の残像量を大きくすることから非常に問題となる。
【0056】画素電極の端部における電界集中の影響が
及ぶ領域の、画素電極全体に対する割合は、1画素の面
積が小さくなればなるほど大きくなる。このため、画素
電極の端部の下側エッジにおける電界集中による残像量
の増加効果は、1画素の面積が小さくなればなるほど顕
著になる。これは、画素の微細化を困難にし、画素密度
を高める上で大きな阻害要因となっている。
及ぶ領域の、画素電極全体に対する割合は、1画素の面
積が小さくなればなるほど大きくなる。このため、画素
電極の端部の下側エッジにおける電界集中による残像量
の増加効果は、1画素の面積が小さくなればなるほど顕
著になる。これは、画素の微細化を困難にし、画素密度
を高める上で大きな阻害要因となっている。
【0057】溝27の深さが大きくなるほど画素電極2
0の端部の下側エッジにおける電界が強くなってしまう
ので、溝27の深さは大き過ぎない方がよい。しかし、
図17(b)に示すような理由から、溝27が全くない
のも望ましくない。溝27が全くない場合、電極20の
端部の下側エッジ下端から、光電変換膜22中へ欠陥線
28が発生する。欠陥線28が丁度最も電界集中の強い
ところに発生すると、画素電極20から注入される電流
が大きくなり、残像量を増加させる。
0の端部の下側エッジにおける電界が強くなってしまう
ので、溝27の深さは大き過ぎない方がよい。しかし、
図17(b)に示すような理由から、溝27が全くない
のも望ましくない。溝27が全くない場合、電極20の
端部の下側エッジ下端から、光電変換膜22中へ欠陥線
28が発生する。欠陥線28が丁度最も電界集中の強い
ところに発生すると、画素電極20から注入される電流
が大きくなり、残像量を増加させる。
【0058】これに対して、図17(a)に示すよう
に、溝27を形成すると、欠陥線28の始点が画素電極
20の端部の下側エッジから外れるようになる。溝27
の深さが大きいほど、画素電極20の端部の下側エッジ
と欠陥線28との距離は大きくなるが、反面、上述のよ
うに溝27の深さが大きくなると電界が強くなる。つま
り、この両者はトレードオフの関係にある。
に、溝27を形成すると、欠陥線28の始点が画素電極
20の端部の下側エッジから外れるようになる。溝27
の深さが大きいほど、画素電極20の端部の下側エッジ
と欠陥線28との距離は大きくなるが、反面、上述のよ
うに溝27の深さが大きくなると電界が強くなる。つま
り、この両者はトレードオフの関係にある。
【0059】図19のグラフは、溝27の深さDsと画
素電極20の厚みTsとの比Ds/Tsと、残像量との
関係を調べた結果を示す。図19から、比Ds/Tsが
0.2以上1.0以下に最適範囲が存在することが分か
る。
素電極20の厚みTsとの比Ds/Tsと、残像量との
関係を調べた結果を示す。図19から、比Ds/Tsが
0.2以上1.0以下に最適範囲が存在することが分か
る。
【0060】図20(a)〜(d)は、図17(a)に
示すような溝27を画素電極20と共に形成するための
エッチング工程を順に示す。ここで、画素電極20はチ
タン膜30から形成され、第2絶縁層19は平坦性を良
くするためにBPSG、PPSG、BSG等の不純物が
ドープされたシリコン酸化膜36から形成される。
示すような溝27を画素電極20と共に形成するための
エッチング工程を順に示す。ここで、画素電極20はチ
タン膜30から形成され、第2絶縁層19は平坦性を良
くするためにBPSG、PPSG、BSG等の不純物が
ドープされたシリコン酸化膜36から形成される。
【0061】まず、図20(a)に示すように、ドープ
ドシリコン酸化膜36上にスパッタ法や蒸着法等を用い
てチタン膜30を形成する。チタン膜30の膜厚は1n
mから1000nmとする。次に、チタン膜30上にレ
ジスト膜34を塗布形成し、露光工程を経て、図20
(b)に示すように、レジスト膜34に所定のパターン
を形成する。次に、RIE装置において、BC13 とC
l2 の混合ガスを用い、図20(c)に示すように、チ
タン膜30をエッチングする。
ドシリコン酸化膜36上にスパッタ法や蒸着法等を用い
てチタン膜30を形成する。チタン膜30の膜厚は1n
mから1000nmとする。次に、チタン膜30上にレ
ジスト膜34を塗布形成し、露光工程を経て、図20
(b)に示すように、レジスト膜34に所定のパターン
を形成する。次に、RIE装置において、BC13 とC
l2 の混合ガスを用い、図20(c)に示すように、チ
タン膜30をエッチングする。
【0062】BPSG、PPSG、BSG等の不純物が
ドープされたシリコン酸化膜36は、不純物がドープさ
れていないSiO2 膜と異なり、チタン膜30のエッチ
ングガスであるBC13 とCl2 の混合ガスによりエッ
チングされる。このため、チタン膜30のエッチングが
進行してシリコン酸化膜36の表面が露出すると、シリ
コン酸化膜36も幾分エッチングされ、溝27が形成さ
れる。この際、溝27の深さを上述の比Ds/Tsが
0.2以上1.0以下となるようにエッチング時間を調
整する。エッチング後、図20(d)に示すように、剥
離液を用いてレジスト膜34を取り除く。
