JPH0738075A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- JPH0738075A JPH0738075A JP5202081A JP20208193A JPH0738075A JP H0738075 A JPH0738075 A JP H0738075A JP 5202081 A JP5202081 A JP 5202081A JP 20208193 A JP20208193 A JP 20208193A JP H0738075 A JPH0738075 A JP H0738075A
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F39/10—Integrated devices
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- H10F39/15—Charge-coupled device [CCD] image sensors
- H10F39/156—CCD or CID colour image sensors
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- H10D44/452—Input structures
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/40—Optical elements or arrangements
- H10F77/413—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with the devices, e.g. back reflectors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 赤，緑，青の各ＣＣＤ素子で構成される固体
撮像装置（ＣＣＤ素子）において、カメラの絞りを開い
たときの各色光の出力信号のバランスの崩れを防止し、
高感度なカメラを得ることを可能にする。 【構成】 半導体基板１にフォトダイオード（光電変換
部）２を設け、この上に樹脂膜８を設け、更にその上に
マイクロレンズ９を設けたＣＣＤ素子において、赤色光
用，緑色光用，青色光用としてそれぞれ独立してＣＣＤ
素子を構成したときに、各色光のＣＣＤ素子の樹脂膜８
Ｇ，８Ｒ，８Ｂの厚さを相違させ、赤，緑，青の各色光
がそれぞれのフォトダイオード２に適切に集光されるよ
うにして、カメラレンズの絞りを開いたときの感度低下
を抑制し、かつ色バランスを改善する。
撮像装置（ＣＣＤ素子）において、カメラの絞りを開い
たときの各色光の出力信号のバランスの崩れを防止し、
高感度なカメラを得ることを可能にする。 【構成】 半導体基板１にフォトダイオード（光電変換
部）２を設け、この上に樹脂膜８を設け、更にその上に
マイクロレンズ９を設けたＣＣＤ素子において、赤色光
用，緑色光用，青色光用としてそれぞれ独立してＣＣＤ
素子を構成したときに、各色光のＣＣＤ素子の樹脂膜８
Ｇ，８Ｒ，８Ｂの厚さを相違させ、赤，緑，青の各色光
がそれぞれのフォトダイオード２に適切に集光されるよ
うにして、カメラレンズの絞りを開いたときの感度低下
を抑制し、かつ色バランスを改善する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電荷結合素子（ＣＣＤ）
を用いた固体撮像装置に関し、特にカラー用の固体撮像
装置に関する。
を用いた固体撮像装置に関し、特にカラー用の固体撮像
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８はＣＣＤを用いた固体撮像装置（以
下、ＣＣＤ素子と称する）を３枚用いたカラーカメラの
概略構成図である。カメラレンズＬを通った被写体光
は、ダイクロイックプリズムＤＰで、赤・緑・青の３色
に分光されたのち、各色ごとに設けられた３個のＣＣＤ
素子Ｒ−ＣＣＤ，Ｇ−ＣＣＤ，Ｂ−ＣＣＤにそれぞれ結
像される。したがって、各ＣＣＤ素子からは、赤・緑・
青の画像信号が出力される。通常はこれら３個のＣＣＤ
素子は構造的に全く同じものを用いている。
下、ＣＣＤ素子と称する）を３枚用いたカラーカメラの
概略構成図である。カメラレンズＬを通った被写体光
は、ダイクロイックプリズムＤＰで、赤・緑・青の３色
に分光されたのち、各色ごとに設けられた３個のＣＣＤ
素子Ｒ−ＣＣＤ，Ｇ−ＣＣＤ，Ｂ−ＣＣＤにそれぞれ結
像される。したがって、各ＣＣＤ素子からは、赤・緑・
青の画像信号が出力される。通常はこれら３個のＣＣＤ
素子は構造的に全く同じものを用いている。
