JP2008078326A - Solid-state imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板の受光面にアレイ状に配列された受光素子にマイクロレンズを用いて集光する固体撮像素子に関し、とくに低シェーディングの固体撮像素子に関する。 The present invention relates to a solid-state image sensor that collects light using a microlens on light-receiving elements arranged in an array on a light-receiving surface of a substrate, and more particularly to a low-shading solid-state image sensor.
半導体基板の受光面に受光素子をアレイ状に配列した固体撮像素子は、デジタルスチルカメラあるいは携帯電話等の携帯端末のカメラに組み込まれて広く使用されている。これら携帯端末の小型化に伴いカメラもまた小型化され、同時に固体撮像素子も小型化が進められている。このような固体撮像素子の小型化は、画素面積を縮小させる結果、受光素子の縮小による感度低下を招来する。 2. Description of the Related Art A solid-state imaging device in which light receiving elements are arranged in an array on a light receiving surface of a semiconductor substrate is widely used by being incorporated in a camera of a mobile terminal such as a digital still camera or a mobile phone. With the miniaturization of these portable terminals, the cameras have also been miniaturized, and at the same time, the solid-state imaging device has been miniaturized. Such downsizing of the solid-state imaging device results in a reduction in sensitivity due to the reduction of the light receiving element as a result of reducing the pixel area.
かかる受光素子の縮小による感度低下を抑制するために、受光素子上にマイクロレンズを配置し、画素に入射する光をマイクロレンズで集光して受光素子に入射する固体撮像素子が用いられている。以下、かかるマイクロレンズを用いた従来の固体撮像素子の構造を説明する。 In order to suppress the decrease in sensitivity due to the reduction of the light receiving element, a microlens is disposed on the light receiving element, and a solid-state imaging element that collects light incident on the pixel with the microlens and enters the light receiving element is used. . Hereinafter, the structure of a conventional solid-state imaging device using such a microlens will be described.
図3は従来の固体撮像素子断面図であり、マイクロレンズを用いた固体撮像素子の構造を表している。図3(イ)は、固体撮像素子13と入射光の関係を表している。図3(ロ)〜(ニ)は、それぞれ構造の異なる第1〜第3の固体撮像素子を表している。ここで、図3(ロ)〜(ニ)におけるそれぞれ中央(左右に対する中央)の図は、図3(イ)に示す受光面1aの中央に位置する部分の素子構造を、左右の図は図3(イ)に示す受光面1aの周辺に位置する部分の素子構造を表している。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional solid-state image sensor, and shows the structure of a solid-state image sensor using microlenses. FIG. 3A shows the relationship between the solid-state imaging device 13 and incident light. FIGS. 3B to 3D show first to third solid-state imaging devices having different structures, respectively. 3 (b) to 3 (d), the center (the center with respect to the left and right) is the element structure of the portion located at the center of the light receiving surface 1a shown in FIG. The element structure of the part located in the periphery of the light-receiving surface 1a shown to 3 (a) is represented.
