JP2008034607A - Solid-state imaging apparatus, and camera employing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a solid-state imaging apparatus having less deterioration in sensitivity and noise in a whole imaging region for performing imaging. <P>SOLUTION: The solid-state imaging apparatus is provided with a plurality of imaging pixels 20 formed in matrix on a substrate 10 and each including a photodiode 21, and a plurality sets of metal wiring 34 each formed to extend in a columnar direction on a portion between the photodiodes 21 adjacent in a row direction on a planarizing layer 41 formed on the substrate 10. On the planarizing layer 43 covering the sets of metal wiring 34, a plurality of first on-chip lenses 51 as cylindrical lenses for converging an incident light in a row direction are formed to extend in the columnar direction so as to cover each of the photodiodes 21 formed in one column. On the planarizing layer 44 covering the first on-chip lenses 51, a plurality of second on-chip lenses 52 are each formed on a position corresponding to each photodiode 21. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像装置及びカメラに関すし、特にMOS型固体撮像装置及びそれを用いたカメラに関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and a camera, and more particularly to a MOS type solid-state imaging device and a camera using the same.

近年、MOS(金属−酸化膜−半導体)型固体撮像装置が携帯電話に組み込まれたカメラをはじめとするデジタルカメラ等の画像入力部として広く用いられている。MOS型固体撮像装置は、光を受光し光電変換する撮像領域と、撮像領域からの画像信号を取り出す周辺回路等とが基板の上に形成されている。撮像領域には、数百万の撮像画素が2次元的に配置されており、各撮像画素は、基板上に形成されたフォトダイオード及びトランジスタからなる。また、撮像領域には、各撮像画素を駆動するための配線が埋め込まれた複数の配線層が形成されている。   In recent years, MOS (metal-oxide-semiconductor) type solid-state imaging devices have been widely used as image input units for digital cameras including cameras incorporated in mobile phones. In the MOS type solid-state imaging device, an imaging region that receives light and performs photoelectric conversion, a peripheral circuit that extracts an image signal from the imaging region, and the like are formed on a substrate. In the imaging region, millions of imaging pixels are two-dimensionally arranged, and each imaging pixel includes a photodiode and a transistor formed on a substrate. A plurality of wiring layers in which wiring for driving each imaging pixel is embedded are formed in the imaging region.

近年のデジタル化に伴い、MOS型撮像装置は小型化及び高画質化が求められており、撮像画素の微細化による多画素化が進められている。しかし、撮像画素を単純に微細化すると感度の低下を招くため、トランジスタの縮小化及び複数の配線層の縮小並びにトランジスタ及び配線層等のレイアウトの最適化により受光部面積を大きく保ち、感度低下を抑制する必要がある。   With recent digitalization, MOS type imaging devices are required to be smaller and have higher image quality, and the number of pixels has been increased by miniaturization of imaging pixels. However, if the image pickup pixel is simply miniaturized, the sensitivity is reduced. Therefore, by reducing the size of the transistor, reducing the number of wiring layers, and optimizing the layout of the transistors and wiring layers, the area of the light receiving portion is kept large and the sensitivity is reduced. It is necessary to suppress it.

例えば、特許文献1には、撮像画素が1つのフォトダイオードと3つのトランジスタからなるMOS型撮像装置を微細化するための以下のようなレイアウトが示されている。   For example, Patent Document 1 discloses the following layout for miniaturizing a MOS-type imaging device in which an imaging pixel includes one photodiode and three transistors.

基板の撮像領域に、行列状に配置された複数の撮像画素と、行方向に延びるポリシリコンからなるゲート配線と、列方向に延びる金属配線とが形成されている。ゲート配線は、フォトダイオードで光電変換された信号電荷をフォトダイオードから一時的に蓄積するためのフローティングディフュージョン部へ転送するための転送ゲートを駆動する水平選択線と、フローティングディフュージョン部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタを駆動するためのリセット線である。金属配線は、各々の撮像画素からの画像信号を取り出すための増幅トランジスタのドレイン及びリセットトランジスタのドレインに共通して接続された電源線と、画像信号を転送するための垂直信号線である。   A plurality of imaging pixels arranged in a matrix, gate wiring made of polysilicon extending in the row direction, and metal wiring extending in the column direction are formed in the imaging area of the substrate. The gate wiring includes a horizontal selection line that drives a transfer gate for transferring the signal charge photoelectrically converted by the photodiode from the photodiode to the floating diffusion portion, and a signal accumulated in the floating diffusion portion. This is a reset line for driving a reset transistor for resetting electric charges. The metal wiring is a power line commonly connected to the drain of the amplification transistor and the drain of the reset transistor for taking out an image signal from each imaging pixel, and a vertical signal line for transferring the image signal.