ドープされたシリコン酸化膜36は、不純物がドープさ
れていないSiO2 膜と異なり、チタン膜30のエッチ
ングガスであるBC13 とCl2 の混合ガスによりエッ
チングされる。このため、チタン膜30のエッチングが
進行してシリコン酸化膜36の表面が露出すると、シリ
コン酸化膜36も幾分エッチングされ、溝27が形成さ
れる。この際、溝27の深さを上述の比Ds/Tsが
0.2以上1.0以下となるようにエッチング時間を調
整する。エッチング後、図20(d)に示すように、剥
離液を用いてレジスト膜34を取り除く。
【0063】上述の如く、第3実施例に係る固体撮像装
置によれば、画素電極20の厚さと溝27の深さとの関
係を特定することにより、画素電極20の端部の下側エ
ッジにおける電界集中と、画素電極20の端部の下側エ
ッジと光電変換膜22中の欠陥線28との相対位置との
トレードオフの関係を最適に調整することができ、残像
特性を向上させることが可能となる。
置によれば、画素電極20の厚さと溝27の深さとの関
係を特定することにより、画素電極20の端部の下側エ
ッジにおける電界集中と、画素電極20の端部の下側エ
ッジと光電変換膜22中の欠陥線28との相対位置との
トレードオフの関係を最適に調整することができ、残像
特性を向上させることが可能となる。
【0064】なお、以上の説明において、画素電極の形
成方法としてRIEを用いた例について述べたが、これ
に代えて、エキシマレーザー、CDE、X線等の方法を
用いて微細な画素電極を形成することもできる。また、
理解を容易にするため、第1乃至第3実施例は個別に述
べたが、夫々の特徴は互いに組合わせて複合的に用いる
ことができ、これにより、より好ましい残像特性を得る
ことが可能となる。
成方法としてRIEを用いた例について述べたが、これ
に代えて、エキシマレーザー、CDE、X線等の方法を
用いて微細な画素電極を形成することもできる。また、
理解を容易にするため、第1乃至第3実施例は個別に述
べたが、夫々の特徴は互いに組合わせて複合的に用いる
ことができ、これにより、より好ましい残像特性を得る
ことが可能となる。
【0065】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画素電極のエッジを特定の形状に加工して同エッジにお
ける電界集中を解消することにより、残像特性を向上さ
せることが可能となる。
画素電極のエッジを特定の形状に加工して同エッジにお
ける電界集中を解消することにより、残像特性を向上さ
せることが可能となる。
【0066】また、本発明によれば、光電変換膜の厚さ
と画素電極間の間隔との関係を特定して光電変換膜中の
電界強度を低下させることにより、残像特性を向上させ
ることが可能となる。
と画素電極間の間隔との関係を特定して光電変換膜中の
電界強度を低下させることにより、残像特性を向上させ
ることが可能となる。
【0067】また、本発明によれば、画素電極の厚さと
画素電極間の溝の深さとの関係を特定することにより、
画素電極の端部の下側エッジにおける電界集中と、画素
電極の端部の下側エッジと光電変換膜中の欠陥線との相
対位置とのトレードオフの関係を最適に調整することが
でき、残像特性を向上させることが可能となる。
画素電極間の溝の深さとの関係を特定することにより、
画素電極の端部の下側エッジにおける電界集中と、画素
電極の端部の下側エッジと光電変換膜中の欠陥線との相
対位置とのトレードオフの関係を最適に調整することが
でき、残像特性を向上させることが可能となる。
【図1】本発明の第1実施例に係る固体撮像装置を示す
概略断面図。
概略断面図。
【図2】(a)及び(b)は夫々、残像特性を調べるた
めに用いた2種類のサンプルの概要を示す図。
めに用いた2種類のサンプルの概要を示す図。
【図3】図2図示の2種類のサンプルにおける残像特性
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図4】(a)及び(b)は夫々、図2図示の2種類の
サンプルにおける電界強度分布を示すグラフ。
サンプルにおける電界強度分布を示すグラフ。
【図5】図2図示の2種類のサンプルにおける残像電流
の経時変化を示すグラフ。
の経時変化を示すグラフ。
【図6】図2(a)図示のサンプルにおける異なる電圧
に対する残像電流の経時変化を示すグラフ。
に対する残像電流の経時変化を示すグラフ。
【図7】画素電極の周辺長4Lと平面積L2 の比4L/
L2 と残像量との関係を示すグラフ。
L2 と残像量との関係を示すグラフ。
【図8】(a)及び(b)は夫々、画素電極の端部の上
側エッジの形状を示す縦断面図、及びその曲率半径Rs
と画素電極の膜厚Tsとの比Rs/Tsと、残像量との
関係を示すグラフ。
側エッジの形状を示す縦断面図、及びその曲率半径Rs
と画素電極の膜厚Tsとの比Rs/Tsと、残像量との
関係を示すグラフ。
【図9】(a)及び(b)は夫々、画素電極の端部の上
側エッジの形状の変更例を示す縦断面図、及びそのエッ
ジの角度θと残像量との関係を示すグラフ。
側エッジの形状の変更例を示す縦断面図、及びそのエッ
ジの角度θと残像量との関係を示すグラフ。
