JPS5990467A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
- Publication number
- JPS5990467A JPS5990467A JP57201297A JP20129782A JPS5990467A JP S5990467 A JPS5990467 A JP S5990467A JP 57201297 A JP57201297 A JP 57201297A JP 20129782 A JP20129782 A JP 20129782A JP S5990467 A JPS5990467 A JP S5990467A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid
- photodiode
- lens
- state image
- microlens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 9
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000002161 passivation Methods 0.000 abstract description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- WLWIMKWZMGJRBS-UHFFFAOYSA-N primin Chemical compound CCCCCC1=CC(=O)C=C(OC)C1=O WLWIMKWZMGJRBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229940114081 cinnamate Drugs 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IXFOBQXJWRLXMD-ZIQFBCGOSA-N para-nitrophenyl 1-thio-β-d-glucopyranoside Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1SC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 IXFOBQXJWRLXMD-ZIQFBCGOSA-N 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920001483 poly(ethyl methacrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920000182 polyphenyl methacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- WBYWAXJHAXSJNI-VOTSOKGWSA-M trans-cinnamate Chemical compound [O-]C(=O)\C=C\C1=CC=CC=C1 WBYWAXJHAXSJNI-VOTSOKGWSA-M 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L31/02327—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、固体撮像素子、特にフォトダイオード等の
受光部の寸法を大きくすることなく、光入力の信号レベ
ルを高め、素子感度を向上させた固体撮像素子に関する
ものである。
受光部の寸法を大きくすることなく、光入力の信号レベ
ルを高め、素子感度を向上させた固体撮像素子に関する
ものである。
固体撮像素子は、いわゆる家庭用カラービデオカメラの
他放送用、業務用においても急速に使用される傾向にあ
シ、産業用イメージセンサとしてもその可能性が極めて
大きいと考えられる。そして、この固体撮像素子は、カ
ラー、モノクロを問わず、種々の方式、例えばMOS(
Metal 0xideSilicon)形やCCD(
Charge Copied Device)形やこれ
らの折中した方式のCPD(ChargePrimin
g Deviee)形などが開発されている。
他放送用、業務用においても急速に使用される傾向にあ
シ、産業用イメージセンサとしてもその可能性が極めて
大きいと考えられる。そして、この固体撮像素子は、カ
ラー、モノクロを問わず、種々の方式、例えばMOS(
Metal 0xideSilicon)形やCCD(
Charge Copied Device)形やこれ
らの折中した方式のCPD(ChargePrimin
g Deviee)形などが開発されている。
しかしながら、これらの方式による固体撮像素子の性能
としては、方式によ)一長一短があシ、例えばMOS形
