JPH10125887A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPH10125887A JPH10125887A JP8278411A JP27841196A JPH10125887A JP H10125887 A JPH10125887 A JP H10125887A JP 8278411 A JP8278411 A JP 8278411A JP 27841196 A JP27841196 A JP 27841196A JP H10125887 A JPH10125887 A JP H10125887A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/805—Coatings
- H10F39/8053—Colour filters
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
- H10F39/182—Colour image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/806—Optical elements or arrangements associated with the image sensors
- H10F39/8063—Microlenses
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 各色出力のシェーディング量を各色毎に同時
に最小にし、色シェーディング量の低減および歩留まり
の向上を図る。 【解決手段】 固体撮像素子のチップ中心部の画素にお
いては、マイクロレンズ１ａ−１を開口中心とほぼ一致
するように配置する。一方、チップ周辺端部の画素にお
いては、マイクロレンズ１ａ−１〜１ａ−３等の中心を
開口中心よりもチップ中心側またはチップ周辺側へ第１
のシフト量（ずれ量）ｄａ１〜ｄａ３だけ、それぞれず
らすように配置している。第１のシフト量ｄａ１〜ｄａ
３は、第１の色の波長に応じて、所定の割合で、中心か
ら端部方向に離れる程適宜大きくなるように設定され
る。同様に、第２の色に関しても、第２のシフト量ｄｂ
１〜ｄｂ３は、第１の色の波長における第１のシフト量
ｄａ１〜ｄａ３と異なる所定の割合で、中心から端部方
向に離れる程適宜大きくなるように設定される。
に最小にし、色シェーディング量の低減および歩留まり
の向上を図る。 【解決手段】 固体撮像素子のチップ中心部の画素にお
いては、マイクロレンズ１ａ−１を開口中心とほぼ一致
するように配置する。一方、チップ周辺端部の画素にお
いては、マイクロレンズ１ａ−１〜１ａ−３等の中心を
開口中心よりもチップ中心側またはチップ周辺側へ第１
のシフト量（ずれ量）ｄａ１〜ｄａ３だけ、それぞれず
らすように配置している。第１のシフト量ｄａ１〜ｄａ
３は、第１の色の波長に応じて、所定の割合で、中心か
ら端部方向に離れる程適宜大きくなるように設定され
る。同様に、第２の色に関しても、第２のシフト量ｄｂ
１〜ｄｂ３は、第１の色の波長における第１のシフト量
ｄａ１〜ｄａ３と異なる所定の割合で、中心から端部方
向に離れる程適宜大きくなるように設定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子に係
り、特に、シェーディング量を減少させるようにした固
体撮像素子に関するものである。
り、特に、シェーディング量を減少させるようにした固
体撮像素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より固体撮像素子においては、シェ
ーディングが発生し、そのシェーディング量を低減する
ことが検討されている。ここで、シェーディングとは、
固体撮像素子に一様に入射光が当たっているのにもかか
わらず、受光された光出力が一様にならずに、特に、素
子端部において減衰量が生じるものであり、シェーディ
ング量とは、その減衰量のことである。
ーディングが発生し、そのシェーディング量を低減する
ことが検討されている。ここで、シェーディングとは、
固体撮像素子に一様に入射光が当たっているのにもかか
わらず、受光された光出力が一様にならずに、特に、素
子端部において減衰量が生じるものであり、シェーディ
ング量とは、その減衰量のことである。
【０００３】図６に、シェーディング量についての説明
図を示す。図６に示すように、例えば、映像信号におけ
る１Ｈの期間に、実線で示すように映像信号光が一様に
照射されている場合であっても、実際に固体撮像素子が
受光した信号が、破線のように素子端部で減衰してしま
うことがある。このときの減衰量がシェーディング量で