このような配置とすれば、列方向に隣り合うフォトダイオード同士の間の部分にリセットトランジスタ及び増幅トランジスタを配置し、リセットトランジスタ及び増幅トランジスタの上に列方向に延びる金属配線を形成することができ、撮像画素に占めるフォトダイオードの割合を大きくすることができる。また、金属配線がリセットトランジスタ及び増幅トランジスタの遮光膜を兼ねることになるため、撮像領域に金属配線を効率よく配置することができる。
特開20004−273759号公報
With this arrangement, the reset transistor and the amplification transistor can be arranged between the photodiodes adjacent in the column direction, and a metal wiring extending in the column direction can be formed on the reset transistor and the amplification transistor. The proportion of photodiodes in the imaging pixels can be increased. Further, since the metal wiring also serves as a light shielding film for the reset transistor and the amplification transistor, the metal wiring can be efficiently arranged in the imaging region.
JP 2000-273759 A

しかしながら、前記従来のMOS型固体撮像装置の撮像画素は、以下のような問題を有している。電源線等の金属配線が列方向に形成されるため、フォトダイオードが行方向の長さが列方向の長さよりも短い長方形状になる。このため、オンチップマイクロレンズによって一様に集光された光束の一部が、金属配線に遮られフォトダイオードに到達しない、いわゆるケラレという現象が発生する。これによりフォトダイオードに到達する光量が減少して感度の低下が発生するばかりでなく、金属配線により乱反射した光がノイズ成分となり、撮像領域内において感度ムラが発生するという問題がある。   However, the imaging pixels of the conventional MOS solid-state imaging device have the following problems. Since the metal wiring such as the power supply line is formed in the column direction, the photodiode has a rectangular shape whose length in the row direction is shorter than the length in the column direction. For this reason, a phenomenon called so-called vignetting occurs in which a part of the light beam uniformly collected by the on-chip microlens is blocked by the metal wiring and does not reach the photodiode. As a result, the amount of light reaching the photodiode is reduced, resulting in a decrease in sensitivity, and the light irregularly reflected by the metal wiring becomes a noise component, resulting in a problem that sensitivity unevenness occurs in the imaging region.

本発明は、前記従来の問題を解決し、撮像領域の全領域において感度低下及びノイズの発生が少ない固体撮像装置を実現できるようにすることを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and to realize a solid-state imaging device in which sensitivity reduction and noise generation are small in the entire imaging region.

前記の目的を達成するため、本発明は固体撮像装置を、入射光を一様に収束するオンチップレンズと一方向にのみ収束するオンチップレンズとを備えた構成とする。   In order to achieve the above object, the present invention has a solid-state imaging device including an on-chip lens that uniformly converges incident light and an on-chip lens that converges only in one direction.

具体的に、本発明に係る固体撮像装置は、基板に行列状に形成され且つそれぞれフォトダイオードを含む複数の撮像画素と、基板の上に形成された第1の平坦化層と、第1の平坦化層の上における行方向に隣り合うフォトダイオード同士の間の領域にそれぞれ列方向に形成された複数の金属配線と、第1の平坦化層の上に各金属配線を覆うように形成された第2の平坦化層と、それぞれが第2の平坦化層の上に、一の列に形成された各フォトダイオードを覆うように列方向に形成され、入射光を行方向に収束するシリンドリカルレンズである複数の第1のオンチップレンズと、第2の平坦化層の上に各第1のオンチップレンズを覆うように形成された第3の平坦化層と、第3の平坦化層の上における各フォトダイオードと対応する位置にそれぞれ形成され、入射光を集光する複数の第2のオンチップレンズとを備えていることを特徴とする。   Specifically, a solid-state imaging device according to the present invention includes a plurality of imaging pixels formed in a matrix on a substrate and each including a photodiode, a first planarization layer formed on the substrate, and a first A plurality of metal wirings formed in the column direction in regions between photodiodes adjacent in the row direction on the planarization layer, and formed on the first planarization layer so as to cover each metal wiring. A second planarizing layer, and a cylindrical member that is formed in the column direction so as to cover each photodiode formed in one column on the second planarization layer, and converges incident light in the row direction. A plurality of first on-chip lenses that are lenses; a third planarization layer formed on the second planarization layer so as to cover each first on-chip lens; and a third planarization layer In the corresponding position with each photodiode on Is formed, characterized in that the incident light and a plurality of second on-chip lens that condenses.

