JP2010283082A - Solid-state imaging apparatus, electronic equipment, and method of manufacturing solid-state imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は固体撮像装置、電子機器および固体撮像装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, an electronic apparatus, and a method for manufacturing the solid-state imaging device.
デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの電子機器は、固体撮像装置を含む。例えば、固体撮像装置として、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｃｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサを含む。また、固体撮像装置として、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサを含む。 Electronic devices such as digital video cameras and digital still cameras include solid-state imaging devices. For example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensor is included as a solid-state imaging device. The solid-state imaging device includes a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor.
固体撮像装置においては、複数の画素が形成されている撮像領域が、半導体基板の面に設けられている。この撮像領域においては、光電変換素子が、その複数の画素に対応するように、複数、形成されている。光電変換素子は、被写体像による光を受光し、その受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する。例えば、フォトダイオードが、この光電変換素子として形成されている。 In a solid-state imaging device, an imaging region in which a plurality of pixels are formed is provided on the surface of a semiconductor substrate. In this imaging region, a plurality of photoelectric conversion elements are formed so as to correspond to the plurality of pixels. The photoelectric conversion element receives light from the subject image, and generates signal charges by photoelectrically converting the received light. For example, a photodiode is formed as this photoelectric conversion element.
このフォトダイオードでは、ｐｎ接合部において、光を受光し光電変換することによって、信号電荷を生成し、その信号電荷を蓄積する。 In this photodiode, light is received and photoelectrically converted at the pn junction to generate signal charges and store the signal charges.
上記の固体撮像装置は、たとえば、フォトダイオードの上方にカラーフィルタと凸型のオンチップレンズが形成されている。入射光は、オンチップレンズを透過して集光され、カラーフィルタで特定の波長帯に分光されてフォトダイオードへ入射する。たとえば、カラーフィルタは、３原色（ＲＧＢ）のフィルタ層を含み、赤・青・緑のそれぞれの光に分光する。そして、フォトダイオードのｐｎ接合部において、光を受光し、光電変換することによって、信号電荷を生成する。 In the solid-state imaging device, for example, a color filter and a convex on-chip lens are formed above a photodiode. Incident light passes through an on-chip lens and is collected, and is split into a specific wavelength band by a color filter and enters a photodiode. For example, the color filter includes filter layers of three primary colors (RGB) and separates light into red, blue, and green light. Then, at the pn junction of the photodiode, light is received and subjected to photoelectric conversion to generate signal charges.
また、上記の固体撮像装置においては、半導体基板とカラーフィルタとの間に凸型の層内レンズを設けることが提案されている。層内レンズでは、オンチップレンズで集光させた光を再度フォトダイオードへ集光させている。これは、様々な入射角で入射する入射光に対し、電荷転送電極や配線などの障害物や、隣接するフォトダイオードを分離する素子分離領域を避けて、入射光をフォトダイオード中央付近へ効率よく導くためである。これにより、光電変換の効率を上げることができる(例えば、特許文献１参照)。 In the solid-state imaging device, it has been proposed to provide a convex inner lens between the semiconductor substrate and the color filter. In the in-layer lens, the light condensed by the on-chip lens is condensed again on the photodiode. For incident light incident at various incident angles, it avoids obstructions such as charge transfer electrodes and wiring, and element isolation regions that separate adjacent photodiodes, and efficiently transmits incident light near the center of the photodiode. It is for guiding. Thereby, the efficiency of photoelectric conversion can be raised (for example, refer patent document 1).
また、受光感度を高めるために、電荷転送電極や配線層などの障害物が形成されていない裏面から光を受光する裏面照射型の固体撮像装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。 In order to increase the light receiving sensitivity, a backside illumination type solid-state imaging device that receives light from the backside on which no obstacles such as charge transfer electrodes and wiring layers are formed has been proposed (see, for example, Patent Document 2). .