ある。シェーディング量が生じる原因としては、例え
ば、レンズの不均一、固体撮像素子の中心部と端部での
集光割合の差等が挙げられる。
図を示す。図６に示すように、例えば、映像信号におけ
る１Ｈの期間に、実線で示すように映像信号光が一様に
照射されている場合であっても、実際に固体撮像素子が
受光した信号が、破線のように素子端部で減衰してしま
うことがある。このときの減衰量がシェーディング量で
ある。シェーディング量が生じる原因としては、例え
ば、レンズの不均一、固体撮像素子の中心部と端部での
集光割合の差等が挙げられる。
【０００４】図７に、従来の固体撮像素子の断面図を示
す。固体撮像素子１は、マイクロレンズ１７ａ〜ｃ、平
滑層１６、色フィルタ１５ａ〜ｃ、絶縁層１４、遮光膜
１３ａ〜ｃ、電極１２ａ〜ｃ、受光部１８ａ〜ｃ、半導
体基板１１等から構成される。隣接する色フィルタ１５
ａ、１５ｂは、適宜異なる色を透過するように選択され
ている。一つの画素については、例えば、マイクロレン
ズ１７ａ、色フィルタ１５ａ、遮光膜１３ａ、電極１２
ａ、及び受光部１８ａ等により構成される。マイクロレ
ンズ１７ａから入射した光は、所定の色が色フィルタ１
５ａにより透過され、受光部１８ａで電気信号に変換さ
れて、電極１２ａ等により伝送される。
す。固体撮像素子１は、マイクロレンズ１７ａ〜ｃ、平
滑層１６、色フィルタ１５ａ〜ｃ、絶縁層１４、遮光膜
１３ａ〜ｃ、電極１２ａ〜ｃ、受光部１８ａ〜ｃ、半導
体基板１１等から構成される。隣接する色フィルタ１５
ａ、１５ｂは、適宜異なる色を透過するように選択され
ている。一つの画素については、例えば、マイクロレン
ズ１７ａ、色フィルタ１５ａ、遮光膜１３ａ、電極１２
ａ、及び受光部１８ａ等により構成される。マイクロレ
ンズ１７ａから入射した光は、所定の色が色フィルタ１
５ａにより透過され、受光部１８ａで電気信号に変換さ
れて、電極１２ａ等により伝送される。
【０００５】ここで、従来の固体撮像素子においては、
シェーディング量を減少させるため、マイクロレンズ１
７ａ〜ｃのピッチ又は中心軸と画素のピッチ又は中心軸
とを一致させないようにしている。
シェーディング量を減少させるため、マイクロレンズ１
７ａ〜ｃのピッチ又は中心軸と画素のピッチ又は中心軸
とを一致させないようにしている。
【０００６】図８に、従来の固体撮像素子のシェーディ
ング量を減少するようにした配置関係を説明するための
断面図を示す。図８において、色フィルタ８２−０，８
２−２，８２−４は第１の色を透過するものであり、色
フィルタ８２−１，８２−３は、第１の色とは異なる第
２の色を透過するものである。
ング量を減少するようにした配置関係を説明するための
断面図を示す。図８において、色フィルタ８２−０，８
２−２，８２−４は第１の色を透過するものであり、色
フィルタ８２−１，８２−３は、第１の色とは異なる第
２の色を透過するものである。
【０００７】ここで、固体撮像素子のチップ中心部の画
素においては、マイクロレンズ８１−０を開口中心、即
ち、色フィルタ８２−０及び受光部８３−０の中心とほ
ぼ一致するように配置する。一方、チップ周辺部の画素
においては、マイクロレンズ８１−１〜４の中心を開口
中心よりもチップ中心側またはチップ周辺側へシフト量
（ずれ量）ｄ１〜ｄ４ずらすように配置している。ま
た、シフト量ｄ１〜ｄ４はチップ端部に向けて増大する
ように設定している。ここで、画素を構成する色フィル
タ８２−０〜４及び受光部８３−０〜４のピッチは、チ
ップ内の全画素において一定である。
素においては、マイクロレンズ８１−０を開口中心、即
ち、色フィルタ８２−０及び受光部８３−０の中心とほ
ぼ一致するように配置する。一方、チップ周辺部の画素
においては、マイクロレンズ８１−１〜４の中心を開口
中心よりもチップ中心側またはチップ周辺側へシフト量
（ずれ量）ｄ１〜ｄ４ずらすように配置している。ま
た、シフト量ｄ１〜ｄ４はチップ端部に向けて増大する
ように設定している。ここで、画素を構成する色フィル
タ８２−０〜４及び受光部８３−０〜４のピッチは、チ
ップ内の全画素において一定である。
【０００８】図８では、開口中心である受光部８３−１
〜４とマイクロレンズ８１−１〜４の中心との距離が、
異なる色フィルタを持つ隣接する画素では、チップ周辺
側の方が若干大きいものの、ほぼ等しい。
〜４とマイクロレンズ８１−１〜４の中心との距離が、
異なる色フィルタを持つ隣接する画素では、チップ周辺
側の方が若干大きいものの、ほぼ等しい。
【０００９】このようにすることで、光が斜めから入射
された場合でも、受光部に十分光が入射されるようにす
ることができる。
された場合でも、受光部に十分光が入射されるようにす
ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、マイク
ロレンズのピッチを色画素の種類によらず一率に決定に
している。そのため、チップ中心からの距離がほぼ等し
い領域に存在する画素上のマイクロレンズについて、開
口中心からのずれ量は、色画素の種類によらず若干の差
はあるもののほぼ等しくなっている。
ロレンズのピッチを色画素の種類によらず一率に決定に
している。そのため、チップ中心からの距離がほぼ等し
い領域に存在する画素上のマイクロレンズについて、開
口中心からのずれ量は、色画素の種類によらず若干の差
はあるもののほぼ等しくなっている。
【００１１】しかしながら、マイクロレンズの屈折率が
波長によって異なるので、チップ周辺部の色画素のマイ
クロレンズの焦点の開口に対する位置は、画素の持つ色
フィルタの種類によって異なる。したがって、従来の技
術では全ての色出力のシェーディング量を同時に最小に
することはできない。
波長によって異なるので、チップ周辺部の色画素のマイ
クロレンズの焦点の開口に対する位置は、画素の持つ色
フィルタの種類によって異なる。したがって、従来の技
術では全ての色出力のシェーディング量を同時に最小に
することはできない。
【００１２】本発明の目的は、固体撮像素子において、
各色出力のシェーディング量を各色毎に同時に最小に
し、色シェーディング量の低減および歩留まりの向上を
図ることにある。
各色出力のシェーディング量を各色毎に同時に最小に
し、色シェーディング量の低減および歩留まりの向上を
図ることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明においては、各色
画素上のマイクロレンズのピッチ又はシフト量を、色画
素の種類によってそれぞれ独立に決定するようにした。
すなわち、各色画素において、マイクロレンズの焦点が
開口中心に最も近くなるように、マイクロレンズのピッ
チ又はシフト量を各色毎に選択するようにした。本発明
により、各色出力のシェーディング量を各色独立に最小
になるようにすることができる。
画素上のマイクロレンズのピッチ又はシフト量を、色画
素の種類によってそれぞれ独立に決定するようにした。
すなわち、各色画素において、マイクロレンズの焦点が
開口中心に最も近くなるように、マイクロレンズのピッ
チ又はシフト量を各色毎に選択するようにした。本発明
により、各色出力のシェーディング量を各色独立に最小
になるようにすることができる。
【００１４】本発明の第１の解決手段によると、一定ピ
ッチにより配置された複数の第１の色フィルタと、各々
の前記第１の色フィルタに対応して設けられ、前記第１
の色フィルタの中心位置から端部方向に第１の所定距離
ずれた位置に、かつ、半導体装置の中心から端部に向け
て前記第１の所定距離が第１の割合で増大するような第
１の所定位置にそれぞれ配置された複数の第１のレンズ
と、各々の前記第１の色フィルタの前記中心位置に一定
ピッチによりそれぞれ配置された複数の第１の受光部
と、隣接する前記第１の色フィルタの間に、一定ピッチ
によりそれぞれ配置された複数の第２の色フィルタと、
各々の前記第２の色フィルタに対応して設けられ、前記
第２の色フィルタの中心位置から端部方向に第２の所定
距離ずれた位置に、かつ、半導体装置の中心から端部に
向けて前記第２の所定距離が第２の割合で増大するよう
な第２の所定位置にそれぞれ配置された複数の第２のレ
ンズと、各々の前記第２の色フィルタの前記中心位置に
一定ピッチによりそれぞれ配置された複数の第２の受光
部とを備えた固体撮像素子を提供する。
ッチにより配置された複数の第１の色フィルタと、各々
の前記第１の色フィルタに対応して設けられ、前記第１
の色フィルタの中心位置から端部方向に第１の所定距離
ずれた位置に、かつ、半導体装置の中心から端部に向け
て前記第１の所定距離が第１の割合で増大するような第
１の所定位置にそれぞれ配置された複数の第１のレンズ
と、各々の前記第１の色フィルタの前記中心位置に一定
ピッチによりそれぞれ配置された複数の第１の受光部
と、隣接する前記第１の色フィルタの間に、一定ピッチ
によりそれぞれ配置された複数の第２の色フィルタと、
各々の前記第２の色フィルタに対応して設けられ、前記
第２の色フィルタの中心位置から端部方向に第２の所定
距離ずれた位置に、かつ、半導体装置の中心から端部に
向けて前記第２の所定距離が第２の割合で増大するよう
な第２の所定位置にそれぞれ配置された複数の第２のレ
ンズと、各々の前記第２の色フィルタの前記中心位置に
一定ピッチによりそれぞれ配置された複数の第２の受光
