JP2007288107A - Solid imaging device and camera - Google Patents
Solid imaging device and camera Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007288107A JP2007288107A JP2006116768A JP2006116768A JP2007288107A JP 2007288107 A JP2007288107 A JP 2007288107A JP 2006116768 A JP2006116768 A JP 2006116768A JP 2006116768 A JP2006116768 A JP 2006116768A JP 2007288107 A JP2007288107 A JP 2007288107A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- color filter
- color
- light receiving
- solid
- imaging device
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シェーディング量、特に色シェーディングを改善した固体撮像装置およびカメラに関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device and a camera with improved shading amount, particularly color shading.
近年、ディジタルスチルカメラ(以下、DSC)ディジタルムービーカメラ(以下、ムービー)、カメラ付き携帯電話等の小型化、高性能化の要求が高まっている。そのため、固体撮像装置のチップサイズの縮小と画素数の増加とが同時に進行し、さらにカメラの小型化、薄型化が進行し、短射出瞳距離化が進んでいる。ここで射出瞳とは受光面から見たレンズ(あるいは絞り)の虚像をいい、射出瞳距離とはレンズ、受光面から射出瞳までの距離をいう。 In recent years, there has been an increasing demand for downsizing and high performance of digital still cameras (hereinafter referred to as DSC) digital movie cameras (hereinafter referred to as movies), mobile phones with cameras, and the like. For this reason, the reduction in the chip size and the increase in the number of pixels of the solid-state image pickup device proceed at the same time, and further the miniaturization and thinning of the camera progress, and the short exit pupil distance progresses. Here, the exit pupil refers to a virtual image of the lens (or diaphragm) viewed from the light receiving surface, and the exit pupil distance refers to the distance from the lens and the light receiving surface to the exit pupil.
以下、図面を参照しながら、特許文献1に記載された固体撮像装置について説明する。
図5は従来技術の固体撮像装置を示した構造断面を示す模式図である。同図は、射出瞳距離と受光部への光入射角との関係を示している。
Hereinafter, the solid-state imaging device described in Patent Document 1 will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a cross-section of a structure showing a conventional solid-state imaging device. This figure shows the relationship between the exit pupil distance and the light incident angle on the light receiving unit.
カメラレンズ100を介し、光が入射する。光路101のようにレンズで集光された光はある点で集光し、その先で固体撮像装置110の受光面に入射される。ここで、カメラレンズ100と固体撮像装置110の間に発生する焦点から、カメラレンズ110までの距離が射出瞳距離102である。この射出瞳距離102によって、固体撮像装置110の受光面へ入射する光の角度が決定される。受光面の中央部での入射角がほぼ垂直であるのに対して、周辺部への入射角は最外周入射角103のように小さくなる。カメラの小型化、薄型化に伴って、この射出瞳距離102も短くなる。射出瞳距離102が短くなるに従って、最外周入射角103はさらに大きくなる。 Light enters through the camera lens 100. The light collected by the lens as in the optical path 101 is collected at a certain point and is incident on the light receiving surface of the solid-state imaging device 110 after that. Here, the distance from the focal point generated between the camera lens 100 and the solid-state imaging device 110 to the camera lens 110 is the exit pupil distance 102. The angle of light incident on the light receiving surface of the solid-state imaging device 110 is determined by the exit pupil distance 102. While the incident angle at the central portion of the light receiving surface is substantially vertical, the incident angle to the peripheral portion is as small as the outermost peripheral incident angle 103. As the camera becomes smaller and thinner, the exit pupil distance 102 also becomes shorter. As the exit pupil distance 102 decreases, the outermost peripheral incident angle 103 further increases.
このように、射出瞳距離が短いほど、最外周入射角が大きくなる。近年のカメラの薄型化に伴い、ますます最外周入射角が大きくなりつつある。 Thus, the shorter the exit pupil distance, the larger the outermost peripheral incidence angle. With the recent thinning of cameras, the outermost peripheral incidence angle is becoming larger.
周辺部の画素への光は斜め光になるので、中央部の画素と比べて出力が低下する。有効画素中央に対して周辺画素が出力低下する挙動を"シェーディング"と呼ぶ。シェーディングは画質を著しく低下させる要因となる。 Since the light to the peripheral pixels becomes oblique light, the output is lower than that of the central pixel. The behavior in which the output of peripheral pixels decreases with respect to the center of the effective pixel is called “shading”. Shading is a factor that significantly reduces image quality.
特許文献1に示された従来技術の固体撮像装置は、周辺部におけるカラーフィルタの位置を中央部の方向にずらすことにより、周辺画素の出力低下を低減している。 The solid-state imaging device of the prior art disclosed in Patent Document 1 reduces the output reduction of peripheral pixels by shifting the position of the color filter in the peripheral part toward the central part.
また、特許文献2にはシェーディング対策としてフィルタごとに屈折率を補正する屈折率補正層を設けた固体撮像装置が示されている。
固体撮像装置のカラーフィルタは、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタごとに屈折率が異なることが一般的である。そのため、特許文献1の示された従来技術の固体撮像装置のようにカラーフィルタの位置にずらしを加えても、各カラーフィルタの集光位置が異なるため、各フィルタの出力比率を中央部分に対して合わせることができず、色間のバランスのとれた色シェーディング特性を得ることが出来ないという第1の課題を有している。 In general, the color filter of a solid-state imaging device has a different refractive index for each of a red filter, a green filter, and a blue filter. Therefore, even if the position of the color filter is shifted as in the prior art solid-state imaging device shown in Patent Document 1, since the condensing position of each color filter is different, the output ratio of each filter is set to the central portion. Therefore, there is a first problem that color shading characteristics in which colors are balanced cannot be obtained.