【０００３】図９はＣＣＤ素子の断面図であり、特に光
電変換を行う部位を示している。同図において、１はＮ
型半導体基板、１ＡはＰ型ウェル、２は光電変換を行う
フォトダイオードを構成するＮ型不純物領域、３は電荷
を転送するＣＣＤチャネルを構成するＮ型不純物領域、
４は各フォトダイオードと各ＣＣＤチャネルを分離する
Ｐ+ 分離領域である。そして、この半導体基板１上に絶
縁膜５と、多結晶シリコンからなる電極６と、多結晶シ
リコン電極６を透過してＣＣＤチャネル３に入る光を遮
断する遮光膜７を形成し、更にその上にマイクロレンズ
下の素子表面を平坦にし、かつ焦点距離を調整する樹脂
膜８を形成する。そして、この樹脂膜８上の前記フォト
ダイオードの直上位置には、光をフォトダイオードに集
光するマイクロレンズ９を形成している。このマイクロ
レンズ９の平面配置を図１０に示す。
電変換を行う部位を示している。同図において、１はＮ
型半導体基板、１ＡはＰ型ウェル、２は光電変換を行う
フォトダイオードを構成するＮ型不純物領域、３は電荷
を転送するＣＣＤチャネルを構成するＮ型不純物領域、
４は各フォトダイオードと各ＣＣＤチャネルを分離する
Ｐ+ 分離領域である。そして、この半導体基板１上に絶
縁膜５と、多結晶シリコンからなる電極６と、多結晶シ
リコン電極６を透過してＣＣＤチャネル３に入る光を遮
断する遮光膜７を形成し、更にその上にマイクロレンズ
下の素子表面を平坦にし、かつ焦点距離を調整する樹脂
膜８を形成する。そして、この樹脂膜８上の前記フォト
ダイオードの直上位置には、光をフォトダイオードに集
光するマイクロレンズ９を形成している。このマイクロ
レンズ９の平面配置を図１０に示す。
【０００４】このＣＣＤ素子では、マイクロレンズ９で
集束される光１０は、樹脂膜８を透過し、かつ遮光膜７
の開口部を通してフォトダイオード２に入射され、ここ
で光電変換され、電荷として蓄積される。フォトダイオ
ード２に蓄積された電荷は電極６にパルス電圧を加える
ことでＣＣＤチャネル３に移され、このＣＣＤチャネル
３内を紙面に垂直方向に転送される。ここで、光の利用
効率を高めるには、マイクロレンズ９に入る光がフォト
ダイオード２に導入される割合を高めればよく、このた
めマイクロレンズ９の曲率と樹脂膜８の膜厚を調整し、
光線１０ａで示すように、フォトダイオード２の表面、
または表面から０．１〜０．２μｍ内部に入った位置に
光が集束されるように設計される。
集束される光１０は、樹脂膜８を透過し、かつ遮光膜７
の開口部を通してフォトダイオード２に入射され、ここ
で光電変換され、電荷として蓄積される。フォトダイオ
ード２に蓄積された電荷は電極６にパルス電圧を加える
ことでＣＣＤチャネル３に移され、このＣＣＤチャネル
３内を紙面に垂直方向に転送される。ここで、光の利用
効率を高めるには、マイクロレンズ９に入る光がフォト
ダイオード２に導入される割合を高めればよく、このた
めマイクロレンズ９の曲率と樹脂膜８の膜厚を調整し、
光線１０ａで示すように、フォトダイオード２の表面、
または表面から０．１〜０．２μｍ内部に入った位置に
光が集束されるように設計される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のＣ
ＣＤ素子を用いたカメラでは、図１１に示すように、カ
メラレンズの絞りを開いて絞り値（Ｆ値）を小さくした
ときに、ＣＣＤ素子に入射される光量が増加されるもの
の、逆に出力信号が低下され、光量の増加に比例した出
力信号が得られないという特性がある。そして、輝度信
号である緑光（Ｇ）はこの低下量が少ないが、赤光
（Ｒ）と青光（Ｂ）は低下量が大きくなり、このことは
カメラレンズの絞りを開くと三原色の色バランスが崩れ
ることになる。
ＣＤ素子を用いたカメラでは、図１１に示すように、カ
メラレンズの絞りを開いて絞り値（Ｆ値）を小さくした
ときに、ＣＣＤ素子に入射される光量が増加されるもの
の、逆に出力信号が低下され、光量の増加に比例した出
力信号が得られないという特性がある。そして、輝度信
号である緑光（Ｇ）はこの低下量が少ないが、赤光
（Ｒ）と青光（Ｂ）は低下量が大きくなり、このことは
カメラレンズの絞りを開くと三原色の色バランスが崩れ
ることになる。
【０００６】即ち、図９に示すように、カメラレンズの
絞りを絞り込んだ場合には、光は光路１０の如くＣＣＤ
素子にほぼ垂直に入射する。一般には、この条件で最適
な焦点距離となるようにマイクロレンズ９の曲率と樹脂
膜８の膜厚を選ぶ。しかし、カメラレンズの絞りを開く
と、ＣＣＤ素子に入射する光は光路１０′に示すように
ＣＣＤ素子に斜め方向から入射することになる。この場
合には光路１０ａ′に示すように焦点の位置はフォトダ
イオード２の表面から上方に移動するため、入射光１
