JP2009094339A - Solid-state image sensor and imaging apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging device which prevents shading and an imaging apparatus using such a solid-state image sensor. <P>SOLUTION: The solid-state imaging device at least includes a plurality of light receiving parts disposed two dimensionally at a predetermined pitch and a microlens array in which a plurality of microlenses are disposed two dimensionally corresponding to the respective light receiving parts. The microlenses composing the microlens arrey include 2 kinds or more microlenses in which an inclination angle of the basal face of the microlens against a plane parallel to the light receiving face is different. An effective imaging area is divided into a plurality of partial areas from the center toward the circumference, and the microlenses having the same inclination angle are disposed in each partial area. At a border part where the partial areas having different inclination angles of the basal face of the microlenses abut, a middle belt part is established where the microlenses having respective inclination angles of the neighboring partial areas are present in a mixture, and the difference in the inclination angles of the neighboring microlenses is kept by ≤10°. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像素子と撮像装置に係り、特に複数の受光部と微小な集光レンズ(マイクロレンズ)を配設した固体撮像素子と、この固体撮像素子を使用した撮像装置に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and an imaging device, and more particularly, to a solid-state imaging device in which a plurality of light receiving units and minute condensing lenses (microlenses) are arranged, and an imaging device using the solid-state imaging device.

近年、静止画像、動画像を撮像するデジタルカメラ、ビデオカメラが様々な分野で普及してきている。これらのカメラには、CCD、CMOS等の固体撮像素子が用いられているが、半導体技術の進歩とともに、固体撮像素子の画素の微細化が一段と進み、カメラ自体の小型化も進んできている。このような固体撮像素子には、受光部に入射する光量を増し、感度を向上させるためのマイクロレンズが各画素の受光部に対応して設けられている。
ここで、固体撮像素子には有効撮像領域周辺で感度が低下するシェーディングという現象がある。このシェーディングは、図13に示されるように、カメラレンズから入射する光が、有効撮像領域中心ではほぼ垂直に入射するのに対し、有効撮像領域周辺に向うにつれて入射角度が大きくなり、有効撮像領域周辺での受光部51に対する入射光量の低下が起こることにより生じる現象である。
In recent years, digital cameras and video cameras that capture still images and moving images have become widespread in various fields. These cameras use solid-state image sensors such as CCDs and CMOSs. However, with the advancement of semiconductor technology, the pixels of the solid-state image sensors have been further miniaturized, and the cameras themselves have been downsized. In such a solid-state imaging device, a microlens for increasing the amount of light incident on the light receiving portion and improving the sensitivity is provided corresponding to the light receiving portion of each pixel.
Here, the solid-state imaging device has a phenomenon called shading in which the sensitivity decreases around the effective imaging region. In this shading, as shown in FIG. 13, the light incident from the camera lens is incident substantially perpendicularly at the center of the effective imaging area, whereas the incident angle increases toward the periphery of the effective imaging area, and the effective imaging area This is a phenomenon caused by a decrease in the amount of incident light on the light receiving unit 51 at the periphery.

従来、シェーディングを防止するために、カメラレンズからの主光線入射角度を考慮して、有効撮像領域の中心ではマイクロレンズ52を受光部51の位置に配列し、有効撮像領域の周辺部では、受光部51の位置とずらしてマイクロレンズ52を配列することが行われている(図14参照)。例えば、有効撮像領域の中心から周辺部へ向って微小スケーリングをかけてマイクロレンズを配列することにより、受光部の配列ピッチに対してマイクロレンズの配列ピッチをわずかに小さく設定することが行われている(特許文献1)。これにより、有効撮像領域中心では、受光部とマイクロレンズの位置にズレはないが、周辺に向うにつれて、対応する受光部位置に対しマイクロレンズの位置が徐々に有効撮像領域中心方向へずれたものとなる。また、マイクロレンズの下に屈折部を設け、この屈折部の傾斜角度の大きさを、有効撮像領域の中心から周辺部へ向って徐々に大きくすることによりシェーディングを補正することが提案されている(特許文献2)。
特開平6−140609号公報 特開2004−144841号公報
Conventionally, in order to prevent shading, in consideration of the chief ray incident angle from the camera lens, the microlens 52 is arranged at the position of the light receiving unit 51 at the center of the effective imaging region, and light is received at the periphery of the effective imaging region. The micro lenses 52 are arranged so as to be shifted from the positions of the portions 51 (see FIG. 14). For example, the arrangement pitch of the microlenses is set slightly smaller than the arrangement pitch of the light receiving portions by arranging the microlenses by performing microscaling from the center of the effective imaging region toward the peripheral portion. (Patent Document 1). As a result, there is no deviation between the position of the light receiving unit and the microlens at the center of the effective imaging area, but the position of the microlens gradually shifts toward the center of the effective imaging area with respect to the corresponding position of the light receiving unit as it moves toward the periphery It becomes. It has also been proposed to correct shading by providing a refracting portion under the microlens and gradually increasing the inclination angle of the refracting portion from the center of the effective imaging region toward the peripheral portion. (Patent Document 2).
JP-A-6-140609 JP 2004-144841 A

デジタルカメラ、ビデオカメラ等の小型化が進むに伴い、カメラレンズ光学系も小型化、薄型化が進み、カメラレンズが固体撮像素子に接近して配設されるため、固体撮像素子の有効撮像領域周辺部では、カメラレンズより入射する主光線の入射角度はますます大きくなり、シェーディング補正をよりいっそう緻密に行うことが求められている。
例えば、上述のマイクロレンズの傾斜角度を変化させる方法によるシェーディング補正を考える。露光装置の解像限界以下の大きさのドットパターンをマスク上に配置してなる階調表現を有するフォトマスクを用いてフォトリソグラフィ方式で屈折部を有するマイクロレンズを製造する場合において、1画素分の領域上に表現されるドット数が20個×20個とすると、使用するフォトマスクは、マイクロレンズを形成するための20個×20個のドット(図15)と、屈折部に所望の傾斜をもたせるための20個×20個のドット(図16)とを加味したものとなる。そして、屈折部の最も高い部分に対応する部分は、図16の20個×20個のドットの中で、右端のドット列(図に矢印で示した列)となる。しかし、この右端の20個のドットにて傾斜角度の階調表現を行う場合、フォトマスクの光透過率は0/20〜20/20の範囲であり、20階調程度しか表現できない。したがって、例えば、有効撮像領域の中心から周辺へ向って320画素が配列され、屈折部に必要な最大傾斜角度が40°であるとき、平均的に40°を320段階で表現する必要があるが、上記の例では20階調程度しか表現できない。
As miniaturization of digital cameras, video cameras, etc. progresses, the camera lens optical system also becomes smaller and thinner, and the camera lens is arranged close to the solid-state image sensor, so the effective imaging area of the solid-state image sensor In the peripheral area, the incident angle of the chief ray incident from the camera lens becomes larger and more precise shading correction is required.
For example, consider shading correction by a method of changing the tilt angle of the microlens described above. When manufacturing a microlens having a refracting portion by a photolithography method using a photomask having a gradation expression in which a dot pattern having a size less than the resolution limit of an exposure apparatus is arranged on the mask Assuming that the number of dots expressed on the region of 20 × 20, the photomask to be used has 20 × 20 dots (FIG. 15) for forming a microlens and a desired inclination in the refracting portion. 20 × 20 dots (FIG. 16) for giving The portion corresponding to the highest portion of the refracted portion is the rightmost dot row (row indicated by an arrow in the figure) among the 20 × 20 dots in FIG. However, when the gradation expression of the inclination angle is performed with the 20 dots at the right end, the light transmittance of the photomask is in the range of 0/20 to 20/20, and only about 20 gradations can be expressed. Therefore, for example, when 320 pixels are arranged from the center to the periphery of the effective imaging area and the maximum inclination angle required for the refracting portion is 40 °, 40 ° needs to be expressed in 320 steps on average. In the above example, only about 20 gradations can be expressed.

また、図16の右端のドット列にて320階調を表現しようとすると、1画素中に320個×320個のドットを配置する必要がある。しかし、例えば、画素サイズを2μm×2μmとしたとき、5倍体フォトマスク上では1画素サイズが10μm×10μmとなり、この1辺を320ドットに分割すると、1ドットの寸法は30nm程度となってしまい、現状のフォトマスク作製技術では製造が困難である。
一方、マイクロレンズの傾斜を段階的に変化させてシェーディング補正を行うこともできる。例えば、図17に示されるようなカメラレンズ特性に起因して生じる図18で示すシェーディングを補正する場合を想定する。この場合、図1の主光線入射角度に対応して、図19に示すように、有効撮像領域を複数に分割して部分領域(図示では6個)を設定し、これらの部分領域間で段階的にマイクロレンズの傾斜角度を変化させることになる。しかし、部分領域間には、傾斜角度の異なるマイクロレンズが存在する境界線(集光効率が段階的に変化する部位)が必ず発生し、このような境界線上には微妙に感度の異なる受光部の隣接する部分が連続し、これが線状の感度ムラとなり製品品質を大きく損なうという問題がある。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、シェーディングを防止した固体撮像素子と、このような固体撮像素子を使用した撮像装置を提供することを目的とする。
Further, if 320 gradations are to be expressed by the rightmost dot row in FIG. 16, it is necessary to arrange 320 × 320 dots in one pixel. However, for example, when the pixel size is 2 μm × 2 μm, one pixel size is 10 μm × 10 μm on the pentaploid photomask, and if one side is divided into 320 dots, the size of one dot is about 30 nm. Therefore, it is difficult to manufacture with the current photomask manufacturing technique.
On the other hand, shading correction can also be performed by changing the inclination of the microlens stepwise. For example, assume a case where the shading shown in FIG. 18 caused by the camera lens characteristics shown in FIG. 17 is corrected. In this case, as shown in FIG. 19, corresponding to the chief ray incident angle in FIG. 1, the effective imaging region is divided into a plurality of regions to set partial regions (six in the drawing), and steps are made between these partial regions. Therefore, the inclination angle of the microlens is changed. However, there is always a boundary line between the partial areas where microlenses with different inclination angles exist (parts where the light collection efficiency changes stepwise). There is a problem in that adjacent portions are continuous, which causes linear sensitivity unevenness and greatly impairs product quality.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that prevents shading and an imaging apparatus that uses such a solid-state imaging device.