部とを備えた固体撮像素子を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１に、本発明に関連する固体撮
像素子の平面構成図を示す。固体撮像素子１は、複数の
画素２を備える。また、各列毎の複数画素２に対してそ
れぞれ垂直ＣＣＤ（電荷結合デバイス）３を備え、さら
に、複数の垂直ＣＣＤ３に対して水平ＣＣＤ４及び出力
回路５を備える。
像素子の平面構成図を示す。固体撮像素子１は、複数の
画素２を備える。また、各列毎の複数画素２に対してそ
れぞれ垂直ＣＣＤ（電荷結合デバイス）３を備え、さら
に、複数の垂直ＣＣＤ３に対して水平ＣＣＤ４及び出力
回路５を備える。
【００１６】画素２の色フィルタについては、例えば、
領域６が一つのパターンを構成し、固体撮像素子全体で
そのパターンが繰り返される。図２に、色フィルタのパ
ターン図を示す。
領域６が一つのパターンを構成し、固体撮像素子全体で
そのパターンが繰り返される。図２に、色フィルタのパ
ターン図を示す。
【００１７】図２（ａ）には、補色の組み合わせを示
す。ここで、「Ｃｙ」はシアン、「Ｇ」はグリーン、
「Ｙｅ」はイエロー、「Ｍｇ」はマジエンタをそれぞれ
示す。また、各色の画素が感度を持つ光の波長範囲（可
視光範囲）は、例えば「Ｃｙ」は４００〜５８０ｎｍ、
「Ｇ」は４８０〜５９０ｎｍ、「Ｙｅ」は４８０〜７０
０ｎｍ、「Ｍｇ」は４００〜４９０ｎｍ及び５７０〜７
００ｎｍ程度である。ここで、それぞれの波長範囲は、
ピーク感度の半分の感度を有する範囲である。
す。ここで、「Ｃｙ」はシアン、「Ｇ」はグリーン、
「Ｙｅ」はイエロー、「Ｍｇ」はマジエンタをそれぞれ
示す。また、各色の画素が感度を持つ光の波長範囲（可
視光範囲）は、例えば「Ｃｙ」は４００〜５８０ｎｍ、
「Ｇ」は４８０〜５９０ｎｍ、「Ｙｅ」は４８０〜７０
０ｎｍ、「Ｍｇ」は４００〜４９０ｎｍ及び５７０〜７
００ｎｍ程度である。ここで、それぞれの波長範囲は、
ピーク感度の半分の感度を有する範囲である。
【００１８】また、図２（ｂ）には、原色の組み合わせ
を示す。ここで、「Ｂ」はブルー、「Ｇ１」及び「Ｇ
２」はグリーン、「Ｒ」はレッドをそれぞれ示す。ま
た、各色の画素が感度を持つ光の波長範囲（可視光範
囲）は、例えば、「Ｂ」は４００〜４９０ｎｍ、「Ｇ
１」及び「Ｇ２」は５００〜５７０ｎｍ、「Ｒ」は５９
０〜７００ｎｍ程度である。また、「Ｇ１」及び「Ｇ
２」は、グリーンでも他の色の画素に対する相対位置が
異なる（ため、感度特性がやや異なる）ものを示す。
を示す。ここで、「Ｂ」はブルー、「Ｇ１」及び「Ｇ
２」はグリーン、「Ｒ」はレッドをそれぞれ示す。ま
た、各色の画素が感度を持つ光の波長範囲（可視光範
囲）は、例えば、「Ｂ」は４００〜４９０ｎｍ、「Ｇ
１」及び「Ｇ２」は５００〜５７０ｎｍ、「Ｒ」は５９
０〜７００ｎｍ程度である。また、「Ｇ１」及び「Ｇ
２」は、グリーンでも他の色の画素に対する相対位置が
異なる（ため、感度特性がやや異なる）ものを示す。
【００１９】つぎに、図３に、本発明の固体撮像素子に
ついてシェーディング量を減少するようにした配置関係
を説明するための断面図を示す。本発明において、固体
撮像素子のチップ周辺部の画素の断面構成は、図７に示
されたものと同様である。ただし、本発明では、開口中
心とマイクロレンズ中心との距離が、画素の有する色フ
ィルタの種類によって異なるように配置されている。
ついてシェーディング量を減少するようにした配置関係
を説明するための断面図を示す。本発明において、固体
撮像素子のチップ周辺部の画素の断面構成は、図７に示
されたものと同様である。ただし、本発明では、開口中
心とマイクロレンズ中心との距離が、画素の有する色フ
ィルタの種類によって異なるように配置されている。
【００２０】図３においては、図２に示す水平方向の断
面図であり、２種類の色画素が交互に設けられている。
面図であり、２種類の色画素が交互に設けられている。
【００２１】第１の色に関して、第１のマイクロレンズ
１ａ−０〜１ａ−３、第１の色フィルタ２ａ−０〜２ａ
−３、受光部３ａ−０〜３ａ−３等が備えられている。
たとえば、第１のマイクロレンズ１ａ−０、第１の色フ
ィルタ２ａ−０、受光部３ａ−０により、ひとつの色画
素を構成している。第１の色と異る第２の色に関して、
第２のマイクロレンズ１ｂ−０〜１ｂ−３、第２の色フ
ィルタ２ｂ−０〜２ｂ−３、受光部３ｂ−０〜３ｂ−３
等が備えられている。
１ａ−０〜１ａ−３、第１の色フィルタ２ａ−０〜２ａ
−３、受光部３ａ−０〜３ａ−３等が備えられている。
たとえば、第１のマイクロレンズ１ａ−０、第１の色フ
ィルタ２ａ−０、受光部３ａ−０により、ひとつの色画
素を構成している。第１の色と異る第２の色に関して、
第２のマイクロレンズ１ｂ−０〜１ｂ−３、第２の色フ