０′の一部は遮光膜７で制限されることになり、これは
フォトダイオード２に入る光量の減少を招き信号電荷量
が減少することになる。
絞りを絞り込んだ場合には、光は光路１０の如くＣＣＤ
素子にほぼ垂直に入射する。一般には、この条件で最適
な焦点距離となるようにマイクロレンズ９の曲率と樹脂
膜８の膜厚を選ぶ。しかし、カメラレンズの絞りを開く
と、ＣＣＤ素子に入射する光は光路１０′に示すように
ＣＣＤ素子に斜め方向から入射することになる。この場
合には光路１０ａ′に示すように焦点の位置はフォトダ
イオード２の表面から上方に移動するため、入射光１
０′の一部は遮光膜７で制限されることになり、これは
フォトダイオード２に入る光量の減少を招き信号電荷量
が減少することになる。
【０００７】そして、マイクロレンズ９と樹脂膜８を、
視感度の高い緑色の波長の光に対して設計した場合、波
長の短い青色光では光線１０ｂに示すように焦点距離が
フォトダイオード２の表面の上方に位置され、絞りを開
いて斜め方向から光が入射する場合には焦点位置はさら
に上方に移動するため、遮光膜７で制限される光線は緑
色光に比べ多くなる。逆に赤色光の場合には焦点位置は
フォトダイオード２の内部下方に位置するが、遮光膜７
で制限される光線が多くなることは青色光の場合と同様
である。したがって、カメラレンズの絞りを開いたとき
の信号出力の低下量は緑色光に比べ青色光と赤色光で多
く発生する。
視感度の高い緑色の波長の光に対して設計した場合、波
長の短い青色光では光線１０ｂに示すように焦点距離が
フォトダイオード２の表面の上方に位置され、絞りを開
いて斜め方向から光が入射する場合には焦点位置はさら
に上方に移動するため、遮光膜７で制限される光線は緑
色光に比べ多くなる。逆に赤色光の場合には焦点位置は
フォトダイオード２の内部下方に位置するが、遮光膜７
で制限される光線が多くなることは青色光の場合と同様
である。したがって、カメラレンズの絞りを開いたとき
の信号出力の低下量は緑色光に比べ青色光と赤色光で多
く発生する。
【０００８】なお、このような問題はマイクロレンズの
径が大きい程顕著であるため、カメラの感度を高めるに
マイクロレンズの径を大きくしたときには前記した問題
は一層大きくなり、カメラの高感度化が制約されるとい
う問題になる。本発明の目的は、カメラの絞りを開いた
ときの色バランスの崩れを防止して高感度なカメラを得
ることを可能にした固体撮像装置を提供することにあ
る。
径が大きい程顕著であるため、カメラの感度を高めるに
マイクロレンズの径を大きくしたときには前記した問題
は一層大きくなり、カメラの高感度化が制約されるとい
う問題になる。本発明の目的は、カメラの絞りを開いた
ときの色バランスの崩れを防止して高感度なカメラを得
ることを可能にした固体撮像装置を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、赤色光用，緑色光用，青色光用としてそれぞれ固体
撮像装置を独立に形成し、かつ各固体撮像装置に設けら
れる樹脂膜の厚さを相違させ、各色光がそれぞれの光電
変換部に適切に集光されるように構成する。また、赤色
光用，緑色光用，青色光用としてそれぞれ固体撮像装置
を独立に形成し、かつ各固体撮像装置の各マイクロレン
ズの焦点距離を相違させ、各色光がそれぞれの光電変換
部に適切に集光されるように構成する。また、本発明を
単板カラー固体撮像装置として構成する場合には、同一
半導体基板に設けた光電変換部を赤色光用，緑色光用，
青色光用の各光電変換部として構成するとともに、各色
光用の光電変換部に対応して設けた各マイクロレンズの
焦点距離を相違させ、各色光がそれぞれの光電変換部に
適切に集光されるように構成する。この場合、各色光用
の光電変換部に対応する位置には、対応する色光のみを
透過させるフィルタを樹脂膜中に形成する。或いは、各
色光用の光電変換部に対応して設けたマイクロレンズ
を、各色光のみを透過させるフィルタ材で形成する。
は、赤色光用，緑色光用，青色光用としてそれぞれ固体
撮像装置を独立に形成し、かつ各固体撮像装置に設けら
れる樹脂膜の厚さを相違させ、各色光がそれぞれの光電
変換部に適切に集光されるように構成する。また、赤色
光用，緑色光用，青色光用としてそれぞれ固体撮像装置
を独立に形成し、かつ各固体撮像装置の各マイクロレン
ズの焦点距離を相違させ、各色光がそれぞれの光電変換
部に適切に集光されるように構成する。また、本発明を
単板カラー固体撮像装置として構成する場合には、同一
半導体基板に設けた光電変換部を赤色光用，緑色光用，
青色光用の各光電変換部として構成するとともに、各色
光用の光電変換部に対応して設けた各マイクロレンズの
焦点距離を相違させ、各色光がそれぞれの光電変換部に