このような目的を達成するために、本発明の固体撮像素子は、所定のピッチで2次元配置された複数の受光部と、個々の前記受光部に対応させて複数のマイクロレンズが2次元配置されてなるマイクロレンズアレイとを少なくとも備えている固体撮像素子において、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズは、受光部面に平行な面に対するマイクロレンズ底面の傾斜角度が異なる2種以上のマイクロレンズからなり、有効撮像領域は中心から周辺に向って複数の部分領域に分割され、個々の部分領域内には傾斜角度が同じマイクロレンズが配置され、マイクロレンズ底面の傾斜角度が異なる部分領域が隣接する境界部には、隣接する部分領域における各々の傾斜角度のマイクロレンズが混在している中間帯状部が存在し、隣接するマイクロレンズの傾斜角度の差が10°以下であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記中間帯状部での傾斜角度が異なるマイクロレンズの混在比率は1:0〜0:1の範囲内で連続的に変化するような構成とした。
In order to achieve such an object, a solid-state imaging device according to the present invention includes a plurality of light receiving units arranged two-dimensionally at a predetermined pitch, and a plurality of microlenses arranged two-dimensionally corresponding to each of the light receiving units. In the solid-state imaging device including at least the microlens array, the microlens constituting the microlens array includes two or more types of microlenses having different inclination angles of the bottom surface of the microlens with respect to a plane parallel to the light receiving surface. The effective imaging area is divided into a plurality of partial areas from the center toward the periphery, and microlenses having the same inclination angle are arranged in each partial area, and partial areas having different inclination angles on the bottom surface of the microlens are adjacent to each other. In the boundary portion, there is an intermediate band portion in which microlenses having respective inclination angles in adjacent partial regions are present, and adjacent The difference in inclination angle of Kurorenzu is a such that 10 ° or less configuration.
As another aspect of the present invention, the mixing ratio of the microlenses having different inclination angles in the intermediate strip portion is continuously changed within a range of 1: 0 to 0: 1.

また、本発明の固体撮像素子は、所定のピッチで2次元配置された複数の受光部と、個々の前記受光部に対応させて複数のマイクロレンズが2次元配置されてなるマイクロレンズアレイとを少なくとも備えている固体撮像素子において、マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズは、受光部面に平行な面に対するマイクロレンズ底面の傾斜角度が異なる2種以上のマイクロレンズからなり、有効撮像領域は中心から周辺に向って複数の部分領域に分割され、該複数の部分領域には、傾斜角度の異なるマイクロレンズが混在しているような部分領域が存在し、隣接するマイクロレンズの傾斜角度の差が10°以下であるような構成とした。   The solid-state imaging device according to the present invention includes a plurality of light receiving units arranged two-dimensionally at a predetermined pitch, and a micro lens array formed by two-dimensionally arranging a plurality of micro lenses corresponding to each of the light receiving units. At least in the solid-state imaging device provided, the microlens constituting the microlens array is composed of two or more types of microlenses having different inclination angles of the bottom surface of the microlens with respect to the plane parallel to the light receiving surface, and the effective imaging area is from the center Divided into a plurality of partial areas toward the periphery, there are partial areas in which microlenses with different inclination angles are mixed, and the difference in inclination angle between adjacent microlenses is 10 It was set as the following.

本発明の他の態様として、部分領域内での傾斜角度が異なるマイクロレンズの混在比率は、該部分領域内において有効撮像領域の中心から周辺に向う方向に沿って変化しているような構成とした。
本発明の他の態様として、部分領域内での傾斜角度が異なるマイクロレンズの混在比率は、該部分領域内においてほぼ均一であるような構成とした。
本発明の他の態様として、部分領域内にて、傾斜角度が異なるマイクロレンズがランダムに配置されているような構成とした。
本発明の他の態様として、マイクロレンズの平均的傾斜角度が、有効撮像領域の中心から周辺に向って大きくなる傾向であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記部分領域はモザイク状であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記部分領域は有効撮像領域中心を中心とする同心の環状領域であるような構成とした。
本発明の撮像装置は、上述の固体撮像素子を備えるような構成とした。
As another aspect of the present invention, the mixing ratio of the microlenses having different inclination angles in the partial region is changed along the direction from the center of the effective imaging region to the periphery in the partial region. did.
As another aspect of the present invention, the configuration is such that the mixing ratio of the microlenses having different inclination angles in the partial area is substantially uniform in the partial area.
As another aspect of the present invention, the microlenses having different inclination angles are randomly arranged in the partial region.
In another aspect of the present invention, the average inclination angle of the microlens tends to increase from the center of the effective imaging region toward the periphery.
As another aspect of the present invention, the partial region has a mosaic shape.
As another aspect of the present invention, the partial area is configured to be a concentric annular area centered on the center of the effective imaging area.
The imaging apparatus of the present invention is configured to include the above-described solid-state imaging device.

このような本発明の固体撮像素子は、カメラレンズの主光線入射角と像高の関係等のレンズ特性に適合した最適なマイクロレンズの傾斜配置を行うことができ、緻密なシェーディング補正が可能であり、かつ、隣接するマイクロレンズの傾斜角度の差が10°以下であるので、感度バラツキが小さく、また、電子線描画による5倍体マスクの作製が可能であり、マイクロレンズのマスク設計段階で全領域のマイクロレンズを個別に設計するという煩雑な操作が不要であり、緻密なシェーディング補正を容易に行えるという効果が奏される。
本発明の撮像装置は、シェーディングが防止され、有効撮像領域内で、斜め入射に起因するケラレ等のロスが少なく、入射光量に対しての効率分布の少ない高品位のものであり、小型化、薄型化が可能である。
Such a solid-state imaging device of the present invention can perform an optimal microlens tilt arrangement suitable for lens characteristics such as the relationship between the chief ray incident angle of the camera lens and the image height, and can perform precise shading correction. In addition, since the difference in tilt angle between adjacent microlenses is 10 ° or less, the sensitivity variation is small, and a pentaploid mask can be produced by electron beam drawing. The complicated operation of individually designing the microlenses for the entire region is not necessary, and an effect is achieved that precise shading correction can be easily performed.
The image pickup apparatus of the present invention is of high quality with low loss of vignetting and the like due to oblique incidence within the effective image pickup area, and with a low efficiency distribution with respect to the amount of incident light. Thinning is possible.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[固体撮像素子]
図1は本発明の固体撮像素子の一例を示す概略構成図である。図1において、固体撮像素子1は、一定の配置ピッチで設けられた複数の受光部3と遮光膜4を備える基板2と、遮光層6を備えたパッシベーション層5を介して基板2と対向するように積層された下平坦化層7、カラーフィルタ8、上平坦化層9、および、マイクロレンズアレイ10を有している。マイクロレンズアレイ10は、個々の受光部3に対応させて複数のマイクロレンズ11が2次元配置されたものである。そして、一定の配置ピッチで設けられた複数の受光部3に対して、マイクロレンズアレイ10を構成するマイクロレンズ11は、受光部3がなす面に平行な面に対するマイクロレンズ底面の傾斜角度が異なる2種以上のマイクロレンズからなるものである。尚、本発明の固体撮像素子は、図1に示す構成に限定されるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Solid-state imaging device]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a solid-state imaging device of the present invention. In FIG. 1, a solid-state imaging device 1 is opposed to a substrate 2 via a substrate 2 having a plurality of light receiving portions 3 and a light shielding film 4 provided at a constant arrangement pitch, and a passivation layer 5 having a light shielding layer 6. The lower planarization layer 7, the color filter 8, the upper planarization layer 9, and the microlens array 10 are stacked. The microlens array 10 includes a plurality of microlenses 11 that are two-dimensionally arranged so as to correspond to the individual light receiving units 3. And with respect to the several light-receiving part 3 provided with the fixed arrangement | positioning pitch, the microlens 11 which comprises the microlens array 10 differs in the inclination angle of the microlens bottom face with respect to a surface parallel to the surface which the light-receiving part 3 makes. It consists of two or more types of microlenses. In addition, the solid-state image sensor of this invention is not limited to the structure shown in FIG.

ここで、マイクロレンズ底面の傾斜角度について説明する。図2は、上平坦化層9上に形成されたマイクロレンズ11を示す図である。図2において、上平坦化層9の上面は受光部3がなす面に平行な面であり、有効撮像領域の中心領域では、マイクロレンズ11の底面11aは傾斜しておらず、上平坦化層9の上面9aとなす傾斜角度は0°である。また、周辺方向に位置するマイクロレンズ11は、上平坦化層9の上面9aに対して角度θで傾斜して有効撮像領域の周辺部方向を向く傾斜面12aを有する楔形基部12上に配設されている。したがって、マイクロレンズ11の底面11aは、上平坦化層9の上面9aと傾斜角度θをなしている。この傾斜角度θは有効撮像領域の中心から周辺方向に向って大きくなる傾向で変化する。   Here, the inclination angle of the bottom surface of the microlens will be described. FIG. 2 is a view showing the microlens 11 formed on the upper planarizing layer 9. In FIG. 2, the upper surface of the upper planarizing layer 9 is a surface parallel to the surface formed by the light receiving unit 3, and the bottom surface 11 a of the microlens 11 is not inclined in the central region of the effective imaging region. 9 is 0 ° with respect to the upper surface 9a. Further, the microlens 11 positioned in the peripheral direction is disposed on the wedge-shaped base 12 having the inclined surface 12a inclined at an angle θ with respect to the upper surface 9a of the upper planarizing layer 9 and facing the peripheral direction of the effective imaging region. Has been. Therefore, the bottom surface 11 a of the microlens 11 forms an inclination angle θ with the top surface 9 a of the upper planarizing layer 9. The inclination angle θ changes with a tendency to increase from the center of the effective imaging region toward the peripheral direction.