本発明の固体撮像装置によれば、入射光を行方向に収束するシリンドリカルレンズである複数の第1のオンチップレンズと、各フォトダイオードを覆うようにそれぞれ形成された複数の第2のオンチップレンズとを備えているため、金属配線によって入射光が遮られるケラレの発生を防ぐことができ且つ各フォトダイオードの全体に光を入射させることができる。従って、金属配線によって光が遮られることによる感度の低下及びノイズの増大を抑えることができるので、感度ムラの少ない固体撮像装置を実現できる。   According to the solid-state imaging device of the present invention, a plurality of first on-chip lenses, which are cylindrical lenses that converge incident light in the row direction, and a plurality of second on-chips formed so as to cover each photodiode. Since the lens is provided, it is possible to prevent the occurrence of vignetting in which the incident light is blocked by the metal wiring, and it is possible to make the light incident on the entire photodiode. Therefore, a decrease in sensitivity and an increase in noise due to light being blocked by the metal wiring can be suppressed, so that a solid-state imaging device with little sensitivity unevenness can be realized.

本発明の固体撮像装置は、基板の上における列方向に隣り合うフォトダイオード同士の間の領域にそれぞれ行方向に形成された複数のゲート配線をさらに備えていることが好ましい。この場合において、各撮像画素は、フォトダイオードに蓄積された電荷を転送する転送トランジスタと、転送された信号電荷を一時的に蓄積するフローティングディフュージョン部と、フローティングディフュージョン部に蓄積された信号電荷を増幅する増幅トランジスタと、フローティングディフュージョン部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタとをそれぞれ有し、複数のゲート配線は、行ごとに各転送トランジスタを駆動する水平選択線と、行ごとに各リセットトランジスタを駆動するリセット信号線とを含み、複数の金属配線は、各増幅トランジスタ及び各リセットトランジスタに電源電圧を供給する電源線と、列ごとに各増幅トランジスタの出力が接続された垂直信号線とを含むことが好ましい。このような構成とすることにより、フォトダイオードの面積を大きくすることができる。   The solid-state imaging device of the present invention preferably further includes a plurality of gate wirings formed in the row direction in regions between the photodiodes adjacent in the column direction on the substrate. In this case, each imaging pixel amplifies the transfer transistor that transfers the charge accumulated in the photodiode, the floating diffusion part that temporarily stores the transferred signal charge, and the signal charge that is accumulated in the floating diffusion part. And a reset transistor for resetting the signal charge accumulated in the floating diffusion portion, and a plurality of gate wirings, a horizontal selection line for driving each transfer transistor for each row, and a reset for each row A plurality of metal wirings including a power supply line for supplying a power supply voltage to each amplification transistor and each reset transistor, and a vertical signal line to which an output of each amplification transistor is connected for each column. It is preferable to contain. With such a configuration, the area of the photodiode can be increased.

本発明の固体撮像装置において、各フォトダイオードの平面形状は、行方向の長さが列方向の長さよりも短い長方形状であることが好ましい。   In the solid-state imaging device of the present invention, the planar shape of each photodiode is preferably a rectangular shape whose length in the row direction is shorter than the length in the column direction.

本発明の固体撮像装において、各第1のオンチップレンズは、カラーフィルタ材によりそれぞれ形成されていることが好ましい。   In the solid-state imaging device of the present invention, each first on-chip lens is preferably formed of a color filter material.