この課題に対しては、特許文献2のようにカラーフィルタごとに屈折率を補正する屈折率補正層を設けることも考えられるが、この場合は屈折率補正層によって膜厚が厚くなり、さらに屈折率補正層自身の透過率により光が減衰し感度特性が劣化する場合があるという第2の課題を有している。 To deal with this problem, it is conceivable to provide a refractive index correction layer for correcting the refractive index for each color filter as in Patent Document 2, but in this case, the refractive index correction layer increases the film thickness and further increases the refractive index. There is a second problem that the light is attenuated by the transmittance of the rate correction layer itself and the sensitivity characteristic may be deteriorated.
上記課題に鑑み本発明は、色シェーディング特性の劣化させずにカメラの小型化、薄型化することができる固体撮像装置およびカメラを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device and a camera capable of reducing the size and thickness of a camera without deteriorating color shading characteristics.
上記課題を解決するため本発明の固体撮像装置は、受光面を構成する複数の受光部と、前記複数の受光部に対応する複数のカラーフィルタと、前記複数のカラーフィルタに対応する複数のマイクロレンズとを有する固体撮像装置であって、前記受光面の中央部における前記カラーフィルタは対応する受光部の真上に位置し、前記複数のカラーフィルタは、色が異なる第1の色、第2の色および第3の色のカラーフィルタをそれぞれ複数個含み、前記受光面の周辺部における各カラーフィルタの位置は、対応する受光部の真上の位置から前記中央部方向にずれており、少なくとも第1の色のカラーフィルタのずれ量は、隣接する第2の色のカラーフィルタのずれ量と異なっている。この構成によれば、受光面の周辺部分において、カラーフィルタのずれ量を色毎に最適に設定できるので、受光部への集光効率を向上させることができる。その結果、色シェーディングの発生を防止することができる。それゆえ、射出瞳距離の短縮を可能にし、カメラの小型化、薄型化を実現できる。 In order to solve the above-described problem, a solid-state imaging device according to the present invention includes a plurality of light receiving units that form a light receiving surface, a plurality of color filters corresponding to the plurality of light receiving units, and a plurality of micros corresponding to the plurality of color filters. A solid-state imaging device having a lens, wherein the color filter at a central portion of the light receiving surface is located immediately above the corresponding light receiving portion, and the plurality of color filters have a first color and a second color different from each other. Each of the color filters in the peripheral portion of the light receiving surface is shifted from the position immediately above the corresponding light receiving portion toward the central portion, The shift amount of the color filter of the first color is different from the shift amount of the color filter of the adjacent second color. According to this configuration, since the color filter shift amount can be set optimally for each color in the peripheral portion of the light receiving surface, the light collection efficiency to the light receiving unit can be improved. As a result, the occurrence of color shading can be prevented. Therefore, the exit pupil distance can be shortened, and the camera can be reduced in size and thickness.
ここで、前記受光面の中央部における前記マイクロレンズは対応する受光部の真上に位置し、前記受光面の周辺部における、マイクロレンズの位置は対応する受光部の真上の位置から前記中央部方向にずれており、少なくとも第1の色のカラーフィルタに対応するマイクロレンズのずれ量は、隣接する他の第2の色のカラーフィルタに対応するマイクロレンズのずれ量と異なっている構成としてもよい。この構成によれば、マイクロレンズのずれ量も対応するカラーフィルタの色毎に最適化するので、色毎に受光部への集光効率を向上させることができる。その結果、色シェーディングの発生を防止することができる。それゆえ、射出瞳距離の短縮を可能にし、カメラの小型化、薄型化を実現できる。 Here, the microlens in the central portion of the light receiving surface is located directly above the corresponding light receiving portion, and the position of the microlens in the peripheral portion of the light receiving surface is from the position directly above the corresponding light receiving portion to the center. The displacement amount of the micro lens corresponding to at least the first color filter is different from the displacement amount of the micro lens corresponding to the adjacent second color filter. Also good. According to this configuration, since the shift amount of the microlens is optimized for each color of the corresponding color filter, the light collection efficiency to the light receiving unit can be improved for each color. As a result, the occurrence of color shading can be prevented. Therefore, the exit pupil distance can be shortened, and the camera can be reduced in size and thickness.
ここで、前記ずれ量は、第1、第2および第3のカラーフィルタの各色に応じて異なっている構成としてもよいし、あるいは第1、第2および第3のカラーフィルタの各屈折率に応じて異なっている構成としてもよい。 Here, the shift amount may be different depending on the colors of the first, second, and third color filters, or may be different from each refractive index of the first, second, and third color filters. Different configurations may be used.
ここで、前記複数のカラーフィルタは第1、第2および第3のカラーフィルタの3種類を含み、前記第1のカラーフィルタの屈折率は前記第2のカラーフィルタよりも小さく、前記第2のカラーフィルタの屈折率は前記第3のカラーフィルタよりも小さく、前記第1のカラーフィルタの前記ずれ量は前記第2のカラーフィルタよりも小さく、前記第2のカラーフィルタの前記ずれ量は前記第3のカラーフィルタよりも小さいように構成してもよい。 Here, the plurality of color filters include three types of first, second, and third color filters, and the refractive index of the first color filter is smaller than that of the second color filter, and the second color filter The refractive index of the color filter is smaller than that of the third color filter, the shift amount of the first color filter is smaller than that of the second color filter, and the shift amount of the second color filter is the first shift amount. You may comprise so that it may be smaller than 3 color filters.