ィルタ２ｂ−０〜２ｂ−３、受光部３ｂ−０〜３ｂ−３
等が備えられている。
【００２２】本発明においては、第１の色に関しては、
画素を構成する第１の色フィルタ２ａ−０〜３及び受光
部３ａ−０〜３等のピッチは、チップ内の全画素におい
て一定である。しかしながら、マイクロレンズ１ａ−０
〜３等については、固体撮像素子のチップ中心部の画素
においては、マイクロレンズ１ａ−１を開口中心、即
ち、第１の色フィルタ２ａ−０及び受光部３ａ−０の中
心とほぼ一致するように配置する。一方、チップ周辺端
部の画素においては、マイクロレンズ１ａ−１〜１ａ−
３等の中心を開口中心よりもチップ中心側またはチップ
周辺側へ第１のシフト量（ずれ量）ｄａ１〜ｄａ３だ
け、それぞれずらすように配置している。ここで、第１
のシフト量ｄａ１〜ｄａ３は、第１の色の波長に応じ
て、所定の割合で、中心から端部方向に離れる程適宜大
きくなるように設定される。
画素を構成する第１の色フィルタ２ａ−０〜３及び受光
部３ａ−０〜３等のピッチは、チップ内の全画素におい
て一定である。しかしながら、マイクロレンズ１ａ−０
〜３等については、固体撮像素子のチップ中心部の画素
においては、マイクロレンズ１ａ−１を開口中心、即
ち、第１の色フィルタ２ａ−０及び受光部３ａ−０の中
心とほぼ一致するように配置する。一方、チップ周辺端
部の画素においては、マイクロレンズ１ａ−１〜１ａ−
３等の中心を開口中心よりもチップ中心側またはチップ
周辺側へ第１のシフト量（ずれ量）ｄａ１〜ｄａ３だ
け、それぞれずらすように配置している。ここで、第１
のシフト量ｄａ１〜ｄａ３は、第１の色の波長に応じ
て、所定の割合で、中心から端部方向に離れる程適宜大
きくなるように設定される。
【００２３】同様に、第２の色に関しても、画素を構成
する第２の色フィルタ２ｂ−０〜３及び受光部３ｂ−０
〜３等のピッチは、チップ内の全画素において一定であ
る。しかしながら、マイクロレンズ１ｂ−０〜３等につ
いては、固体撮像素子のチップ中心部の画素において
は、マイクロレンズ１ｂ−１を開口中心、即ち、第２の
色フィルタ２ｂ−０及び受光部３ｂ−０の中心とほぼ一
致するように配置する。一方、チップ周辺端部の画素に
おいては、マイクロレンズ１ｂ−１〜１ｂ−３等の中心
を開口中心よりもチップ中心側またはチップ周辺側へ第
２のシフト量ｄｂ１〜ｄｂ３だけ、それぞれずらすよう
に配置している。ここで、第２のシフト量ｄｂ１〜ｄｂ
３は、第１の色の波長における第１のシフト量ｄａ１〜
ｄａ３と異なる所定の割合で、中心から端部方向に離れ
る程適宜大きくなるように設定される。
する第２の色フィルタ２ｂ−０〜３及び受光部３ｂ−０
〜３等のピッチは、チップ内の全画素において一定であ
る。しかしながら、マイクロレンズ１ｂ−０〜３等につ
いては、固体撮像素子のチップ中心部の画素において
は、マイクロレンズ１ｂ−１を開口中心、即ち、第２の
色フィルタ２ｂ−０及び受光部３ｂ−０の中心とほぼ一
致するように配置する。一方、チップ周辺端部の画素に
おいては、マイクロレンズ１ｂ−１〜１ｂ−３等の中心
を開口中心よりもチップ中心側またはチップ周辺側へ第
２のシフト量ｄｂ１〜ｄｂ３だけ、それぞれずらすよう
に配置している。ここで、第２のシフト量ｄｂ１〜ｄｂ
３は、第１の色の波長における第１のシフト量ｄａ１〜
ｄａ３と異なる所定の割合で、中心から端部方向に離れ
る程適宜大きくなるように設定される。
【００２４】本発明では、各色によってマイクロレンズ
１ａ又は１ｂのピッチが異なるので、色フィルタ２ａ又
は２ｂの開口中心とマイクロレンズ１ａ又は１ｂの中心
との第１又は第２のシフト量、及び、シフト量の端部方
向ヘの増加割合は、それぞれの画素の持つ色フィルタの
種類によって異なる。そして、それぞれのマイクロレン
ズの焦点が、開口中心に最も近くなるように、マイクロ
レンズ１ａ及び１ｂのピッチや位置が選択される。これ
ら第１及び第２のシフト量の割合や大きさは、レンズ材
料や第１及び第２の色の波長等に応じて適宜決定され
る。
１ａ又は１ｂのピッチが異なるので、色フィルタ２ａ又
は２ｂの開口中心とマイクロレンズ１ａ又は１ｂの中心
との第１又は第２のシフト量、及び、シフト量の端部方
向ヘの増加割合は、それぞれの画素の持つ色フィルタの
種類によって異なる。そして、それぞれのマイクロレン
ズの焦点が、開口中心に最も近くなるように、マイクロ
レンズ１ａ及び１ｂのピッチや位置が選択される。これ
ら第１及び第２のシフト量の割合や大きさは、レンズ材
料や第１及び第２の色の波長等に応じて適宜決定され
る。
【００２５】つぎに、各色に応じた分光感度及び屈折率
を説明し、シフト量の割合をどのように決定するかを説
明する。
を説明し、シフト量の割合をどのように決定するかを説
