JP2005086082A - 固体撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 固体撮像装置は、受光領域を画定した半導体基板と、受光領域に形成された多数の画素であって、各画素が高感度光電変換素子と低感度光電変換素子とを含む多数の画素と、受光領域上方に形成され、各画素の上方で高感度光電変換素子の少なくとも一部と低感度光電変換素子の少なくとも一部とを露出する単一の開口を有する遮光膜と、遮光膜の開口上方に形成され、入射光を集束させるオンチップマイクロレンズと、遮光膜とオンチップマイクロレンズとの間に形成された長円状インナレンズであって、前記オンチップマイクロレンズで集束された光の内、一部を除く光を受け、さらに集束させるとともに、前記一部は長円状インナレンズを透過せずに開口に向かうように配置されている長円状インナレンズと、を有する。
【選択図】 図1
Description
2 p型ウエル
3 高感度ホトダイオード領域(n型領域)
4 低感度ホトダイオード領域(n型領域)
5 ホトダイオード領域間素子分離領域(p型領域)
6 ホトダイオード埋込p+型領域
7 素子分離領域(p型領域)
8 垂直CCDチャネル領域
9 ゲート絶縁膜(ONO膜)
10、11 転送電極
12 遮光膜
13 平坦化絶縁膜
14 長円状インナレンズ
15 カラーフィルタ
16 オンチップマイクロレンズ
18 開口
21 HCCD
22 出力回路
Q1、Q2 電荷検出回路
Claims (20)
- 受光領域を画定した半導体基板と、
前記半導体基板の受光領域に形成された多数の画素であって、各画素が高感度光電変換素子と低感度光電変換素子とを含む多数の画素と、
前記受光領域上方に形成され、各画素の上方で前記高感度光電変換素子の少なくとも一部と前記低感度光電変換素子の少なくとも一部とを露出する単一の開口を有する遮光膜と、
前記遮光膜の前記開口上方に形成され、入射光を集束させるオンチップマイクロレンズと、
前記遮光膜と前記オンチップマイクロレンズとの間に形成され、面内に長軸と短軸とを有する長円状インナレンズであって、前記オンチップマイクロレンズで集束された光の内、一部を除く光を受け、さらに集束させるとともに、前記一部は長円状インナレンズを透過せずに前記開口に向かうように配置されている長円状インナレンズと、
を有する固体撮像装置。 - 前記長円状インナレンズの光軸は、前記短軸方向で、前記オンチップマイクロレンズの光軸から、軸外しされている請求項1に記載の固体撮像素子。
- 前記長円状インナレンズの光軸は、前記オンチップマイクロレンズの光軸から、前記低感度光電変換素子から離れる方向に、軸外しされている請求項1または2に記載の固体撮像装置。
- 前記低感度光電変換素子は、前記高感度光電変換素子を挟む複数の領域を含む請求項1に記載の固体撮像装置。
- 前記半導体基板の1断面において、前記低感度光電変換素子は、前記高感度光電変換素子に対して実質的に対称な位置に配置されている請求項1または4に記載の固体撮像装置。
- 前記開口内に露出された高感度光電変換素子の開口率は、前記開口内に露出された低感度光電変換素子の開口率より高い請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記高感度光電変換素子の前記半導体基板内占有面積は、前記低感度光電変換素子の前記半導体基板内占有面積より大きい請求項1〜6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記多数の画素が行列状に配置され、さらに、
前記多数の画素の各列に沿うように形成された画像信号転送部と、
前記オンチップマイクロレンズと前記長円状インナレンズとの間に配置されたカラーフィルタと、
を有する請求項1〜7のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記画像信号転送部が、前記半導体基板内に形成されたチャネルと、前記チャネル上の半導体基板表面を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜の上に形成された転送電極とを含み、前記遮光膜に覆われているVCCDを含む請求項8に記載の固体撮像装置。
- 前記多数の画素は、隣接する行、隣接する列で画素の位置が半ピッチずれた画素ずらし配置で配列され、前記VCCDのチャネルは各列の画素の縁に沿って蛇行して配置されている請求項9に記載の固体撮像装置。
- 前記各画素が、さらに、MOSトランジスタで形成され、前記遮光膜に覆われた画像信号形成回路を含み、前記画像信号転送部が前記画像信号形成回路に接続された配線を含む請求項8に記載の固体撮像装置。
- さらに、前記遮光膜の上方に形成され、平坦化された第1表面を有する第1平坦化絶縁層を有し、前記長円状インナレンズは第1表面上に配置されている請求項8〜11のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- さらに、前記長円状インナレンズ上に形成され、平坦化された第2表面を有する第2平坦化絶縁層を有し、前記カラーフィルタは前記第2表面上に配置されている請求項8〜12のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- さらに、前記カラーフィルタ上に形成され、平坦化された第3表面を有する第3平坦化絶縁層を有し、前記オンチップマイクロレンズは前記第3表面上に配置されている請求項8〜13のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記高感度光電変換素子の縁は、前記開口の縁から第1の方向に沿って距離d離され、前記長円状インナレンズの光軸は前記開口の中心から第1の方向に距離d/4以上ずらされている請求項1〜14のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記長円状インナレンズの光軸は前記開口の中心から第1の方向に距離d/2以上ずらされている請求項15に記載の固体撮像装置。
- 前記オンチップマイクロレンズ、前記長円状インナレンズを透過した光は、前記長円状インナレンズの短軸方向に関して、前記半導体基板表面上に焦合する請求項1〜16のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記高感度光電変換素子は、1方向に延在した形状を有し、前記長円状インナレンズの長軸方向は、前記延在方向に平行に配置されている請求項1〜17のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- 前記半導体基板は、第1導電型の基礎部分と、前記基礎部分上に形成された第2導電型のウェルとを含み、前記高感度光電変換素子、前記低感度光電変換素子は前記ウェル内に形成された第1導電型の電荷蓄積領域を含む請求項1〜18のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
- さらに、前記高感度光電変換素子と前記低感度光電変換素子との間に形成された第2導電型のアイソレーション領域を含む請求項19に記載の固体撮像装置。
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