また、前記複数のカラーフィルタは第1、第2および第3のカラーフィルタの3種類を含み、前記第1のカラーフィルタの屈折率は前記第2のカラーフィルタと同じであり、前記第2のカラーフィルタの屈折率は前記第3のカラーフィルタよりも小さく、前記第1のカラーフィルタの前記ずれ量は前記第2のカラーフィルタと同じであり、前記第2のカラーフィルタの前記ずれ量は前記第3のカラーフィルタよりも小さいように構成してもよい。 The plurality of color filters include three types of first, second, and third color filters, and the refractive index of the first color filter is the same as that of the second color filter, and the second color filter The refractive index of the color filter is smaller than that of the third color filter, the shift amount of the first color filter is the same as that of the second color filter, and the shift amount of the second color filter is You may comprise so that it may be smaller than a 3rd color filter.
ここで、前記複数のカラーフィルタは第1、第2および第3のカラーフィルタの3種類を含み、前記第1のカラーフィルタの屈折率は前記第2のカラーフィルタよりも小さく、前記第2のカラーフィルタの屈折率は前記第3のカラーフィルタと同じであり、前記第1のカラーフィルタの前記ずれ量は前記第2のカラーフィルタよりも小さく、前記第2のカラーフィルタの前記ずれ量は前記第3のカラーフィルタと同じであるように構成してもよい。 Here, the plurality of color filters include three types of first, second, and third color filters, and the refractive index of the first color filter is smaller than that of the second color filter, and the second color filter The refractive index of the color filter is the same as that of the third color filter, the shift amount of the first color filter is smaller than that of the second color filter, and the shift amount of the second color filter is You may comprise so that it may be the same as a 3rd color filter.
また、前記固体撮像装置は2層以上の金属配線層を有するMOS型固体撮像装置であってもよい。 The solid-state imaging device may be a MOS solid-state imaging device having two or more metal wiring layers.
発明のカメラは、上記の固体撮像装置を備えるので、上記と同様の作用効果を奏する。 Since the camera of the invention includes the above-described solid-state imaging device, the same effects as described above can be obtained.
本発明の固体撮像装置においては、有効画素部の周辺部分であっても、どの色も受光部に同じように集光させることができる。その結果、色シェーディングの発生を防止することができる。それゆえ、射出瞳距離の短縮を可能にし、カメラの小型化、薄型化を実現できる。 In the solid-state imaging device of the present invention, any color can be condensed on the light receiving portion in the same manner even in the peripheral portion of the effective pixel portion. As a result, the occurrence of color shading can be prevented. Therefore, the exit pupil distance can be shortened, and the camera can be reduced in size and thickness.
本発明の固体撮像装置は、カラーフィルタの屈折率の違いに起因する受光部における集光状態の違いを、カラーフィルタ以降の実質的な光の入射角に最適化することが可能であるため、どの色も同じように受光部に集光させることができる。 Since the solid-state imaging device of the present invention can optimize the difference in the condensing state in the light receiving portion due to the difference in the refractive index of the color filter to the substantial light incident angle after the color filter, Any color can be similarly focused on the light receiving part.
その結果、周辺部分でも中央と同様の色バランスとなり、色シェーディングの発生を防止することが可能となる。 As a result, the color balance in the peripheral portion is the same as that in the center, and the occurrence of color shading can be prevented.
それゆえ、射出瞳位置の短縮、すなわちカメラの小型化、薄型化に大きく貢献する。
なお、本発明の構造は、受光部が2層以上の金属配線層で構成される場合、特に効果が大きい。
Therefore, it greatly contributes to shortening of the exit pupil position, that is, downsizing and thinning of the camera.
Note that the structure of the present invention is particularly effective when the light receiving portion is composed of two or more metal wiring layers.
また、本発明の固体撮像装置を搭載したカメラに関しても同様の利点がある。 The same advantage can be obtained with a camera equipped with the solid-state imaging device of the present invention.
(第1の実施形態)
本実施形態における固体撮像装置では、受光面の中央部におけるカラーフィルタは対応する受光部の真上に位置し、受光面の周辺部における各カラーフィルタの位置は、対応する受光部の真上の位置から前記中央部方向にずれており、各カラーフィルタのずれ量は、隣接する他の色のカラーフィルタのずれ量と異なっていることを特徴とする。
(First embodiment)
In the solid-state imaging device according to the present embodiment, the color filter in the central portion of the light receiving surface is positioned directly above the corresponding light receiving portion, and the position of each color filter in the peripheral portion of the light receiving surface is directly above the corresponding light receiving portion. It is shifted from the position toward the central portion, and the shift amount of each color filter is different from the shift amount of the adjacent color filters of other colors.
図1は本発明の固体撮像装置の一例を示す上面図である。同図左側は、固体撮像装置の受光面10におけるカラーフィルタの配列を示し、同図右側は、左側右下の破線枠部の拡大図を示す。また、図2は、固体撮像装置の一例を示す断面図である。 FIG. 1 is a top view showing an example of the solid-state imaging device of the present invention. The left side of the figure shows the arrangement of the color filters on the light receiving surface 10 of the solid-state imaging device, and the right side of the figure shows an enlarged view of the broken line frame part at the lower right side of the left side. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a solid-state imaging device.
