JP2002141488A - 固体撮像装置及び固体撮像システム - Google Patents
固体撮像装置及び固体撮像システムInfo
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フォトダイオードの受光感度の低下や、光シ
ェーディングの発生を防止する。 【解決手段】 光を電荷に変換する光電変換手段と、前
記光電変換手段を保護する保護膜と、前記保護膜上に接
するように設けられ入射光を前記光電変換手段上に集め
るマイクロレンズとを備え、前記保護膜の表面を平坦化
し、平坦化した面に前記マイクロレンズを設ける。
ェーディングの発生を防止する。 【解決手段】 光を電荷に変換する光電変換手段と、前
記光電変換手段を保護する保護膜と、前記保護膜上に接
するように設けられ入射光を前記光電変換手段上に集め
るマイクロレンズとを備え、前記保護膜の表面を平坦化
し、平坦化した面に前記マイクロレンズを設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、ディジ
タルカメラに用いる固体撮像装置及び固体撮像システム
に関する。
タルカメラに用いる固体撮像装置及び固体撮像システム
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、平面上に、同一チップ上に形成し
たフォトダイオードを有する複数の画素の各々にマイク
ロレンズを備え、各マイクロレンズにより被写体からの
光を、フォトダイオードに集めて、各画素からの出力信
号を、画像処理部において処理して画像を形成する固体
撮像装置がある。
たフォトダイオードを有する複数の画素の各々にマイク
ロレンズを備え、各マイクロレンズにより被写体からの
光を、フォトダイオードに集めて、各画素からの出力信
号を、画像処理部において処理して画像を形成する固体
撮像装置がある。
【0003】図6は、従来のCCD撮像素子を用いた固
体撮像装置のフォトダイオード及びマイクロレンズの周
辺の断面図である。図6には、シリコンなどからなる基
板21と、基板21上に設けられたフォトダイオード2
2と、フォトダイオード22が設けられた基板21上に
形成した酸化膜29と、フォトダイオード22で変換さ
れた電荷などを転送するためのクロック信号が伝送され
るポリシリコンなどからなる3層の配線23と、主とし
て配線23の下に設けられている電荷転送用の垂直CC
DレジスタVCCDを遮光するタングステンなどからなる
遮光層24と、フォトダイオード22などを外気
(O2,H2O)、不純物イオン(K+,Na+)などから
保護するSiO2などからなる第1保護膜25及びSi
ON系などの第2保護膜30と、第2保護膜30の凹凸
を少なくする有機材料からなる平坦化層26と、フォト
ダイオード22に被写体からの光を集める平坦化層26
上に設けられたマイクロレンズ27とを示している。
体撮像装置のフォトダイオード及びマイクロレンズの周
辺の断面図である。図6には、シリコンなどからなる基
板21と、基板21上に設けられたフォトダイオード2
2と、フォトダイオード22が設けられた基板21上に
形成した酸化膜29と、フォトダイオード22で変換さ
れた電荷などを転送するためのクロック信号が伝送され
るポリシリコンなどからなる3層の配線23と、主とし
て配線23の下に設けられている電荷転送用の垂直CC
DレジスタVCCDを遮光するタングステンなどからなる
遮光層24と、フォトダイオード22などを外気
(O2,H2O)、不純物イオン(K+,Na+)などから
保護するSiO2などからなる第1保護膜25及びSi
ON系などの第2保護膜30と、第2保護膜30の凹凸
を少なくする有機材料からなる平坦化層26と、フォト
ダイオード22に被写体からの光を集める平坦化層26
上に設けられたマイクロレンズ27とを示している。
【0004】図6に示すような固体撮像装置は、基板2
1上にイオン注入などによりフォトダイオード22を形
成し、層間絶縁層を介して3層の配線23を形成する。
さらに、層間絶縁層を介して遮光層24を形成する。こ
こで、遮光層24は、配線23を覆うように形成するこ
とで、垂直CCDレジスタVCCDに光が入射しないよう
にしている。
1上にイオン注入などによりフォトダイオード22を形
成し、層間絶縁層を介して3層の配線23を形成する。
さらに、層間絶縁層を介して遮光層24を形成する。こ
こで、遮光層24は、配線23を覆うように形成するこ
とで、垂直CCDレジスタVCCDに光が入射しないよう
にしている。
【0005】つづいて、その上にフォトダイオード22
などを外気や水分から保護するために、第1保護膜25
を形成する。それから、その上に第2保護膜30を形成
する。第2保護膜30は、遮光層24の形状に応じて高
低差が7000Å程度の凹凸ができるので、この凹凸を
少なくするように平坦化層26を形成する。平坦化層2
6は、具体的には、第2保護膜30条に有機材料を塗布
し、この有機材料を熱によるリフロー等によって平坦化
することで第2保護膜30の凸部からの厚さが1μm程
度の平坦化層26を形成する。
などを外気や水分から保護するために、第1保護膜25
を形成する。それから、その上に第2保護膜30を形成
する。第2保護膜30は、遮光層24の形状に応じて高
低差が7000Å程度の凹凸ができるので、この凹凸を
少なくするように平坦化層26を形成する。平坦化層2
6は、具体的には、第2保護膜30条に有機材料を塗布
し、この有機材料を熱によるリフロー等によって平坦化
することで第2保護膜30の凸部からの厚さが1μm程