本発明に係るカメラは、本発明の固体撮像装置を備えていることを特徴とする。   A camera according to the present invention includes the solid-state imaging device of the present invention.

本発明に係る固体撮像装置によれば、撮像領域の全領域において感度低下及びノイズの発生が少ない固体撮像装置を実現できる。   According to the solid-state imaging device according to the present invention, it is possible to realize a solid-state imaging device with less sensitivity reduction and noise generation in the entire imaging region.

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1は本実施形態に係るMOS型固体撮像装置の等価回路を示している。図1に示すように本実施形態のMOS型固体撮像装置は、複数の撮像画素20と、各撮像画素20同士を接続する複数の信号線とを備えている。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an equivalent circuit of a MOS type solid-state imaging device according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the MOS solid-state imaging device of the present embodiment includes a plurality of imaging pixels 20 and a plurality of signal lines that connect the imaging pixels 20 to each other.

各撮像画素20は、フォトダイオード21及び3個のトランジスタからなる。3個のトランジスタは、フォトダイオード21に蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョン(FD)部22へ転送する転送トランジスタ23と、FD部22に蓄積された信号電荷を増幅する増幅トランジスタ24と、FD部22に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタ25とである。   Each imaging pixel 20 includes a photodiode 21 and three transistors. The three transistors include a transfer transistor 23 that transfers the signal charge accumulated in the photodiode 21 to the floating diffusion (FD) unit 22, an amplification transistor 24 that amplifies the signal charge accumulated in the FD unit 22, and an FD unit. And a reset transistor 25 that resets the signal charge accumulated in 22.

信号線は、行ごとに転送トランジスタ23のゲート同士を接続する水平選択線31と、行ごとにリセットトランジスタ25のゲート同士を接続するリセット信号線32と、列ごとに増幅トランジスタ24のソース同士を接続する垂直信号線33と、すべてのリセットトランジスタ25のドレイン及び増幅トランジスタ24のドレインを共通に接続する電源線34とである。   The signal lines include a horizontal selection line 31 that connects the gates of the transfer transistors 23 for each row, a reset signal line 32 that connects the gates of the reset transistors 25 for each row, and sources of the amplification transistors 24 for each column. A vertical signal line 33 to be connected and a power line 34 commonly connecting the drains of all the reset transistors 25 and the drains of the amplification transistors 24.

図2(a)〜(c)は本実施形態に係るMOS型固体撮像装置であり、(a)はレイアウトパターンを示し、(b)は(a)のIb−Ib線における断面構成を示し、(c)は(a)のIc−Ic線における断面構成を示している。   2A to 2C are MOS type solid-state imaging devices according to the present embodiment, FIG. 2A shows a layout pattern, FIG. 2B shows a cross-sectional configuration taken along line Ib-Ib in FIG. (C) has shown the cross-sectional structure in the Ic-Ic line | wire of (a).

図2(a)に示すように、基板10に形成された撮像領域11に複数のフォトダイオード21が行列状に形成されている。水平選択線31及びリセット信号線32は、行方向に延びるポリシリコン配線として形成されている。垂直信号線33及び電源線34は、列方向に延びる金属配線として形成されている。   As shown in FIG. 2A, a plurality of photodiodes 21 are formed in a matrix in the imaging region 11 formed on the substrate 10. The horizontal selection line 31 and the reset signal line 32 are formed as polysilicon wirings extending in the row direction. The vertical signal lines 33 and the power supply lines 34 are formed as metal wirings extending in the column direction.