図3(イ)を参照して、固体撮像素子13を構成する基板1上に、受光素子3が配置される受光面1aが設けられ、受光面1aの周辺には受光素子3を駆動する周辺回路(不図示)が設けられている。カメラのレンズであるカメラレンズ(不図示)を通過した光は、一点から放射される入射光2a、2cとなり受光面1aに入射する。この入射光2a、2cのうち、受光面1aの中央付近に入射する入射光2aは受光面1aにほぼ垂直に入射する。しかし、受光面1aの周辺近くに入射する入射光2cは受光面1aに斜めに入射することから、以下に説明するようにシェーディングが発生する。
Referring to FIG. 3A, a light receiving surface 1a on which a
図3(ロ)を参照して、第1の固体撮像素子は、受光面1aに受光素子3がアレイ状、例えば行列状に形成され、その各受光素子3の上に絶縁性の層間膜7を介してマイクロレンズ5が形成されている。このマイクロレンズ5は、マイクロレンズ5の中心軸5a(光軸)が対応する受光素子3の中心を通るように配置されている。即ち、マイクロレンズ5は受光素子3の直上に配置されている。
Referring to FIG. 3B, in the first solid-state imaging device, the
層間膜7中には、受光素子3の周囲に多層に形成された配線4が設けられている。この配線4は遮光膜として機能し、入射光2a、2cは配線4に囲まれた透明な窓4aを透過して受光素子に入射される。このとき、受光面1aの周辺部に近い受光素子3へ入射する入射光2cは、基板1表面に対して斜めに入射するため、入射光2cが受光素子3の中心からずれた位置に入射する。その結果、入射光2cの一部が配線4により遮光されるシェーディングが発生する。受光素子3の受光寸法(受光領域の平面寸法)が小さくなると、受光寸法に対する配線の高さ(窓4aのアスペクト比)が大きくなるため、シェーディングは一層大きくなる。その結果、受光面1a内で大きな感度分布が生じてしまう。
In the
カメラを小型にするため射出瞳距離(カメラレンズと受光面1aとの距離)を短くした場合、周辺部に入射する入射光2cはより斜めに入射するので、シェーディングはさらに大きくなる。このため、カメラ及び固体撮像素子の小型化は制限されてしまう。
When the exit pupil distance (distance between the camera lens and the light receiving surface 1a) is shortened in order to reduce the size of the camera, the
かかる斜め入射に起因するシェーディングを抑制するため、マイクロレンズ5を受光素子3の中心からずらして配置する方法が考案されている。
In order to suppress the shading caused by the oblique incidence, a method has been devised in which the
図3(ハ)を参照して、第2の固体撮像素子は、受光面1aの中心部分では第1の固体撮像素子と同様に、マイクロレンズ5と受光素子3の中心が一致している。しかし、受光面1aの周辺部分では、マイクロレンズ5の中心軸5a(光軸)が対応する受光素子3の中心より受光面1aの中央側を通るようにマイクロレンズ5が配置されている。即ち、マイクロレンズ5は受光素子3の直上から中央側にずれた位置に配置されている。
Referring to FIG. 3C, in the second solid-state imaging device, the center of the
この第2の固体撮像素子では、周辺部分に斜めに入射する入射光2cは、マイクロレンズ5により第1の固体撮像素子よりも中央側にずれた位置に集光する。このように、入射光2cが受光素子3の中心近くに集光するので、入射光2cの周辺が配線4によりシェーディングされにくくなる。
In the second solid-state imaging device,
しかし、この第2の固体撮像素子では、マイクロレンズ5が受光素子3の斜め上方に配置されるため、集光する入射光2cは受光素子3表面へ斜めに入射する。このため、配線4が厚い場合には入射光2cの一部が配線4に遮蔽されシェーディングを生じやすい。
However, in the second solid-state imaging device, since the
さらに、配線4が厚く窓4aのアスペクト比が大きい場合、あるいは層間膜7が厚い場合は、長焦点のマイクロレンズ5を用いる必要がある。長焦点のマイクロレンズ5は、曲率が小さな薄いマイクロレンズ又は屈折率が小さな材料からなるマイクロレンズにより作製することができる。
Further, when the
しかし、マイクロレンズ5は、作製工程に樹脂のリフローやグラデーション露光(マイクロレンズの中央から周辺に向かい徐々に露光量を変化させる露光)が用いられるため、リフローやグラデーション露光により形成される形状が制約され、曲率の小さな薄いマイクロレンズを精密に作製することは難しい。また、マイクロレンズ5の材料は、通常はSiO2 等の透明無機材料又は透明樹脂が用いられることから、屈折率を小さくするにも材料面から制約されてしまう。このため、長焦点のマイクロレンズ5を作製することは難しい。
However, since the
かかる斜め入射する入射光2cのシェーディング及び長焦点マイクロレンズ作製の困難さを解決するために、マイクロレンズ5上に低屈折率の平坦膜9を形成した第3の固体撮像素子が提案されている。(例えば特許文献1を参照。)。
In order to solve the difficulty of shading