受光面10は、光学的黒画素を除く有効画素からなる撮像領域を表す。半導体基板上に形成されマトリクス状に配置された複数の受光部18と、複数の受光部18に対応する複数のカラーフィルタからなるカラーフィルタ群11と、前記複数のカラーフィルタに対応する複数のマイクロレンズ15とを有する。さらに、図2に示すように、固体撮像装置は、1層部配線16、2層目配線17を有する。
The light receiving surface 10 represents an imaging region composed of effective pixels excluding optical black pixels. A plurality of light receiving portions 18 formed on a semiconductor substrate and arranged in a matrix, a color filter group 11 composed of a plurality of color filters corresponding to the plurality of light receiving portions 18, and a plurality of micros corresponding to the plurality of color filters. And a
カラーフィルタ群11は、色が異なる第1の色、第2の色および第3の色のカラーフィルタをそれぞれ複数個含み、同図では赤フィルタ12、緑フィルタ13、青フィルタ14の三種類からなる。 The color filter group 11 includes a plurality of color filters of a first color, a second color, and a third color, each having a different color. In the figure, the color filter group 11 includes three types: a red filter 12, a green filter 13, and a blue filter 14. Become.
受光面10の中央部におけるカラーフィルタは対応する受光部18の真上に位置する。一方、受光面10の周辺部における各カラーフィルタの位置は、対応する受光部の真上の位置から中央部の方向(図中のシフト方向)にずれている。すなわち、周辺部の隣接する赤フィルタ12、緑フィルタ13、青フィルタ14のずれ量は、同じではなく色毎に異なっている。 The color filter in the central portion of the light receiving surface 10 is located immediately above the corresponding light receiving portion 18. On the other hand, the position of each color filter in the peripheral part of the light receiving surface 10 is shifted from the position directly above the corresponding light receiving part in the direction of the center part (shift direction in the figure). That is, the deviation amounts of the adjacent red filter 12, green filter 13, and blue filter 14 in the peripheral part are not the same but differ for each color.
さらに、受光面10の中央部におけるマイクロレンズ15は対応する受光部18の真上に位置し、受光面10の周辺部におけるマイクロレンズ15の位置は対応する受光部18の真上の位置から前記中央部方向にずれて配置される。赤フィルタ12に対応するマイクロレンズ15のずれ量は、隣接する他の色のカラーフィルタに対応するマイクロレンズ15のずれ量と異なっている。緑フィルタ13、青フィルタ14に対応する各マイクロレンズについても同様である。
Further, the
このように、ほぼ同じ場所に位置する隣接する異なる色のカラーフィルタおよびマイクロレンズ15が、色毎に異なるずれ量を持って配置されることにより、本発明の固体撮像装置は、斜め光に対してどの色であっても各受光部18の中心に集光させることができる。
As described above, the adjacent color filters of different colors and the
具体的には本実施形態の固体撮像装置は、各カラーフィルタの屈折率の関係が(数1)の場合の構成を示している。nr、ng、nbはそれぞれ赤フィルタ12、緑フィルタ13、青フィルタ14の屈折率である。 Specifically, the solid-state imaging device of the present embodiment shows a configuration when the relationship between the refractive indexes of the color filters is (Equation 1). nr, ng, and nb are the refractive indexes of the red filter 12, the green filter 13, and the blue filter 14, respectively.
nr>ng>nb (数1) nr> ng> nb (Equation 1)
この場合、カラーフィルタのずれ量は(数2a)とする。Sr、Sg、Sbは、図2に示すようにそれぞれ赤フィルタ12、緑フィルタ13、青フィルタ14のずれ量である。このずれ量は、一点鎖線で示す受光部18の中心とカラーフィルタ(12、13又は14)の中心との水平方向の距離である。 In this case, the shift amount of the color filter is (Equation 2a). Sr, Sg, and Sb are deviation amounts of the red filter 12, the green filter 13, and the blue filter 14, respectively, as shown in FIG. The amount of deviation is a horizontal distance between the center of the light receiving unit 18 and the center of the color filter (12, 13 or 14) indicated by a one-dot chain line.
Sr>Sg>Sb (数2a) Sr> Sg> Sb (Equation 2a)
さらに、マイクロレンズのずれ量は(数2b)とする。Mr、Mg、Mbは、図2に示すようにそれぞれ赤フィルタ12、緑フィルタ13、青フィルタ14に対応するマイクロレンズのずれ量である。このずれ量は、一点鎖線で示す受光部18の中心と二点鎖線で示すマイクロレンズの中心との水平方向の距離である。 Further, the amount of deviation of the microlens is (Equation 2b). Mr, Mg, and Mb are deviation amounts of the microlenses corresponding to the red filter 12, the green filter 13, and the blue filter 14, respectively, as shown in FIG. The amount of deviation is a horizontal distance between the center of the light receiving unit 18 indicated by the one-dot chain line and the center of the microlens indicated by the two-dot chain line.
Mr>Mg>Mb (数2b) Mr> Mg> Mb (Equation 2b)
また、図2より、本実施形態の固体撮像装置は、各画素の受光部18の中心に対して、赤フィルタ12がもっともずれ量が大きい。これにより、前記赤フィルタ12を通過する光は透過率がもっとも大きな赤フィルタ12によって変化し、前記受光部18に集光する。 2, in the solid-state imaging device of the present embodiment, the red filter 12 has the largest deviation amount with respect to the center of the light receiving unit 18 of each pixel. Thereby, the light passing through the red filter 12 is changed by the red filter 12 having the highest transmittance, and is condensed on the light receiving unit 18.
また、緑フィルタ13のずれ量は赤フィルタ12以下とすると、同じく受光部18の中心に集光する。 Further, if the amount of deviation of the green filter 13 is equal to or less than the red filter 12, the green light is condensed at the center of the light receiving unit 18.