度の平坦化層26を形成する。
【0006】このように形成された平坦化層26の上面
と、フォトダイオード22の上面との距離は、4〜6μ
m程度となる。それから、平坦化層26の上に、マイク
ロレンズ27を設けることによって、図6に示すような
固体撮像装置が製造される。
と、フォトダイオード22の上面との距離は、4〜6μ
m程度となる。それから、平坦化層26の上に、マイク
ロレンズ27を設けることによって、図6に示すような
固体撮像装置が製造される。
【0007】図7は、MOS型撮像素子を用いた固体撮
像装置のフォトダイオード及びマイクロレンズの周辺の
断面図である。図7において、32はフォトダイオード
22で変換された電荷の転送先であるフローティングデ
ィフュージョン領域、31はフォトダイオード22で変
換された電荷の転送を制御する転送ゲート、33は隣接
する撮像素子との分離を行う選択酸化膜である。
像装置のフォトダイオード及びマイクロレンズの周辺の
断面図である。図7において、32はフォトダイオード
22で変換された電荷の転送先であるフローティングデ
ィフュージョン領域、31はフォトダイオード22で変
換された電荷の転送を制御する転送ゲート、33は隣接
する撮像素子との分離を行う選択酸化膜である。
【0008】なお、図7において図6に示した部分と同
様の部分には、同一符号を付しているが、配線23は1
層だけ形成しており、遮光層24はアルミニウムで形成
している。図7に示す固体撮像装置は、図6と同様の手
順によって製造されている。
様の部分には、同一符号を付しているが、配線23は1
層だけ形成しており、遮光層24はアルミニウムで形成
している。図7に示す固体撮像装置は、図6と同様の手
順によって製造されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のCCD
撮像素子を用いた固体撮像装置は、遮光層の上面から酸
化膜の上面までの厚さが7000Å程度もあるので、マ
イクロレンズに対して斜めに光が入射すると、この光が
フォトダイオード上でなく、遮光層上に集められる場合
があった。マイクロレンズによって光がフォトダイオー
ド上に集められないと、フォトダイオードの受光感度が
低下したり、光シェーディングが発生する場合がある。
撮像素子を用いた固体撮像装置は、遮光層の上面から酸
化膜の上面までの厚さが7000Å程度もあるので、マ
イクロレンズに対して斜めに光が入射すると、この光が
フォトダイオード上でなく、遮光層上に集められる場合
があった。マイクロレンズによって光がフォトダイオー
ド上に集められないと、フォトダイオードの受光感度が
低下したり、光シェーディングが発生する場合がある。
【0010】また、従来のMOS型撮像素子を用いた固
体撮像装置は、CCD撮像素子を用いたものに比して画
素サイズが大きく、フォトダイオードの一辺の幅を広く
することができるので、マイクロレンズに対して斜めに
光が入射しても、この光がフォトダイオード上に集めら
れていた。ところが、近年CMOSセンサの画素の微細
化の要求に伴い、フォトダイオードが従来のものよりも
小さいものも形成されつつあり、具体的には、フォトダ
イオードの各辺の長さは3μm程度から1.5μmにま
で狭められている。フォトダイオードが小さくなると、
CCD撮像素子を用いた固体撮像装置と同様に、マイク
ロレンズによって光が遮光層上に集められ、フォトダイ
オードの受光感度の低下や、光シェーディングの発生が
想定される。
体撮像装置は、CCD撮像素子を用いたものに比して画
素サイズが大きく、フォトダイオードの一辺の幅を広く
することができるので、マイクロレンズに対して斜めに
光が入射しても、この光がフォトダイオード上に集めら
れていた。ところが、近年CMOSセンサの画素の微細
化の要求に伴い、フォトダイオードが従来のものよりも
小さいものも形成されつつあり、具体的には、フォトダ
イオードの各辺の長さは3μm程度から1.5μmにま
で狭められている。フォトダイオードが小さくなると、
CCD撮像素子を用いた固体撮像装置と同様に、マイク
ロレンズによって光が遮光層上に集められ、フォトダイ
オードの受光感度の低下や、光シェーディングの発生が
想定される。
【0011】そこで、本発明は、MOS型撮像素子を備
えた固体撮像装置におけるフォトダイオードの受光感度
の低下や、光シェーディングの発生を防止することを課
題とする。
えた固体撮像装置におけるフォトダイオードの受光感度
の低下や、光シェーディングの発生を防止することを課
題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、光を電荷に変換する光電変換手段と、前
記光電変換手段を保護する保護膜と、前記保護膜上に接
するように設けられ被写体からの光を前記光電変換手段
上に集めるマイクロレンズとを備え、前記保護膜の表面
を平坦化し、平坦化した面に前記マイクロレンズを設け
る。
に、本発明は、光を電荷に変換する光電変換手段と、前
記光電変換手段を保護する保護膜と、前記保護膜上に接
するように設けられ被写体からの光を前記光電変換手段
上に集めるマイクロレンズとを備え、前記保護膜の表面
を平坦化し、平坦化した面に前記マイクロレンズを設け
る。
【0013】また、本発明の固体撮像システムは、上記
固体撮像装置と、前記固体撮像装置へ光を結像する光学
系と、前記固体撮像装置からの出力信号を処理する信号
処理回路とを有する。
固体撮像装置と、前記固体撮像装置へ光を結像する光学
系と、前記固体撮像装置からの出力信号を処理する信号