図3(ニ)を参照して、第3の固体撮像素子では、第2の固体撮像素子のマイクロレンズ5上に、マイクロレンズ5より低屈折率の材料からなる上面が平坦な平坦膜9が設けられる。受光面1a周辺部の受光素子3に斜め入射した入射光2cは、平坦膜9の表面で屈折して、入射角(入射面の垂直方向と入射光2cとのなす角)より小さな屈折角(入射面の垂直方向と屈折した入射光2cとのなす角)で層間膜9中を進行し、マイクロレンズ5により集光される。
Referring to FIG. 3D, in the third solid-state imaging device, a flat film 9 having a flat upper surface made of a material having a lower refractive index than the
この構造では、入射光2cが平坦膜9により垂直方向へ近づく方向に屈折されるから、屈折後の入射光2cは平坦膜9への入射角より小さな入射角で(即ち受光面に対してより垂直に)マイクロレンズ5表面に入射する。このため、平坦膜9のない場合に較べて斜め入射に起因するシェーディングを減少することができる。
In this structure, since the
さらに、マイクロレンズ5の表面(光の入射する面)は平坦膜9と接しているので、マイクロレンズ5の実効的な屈折率(マイクロレンズ5と外部媒体との屈折率の差)が小さくなり、その結果、マイクロレンズ5の焦点距離が長くなる。即ち、長焦点マイクロレンズとして機能する。従って、アスペクト比の高い窓4a又は厚い相関膜7を用いても高い集光効率が実現されるので、射出瞳距離の短いカメラレンズを用いたカメラに適用しても感度の低下を少なくすることができる。
上述したように、マイクロレンズの上に低屈折率の平坦膜を設けることで、入射光の斜め入射及びカメラの射出瞳距離の短縮に起因するシェーディングを抑制し、カメラ及び固体撮像素子の小型に伴う感度低下を抑制することができる。 As described above, by providing a flat film with a low refractive index on the microlens, shading caused by oblique incidence of incident light and shortening of the exit pupil distance of the camera is suppressed, and the camera and the solid-state imaging device can be made compact. The accompanying sensitivity reduction can be suppressed.
しかし、平坦膜による入射光の進行方向の変化のみでは、入射光をマイクロレンズへ十分に垂直に入射することは難しく、マイクロレンズへの斜め入射に起因するシェーディングを十分に抑制することができない。さらに、斜め入射に起因するシェーディングを抑制するため、受光面の周辺部では、マイクロレンズを受光素子の直上から受光面の中央側へずらして配置しなければならず、精密な位置合せが必要となり製造が難しい。 However, it is difficult to make the incident light sufficiently perpendicularly incident on the microlens only by the change in the traveling direction of the incident light due to the flat film, and shading caused by the oblique incidence on the microlens cannot be sufficiently suppressed. Furthermore, in order to suppress shading caused by oblique incidence, the microlens must be shifted from the position directly above the light receiving element to the center of the light receiving surface in the periphery of the light receiving surface, and precise alignment is required. Manufacturing is difficult.
本発明は、射出瞳距離が短く、入射光が受光面に斜めに入射される固体撮像素子であっても、マイクロレンズへの入射光を受光面に十分に垂直に入射させることでシェーディングが十分に抑制された固体撮像素子を提供することを目的としている。 In the present invention, even in a solid-state imaging device in which the exit pupil distance is short and incident light is incident obliquely on the light receiving surface, sufficient shading is achieved by allowing the incident light to the microlens to enter the light receiving surface sufficiently perpendicularly. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that is suppressed by the above.