では従来のMOS−LSIの製造技術による量産が可能
でかつ開口率、つまb撮像素子全体の中で占める受光面
積の割合が前記3方式中最大であるが、ノイズが大きい
こと、またCCD形ではノイズが少なく、低照度で使用
可能であるが、開口率が小さく残像が残るなどの問題が
ある。
としては、方式によ)一長一短があシ、例えばMOS形
では従来のMOS−LSIの製造技術による量産が可能
でかつ開口率、つまb撮像素子全体の中で占める受光面
積の割合が前記3方式中最大であるが、ノイズが大きい
こと、またCCD形ではノイズが少なく、低照度で使用
可能であるが、開口率が小さく残像が残るなどの問題が
ある。
このため、いずれの方式においても短所をなくし、長所
をよシ一層高めるべき努力がなされているが、撮像素子
においては、光入力信号(S)は一般に量子効率と開口
率と被写体照度との積で決まるとされている。そこで、
種々の検討改良の結果、現在では量子効率(光電変換効
率)は既にほぼ1に達しておシ、このため開口率を大き
くして取シ出せる信号量を大きくすることと、雑音を小
さくすることが考えられている。このうち開口率を大き
くすることについては、例えば構造的に開口率を大きく
とれるMOS形においてもその開口率は既に50〜60
チ近傍に達しておシ、これ以上開口率を高めるには転送
用Al線の配線幅を現在の3μmルールから2μm 、
1μmへと細くしなければならない。しかしながら、
配線幅を細くすることはプロセス上、極めて困難を伴な
い、まだ近い将来に実現する可能性の高い撮像素子その
ものの小形化、つまシ現在の74インチ形から72イン
チ形への小形化や高品質画像テレビに対応するだめの画
素自体の小形化・高密度化(画素数400X500程度
から1000x1000ないしそれ以上)等を考慮する
と、開口率のこれ以上の拡大は不可能と考えられ、むし
ろこの開口率は画素数が増大するにしたがって減少する
と考えられる。
をよシ一層高めるべき努力がなされているが、撮像素子
においては、光入力信号(S)は一般に量子効率と開口
率と被写体照度との積で決まるとされている。そこで、
種々の検討改良の結果、現在では量子効率(光電変換効
率)は既にほぼ1に達しておシ、このため開口率を大き
くして取シ出せる信号量を大きくすることと、雑音を小
さくすることが考えられている。このうち開口率を大き
くすることについては、例えば構造的に開口率を大きく
とれるMOS形においてもその開口率は既に50〜60
チ近傍に達しておシ、これ以上開口率を高めるには転送
用Al線の配線幅を現在の3μmルールから2μm 、
1μmへと細くしなければならない。しかしながら、
配線幅を細くすることはプロセス上、極めて困難を伴な
い、まだ近い将来に実現する可能性の高い撮像素子その
ものの小形化、つまシ現在の74インチ形から72イン
チ形への小形化や高品質画像テレビに対応するだめの画
素自体の小形化・高密度化(画素数400X500程度
から1000x1000ないしそれ以上)等を考慮する
と、開口率のこれ以上の拡大は不可能と考えられ、むし
ろこの開口率は画素数が増大するにしたがって減少する
と考えられる。
仁の発明は、固体撮像素子の性能を向上させることを目
的として、前述のような困難なプロセスを避け、かつ高
密度化に対応するために固体撮像素子上の各画素上に微
小な凸形集光レンズ(以下単にマイクロレンズと称する
)を設けることによシ、各画素に入射する光信号を増大
させ、見掛は上、開口率を拡大したのと同等な効果を得
て光信号強度を高めることを可能にした固体撮像素子を
提供するものである。
的として、前述のような困難なプロセスを避け、かつ高
密度化に対応するために固体撮像素子上の各画素上に微
小な凸形集光レンズ(以下単にマイクロレンズと称する
)を設けることによシ、各画素に入射する光信号を増大
させ、見掛は上、開口率を拡大したのと同等な効果を得
て光信号強度を高めることを可能にした固体撮像素子を
提供するものである。
この発明によるマイクロレンズの固体撮像素子上への設
置は、例えばモノリシック形としては、固体撮像素子上
のパッシベーション膜上に直接的に設置する方法、この
パッシベーション膜そのものをレンズ状に加工する方法
、カラー固体撮像素子においてはカラーフィルタ上の表
面保護膜上に直接的に設置する方法およびこの保護膜そ
のものをレンズ状に加工する方法などがある。また、貼
シ合わせ方式も可能で光学的透明なガラス板やカラー固
体撮像素子用カラーフィルタの表面もしくは裏面にこの
マイクロレンズを形成した後、固体撮像素子と正確に貼
合せて適用できる。以上のようにこの発明によるマイク
ロレンズの設置は種々の方法が可能であるが、もとよシ
前述の方法のみに限定されるものではない。
置は、例えばモノリシック形としては、固体撮像素子上
のパッシベーション膜上に直接的に設置する方法、この