また、青フィルタ14は緑フィルタ13以下とすると、同じく受光部18の中心に集光する。 Further, when the blue filter 14 is equal to or less than the green filter 13, the blue filter 14 is also condensed at the center of the light receiving unit 18.
また、カラーフィルタを形成する一般的なアクリル系樹脂は、前記赤フィルタ12は1.66、緑フィルタ13は1.56、青フィルタ14は1.52程度である。 The general acrylic resin forming the color filter has a red filter 12 of 1.66, a green filter 13 of 1.56, and a blue filter 14 of about 1.52.
また、各画素にずれ量の変化がなく、例えば前記緑フィルタに13による受光部18の集光位置基準にした場合、赤フィルタ12の集光位置は0.3μm、青フィルタ14の集光位置は0.1μmのずれることになる。 Further, there is no change in the amount of shift in each pixel. For example, when the green filter is based on the light collection position of the light receiving unit 18 by 13, the light collection position of the red filter 12 is 0.3 μm, and the light collection position of the blue filter 14 Is shifted by 0.1 μm.
したがって、画素サイズが3μm以上(受光部1.5μm以上確保可能)の場合、特にこの屈折率差による集光位置変化は問題になることはない。 Therefore, when the pixel size is 3 μm or more (a light receiving portion of 1.5 μm or more can be secured), the change in the condensing position due to this refractive index difference does not cause a problem.
しかし一方では画素サイズが2.0μm以下となると、受光部1.0μmを下回るため、上記集光位置変化の影響が大きくなる。 However, on the other hand, when the pixel size is 2.0 μm or less, the light receiving portion is less than 1.0 μm, and thus the influence of the change in the condensing position becomes large.
以上より、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、画素サイズが2.0μm以下となった場合に特に有効である。 As described above, the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention is particularly effective when the pixel size is 2.0 μm or less.
さらに、本発明の実施形態に係る固体撮像装置は、CCD型固体撮像装置よりも受光部18と各カラーフィルまでの距離(厚さ)が長くなるMOS型固体撮像装置に対して特に特性向上の効果が大きい。 Furthermore, the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention has improved characteristics particularly with respect to the MOS solid-state imaging device in which the distance (thickness) between the light receiving unit 18 and each color fill is longer than that of the CCD solid-state imaging device. Great effect.
その理由の詳細について図3を用いて説明する。図3はCCD固体撮像装置とMOS型固体撮像装置の断面構造比較図である。 Details of the reason will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional structure comparison diagram between a CCD solid-state imaging device and a MOS solid-state imaging device.
図3から、CCD固体撮像装置に比べMOS型固体撮像装置の受光部−カラーフィルタ間距離(厚さ)が長い。これは、受光部−カラーフィルタ間に金属配線層を配置し、各画素の制御および信号伝達を実施するためで、特に、2層以上具備しているものが一般的である。 From FIG. 3, the distance (thickness) between the light receiving portion and the color filter of the MOS type solid-state imaging device is longer than that of the CCD solid-state imaging device. This is because a metal wiring layer is disposed between the light receiving portion and the color filter, and control and signal transmission of each pixel are performed.
ここで、光の入射角をθとし、受光部−カラーフィルタ間距離(厚さ)Tとすれば、ずれ量Δdは(数3)となる。 Here, if the incident angle of light is θ and the distance (thickness) T between the light receiving part and the color filter is T, the shift amount Δd is (Equation 3).
Δd = T×tanθ (数3) Δd = T × tan θ (Equation 3)
すなわち、Tの厚膜化に対して、ずれ量Δdも増加させる必要があることがわかる。 That is, it can be seen that the shift amount Δd also needs to be increased as the thickness of T increases.
また、カラーフィルタの屈折率差が生じると、受光部までの光路の角度が変化する。
したがって、カラーフィルタの屈折率差に対してシェ−ディング特性の劣化は、受光部−カラーフィルタ間距離(厚さ)が長いMOS型固体撮像装置が影響を受けやすい。
Further, when the refractive index difference of the color filter occurs, the angle of the optical path to the light receiving portion changes.
Therefore, the deterioration of the shading characteristic with respect to the refractive index difference of the color filter is easily affected by the MOS type solid-state imaging device having a long distance (thickness) between the light receiving portion and the color filter.
このため、本発明の固体撮像装置のように、斜め光に対して前記受光部18の中心に集光するよう各フィルタ、マイクロレンズを所定量ずらし、各カラーフィルタのずれ量を赤フィルタ12に対応する画素、緑フィルタ13に対応する画素、青フィルタ14に対応する画素ごとにずれ量が異なるようにする本発明の固体撮像装置は、MOS型固体撮像装置に対して特に特性向上の効果が大きい。 For this reason, as in the solid-state imaging device of the present invention, each filter and microlens are shifted by a predetermined amount so that the oblique light is condensed at the center of the light receiving unit 18, and the shift amount of each color filter is changed to the red filter 12. The solid-state imaging device according to the present invention in which the shift amount is different for each of the corresponding pixel, the pixel corresponding to the green filter 13, and the pixel corresponding to the blue filter 14, has an effect of improving characteristics particularly with respect to the MOS type solid-state imaging device. large.
このように、CCD型固体撮像装置よりもMOS型固体撮像装置の方が、本発明の効果が大きい。上記実施形態に係る固体撮像装置は各画素が受光部、受光部に対応するカラーフィルタ、マイクロレンズを具備している固体撮像装置であれば、本発明を適用することができ、各画素の構造、回路形式については限定するものではない。 As described above, the effect of the present invention is greater in the MOS type solid-state imaging device than in the CCD type solid-state imaging device. The present invention can be applied to the solid-state imaging device according to the above embodiment as long as each pixel includes a light receiving unit, a color filter corresponding to the light receiving unit, and a microlens. The circuit format is not limited.