明する。
【００２６】まず、図４に、各色についての分光感度特
性図を示す。ここで、図４（ａ）は、補色の場合のカラ
ーＣＣＤ（電荷結合デバイス）分光感度を示す。また、
図４（ｂ）は、原色の場合のカラーＣＣＤ分光感度を示
す。
性図を示す。ここで、図４（ａ）は、補色の場合のカラ
ーＣＣＤ（電荷結合デバイス）分光感度を示す。また、
図４（ｂ）は、原色の場合のカラーＣＣＤ分光感度を示
す。
【００２７】また、図５に、マイクロレンズの屈折率の
波長依存特性図を示す。
波長依存特性図を示す。
【００２８】屈折率はマイクロレンズの材料によっても
異なるが、ここではその一例を示すもので、他の材料に
関しても同様に適用することができる。
異なるが、ここではその一例を示すもので、他の材料に
関しても同様に適用することができる。
【００２９】図５において、可視光範囲内で、短波長と
長波長とでは、屈折率に０．１強程度の差が生じる。こ
の差により、各色画素における有効入射光に対する屈折
率の大小が決定される。そこで、屈折率の大小関係は、
図４及び図５を参照すると、以下のようになる。 補色の場合、 Ｃｙ≧Ｇ ≧Ｙｅ 原色の場合、 Ｂ ＞Ｇ ＞Ｒ 短波長の光の場合は、屈折率が高くなることから、入射
光の焦点位置の画素中心に対するずれは、短波長の光が
入射した場合の方が長波長の光が入射した場合より大き
くなる。そして、固体撮像素子の端部から斜めに入射さ
れるような有効入射光が大きく屈折される場合は、マイ
クロレンズ１ａ、１ｂと色フィルタ２ａ、２ｂとのシフ
ト量を大きくする必要がある。
長波長とでは、屈折率に０．１強程度の差が生じる。こ
の差により、各色画素における有効入射光に対する屈折
率の大小が決定される。そこで、屈折率の大小関係は、
図４及び図５を参照すると、以下のようになる。 補色の場合、 Ｃｙ≧Ｇ ≧Ｙｅ 原色の場合、 Ｂ ＞Ｇ ＞Ｒ 短波長の光の場合は、屈折率が高くなることから、入射
光の焦点位置の画素中心に対するずれは、短波長の光が
入射した場合の方が長波長の光が入射した場合より大き
くなる。そして、固体撮像素子の端部から斜めに入射さ
れるような有効入射光が大きく屈折される場合は、マイ
クロレンズ１ａ、１ｂと色フィルタ２ａ、２ｂとのシフ
ト量を大きくする必要がある。
【００３０】例えば、原色のフィルタの場合で、Ｇ（グ
リーン）とＢ（ブルー）が隣接水平列を想定する。この
場合、ＢのほうがＧより短波長であり、屈折率も大きく
なる。そして、固体撮像素子デバイスの端部における入
射光の焦点位置の画素中心に対するずれは、Ｂ画素のほ
うがＧ画素よりも大きくなる。したがって、Ｂ画素につ
いては、Ｇ画素と比較して、マイクロレンズのシフト量
及び端部方向へのシフト量の増加割合を大きくするよう
に設定することにより、シェーディング量を最小にする
ことができる。
リーン）とＢ（ブルー）が隣接水平列を想定する。この
場合、ＢのほうがＧより短波長であり、屈折率も大きく
なる。そして、固体撮像素子デバイスの端部における入
射光の焦点位置の画素中心に対するずれは、Ｂ画素のほ
うがＧ画素よりも大きくなる。したがって、Ｂ画素につ
いては、Ｇ画素と比較して、マイクロレンズのシフト量
及び端部方向へのシフト量の増加割合を大きくするよう
に設定することにより、シェーディング量を最小にする
ことができる。
【００３１】上述の例以外にも、図２に示すようなパタ
ーンにおいて、水平方向の色フィルタの組合せに適宜適
用することができる。
ーンにおいて、水平方向の色フィルタの組合せに適宜適
用することができる。
【００３２】なお、図２に示した以外にも他の原色の組
合せ、補色の組合せいつでも同様にシフト量等を認定す
ることができる。
合せ、補色の組合せいつでも同様にシフト量等を認定す
ることができる。
【００３３】実際の固体撮像素子の設計においては、例
えば、理論的な計算やシミュレーションを行ったり、実
際に複数種類のデバイスを作成して測定を行ったりする
こと等により最適なシフト量、レンズ位置等を決定する
ことができる。
えば、理論的な計算やシミュレーションを行ったり、実
際に複数種類のデバイスを作成して測定を行ったりする
こと等により最適なシフト量、レンズ位置等を決定する
ことができる。
【００３４】なお、上述の実施の形態では、色画素を水
平方向に配置するようにしたが、垂直方向にも同様に適
用することができる。
平方向に配置するようにしたが、垂直方向にも同様に適
用することができる。
【００３５】また、２種類の色画素を交互に配置したも
のを説明したが、３種類以上の色画素を配置することも
できる。その際は、各色画素に対応する感度に応じてそ
れぞれの色に応じて適宜中心位置をずらして配置すれば
よい。