パッシベーション膜そのものをレンズ状に加工する方法
、カラー固体撮像素子においてはカラーフィルタ上の表
面保護膜上に直接的に設置する方法およびこの保護膜そ
のものをレンズ状に加工する方法などがある。また、貼
シ合わせ方式も可能で光学的透明なガラス板やカラー固
体撮像素子用カラーフィルタの表面もしくは裏面にこの
マイクロレンズを形成した後、固体撮像素子と正確に貼
合せて適用できる。以上のようにこの発明によるマイク
ロレンズの設置は種々の方法が可能であるが、もとよシ
前述の方法のみに限定されるものではない。
このようにこの発明によるマイクロレンズは各々のフォ
トダイオード、つまシ画素上にアシ、かつこのフォトダ
イオードの配列に正確に一致していることが必要である
。さらに、このマイクロレンズの大きさとしては、フォ
トダイオードと同等ないしはそれ以上大きいことが必須
であるが、その形状は第1図(、)〜(C)に平面図で
示すようにフォトダイオード(1)に対してマイクロレ
ンズQ)が同図(、)の如く円形状である必要はなく、
フォトダイオード(1)の形状によっては同図(b)の
如く矩形もしくは同図(c)の如く楕円形ででも良く、
あるいはフォトダイオード(1)と同等の形状でも良い
。まだ、このマイクロレンズ(2)の表面形状は例えば
第2図(、)に示す如く単一の曲率を有することが望ま
しいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、第2
図(b)に示す如く中央部は平坦でその周辺部分がフォ
トダイオード(1)上に集光可能な所望の曲率を有して
おればこの発明の目的は十分に達成せられる。
トダイオード、つまシ画素上にアシ、かつこのフォトダ
イオードの配列に正確に一致していることが必要である
。さらに、このマイクロレンズの大きさとしては、フォ
トダイオードと同等ないしはそれ以上大きいことが必須
であるが、その形状は第1図(、)〜(C)に平面図で
示すようにフォトダイオード(1)に対してマイクロレ
ンズQ)が同図(、)の如く円形状である必要はなく、
フォトダイオード(1)の形状によっては同図(b)の
如く矩形もしくは同図(c)の如く楕円形ででも良く、
あるいはフォトダイオード(1)と同等の形状でも良い
。まだ、このマイクロレンズ(2)の表面形状は例えば
第2図(、)に示す如く単一の曲率を有することが望ま
しいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、第2
図(b)に示す如く中央部は平坦でその周辺部分がフォ
トダイオード(1)上に集光可能な所望の曲率を有して
おればこの発明の目的は十分に達成せられる。
さらに第2図(a) 、 (b、)の場合でも各マイク
ロレンズ(2)が完全に分離している必要はなく、第2
図(e)に示すよう人連続的な形状であってもこの発明
の目的は達せられる。なお、第2図(a) 、 (b)
、 (C)において、(3)ハシリコン基L (4)
はパッシベーション膜、(5)は中間膜である。また、
このマイクロレンズ(2)の曲率半径はこのマイクロレ
ンズ(2)の厚さや大きさ、フォトダイオード(1)の
大きさ、マイクロレンズ(2)とフォトダイオード(1
)との間の距離さらにはマイクロレンズ(2)およびそ
の下地の屈折率等によって異なり、種々の場合に応じて
適切な値を定めることが必要である。例えばマイクロレ
ンズ(2)とフォトダイオード(1)との間の距離を約
5μm、フォトダイオード(1)の口径を約10μm、
マイクロレンズ(2)の口径を約16μm とすると、
好ましいマイクロレンズ(2)の厚さは約1.5〜3.
0μm、このマイクロレンズ(2)の屈折率n2ζ1.
5程度の場合の曲率半径は約15〜30μmが好ましい
。また、このマイクロレンズ(2)の諸次元はもとより
前記例にのみに限定されるものではなく、固体撮像素子
のフォトダイオード形状によっては前記例とは異なった
諸次元を有することも可能である。
ロレンズ(2)が完全に分離している必要はなく、第2
図(e)に示すよう人連続的な形状であってもこの発明
の目的は達せられる。なお、第2図(a) 、 (b)
、 (C)において、(3)ハシリコン基L (4)
はパッシベーション膜、(5)は中間膜である。また、
このマイクロレンズ(2)の曲率半径はこのマイクロレ
ンズ(2)の厚さや大きさ、フォトダイオード(1)の
大きさ、マイクロレンズ(2)とフォトダイオード(1
)との間の距離さらにはマイクロレンズ(2)およびそ
の下地の屈折率等によって異なり、種々の場合に応じて
適切な値を定めることが必要である。例えばマイクロレ
ンズ(2)とフォトダイオード(1)との間の距離を約
5μm、フォトダイオード(1)の口径を約10μm、
マイクロレンズ(2)の口径を約16μm とすると、
好ましいマイクロレンズ(2)の厚さは約1.5〜3.