適切に集光されるように構成する。この場合、各色光用
の光電変換部に対応する位置には、対応する色光のみを
透過させるフィルタを樹脂膜中に形成する。或いは、各
色光用の光電変換部に対応して設けたマイクロレンズ
を、各色光のみを透過させるフィルタ材で形成する。
【００１０】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の第１の実施例を説明する図であり、
赤・緑・青の各ＣＣＤ素子の光電変換領域の断面構造を
示す。同図において、各符号は従来構成と同一部分を示
しており、１はＮ型半導体基板、１ＡはＰ型ウェル、２
はＮ型不純物領域で構成されるフォトダイオード、３は
Ｎ型不純物領域で構成されるＣＣＤチャネル、４はＰ+
分離領域、５は絶縁膜、６は電極、７は遮光膜、８は樹
脂膜、９はマイクロレンズである。
る。図１は本発明の第１の実施例を説明する図であり、
赤・緑・青の各ＣＣＤ素子の光電変換領域の断面構造を
示す。同図において、各符号は従来構成と同一部分を示
しており、１はＮ型半導体基板、１ＡはＰ型ウェル、２
はＮ型不純物領域で構成されるフォトダイオード、３は
Ｎ型不純物領域で構成されるＣＣＤチャネル、４はＰ+
分離領域、５は絶縁膜、６は電極、７は遮光膜、８は樹
脂膜、９はマイクロレンズである。
【００１１】そして、この実施例では、赤・緑・青の各
ＣＣＤ素子の樹脂膜８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの厚さを相違さ
せ、各色におけるＣＣＤ素子の焦点距離をコントロール
し、各色の光がフォトダイオード２の表面もしくは表面
から０．１〜０．２μｍ内部に焦点を結ぶようにする。
即ち、緑色光用ＣＣＤ素子の樹脂膜８Ｇを基準とした場
合、波長の長い赤色光用ＣＣＤ素子の樹脂膜８Ｒの厚さ
をこれよりも厚くし、波長の短い青色光用ＣＣＤ素子の
樹脂膜８Ｂの厚さをこれよりも薄くしている。例えば、
緑色光の樹脂膜８Ｇを６μｍとした場合には、赤色光の
樹脂膜８Ｒを６．２μｍとし、青色光の樹脂膜８Ｂを
５．８μｍとする。
ＣＣＤ素子の樹脂膜８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの厚さを相違さ
せ、各色におけるＣＣＤ素子の焦点距離をコントロール
し、各色の光がフォトダイオード２の表面もしくは表面
から０．１〜０．２μｍ内部に焦点を結ぶようにする。
即ち、緑色光用ＣＣＤ素子の樹脂膜８Ｇを基準とした場
合、波長の長い赤色光用ＣＣＤ素子の樹脂膜８Ｒの厚さ
をこれよりも厚くし、波長の短い青色光用ＣＣＤ素子の
樹脂膜８Ｂの厚さをこれよりも薄くしている。例えば、
緑色光の樹脂膜８Ｇを６μｍとした場合には、赤色光の
樹脂膜８Ｒを６．２μｍとし、青色光の樹脂膜８Ｂを
５．８μｍとする。
【００１２】ここで、各ＣＣＤ素子における樹脂膜８と
マイクロレンズ８の形成工程を簡単に説明する。なお、
ＣＣＤ素子のフォトダイオード２、ＣＣＤチャネル３、
電極６、遮光膜７の製造方法は既に広く知られている技
術であるので、これらが形成された後の工程を示す。ま
ず、図２（ａ）のように、光の透過率が充分に高い樹脂
膜８を所望の厚さに形成する。この樹脂膜８は、例えば
フォトレジスト材料が用いられ、所望の厚さに形成する
ために多数回塗布し、しかる後に１７０〜２００℃でベ
ーキングし、焼き固める。
マイクロレンズ８の形成工程を簡単に説明する。なお、
ＣＣＤ素子のフォトダイオード２、ＣＣＤチャネル３、
電極６、遮光膜７の製造方法は既に広く知られている技
術であるので、これらが形成された後の工程を示す。ま
ず、図２（ａ）のように、光の透過率が充分に高い樹脂
膜８を所望の厚さに形成する。この樹脂膜８は、例えば
フォトレジスト材料が用いられ、所望の厚さに形成する
ために多数回塗布し、しかる後に１７０〜２００℃でベ
ーキングし、焼き固める。
【００１３】次に、図２（ｂ）のように、マイクロレン
ズを形成するべく樹脂膜８の上面にフォトレジストを塗
布し、かつレンズ形成箇所にのみこれを残すようにパタ
ーン形成してレンズパターン９０を形成する。次に、図
２（ｃ）のように、１６０〜１８０℃でベーキングする
ことでレンズパターン９０を流動化させ、この時生ずる
表面張力を利用して表面形状に曲率を持たせ、マイクロ
レンズ９を形成する。ここで、マイクロレンズの曲率は
ベーキング温度によっても異なるが、ほとんどはレンズ
パターン９０の厚さと径の寸法とで決定される。したが
って、フォトダイオード２の表面に焦点を結ばせるに
は、レンズパターン９０の厚さと径寸法と樹脂膜８の厚
さを選ぶことで実現される。
ズを形成するべく樹脂膜８の上面にフォトレジストを塗
布し、かつレンズ形成箇所にのみこれを残すようにパタ
