JP2007173535A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子顕微鏡での画素位置特定を容易にした固体撮像装置を提供する。
【解決手段】 本発明の固体撮像装置は、複数の光電変換素子、およびマイクロレンズ層を備える。複数の光電変換素子は、受光面に画素単位に配列されており、受光光束を画素単位に光電変換することで画像信号を生成する。マイクロレンズ層は、これら光電変換素子へ受光光束を集光するレンズ層である。この固体撮像装置の特徴は、有効な画像信号を生成しない受光面の外周域に、素子表面の形状を変更した指標を設けた点である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固体撮像装置に関する。

従来、固体撮像装置の不良解析に際して、受光面を光学顕微鏡で検査する方法が知られている（例えば、特許文献１など）。
この種の検査方法では、光学顕微鏡の観察者は、受光面の周辺回路部分からメタル層の特徴的なパターンニングを探し、画素位置の位置基準に利用する。すなわち、この特徴的なパターンニングの箇所と不良画素との相対的な位置関係から、不良画素の画素位置（画素アドレス）を効率良く特定することができる。

また、画像信号の異常出力から、不良画素の画素アドレスを特定する場合もある。この場合も、光学顕微鏡の観察者は、メタル層の特徴的なパターンニングを位置基準とすることで、画素アドレスに該当する不良画素を、光学顕微鏡の視野内から迅速に見つけ出すことができる。
特開2003-232749号公報（段落０００２など）

ところで、電子顕微鏡は、試料の表面段差しか識別できない。そのため、上述した不良解析を電子顕微鏡で行う場合、表面下に設けられたメタル層のパターンニングを識別することができない。そのため、電子顕微鏡では、上述した光学顕微鏡の場合と異なり、画素位置を簡単に特定できない。

特に、狭視野の電子顕微鏡観察では、観察視野の移動（試料移動）を細かく繰り返しながら、膨大な数の画素を端から数えるなどの非現実的な方法を取らねばならず、画素位置の特定が実質的に不可能であった。
そこで、本発明は、電子顕微鏡での画素位置特定を容易にする固体撮像装置を提供することを目的とする。

《１》 本発明の固体撮像装置は、複数の光電変換素子、およびマイクロレンズ層を備える。
複数の光電変換素子は、受光面に画素単位に配列されており、受光光束を画素単位に光電変換することで画像信号を生成する。
マイクロレンズ層は、これら光電変換素子へ受光光束を集光するレンズ層である。
この固体撮像装置の特徴は、有効な画像信号を生成しない受光面の外周域に、指標を設けた点である。この指標は、電子顕微鏡での識別を可能とするように、マイクロレンズ層の表面形状を変更して形成される。
《２》 なお好ましくは、外周域には、ダミーのマイクロレンズが形成される。このダミーのマイクロレンズを部分的に欠落させ、その欠落部分を指標とする。
《３》 また好ましくは、外周域の素子表面に、予め定められた表面形状を形成して、その表面形状を指標とする。
《４》 なお好ましくは、指標は、外周域の周方向の少なくとも一部に、予め定められたＮ画素おき（ただしＮは２以上の自然数）に形成される。
《５》 また好ましくは、予め定められたＮのＭ乗の画素おき（ただしＭは２以上の自然数）に位置する指標については、その他の指標と区別可能なパターンとする。

固体撮像装置の素子表面にあるマイクロレンズ層は、画像信号に使用されない受光面の外周域にまで拡大形成される。そのため、この外周域の素子表面の表面形状を変化させることによって、画像信号に悪影響を与えることなく、素子表面に指標を設けることが可能になる。
この素子表面の指標は、電子顕微鏡でも識別が容易である。そのため、この指標を位置基準とすることで、電子顕微鏡の視野内において画素位置を容易に特定することが可能になる。

《第１実施形態》
図１は、固体撮像装置１１を示す図である。図１［Ａ］には、固体撮像装置１１の上面図を示す。図１［Ｂ］には、固体撮像装置１１の受光面の部分拡大図を示す。図１［Ｃ］には、図１［Ｂ］中のＸ−Ｘ′箇所の断面構造を示す。