0μm、このマイクロレンズ(2)の屈折率n2ζ1.
5程度の場合の曲率半径は約15〜30μmが好ましい
。また、このマイクロレンズ(2)の諸次元はもとより
前記例にのみに限定されるものではなく、固体撮像素子
のフォトダイオード形状によっては前記例とは異なった
諸次元を有することも可能である。
さらに前記第1図、第2図においては、簡単のためマイ
クロレンズC2)の下地、すなわち中間膜(5)は平坦
かつマイクロレンズ(2)と同等の屈折率(n2)を有
するものとして説明したが、固よりかかる例のみに限定
されるものではなく、下地つt、b中間膜(5)を加工
することによシ、第3図(、)の如く凸形である場合や
第3図(b)の如く凹形であっても差支えない。なお、
図中同一符号は同一または相当部分を示す。
クロレンズC2)の下地、すなわち中間膜(5)は平坦
かつマイクロレンズ(2)と同等の屈折率(n2)を有
するものとして説明したが、固よりかかる例のみに限定
されるものではなく、下地つt、b中間膜(5)を加工
することによシ、第3図(、)の如く凸形である場合や
第3図(b)の如く凹形であっても差支えない。なお、
図中同一符号は同一または相当部分を示す。
以上のようにマイクロレンズ(2)の構成を簡単のため
第2図および第3図を用いて説明したが、カラー固体撮
像素子の場合においては中間膜(5)の部分に色フィル
タおよび分離膜が設けられる。また保護膜としてマイク
ロレンズ(2)上に有機おるいは無機の透明な薄膜を設
けることも可能である。
第2図および第3図を用いて説明したが、カラー固体撮
像素子の場合においては中間膜(5)の部分に色フィル
タおよび分離膜が設けられる。また保護膜としてマイク
ロレンズ(2)上に有機おるいは無機の透明な薄膜を設
けることも可能である。
また、この発明に係わるマイクロレンズ(2)の材質と
しては、光学的に無色透明かつ安定で、厚さ0.5〜5
. O11,m程度の薄膜形成および種々の微細加工技
術による成形が容易でアシ、かつこれらの加工プロセス
条件に耐えられるものであれば、無機材料または有機材
料を問わず適用可能である。
しては、光学的に無色透明かつ安定で、厚さ0.5〜5
. O11,m程度の薄膜形成および種々の微細加工技
術による成形が容易でアシ、かつこれらの加工プロセス
条件に耐えられるものであれば、無機材料または有機材
料を問わず適用可能である。
具体的には、無機材料としては透明な薄膜形成が可能な
酸化シリコン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジル
コニウム、酸化インジウム、PSGおよびチツ化シリコ
ン等、あるいはこれらを組合せたもの等が挙げられる。
酸化シリコン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化ジル
コニウム、酸化インジウム、PSGおよびチツ化シリコ
ン等、あるいはこれらを組合せたもの等が挙げられる。
また、有機材料とじては、ポリメチルメタクリレート、
ポリエチルメタクリレート、ポリイソプロピルメタクリ
レート。
ポリエチルメタクリレート、ポリイソプロピルメタクリ
レート。
ポリフェニルメタクリレート、ポリクリシジルメタクリ
レート等の光透過性の良いメタクリレート系ポリマーお
よびコポリマーさらにポリスチレン。
レート等の光透過性の良いメタクリレート系ポリマーお
よびコポリマーさらにポリスチレン。
ポリケイ皮酸ビニル、ポリイソプロペニルケトン等のポ
リマーおよびコポリマー並びにこれらのポリマーを主成
分としたコポリマーや側鎖もしくは主鎖の一部を塩素、
フッ素、ヨウ素等でハロゲン化したポリマーおよびコポ
リマー等が挙げられる。
リマーおよびコポリマー並びにこれらのポリマーを主成
分としたコポリマーや側鎖もしくは主鎖の一部を塩素、
フッ素、ヨウ素等でハロゲン化したポリマーおよびコポ
リマー等が挙げられる。
実施例1
画素数384X485を有するMO8形固体撮像素子の
パッシベーション膜上にPSGを約2μm程度成膜し、
これを加工してレンズ厚約1.5μm。
パッシベーション膜上にPSGを約2μm程度成膜し、
これを加工してレンズ厚約1.5μm。
曲率半径30μm程度の第2図(b)に示すようなマイ
クロレンズ(2)の配列を形成した。そして、各々のフ
ォトダイオード(1)よシ得られる光入力信号は、マイ
クロレンズ(2)を設置しない場合よシ20〜30チ程
度増加し、また画像の質もマイクロレンズ(2)の設置
前よシ向上させることができた。
クロレンズ(2)の配列を形成した。そして、各々のフ
ォトダイオード(1)よシ得られる光入力信号は、マイ
クロレンズ(2)を設置しない場合よシ20〜30チ程
度増加し、また画像の質もマイクロレンズ(2)の設置
前よシ向上させることができた。
実施例2
画素数384X485を有するMO8形カラー固体撮像
素子(モノリシック形)の保護膜上に屈折率1.48程
度の有機材料によシレンズ厚さ約3μm。
素子(モノリシック形)の保護膜上に屈折率1.48程
度の有機材料によシレンズ厚さ約3μm。
曲率半径2011m 程度の第2図(、)に示すよう
な形状を有するマイクロレンズ(2)の配列を形成した
。
な形状を有するマイクロレンズ(2)の配列を形成した
。
このような構成によると、各々のフォトダイオード(1
)より得られる光入力信号は、マイクロレンズQ)を設
置しない場合に比べて15〜20%程度向上した。また
色再現性や画質もマイクロレンズ(2)の設置前に比べ
て優れたものであった。
)より得られる光入力信号は、マイクロレンズQ)を設
置しない場合に比べて15〜20%程度向上した。また
色再現性や画質もマイクロレンズ(2)の設置前に比べ
て優れたものであった。
実施例3
カラー固体撮像素子用色フィルタを有するガラス基板の
裏面に屈折率1.50程度の有機材料によシレンズ厚約
5μm、曲率半径15μm程度の第2図(C)に示すよ
う匁マイクロレンズ(2)の配列を形成した。そして、
このマイクロレンズ(2)を有する色フィルタを、レン
ズ面を表に向けてMO8形固体撮像素子のフォトダイオ
ード(1)列に一致するように貼シ付けしていわゆる貼