このような所望の傾斜角度をもつマイクロレンズの形成は、例えば、以下のように行うことができる。まず、上平坦化層9上に、露光量に応じて残膜厚が変化する感光性樹脂層を形成する。この感光性樹脂層を、露光波長では解像しない微細なドットパターンの分布によって露光する際の透過光量(露光量)分布を制御するフォトマスクであって、形成する楔形基部の形状に合わせて作製されたフォトマスクを用いて露光し、現像することにより、所望の傾斜角度をもつ楔形基部12を形成する。次に、マイクロレンズ用の感光性樹脂材料を用いて、楔形基部12上にマイクロレンズ11を形成する。   Formation of such a microlens having a desired inclination angle can be performed as follows, for example. First, a photosensitive resin layer whose remaining film thickness changes according to the exposure amount is formed on the upper planarizing layer 9. This photo-resin layer is a photomask that controls the transmitted light amount (exposure amount) distribution when exposed by the fine dot pattern distribution that cannot be resolved at the exposure wavelength, and is produced according to the shape of the wedge-shaped base to be formed The wedge-shaped base 12 having a desired inclination angle is formed by exposing and developing using the photomask formed. Next, the microlens 11 is formed on the wedge-shaped base 12 using a photosensitive resin material for microlenses.

また、マイクロレンズ11と楔形基部12を同時に形成することもできる。例えば、例えば、図2に示す楔形基部と、その上のマイクロレンズを一体化した傾斜マイクロレンズを作製するために、その高さ分布と、使用するマイクロレンズ用レジストの露光量と残膜厚との関係から、1つの傾斜マイクロレンズを表現するマスクの透過率分布を求め、その透過率分布を1画素あたり数十個×数十個のドットパターンの配置にて表現してなる傾斜マイクロレンズ形成用マスクを用いて露光することにより形成することができる。マスクパターンとしては、例えば、図15に示すようなマイクロレンズ形成用のマスクパターンと、図16に示すような楔形基部形成用のマスクパターンとを加味したようなものとなる。   Moreover, the microlens 11 and the wedge-shaped base 12 can be formed simultaneously. For example, in order to produce a tilted microlens that integrates the wedge-shaped base shown in FIG. 2 and the microlens thereon, the height distribution, the exposure amount of the microlens resist to be used, and the remaining film thickness From the above relationship, the transmittance distribution of a mask that represents one tilted microlens is obtained, and the tilted microlens is formed by expressing the transmittance distribution with an arrangement of several tens of dots × several tens of dot patterns per pixel. It can form by exposing using a mask. As the mask pattern, for example, a mask pattern for forming a microlens as shown in FIG. 15 and a mask pattern for forming a wedge-shaped base as shown in FIG. 16 are added.

本発明の固体撮像素子1は、有効撮像領域を中心から周辺に向って複数の部分領域に分割し、個々の部分領域内には傾斜角度が同じマイクロレンズを配置し、マイクロレンズ底面の傾斜角度が異なる部分領域が隣接する境界部には、隣接する部分領域における各々の傾斜角度のマイクロレンズが混在している中間帯状部を設けたものである。また、隣接するマイクロレンズの傾斜角度の差を10°以下とするものである。この傾斜角度の差が10°を超えると、画素間の感度差が約5%を超えることとなり、感度バラツキが大きくなって好ましくない。
上記の本発明の固体撮像素子を、図17に示されるようなカメラレンズ特性に起因して生じる図18で示すシェーディングを補正する場合を例として説明する。この場合、図3に示すように、有効撮像領域の中心からX軸方向を(1)〜(6)の6個の部分領域に分割し、図3に実線で示されるように、各部分領域内では傾斜角度が同じマイクロレンズが配置されている。そして、部分領域が隣接する境界部には、隣接する部分領域における各々の傾斜角度のマイクロレンズが混在する中間帯状部を設ける。
尚、部分領域の大きさは適宜設定することができ、例えば、幅を100〜10,000μmの範囲、あるいは、幅方向の画素数を50〜2,000個の範囲となるように設定することができる。
The solid-state imaging device 1 according to the present invention divides an effective imaging region into a plurality of partial regions from the center toward the periphery, and microlenses having the same inclination angle are arranged in each partial region, and the inclination angle of the bottom surface of the microlens An intermediate band portion in which microlenses having respective inclination angles in the adjacent partial regions are mixed is provided at the boundary portion where the partial regions different from each other are adjacent to each other. Further, the difference in inclination angle between adjacent microlenses is set to 10 ° or less. If this difference in tilt angle exceeds 10 °, the sensitivity difference between pixels exceeds about 5%, which is not preferable because the sensitivity variation increases.
The above-described solid-state imaging device of the present invention will be described by taking as an example the case of correcting the shading shown in FIG. 18 caused by the camera lens characteristics as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 3, the X-axis direction from the center of the effective imaging region is divided into six partial regions (1) to (6), and each partial region is represented by a solid line in FIG. 3. Inside, microlenses having the same inclination angle are arranged. Then, an intermediate band portion in which microlenses having respective inclination angles in the adjacent partial regions are mixed is provided at the boundary portion where the partial regions are adjacent.
The size of the partial region can be set as appropriate. For example, the width can be set in a range of 100 to 10,000 μm, or the number of pixels in the width direction can be set in a range of 50 to 2,000. Can do.

上記の中間帯状部での傾斜角度が異なるマイクロレンズの混在比率は、例えば、1:1とした場合には、図3に実線で示されるように、隣接する部分領域の中間的な傾斜角度をもつマイクロレンズが配設された状態が中間帯状部に出現する。これにより、6個の部分領域における階段状変化は細分化され、部分領域間の境界線上に微妙に感度の異なる受光部が形成されることが防止され、線状の感度ムラ等の欠陥を防止することができる。
また、中間帯状部における傾斜角度が異なるマイクロレンズの混在比率を連続的に、すなわち、1:0〜0:1に変化させた場合には、図3に鎖線で示されるように、マイクロレンズの傾斜角度変化を更にスムースなものとすることができる。
尚、中間帯状部の幅は適宜設定することができ、例えば、部分領域の幅の1〜50%の範囲で、あるいは、20〜5,000μmの範囲で設定することができる。
また、本発明の固体撮像素子1は、有効撮像領域は中心から周辺に向って複数の部分領域に分割され、これらの複数の部分領域には、傾斜角度の異なるマイクロレンズが混在しているような部分領域が存在させたものとし、隣接するマイクロレンズの傾斜角度の差を10°以下としたものである。この傾斜角度の差が10°を超えると、画素間の感度差が約5%を超えることとなり、感度バラツキが大きくなって好ましくない。
For example, when the mixing ratio of the microlenses having different inclination angles in the intermediate band portion is 1: 1, the intermediate inclination angle between adjacent partial regions is set as shown by a solid line in FIG. A state in which the microlens is provided appears in the intermediate band portion. As a result, the step-like changes in the six partial areas are subdivided, and it is possible to prevent the light receiving portions having slightly different sensitivities from being formed on the boundary lines between the partial areas, thereby preventing defects such as linear sensitivity unevenness. can do.
Further, when the mixing ratio of the microlenses having different inclination angles in the intermediate band portion is continuously changed, that is, from 1: 0 to 0: 1, as shown by a chain line in FIG. The change in the tilt angle can be made smoother.
The width of the intermediate strip portion can be set as appropriate. For example, it can be set in the range of 1 to 50% of the width of the partial region, or in the range of 20 to 5,000 μm.
In the solid-state imaging device 1 of the present invention, the effective imaging region is divided into a plurality of partial regions from the center toward the periphery, and microlenses having different inclination angles are mixed in the plurality of partial regions. In this case, the difference between the inclination angles of adjacent microlenses is set to 10 ° or less. If this difference in tilt angle exceeds 10 °, the sensitivity difference between pixels exceeds about 5%, which is not preferable because the sensitivity variation increases.

