JPS60233851A - 固体イメ−ジセンサ - Google Patents

固体イメ−ジセンサ

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JPS60233851A
JPS60233851A JP59075782A JP7578284A JPS60233851A JP S60233851 A JPS60233851 A JP S60233851A JP 59075782 A JP59075782 A JP 59075782A JP 7578284 A JP7578284 A JP 7578284A JP S60233851 A JPS60233851 A JP S60233851A
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groove
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light
solid
image sensor
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Atsushi Yusa
遊佐　厚
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は複数のフォトダイオードやフォトトランジスタ
のような光電変換素子を同一チップに二次元的に配列し
、これら光電変換素子から入射光に対応した光電荷信号
を順次取出して画像信号を得る固体イメージセンサに関
するものである。
従来技術 上述した構成の固体イメージセンサにおいては、光を受
けていない光電変換素子に、光を受けた光電変換素子か
ら光電荷が流れ込み、光を受けていない光電変換素子が
あたがも受光したかのような現象、すなわちり四ストー
クが生ずると、解像度が低下し、著しい場合には再生画
像中にブルーミングやスミャが現われる。したがって固
体イメージセンサにおいては、このようなりロストーク
を軽減するために隣接する光電変換素子間に分離領域を
設けてアイソレーションを行なうのが常であるＯ 第１図は従来の固体イメージセンサの構造を示すもので
あり、アイソレーションは高不純物濃度領域を光電変換
素子間に形成して行なっている。
すなわち、Ｎ形基板ｌの表面にｒ形表面層２を形成し、
このＰ＋形衣表面層表面からＮ＋形分離領域８を拡散形
成することにより、分離領域によって相互に分離された
ＰＮフォトダイオード４，５を形成している。なお、表
面層２および分離領域８の表面には絶縁膜６が形成され
ている。また１形拡散分離領域８は平面図においてフォ
トダイオード４，５を完全に囲むように形成されている
。
このような構成の固体イメージセンサにおいては、入射
光７によってフォトダイオード５で生ずる光電荷８は、
Ｎ形不純物を高濃度で添加した分離領域８が作り出す電
位障壁によって隣接するフォトダイオード４へ流れ込ま
ないようにしている。
しかしながら、第１＠に示した従来の固体イメージセン
サにおいては、分離領域８を形成する際に、Ｐ＋形表面
層２の表面の所定の位置から不純物を熱拡散させるため
深さ方向だけでなく、横方、向にも拡がることになる。
そのため分離領域８を深く形成しようとすると、チップ
の全表面に対して分離領域が占める割合が大きくなり解
像度が低下する欠点がある。さらに分離領域に入射した
光は光電変換作用に殆んど寄与しないので十分高い感度
が得られない欠点もある。一方、チップ全表面に対して
分離領域が占める割合を小さくしようとすると分離領域
が浅くなり、アイソレーション効果が十分に発揮されな
い欠点がある。さらに高不純物濃度の拡散分離領域を用
いる場合には電位障壁だけで光電荷の流れを阻止してい
るため、強い光が入射し、多量の光電荷が発生したとき
は光電荷の一部が隣接する光電変換素子へ洩れるなどの
問題も生じている。さらに分離領域を狭くした場合には
固体イメージセンサに斜めに入射する光は成る光電変換
素子から分離領域を透過して隣接する光電変換素子に″
も入射することになり、解像度が低下することになる。
このような欠点は特にカラー固体イメージセンサにおい
ては混色の原因となり、色再現性が低下することになる
。
、発明の目的 本発明の目的は、深くて幅の狭い分離領域を設けること
によって隣接する光電変換素子間での光電荷の漏洩を抑
止し、クロストークを軽減することができるとともに解
像度および感度の高い固体イメージセンサを提供しよう
とするものである。
本発明の他の目的は、深くて幅が狭いとともに遮光性を
有する分離領域を設けることによって隣接する光電変換
素子間のクロストークを軽減でき、解像度を−高くでき
るとともに斜めに入射する光が隣接する光電変換素子に
同時に入射しないようにして特に混色を防止することが
できる固体イメージセンサを提供しようとするものであ
る。
発明の概要 本発明の固体イメージセンサは、複数の光電変換素子を