シ合せ形カラー固体撮像素子を形成した。そして各々の
フォトダイオード(1)よシ得られる光入力信号はマイ
クロレンズ(2)を設置しない場合に比べ、約20%程
度向上し、かっ色再現性や画質はマイクロレンズQ)の
設置前に比べて優れたものであった。
裏面に屈折率1.50程度の有機材料によシレンズ厚約
5μm、曲率半径15μm程度の第2図(C)に示すよ
う匁マイクロレンズ(2)の配列を形成した。そして、
このマイクロレンズ(2)を有する色フィルタを、レン
ズ面を表に向けてMO8形固体撮像素子のフォトダイオ
ード(1)列に一致するように貼シ付けしていわゆる貼
シ合せ形カラー固体撮像素子を形成した。そして各々の
フォトダイオード(1)よシ得られる光入力信号はマイ
クロレンズ(2)を設置しない場合に比べ、約20%程
度向上し、かっ色再現性や画質はマイクロレンズQ)の
設置前に比べて優れたものであった。
なお、前記実施例においては、MO8形固体撮像素子に
限って説明したが、この発明によるマイクロレンズa>
は前述の如く、他の方式の固体撮像素子にも適用可能で
ある。すなわち、この発明によるマイクロレンズ(2)
はいわゆる二次元のカラー固体撮像素子のみに限らず、
モノクロの固体撮像素子やさらには一次元の固体撮像素
子等にも設置可能である。またMOS形の固体撮像素子
の他、COD、CPD、BBD(Bucket Bri
gade Device)お喧CID(Charge
Injection Device)形等の固体撮像素
子や赤外線固体撮像素子等にも適用できて前述と同等の
効果が得られる。
限って説明したが、この発明によるマイクロレンズa>
は前述の如く、他の方式の固体撮像素子にも適用可能で
ある。すなわち、この発明によるマイクロレンズ(2)
はいわゆる二次元のカラー固体撮像素子のみに限らず、
モノクロの固体撮像素子やさらには一次元の固体撮像素
子等にも設置可能である。またMOS形の固体撮像素子
の他、COD、CPD、BBD(Bucket Bri
gade Device)お喧CID(Charge
Injection Device)形等の固体撮像素
子や赤外線固体撮像素子等にも適用できて前述と同等の
効果が得られる。
1 以上のように固体撮像素子中の各々のフォトダイオ
ード上に無機もしくは有機材料からなる微小な凸形集光
レンズ(マイクロレンズ)をそれぞれ設けることによっ
て、開口率を増大したものと同等の効果、すなわちフォ
トダイオードに対する光入力信号を増大させる効果を、
固体撮像素子の構成寸法を変えることなく、実現でき感
度および色再現性を向上させる効果が得られる。
ード上に無機もしくは有機材料からなる微小な凸形集光
レンズ(マイクロレンズ)をそれぞれ設けることによっ
て、開口率を増大したものと同等の効果、すなわちフォ
トダイオードに対する光入力信号を増大させる効果を、
固体撮像素子の構成寸法を変えることなく、実現でき感
度および色再現性を向上させる効果が得られる。
第1図(a)・〜(C)はこの発明による固体撮像素子
の一例を示す要部平面図、第2図(&)〜(C)は第1
図の要部断面図、第3図(a) 、 (b)はこの発明
による固体撮像素子の他の実施例を示す要部断面図であ
る。 (1)・・・・フォトダイオード、(2)・・・・マイ
クロレンズ、(3)・・e11シリコン基板、<4)−
・・・パッシベーション膜、(5)・・・・中間膜。 代理人 葛 野 信 − 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示 特願昭 57−201297号
2、発明の名称 固体撮像素子 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁[12番3
号名 称(601) 三菱電機株式会社代表者片由
仁八部 4、代理人 住 所 東京都千代田区丸の内二J十12番3
翼・5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1)明細書第2頁第15行目の[CCD (Char
geCopled Device ) Jを[CCD
(Charge CupledDevice ) Jと
補正する。 (2)同書第5頁第8行目の「光学的透明な」を「光学
的に透明な」と補正する。 以 上
の一例を示す要部平面図、第2図(&)〜(C)は第1
図の要部断面図、第3図(a) 、 (b)はこの発明
による固体撮像素子の他の実施例を示す要部断面図であ
る。 (1)・・・・フォトダイオード、(2)・・・・マイ
クロレンズ、(3)・・e11シリコン基板、<4)−
・・・パッシベーション膜、(5)・・・・中間膜。 代理人 葛 野 信 − 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示 特願昭 57−201297号
2、発明の名称 固体撮像素子 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁[12番3
号名 称(601) 三菱電機株式会社代表者片由
仁八部 4、代理人 住 所 東京都千代田区丸の内二J十12番3
翼・5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1)明細書第2頁第15行目の[CCD (Char
geCopled Device ) Jを[CCD
(Charge CupledDevice ) Jと
補正する。 (2)同書第5頁第8行目の「光学的透明な」を「光学
的に透明な」と補正する。 以 上
Claims (5)
- (1)半導体基板の表面に複数のフォトダイオードを設
けてなる固体撮像素子において、前記各フォトダイオー
ド上に微小な凸形集光レンズを設けたことを特徴とする
固体撮像素子。 - (2)前記凸形集光レンズを、光学的に透明な無機材料
もしくは有機材料で形成したことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の固体撮像素子。 - (3)前記凸形集光レンズを、フォトダイオード上にガ