ーン形成してレンズパターン９０を形成する。次に、図
２（ｃ）のように、１６０〜１８０℃でベーキングする
ことでレンズパターン９０を流動化させ、この時生ずる
表面張力を利用して表面形状に曲率を持たせ、マイクロ
レンズ９を形成する。ここで、マイクロレンズの曲率は
ベーキング温度によっても異なるが、ほとんどはレンズ
パターン９０の厚さと径の寸法とで決定される。したが
って、フォトダイオード２の表面に焦点を結ばせるに
は、レンズパターン９０の厚さと径寸法と樹脂膜８の厚
さを選ぶことで実現される。
【００１４】したがって、図１に示したＣＣＤ素子で
は、赤・緑・青のそれぞれで樹脂膜８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの
厚さが異なり、各色の光が正しくフォトダイオード２に
入射されるように構成しているので、図３に示すよう
に、カメラレンズの絞りを開いたときに、赤，緑，青の
各ＣＣＤ素子で感度が低下される場合でもその低下を最
小のものにでき、しかも各色光の出力信号が等しい特性
となるため、各色光間でのバラツキが解消でき、色バラ
ンスを保つことが可能となる。
は、赤・緑・青のそれぞれで樹脂膜８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの
厚さが異なり、各色の光が正しくフォトダイオード２に
入射されるように構成しているので、図３に示すよう
に、カメラレンズの絞りを開いたときに、赤，緑，青の
各ＣＣＤ素子で感度が低下される場合でもその低下を最
小のものにでき、しかも各色光の出力信号が等しい特性
となるため、各色光間でのバラツキが解消でき、色バラ
ンスを保つことが可能となる。
【００１５】図４は本発明の第２の実施例を説明する図
であり、図１と同じく光電変換領域の断面構造を示して
いる。この実施例では、赤・緑・青の各ＣＣＤ素子の樹
脂膜８の厚さを等しくする一方で、それぞれのマイクロ
レンズ９の曲率を相違させている。即ち、緑色光用のＣ
ＣＤ素子のマイクロレンズ９Ｇを基準としたときに、波
長の短い赤色光用のＣＣＤ素子ではマイクロレンズ９Ｒ
の曲率を小さくし、青色光用のＣＣＤ素子ではマイクロ
レンズ９Ｂの曲率を大きくする。
であり、図１と同じく光電変換領域の断面構造を示して
いる。この実施例では、赤・緑・青の各ＣＣＤ素子の樹
脂膜８の厚さを等しくする一方で、それぞれのマイクロ
レンズ９の曲率を相違させている。即ち、緑色光用のＣ
ＣＤ素子のマイクロレンズ９Ｇを基準としたときに、波
長の短い赤色光用のＣＣＤ素子ではマイクロレンズ９Ｒ
の曲率を小さくし、青色光用のＣＣＤ素子ではマイクロ
レンズ９Ｂの曲率を大きくする。
【００１６】このように、マイクロレンズの曲率が異な
るＣＣＤ素子は、前記したマイクロレンズを形成する際
のフォトレジストのレンズパターン９０の厚さを選択す
ることで形成できる。例えば、緑色光用のマイクロレン
ズ９Ｇを作るときのフォトレジスト厚さを１．４μｍと
した場合には、赤色用は１．５μｍ、青色用は１．３μ
ｍとする。この時、各色に対してフォトレジストのパタ
ーン寸法は全く変更する必要がなく、当然ながら他の工
程においても何ら変更する点はない。
るＣＣＤ素子は、前記したマイクロレンズを形成する際
のフォトレジストのレンズパターン９０の厚さを選択す
ることで形成できる。例えば、緑色光用のマイクロレン
ズ９Ｇを作るときのフォトレジスト厚さを１．４μｍと
した場合には、赤色用は１．５μｍ、青色用は１．３μ
ｍとする。この時、各色に対してフォトレジストのパタ
ーン寸法は全く変更する必要がなく、当然ながら他の工
程においても何ら変更する点はない。
【００１７】以上の実施例における本発明の説明では、
赤色用・緑色用・青色用の３個のＣＣＤ素子を用いてカ
ラーカメラを構成する場合について説明した。しかし、
１個のＣＣＤ素子でカラー画像を得ることは周知の技術
であり、通常かかる方式を単板カラーＣＣＤ素子と称す
る。以下、本発明を単板カラーＣＣＤ素子に適用した例
を説明する。
赤色用・緑色用・青色用の３個のＣＣＤ素子を用いてカ
ラーカメラを構成する場合について説明した。しかし、
１個のＣＣＤ素子でカラー画像を得ることは周知の技術
であり、通常かかる方式を単板カラーＣＣＤ素子と称す
る。以下、本発明を単板カラーＣＣＤ素子に適用した例
を説明する。
【００１８】図５はその一例であり、光電変換領域の断
面構造を示す。図において、前記各実施例と同一部分に
は同一符号を付してある。そして、ここでは隣接するフ
ォトダイオードが赤・緑・青の各光電変換部として構成
されることになる。このため、樹脂膜８には、前記各色
のフォトダイオードに対応する位置にそれぞれ赤色・緑