断面方向にみた場合には、図2(b)及び(c)に示すように、基板10の上にポリシリコン配線である水平選択線31及びリセット信号線32と、水平選択線31及びリセット信号線32を覆うアクリル樹脂等からなる第1の平坦化層41が形成されている。第1の平坦化層41の上には、アルミ等からなる垂直信号線33と垂直信号線33を覆う第2の平坦化層42が形成されている。第2の平坦化層42の上には、アルミ等からなる電源線34と、電源線34を覆う第3の平坦化層43が形成されている。電源線34は、基板10におけるフォトダイオード21の側方に形成された増幅トランジスタ24及びリセットトランジスタ25を遮光する遮光膜としても機能する。   When viewed in the cross-sectional direction, as shown in FIGS. 2B and 2C, the horizontal selection line 31 and the reset signal line 32, which are polysilicon wirings, and the horizontal selection line 31 and the reset signal are formed on the substrate 10. A first planarization layer 41 made of acrylic resin or the like covering the line 32 is formed. On the first planarization layer 41, a vertical signal line 33 made of aluminum or the like and a second planarization layer 42 that covers the vertical signal line 33 are formed. On the second planarization layer 42, a power line 34 made of aluminum or the like and a third planarization layer 43 covering the power line 34 are formed. The power supply line 34 also functions as a light-shielding film that shields the amplification transistor 24 and the reset transistor 25 formed on the substrate 10 on the side of the photodiode 21.

第3の平坦化層43の上には、アクリル樹脂等からなる第1のオンチップレンズ51と、第1のオンチップレンズ51を覆う第4の平坦化層44が形成されている。第1のオンチップレンズは、隣り合う電源線34同士の間に列方向に延びるように形成された、略半円筒形状のシリンドリカルレンズである。第4の平坦化層44は、フッ素樹脂等の第1のオンチップレンズ51と比べて屈折率が低い材料からなる。   On the third planarization layer 43, a first on-chip lens 51 made of an acrylic resin or the like and a fourth planarization layer 44 that covers the first on-chip lens 51 are formed. The first on-chip lens is a substantially semi-cylindrical cylindrical lens formed so as to extend in the column direction between adjacent power supply lines 34. The fourth planarization layer 44 is made of a material having a refractive index lower than that of the first on-chip lens 51 such as a fluororesin.

第4の平坦化層54の上には、アクリル樹脂等からなる第2のオンチップレンズ52が形成されている。第2のオンチップレンズ52は、通常の凸レンズであり、入射した光を一様に集光する。   A second on-chip lens 52 made of acrylic resin or the like is formed on the fourth planarization layer 54. The second on-chip lens 52 is a normal convex lens, and collects incident light uniformly.

以下に、本実施形態の固体撮像装置における第1のオンチップレンズ51の機能について説明する。通常、各撮像画素20は平面正方形状形成される。しかし、列方向に延びる金属配線を形成する必要があるため、フォトダイオード21は、行方向の幅が列方向の長さよりも短い平面長方形状にレイアウトされる。このため、入射光をレンズにより一様に集光してフォトダイオード21の列方向いっぱいに入射させようとすると、行方向においては光束の一部が電源線34に入射し、いわゆるケラレが生じてしまう。   The function of the first on-chip lens 51 in the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described below. Usually, each imaging pixel 20 is formed in a planar square shape. However, since it is necessary to form metal wiring extending in the column direction, the photodiodes 21 are laid out in a planar rectangular shape whose width in the row direction is shorter than the length in the column direction. For this reason, if the incident light is uniformly collected by the lens so as to enter the entire column direction of the photodiode 21, a part of the light beam enters the power supply line 34 in the row direction, and so-called vignetting occurs. End up.

しかし、本実施形態の固体撮像装置は、第2のオンチップレンズ52により一様に集光された光を、シリンドリカルレンズである第1のオンチップレンズ51により行方向にさらに集光する。このため、電源線34によるケラレの発生を防止し、平面長方形状のフォトダイオード21の全体に光を入射させることが可能となる。   However, the solid-state imaging device of the present embodiment further condenses the light uniformly collected by the second on-chip lens 52 in the row direction by the first on-chip lens 51 that is a cylindrical lens. Therefore, the occurrence of vignetting by the power supply line 34 can be prevented, and light can be incident on the entire planar rectangular photodiode 21.

本実施形態においては、第1のオンチップレンズ51をアクリル樹脂により形成する例を示したが、特定の波長領域の光のみを透過させるカラーフィルタにより形成してもよい。   In the present embodiment, an example in which the first on-chip lens 51 is formed of an acrylic resin has been described. However, the first on-chip lens 51 may be formed of a color filter that transmits only light in a specific wavelength region.