【図10】(a)及び(b)は夫々、実質的に矩形の画
素電極の4隅にあるエッジの形状を示す平面図、及びそ
の曲率半径Rpと画素電極の一辺の長さLpとの比Rp
/Lpと、残像量との関係を示すグラフ。
素電極の4隅にあるエッジの形状を示す平面図、及びそ
の曲率半径Rpと画素電極の一辺の長さLpとの比Rp
/Lpと、残像量との関係を示すグラフ。
【図11】(a)〜(d)は、図8(a)或いは図9
(a)に示すような画素電極の端部の上側エッジを形成
するためのエッチング工程を順に示す断面図。
(a)に示すような画素電極の端部の上側エッジを形成
するためのエッチング工程を順に示す断面図。
【図12】画素電極の端部の上側エッジの別の形成方法
を示す断面図。
を示す断面図。
【図13】画素電極の端部の上側エッジの更に別の形成
方法を示す断面図。
方法を示す断面図。
【図14】(a)〜(d)は、画素電極の端部の上側エ
ッジを更に別の方法で形成するためのエッチング工程を
順に示す断面図。
ッジを更に別の方法で形成するためのエッチング工程を
順に示す断面図。
【図15】画素電極の間の間隔をパラメータとした場合
の、光電変換膜の厚さと電界強度との関係を示すグラ
フ。
の、光電変換膜の厚さと電界強度との関係を示すグラ
フ。
【図16】本発明の第3実施例に係る固体撮像装置を示
す概略断面図。
す概略断面図。
【図17】(a)及び(b)は夫々、画素電極間で第2
絶縁層に形成された溝を拡大して示す断面図、及び画素
電極間で第2絶縁層に溝が形成されない状態を拡大して
示す断面図。
絶縁層に形成された溝を拡大して示す断面図、及び画素
電極間で第2絶縁層に溝が形成されない状態を拡大して
示す断面図。
【図18】画素電極間の溝の深さDsと画素電極の厚み
Tsとの比Ds/Tsと、画素電極の端部の下側エッジ
における電界強度との関係を示すグラフ。
Tsとの比Ds/Tsと、画素電極の端部の下側エッジ
における電界強度との関係を示すグラフ。
【図19】画素電極間の溝の深さDsと画素電極の厚み
Tsとの比Ds/Tsと、残像量との関係を示すグラ
フ。
Tsとの比Ds/Tsと、残像量との関係を示すグラ
フ。
【図20】(a)〜(d)は、図17(a)に示すよう
な画素電極間の溝を画素電極と共に形成するためのエッ
チング工程を順に示す断面図。
な画素電極間の溝を画素電極と共に形成するためのエッ
チング工程を順に示す断面図。
11…シリコン基板、12…素子分離層、13…拡散
層、14…拡散層、15…第1絶縁層、16…転送電
極、17…転送電極、18…引き出し電極、19…第2
絶縁層、20…画素電極、22…光電変換膜、23…対
向電極、24…i型の水素化a−SiC層、25…i型
の水素化a−Si層、26…p型の水素化a−SiC
層、27…溝、28…欠陥線、30…チタン膜、31…
シリコン酸化膜、32…チタン膜下部、33…チタン膜
上部、34…レジスト膜、35…不純物がドープされて
いないSiO2 膜、36…不純物がドープされたシリコ
ン酸化膜、ED…エッジ、RO…信号電荷読みだし領
域、SD…信号電荷蓄積領域、TC…信号電荷転送領
域。
層、14…拡散層、15…第1絶縁層、16…転送電
極、17…転送電極、18…引き出し電極、19…第2
絶縁層、20…画素電極、22…光電変換膜、23…対
向電極、24…i型の水素化a−SiC層、25…i型
の水素化a−Si層、26…p型の水素化a−SiC
層、27…溝、28…欠陥線、30…チタン膜、31…
シリコン酸化膜、32…チタン膜下部、33…チタン膜
上部、34…レジスト膜、35…不純物がドープされて
いないSiO2 膜、36…不純物がドープされたシリコ
ン酸化膜、ED…エッジ、RO…信号電荷読みだし領
域、SD…信号電荷蓄積領域、TC…信号電荷転送領
域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 鉄也 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 飯田 義典 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 古川 章彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 佐久間 尚志 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 大場 英史 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (6)
- 【請求項1】下地層と、前記下地層上に形成された複数
の画素電極と、前記画素電極を覆うように形成された光
電変換膜と、前記光電変換膜上に形成された対向電極と
を具備し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの
比WL/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記光電
変換膜に面する前記画素電極のエッジが連続的に変化す
る面により規定されることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項2】下地層と、前記下地層上に形成された複数