上記の裏面照射型の固体撮像装置では、マイクロレンズからフォトダイオードの間に配線層などの障害物が無いため、平坦化膜の膜厚が薄く、マイクロレンズとフォトダイオードとの間の距離が近い。従って、入射光をフォトダイオードの中央付近の位置に効率よく集光させるためには、裏面から入射された光を大きく曲げる必要がある。そのため、オンチップレンズを、より大きく膨らませた形状で形成している。 In the above-described back-illuminated solid-state imaging device, since there is no obstacle such as a wiring layer between the microlens and the photodiode, the planarization film is thin and the distance between the microlens and the photodiode is short. . Therefore, in order to efficiently collect the incident light at a position near the center of the photodiode, it is necessary to bend the light incident from the back surface. Therefore, the on-chip lens is formed in a shape that is more greatly expanded.
また、カラーフィルタの重ね合わせ部分などに入ることにより分光が不完全な光が入射した場合、配線層などの障害物がないためそのままフォトダイオードに入射し、混色などの原因となる場合がある。そのためオンチップレンズ境界の無効領域は、極力小さく抑えるようなレンズ形状としている。 In addition, when light with incomplete spectrum is incident due to entering the overlapping portion of the color filter or the like, there is no obstacle such as a wiring layer, so that it enters the photodiode as it is, which may cause color mixing. For this reason, the ineffective region at the boundary of the on-chip lens has a lens shape that is suppressed as much as possible.
しかしながら、オンチップレンズの形状を改良して入射光を曲げるのにも限界があり、半球以上に加工することは、困難である。
そのため、入射光をフォトダイオードの中央付近に効率よく集光させることが難しい場合がある。
However, there is a limit to bending the incident light by improving the shape of the on-chip lens, and it is difficult to process the hemisphere or more.
Therefore, it may be difficult to efficiently collect incident light near the center of the photodiode.
また、入射光を大きく曲げすぎると、隣接画素へ直接入射したり、シリコン基板中へ入ってから光電変換するまでに直進する距離（吸収深さ）の影響によって隣接画素内や素子分離領域で光電変換するなど、混色の原因となる場合がある。 In addition, if the incident light is bent too much, it is directly incident on the adjacent pixel, or it is photoelectrically generated in the adjacent pixel or in the element isolation region due to the influence of the distance (absorption depth) that goes straight from the time when it enters the silicon substrate to photoelectric conversion. It may cause color mixing such as conversion.
よって、撮像画像の画像品質が低下する場合がある。 Therefore, the image quality of the captured image may be deteriorated.
したがって、本発明は、撮像画像の画像品質を向上可能である固体撮像装置、電子機器、および、その製造方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a solid-state imaging device, an electronic device, and a manufacturing method thereof that can improve the image quality of a captured image.
本発明の固体撮像装置は、入射光を受光面で受光する光電変換部が基板の撮像面に設けられている画素と、前記光電変換部の上方に設けられており、前記入射光を前記受光面へ集光するマイクロレンズとを具備し、前記画素は、前記撮像面に複数が配列されており、前記マイクロレンズは、前記複数の画素のそれぞれに対応して複数が配列されている第１マイクロレンズと、前記第１マイクロレンズの上方にて前記複数の画素のそれぞれに対応して複数が配列されており、前記第１マイクロレンズと異なる屈折率の材料で形成されている第２マイクロレンズとを有し、前記第１マイクロレンズおよび前記第２マイクロレンズは、当該複数の第１マイクロレンズにて隣接して並ぶ第１マイクロレンズの間の境界部分が、前記撮像面の上方において隣接して並ぶ第２マイクロレンズの間の境界部分以外の部分に設けられている。 In the solid-state imaging device according to the present invention, a photoelectric conversion unit that receives incident light at a light receiving surface is provided above a pixel provided on an imaging surface of a substrate, and the photoelectric conversion unit, and the incident light is received by the light receiving unit. A plurality of microlenses arranged on the imaging surface, and a plurality of microlenses are arranged corresponding to each of the plurality of pixels. A plurality of microlenses and a second microlens arranged above the first microlens and corresponding to each of the plurality of pixels and made of a material having a refractive index different from that of the first microlens. In the first microlens and the second microlens, a boundary portion between the first microlenses arranged adjacent to each other in the plurality of first microlenses is located above the imaging surface. It is provided in a portion other than the boundary portion between the second micro lens arranged adjacently.