ラス板を介して設けたことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の固体撮像素子。 - (4)前記凸形集光レンズを、フォトダイオード上に設
けられたフィルタの一部に形成したことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の固体撮像素子。 - (5)前記凸形集光レンズを、フォトダイオード上に直
接的に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項ま
たは第2項記載の固体撮像素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57201297A JPS5990467A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57201297A JPS5990467A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5990467A true JPS5990467A (ja) | 1984-05-24 |
Family
ID=16438648
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57201297A Pending JPS5990467A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5990467A (ja) |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59134974A (ja) * | 1983-01-24 | 1984-08-02 | Hitachi Ltd | 光電変換装置 |
JPS6060757A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-08 | Hitachi Ltd | マイクロレンズを備えた撮像素子及びその製造方法 |
JPS6060756A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-08 | Hitachi Ltd | マイクロレンズ付固体撮像素子の製造方法 |
JPS6149568A (ja) * | 1984-08-17 | 1986-03-11 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置 |
JPS61111578A (ja) * | 1984-11-05 | 1986-05-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光受信ic |
WO1990013146A1 (en) * | 1989-04-20 | 1990-11-01 | Eastman Kodak Company | Lens arrays for light sensitive devices |
WO1992009105A1 (en) * | 1990-11-16 | 1992-05-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state imaging device and method of manufacturing the same |
JPH04252579A (ja) * | 1991-01-28 | 1992-09-08 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
JP2009218341A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Panasonic Corp | 固体撮像装置とその製造方法 |
US8208052B2 (en) | 2008-12-19 | 2012-06-26 | Panasonic Corporation | Image capture device |
US8289422B2 (en) | 2009-01-14 | 2012-10-16 | Panasonic Corporation | Image capture device |
US8314872B2 (en) | 2008-11-19 | 2012-11-20 | Panasonic Corporation | Imaging device |
US8384818B2 (en) | 2008-06-18 | 2013-02-26 | Panasonic Corporation | Solid-state imaging device including arrays of optical elements and photosensitive cells |
US8520126B2 (en) | 2010-07-12 | 2013-08-27 | Panasonic Corporation | Solid-state image capturing element, image capturing device and signal processing method |
US8767114B2 (en) | 2010-08-24 | 2014-07-01 | Panasonic Corporation | Solid-state imaging element and imaging device |
US8860855B2 (en) | 2011-10-31 | 2014-10-14 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Solid-state image sensor with dispersing element that disperses light according to color component, image capture device and signal processing method |