処理回路とを有する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【0015】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1の固体撮像装置のフォトダイオードなどの光電変換手
段及びマイクロレンズの周辺の断面図である。図1に
は、シリコンなどからなる基板21と、基板21上に設
けられたフォトダイオード22と、フォトダイオード2
2で変換された電荷の転送先であるフローティングディ
フュージョン領域32と、フォトダイオード22で変換
された電荷の転送を制御する転送ゲート31と、隣接す
るMOS型撮像素子との分離を行う選択酸化膜33と、
基板21上に形成した酸化膜29と、フォトダイオード
22で変換された電荷などを伝送するポリシリコンやア
ルミニウムなどから配線23と、フローティングディフ
ュージョン領域32,選択酸化膜33及びトランジスタ
を遮光するアルミニウムなどからなる遮光層24と、フ
ォトダイオード22などを主として外気や水分や不純物
イオン(K+,Na+,H2O等の不純物汚染)から保護
するSiO2などの無機材料(無機化合物)からなる第
1保護膜25及びSiNやSiONなどの無機材料(無
機化合物)からなる保護膜であるところの第2保護膜3
0と、第2保護膜30上に設けられフォトダイオード2
2に被写体からの光を集めるマイクロレンズ27とを示
している。
1の固体撮像装置のフォトダイオードなどの光電変換手
段及びマイクロレンズの周辺の断面図である。図1に
は、シリコンなどからなる基板21と、基板21上に設
けられたフォトダイオード22と、フォトダイオード2
2で変換された電荷の転送先であるフローティングディ
フュージョン領域32と、フォトダイオード22で変換
された電荷の転送を制御する転送ゲート31と、隣接す
るMOS型撮像素子との分離を行う選択酸化膜33と、
基板21上に形成した酸化膜29と、フォトダイオード
22で変換された電荷などを伝送するポリシリコンやア
ルミニウムなどから配線23と、フローティングディフ
ュージョン領域32,選択酸化膜33及びトランジスタ
を遮光するアルミニウムなどからなる遮光層24と、フ
ォトダイオード22などを主として外気や水分や不純物
イオン(K+,Na+,H2O等の不純物汚染)から保護
するSiO2などの無機材料(無機化合物)からなる第
1保護膜25及びSiNやSiONなどの無機材料(無
機化合物)からなる保護膜であるところの第2保護膜3
0と、第2保護膜30上に設けられフォトダイオード2
2に被写体からの光を集めるマイクロレンズ27とを示
している。
【0016】図1に示す固体撮像装置は、フローティン
グディフュージョン領域32,選択酸化膜33及びMO
Sトランジスタに光が入射しないように遮光膜24を設
けているので、その上に第1保護膜25を形成すると、
第1保護膜25には、遮光層24の形状に応じて高低差
が7000Å程度の凹凸が生じる。
グディフュージョン領域32,選択酸化膜33及びMO
Sトランジスタに光が入射しないように遮光膜24を設
けているので、その上に第1保護膜25を形成すると、
第1保護膜25には、遮光層24の形状に応じて高低差
が7000Å程度の凹凸が生じる。
【0017】そのため、マイクロレンズ27を平らな面
に載置するため、上面が平らな第2保護膜30を形成す
る。第2保護膜30は、具体的には第1保護膜25上に
SiON系材料を塗布し、これの表面を化学的機械的研
磨(Chemical Mechanical Polish:CMP)などによっ
て、平坦化することで第1保護膜25の凸部からの厚さ
が2000Å程度、第1保護膜25の凹部からの厚さが
9000Å程度の第2保護膜30を形成する。
に載置するため、上面が平らな第2保護膜30を形成す
る。第2保護膜30は、具体的には第1保護膜25上に
SiON系材料を塗布し、これの表面を化学的機械的研
磨(Chemical Mechanical Polish:CMP)などによっ
て、平坦化することで第1保護膜25の凸部からの厚さ
が2000Å程度、第1保護膜25の凹部からの厚さが
9000Å程度の第2保護膜30を形成する。
【0018】このように形成した第2保護膜30の上面
からフォトダイオード22の上面までの厚さは、2.5
〜3.5μm程度となる。それから、第2保護膜30の
上に、マイクロレンズ27を設けることによって、図1
に示すような固体撮像装置を製造する。
からフォトダイオード22の上面までの厚さは、2.5
〜3.5μm程度となる。それから、第2保護膜30の
上に、マイクロレンズ27を設けることによって、図1
に示すような固体撮像装置を製造する。
【0019】以上説明したように、本実施形態では、第
2保護膜30をSiON系の材料を用いていることに鑑
みて、これをCMPによって平坦化することで、特に、
平坦化層を設けることなく、斜めに入射した光を、フォ
トダイオード22上に集めるようにしている。
2保護膜30をSiON系の材料を用いていることに鑑
みて、これをCMPによって平坦化することで、特に、
平坦化層を設けることなく、斜めに入射した光を、フォ
トダイオード22上に集めるようにしている。
【0020】(実施形態2)図2は、本発明の実施形態
2の固体撮像装置のフォトダイオード及びマイクロレン
ズの周辺の断面図である。図2において、28はSiO
系等の無機材料(無機化合物)からなる保護膜であると
ころの第3保護膜である。なお、図2において、図1と
同様の部分には同一の符号を付している。