なお、図1右側において隣り合うカラーフィルタ同士が部分的に重なっているが、重ならない方が望ましい。また、隣り合うカラーフィルタの間にすき間が存在しているが、すき間の下に遮光膜を設けることが望ましい。 Although the adjacent color filters partially overlap on the right side of FIG. 1, it is desirable that they do not overlap. Further, although there is a gap between adjacent color filters, it is desirable to provide a light shielding film under the gap.
(第2の実施形態)
以下に本発明の第2の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。
(Second Embodiment)
The solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention will be described below.
本実施形態の固体撮像装置では、受光面の中央部におけるカラーフィルタは対応する受光部の真上に位置し、受光面の周辺部における各カラーフィルタの位置は、対応する受光部の真上の位置から前記中央部方向にずれており、青色のカラーフィルタのずれ量は、隣接する他の色のカラーフィルタのずれ量と異なっていることを特徴とする。 In the solid-state imaging device of the present embodiment, the color filter at the center of the light receiving surface is located directly above the corresponding light receiving unit, and the position of each color filter at the periphery of the light receiving surface is directly above the corresponding light receiving unit. It is shifted from the position in the direction of the central portion, and the shift amount of the blue color filter is different from the shift amount of the color filters of other adjacent colors.
本実施形態における固体撮像装置の構成は、以下の点を除いて第1の実施形態に係る固体撮像装置と同じであるので、異なる点を中心に説明する。異なる点は、カラーフィルタの屈折率とずれ量とである。 Since the configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment is the same as that of the solid-state imaging device according to the first embodiment except for the following points, different points will be mainly described. The difference is the refractive index and the shift amount of the color filter.
本実施形態は、各カラーフィルタの屈折率の関係は(数4)である。nr、ng、nbはそれぞれ赤フィルタ12、緑フィルタ13、青フィルタ14の屈折率である。 In this embodiment, the relationship between the refractive indexes of the color filters is (Equation 4). nr, ng, and nb are the refractive indexes of the red filter 12, the green filter 13, and the blue filter 14, respectively.
nr=ng>nb (数4) nr = ng> nb (Equation 4)
このとき、カラーフィルタのずれ量は(数5a)とする。Sr、Sg、Sbは、それぞれ赤フィルタ12、緑フィルタ13、青フィルタ14のずれ量である。 At this time, the shift amount of the color filter is (Equation 5a). Sr, Sg, and Sb are deviation amounts of the red filter 12, the green filter 13, and the blue filter 14, respectively.
Sr=Sg>Sb (数5a) Sr = Sg> Sb (Equation 5a)
さらにマイクロレンズのずれ量は(数5b)とする。Mr、Mg、Mbは、それぞれ赤フィルタ12、緑フィルタ13、青フィルタ14に対応するマイクロレンズののずれ量である。 Further, the amount of deviation of the microlens is (Equation 5b). Mr, Mg, and Mb are the shift amounts of the micro lenses corresponding to the red filter 12, the green filter 13, and the blue filter 14, respectively.
Mr=Mg>Mb (数5b) Mr = Mg> Mb (Equation 5b)
また、赤フィルタ12に屈折率の低い特別な材料(例えば、屈折率1.56のアクリル系樹脂)を使用すると、特に赤色の色シェーディングの発生を抑圧することが可能になる。 In addition, when a special material having a low refractive index (for example, an acrylic resin having a refractive index of 1.56) is used for the red filter 12, it is possible to particularly suppress the occurrence of red color shading.
また逆に、緑フィルタ13、青フィルタ14の屈折率をあげてもよい。 Conversely, the refractive indexes of the green filter 13 and the blue filter 14 may be increased.
(第3の実施形態)
以下に本発明の第3の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。
(Third embodiment)
A solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention will be described below.
本実施形態の固体撮像装置では、受光面の中央部におけるカラーフィルタは対応する受光部の真上に位置し、受光面の周辺部における各カラーフィルタの位置は、対応する受光部の真上の位置から前記中央部方向にずれており、赤色のカラーフィルタのずれ量は、隣接する他の色のカラーフィルタのずれ量と異なっていることを特徴とする。 In the solid-state imaging device of the present embodiment, the color filter at the center of the light receiving surface is located directly above the corresponding light receiving unit, and the position of each color filter at the periphery of the light receiving surface is directly above the corresponding light receiving unit. It is shifted from the position in the direction of the central portion, and the shift amount of the red color filter is different from the shift amount of the adjacent color filters of other colors.
本実施形態における固体撮像装置の構成は、以下の点を除いて第1の実施形態に係る固体撮像装置と同じであるので、異なる点を中心に説明する。異なる点は、カラーフィルタの屈折率とずれ量とである。 Since the configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment is the same as that of the solid-state imaging device according to the first embodiment except for the following points, different points will be mainly described. The difference is the refractive index and the shift amount of the color filter.
本実施形態は、各カラーフィルタの屈折率の関係は(数6)である。nr、ng、nbはそれぞれ赤フィルタ12、緑フィルタ13、青フィルタ14の屈折率である。 In this embodiment, the relationship between the refractive indexes of the color filters is (Equation 6). nr, ng, and nb are the refractive indexes of the red filter 12, the green filter 13, and the blue filter 14, respectively.
nr>ng=nb (数6) nr> ng = nb (Formula 6)
このとき、カラーフィルタのずれ量は(数7a)とする。Sr、Sg、Sbは、それぞれ赤フィルタ12、緑フィルタ13、青フィルタ14のずれ量である。 At this time, the shift amount of the color filter is (Equation 7a). Sr, Sg, and Sb are deviation amounts of the red filter 12, the green filter 13, and the blue filter 14, respectively.