US8902339B2 (en) | 2011-06-16 | 2014-12-02 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Solid-state imaging element and dispersing element array for improved color imaging |
US8902338B2 (en) | 2011-06-06 | 2014-12-02 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Color separation filter array, solid-state imaging element, imaging device, and display device |
US9071722B2 (en) | 2011-12-26 | 2015-06-30 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Solid-state imaging element, imaging device, and signal processing method |
US9099369B2 (en) | 2012-05-02 | 2015-08-04 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Solid-state image sensor |
US9179114B2 (en) | 2012-05-02 | 2015-11-03 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Solid-state image sensor |
US9425229B2 (en) | 2012-09-03 | 2016-08-23 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Solid-state imaging element, imaging device, and signal processing method including a dispersing element array and microlens array |
-
1982
- 1982-11-15 JP JP57201297A patent/JPS5990467A/ja active Pending
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59134974A (ja) * | 1983-01-24 | 1984-08-02 | Hitachi Ltd | 光電変換装置 |
JPS6060757A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-08 | Hitachi Ltd | マイクロレンズを備えた撮像素子及びその製造方法 |
JPS6060756A (ja) * | 1983-09-14 | 1985-04-08 | Hitachi Ltd | マイクロレンズ付固体撮像素子の製造方法 |
JPH0570944B2 (ja) * | 1983-09-14 | 1993-10-06 | Hitachi Ltd | |
JPS6149568A (ja) * | 1984-08-17 | 1986-03-11 | Matsushita Electronics Corp | 固体撮像装置 |
JPS61111578A (ja) * | 1984-11-05 | 1986-05-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光受信ic |
WO1990013146A1 (en) * | 1989-04-20 | 1990-11-01 | Eastman Kodak Company | Lens arrays for light sensitive devices |
WO1992009105A1 (en) * | 1990-11-16 | 1992-05-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state imaging device and method of manufacturing the same |
JPH04252579A (ja) * | 1991-01-28 | 1992-09-08 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
JP2009218341A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Panasonic Corp | 固体撮像装置とその製造方法 |
US8384818B2 (en) | 2008-06-18 | 2013-02-26 | Panasonic Corporation | Solid-state imaging device including arrays of optical elements and photosensitive cells |
US8314872B2 (en) | 2008-11-19 | 2012-11-20 | Panasonic Corporation | Imaging device |
US8208052B2 (en) | 2008-12-19 | 2012-06-26 | Panasonic Corporation | Image capture device |
US8289422B2 (en) | 2009-01-14 | 2012-10-16 | Panasonic Corporation | Image capture device |
US8520126B2 (en) | 2010-07-12 | 2013-08-27 | Panasonic Corporation | Solid-state image capturing element, image capturing device and signal processing method |