の画素電極と、前記画素電極を覆うように形成された光
電変換膜と、前記光電変換膜上に形成された対向電極と
を具備し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの
比WL/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記光電
変換膜に面する前記画素電極のエッジが曲率半径を有す
るように形成され、前記曲率半径Rsと前記画素電極の
膜厚Tsとの比Rs/Tsが0.25以上であることを
特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項3】下地層と、前記下地層上に形成された複数
の画素電極と、前記画素電極を覆うように形成された光
電変換膜と、前記光電変換膜上に形成された対向電極と
を具備し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの
比WL/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記光電
変換膜に面する前記画素電極のエッジの角度が95度以
上であることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項4】下地層と、前記下地層上に形成された複数
の画素電極と、前記画素電極を覆うように形成された光
電変換膜と、前記光電変換膜上に形成された対向電極と
を具備し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの
比WL/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記画素
電極が実質的に矩形で、その4隅の内の少なくとも1つ
のエッジが曲率半径を有するように形成され、前記曲率
半径Rpと前記画素電極の一辺の長さLpとの比Rp/
Lpが0.125以上であることを特徴とする固体撮像
装置。 - 【請求項5】下地層と、前記下地層上に形成された複数
の画素電極と、前記画素電極を覆うように形成された光
電変換膜と、前記光電変換膜上に形成された対向電極と
を具備し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの
比WL/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記画素
電極間の距離が1.0μm以下であり、且つ前記光電変
換膜の厚さが1.6μm以下であることを特徴とする固
体撮像装置。 - 【請求項6】下地層と、前記下地層上に形成された複数
の画素電極と、前記画素電極を覆うように形成された光
電変換膜と、前記光電変換膜上に形成された対向電極と
を具備し、前記画素電極の周辺長WLと平面積SAとの
比WL/SAが0.6μm-1以上であり、且つ前記画素
電極間で前記下地膜に溝が形成され、前記溝の深さDs
と前記画素電極厚さTsとの比Ds/Tsが0.2以上
1.0以下であることを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7054344A JPH08250698A (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7054344A JPH08250698A (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08250698A true JPH08250698A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=12968012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7054344A Pending JPH08250698A (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08250698A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011025067A1 (en) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | Fujifilm Corporation | Solid-state imaging device, process of making solid state imaging device, digital still camera, digital video camera, mobile phone, and endoscope |
| JP2011228648A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-11-10 | Fujifilm Corp | 撮像素子 |