また、1個のフォトダイオードと3個のトランジスタとにより撮像画素が構成された例を示したが、他の構成としてもよい。また、撮像画素及び配線のレイアウトを変更してもよい。   Further, although an example in which an imaging pixel is configured by one photodiode and three transistors has been described, other configurations may be employed. Further, the layout of the imaging pixels and wirings may be changed.

また、感度の均一化を図るために、第1のオンチップレンズ及び第2のオンチップレンズの位置を撮像領域の中心部と周辺部とでずらせて配置してもよい。例えば、射出瞳が光軸上手前に位置する光学系においては、撮像領域上の主光線角度に応じて電源線及び第1のオンチップレンズを撮像装置中央部に向かって、周辺ほどずらし量を大きく、中央部ほどずらし量を小さく配置し、第2のオンチップレンズは水平垂直両方向に本撮像装置中央部に向かって、周辺ほどずらし量を大きく、中央部ほどずらし量を小さく配置すればよい。   In order to make the sensitivity uniform, the positions of the first on-chip lens and the second on-chip lens may be shifted from the central portion and the peripheral portion of the imaging region. For example, in an optical system in which the exit pupil is located on the front side of the optical axis, the power line and the first on-chip lens are shifted toward the center of the imaging device in accordance with the chief ray angle on the imaging region, and the amount of shift is increased toward the periphery. The second on-chip lens has a larger shift amount in the horizontal and vertical directions toward the center of the image pickup apparatus, and a larger shift amount in the periphery and a smaller shift amount in the center. .

また、射出瞳が本装置より光軸上奥に位置する光学系では、撮像領域上の主光線角度に応じて電源線及び第1のオンチップレンズを水平方向に本撮像装置周辺部に向かって、周辺ほどずらし量を大きく、中央部ほどずらし量を小さく配置し、第2のオンチップレンズは水平垂直両方向に本撮像装置周辺部に向かって、周辺ほどずらし量を大きく、中央部ほどずらし量を小さく配置すればよい。   Further, in an optical system in which the exit pupil is located on the back of the optical axis from the present apparatus, the power line and the first on-chip lens are horizontally directed toward the periphery of the present image capturing apparatus according to the chief ray angle on the image capturing area. The shift amount is increased toward the periphery, the shift amount is decreased toward the center, and the second on-chip lens is shifted toward the periphery of the image pickup apparatus in both horizontal and vertical directions. Should be arranged small.

本実施形態の固体撮像装置は、感度が高く且つノイズが少ないため、カメラに組み込むことにより、高感度で且つ低ノイズのカメラが実現できる。   Since the solid-state imaging device of the present embodiment has high sensitivity and low noise, a high-sensitivity and low-noise camera can be realized by incorporating it in the camera.

本発明に係る固体撮像装置及びカメラによれば、撮像領域の全領域において感度低下及びノイズの発生が少ない固体撮像装置を実現でき、MOS型固体撮像装置及びカメラ等として有用である。   The solid-state imaging device and camera according to the present invention can realize a solid-state imaging device with less sensitivity reduction and less noise generation in the entire imaging region, and are useful as a MOS solid-state imaging device and a camera.

本発明の一実施形態に係る固体撮像装置を示す回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. (a)〜(c)は本発明の一実施形態に係る固体撮像装置を示し、(a)は平面図であり、(b)は(a)のIb−Ib線における断面図であり、(c)は(a)のIc−Ic線における断面図である。(A)-(c) shows the solid-state imaging device which concerns on one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is sectional drawing in the Ib-Ib line | wire of (a), (c) is sectional drawing in the Ic-Ic line | wire of (a).

符号の説明Explanation of symbols

10 基板
11 撮像領域
20 撮像画素
21 フォトダイオード
22 フローティングディフュージョン部
23 転送トランジスタ
24 増幅トランジスタ
25 リセットトランジスタ
31 水平選択線
32 リセット信号線
33 垂直信号線
34 電源線
41 第1の平坦化層
42 第2の平坦化層
43 第3の平坦化層
44 第4の平坦化層
51 第1のオンチップレンズ
52 第2のオンチップレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 Imaging area 20 Imaging pixel 21 Photodiode 22 Floating diffusion part 23 Transfer transistor 24 Amplification transistor 25 Reset transistor 31 Horizontal selection line 32 Reset signal line 33 Vertical signal line 34 Power supply line 41 1st planarization layer 42 2nd Planarization layer 43 Third planarization layer 44 Fourth planarization layer 51 First on-chip lens 52 Second on-chip lens