本発明においては、複数の光電変換部の上方にて、複数の画素のそれぞれに対応して、第１マイクロレンズが設けられている。そして、第１マイクロレンズの上方にて、複数の画素それぞれに対応して、第１マイクロレンズと異なる屈折率の材料で形成されている第２マイクロレンズが設けられている。そして、隣接して並ぶ第１マイクロレンズの間の境界部分が、撮像面の上方において隣接して並ぶ第２マイクロレンズの間の境界部分以外の部分に設けられている。これにより、固体撮像装置において、入射した光をフォトダイオードの中央付近に集光させることができる。 In the present invention, a first microlens is provided above each of the plurality of photoelectric conversion units, corresponding to each of the plurality of pixels. A second microlens formed of a material having a refractive index different from that of the first microlens is provided above the first microlens so as to correspond to each of the plurality of pixels. And the boundary part between the 1st microlenses arranged adjacently is provided in parts other than the boundary part between the 2nd microlenses arranged adjacently above the image pick-up surface. Thereby, in the solid-state imaging device, incident light can be condensed near the center of the photodiode.
本発明の電子機器は、光を集光するレンズと、前記レンズにより集光された光を光電変換することによって、信号電荷を生成して、ローデータを出力する固体撮像装置とを有し、前記固体撮像装置は、入射光を受光面で受光する光電変換部が基板の撮像面に設けられている画素と、前記光電変換部の上方に設けられており、前記入射光を前記受光面へ集光するレンズとを具備し、前記画素は、前記撮像面に複数が配列されており、前記レンズは、前記複数の画素のそれぞれに対応して複数が配列されている第１マイクロレンズと、前記第１マイクロレンズの上方にて前記複数の画素のそれぞれに対応して複数が配列されており、前記第１マイクロレンズと異なる屈折率の材料で形成されている第２マイクロレンズとを有し、前記第１マイクロレンズおよび前記第２マイクロレンズは、当該複数の第１マイクロレンズにて隣接して並ぶ第１マイクロレンズの間の境界部分が、前記撮像面の上方において隣接して並ぶ第２マイクロレンズの間の境界部分以外の部分に設けられている。 The electronic apparatus of the present invention includes a lens that collects light, and a solid-state imaging device that generates signal charges by photoelectrically converting the light collected by the lens and outputs raw data. In the solid-state imaging device, a photoelectric conversion unit that receives incident light on a light receiving surface is provided above a pixel provided on the imaging surface of a substrate and the photoelectric conversion unit, and the incident light is transmitted to the light receiving surface. A first condensing lens, and a plurality of the pixels are arranged on the imaging surface, and a plurality of the lenses are arranged corresponding to each of the plurality of pixels; A plurality of pixels arranged in correspondence with each of the plurality of pixels above the first microlens, and a second microlens formed of a material having a refractive index different from that of the first microlens. The first micro And a second microlens between the second microlenses where the boundary portion between the first microlenses arranged adjacent to each other in the plurality of first microlenses is adjacent to the upper side of the imaging surface. It is provided in parts other than the boundary part.