このような本発明の固体撮像素子について、図17に示されるようなカメラレンズ特性に起因して生じる図18で示すシェーディングを補正する場合を例として説明する。この場合、図4に示すように、有効撮像領域の中心からX軸方向を(1)〜(6)の6個の部分領域に分割する。そして、部分領域(1)では、傾斜角度が0°と5°の2種のマイクロレンズを混在させて配置する。すなわち、部分領域(1)の左側(有効撮像領域の中心側)では傾斜角度0°のマイクロレンズの比率を100%とし、右側(周辺方向)に向うにつれて傾斜角度5°のマイクロレンズの混在比率を徐々に増やしながら2種のマイクロレンズをランダムに配置し、部分領域(1)では傾斜角度5°のマイクロレンズの比率を100%とする。以下、部分領域(2)では、傾斜角度が5°と9.7°の2種のマイクロレンズ、部分領域(3)では、傾斜角度が9.7°と14.5°の2種のマイクロレンズ、部分領域(4)では、傾斜角度が14.5°と18.4°の2種のマイクロレンズ、部分領域(5)では、傾斜角度が18.4°と20°の2種のマイクロレンズ、部分領域(6)では、傾斜角度が20°と19.6°の2種のマイクロレンズを、上述の部分領域(1)と同様に混在させて配置する。   Such a solid-state imaging device of the present invention will be described by taking as an example the case of correcting the shading shown in FIG. 18 caused by the camera lens characteristics as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 4, the X-axis direction from the center of the effective imaging area is divided into six partial areas (1) to (6). In the partial region (1), two types of microlenses having inclination angles of 0 ° and 5 ° are mixed and arranged. That is, the ratio of microlenses with an inclination angle of 0 ° is set to 100% on the left side of the partial area (1) (the center side of the effective imaging area), and the mixing ratio of microlenses with an inclination angle of 5 ° toward the right side (peripheral direction). Two types of microlenses are randomly arranged while gradually increasing the ratio of the microlenses having an inclination angle of 5 ° in the partial region (1). Hereinafter, in the partial region (2), two types of microlenses with inclination angles of 5 ° and 9.7 °, and in the partial region (3), two types of microlenses with inclination angles of 9.7 ° and 14.5 °. In the lens and partial region (4), two types of microlenses with inclination angles of 14.5 ° and 18.4 °, and in the partial region (5), two types of micro lenses with inclination angles of 18.4 ° and 20 °. In the lens and partial area (6), two types of microlenses having inclination angles of 20 ° and 19.6 ° are mixed and arranged in the same manner as in the partial area (1).

これにより、ほぼ連続的に図17のカメラレンズ特性に対応した傾斜角度変化、すなわち、マイクロレンズの平均的傾斜角度が非線形に変化することが可能となる。尚、本発明における平均的傾斜角度とは、ある画素に着目した際の、その画素を含む近傍の連続した画素の集合でのマイクロレンズ底面の傾斜角度の平均値である。   This makes it possible to change the tilt angle corresponding to the camera lens characteristics of FIG. 17 almost continuously, that is, to change the average tilt angle of the microlens nonlinearly. In the present invention, the average inclination angle is an average value of inclination angles of the bottom surface of the microlens in a set of adjacent pixels including the pixel when attention is paid to a certain pixel.

次に、本発明の固体撮像素子について実施形態を挙げて説明する。
(第1の実施形態)
図5は、本発明の固体撮像素子の一実施形態におけるマイクロレンズの配置を説明するための図である。本実施形態の固体撮像素子は、有効撮像領域を中心から周辺に向って複数の部分領域に分割し、個々の部分領域内には傾斜角度が同じマイクロレンズを配置し、マイクロレンズ底面の傾斜角度が異なる部分領域が隣接する境界部には、隣接する部分領域における各々の傾斜角度のマイクロレンズが混在している中間帯状部を設け、さらに、隣接するマイクロレンズの傾斜角度の差を10°以下としたものである。
Next, the solid-state imaging device of the present invention will be described with reference to embodiments.
(First embodiment)
FIG. 5 is a diagram for explaining the arrangement of microlenses in an embodiment of the solid-state imaging device of the present invention. The solid-state imaging device of the present embodiment divides the effective imaging area into a plurality of partial areas from the center toward the periphery, and microlenses having the same inclination angle are arranged in each partial area, and the inclination angle of the bottom surface of the microlens In the boundary part where adjacent partial areas are adjacent to each other, an intermediate belt-like part in which microlenses having respective inclination angles in the adjacent partial areas are mixed is provided, and the difference in inclination angle between adjacent microlenses is 10 ° or less. It is what.

図5に示される例では、画素サイズ2μm×2μm、画素数1920個×1080個の横長(横:縦=16:9)画面の固体撮像素子を想定しており、X軸方向にて徐々にマイクロレンズ底面の傾斜角度を変化させて、X軸方向のシェーディング補正を行ったものである。図5に示されるように、複数のマイクロレンズから構成されるマイクロレンズアレイにおいて、有効撮像領域は、中心(0,0)からX軸方向に(1)〜(5)、(2′)〜(5′)の9種の部分領域に分割されている。部分領域(1)は有効撮像領域の中心(0,0)を含むものであり、マイクロレンズ底面の傾斜角度が0°であり、その外側に位置する部分領域(2)はマイクロレンズ底面の傾斜角度が5°、領域(2′)はマイクロレンズ底面の傾斜角度が5°であり、その外側に位置する部分領域(3)はマイクロレンズ底面の傾斜角度が10°、領域(3′)はマイクロレンズ底面の傾斜角度が10°であり、その外側に位置する部分領域(4)はマイクロレンズ底面の傾斜角度が15°、領域(4′)はマイクロレンズ底面の傾斜角度が15°であり、その外側に位置する部分領域(5)はマイクロレンズ底面の傾斜角度が20°、領域(5′)はマイクロレンズ底面の傾斜角度が20°である。   In the example shown in FIG. 5, a solid-state image sensor with a horizontally long (horizontal: vertical = 16: 9) screen having a pixel size of 2 μm × 2 μm and a pixel number of 1920 × 1080 is assumed, and gradually increases in the X-axis direction. The shading correction in the X-axis direction is performed by changing the inclination angle of the bottom surface of the microlens. As shown in FIG. 5, in the microlens array composed of a plurality of microlenses, the effective imaging area is (1) to (5), (2 ′) to (1) to (5) in the X-axis direction from the center (0, 0). It is divided into nine partial areas (5 ′). The partial area (1) includes the center (0, 0) of the effective imaging area, the inclination angle of the bottom surface of the microlens is 0 °, and the partial area (2) located outside thereof is the inclination of the bottom surface of the microlens. The angle is 5 °, the region (2 ′) has a microlens bottom surface tilt angle of 5 °, the partial region (3) located outside thereof has a microlens bottom surface tilt angle of 10 °, and the region (3 ′) is The inclination angle of the bottom surface of the microlens is 10 °, the partial region (4) located outside thereof has an inclination angle of the bottom surface of the microlens of 15 °, and the region (4 ′) has an inclination angle of the bottom surface of the microlens of 15 °. In the partial area (5) located outside, the inclination angle of the bottom surface of the microlens is 20 °, and in the area (5 ′), the inclination angle of the bottom surface of the microlens is 20 °.

そして、隣接する部分領域には鎖線で示すような中間帯状部が設定されており、これらの中間帯状部には隣接する部分領域における各々の傾斜角度のマイクロレンズが混在している。例えば、部分領域(2)と部分領域(3)の中間領域では、傾斜角度が5°のマイクロレンズと傾斜角度が10°のマイクロレンズとが混在する。この混在比率は、例えば、1:1とすることができ、また、2種の傾斜角度のマイクロレンズの混在比率を1:0〜0:1の範囲内で連続的に変化させてもよい。例えば、部分領域(2)側では傾斜角度が5°のマイクロレンズが2/3、傾斜角度が10°のマイクロレンズが1/3の比率で混在し、部分領域(3)側では傾斜角度が5°のマイクロレンズが1/3、傾斜角度が10°のマイクロレンズが2/3の比率で混在するように連続的に変化させることにより、部分領域(2)と部分領域(3)の境界部付近でのスムースな傾斜角度変化が可能となる。さらに、部分領域(2)側では傾斜角度が5°のマイクロレンズの比率をほぼ100%とし、部分領域(3)に向うにつれて傾斜角度が10°のマイクロレンズの比率を高め、部分領域(3)側では傾斜角度が10°のマイクロレンズがほぼ100%となるように混在させることにより、部分領域(2)と部分領域(3)の境界部付近でのマイクロレンズの傾斜角度の変化が更にスムースなものとなる。他の部分領域間の中間帯状部も、上記と同様に2種の傾斜角度のマイクロレンズの混在させることができる。   In addition, intermediate band portions as indicated by chain lines are set in adjacent partial regions, and micro lenses having respective inclination angles in the adjacent partial regions are mixed in these intermediate band portions. For example, in an intermediate region between the partial region (2) and the partial region (3), microlenses with an inclination angle of 5 ° and microlenses with an inclination angle of 10 ° are mixed. This mixture ratio can be set to 1: 1, for example, and the mixture ratio of two types of microlenses with different inclination angles may be continuously changed within a range of 1: 0 to 0: 1. For example, microlenses with an inclination angle of 5 ° are mixed in a ratio of 2/3 and microlenses with an inclination angle of 10 ° are mixed at a ratio of 1/3 on the partial area (2) side, and the inclination angle is on the partial area (3) side. The boundary between the partial area (2) and the partial area (3) is changed continuously so that microlenses with 5 ° are mixed at a ratio of 1/3 and microlenses with an inclination angle of 10 ° are 2/3. Smooth inclination angle change in the vicinity of the part becomes possible. Furthermore, the ratio of microlenses with an inclination angle of 5 ° is set to approximately 100% on the partial area (2) side, and the ratio of microlenses with an inclination angle of 10 ° is increased toward the partial area (3), and the partial area (3 ) Side, microlenses with an inclination angle of 10 ° are mixed so as to be almost 100%, thereby further changing the inclination angle of the microlens near the boundary between the partial area (2) and the partial area (3). It will be smooth. Similarly to the above, the intermediate belt portion between the other partial regions can be mixed with micro lenses having two kinds of inclination angles.