同一チップに二次元的に配列した固体イメージセンサに
おいて、各々の光電変換素子を囲むようにその周囲に表
面から内部に堀った深くてかつ幅の狭い溝を有し、この
溝の壁を絶縁膜で被覆するとともに溝の内部に透明な誘
電体を埋込んで形成した分離領域を設けたことを特徴と
するものである。
さらに本発明の固体イメージセンサは、複数の光電変換
素子を同一チップに二次元的に配列した固体イメージセ
ンサにおいて、各々の光電変換素子を囲むようにその周
囲に表面から内部に掘った深くてかつ幅の狭い溝を有し
、この溝の壁を絶縁膜で被覆し、さらにこの絶縁膜上に
遮光膜を被覆するとともに溝の内部に誘電体を埋込むか
遮光膜を被覆することなく遮光性の誘電体を埋込んで形
成した分離領域を設けたことを特徴とするものである。
本発明の固体イメージセンサは、光変換素子がフォトダ
イオードであるＭＯＳ形またはＣＯＤ形イメージセンサ
や、光電変換素子がフォトトランジスタである’Ｊ　Ｆ
　Ｅ　ＴまたはＳＩＴイメージセンサとして構成できる
ものである。
実施例 第２図は本発明の固体イメージセンサの一実施例の構成
を示す断面図である。本例では光電変換、素子をＰ＋Ｎ
シリコンフォトダイオードを以って構成したものである
。Ｎ形シリコン基板２１の上にＰ＋形シリコン表面層２
２をエピタキシャル成長させてＰ”Ｎシリコンフォトダ
イオード２８．２４を構成する。各フォトダイオードの
周囲にはそれを囲むように断面７字状の溝２５を形成す
る。この溝２５は基板２１内部の深い所まで形成すると
共にその幅は狭くする。溝２５の壁にはシリコン酸化物
や窒化物などの絶縁膜２６を被着するとともに溝の内部
には誘電体２７をＧＶＤ法またはスパッタ蒸着法により
埋込む。
この誘電体２７としては、Ｓｉｎ、　、　Ｔａ、Ｏ，な
どの酸化物、５ｉ８Ｎ、のような窒化物、アルミナ、マ
グネシアなどの透明な誘電体材料を用いる。Ｐ＋形表面
層２２および誘電体２７の表面上には絶縁膜２８を被着
する。
第２図に示した実施例においては、溝２５と、その壁に
被着した絶縁膜２６と、溝に埋込んだ誘電体２７とで分
離領域を形成しているが、溝２５の幅は狭いので各フォ
トトランジスタ２４．２５、の有効受光面積は大きくな
るとともに分離領域に入射した光２９もこれを透過して
基板２１に達し、光電荷８０を発生させることができる
ためきわめて感度の高い固体イメージセンサが得られる
。すなわち、この実施例では分離領域が受光領域を兼ね
ることになるので光電変換効率が向上し、高い感度が得
られることになる。一方、フォトダイオード２４．２５
で発生した光電荷８０は溝２５の壁に被着された絶縁膜
２６によって横方向の移動は阻止されるが、この溝２５
は深く形成されているので、光電荷８０が隣接するフォ
トダイオードに流入するのをほぼ完全に阻止することが
できる。
したがって隣接するフォトダイオード間のクロストーク
を十分低減することができ、高解像度の画像信号を得る
ことができる。
このように各光電変換素子の周囲にこれを囲むように深
くて幅の狭い溝２５を形成し、この溝の壁を絶縁膜ｚ６
で被覆し、溝の内部に透明な誘電体２７を埋込んで分離
領域を形成することにより、クロストークがなく、かつ
受光感度が高い固体イ、メージセンサを得ることができ
る。このような分離領域の構成は、解像度よりも感度を
重視する高感度白黒固体イメージセンサに適用するのが
特に好適である。
第８図は本発明の固体イメージセンサの他の実施例を示
す断面図である。本例でもＮ形シリコン基板８１の表面
上に１形シリコン表面層８２をエピタキシャル成長させ
てＰ”Ｎシリコンフォトダイオード８８．８４を形成す
る。基板８１および表面層８２より成る半導体チップの
表面から内部へ向は深くて幅の狭い断面７字状の溝８５
を各フォトダイオード８８．８４を囲むように形成する
。
この溝８５の壁にシリコン酸化物の絶縁膜８６を被覆す
るとともにその上に遮光膜８７を被着する。
この遮光膜は、Ｎｏ　ｌ　Ｏｒ　、　Ｗなどの高融点金
属またはそれらのシリサイドをＯＶＤ法またはスパッタ
蒸着法などの薄膜製造法を用いて被着形成することがで
きる。さらに溝８５の内部にはポリシリコンのように高
融点金属との密着性のよい誘電体８８を埋込んで分離領
域を構成する。１形表面層８２および分離領域の表面に
はシリコン酸化物より成る絶縁膜８９を被着する。ポリ
シリコンは不透明であるが、上述した透明誘電体を用い
ることもできる。
本例の固体イメージセンサでは分離領域に遮光膜８７を
設けたため、フォトダイオード８４に斜めから入射する
光４０は、絶縁膜８６と遮光膜８７との界面で反射され
、隣接するフォトダイオード８８に入り込むことはない
。もし、この遮光膜８７がないと、光４０は破線で示す
ように隣接するフォトダイオード８８にも入射すること
になり、結果として解像度の低下を招くことになる。
カラー用の固体イメージセンサにおいて前面に赤。
緑、青色のフィルタを配置したものにおいては、隣接す