のを説明したが、３種類以上の色画素を配置することも
できる。その際は、各色画素に対応する感度に応じてそ
れぞれの色に応じて適宜中心位置をずらして配置すれば
よい。
【００３６】
【発明の効果】本発明では、マイクロレンズのピッチ又
はシフト量を各色画素毎に異ならせることにより、チッ
プ周辺部の各色画素のマイクロレンズの焦点の開口に対
する位置を、それぞれ独立に制御することができる。各
色出力のシェーディング量が最小となるように、各色画
素のマイクロレンズのピッチ又はシフト量を選択するこ
とにより、全ての色出力のシェーディング量を同時に最
小にすることができる。その結果、固体撮像素子のシェ
ーディング量が低減され、歩留まりが向上する。
はシフト量を各色画素毎に異ならせることにより、チッ
プ周辺部の各色画素のマイクロレンズの焦点の開口に対
する位置を、それぞれ独立に制御することができる。各
色出力のシェーディング量が最小となるように、各色画
素のマイクロレンズのピッチ又はシフト量を選択するこ
とにより、全ての色出力のシェーディング量を同時に最
小にすることができる。その結果、固体撮像素子のシェ
ーディング量が低減され、歩留まりが向上する。
【図１】本発明に関連する固体撮像素子の平面構成図。
【図２】色フィルタのパターン図。
【図３】本発明の固体撮像素子についてシェーディング
量を減少するようにした配置関係を説明するための断面
図。
量を減少するようにした配置関係を説明するための断面
図。
【図４】各色についての分光感度特性図。
【図５】マイクロレンズの屈折率の波長依存特性図。
【図６】シェーディング量についての説明図。
【図７】従来の固体撮像素子の断面図。
【図８】従来の固体撮像素子のシェーディング量を減少
するようにした配置関係を説明するための断面図。
するようにした配置関係を説明するための断面図。
１１ 半導体基板 １２ａ〜ｃ 電極 １３ａ〜ｃ 遮光膜 １４ 絶縁膜 １５ａ〜ｃ，２ａ−０〜３，２ｂ−０〜３ 色フィルタ １６ 平滑層 １７ａ〜ｃ，１ａ−０〜３，１ｂ−０〜３ マイクロレ
ンズ １８ａ〜ｃ，３ａ−０〜３，３ｂ−０〜３ 受光部
ンズ １８ａ〜ｃ，３ａ−０〜３，３ｂ−０〜３ 受光部
Claims (6)
- 【請求項１】一定ピッチにより配置された複数の第１の
色フィルタと、 各々の前記第１の色フィルタに対応して設けられ、前記
第１の色フィルタの中心位置から端部方向に第１の所定
距離ずれた位置に、かつ、半導体装置の中心から端部に
向けて前記第１の所定距離が第１の割合で増大するよう
な第１の所定位置にそれぞれ配置された複数の第１のレ
ンズと、 各々の前記第１の色フィルタの前記中心位置に一定ピッ
チによりそれぞれ配置された複数の第１の受光部と、 隣接する前記第１の色フィルタの間に、一定ピッチによ
りそれぞれ配置された複数の第２の色フィルタと、 各々の前記第２の色フィルタに対応して設けられ、前記
第２の色フィルタの中心位置から端部方向に第２の所定
距離ずれた位置に、かつ、半導体装置の中心から端部に
向けて前記第２の所定距離が第２の割合で増大するよう
な第２の所定位置にそれぞれ配置された複数の第２のレ
ンズと、 各々の前記第２の色フィルタの前記中心位置に一定ピッ
チによりそれぞれ配置された複数の第２の受光部とを備
えた固体撮像素子。 - 【請求項２】一定ピッチにより配置された複数の第１の
色フィルタと、 各々の前記第１の色フィルタに対応して設けられ、前記
第１の色フィルタの中心位置から半導体装置の中心方向
に第１の所定距離ずれた位置に、かつ、半導体装置の中
心から端部に向けて前記第１の所定距離が第１の割合で
増大するような第１の所定位置にそれぞれ配置された複
数の第１のレンズと、 各々の前記第１の色フィルタの前記中心位置に一定ピッ
チによりそれぞれ配置された複数の第１の受光部と、 隣接する前記第１の色フィルタの間に、一定ピッチによ
りそれぞれ配置された複数の第２の色フィルタと、 各々の前記第２の色フィルタに対応して設けられ、前記
第２の色フィルタの中心位置から半導体装置の中心方向
に第２の所定距離ずれた位置に、かつ、半導体装置の中
心から端部に向けて前記第２の所定距離が第２の割合で
増大するような第２の所定位置にそれぞれ配置された複
数の第２のレンズと、 各々の前記第２の色フィルタの前記中心位置に一定ピッ
チによりそれぞれ配置された複数の第２の受光部とを備
えた固体撮像素子。 - 【請求項３】前記第１又は第２の所定距離は、 前記第１又は第２の色フィルタが通過する各色に関し
て、前記各色の波長又は前記第１及び第２のレンズの屈
折率に基づいて、それぞれ別個に設定されることを特徴
とする請求項１又は２に記載の固体撮像素子。 - 【請求項４】前記第１及び第２の割合は、 前記第１及び第２の色フィルタが通過する各色に応じて