(第2の実施形態)
上述の第1の実施形態では、有効撮像領域をX軸方向に複数の部分領域に分割し、X方向に徐々にマイクロレンズ底面の傾斜角度を変化させてシェーディング補正を行っているが、有効撮像領域を360°全方位に亘って複数の部分領域に分割してシェーディング補正を行うこともできる。図6はこのような実施形態を示す図であり、部分領域Aは有効撮像領域の中心を含む円形の領域であり、配置されているマイクロレンズは、底面の傾斜角度が0°のものである。その外側には環状の中間帯状部(斜線を付した領域)を介してB1〜B12の12個の部分領域が設けられており、有効撮像領域の中心から30°毎(15°、45°、75°、105°、135°、165°、195°、225°、255°、285°、315°、345°)に放射状に延びる線(一点鎖線で示す)と平行に有効撮像領域の中心方向に底面が5°傾斜したマイクロレンズが各部分領域毎に配置されている。また、各部分領域B1〜B12の間にも中間帯状部(斜線を付した領域)が設けられている。これらの部分領域B1〜B12の外側には環状の中間帯状部(斜線を付した領域)を介してC1〜C12の12個の部分領域が設けられており、有効撮像領域の中心から30°毎に放射状に延びる線(一点鎖線で示す)と平行に有効撮像領域の中心方向に底面が10°傾斜したマイクロレンズが各部分領域毎に配置されている。また、各部分領域C1〜C12の間にも中間帯状部(斜線を付した領域)が設けられている。これらの部分領域C1〜C12の外側には環状の中間帯状部(斜線を付した領域)を介してD1〜D12の12個の部分領域が設けられており、有効撮像領域の中心から30°毎に放射状に延びる線(一点鎖線で示す)と平行に有効撮像領域の中心方向に底面が15°傾斜したマイクロレンズが各部分領域毎に配置されている。尚、横長(横:縦=16:9)画面の固体撮像素子を想定しているため、D3、D4、D9、D10の4個の部分領域は存在しない。また、各部分領域D1〜D12の間にも中間帯状部(斜線を付した領域)が設けられている。さらに、これらの部分領域D1〜D12の外側には環状の中間帯状部(斜線を付した領域)を介してE1〜E12の12個の部分領域が設けられており、有効撮像領域の中心から30°毎に放射状に延びる線(一点鎖線で示す)と平行に有効撮像領域の中心方向に底面が20°傾斜したマイクロレンズが各部分領域毎に配置されている。ここでも、横長(横:縦=16:9)画面の固体撮像素子を想定しているため、E2〜E5、E8〜E11の8個の部分領域は存在しない。また、各部分領域E1〜E12の間にも中間帯状部(斜線を付した領域)が設けられている。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, the effective imaging region is divided into a plurality of partial regions in the X-axis direction, and shading correction is performed by gradually changing the tilt angle of the bottom surface of the microlens in the X direction. It is also possible to perform shading correction by dividing the region into a plurality of partial regions over all 360 ° directions. FIG. 6 is a view showing such an embodiment, where the partial area A is a circular area including the center of the effective imaging area, and the arranged microlenses have a bottom surface tilt angle of 0 °. . On the outside, 12 partial areas B1 to B12 are provided via an annular intermediate strip (hatched area), and every 30 ° (15 °, 45 °, Center direction of effective imaging area parallel to lines (indicated by alternate long and short dash lines) extending radially at 75 °, 105 °, 135 °, 165 °, 195 °, 225 °, 255 °, 285 °, 285 °, 315 °, 345 °) A microlens whose bottom surface is inclined by 5 ° is arranged for each partial region. Further, an intermediate belt-shaped portion (a hatched region) is also provided between the partial regions B1 to B12. Twelve partial areas C1 to C12 are provided outside these partial areas B1 to B12 via a ring-shaped intermediate strip (hatched area), and every 30 ° from the center of the effective imaging area. In parallel with the radially extending line (indicated by the alternate long and short dash line), a microlens whose bottom surface is inclined by 10 ° in the central direction of the effective imaging region is arranged for each partial region. In addition, an intermediate band (a hatched area) is also provided between the partial areas C1 to C12. Twelve partial areas D1 to D12 are provided outside these partial areas C1 to C12 via an annular intermediate strip (hatched area), and every 30 ° from the center of the effective imaging area. A microlens whose bottom surface is inclined by 15 ° in the direction of the center of the effective imaging region is arranged for each partial region in parallel with a radially extending line (indicated by a one-dot chain line). Since a solid-state image sensor with a horizontally long (horizontal: vertical = 16: 9) screen is assumed, there are no four partial regions D3, D4, D9, and D10. In addition, an intermediate band (a hatched area) is also provided between the partial areas D1 to D12. Further, twelve partial areas E1 to E12 are provided outside these partial areas D1 to D12 via a ring-shaped intermediate strip (hatched area), 30 from the center of the effective imaging area. A microlens whose bottom surface is inclined by 20 ° in the central direction of the effective imaging region is arranged for each partial region in parallel with a line (indicated by a one-dot chain line) that extends radially every angle. Again, since a solid-state image sensor with a horizontally long (horizontal: vertical = 16: 9) screen is assumed, there are no eight partial regions E2 to E5 and E8 to E11. In addition, an intermediate band (a hatched area) is also provided between the partial areas E1 to E12.

そして、隣接する部分領域間に設定された中間帯状部には、隣接する部分領域における各々の傾斜角度のマイクロレンズが混在して配置される。図7は図6において鎖線の円で囲んだ部分領域B6、B7、C6、C7の拡大図であり、隣接する部分領域間に設定される中間帯状部には斜線を付して示している。この図7の部分領域B6と部分領域B7の境界の中間帯状部には、165°に延びる線と平行に有効撮像領域の中心方向に底面が5°傾斜したマイクロレンズ(B6)と、195°に延びる線と平行に有効撮像領域の中心方向に底面が5°傾斜したマイクロレンズ(B7)とが混在して配置される。このような2種のマイクロレンズの混在比率は、例えば、マイクロレンズ(B6)とマイクロレンズ(C6)とが交互となるような1:1とすることができる。また、2種のマイクロレンズの混在比率を1:0〜0:1の範囲内で連続的に変化させてもよい。例えば、中間帯状部の部分領域B6側ではマイクロレンズ(B6)が2/3、マイクロレンズ(B7)が1/3の比率で混在し、部分領域B7側ではマイクロレンズ(B6)が1/3、マイクロレンズ(B7)が2/3の比率で混在するように連続的に変化させることにより、部分領域B6と部分領域B7の境界部付近でのスムースな傾斜角度の変化が可能となる。さらに、中間帯状部の部分領域B6側ではマイクロレンズ(B6)の比率をほぼ100%とし、部分領域B7に向うにつれてマイクロレンズ(B7)の比率を高め、部分領域B7側ではマイクロレンズ(B7)がほぼ100%となるように混在させることにより、部分領域B6と部分領域B7の境界部付近でのマイクロレンズの傾斜角度の変化が更にスムースなものとなる。   Then, in the intermediate band portion set between the adjacent partial areas, microlenses having respective inclination angles in the adjacent partial areas are mixedly arranged. FIG. 7 is an enlarged view of partial regions B6, B7, C6, and C7 surrounded by a chain line circle in FIG. 6, and an intermediate band portion set between adjacent partial regions is indicated by hatching. In the middle band portion at the boundary between the partial area B6 and the partial area B7 in FIG. 7, a microlens (B6) whose bottom surface is inclined by 5 ° in the central direction of the effective imaging region in parallel with a line extending at 165 °, and 195 ° And a microlens (B7) whose bottom surface is inclined by 5 ° in the central direction of the effective imaging region in parallel with the line extending in the direction. The mixing ratio of such two types of microlenses can be set to 1: 1 such that the microlenses (B6) and the microlenses (C6) are alternated, for example. Further, the mixing ratio of the two types of microlenses may be continuously changed within a range of 1: 0 to 0: 1. For example, the microlens (B6) is mixed at a ratio of 2/3 and the microlens (B7) at a ratio of 1/3 on the partial area B6 side of the intermediate band-shaped portion, and the microlens (B6) is 1/3 on the partial area B7 side. By continuously changing the microlenses (B7) so as to be mixed at a ratio of 2/3, it is possible to smoothly change the inclination angle in the vicinity of the boundary between the partial region B6 and the partial region B7. Further, the ratio of the microlens (B6) is set to approximately 100% on the partial area B6 side of the intermediate band-shaped portion, and the ratio of the microlens (B7) is increased toward the partial area B7, and the microlens (B7) is increased on the partial area B7 side. Are mixed so as to be almost 100%, the change in the inclination angle of the microlens near the boundary between the partial region B6 and the partial region B7 becomes smoother.

同様に、部分領域C6と部分領域C7の境界の中間帯状部には、165°に延びる線と平行に有効撮像領域の中心方向に底面が10°傾斜したマイクロレンズ(C6)と、195°に延びる線と平行に有効撮像領域の中心方向に底面が10°傾斜したマイクロレンズ(C7)とが混在して配置される。一方、部分領域B6と部分領域C6の境界の中間帯状部には、165°に延びる線と平行に有効撮像領域の中心方向に底面が5°傾斜したマイクロレンズ(B6)と、同じく165°に延びる線と平行に有効撮像領域の中心方向に底面が10°傾斜したマイクロレンズ(C6)とが混在して配置される。また、部分領域B7と部分領域C7の境界の中間帯状部には、195°に延びる線と平行に有効撮像領域の中心方向に底面が5°傾斜したマイクロレンズ(B7)と、同じく195°に延びる線と平行に有効撮像領域の中心方向に底面が10°傾斜したマイクロレンズ(C7)とが混在して配置される。これらの中間帯状部における2種のマイクロレンズの混在比率は、上述の中間帯状部と同様とすることができる。   Similarly, in the middle band-like portion at the boundary between the partial area C6 and the partial area C7, a microlens (C6) whose bottom surface is inclined by 10 ° in the central direction of the effective imaging region in parallel with a line extending at 165 ° and at 195 ° A microlens (C7) whose bottom surface is inclined by 10 ° in the center direction of the effective imaging region is disposed in parallel with the extending line. On the other hand, in the middle band-like portion at the boundary between the partial region B6 and the partial region C6, a microlens (B6) whose bottom surface is inclined by 5 ° in the central direction of the effective imaging region in parallel with a line extending at 165 ° is also at 165 °. A microlens (C6) whose bottom surface is inclined by 10 ° in the center direction of the effective imaging region is disposed in parallel with the extending line. In addition, an intermediate band-like portion at the boundary between the partial region B7 and the partial region C7 has a microlens (B7) whose bottom surface is inclined by 5 ° in the central direction of the effective imaging region in parallel with a line extending to 195 °, and also at 195 °. A microlens (C7) whose bottom surface is inclined by 10 ° in the center direction of the effective imaging region is disposed in parallel with the extending line. The mixing ratio of the two types of microlenses in these intermediate strips can be the same as that of the above-described intermediate strips.