る光電変換素子間の信号分離を白黒用の固体イメージセ
ンサより厳密に行なわないと、赤。
緑、青色間の混色が生ずることになる。このような混色
は画像色再現性を著しく劣化させるのでカラー固体イメ
ージセンサにとっては致命的な欠点となる。第８図に示
す実施例においては、深い分層領域によって隣接する光
電変換素子間での光電荷の回わり込みを有効に防止する
ことができるとともに遮光膜を設けたために斜めに入射
した光が隣接する光電変換素子に同時に入射することが
なくなるので、上述した混色を抑止することができ鮮明
なカラー画像を得ることができる効果がある。
なお、第８図に示した実施例においては、誘電体８８は
透明であっても不透明であってもよい。
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形が可能である。例えば上述した実施例では
チップとしてシリコン半導体チップを用いたが、化合物
半導体やアモルファス材料より成るチップを用いること
もできる。また、光電変換素子をフォトダイオードを以
って構成したが、フォトトランジスタを以って構成する
こともできる。さらに、第８図の実施例において、不透
明な誘電体を溝内に埋込む場合には、遮光膜を別個に設
けなくてもよい。また、上述した実施例では溝の断面形
状をＶ字状としたが、深くて幅の狭いものであればＵ字
状などの他の形状とすること発明の効果 上述した本発明の固体イメージセンサにおいては、隣接
する光電変換素子を囲むように深くて幅の狭い溝を形成
し、この溝の壁を絶縁膜で被覆するとともに溝内部に透
明な誘電体を埋込んで分離領域を形成したため、隣接す
る光電変換素子間での光電荷の漏洩はなくなり、クロス
トークを抑止することができプルミーングやスミャのな
い鮮明な画像が得られるとともに分離領域の幅が狭いた
めに画素寸法を小さくすることができ、高密度高解像度
の固体イメージセンサが得られる。また、誘電体を透明
とすることによって分離領域も受光領域として利用する
ことができるため、開口率が大きくなり、高感度の固体
イメージセンサが得られる。
さらに、分離領域に遮光性を持たせる場合には画素間で
の光の洩れを防ぐこともできるためカラー固体イメージ
センサに応用した場合に、赤、緑。
青色間での混色の少ない鮮明なカラー画像が得ら、れる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の固体イメージセンサの構成を示す断面図
、 第２図は本発明の固体イメージセンサの一実施例の構成
を示す断面図、 第８図は本発明の固体イメージセンサの他の実施例の構
成を示す断面図である。 ２１、８１・・・基板　２２．８２・・・表面層２８、
２４．８８．８４・・・フォトダイオード２５、８５・
・・溝　２６．３６・・・絶縁膜２７、８８・・・誘電
体　８７・・・遮光膜２８、８９・・・絶縁膜　２９．
４０・・・入射光８０・・・光電荷。 第１図 第２図 手　続　補　正　書 昭和６０年　６月１０日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第７５７８２号 ２、発明の名称 固体イメージセンサ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （０３７）　オリンパス光学工業株式会社４、代理人 ・１．明細書第７頁第２０行の「フォトトランジスタ２
４．２５４を「フォトダイオード２８，２４Ｊに訂正す
る。 ２、同第８頁第７〜８行の「フォトダイオード２４゜２
５」を「フォトダイオード２８．ｇ４Ｊに訂正する。 ８図面中、第８図を別紙のとおりに訂正する。 第３図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　複数の光電変換素子を同一のチップに二次元的に配
    列した固体イメージセンサにおいて各々の光電変換素子
    を囲むようにその周囲に表面から内部に堀った深くてか
    つ幅の狭い溝を有し、この溝の壁を絶縁膜で被覆すると
    ともに溝の内部に透明な誘電体を埋込んで形成した分離
    領域を設けたことを特徴とする固体イメージセンサ。 区　複数の光電変換素子を同一チップに二次元的に配列
    した固体イメージセンサにおいて、各々の光電変換素子
    を囲むようにその周囲に表面から内部に掘った深くてか
    つ幅の狭い溝を有し、この溝の壁を絶縁膜で被覆し、さ
    らにこの絶縁膜上に遮光膜を被覆するとともに溝の内部
    に誘電体を埋込むか遮光膜を被覆することなく遮光性の
    誘電体を埋込んで形成した分離領域を設けたことを特徴
    とする固体イメージセンサ。
JP59075782A 1984-04-17 1984-04-17 固体イメ−ジセンサ Pending JPS60233851A (ja)

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