上述した課題を解決するために、本発明の固体撮像素子は、基板上に画定された受光面に配列された受光素子と、各前記受光素子上に設けられたマイクロレンズと、マイクロレンズ上に設けられて受光面を凸レンズ状に覆うマイクロレンズより低い屈折率を有する凸状膜とを備える。 In order to solve the above-described problems, a solid-state imaging device of the present invention includes a light receiving element arranged on a light receiving surface defined on a substrate, a microlens provided on each of the light receiving elements, and a microlens. And a convex film having a lower refractive index than the microlens that is provided and covers the light receiving surface in a convex lens shape.
上記本発明の固体撮像素子では、マイクロレンズ上に、受光面を凸レンズ状に覆う凸状膜が設けられる。受光面に斜めに入射する入射光は、この凸レンズ状の凸状膜により受光面に垂直に近づく方向に屈折されてマイクロレンズに入射する。この凸状膜は凸レンズの機能を有するから、平坦膜に較べてより大きく入射光を垂直方向へ屈折させる。従って、入射光は平坦膜に較べてマイクロレンズへより垂直に入射するので、斜め入射に起因するシェーディングがより有効に抑制される。 In the solid-state imaging device of the present invention, a convex film is provided on the microlens to cover the light receiving surface like a convex lens. Incident light incident obliquely on the light receiving surface is refracted in a direction approaching the light receiving surface by the convex lens-like convex film and is incident on the microlens. Since this convex film has the function of a convex lens, it refracts incident light more vertically than a flat film. Therefore, since incident light is incident on the microlens more perpendicularly than the flat film, shading caused by oblique incidence is more effectively suppressed.
また、マイクロレンズを覆う凸状膜との屈折率差が小さいので、マイクロレンズの焦点距離が長くなり、高アスペクト比の窓かつ短射出瞳距離のカメラレンズを用いた場合でもシェーディングが小さくなる。 In addition, since the difference in refractive index with the convex film covering the microlens is small, the focal length of the microlens is increased, and shading is reduced even when a camera lens having a high aspect ratio window and a short exit pupil distance is used.
上述の凸状膜は、マイクロレンズが集光レンズとしての機能を喪失しないように、マイクロレンズより低屈折率でなければならない。この観点から、凸状膜の屈折率は、マイクロレンズの屈折率よりも0.1以上小さいことが好ましい。他方、入射光を小さな曲率の凸状膜でも大きく屈折するように、屈折率は大きいことが望ましい。この観点からは、凸状膜の屈折率は、マイクロレンズの屈折率から0.2以内にあることが好ましい。 The convex film described above should have a lower refractive index than the microlens so that the microlens does not lose its function as a condenser lens. From this point of view, the refractive index of the convex film is preferably 0.1 or more smaller than the refractive index of the microlens. On the other hand, it is desirable that the refractive index be large so that incident light is refracted greatly even by a convex film having a small curvature. From this viewpoint, the refractive index of the convex film is preferably within 0.2 from the refractive index of the microlens.
マイクロレンズ及び凸状膜の材料は、透明であれば無機材料であっても有機材料であってもよい。有機材料は、リフロー又はグラデーション露光により容易に製造することができる点で優れている。有機材料を用いる場合、マイクロレンズに屈折率が高い、例えば屈折率が1.5〜1.7のフェノール系樹脂を用い、凸状膜に屈折率が例えば1.4〜1.5のアクリル系樹脂を用いることができる。 The material of the microlens and the convex film may be an inorganic material or an organic material as long as it is transparent. The organic material is excellent in that it can be easily manufactured by reflow or gradation exposure. When an organic material is used, a phenolic resin having a high refractive index, for example, a refractive index of 1.5 to 1.7 is used for the microlens, and an acrylic resin having a refractive index of, for example, 1.4 to 1.5 is used for the convex film. Resin can be used.