色・青色の各光学色フィルタ層２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ
を対応配置している。また、これと共に各色に対応して
曲率を相違させ、焦点距離を最適化したマイクロレンズ
９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを設けている。
面構造を示す。図において、前記各実施例と同一部分に
は同一符号を付してある。そして、ここでは隣接するフ
ォトダイオードが赤・緑・青の各光電変換部として構成
されることになる。このため、樹脂膜８には、前記各色
のフォトダイオードに対応する位置にそれぞれ赤色・緑
色・青色の各光学色フィルタ層２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ
を対応配置している。また、これと共に各色に対応して
曲率を相違させ、焦点距離を最適化したマイクロレンズ
９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを設けている。
【００１９】この構成のＣＣＤ素子によれば、ＣＣＤ素
子には白色光の光学像が投影されるが、この時、例えば
赤色光で最適化したマイクロレンズ９Ｒを通った緑色光
と青色光は色フィルタ２０Ｒで阻止されるため、赤色光
のみがフォトダイオード２の表面に焦点を結ぶことにな
る。緑色用や青色用マイクロレンズ９Ｇ，９Ｂの設けら
れた画素の場合も、同様に各色の光のみがフォトダイオ
ード２の表面に焦点を結ぶことになる。したがって、焦
点距離が各色ごとに最適値となっているため、カメラレ
ンズの絞り値を開いても赤や青色の感度の大幅な低下は
阻止でき、かつ各色による感度差も発生しない。
子には白色光の光学像が投影されるが、この時、例えば
赤色光で最適化したマイクロレンズ９Ｒを通った緑色光
と青色光は色フィルタ２０Ｒで阻止されるため、赤色光
のみがフォトダイオード２の表面に焦点を結ぶことにな
る。緑色用や青色用マイクロレンズ９Ｇ，９Ｂの設けら
れた画素の場合も、同様に各色の光のみがフォトダイオ
ード２の表面に焦点を結ぶことになる。したがって、焦
点距離が各色ごとに最適値となっているため、カメラレ
ンズの絞り値を開いても赤や青色の感度の大幅な低下は
阻止でき、かつ各色による感度差も発生しない。
【００２０】図６はこのような構成のＣＣＤ素子の製造
方法を説明する図であり、簡単のために樹脂膜と色フィ
ルタ層とマイクロレンズを形成する工程のみを示す。ま
ず、図６（ａ）に示すように第１の樹脂膜８１を塗布法
で設けベーキングを行い硬化させたのちに、第１の色フ
ィルタ層２１を全面に塗布し、続いてフォトエッチング
法で不要の領域を除去して形成する。次に、図６（ｂ）
に示すように、第２の樹脂膜８２を設けベーキングで硬
化させたのちに、第２の色フィルタ層のパターン２２を
設ける。次に、図６（ｃ）に示すように、第３の樹脂膜
８３を設け、硬化させたのちに、第３の色フィルタ層の
パターン２３を設ける。色フィルタ層２１，２２，２３
は例えば、赤，緑，青の各色フィルタとする。
方法を説明する図であり、簡単のために樹脂膜と色フィ
ルタ層とマイクロレンズを形成する工程のみを示す。ま
ず、図６（ａ）に示すように第１の樹脂膜８１を塗布法
で設けベーキングを行い硬化させたのちに、第１の色フ
ィルタ層２１を全面に塗布し、続いてフォトエッチング
法で不要の領域を除去して形成する。次に、図６（ｂ）
に示すように、第２の樹脂膜８２を設けベーキングで硬
化させたのちに、第２の色フィルタ層のパターン２２を
設ける。次に、図６（ｃ）に示すように、第３の樹脂膜
８３を設け、硬化させたのちに、第３の色フィルタ層の
パターン２３を設ける。色フィルタ層２１，２２，２３
は例えば、赤，緑，青の各色フィルタとする。
【００２１】次に、図６（ｄ）に示すように、樹脂膜８
４を設け硬化させたのちに第１のマイクロレンズ９１を
図２で示したと同じ方法で形成する。即ち、マイクロレ
ンズとなるフォトレジストを塗布し、パターンを形成し
た後に１７０〜２００℃で熱処理を行い流動化させるこ
とで所望の曲率を得る。この時、この第１のマイクロレ
ンズ９１は第１の色光の領域のみに形成する。
４を設け硬化させたのちに第１のマイクロレンズ９１を
図２で示したと同じ方法で形成する。即ち、マイクロレ
ンズとなるフォトレジストを塗布し、パターンを形成し
た後に１７０〜２００℃で熱処理を行い流動化させるこ
とで所望の曲率を得る。この時、この第１のマイクロレ
ンズ９１は第１の色光の領域のみに形成する。
【００２２】次に、図６（ｅ）に示すように、第１の色
光の領域にのみ第２のマイクロレンズ９２を形成し、続
いて第３の色光の領域にのみ第３のマイクロレンズ９３