| US8232616B2 (en) | 2009-08-28 | 2012-07-31 | Fujifilm Corporation | Solid-state imaging device and process of making solid state imaging device |
| JP2012531046A (ja) * | 2009-06-17 | 2012-12-06 | ザ、リージェンツ、オブ、ザ、ユニバーシティー、オブ、ミシガン | フラットパネルx線イメージャ内のフォトダイオード及び他のセンサ構造、並びに薄膜電子工学を利用したフラットパネルx線イメージャ内のフォトダイオード及び他のセンサ構造のトポロジー均一性の改善方法 |
| US8378397B2 (en) | 2009-08-28 | 2013-02-19 | Fujifilm Corporation | Solid-state imaging device, process of making solid state imaging device, digital still camera, digital video camera, mobile phone, and endoscope |
| JP2015119113A (ja) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 野洲メディカルイメージングテクノロジー株式会社 | アクティブマトリクスアレイ基板、信号処理装置、受光装置及び表示装置 |
| CN115332278A (zh) * | 2017-06-21 | 2022-11-11 | 索尼半导体解决方案公司 | 成像元件、层叠式成像元件和固态成像装置 |
-
1995
- 1995-03-14 JP JP7054344A patent/JPH08250698A/ja active Pending
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| US9880296B2 (en) | 2009-06-17 | 2018-01-30 | Regents Of The University Of Michigan | Photodiode and other sensor structures in flat-panel x-ray imagers and method for improving topological uniformity of the photodiode and other sensor structures in flat-panel x-ray imagers based on thin-film electronics |
| WO2011025067A1 (en) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | Fujifilm Corporation | Solid-state imaging device, process of making solid state imaging device, digital still camera, digital video camera, mobile phone, and endoscope |
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| US8704281B2 (en) | 2009-08-28 | 2014-04-22 | Fujifilm Corporation | Process of making a solid state imaging device |
| US8803211B2 (en) | 2009-08-28 | 2014-08-12 | Fujifilm Corporation | Solid-state imaging device, process of making solid state imaging device, digital still camera, digital video camera, mobile phone, and endoscope |
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| JP2015119113A (ja) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | 野洲メディカルイメージングテクノロジー株式会社 | アクティブマトリクスアレイ基板、信号処理装置、受光装置及び表示装置 |
| CN115332278A (zh) * | 2017-06-21 | 2022-11-11 | 索尼半导体解决方案公司 | 成像元件、层叠式成像元件和固态成像装置 |
| US12408455B2 (en) | 2017-06-21 | 2025-09-02 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Imaging element, stacked imaging element, and solid-state imaging apparatus |
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