2の固体撮像装置のフォトダイオード及びマイクロレン
ズの周辺の断面図である。図2において、28はSiO
系等の無機材料(無機化合物)からなる保護膜であると
ころの第3保護膜である。なお、図2において、図1と
同様の部分には同一の符号を付している。
【0021】図2に示す固体撮像装置は、図1と同様
に、第1保護膜25を形成した後に、この上に、第2保
護膜30をたとえば2000Å程度の厚さで形成する。
それから、この上に第3保護膜28を形成している。第
3保護膜28は、具体的には、第2保護膜30上にSi
O系の材料を塗布して、これをCMPによって、平坦化
することで第2保護膜30の凸部からの厚さが2000
Å程度、第2保護膜30の凹部からの厚さが9000Å
程度の第3保護膜28を形成する。
に、第1保護膜25を形成した後に、この上に、第2保
護膜30をたとえば2000Å程度の厚さで形成する。
それから、この上に第3保護膜28を形成している。第
3保護膜28は、具体的には、第2保護膜30上にSi
O系の材料を塗布して、これをCMPによって、平坦化
することで第2保護膜30の凸部からの厚さが2000
Å程度、第2保護膜30の凹部からの厚さが9000Å
程度の第3保護膜28を形成する。
【0022】このように形成した第3保護膜28の上面
からフォトダイオード22の上面までの距離は、2.7
〜3.7μm程度となる。それから、第3保護膜28上
に、マイクロレンズ27を設けることによって、図2に
示すような固体撮像装置を製造する。
からフォトダイオード22の上面までの距離は、2.7
〜3.7μm程度となる。それから、第3保護膜28上
に、マイクロレンズ27を設けることによって、図2に
示すような固体撮像装置を製造する。
【0023】以上説明したように、本実施形態では、C
MPによって第3保護膜28を形成するこによって、フ
ォトダイオード22の一辺の長さが1.5μm程度の固
体撮像装置に対して斜めに入射した光を、フォトダイオ
ード22上に集めるようにしている。
MPによって第3保護膜28を形成するこによって、フ
ォトダイオード22の一辺の長さが1.5μm程度の固
体撮像装置に対して斜めに入射した光を、フォトダイオ
ード22上に集めるようにしている。
【0024】上記実施形態1,2で記載したSiON系
又はSiO系の材料として、具体的には、Si3N4,S
iO2,プラズマSiON,プラズマSiN,プラズマS
iO等がある。
又はSiO系の材料として、具体的には、Si3N4,S
iO2,プラズマSiON,プラズマSiN,プラズマS
iO等がある。
【0025】(実施形態3)図3は、実施形態1,2の
固体撮像装置として、特に有効な構成の固体撮像装置の
示す模式図である。図3に示す固体撮像装置は、同一半
導体チップ上に形成されている。図3において、905
は光電変換手段を有する画素、901〜904は画素9
05が2次元に配列されそれぞれ像を結像させるR,G
1,G2,Bの各撮像領域であり、4つの撮像領域90
1〜904は、2次元状に配列されている。
固体撮像装置として、特に有効な構成の固体撮像装置の
示す模式図である。図3に示す固体撮像装置は、同一半
導体チップ上に形成されている。図3において、905
は光電変換手段を有する画素、901〜904は画素9
05が2次元に配列されそれぞれ像を結像させるR,G
1,G2,Bの各撮像領域であり、4つの撮像領域90
1〜904は、2次元状に配列されている。
【0026】また、図3において、906a〜906d
はそれぞれ各撮像領域901〜904に配列されている
各画素905から電荷に基づく増幅信号を読み出すため
の制御信号を供給するタイミングを制御する垂直シフト
レジスタ、909は制御信号を各画素905へ供給する
水平信号線、912は各画素905から読み出された増
幅信号を伝送する垂直信号線、911a〜911dはそ
れぞれ各撮像領域901〜904の垂直信号線912に
読み出された増幅信号を順次外部の処理回路への転送を
制御する水平シフトレジスタである。
はそれぞれ各撮像領域901〜904に配列されている
各画素905から電荷に基づく増幅信号を読み出すため
の制御信号を供給するタイミングを制御する垂直シフト
レジスタ、909は制御信号を各画素905へ供給する
水平信号線、912は各画素905から読み出された増
幅信号を伝送する垂直信号線、911a〜911dはそ
れぞれ各撮像領域901〜904の垂直信号線912に
読み出された増幅信号を順次外部の処理回路への転送を
制御する水平シフトレジスタである。
【0027】なお、R,G1,B,G2の各撮像領域9
01〜904は、光学設計上たとえばRフィルタが設け
られたR撮像領域901とBフィルタが設けられたB撮
像領域904とが対角に配置され、G1フィルタが設け
られたG1撮像領域902とG2フィルタが設けられた
G2撮像領域903とが対角に配置されている。
01〜904は、光学設計上たとえばRフィルタが設け
られたR撮像領域901とBフィルタが設けられたB撮
像領域904とが対角に配置され、G1フィルタが設け
られたG1撮像領域902とG2フィルタが設けられた
G2撮像領域903とが対角に配置されている。
【0028】図4は、各画素905の構成を示す等価回
路図であり、図1,図2は、それぞれ各画素905の断
面図を示すものである。図4において、921は入射光
を光電変換するフォトダイオード(光電変換手段)、9
22は電気信号をフローティングディフュージョン領域
に転送する転送スイッチ(転送手段)、924はフロー