Sr>Sg=Sb (数7a) Sr> Sg = Sb (Formula 7a)
さらにマイクロレンズのずれ量は(数7b)とする。Mr、Mg、Mbは、それぞれ赤フィルタ12、緑フィルタ13、青フィルタ14に対応するマイクロレンズののずれ量である。 Further, the amount of deviation of the microlens is (Equation 7b). Mr, Mg, and Mb are the shift amounts of the micro lenses corresponding to the red filter 12, the green filter 13, and the blue filter 14, respectively.
Mr>Mg=Mb (数7b) Mr> Mg = Mb (Formula 7b)
また、青フィルタ14に屈折率の高い特別な材料(例えば、屈折率1.56のアクリル系樹脂)を使用すると、特に青色の色シェーディングの発生を抑圧することが可能になる。 In addition, when a special material having a high refractive index (for example, an acrylic resin having a refractive index of 1.56) is used for the blue filter 14, it is possible to suppress the occurrence of blue color shading in particular.
また逆に、赤フィルタ12、緑フィルタ13の屈折率を下げてもよい。
なお、その他の装置構成は、図2に示された第1の実施形態に係る固体撮像装置と同じである。
Conversely, the refractive indexes of the red filter 12 and the green filter 13 may be lowered.
The other device configuration is the same as that of the solid-state imaging device according to the first embodiment shown in FIG.
以上のように、上記各実施形態に係る固体撮像装置は各画素が受光部、受光部に対応するカラーフィルタ、マイクロレンズを具備している固体撮像装置であれば、各画素の構造、回路形式については限定するものではない。しかし、後述するようにCCD型固体撮像装置よりもMOS型固体撮像装置である場合は、その効果が大きい。 As described above, if the solid-state imaging device according to each of the above embodiments is a solid-state imaging device in which each pixel includes a light receiving unit, a color filter corresponding to the light receiving unit, and a microlens, the structure and circuit format of each pixel Is not limited. However, as will be described later, the effect is greater in the case of a MOS solid-state imaging device than a CCD solid-state imaging device.
本発明は、半導体基板上に形成された複数の受光部の各々にマイクロレンズおよびカラーフィルタを有する固体撮像装置、その固体撮像装置に関するカメラに適しており、特にMOS型固体撮像装置、CCD型固体撮像装置、ディジタルスチルカメラ、カメラ付き携帯電話、ノートパソコンに内臓のカメラ、情報処理機器、および、超小型化を要求される医療用カメラ、カプセルカメラなどに適している。 The present invention is suitable for a solid-state imaging device having a microlens and a color filter in each of a plurality of light-receiving portions formed on a semiconductor substrate, and a camera related to the solid-state imaging device, and in particular, a MOS solid-state imaging device and a CCD solid-state imaging device. It is suitable for imaging devices, digital still cameras, mobile phones with cameras, cameras built into notebook computers, information processing equipment, medical cameras that require ultra-miniaturization, capsule cameras, and the like.
10 受光面
11 カラーフィルタ群
12 赤フィルタ
13 緑フィルタ
14 青フィルタ
15 マイクロレンズ
16 1層目配線
17 2層目配線
18 受光部
19 シフトなし時のフィルタ位置
100 カメラレンズ
101 光路
102 射出瞳距離
103 最外周入射角
110 固体撮像装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light-receiving surface 11 Color filter group 12 Red filter 13 Green filter 14
Claims (9)
前記複数の受光部に対応する複数のカラーフィルタと、
前記複数のカラーフィルタに対応する複数のマイクロレンズとを有する固体撮像装置であって、
前記受光面の中央部における前記カラーフィルタは対応する受光部の真上に位置し、
前記複数のカラーフィルタは、色が異なる第1の色、第2の色および第3の色のカラーフィルタをそれぞれ複数個含み、
前記受光面の周辺部における各カラーフィルタの位置は、対応する受光部の真上の位置から前記中央部方向にずれており、
少なくとも第1の色のカラーフィルタのずれ量は、隣接する第2の色または第3色のカラーフィルタのずれ量と異なっている
ことを特徴とする固体撮像装置。 A plurality of light receiving parts constituting the light receiving surface;
A plurality of color filters corresponding to the plurality of light receiving units;
A solid-state imaging device having a plurality of microlenses corresponding to the plurality of color filters,
The color filter in the central portion of the light receiving surface is located directly above the corresponding light receiving portion,
The plurality of color filters each include a plurality of color filters of a first color, a second color, and a third color having different colors,
The position of each color filter in the periphery of the light receiving surface is shifted from the position directly above the corresponding light receiving portion toward the central portion,
A solid-state imaging device characterized in that the shift amount of at least the first color filter is different from the shift amount of the adjacent second or third color filter.
前記受光面の周辺部における、マイクロレンズの位置は対応する受光部の真上の位置から前記中央部方向にずれており、
少なくとも第1の色のカラーフィルタに対応するマイクロレンズのずれ量は、隣接する他の第2の色のカラーフィルタに対応するマイクロレンズのずれ量と異なっている
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 The microlens in the central part of the light receiving surface is located directly above the corresponding light receiving part,
In the peripheral part of the light receiving surface, the position of the microlens is shifted from the position directly above the corresponding light receiving part toward the central part.