それぞれ別個に決定されることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載の固体撮像素子。 - 【請求項５】前記第２の色フィルタと比較して隣接する
前記第１の色フィルタについて、前記波長が短波長若し
くは長波長である場合、又は、前記第１の色フィルタに
対する前記屈折率が大きい若しくは小さい場合、前記第
１の所定距離は、前記第２の所定距離と比較して、それ
ぞれ長く若しくは短かく設定されることを特徴とする請
求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子。 - 【請求項６】第１の色画素は、前記第１の色フィルタ、
前記第１のレンズ及び前記第１の受光部を含み、 第２の色画素は、前記第２の色フィルタ、前記第２のレ
ンズ及び前記第２の受光部を含み、 複数の前記第１の色画素及び複数の前記第２の色画素
が、交互に水平及び／又は垂直方向に平面配置されたこ
とを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の固体
撮像素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8278411A JPH10125887A (ja) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | 固体撮像素子 |
| US08/954,082 US6008511A (en) | 1996-10-21 | 1997-10-20 | Solid-state image sensor decreased in shading amount |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8278411A JPH10125887A (ja) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10125887A true JPH10125887A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17596978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8278411A Pending JPH10125887A (ja) | 1996-10-21 | 1996-10-21 | 固体撮像素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6008511A (ja) |
| JP (1) | JPH10125887A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20030087471A (ko) * | 2002-05-10 | 2003-11-14 | 주식회사 하이닉스반도체 | 씨모스이미지센서 및 이를 사용한 카메라 장치 |
| KR100494031B1 (ko) * | 2002-07-15 | 2005-06-13 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 광감도를 향상시킬 수 있는 이미지센서 |
| JP2005327921A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JP2006012910A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| JP2010232595A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Sony Corp | 固体撮像装置とその製造方法および撮像装置 |
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- 1996-10-21 JP JP8278411A patent/JPH10125887A/ja active Pending
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1997
- 1997-10-20 US US08/954,082 patent/US6008511A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| US6008511A (en) | 1999-12-28 |
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