上述した本発明の凸状膜は、受光面の周辺部に斜めに入射する入射光が垂直方向に近づくように、受光面の中心を光軸とする凸レンズ状の上面形状を有している。ここで、凸レンズ状の上面形状とは、受光面の中心を通る垂線(上記凸レンズ状の光軸と一致する。)上の一点から受光面上に放射される入射光を、この垂線に平行に近づける凸の上面形状をいう。かかる凸レンズ状の上面形状には、マイクロレンズ5の光軸を回転軸とする上面が上方に凸の回転面であって、例えば、球面、楕円面若しくは放物面又はこれらの面の組合せがあり、さらに一部が平坦面の場合が含まれる。
The convex film of the present invention described above has a convex lens-like top surface shape with the center of the light receiving surface as the optical axis so that incident light obliquely incident on the periphery of the light receiving surface approaches the vertical direction. Here, the convex lens-shaped top surface shape means that incident light radiated on the light receiving surface from one point on the vertical line (which coincides with the optical axis of the convex lens shape) passing through the center of the light receiving surface is parallel to the vertical line. It refers to the convex top shape that approaches. Such a convex lens-shaped upper surface shape is a rotational surface whose upper surface is convex upward with the optical axis of the
かかる凸状膜は、受光面の中心から周辺まで一様の曲率(球面)の面又は周辺近傍で曲率が徐々に大きくなる面を有する凸状の膜とすることもできる。また、受光面の中央部分を平面(曲率が0)又は小さな曲率の凸面とし、受光面の周辺部を曲率が大きな凸面即ち撮像側に凸となる曲面を有するようにすることができる。この中央部分の曲率が小さな凸状膜は、曲率を一様に又は徐々に変化させる場合に較べて、同じ厚さの凸状膜を用いたとき、周縁部の曲率を大きくすることができる。このため、とくに入射角が大きくなる周辺部で、入射光が垂直方向に大きく屈折するので、効果的に周辺部のシェーディングを抑制することができる。 Such a convex film may be a convex film having a surface having a uniform curvature (spherical surface) from the center to the periphery of the light receiving surface or a surface in which the curvature gradually increases in the vicinity of the periphery. Further, the central portion of the light receiving surface can be a flat surface (curvature is 0) or a convex surface having a small curvature, and the peripheral portion of the light receiving surface can be a convex surface having a large curvature, that is, a curved surface that is convex toward the imaging side. The convex film having a small curvature at the central portion can increase the curvature of the peripheral edge when the convex film having the same thickness is used as compared with the case where the curvature is changed uniformly or gradually. For this reason, since the incident light is largely refracted in the vertical direction particularly at the peripheral portion where the incident angle becomes large, shading of the peripheral portion can be effectively suppressed.
本発明の固体撮像素子は、上述したようにマイクロレンズに垂直に近い方向から入射光が入射するので、受光素子の真上にマイクロレンズを配置することができる。このため、斜め入射に起因するシェーディングが少ない。本発明ではこれに限らず、受光面の周辺部で、マイクロレンズを受光素子の真上から受光面の中央側にずらして配置することもできる。この構成では、凸状膜に要求される入射光の屈折量が小さくてもよいので、凸状膜の製造が容易である。 In the solid-state imaging device of the present invention, as described above, incident light is incident from a direction near to the microlens, so that the microlens can be disposed immediately above the light receiving device. For this reason, there is little shading resulting from oblique incidence. In the present invention, the present invention is not limited to this, and the microlens can be arranged at a peripheral portion of the light receiving surface while being shifted from directly above the light receiving element toward the center of the light receiving surface. In this configuration, since the amount of refraction of incident light required for the convex film may be small, the convex film can be easily manufactured.
上述したように本発明によれば、受光面の周辺部に斜めに入射する入射光を、凸レンズ状の凸状膜により垂直に近い方向に屈折させでマイクロレンズに入射させるので、大きなアスペクト比の受光素子の窓を有する固体撮像素子を短射出瞳距離のカメラレンズと組み合わせても低シェーディングのカメラを構成することができる。 As described above, according to the present invention, incident light incident obliquely on the periphery of the light receiving surface is refracted in a direction near the vertical by the convex lens-like convex film and is incident on the microlens. A low shading camera can also be configured by combining a solid-state imaging device having a light receiving element window with a camera lens having a short exit pupil distance.