また、中間帯状部が交差する部分については、例えば、図8(A)に示すように、隣接する中間帯状部の境界を交差中心の向けて斜め方向に設けることもでき、また、図8(B)に示すように、交差する部分(斜線を付した部分)に隣接する4つの部分領域B6、B7、C6、C7に配置されるマイクロレンズの全て種類を混在して配置してもよい。この場合、混在比率は、有効撮像領域の中心方向(図8(B)の矢印a方向)に向けて傾斜角度が徐々に大きくなるように配置してもよく、また、4種のマイクロレンズをランダムに配置して、交差する部分での混在比率を均等にしてもよい。   In addition, as for the portion where the intermediate band-shaped portions intersect, for example, as shown in FIG. 8A, the boundary of the adjacent intermediate band-shaped portions can be provided obliquely toward the intersection center. As shown in B), all types of microlenses arranged in the four partial regions B6, B7, C6, and C7 adjacent to the intersecting portion (hatched portion) may be mixed and arranged. In this case, the mixture ratio may be arranged so that the inclination angle gradually increases toward the center direction of the effective imaging region (the direction of arrow a in FIG. 8B). It may be arranged at random, and the mixing ratio at the intersecting portions may be equalized.

(第3の実施形態)
本実施形態の固体撮像素子は、有効撮像領域は中心から周辺に向って複数の部分領域に分割され、これらの複数の部分領域には、傾斜角度の異なるマイクロレンズが混在しているような部分領域が存在させたものとし、隣接するマイクロレンズの傾斜角度の差を10°以下としたものである。
図9は本実施形態の固体撮像素子のマイクロレンズ配置図である。図9において、(0,0)点は有効撮像領域の中心点を示し、図面が煩雑になるのを避けるために、中心点から右上の1/4の領域の30個×20個の画素のみを示している。図9に示される固体撮像素子では、X軸方向に(X1)〜(X6)の6分割とされ、1個の部分領域は5個×20個の画素からなっている。また、マイクロレンズは、マイクロレンズ底面の傾斜角度が0°(図では白で表示している)のもの、マイクロレンズ底辺がX軸の0点方向に5°傾斜したもの(図では斜線を付して表示している)、2種類で構成されている。そして、傾斜角度5°のマイクロレンズの存在確率はX軸の周辺方向に向けて5画素毎に0%から100%まで20%づつ変化し、Y軸方向の20画素でのマイクロレンズの配置は均一となっている。すなわち、部分領域(X1)内では、X軸方向5個のマイクロレンズがすべて傾斜角度0°のもの(傾斜角度5°のマイクロレンズの存在確率0%)、部分領域(X2)内では、X軸方向5個のうち、傾斜角度5°のマイクロレンズが1個(存在確率20%)、部分領域(X3)内では、X軸方向5個のうち、傾斜角度5°のマイクロレンズが2個(存在確率40%)、部分領域(X4)内では、X軸方向5個のうち、傾斜角度5°のマイクロレンズが3個(存在確率60%)、部分領域(X5)内では、X軸方向5個のうち、傾斜角度5°のマイクロレンズが4個(存在確率80%)、部分領域(X6)内では、X軸方向5個全てが傾斜角度5°のマイクロレンズ(存在確率100%)となっている。
(Third embodiment)
In the solid-state imaging device according to the present embodiment, the effective imaging region is divided into a plurality of partial regions from the center toward the periphery, and the plurality of partial regions are portions where microlenses having different inclination angles are mixed. It is assumed that there is a region, and the difference in inclination angle between adjacent microlenses is 10 ° or less.
FIG. 9 is a layout diagram of microlenses of the solid-state imaging device of the present embodiment. In FIG. 9, the (0, 0) point indicates the center point of the effective imaging area, and in order to avoid the complexity of the drawing, only 30 × 20 pixels in the ¼ area in the upper right corner from the center point. Is shown. In the solid-state imaging device shown in FIG. 9, (X1) to (X6) are divided into six in the X-axis direction, and one partial region is composed of 5 × 20 pixels. In addition, the microlens has a microlens bottom tilt angle of 0 ° (indicated in white in the figure) and a microlens base tilted by 5 ° in the direction of the zero point of the X axis (indicated by a hatched line in the figure). It is composed of two types. The existence probability of microlenses with an inclination angle of 5 ° changes by 20% from 0% to 100% every 5 pixels toward the peripheral direction of the X axis, and the arrangement of microlenses at 20 pixels in the Y axis direction is as follows. It is uniform. That is, in the partial area (X1), all the five microlenses in the X-axis direction have an inclination angle of 0 ° (the existence probability of microlenses having an inclination angle of 5 ° is 0%), and in the partial area (X2), X One microlens with an inclination angle of 5 ° out of the five in the axial direction (existence probability 20%), and two microlenses with an inclination angle of 5 ° out of the five in the X-axis direction in the partial region (X3). (Existence probability 40%) In the partial region (X4), among the five in the X-axis direction, three microlenses with an inclination angle of 5 ° (existence probability 60%), and in the partial region (X5), the X-axis Of the five directions, there are four microlenses with an inclination angle of 5 ° (existence probability 80%), and within the partial region (X6), all five microlenses with an inclination angle of 5 ° (existence probability 100%). ).

この例では、20%づつの段階的変化であるが、実際の固体撮像素子は少なくとも数百画素×数百画素の配列を有している。例えば、X軸方向に600画素の配列がある場合、上記の同じように1個の部分領域を5個×20個の100画素で設定すると、X軸方向に5画素毎(部分領域毎)に傾斜角度5°のマイクロレンズを1個づつ増やせば、傾斜角度5°のマイクロレンズの存在確率が2%づつ変化し、ほぼ連続的に変化させることができる。
上述の実施形態は例示であり、本発明の固体撮像素子はこれらに限定されるものではない。
In this example, the change is stepwise by 20%, but an actual solid-state imaging device has an array of at least several hundred pixels × several hundred pixels. For example, if there is an array of 600 pixels in the X-axis direction and one partial area is set with 5 × 20 100 pixels in the same manner as described above, every 5 pixels (each partial area) in the X-axis direction. If microlenses with an inclination angle of 5 ° are added one by one, the existence probability of microlenses with an inclination angle of 5 ° changes by 2%, and can be changed almost continuously.
The above-described embodiments are examples, and the solid-state imaging device of the present invention is not limited to these.

[撮像装置]
図10は、本発明の撮像装置の一実施形態を示す概略断面図である。図10において、本発明の撮像装置31は、本発明の固体撮像素子32を備えた基板33と、固体撮像素子32の外側に配した封止用部材34と、この封止用部材34を介して固体撮像素子32と所望の間隙を設けて対向するように配設された保護材35とを備えている。また、固体撮像素子32は配線36、表裏導通ビア37を介して外部端子38に接続されている。このようなセラミックパッケージ型の撮像装置31は、種々のデジタルカメラ、ビデオカメラ等に使用することができ、カメラの高感度化、小型化、薄型化が可能である。
[Imaging device]
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the imaging apparatus of the present invention. In FIG. 10, an imaging device 31 of the present invention includes a substrate 33 including the solid-state imaging device 32 of the present invention, a sealing member 34 disposed outside the solid-state imaging device 32, and the sealing member 34. And a protective material 35 disposed to face the solid-state imaging device 32 with a desired gap. The solid-state imaging device 32 is connected to an external terminal 38 via a wiring 36 and front and back conductive vias 37. Such a ceramic package type image pickup device 31 can be used for various digital cameras, video cameras, and the like, and the sensitivity, size and thickness of the camera can be reduced.

また、図11は、本発明の撮像装置の他の実施形態を示す概略断面図である。図11に示される本発明の撮像装置41は、携帯電話用カメラモジュールの例であり、本発明の固体撮像素子42を備えた基板43と、固体撮像素子42の外側に配した封止用部材44と、固体撮像素子42と所望の間隙を設けて対向するように配設された赤外カットフィルタ45と、赤外カットフィルタ45上に配設された鏡筒46と、この鏡筒46内に装着されたレンズユニット47を備えている。このような撮像装置41は、本発明の固体撮像素子42がシェーディング補正されていて高感度のものであるため、小型化、薄型化が可能である。
本発明の撮像装置は上述の実施形態に限定されるものではなく、固体撮像素子として本発明の固体撮像素子を備えるものであればよく、従来の種々の撮像装置の構成をそのまま採用することができる。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the imaging apparatus of the present invention. An imaging device 41 of the present invention shown in FIG. 11 is an example of a camera module for a mobile phone, and includes a substrate 43 provided with the solid-state image sensor 42 of the present invention and a sealing member disposed outside the solid-state image sensor 42. 44, an infrared cut filter 45 disposed so as to face the solid-state imaging device 42 with a desired gap, a lens barrel 46 disposed on the infrared cut filter 45, and the inside of the lens barrel 46 The lens unit 47 attached to the lens is provided. Such an image pickup apparatus 41 can be reduced in size and thickness because the solid-state image pickup element 42 of the present invention is subjected to shading correction and has high sensitivity.
The image pickup apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and any structure that includes the solid-state image pickup element of the present invention as a solid-state image pickup element may be used, and the configurations of various conventional image pickup apparatuses may be employed as they are. it can.