以下、図１を用いて、固体撮像装置１１の構成を説明する。
まず、固体撮像装置１１の受光面には、光電変換素子１３ａおよびマイクロレンズ１４ａが画素単位に配列される。これら光電変換素子１３ａは、受光光束を画素単位に光電変換して、画像信号を生成する。一方、マイクロレンズ１４ａは、受光面の素子表面であるマイクロレンズ層１４に形成される。このマイクロレンズ１４ａは、画素単位の受光光束を光電変換素子１３ａに集光することにより、光電変換素子１３ａの受光効率を高める。
この固体撮像装置１１の受光面には、図１［Ａ］に示すように、有効な画像信号を生成する領域として、有効画素領域１３が予め設定される。
この有効画素領域１３の外側には、外周域１５が設けられる。この外周域１５は、有効な画像信号を生成しない代わりに、下記の構成が設けられる。

（１）ダミーのマイクロレンズ１４ｂ・・通常、マイクロレンズ１４ａの加工工程では、周辺の歩留まりが悪くなる。そこで、外周域１５にもダミーのマイクロレンズ１４ｂを形成することにより、有効画素領域１３内のマイクロレンズ１４ａの品質を高めることができる。
（２）オプチカルブラック領域・・遮光状態に置かれた光電変換素子１３ａを外周域１５に配置する。このオプチカルブラック領域からは、暗黒の基準信号レベルを得ることができる。
（３）周辺回路・・垂直読み出し回路、水平読み出し回路など。固体撮像装置１１から画像信号を読み出すための回路。

［指標について］
第１実施形態では、図１［Ｂ］および［Ｃ］に示すように、外周域１５の周方向に沿って、ダミーのマイクロレンズ１４ｂをＮ画素おき（例えば１０画素おき）に欠落させる。これらの欠落部分は、素子表面の凹凸変化であるため、電子顕微鏡でも識別可能な指標２０となる。
さらに、指標２１を、ＮのＭ乗の画素おき（例えば１００画素おき，１０００画素おき，１００００画素おき）に設ける。これら指標２１については、ダミーのマイクロレンズ１４ｂの欠落パターンを変えて、その他の指標との区別を可能にしている。

なお、指標２０，２１は、外周域１５の縦辺および横辺にそれぞれ設けることが好ましい。この場合、縦辺および横辺それぞれの指標２０，２１を位置基準とすることで、受光面上の画素位置を２次元的に特定することが可能になる。
さらに、指標２０，２１は、外周域１５の四辺全部に設けることが好ましい。この場合、特定したい画素位置により近い縦辺および横辺の指標２０，２１を使用すれば、画素位置の特定が正確かつ容易に行える。

［第１実施形態の効果など］
第１実施形態では、外周域１５の素子表面を所定間隔で形状変化させて、電子顕微鏡でも識別可能な指標２０，２１を形成する。これらの指標２０，２１を位置基準とすることで、電子顕微鏡の視野内において画素位置の特定が容易になる。

さらに、第１実施形態では、ダミーのマイクロレンズ１４ｂを部分的に欠落させ、その欠落箇所を指標２０，２１とする。通常、マイクロレンズ１４ａ，１４ｂは、一様な間隔で並ぶレンズ群を成す。この均一なレンズ群の中にあって異質な欠落箇所である指標２０，２１は、視覚的によく目立つ。そのため、指標２０，２１は、顕微鏡観察において見つけやすいという長所を有する。

さらに、指標２０，２１は、マイクロレンズ１４ａ，１４ｂの加工工程において、ダミーのマイクロレンズ１４ｂを部分的に欠落させることで形成できる。そのため、指標２０，２１を形成するために新たな工程を追加する必要がなく、固体撮像装置１１の製造コストが増えないという長所を有する。

また、もともとのマイクロレンズ１４ａ，１４ｂは、微細な画素に対応する位置精度で形状加工される。そのため、この加工工程において指標２０，２１を形成すれば、微細な画素位置に匹敵する位置精度の指標２０，２１が完成する。したがって、この指標２０，２１を位置基準とすることで、画素位置を高精度に特定することが可能になる。