本発明の第1実施形態はCMOSセンサーを用いた固体撮像素子に関する。 The first embodiment of the present invention relates to a solid-state imaging device using a CMOS sensor.
図1は本発明の第1実施形態断面図であり、固体撮像素子の断面構造を表している。図1(イ)は、固体撮像素子13と入射光の関係を表している。図1(ロ)は、固体撮像素子の受光素子近傍の拡大図であり、紙面の右から左に順に、受光面の左端に位置する受光素子の近傍、受光面の中央に位置する受光素子の近傍及び受光面の右端に位置する受光素子の近傍を表している。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a first embodiment of the present invention, showing a cross-sectional structure of a solid-state image sensor. FIG. 1A shows the relationship between the solid-state imaging device 13 and incident light. FIG. 1 (b) is an enlarged view of the vicinity of the light receiving element of the solid-state image sensor, in order from the right to the left of the paper surface, in the vicinity of the light receiving element located at the left end of the light receiving surface and in the center of the light receiving surface. The vicinity of the light receiving element located in the vicinity and the right end of the light receiving surface is shown.
図1(イ)を参照して、本第1実施形態に係る固体撮像素子10では、3.5mm×3.5mmの正方形のシリコン基板1の表面に、2mm×1.5mmの矩形の受光面1aが画定され、その受光面に640個×480個の受光素子3がアレイ状に配設されている。本固体撮像素子10を組み込むカメラでは、カメラレンズ(不図示)は、その光軸が受光面1aの中心を通る垂直線に一致するように、受光面1aの直上に配置される。従って、カメラレンズを通して受光面1aの中央に入射する入射光2aは、受光面1aに垂直に入射する。他方、カメラレンズを通して受光面1aの周辺に入射する入射光2cは、受光面1aに斜めに大きな入射角をもって入射する。
With reference to FIG. 1A, in the solid-state imaging device 10 according to the first embodiment, a rectangular light receiving surface of 2 mm × 1.5 mm is formed on the surface of a
図1(ロ)を参照して、受光素子3は、受光面1aの表面に形成されたフォトダイオードから構成されている。受光素子3が形成されない受光面1aの領域には、受光素子3を駆動するためのCMOS回路を構成するトランジスタ(不図示)が形成されている。
Referring to FIG. 1B, the
基板1上に厚さ6μmの層間膜7が形成され、この層間膜7中にCMOS回路の配線4が埋め込まれている。この層間膜7は、透明な絶縁膜からなり、CMOS回路を構成する絶縁膜の他、カラーフィルタを構成する絶縁膜を含むことができる。配線4は、例えば3〜5層の多層配線からなり、受光素子3の周辺を囲むように配置される。この配線4は入射光2a、2cを遮光する遮光部を形成する。従って、受光層3の直上には透光な層間膜7で充填され周囲を配線4により遮光された、入射光2a、2cに対する透明な窓4aが形成さる。
An
層間膜7の上面に、マイクロレンズ5が形成されている。マイクロレンズ5は、マイクロレンズ5の光軸5aが受光素子3の中心を通るように、各受光素子3の直上に1個ずつ配置される。従って、マイクロレンズ5は受光素子3と同様のアレイ状に配置される。
マイクロレンズ5は、屈折率が1.5〜1.7、例えば1.6のフェノール系樹脂からなる。そして、マイクロレンズ5を被覆するように、層間膜7上に凸状膜6が形成されている。勿論、マイクロレンズ5の材料として、通常用いられる他の材料を用いることもできる。
The
凸状膜6は、屈折率が1.4〜1.5、例えば1.5のアクリル系樹脂からなり、受光面1aの全面を覆う凸レンズ状をなしている。本第1実施形態では、受光面1aを覆う矩形の樹脂パターンをリフローさせて形成される凸状膜6、又は、受光面1aを覆う樹脂膜をグラデーション露光し現像することで形成される凸状膜6を用いた。これらリフロー又はグラデーション露光により形成される凸状膜6は、製造が容易な点で優れる。
The