を形成する。これらマイクロレンズ９１，９２，９３は
レンズの曲率を相違させているが、これは前記したよう
にマイクロレンズとなるフォトレジストの膜厚を変える
ことで所望の曲率を得ることができる。また、かかる工
程では、マイクロレンズを第１，第２，第３と順次形成
するが、前工程で形成したマイクロレンズは熱処理の際
に硬化処理が同時に行われるため、次工程のマイクロレ
ンズ形成により形状を損なうことはない。
光の領域にのみ第２のマイクロレンズ９２を形成し、続
いて第３の色光の領域にのみ第３のマイクロレンズ９３
を形成する。これらマイクロレンズ９１，９２，９３は
レンズの曲率を相違させているが、これは前記したよう
にマイクロレンズとなるフォトレジストの膜厚を変える
ことで所望の曲率を得ることができる。また、かかる工
程では、マイクロレンズを第１，第２，第３と順次形成
するが、前工程で形成したマイクロレンズは熱処理の際
に硬化処理が同時に行われるため、次工程のマイクロレ
ンズ形成により形状を損なうことはない。
【００２３】図７は本発明を単板カラーＣＣＤ素子に適
用した他の実施例である。この実施例では、マイクロレ
ンズ９１，９２，９３に色フィルタの効果を持つ材料を
使用する。このため、図４や図５で示したような樹脂膜
中に色フィルタを設ける必要がなく、色フィルタの形成
工程を省略できる利点を持つ。
用した他の実施例である。この実施例では、マイクロレ
ンズ９１，９２，９３に色フィルタの効果を持つ材料を
使用する。このため、図４や図５で示したような樹脂膜
中に色フィルタを設ける必要がなく、色フィルタの形成
工程を省略できる利点を持つ。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、赤色光
用，緑色光用，青色光用の各固体撮像装置に設けられる
樹脂膜の厚さを相違させ、各色光がそれぞれの光電変換
部に適切に集光されるように構成しているので、カメラ
レンズ絞りを開いたときにも各色光の出力信号の低下を
抑制し、かつ各色光のバラツキを解消して色バランスの
良好なカラー出力を得ることができる。また、赤色光
用，緑色光用，青色光用の各固体撮像装置の各マイクロ
レンズの焦点距離を相違させ、各色光がそれぞれの光電
変換部に適切に集光されるように構成することで、同様
に各色光の出力信号の低下を抑制し、かつ色バランスを
改善することができる。
用，緑色光用，青色光用の各固体撮像装置に設けられる
樹脂膜の厚さを相違させ、各色光がそれぞれの光電変換
部に適切に集光されるように構成しているので、カメラ
レンズ絞りを開いたときにも各色光の出力信号の低下を
抑制し、かつ各色光のバラツキを解消して色バランスの
良好なカラー出力を得ることができる。また、赤色光
用，緑色光用，青色光用の各固体撮像装置の各マイクロ
レンズの焦点距離を相違させ、各色光がそれぞれの光電
変換部に適切に集光されるように構成することで、同様
に各色光の出力信号の低下を抑制し、かつ色バランスを
改善することができる。
【００２５】更に、本発明を単板カラー固体撮像装置と
して構成した場合に、赤，緑，青の各色光の光電変換部
に対応して設けるマイクロレンズの焦点距離を相違さ
せ、各色光がそれぞれの光電変換部に適切に集光される
ように構成することにより、各色光の出力信号の低下を
抑制し、かつ色バランスを改善した単板カラー固体撮像
装置を得ることができる。また、色バランスの改善によ
りマイクロレンズ径を拡大して設けることが可能となる
ため、感度を一層高めることができる効果もある。
して構成した場合に、赤，緑，青の各色光の光電変換部
に対応して設けるマイクロレンズの焦点距離を相違さ
せ、各色光がそれぞれの光電変換部に適切に集光される
ように構成することにより、各色光の出力信号の低下を
抑制し、かつ色バランスを改善した単板カラー固体撮像
装置を得ることができる。また、色バランスの改善によ
りマイクロレンズ径を拡大して設けることが可能となる
ため、感度を一層高めることができる効果もある。
【図１】本発明の第１実施例における各色光用ＣＣＤ素
子の断面図である。
子の断面図である。
【図２】製造方法の工程一部を示す断面図である。
【図３】本発明のＣＣＤ素子における出力信号の特性図
である。
である。
【図４】本発明の第２実施例における各色光用ＣＣＤ素
子の断面図である。
子の断面図である。
【図５】本発明を単板カラーＣＣＤ素子に適用した一実
施例の断面図である。
施例の断面図である。
【図６】図５の構成のＣＣＤ素子の製造方法の工程一部
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図７】本発明を単板カラーＣＣＤ素子に適用した他の