The shift amount of the micro lens corresponding to at least the first color filter is different from the shift amount of the micro lens corresponding to the adjacent second color filter. Solid-state imaging device.
前記第1のカラーフィルタの屈折率は前記第2のカラーフィルタよりも小さく、
前記第2のカラーフィルタの屈折率は前記第3のカラーフィルタよりも小さく、
前記第1のカラーフィルタの前記ずれ量は前記第2のカラーフィルタよりも小さく、
前記第2のカラーフィルタの前記ずれ量は前記第3のカラーフィルタよりも小さい
ことを特徴とする請求項1の固体撮像装置。 The plurality of color filters include three types of first, second and third color filters,
The refractive index of the first color filter is smaller than that of the second color filter,
The refractive index of the second color filter is smaller than that of the third color filter,
The shift amount of the first color filter is smaller than that of the second color filter,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the shift amount of the second color filter is smaller than that of the third color filter.
前記第1のカラーフィルタの屈折率は前記第2のカラーフィルタと同じであり、
前記第2のカラーフィルタの屈折率は前記第3のカラーフィルタよりも小さく、
前記第1のカラーフィルタの前記ずれ量は前記第2のカラーフィルタと同じであり、
前記第2のカラーフィルタの前記ずれ量は前記第3のカラーフィルタよりも小さい
ことを特徴とする請求項1の固体撮像装置。 The plurality of color filters include three types of first, second and third color filters,
The refractive index of the first color filter is the same as that of the second color filter,
The refractive index of the second color filter is smaller than that of the third color filter,
The shift amount of the first color filter is the same as that of the second color filter,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the shift amount of the second color filter is smaller than that of the third color filter.
前記第1のカラーフィルタの屈折率は前記第2のカラーフィルタよりも小さく、
前記第2のカラーフィルタの屈折率は前記第3のカラーフィルタと同じであり、
前記第1のカラーフィルタの前記ずれ量は前記第2のカラーフィルタよりも小さく、
前記第2のカラーフィルタの前記ずれ量は前記第3のカラーフィルタと同じである
ことを特徴とする請求項1の固体撮像装置。 The plurality of color filters include three types of first, second and third color filters,
The refractive index of the first color filter is smaller than that of the second color filter,
The refractive index of the second color filter is the same as that of the third color filter,
The shift amount of the first color filter is smaller than that of the second color filter,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the shift amount of the second color filter is the same as that of the third color filter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006116768A JP2007288107A (en) | 2006-04-20 | 2006-04-20 | Solid imaging device and camera |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006116768A JP2007288107A (en) | 2006-04-20 | 2006-04-20 | Solid imaging device and camera |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007288107A true JP2007288107A (en) | 2007-11-01 |
Family
ID=38759550
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006116768A Withdrawn JP2007288107A (en) | 2006-04-20 | 2006-04-20 | Solid imaging device and camera |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007288107A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2222077A2 (en) | 2009-02-23 | 2010-08-25 | Sony Corporation | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
JP2015146442A (en) * | 2015-03-23 | 2015-08-13 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging device, and manufacturing method therefor, electronic apparatus |
-
2006
- 2006-04-20 JP JP2006116768A patent/JP2007288107A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2222077A2 (en) | 2009-02-23 | 2010-08-25 | Sony Corporation | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
US8243146B2 (en) | 2009-02-23 | 2012-08-14 | Sony Corporation | Solid-state imaging device and electronic apparatus |
US8493452B2 (en) | 2009-02-23 | 2013-07-23 | Sony Corporation | Solid-state imaging device and electronic apparatus having a light blocking part |
USRE46729E1 (en) | 2009-02-23 | 2018-02-20 | Sony Corporation | Solid-state imaging device and electronic apparatus having a light blocking part |
USRE46769E1 (en) | 2009-02-23 | 2018-03-27 | Sony Corporation | Solid-state imaging device and electronic apparatus having a light blocking part |
JP2015146442A (en) * | 2015-03-23 | 2015-08-13 | ソニー株式会社 | Solid-state imaging device, and manufacturing method therefor, electronic apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7171652B2 (en) | Solid-state image sensor and electronic equipment | |
US11605660B2 (en) | Solid-state imaging device, manufacturing method thereof, and camera with alternatively arranged pixel combinations | |
CN111508984B (en) | Solid-state image sensor, solid-state image sensor manufacturing method, and electronic device | |
KR101477645B1 (en) | Optical member, solid-state imaging device, and manufacturing method | |
KR101353778B1 (en) | Solid-state imaging device and camera module | |
WO2015122300A1 (en) | Imaging element, manufacturing device, and electronic device | |
JP2009021379A (en) | Solid-state imaging apparatus and camera equipped with the same, and manufacturing method of solid-state imaging apparatus | |
US20140192243A1 (en) | Image pickup device, method of manufacturing same, and electronic apparatus | |
JP2014022649A (en) | Solid-state image sensor, imaging device, and electronic apparatus | |
JP6895724B2 (en) | Image sensor and image sensor | |
JP2007288107A (en) | Solid imaging device and camera | |
JP2012169673A (en) | Solid-state imaging device and electronic apparatus | |
US20200077014A1 (en) | Image sensor and imaging device | |
JP2006128513A (en) | Solid-state imaging element | |
US20190280033A1 (en) | Image sensor and focus adjustment device | |
WO2022118657A1 (en) | Solid-state imaging element and electronic apparatus | |
JP7383876B2 (en) | Imaging element and imaging device | |
JP7035333B2 (en) | Manufacturing method of solid-state image sensor and solid-state image sensor | |
JP4779312B2 (en) | Solid-state imaging device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081110 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20091216 |