次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
[実施例]
まず、画素受光部ピッチ2.0μm、画素数1920個×1080個のCMOSイメージセンサーを形成したウェハを用意した。
次に、上記のウェハ上に、以下のようにして、下平坦化層、カラーフィルタ、上平坦化層、および、マイクロレンズを形成した。
(下平坦化層の形成)
ウェハ表面をスピンスクラパーで洗浄した後、光硬化型アクリル系透明樹脂材料(富士マイクロエレクトロニクスマテリアルズ(株)製 CT−2020L)をスピン塗布し、次いで、プリベーク、紫外線全面露光、ポストベークを行って下平坦化層(厚み0.3μm)を形成した。
Next, an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail.
[Example]
First, a wafer on which a CMOS image sensor having a pixel light receiving portion pitch of 2.0 μm and a pixel number of 1920 × 1080 was formed.
Next, a lower planarization layer, a color filter, an upper planarization layer, and a microlens were formed on the wafer as described below.
(Formation of lower planarization layer)
After cleaning the wafer surface with a spin scraper, a photo-curing acrylic transparent resin material (CT-2020L manufactured by Fuji Microelectronics Materials Co., Ltd.) is spin-coated, and then pre-baking, UV exposure and post-baking are performed. A lower planarizing layer (thickness 0.3 μm) was formed.

(カラーフィルタの形成)
ネガ型感光性の赤色材料(R用材料)、緑色材料(G用材料)、青色材料(B用材料)として以下の材料を用意した。
R用材料:富士マイクロエレクトロニクスマテリアルズ(株)製 SR−4000L
G用材料:富士マイクロエレクトロニクスマテリアルズ(株)製 SG−4000L
B用材料:富士マイクロエレクトロニクスマテリアルズ(株)製 SB−4000L
G、R、Bの形成順序で、上記材料をスピン塗布し、プリベーク、1/5縮小型のi線ステッパーによる露光、現像、ポストベークを行って、RGBカラーフィルタ(厚み0.8μm)を形成した。尚、現像液として、富士マイクロエレクトロニクスマテリアルズ(株)製 CD−2000の50%希釈液を使用した。また、カラーフィルタの配置ピッチは2μmとした。
(上平坦化層の形成)
RGBカラーフィルタ上に、光硬化型アクリル系透明樹脂材料(富士マイクロエレクトロニクスマテリアルズ(株)製 CT−2020L)をスピン塗布し、次いで、プリベーク、紫外線全面露光、ポストベークを行って上平坦化層(厚み0.3μm)を形成した。
(Formation of color filter)
The following materials were prepared as negative photosensitive red materials (R materials), green materials (G materials), and blue materials (B materials).
Material for R: SR-4000L manufactured by Fuji Microelectronic Materials Co., Ltd.
Material for G: SG-4000L manufactured by Fuji Microelectronic Materials Co., Ltd.
Material for B: SB-4000L manufactured by Fuji Microelectronic Materials Co., Ltd.
In the order of formation of G, R, and B, the above materials are spin-coated, and an RGB color filter (thickness 0.8 μm) is formed by performing pre-baking, exposure with a 1/5 reduction type i-line stepper, development, and post-baking. did. As a developing solution, a 50% diluted solution of CD-2000 manufactured by Fuji Microelectronic Materials Co., Ltd. was used. The arrangement pitch of the color filters was 2 μm.
(Formation of upper planarization layer)
A light curable acrylic transparent resin material (CT-2020L manufactured by Fuji Microelectronics Materials Co., Ltd.) is spin-coated on the RGB color filter, followed by pre-baking, ultraviolet exposure and post-baking, and an upper flattening layer (Thickness 0.3 μm) was formed.

(マイクロレンズの形成)
上平坦化層上に、マイクロレンズ材料としてJSR(株)製 MFR401Lをスピン塗布し、プリベーク、1/5縮小型のi線ステッパーによる露光、現像、後露光、ポストベークを行って、マイクロレンズを形成した。尚、現像液として、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)の1.19%液を使用した。
上記露光においては、上記の実施形態で説明した楔形基部とマイクロレンズを同時一括に形成する方法を用い、図15に示すようなマイクロレンズ形成用のマスクパターンと、図16に示すような楔形基部形成用のマスクパターンとを加味したマスクパターンを用いて露光を行った。
(Formation of microlenses)
On top flattening layer, spin coating of MFR401L made by JSR Co., Ltd. as microlens material, pre-baking, exposure with 1/5 reduction type i-line stepper, development, post-exposure, post-baking, Formed. A 1.19% solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide) was used as the developer.
In the exposure described above, the method for forming the wedge-shaped base and the microlens at the same time as described in the above embodiment is used, and the mask pattern for forming the microlens as shown in FIG. 15 and the wedge-shaped base as shown in FIG. It exposed using the mask pattern which considered the mask pattern for formation.

これにより、図5に示されるような部分領域(1)〜(5)、(2′)〜(5′)において、部分領域(1)には傾斜角度0°のマイクロレンズを配置した。また、(2)〜(5)方向へ順に、傾斜角度が5°、10°、15°、20°の4種のマイクロレンズを配置した。同様に、(2′)〜(5′)方向へ順に、傾斜角度が5°、10°、15°、20°の4種のマイクロレンズを配置した。尚、傾斜はいずれも有効撮像領域の周辺方向に向くものである。また、中間帯状部では、傾斜角度が異なるマイクロレンズの混在比率が1:1となるように配置した。この場合、部分領域(1)はX軸上、有効撮像領域中心から102画素までとし、部分領域(2)、(2′)はX軸上の103画素から311画素まで、部分領域(3)、(3′)はX軸上の312画素から563画素まで、部分領域(4)、(4′)はX軸上の564画素から878画素まで、部分領域(5)、(5′)はX軸上の879画素から最外周の960画素までとした。尚、部分領域間の中間帯状部は、(1)と(2)、(2)と(3)、(3)と(4)、(4)と(5)、および、(1′)と(2′)、(2′)と(3′)、(3′)と(4′)、(4′)と(5′)の部分領域の境界線より両側にそれぞれ25画素、計50画素の幅とした。   Thus, in the partial areas (1) to (5) and (2 ′) to (5 ′) as shown in FIG. 5, microlenses having an inclination angle of 0 ° were arranged in the partial area (1). In addition, four types of microlenses having inclination angles of 5 °, 10 °, 15 °, and 20 ° were arranged in the order of (2) to (5). Similarly, four types of microlenses having inclination angles of 5 °, 10 °, 15 °, and 20 ° were arranged in the order of (2 ′) to (5 ′). Note that the inclinations are all directed toward the periphery of the effective imaging area. Further, in the intermediate belt-shaped portion, the microlenses having different inclination angles are arranged so that the mixing ratio is 1: 1. In this case, the partial area (1) is on the X axis from the effective imaging area center to 102 pixels, and the partial areas (2) and (2 ') are from 103 pixels to 311 pixels on the X axis, and the partial area (3) , (3 ′) is from 312 pixels to 563 pixels on the X axis, partial areas (4) and (4 ′) are from 564 pixels to 878 pixels on the X axis, and partial areas (5) and (5 ′) are From 879 pixels on the X axis to 960 pixels on the outermost periphery. The intermediate strips between the partial areas are (1) and (2), (2) and (3), (3) and (4), (4) and (5), and (1 ') and (2 '), (2') and (3 '), (3') and (4 '), (4') and 25 pixels on both sides from the boundary line of the partial region, respectively, 50 pixels in total And the width.

次に、ボンディングパッド部の窓開けを行った。すなわち、ポジレジスト(住友化学(株)製 i線用ポジレジスト PFI−27)をスピン塗布し、次いで、プリベーク後、ボンディングパッド部およびスクライブ部に対応するパターンを有するフォトマスク用いて露光、現像を行い、ボンディングパッド部およびスクライブ部のレジストを除去し、その後、酸素アッシングを行って、当該箇所上の上平坦化層、下平坦化層をエッチング除去した。次いで、レジスト剥離液を用いてポジレジストを除去した。
次いで、ウェハのダイシングを行い、パッケージ組立を行って、本発明の固体撮像素子を作製した。
Next, the bonding pad portion was opened. That is, a positive resist (i-line positive resist PFI-27 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is spin-coated, and after pre-baking, exposure and development are performed using a photomask having a pattern corresponding to the bonding pad portion and the scribe portion. Then, the resist in the bonding pad portion and the scribe portion was removed, and then oxygen ashing was performed, and the upper planarization layer and the lower planarization layer on the portion were removed by etching. Next, the positive resist was removed using a resist stripping solution.
Next, the wafer was diced and package assembled to produce the solid-state imaging device of the present invention.