実施例の断面図である。
実施例の断面図である。
【図８】ＣＣＤカラーカメラの概略構成を示す模式図で
ある。
ある。
【図９】従来のＣＣＤ素子とその問題点を説明するため
の断面図である。
の断面図である。
【図１０】マイクロレンズの平面配置を示す図である。
【図１１】従来のカラー用ＣＣＤ素子における色バラン
スの崩れを説明するための特性図である。
スの崩れを説明するための特性図である。
１ 半導体基板 ２ フォトダイオード ３ ＣＣＤチャネル ６ 電極 ７ 遮光膜 ８（８Ｇ，８Ｒ，８Ｂ） 樹脂膜 ９（９Ｇ，９Ｒ，９Ｂ） マイクロレンズ １０ 光路
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板に光電変換部を設け、この光
電変換部を樹脂膜で被覆し、かつこの樹脂膜の表面に前
記光電変換部に光を集光させるマイクロレンズを設けた
固体撮像装置において、赤色光用，緑色光用，青色光用
としてそれぞれ固体撮像装置を独立に形成し、かつ各固
体撮像装置の各樹脂膜の厚さを相違させ、各色光がそれ
ぞれの光電変換部に適切に集光されるように構成したこ
とを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 半導体基板に光電変換部を設け、この光
電変換部を樹脂膜で被覆し、かつこの樹脂膜の表面に前
記光電変換部に光を集光させるマイクロレンズを設けた
固体撮像装置において、赤色光用，緑色光用，青色光用
としてそれぞれ固体撮像装置を独立に形成し、かつ各固
体撮像装置の各マイクロレンズの焦点距離を相違させ、
各色光がそれぞれの光電変換部に適切に集光されるよう
に構成したことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項３】 半導体基板に光電変換部を設け、この光
電変換部を樹脂膜で被覆し、かつこの樹脂膜の表面に前
記光電変換部に光を集光させるマイクロレンズを設けた
固体撮像装置において、同一半導体基板に設けた光電変
換部を赤色光用，緑色光用，青色光用の各光電変換部と
して構成するとともに、各色光用の光電変換部に対応し
て設けた各マイクロレンズの焦点距離を相違させ、各色
光がそれぞれの光電変換部に適切に集光されるように構
成したことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項４】 各色光用の光電変換部に対応する位置に
は、対応する色光のみを透過させるフィルタを樹脂膜中
に形成してなる請求項３の固体撮像装置。 - 【請求項５】 各色光用の光電変換部に対応して設けた
マイクロレンズを、各色光のみを透過させるフィルタ材
で形成してなる請求項３の固体撮像装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5202081A JP2601148B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 固体撮像装置 |
| KR1019940017732A KR0144292B1 (ko) | 1993-07-23 | 1994-07-22 | 고체 컬러 촬상 장치 |
| US08/279,793 US5493143A (en) | 1993-07-23 | 1994-07-25 | Solid color image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5202081A JP2601148B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0738075A true JPH0738075A (ja) | 1995-02-07 |
| JP2601148B2 JP2601148B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=16451651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5202081A Expired - Fee Related JP2601148B2 (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 固体撮像装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5493143A (ja) |
| JP (1) | JP2601148B2 (ja) |
| KR (1) | KR0144292B1 (ja) |
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