さらに、第１実施形態では、（ＮのＭ乗）画素おきの指標２１を、それ以外の指標２０と区別可能なパターンとする。そのため、指標２１を用いて大まかに画素位置を特定し、それ以外の指標２０を用いて細かく画素位置を特定することができる。そのため、より効率良く画素位置を特定できる。

また、第１実施形態では、外周域１５に指標２０，２１を設けるため、有効画素領域１３から生成される画像信号に悪影響を与えない。

《第２実施形態》
図２は、固体撮像装置４１の受光面の部分拡大図である。なお、第１実施形態（図１）と同じ構成についてはここでの重複説明を省略する。
図２に示すように、第２実施形態の特徴は、外周域１５の素子表面の凹凸形状を加工して、予め定められた数字パターンや記号パターンからなる指標３０，３１を設けた点である。
この指標３０は、外周域１５の周方向に沿って、Ｎ画素おき（例えば１０画素おき）に形成される。一方、指標３１は、ＮのＭ乗の画素おき（例えば１００画素おき，１０００画素おき，１００００画素おき）に形成される。
なお、指標３１については、数字や記号やそのサイズを変えるなどして、その他の指標３０との区別を容易にすることが好ましい。
このような指標３０，３１は、マイクロレンズ１４ａ，１４ｂの加工工程において、レンズの形状パターンを一部変更することで形成することが好ましい。

［第２実施形態の効果など］
第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、第２実施形態では、指標３０，３１を、画素数を示す数字や記号のパターンにできるので、画素位置の特定が一段と容易になる。

《実施形態の補足事項》
なお、上述した実施形態では、１０画素おきに指標を配置している。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。一般に、Ｎ画素（Ｎ≧２）おきに指標２０，３０を配置し、ＮのＭ乗（Ｍ≧２の自然数）おきに区別可能な指標２１，３１を配置してもよい。この場合、画素位置をＮ進表記で特定することが可能になる。

また、上述した実施形態では、マイクロレンズ層１４を直に加工して指標を形成している。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、外周域１５の素子表面に凹凸変化を生じさせる部材を付着させるなどの方法で、指標を形成してもよい。

なお、上述した実施形態では、人間が顕微鏡観察によって指標を視認するケースを想定して説明した。しかしながら、実施形態はこの用途に限定されるものではない。例えば、本実施形態の固体撮像装置であれば、顕微鏡の撮像画像を画像処理することで指標を機械的に検出することも可能である。

以上説明したように、本発明は、固体撮像装置などに利用可能な技術である。

固体撮像装置１１を示す図である。 固体撮像装置４１を示す図である。

符号の説明

１１…固体撮像装置，１３…有効画素領域，１３ａ…光電変換素子，１４…マイクロレンズ層，１４ａ…マイクロレンズ，１４ｂ…ダミーのマイクロレンズ，１５…外周域，２０…指標，２１…指標，３０…指標，３１…指標

Claims (5)

1. 受光面に画素単位に配列され、受光光束を画素単位に光電変換して画像信号を生成する光電変換素子と、
   前記光電変換素子へ前記受光光束を集光するマイクロレンズ層とを備え、
   有効な画像信号を生成しない前記受光面の外周域に、前記マイクロレンズ層の表面形状を変更した指標を設けた
   ことを特徴とする固体撮像装置。
2. 請求項１に記載の固体撮像装置において、
   前記外周域には、ダミーのマイクロレンズが設けられ、
   前記ダミーのマイクロレンズを部分的に欠落させ、その欠落部分を前記指標とする
   ことを特徴とする固体撮像装置。
3. 請求項１に記載の固体撮像装置において、
   前記外周域の素子表面に、予め定められた表面形状を形成し、前記表面形状を前記指標とする
   ことを特徴とする固体撮像装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の固体撮像装置において、
   前記指標は、前記外周域の周方向の少なくとも一部に、予め定められたＮ画素おき（ただしＮは２以上の自然数）に形成された
   ことを特徴とする固体撮像装置。
5. 請求項４のいずれか１項に記載の固体撮像装置において、
   予め定められたＮのＭ乗の画素おき（ただしＭは２以上の自然数）に位置する指標を、その他の前記指標と区別可能なパターンとする
   ことを特徴とする固体撮像装置。
   

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