ティングディフュージョン領域の電荷をリセットするリ
セットスイッチ(リセット手段)、923は増幅信号を
得るためのMOSトランジスタ(増幅手段)、925は
MOSトランジスタから選択的に増幅信号を読み出すた
めの選択スイッチである。
路図であり、図1,図2は、それぞれ各画素905の断
面図を示すものである。図4において、921は入射光
を光電変換するフォトダイオード(光電変換手段)、9
22は電気信号をフローティングディフュージョン領域
に転送する転送スイッチ(転送手段)、924はフロー
ティングディフュージョン領域の電荷をリセットするリ
セットスイッチ(リセット手段)、923は増幅信号を
得るためのMOSトランジスタ(増幅手段)、925は
MOSトランジスタから選択的に増幅信号を読み出すた
めの選択スイッチである。
【0029】上記で説明した転送スイッチ、リセットス
イッチ、MOSトランジスタ、及び選択スイッチは、垂
直シフトレジスタ906から供給される信号によって制
御される。
イッチ、MOSトランジスタ、及び選択スイッチは、垂
直シフトレジスタ906から供給される信号によって制
御される。
【0030】つぎに、図3,図4の動作を説明する。ま
ず、被写体像は撮像レンズによって4つの像に分割さ
れ、各撮像領域901〜904に集光される。そして、
R,G1,G2,Bの各撮像領域901〜904内の対
応する位置に配置されている各フォトダイオード921
に光が入射すると、電荷が生成される。その後、各転送
スイッチ922がオンされると、各フォトダイオード9
21内の電荷は、各フローティングディフュージョン領
域に転送される。これにより、これらの電荷によって各
MOSトランジスタ923のゲートがオンされる。
ず、被写体像は撮像レンズによって4つの像に分割さ
れ、各撮像領域901〜904に集光される。そして、
R,G1,G2,Bの各撮像領域901〜904内の対
応する位置に配置されている各フォトダイオード921
に光が入射すると、電荷が生成される。その後、各転送
スイッチ922がオンされると、各フォトダイオード9
21内の電荷は、各フローティングディフュージョン領
域に転送される。これにより、これらの電荷によって各
MOSトランジスタ923のゲートがオンされる。
【0031】つぎに、垂直シフトレジスタ906a〜9
06dからの制御信号が各水平信号線909を通じて増
幅信号の読み出しが選択された選択スイッチ925のゲ
ートをオンすると、係るMOSトランジスタ923によ
って得られた増幅信号が、各垂直信号線912に読み出
される。なお、増幅信号が読み出された各画素905で
は、各リセットスイッチ924がオンされ、各フローテ
ィングディフュージョン領域及び各フォトダイオード9
21の電位がリセットされる。
06dからの制御信号が各水平信号線909を通じて増
幅信号の読み出しが選択された選択スイッチ925のゲ
ートをオンすると、係るMOSトランジスタ923によ
って得られた増幅信号が、各垂直信号線912に読み出
される。なお、増幅信号が読み出された各画素905で
は、各リセットスイッチ924がオンされ、各フローテ
ィングディフュージョン領域及び各フォトダイオード9
21の電位がリセットされる。
【0032】一方、各垂直信号線912に読み出された
増幅信号は、各水平シフトレジスタ911の制御に従っ
て、順次、図示しない処理回路へたとえばR撮像領域9
01,G1撮像領域902,B撮像領域904,G2撮
像領域903の各画素905の順に転送される。
増幅信号は、各水平シフトレジスタ911の制御に従っ
て、順次、図示しない処理回路へたとえばR撮像領域9
01,G1撮像領域902,B撮像領域904,G2撮
像領域903の各画素905の順に転送される。
【0033】図3に示すように、本実施形態の固体撮像
装置は、各撮像領域901〜904毎に、垂直シフトレ
ジスタ906a〜906dと水平シフトレジスタ911
a〜911dとをそれぞれ設けて、各垂直シフトレジス
タ906a〜906から対応する位置の各画素905に
対して同時に制御信号を供給し、さらに、水平シフトレ
ジスタ911a〜911dによって、各画素905から
読み出された増幅信号を処理回路へ転送している。そし
て、本実施形態では、それぞれの撮像領域901〜90
4に形成されているカラーフィルタは、マイクロレンズ
上部(マイクロレンズよりも光の入射側)であって、マ
イクロレンズが形成されている半導体チップとは別に配
置されている。
装置は、各撮像領域901〜904毎に、垂直シフトレ
ジスタ906a〜906dと水平シフトレジスタ911
a〜911dとをそれぞれ設けて、各垂直シフトレジス
タ906a〜906から対応する位置の各画素905に
対して同時に制御信号を供給し、さらに、水平シフトレ
ジスタ911a〜911dによって、各画素905から
読み出された増幅信号を処理回路へ転送している。そし
て、本実施形態では、それぞれの撮像領域901〜90
4に形成されているカラーフィルタは、マイクロレンズ
上部(マイクロレンズよりも光の入射側)であって、マ
イクロレンズが形成されている半導体チップとは別に配
置されている。
【0034】(実施形態4)図5は、実施形態1〜3に
おいて説明した固体撮像装置を用いた固体撮像システム
の構成図である。図5において、1はレンズのプロテク
トとメインスイッチを兼ねるバリア、2は被写体の光学
像を固体撮像素子4に結像させるレンズ、3はレンズを
通った光量を可変するための絞り、4はレンズ2で結像
された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像