[比較例]
マイクロレンズの形成を以下のように行った他は、実施例と同様にして固体撮像素子を作製した。
(マイクロレンズの形成)
上平坦化層上に、マイクロレンズ材料としてJSR(株)製 MFR401Lをスピン塗布し、プリベーク、1/5縮小型のi線ステッパーによる露光、現像、後露光、ポストベークを行って、マイクロレンズを形成した。尚、現像液として、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)の1.19%液を使用した。
上記露光においては、図15に示すようなマイクロレンズ形成用のマスクパターンを用いて露光を行った。
[Comparative example]
A solid-state imaging device was fabricated in the same manner as in the example except that the microlens was formed as follows.
(Formation of microlenses)
On top flattening layer, spin coating of MFR401L made by JSR Co., Ltd. as microlens material, pre-baking, exposure with 1/5 reduction type i-line stepper, development, post-exposure, post-baking, Formed. A 1.19% solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide) was used as the developer.
In the exposure described above, exposure was performed using a mask pattern for forming a microlens as shown in FIG.

[評 価]
上述のように作製した固体撮像素子に関して、下記の条件で感度を測定し、結果を図12に示した。図12に示されるように、本発明の固体撮像素子は、シェーディング補正が有効になされ、その感度分布(図12に実線で示す)は比較例の固体撮像素子の感度分布(図12に鎖線で示す)に比べて約20%改善されていることが確認された。
(感度の測定条件)
作製した固体撮像素子に、カメラレンズとして図17に示す特性のものを用い、
白色光源に対するX軸方向の感度分布を測定した。
[Evaluation]
For the solid-state imaging device manufactured as described above, the sensitivity was measured under the following conditions, and the results are shown in FIG. As shown in FIG. 12, the solid-state image sensor of the present invention is effectively subjected to shading correction, and the sensitivity distribution (shown by a solid line in FIG. 12) is the sensitivity distribution (solid line in FIG. 12) of the solid-state image sensor of the comparative example. It was confirmed that the improvement was about 20% compared to (shown).
(Sensitivity measurement conditions)
For the produced solid-state imaging device, a camera lens having the characteristics shown in FIG.
The sensitivity distribution in the X-axis direction with respect to the white light source was measured.

小型で高信頼性の固体撮像素子、撮像装置が要求される種々の分野において適用できる。   The present invention can be applied to various fields in which a small and highly reliable solid-state imaging device and imaging device are required.

本発明の固体撮像素子の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the solid-state image sensor of this invention. マイクロレンズの傾斜角度を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the inclination-angle of a micro lens. 本発明の固体撮像素子を説明するための部分領域毎のマイクロレンズの傾斜角度を示す図である。It is a figure which shows the inclination-angle of the micro lens for every partial area for demonstrating the solid-state image sensor of this invention. 本発明の固体撮像素子を説明するためのマイクロレンズの傾斜角度を示す図である。It is a figure which shows the inclination-angle of the micro lens for demonstrating the solid-state image sensor of this invention. 本発明の固体撮像素子の一実施形態におけるマイクロレンズの配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the micro lens in one Embodiment of the solid-state image sensor of this invention. 本発明の固体撮像素子の他の実施形態におけるマイクロレンズの配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the micro lens in other embodiment of the solid-state image sensor of this invention. 図6において円で囲んだ部分領域の拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of a partial region surrounded by a circle in FIG. 6. 図7に示される中間帯状部の交差部分におけるマイクロレンズの配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the micro lens in the cross | intersection part of the intermediate | middle strip | belt-shaped part shown by FIG. 本発明の固体撮像素子の他の実施形態におけるマイクロレンズの配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the micro lens in other embodiment of the solid-state image sensor of this invention. 本発明の撮像装置の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the imaging device of this invention. 本発明の撮像装置の他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example of the imaging device of this invention. 実施例における感度測定の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the sensitivity measurement in an Example. 固体撮像素子におけるシェーディング現象を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the shading phenomenon in a solid-state image sensor. 固体撮像素子におけるシェーディングの補正を説明するための図である。It is a figure for demonstrating correction | amendment of the shading in a solid-state image sensor. マイクロレンズ用フォトマスクを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the photomask for microlenses. マイクロレンズ用フォトマスクを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the photomask for microlenses. 撮像装置に用いられるレンズの主光線入射角度と像高の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the chief ray incident angle of a lens used for an imaging device, and image height. 有効撮像領域内でのシェーディングによる感度差を示す図である。It is a figure which shows the sensitivity difference by the shading within an effective imaging area. シェーディング補正のためのマイクロレンズの傾斜角度の補正を示す図である。It is a figure which shows correction | amendment of the inclination-angle of the micro lens for shading correction | amendment.

符号の説明Explanation of symbols

1…固体撮像素子
2…基板
3…受光部
4…遮光膜
5…パッシベーション層
6…遮光層
7…下平坦化層
8…カラーフィルタ
9…上平坦化層
10…マイクロレンズアレイ
11…マイクロレンズ
11a マイクロレンズ底面
12…楔形基部
31,41…撮像装置
32,42…固体撮像素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid-state image sensor 2 ... Board | substrate 3 ... Light-receiving part 4 ... Light-shielding film 5 ... Passivation layer 6 ... Light-shielding layer 7 ... Lower planarization layer 8 ... Color filter 9 ... Upper planarization layer 10 ... Micro lens array 11 ... Micro lens 11a Microlens bottom surface 12 ... Wedge-shaped base 31, 41 ... Imaging device 32, 42 ... Solid-state imaging device

Claims (10)

所定のピッチで2次元配置された複数の受光部と、個々の前記受光部に対応させて複数のマイクロレンズが2次元配置されてなるマイクロレンズアレイとを少なくとも備えている固体撮像素子において、
マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズは、受光部面に平行な面に対するマイクロレンズ底面の傾斜角度が異なる2種以上のマイクロレンズからなり、有効撮像領域は中心から周辺に向って複数の部分領域に分割され、個々の部分領域内には傾斜角度が同じマイクロレンズが配置され、マイクロレンズ底面の傾斜角度が異なる部分領域が隣接する境界部には、隣接する部分領域における各々の傾斜角度のマイクロレンズが混在している中間帯状部が存在し、隣接するマイクロレンズの傾斜角度の差が10°以下であることを特徴とする固体撮像素子。
In a solid-state imaging device comprising at least a plurality of light receiving portions arranged two-dimensionally at a predetermined pitch, and a microlens array in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged corresponding to the respective light receiving portions,
The microlens constituting the microlens array is composed of two or more kinds of microlenses having different inclination angles of the bottom surface of the microlens with respect to the plane parallel to the light receiving surface, and the effective imaging area is divided into a plurality of partial areas from the center toward the periphery. Microlenses having the same inclination angle are arranged in the individual partial areas, and the microlenses having respective inclination angles in the adjacent partial areas are adjacent to the boundary area where the partial areas having different inclination angles on the bottom surface of the microlens are adjacent to each other. A solid-state imaging device characterized in that there is an intermediate belt-like portion in which a mixture of two or more microlenses and a difference in inclination angle between adjacent microlenses is 10 ° or less.
前記中間帯状部での傾斜角度が異なるマイクロレンズの混在比率は1:0〜0:1の範囲内で連続的に変化することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。   2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a mixture ratio of microlenses having different inclination angles in the intermediate band portion continuously changes within a range of 1: 0 to 0: 1. 所定のピッチで2次元配置された複数の受光部と、個々の前記受光部に対応させて複数のマイクロレンズが2次元配置されてなるマイクロレンズアレイとを少なくとも備えている固体撮像素子において、
マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズは、受光部面に平行な面に対するマイクロレンズ底面の傾斜角度が異なる2種以上のマイクロレンズからなり、有効撮像領域は中心から周辺に向って複数の部分領域に分割され、該複数の部分領域には、傾斜角度の異なるマイクロレンズが混在しているような部分領域が存在し、隣接するマイクロレンズの傾斜角度の差が10°以下であることを特徴とする固体撮像素子。
In a solid-state imaging device comprising at least a plurality of light receiving portions arranged two-dimensionally at a predetermined pitch, and a microlens array in which a plurality of microlenses are two-dimensionally arranged corresponding to the respective light receiving portions,
The microlens constituting the microlens array is composed of two or more types of microlenses having different inclination angles of the bottom surface of the microlens with respect to the plane parallel to the light receiving surface, and the effective imaging area is divided into a plurality of partial areas from the center toward the periphery. The plurality of partial areas include partial areas in which microlenses having different inclination angles are mixed, and a difference in inclination angles between adjacent microlenses is 10 ° or less. Solid-state image sensor.
部分領域内での傾斜角度が異なるマイクロレンズの混在比率は、該部分領域内において有効撮像領域の中心から周辺に向う方向に沿って変化していることを特徴とする請求項3に記載の固体撮像素子。   4. The solid according to claim 3, wherein the mixing ratio of the microlenses having different inclination angles in the partial area changes along the direction from the center of the effective imaging area toward the periphery in the partial area. Image sensor. 部分領域内での傾斜角度が異なるマイクロレンズの混在比率は、該部分領域内においてほぼ均一であることを特徴とする請求項3に記載の固体撮像素子。   The solid-state image pickup device according to claim 3, wherein a mixing ratio of microlenses having different inclination angles in the partial area is substantially uniform in the partial area. 部分領域内にて、傾斜角度が異なるマイクロレンズがランダムに配置されていることを特徴とする請求項3に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 3, wherein microlenses having different inclination angles are randomly arranged in the partial region. マイクロレンズの平均的傾斜角度が、有効撮像領域の中心から周辺に向って大きくなる傾向であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the average inclination angle of the microlens tends to increase from the center of the effective imaging region toward the periphery. 前記部分領域はモザイク状であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the partial region has a mosaic shape. 前記部分領域は有効撮像領域中心を中心とする同心の環状領域であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 7, wherein the partial region is a concentric annular region centered on an effective imaging region center. 請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の固体撮像素子を備えることを特徴とする撮像装置。   An imaging apparatus comprising the solid-state imaging device according to claim 1.
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