JP4793042B2 - 固体撮像素子及び撮像装置 - Google Patents
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Description
前記複数個の単位領域間の境界位置の側へ、それぞれの光電変換部が各単位領域の中 心位置から偏位して設けられ、
前記の偏位した光電変換部上に高屈折率材料層が配置され、前記偏位の方向とは逆方 向の側の光電変換部上に前記高屈折率材料層と接して低屈折率材料層が配置され、
前記高屈折率材料層及び前記低屈折率材料層によって前記入射光が光路変更されて前 記光電変換部に入射する、
固体撮像素子に係わるものである。
実施の形態1では、請求項1〜9に記載した固体撮像素子の例として、CMOSイメージセンサについて説明する。このCMOSイメージセンサでは、前記複数個の光電変換部に共通の出力取り出し領域として、2個または4個の単位領域(以下、単位画素と言う。)に共通のFD(フローティングディフュージョン)部を設け、増幅用トランジスタ、垂直選択用トランジスタおよびリセットトランジスタをこれらの単位画素間で共有することによって単位画素当りのトランジスタ数を減らして、フォトダイオードの受光面積を十分に確保するように構成されている。
実施の形態2では、請求項10〜14に記載した固体撮像素子の例として、CMOSイメージセンサについて説明する。
図5は、本発明の実施の形態3に基づく撮像装置の構成を示すブロック図である。この撮像装置は、実施の形態1または2に記載したCMOSイメージセンサを撮像素子41として備える他に、AE(自動露光)機構45を備えた操作回路部42、AWB(自動ホワイトバランス)機構46を備えた信号処理部44、表示部48、並びに記録部49を備えているので、CMOSイメージセンサ41を適正に制御し、それによって得られた撮像信号に信号処理を加えた上で表示及び/又は記録を行うことができ、容易に高品質の撮像結果を得ることができる。
4…フローティングディフュージョン(FD)部、4a…FD部配線、
5…増幅用トランジスタ、6…垂直選択用トランジスタ、7…リセットトランジスタ、
8…電源線、9…読み出し信号線、10…単位画素、11…垂直走査回路、
12…水平走査回路、13…垂直選択線、14…垂直リセット線、15…垂直信号線、
16…水平選択用トランジスタ、17…水平選択線、18…水平信号線、
20…単位画素、24…絶縁層(酸化シリコン)、
25…パッシベーション膜(窒化シリコンなど)、26…画素カラーフィルタ層、
27…オンチップレンズ、28…オンチップレンズによる焦点、30…単位画素、
31…FD部を共有し合う単位画素間の境界位置、
32…FD部を共有しない単位画素間の境界位置、33…高屈折率材料層、
34…低屈折率材料層、35…層内レンズ(高屈折率材料層)、36…低屈折率材料層、
37…遮光膜、38大域的な配線、40…単位画素、41…レンズ、42…撮像素子、
43…操作回路部、44…信号処理部、45…AE(自動露光)機構、
46…AWB(自動ホワイトバランス)機構、47…タイミング発生器、
48…積分、49…表示部、50…記録部、60…単位画素、100…単位画素、
101…シリコン基板、102…光電変換部(フォトダイオード)、
103…電荷転送ゲート、104…フローティングディフュージョン(FD)部、
105…増幅用トランジスタ、106…垂直選択選択用トランジスタ、
107…リセットトランジスタ、108…電源線、109…読み出し信号線、
121…1層目の配線、122…2層目の配線、123…3層目の配線、
124…絶縁層(酸化シリコン)、125…パッシベーション膜(窒化シリコンなど)、
126…画素カラーフィルタ層、127…オンチップレンズ、131…層内レンズ、
132…低屈折率材料層、133…層内レンズを付加した場合の焦点、141…遮光膜
Claims (11)
- 入射光を電気信号に変換する光電変換部を有する単位領域が複数個隣接して設けられており、
前記複数個の単位領域間の境界位置の側へ、それぞれの光電変換部が各単位領域の中 心位置から偏位して設けられ、
前記の偏位した光電変換部上に高屈折率材料層が配置され、前記偏位の方向とは逆方 向の側の光電変換部上に前記高屈折率材料層と接して低屈折率材料層が配置され、
前記高屈折率材料層及び前記低屈折率材料層によって前記入射光が光路変更されて前 記光電変換部に入射する、
固体撮像素子であって、
前記高屈折率材料層がレンズ形状を有し、前記低屈折率材料層が前記高屈折率材料層 の上部又は下部まで延在しており、
前記レンズ形状を有する前記高屈折率材料層が第1のレンズ部であり、前記第1のレ ンズ部の上方に設けられた第2のレンズ部を有し、前記第2のレンズ部は光軸が前記単 位領域の前記中心位置に一致するように等間隔に設けられている、
固体撮像素子。 - 前記光電変換部上に、前記光電変換部が形成されている半導体基体の前記光電変換部以外の領域を前記入射光から遮光する遮光部が、その開口部の中心が前記単位領域の前記中心位置に一致するように設けられている、請求項1に記載した固体撮像素子。
- 前記境界位置において、前記複数個の光電変換部に共通の出力取り出し領域が形成されている、請求項1に記載した固体撮像素子。
- 前記複数個の光電変換部のそれぞれと、前記共通の出力取り出し領域との間で、電荷転送ゲートが構成されている、請求項3に記載した固体撮像素子。
- 前記複数個の単位領域において、前記偏位の大きさが互いに同じである、請求項1に記載した固体撮像素子。
- 前記境界位置上に前記高屈折率材料層及び前記低屈折率材料層の各中心位置が存在している、請求項5に記載した固体撮像素子。
- 前記高屈折率材料層が、窒化シリコン系材料又は酸化チタン分散ポリイミドからなる、請求項1に記載した固体撮像素子。
- 前記低屈折率材料層が、フッ素系ポリマー又は酸化シリコン系材料からなる、請求項1に記載した固体撮像素子。
- 前記高屈折率材料層及び前記低屈折率材料層が、前記光電変換部の出力信号を伝達する配線を埋め込んだ絶縁層と、オンチップレンズ部との間に設けられている、請求項1に記載した固体撮像素子。
- 前記高屈折率材料層及び前記低屈折率材料層が、前記絶縁層上のパッシベーション膜と、前記オンチップレンズ部下のフィルタ層との間に設けられている、請求項1に記載した固体撮像素子。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載した固体撮像素子と、この固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理部と、この信号処理部の出力信号を記録する記録部とを有する、撮像装置。
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