素子、5は固体撮像素子4から出力される画像信号に各
種の補正、クランプ等の処理を行う撮像信号処理回路、
6は固体撮像素子4より出力される画像信号のアナログ
/ディジタル変換を行うA/D変換器、7はA/D変換
器6より出力された画像データに各種の補正を行ったり
データを圧縮する信号処理部、8は固体撮像素子4,撮
像信号処理回路5,A/D変換器6,信号処理部7に各
種タイミング信号を出力するタイミング発生部、9は各
種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・
演算部、10は画像データを一時的に記憶するためのメ
モリ部、11は記録媒体に記録又は読み出しを行うため
の記録媒体制御インターフェース部、12は画像データ
の記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱
可能な記録媒体、13は外部コンピュータ等と通信する
ための外部インターフェース(I/F)部である。
おいて説明した固体撮像装置を用いた固体撮像システム
の構成図である。図5において、1はレンズのプロテク
トとメインスイッチを兼ねるバリア、2は被写体の光学
像を固体撮像素子4に結像させるレンズ、3はレンズを
通った光量を可変するための絞り、4はレンズ2で結像
された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像
素子、5は固体撮像素子4から出力される画像信号に各
種の補正、クランプ等の処理を行う撮像信号処理回路、
6は固体撮像素子4より出力される画像信号のアナログ
/ディジタル変換を行うA/D変換器、7はA/D変換
器6より出力された画像データに各種の補正を行ったり
データを圧縮する信号処理部、8は固体撮像素子4,撮
像信号処理回路5,A/D変換器6,信号処理部7に各
種タイミング信号を出力するタイミング発生部、9は各
種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・
演算部、10は画像データを一時的に記憶するためのメ
モリ部、11は記録媒体に記録又は読み出しを行うため
の記録媒体制御インターフェース部、12は画像データ
の記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の着脱
可能な記録媒体、13は外部コンピュータ等と通信する
ための外部インターフェース(I/F)部である。
【0035】つぎに、図5の動作について説明する。バ
リア1がオープンされるとメイン電源がオンされ、つぎ
にコントロール系の電源がオンし、さらに、A/D変換
器6などの撮像系回路の電源がオンされる。それから、
露光量を制御するために、全体制御・演算部9は絞り3
を開放にし、固体撮像素子4から出力された信号は、撮
像信号処理回路5をスルーしてA/D変換器6へ出力さ
れる。A/D変換器6は、その信号をA/D変換して、
信号処理部7に出力する。信号処理部7は、そのデータ
を基に露出の演算を全体制御・演算部9で行う。
リア1がオープンされるとメイン電源がオンされ、つぎ
にコントロール系の電源がオンし、さらに、A/D変換
器6などの撮像系回路の電源がオンされる。それから、
露光量を制御するために、全体制御・演算部9は絞り3
を開放にし、固体撮像素子4から出力された信号は、撮
像信号処理回路5をスルーしてA/D変換器6へ出力さ
れる。A/D変換器6は、その信号をA/D変換して、
信号処理部7に出力する。信号処理部7は、そのデータ
を基に露出の演算を全体制御・演算部9で行う。
【0036】この測光を行った結果により明るさを判断
し、その結果に応じて全体制御・演算部9は絞りを制御
する。つぎに、固体撮像素子4から出力された信号をも
とに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を
全体制御・演算部9で行う。その後、レンズを駆動して
合焦か否かを判断し、合焦していないと判断したとき
は、再びレンズを駆動し測距を行う。
し、その結果に応じて全体制御・演算部9は絞りを制御
する。つぎに、固体撮像素子4から出力された信号をも
とに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を
全体制御・演算部9で行う。その後、レンズを駆動して
合焦か否かを判断し、合焦していないと判断したとき
は、再びレンズを駆動し測距を行う。
【0037】そして、合焦が確認された後に本露光が始
まる。露光が終了すると、固体撮像素子4から出力され
た画像信号は、撮像信号処理回路5において補正等がさ
れ、さらにA/D変換器6でA/D変換され、信号処理
部7を通り全体制御・演算9によりメモリ部10に蓄積
される。その後、メモリ部10に蓄積されたデータは、
全体制御・演算部9の制御により記録媒体制御I/F部
を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体12に記録
される。また外部I/F部13を通り直接コンピュータ
等に入力して画像の加工を行ってもよい。
まる。露光が終了すると、固体撮像素子4から出力され
た画像信号は、撮像信号処理回路5において補正等がさ
れ、さらにA/D変換器6でA/D変換され、信号処理
部7を通り全体制御・演算9によりメモリ部10に蓄積
される。その後、メモリ部10に蓄積されたデータは、
全体制御・演算部9の制御により記録媒体制御I/F部
