JP4469732B2 - 固体撮像素子 - Google Patents
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Description
図6(a)に示すように、従来の固体撮像素子の上方から垂直に入射してくる光aは、マイクロレンズ501に入射し、開口面502を通過して第1のフォトダイオード(PD)503に集光され、ここで蓄積された電荷が第1の垂直転送部504により転送される。又、光aは、開口面505を通過して、マイクロレンズ501同士の間に配置された第2のPD506に入射し、ここで蓄積された電荷が第2の垂直転送部507により転送される。
固体撮像素子100は、半導体基板表面に行方向(図1のX方向)とこれに直交する列方向(図1のY方向)に正方格子状に配設された複数の光電変換領域(複数の第1の光電変換領域101及び複数の第2の光電変換領域102)と、列方向に配設された複数の光電変換領域からなる複数の光電変換領域列の各々に対応して設けられ、複数の光電変換領域からの電荷を列方向に転送する複数の垂直転送部110(図1では一部にのみ符号を付してある)と、垂直転送部110により転送される電荷を行方向に転送する水平転送部111と、水平転送部111により転送される電荷に応じた信号を出力する出力部112とを含む。複数の第1の光電変換領域101の上方には、それぞれを覆うマイクロレンズ109が形成されている。第1の光電変換領域101及び第2の光電変換領域102は、例えばフォトダイオードである。尚、図1に示す第1の光電変換領域101及び第2の光電変換領域102は、第1の光電変換領域101及び第2の光電変換領域102の開口から見える領域だけを示している。
次の垂直同期信号VDに同期させて、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφV2を端子114に印加し、読み出しパルスを重畳した駆動パルスφV4を端子116に印加する。これにより、第2電荷読み出し領域108からの電荷が垂直転送チャネルに読み出される。更に、端子113〜116に繰り返し駆動パルスを印加して、読み出された電荷を列方向に転送する。水平転送部111では、1行分の第2の光電変換領域102から読み出された電荷が随時出力部112に転送される。
このように、固体撮像素子100によれば、第1の光電変換領域101からの電荷と、第2の光電変換領域102からの電荷とを独立に読み出すことができる。
図3は、本発明の実施形態を説明するための固体撮像素子の中心部と周辺部を説明するための図である。
図3に示すように、固体撮像素子100の複数の光電変換領域が配設される領域には、固体撮像素子100に入射する光の入射角が半導体基板に対してほぼ垂直になる領域である中心部31と、固体撮像素子100に入射する光の入射角が半導体基板に対して斜めになり、この結果、シェーディングの大きくなる可能性が高くなる領域である周辺部32とが存在する。
図4は、第2の光電変換領域102の開口の大きさを説明するための図であり、(a)は中心部31にある第2の光電変換領域102の開口を示し、(b)は周辺部32にある第2の光電変換領域102の開口を示している。
図4(a)に示すように、中心部31にある第2の光電変換領域102の開口の中心を基準とする特定方向(図1のX方向及びY方向)の長さはaとなっている。中心部31にある第2の光電変換領域102の開口の中心を基準とする特定方向以外の方向(例えば、図1のH方向)の長さはbとなっている。
図4(b)に示すように、周辺部32にある第2の光電変換領域102の開口の中心を基準とする特定方向(図1のX方向及びY方向)の長さはa+Δaとなっている。周辺部32にある第2の光電変換領域102の開口の中心を基準とする特定方向以外の方向(例えば、図1のH方向)の長さはb+Δbとなっている。
又、上記では、第1の光電変換領域101の開口の大きさについて触れていないが、第1の光電変換領域101の開口は、従来と同様のシェーディング対策を行うことで、第1の光電変換領域101から得られる信号のシェーディングを低減することができる。これにより、第1の光電変換領域101及び第2の光電変換領域102から得られる信号のシェーディングを低減することができ、第1の光電変換領域101からの信号と第2の光電変換領域102からの信号とを合成して得られる画像データを良好なものにすることができる。
図5は、図1に示す固体撮像素子のB−B断面図である。
図5に示すように、半導体基体1内には第2の光電変換領域102と、転送チャネル3がそれぞれ形成され、第2の光電変換領域102と転送チャネル3の間には、図示しない読み出しゲート或いはチャネルストップ領域が形成される。転送チャネル3の上方にはゲート絶縁膜4を介して垂直転送電極105が形成されている。垂直転送電極105を覆って薄い絶縁膜6が形成され、その上を覆って層間絶縁膜7が第2の光電変換領域102上にもわたって形成されている。さらに、層間絶縁膜7には垂直転送電極105への光の入射を防止するための遮光膜8が形成されている。この遮光膜8には第2の光電変換領域102上に開口が設けられており、第2の光電変換領域102に光が入射するようにしている。
101 第1の光電変換領域
102 第2の光電変換領域
109 マイクロレンズ
Claims (4)
- 半導体基板上に配設された複数の光電変換領域を含む固体撮像素子であって、
前記複数の光電変換領域は、前記半導体基板上に行方向とこれに直交する列方向に配設された複数の第1の光電変換領域と、前記半導体基板上に行方向とこれに直交する列方向に配設された複数の第2の光電変換領域とを含み、
前記複数の第1の光電変換領域の上方には、それぞれを覆うマイクロレンズが形成されており、
前記第2の光電変換領域は、隣接する前記複数の第1の光電変換領域を覆うマイクロレンズ同士の間に配設されており、
前記複数の光電変換領域が配設される領域の周辺部にある前記第2の光電変換領域の開口の大きさが、前記複数の光電変換領域が配設される領域の中心部にある前記第2の光電変換領域の開口の大きさより大きくなっており、
前記周辺部にある前記第2の光電変換領域の開口の中心を基準とする特定方向の長さの、前記中心部にある前記第2の光電変換領域の開口の中心を基準とする前記特定方向の長さに対する比は、前記周辺部にある前記第2の光電変換領域の開口の中心を基準とする前記特定方向以外の方向の長さの、前記中心部にある前記第2の光電変換領域の開口の中心を基準とする前記特定方向以外の方向の長さに対する比よりも大きくなっており、
前記特定方向は、前記第2の光電変換領域に入射する光の平面視上の入射方向のうち、前記光が前記マイクロレンズによって最も遮られる方向である固体撮像素子。 - 請求項1記載の固体撮像素子であって、
前記周辺部にある前記第2の光電変換領域の開口の中心を基準とする前記特定方向及び前記特定方向以外の方向の長さが、前記中心部から離れるにしたがって増加しているものである固体撮像素子。 - 請求項1又は2記載の固体撮像素子であって、
前記複数の光電変換領域は正方格子状に配設されたものであり、
前記第1の光電変換領域及び第2の光電変換領域は、それぞれ市松状に配設されたものである固体撮像素子。 - 請求項1〜3のいずれか記載の固体撮像素子であって、
前記第2の光電変換領域に光を導入する光導波路を備え、
前記第2の光電変換領域の開口は、前記光導波路の開口のことである固体撮像素子。
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