US8767114B2 (en) | 2010-08-24 | 2014-07-01 | Panasonic Corporation | Solid-state imaging element and imaging device |
US8902338B2 (en) | 2011-06-06 | 2014-12-02 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Color separation filter array, solid-state imaging element, imaging device, and display device |
US8902339B2 (en) | 2011-06-16 | 2014-12-02 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Solid-state imaging element and dispersing element array for improved color imaging |
US8860855B2 (en) | 2011-10-31 | 2014-10-14 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Solid-state image sensor with dispersing element that disperses light according to color component, image capture device and signal processing method |
US9071722B2 (en) | 2011-12-26 | 2015-06-30 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Solid-state imaging element, imaging device, and signal processing method |
US9099369B2 (en) | 2012-05-02 | 2015-08-04 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Solid-state image sensor |
US9179114B2 (en) | 2012-05-02 | 2015-11-03 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Solid-state image sensor |
US9425229B2 (en) | 2012-09-03 | 2016-08-23 | Panasonic Intellectual Property Corporation Of America | Solid-state imaging element, imaging device, and signal processing method including a dispersing element array and microlens array |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS5990467A (ja) | 固体撮像素子 | |
US11990491B2 (en) | Color filter array, imagers and systems having same, and methods of fabrication and use thereof | |
US6495813B1 (en) | Multi-microlens design for semiconductor imaging devices to increase light collection efficiency in the color filter process | |
US20060169870A1 (en) | Image sensor with embedded optical element | |
JP2009260445A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 | |
JPH10229180A (ja) | 固体撮像素子 | |
JP2742185B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
JPH04223371A (ja) | マイクロレンズアレイ及びこれを用いた固体撮像装置 | |
JP2001210812A (ja) | 固体撮像装置及びそれを備えた固体撮像システム | |
TWI292960B (en) | Image sensor with improved uniformity of effective incident light | |
JPH03283572A (ja) | 固体撮像素子 | |
JPH04199874A (ja) | 固体撮像装置 | |
JPH06163863A (ja) | 固体撮像装置 | |
JP2956132B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
JPH0653451A (ja) | 固体撮像装置 | |
JPH0653458A (ja) | 固体撮像装置 | |
CN103715215B (zh) | 一种对角度敏感的图像像素单元 | |
JP2876838B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
JPH04259256A (ja) | 固体撮像装置 | |
JPH0265386A (ja) | 固体撮像素子 | |
JPH06163864A (ja) | 固体撮像装置 | |
JPS61154283A (ja) | 固体撮像素子 | |
JPH08321595A (ja) | 固体撮像装置 | |
JP3049856B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
JP2638885B2 (ja) | 固体撮像装置 |