を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体12に記録
される。また外部I/F部13を通り直接コンピュータ
等に入力して画像の加工を行ってもよい。
【0038】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、平坦
化した保護膜上に接するようにマイクロレンズを設けて
いるので、マイクロレンズとフォトダイオードとの間を
薄くすることが可能となり、フォトダイオードの受光感
度の低下や、光シェーディングの発生を防止することが
できる。
化した保護膜上に接するようにマイクロレンズを設けて
いるので、マイクロレンズとフォトダイオードとの間を
薄くすることが可能となり、フォトダイオードの受光感
度の低下や、光シェーディングの発生を防止することが
できる。
【図1】本発明の実施形態1の固体撮像装置のフォトダ
イオード及びマイクロレンズの周辺の断面図である。
イオード及びマイクロレンズの周辺の断面図である。
【図2】本発明の実施形態2の固体撮像装置のフォトダ
イオード及びマイクロレンズの周辺の断面図である。
イオード及びマイクロレンズの周辺の断面図である。
【図3】本発明の実施形態3の固体撮像装置を示す図で
ある。
ある。
【図4】図3の固体撮像装置の1画素の等価回路を表す
図である。
図である。
【図5】本発明の実施形態4の固体撮像システムの構成
図である。
図である。
【図6】従来のCCD撮像素子を用いた固体撮像装置の
フォトダイオード及びマイクロレンズの周辺の断面図で
ある。
フォトダイオード及びマイクロレンズの周辺の断面図で
ある。
【図7】従来のMOS型撮像素子を用いた固体撮像装置
のフォトダイオード及びマイクロレンズの周辺の断面図
である。
のフォトダイオード及びマイクロレンズの周辺の断面図
である。
1 バリア 2 レンズ 3 絞り 4 固体撮像素子 5 撮像信号処理回路 6 A/D変換器 7 信号処理部 8 タイミング発生部 9 全体制御・演算部 10 メモリ部 11 記録媒体制御インターフェース(I/F)部 12 記録媒体 13 外部インターフェース(I/F)部 21 基板 22 フォトダイオード 23 配線 24 遮光層 25 第1保護膜 26 平坦化層 27 マイクロレンズ 28 第3保護膜 29 酸化膜 30 第2保護膜 31 転送ゲート 32 フローティングディフュージョン領域 33 選択酸化膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/335 H01L 31/10 A Fターム(参考) 4M118 AA01 AA05 AB01 BA10 BA14 CA03 CA33 CA34 CA40 CB14 DD04 DD09 EA01 FA06 GB11 GC08 GD04 5C024 CX35 CX41 CY47 EX43 GX03 GY31 5F049 MA02 MB03 NA17 NA20 NB05 QA01 QA11 SZ12 SZ13 TA12
Claims (8)
- 【請求項1】 光を電荷に変換する光電変換手段と、前
記光電変換手段を保護する保護膜と、前記保護膜上に接
するように設けられ入射光を前記光電変換手段上に集め
るマイクロレンズとを備え、 前記保護膜の表面を平坦化し、平坦化した面に前記マイ
クロレンズを設ける固体撮像装置。 - 【請求項2】 前記保護膜は、無機材料からなることを
特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 【請求項3】 前記保護膜は、化学的機械的研磨によっ
て平坦化される請求項1又は2記載の固体撮像装置。 - 【請求項4】 前記保護膜は、化学的機械的研磨を行え
る材料からなる請求項1から3のいずれか1項記載の固
体撮像装置。 - 【請求項5】 前記保護膜は、SiON系又はSiO系
の材料からなる請求項1から4のいずれか1項記載の固
体撮像装置。 - 【請求項6】 前記光電変換手段を含む撮像素子は、M
OS型撮像素子である請求項1から5のいずれか1項記
載の固体撮像装置。 - 【請求項7】 カラーフィルタを前記マイクロレンズよ
りも光の入射側に設けることを特徴とする請求項1から
6のいずれか1項記載の固体撮像装置。 - 【請求項8】 請求項1から7のいずれか1項記載の固
体撮像装置と、 前記固体撮像装置へ光を結像する光学系と、 前記固体撮像装置からの出力信号を処理する信号処理回
路とを有することを特徴とする固体撮像システム。
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000337900A JP2002141488A (ja) | 2000-11-06 | 2000-11-06 | 固体撮像装置及び固体撮像システム |
US09/976,096 US7139028B2 (en) | 2000-10-17 | 2001-10-15 | Image pickup apparatus |
EP01308790A EP1198126B1 (en) | 2000-10-17 | 2001-10-16 | Image pickup apparatus |
EP03077185A EP1365581B1 (en) | 2000-10-17 | 2001-10-16 | Image pickup apparatus |
DE60140845T DE60140845D1 (de) | 2000-10-17 | 2001-10-16 | Bildaufnahmegerät |