Claims (6)

基板に行列状に形成され且つそれぞれフォトダイオードを含む複数の撮像画素と、
前記基板の上に形成された第1の平坦化層と、
前記第1の平坦化層の上における行方向に隣り合う前記フォトダイオード同士の間の領域にそれぞれ列方向に形成された複数の金属配線と、
前記第1の平坦化層の上に前記各金属配線を覆うように形成された第2の平坦化層と、
それぞれが前記第2の平坦化層の上に、一の列に形成された前記各フォトダイオードを覆うように列方向に形成され、入射光を行方向に収束するシリンドリカルレンズである複数の第1のオンチップレンズと、
前記第2の平坦化層の上に前記各第1のオンチップレンズを覆うように形成された第3の平坦化層と、
前記第3の平坦化層の上における前記各フォトダイオードと対応する位置にそれぞれ形成され、入射光を集光する複数の第2のオンチップレンズとを備えていることを特徴とする固体撮像装置。
A plurality of imaging pixels formed in a matrix on the substrate and each including a photodiode;
A first planarization layer formed on the substrate;
A plurality of metal wirings formed in the column direction in regions between the photodiodes adjacent in the row direction on the first planarization layer;
A second planarization layer formed on the first planarization layer so as to cover the metal wirings;
Each of the plurality of first lenses is a cylindrical lens that is formed in the column direction so as to cover the photodiodes formed in one column on the second planarization layer and converges incident light in the row direction. With an on-chip lens,
A third planarization layer formed on the second planarization layer so as to cover each of the first on-chip lenses;
A solid-state imaging device comprising: a plurality of second on-chip lenses that are formed at positions corresponding to the photodiodes on the third planarizing layer and collect incident light. .
前記基板の上における列方向に隣り合う前記フォトダイオード同士の間の領域にそれぞれ行方向に形成された複数のゲート配線をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a plurality of gate wirings formed in a row direction in a region between the photodiodes adjacent in the column direction on the substrate. 前記各撮像画素は、前記フォトダイオードに蓄積された電荷を転送する転送トランジスタと、転送された信号電荷を一時的に蓄積するフローティングディフュージョン部と、前記フローティングディフュージョン部に蓄積された信号電荷を増幅する増幅トランジスタと、前記フローティングディフュージョン部に蓄積された信号電荷をリセットするリセットトランジスタとをそれぞれ有し、
前記複数のゲート配線は、行ごとに前記各転送トランジスタを駆動する水平選択線と、行ごとに前記各リセットトランジスタを駆動するリセット信号線とを含み、
前記複数の金属配線は、前記各増幅トランジスタ及び各リセットトランジスタに電源電圧を供給する電源線と、列ごとに前記各増幅トランジスタの出力が接続された垂直信号線とを含むことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
Each of the imaging pixels amplifies the transfer transistor for transferring the charge accumulated in the photodiode, the floating diffusion part for temporarily storing the transferred signal charge, and the signal charge accumulated in the floating diffusion part. Each having an amplification transistor and a reset transistor for resetting the signal charge accumulated in the floating diffusion portion;
The plurality of gate wirings include a horizontal selection line for driving each transfer transistor for each row, and a reset signal line for driving each reset transistor for each row,
The plurality of metal wirings include a power supply line for supplying a power supply voltage to each amplification transistor and each reset transistor, and a vertical signal line to which an output of each amplification transistor is connected for each column. Item 3. The solid-state imaging device according to Item 2.
前記各フォトダイオードの平面形状は、行方向の長さが列方向の長さよりも短い長方形状であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。   4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the planar shape of each photodiode is a rectangular shape whose length in the row direction is shorter than the length in the column direction. 5. 前記各第1のオンチップレンズは、カラーフィルタ材によりそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の固体撮像装置。   5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein each of the first on-chip lenses is formed of a color filter material. 請求項1から5のいずれか1項に記載の固体撮像装置を備えていることを特徴とするカメラ。   A camera comprising the solid-state imaging device according to claim 1.
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