本第1実施形態の固体撮像素子10では、入射光2a、2cは、初めに凸状膜6により、受光面1aの中心軸(受光面1aに垂直である。)に平行に近づく方向に屈折される。このとき、受光面1aの周辺近くでは中央部よりも凸状膜6の上面は大きく傾斜しているから、入射光2cは周辺部分で大きく曲げられ、その結果マイクロレンズ5に垂直に近い角度で入射する。このように、凸状膜6とすることで、平坦膜の場合よりも入射光2cをマイクロレンズ5に垂直に近い角度で入射することができる。
In the solid-state imaging device 10 of the first embodiment, the
凸状膜6の屈折率を大きくして入射光2a、2cを大きく屈折させることが、入射光2cをマイクロレンズ5に垂直に近い角度で入射するためには好ましい。しかし、凸状膜6の屈折率が大きくてマイクロレンズ5の屈折率に近過ぎると、マイクロレンズ5の焦点が長くなり過ぎて好ましくない。本実施形態では、凸状膜の屈折率をマイクロレンズ5の屈折率より0.1〜0.2小さくしている。かかる範囲の屈折率を有する凸状膜6を用いることで、マイクロレンズ5の焦点距離を容易に適切な範囲に制御することができる。
Increasing the refractive index of the
上述の本第1実施形態に係る固体撮像素子10は、以下の工程により製造することができる。 The solid-state imaging device 10 according to the first embodiment described above can be manufactured by the following steps.
図1を参照して、まず、シリコン基板1の上面に、受光素子3及びp及びn型トランジスタ(不図示)をアレイ状に形成する。次いで、CMOS回路を構成する多層配線4を多層膜7の一部(下層)と共に形成する。次いで、カラーフィルタ(不図示)を多層膜7の一部として形成し、上面が平坦な多層膜7を形成する。
Referring to FIG. 1, first,
次いで、多層膜7上面にマイクロレンズ5を形成する。このマイクロレンズ5は、マイクロレンズ5を画定する樹脂膜パターンを露光、現像により形成し、その樹脂膜パターンをリフローして形成することができる。あるいは、グラデーション露光を用いて感光性樹脂膜を露光し、現像することで形成してもよい。さらには良く知られているように、リフロー又はグラデーション露光により形成された凸状の樹脂膜をマスクとして下層の透明材料層をエッチングすることで形成することもできる。この方法では、凸状膜の材料として、適切な透明材料を使用できる。
Next, the
以上の製造工程は、従来の固体撮像素子の製造に通常用いられる工程である。 The above manufacturing process is a process normally used for manufacturing a conventional solid-state imaging device.
ついで、凸状膜6を形成する。凸状膜6は、受光面1aを覆う矩形の樹脂膜をマイクロレンズ5上に形成し、この樹脂膜をリフローして凸レンズ状とすることで形成することができる。あるいは、感光性樹脂膜をグラデーション露光して凸レンズ状の凸状膜6を形成してもよい。さらに、リフローまたはグラデーション露光により形成された樹脂膜をマスクとして、下層の透明材料膜をエッチングして透明材料膜からなる凸状膜6を形成することもできる。
Next, the
以上の工程を経て、本第1実施形態に係る固体撮像素子10が製造される。 The solid-state imaging device 10 according to the first embodiment is manufactured through the above steps.
図2は本発明の第2実施形態断面図であり、固体撮像素子の断面構造を表している。図2(イ)は、固体撮像素子11と入射光の関係を表している。図2(ロ)は、固体撮像素子の受光素子近傍の拡大図であり、紙面の右から左に順に、受光面の左端に位置する受光素子の近傍、受光面の中央に位置する受光素子の近傍及び受光面の右端に位置する受光素子の近傍を表している。 FIG. 2 is a cross-sectional view of a second embodiment of the present invention, showing a cross-sectional structure of a solid-state image sensor. FIG. 2A shows the relationship between the solid-state imaging device 11 and incident light. FIG. 2 (b) is an enlarged view of the vicinity of the light receiving element of the solid-state image sensor, in order from the right to the left of the paper surface, in the vicinity of the light receiving element located at the left end of the light receiving surface and the center of the light receiving element. This represents the vicinity of the light receiving element located near the right end of the light receiving surface.