CNB011357673A CN1159904C (zh) | 2000-10-17 | 2001-10-17 | 图象摄取设备 |
CNB2004100036264A CN100362665C (zh) | 2000-10-17 | 2001-10-17 | 图象摄取设备 |
KR10-2001-0063880A KR100488371B1 (ko) | 2000-10-17 | 2001-10-17 | 촬상 장치 |
KR10-2003-0066464A KR100506440B1 (ko) | 2000-10-17 | 2003-09-25 | 촬상 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000337900A JP2002141488A (ja) | 2000-11-06 | 2000-11-06 | 固体撮像装置及び固体撮像システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002141488A true JP2002141488A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18813207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000337900A Pending JP2002141488A (ja) | 2000-10-17 | 2000-11-06 | 固体撮像装置及び固体撮像システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002141488A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005236013A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
JP2006157004A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Samsung Electronics Co Ltd | イメージセンサのマイクロレンズ及びその形成方法 |
US7119319B2 (en) | 2004-04-08 | 2006-10-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing element and its design support method, and image sensing device |
KR100677040B1 (ko) | 2003-04-30 | 2007-01-31 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 외부렌즈로 인한 특성열화를 보정한 시모스 이미지센서 |
CN100382328C (zh) * | 2003-09-30 | 2008-04-16 | 株式会社东芝 | 固态成像装置和电子静止照相机 |
JP2008153677A (ja) * | 2007-12-28 | 2008-07-03 | Canon Inc | 固体撮像装置及びカメラ |
-
2000
- 2000-11-06 JP JP2000337900A patent/JP2002141488A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100677040B1 (ko) | 2003-04-30 | 2007-01-31 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 외부렌즈로 인한 특성열화를 보정한 시모스 이미지센서 |
CN100382328C (zh) * | 2003-09-30 | 2008-04-16 | 株式会社东芝 | 固态成像装置和电子静止照相机 |
JP2005236013A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Canon Inc | 固体撮像装置 |
US8159010B2 (en) | 2004-02-19 | 2012-04-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pick-up device and imaging system using the same |
US7119319B2 (en) | 2004-04-08 | 2006-10-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensing element and its design support method, and image sensing device |
CN100403545C (zh) * | 2004-04-08 | 2008-07-16 | 佳能株式会社 | 固体摄像元件及其设计支持方法及摄像装置 |
JP2006157004A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Samsung Electronics Co Ltd | イメージセンサのマイクロレンズ及びその形成方法 |
JP2008153677A (ja) * | 2007-12-28 | 2008-07-03 | Canon Inc | 固体撮像装置及びカメラ |
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