本発明の第2実施形態は、第1実施形態に係る固体撮像素子10の凸状膜6の形状及びマイクロレンズ5の配置位置が異なる固体撮像素子11に関する。
2nd Embodiment of this invention is related with the solid-state image sensor 11 from which the shape of the convex film |
本第2実施形態に係る固体撮像素子11は、図2を参照して、凸状膜6の中央部の上面がほぼ平面又は平面に近い平坦面をなす点、及び受光面1aの周辺部分に配置されるマイクロレンズ5が、受光素子3の中心から中央よりにずれて配置される点で、第1実施形態と異なる。その他の構成は第1実施形態と同様である。
In the solid-state imaging device 11 according to the second embodiment, referring to FIG. 2, the central surface of the
本第2実施形態では、凸状膜6は、中央部分で平坦なので、第1実施形態と同じ厚さの凸状膜であっても、周辺部分では曲率が大きな大曲率面6bを構成する。従って、周辺に斜めに入射する入射光2cを、第1実施形態よりも大きく垂直方向へ屈折させることができる。このため、効果的にシェーディングが防止される。
In the second embodiment, since the
さらに、マイクロレンズ5が受光素子3直上より中央側に配置されるので、凸状膜6により屈折された入射光2cが十分に垂直に入射せず、多少斜めに入射しても、斜め入射に起因するシェーディングが抑制される。
Furthermore, since the
なお、凸状膜6により入射光2cが十分垂直にマイクロレンズ5に入射することができる場合は、本第2実施形態においてもマイクロレンズ5を受光素子3の直上に配置してもよい。本第2実施形態では、受光面1aの周辺部上には凸状膜6の大曲率面6bが配置されているので、周辺部に入射する入射光2cをマイクロレンズ5へ垂直に入射させ易い。このため、マイクロレンズ5を受光素子3の直上に配置しても、周辺部のシェーディングが効果的に抑制される。
In addition, when the incident light 2c can be incident on the
本発明を、携帯機器に組み込まれる小型カメラの固体撮像素子に適用することで、小型かつ低シェーディングのカメラを実現することができる。 By applying the present invention to a solid-state image sensor of a small camera incorporated in a portable device, a small and low shading camera can be realized.
1 基板
1a 受光面
2a、2c 入射光
3 受光素子
4 配線
5 マイクロレンズ
5a 中心軸
6 凸状膜
6a 平坦面
6b 大曲率面
7 層間膜
9 平坦膜
10、11、13 固体撮像素子
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記マイクロレンズ上に設けられて前記受光面を凸レンズ状に覆う、前記マイクロレンズより低い屈折率を有する凸状膜を備えたことを特徴とする固体撮像素子。 In a solid-state imaging device having a light receiving element arranged on a light receiving surface defined on a substrate, and a microlens provided on each of the light receiving elements,
A solid-state imaging device comprising a convex film provided on the microlens and covering the light receiving surface in a convex lens shape and having a refractive index lower than that of the microlens.
前記凸状膜の屈折率が1.4以上かつ1.5以下であることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の固体撮像素子。 The refractive index of the microlens is 1.5 or more and 1.7 or less,
5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a refractive index of the convex film is 1.4 or more and 1.5 or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006254864A JP2008078326A (en) | 2006-09-20 | 2006-09-20 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2012505790A (en) * | 2008-10-20 | 2012-03-08 | サバンジ・ウニヴェルシテシ | Car camera |
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- 2006-09-20 JP JP2006254864A patent/JP2008078326A/en active Pending
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