本発明の固体撮像装置の製造方法は、基板の撮像面に複数が配列されている複数の画素のそれぞれに対応して、複数が配列されるように第１マイクロレンズを形成する第１マイクロレンズ形成工程と、前記第１マイクロレンズの上方に前記複数の画素のそれぞれに対応して、複数が配列されるように、前記複数の第１マイクロレンズと異なる屈折率の材料で第２マイクロレンズを形成する第２マイクロレンズ形成工程とを有し、前記第２マイクロレンズ形成工程においては、前記第２マイクロレンズが当該複数の第２マイクロレンズにて隣接して並ぶ第２マイクロレンズの間の境界部分が、前記撮像面の上方において隣接して並ぶ第１マイクロレンズのレンズ間の境界部分以外の部分に設けられている。 In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the first microlens forms the first microlens so as to be arranged in correspondence with each of the plurality of pixels arranged on the imaging surface of the substrate. Forming a second microlens with a material having a refractive index different from that of the plurality of first microlenses, so that a plurality of the plurality of pixels are arranged corresponding to each of the plurality of pixels above the first microlens. A second microlens forming step to form a boundary between the second microlenses in which the second microlens is arranged adjacent to each other in the plurality of second microlenses. The portion is provided in a portion other than the boundary portion between the lenses of the first microlenses arranged adjacent to each other above the imaging surface.
本発明においては、入射した光をフォトダイオードの中央付近に集光させることができる固体撮像装置を製造することができる。 In the present invention, it is possible to manufacture a solid-state imaging device capable of collecting incident light near the center of the photodiode.
本発明によれば、撮像画像の画像品質を向上可能である固体撮像装置、電子機器、および、その製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solid-state imaging device which can improve the image quality of a captured image, an electronic device, and its manufacturing method can be provided.
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、説明は、下記の順序で行う。
１．実施形態１（２層のオンチップレンズの場合）
２．実施形態２（瞳補正された２層のオンチップレンズの場合）
３．実施形態３（１層のオンチップレンズと２層の層内レンズの場合）
４．実施形態４（瞳補正された１層のオンチップレンズと２層の層内レンズの場合）
５．実施形態５（２層のオンチップレンズと２層の層内レンズの場合）
６．実施形態６（瞳補正された２層のオンチップレンズと２層の層内レンズの場合）
The description will be given in the following order.
1. Embodiment 1 (in the case of a two-layer on-chip lens)
2. Embodiment 2 (in the case of a two-layer on-chip lens with pupil correction)
3. Embodiment 3 (in the case of a one-layer on-chip lens and a two-layer inner lens)
4). Embodiment 4 (in the case of a pupil-corrected one-layer on-chip lens and two-layer inner lens)
5). Embodiment 5 (in the case of a two-layer on-chip lens and a two-layer inner lens)
6). Embodiment 6 (in the case of a pupil-corrected two-layer on-chip lens and a two-layer inner lens)
＜１.実施形態１＞
［装置構成］
<1.
[Device configuration]
（１）カメラの全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係るカメラの構成を示す構成図である。
(1) Overall Configuration of Camera FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a camera according to an embodiment of the present invention.
図１に示すように、カメラ２００は、固体撮像装置１と、光学系２０２と、駆動回路２０３と、信号処理回路２０４とを有する。各部について、順次、説明する。
As shown in FIG. 1, the
固体撮像装置１は、光学系２０２を介して入射する入射光（被写体像）を撮像面で受光し光電変換することによって、信号電荷を生成後、ローデータを出力する。ここでは、固体撮像装置１は、駆動回路２０３から出力される制御信号に基づいて駆動する。固体撮像装置１の詳細な構成については、後述する。
The solid-
光学系２０２は、結像レンズ（図示なし）や絞り（図示なし）を含み、被写体像による入射光を、固体撮像装置１の撮像面ＰＳへ集光するように配置されている。
The
具体的には、図１に示すように、光学系２０２では、固体撮像装置１の撮像面ＰＳの中心部分に対しては、撮像面ＰＳに垂直な角度で主光線Ｈ１が出射される。一方で、撮像面ＰＳの周辺部分に対しては、撮像面ＰＳに垂直な方向に対して傾斜した角度で主光線Ｈ２が出射される。このように、光学系２０２においては、出射瞳距離が有限であるので、中心から周囲へ遠ざかるに従って、主光線Ｈ２が傾斜して、固体撮像装置１の撮像面ＰＳへ出射される。
Specifically, as shown in FIG. 1, in the
駆動回路２０３は、各種の制御信号を固体撮像装置１と信号処理回路２０４とに出力し、固体撮像装置１と信号処理回路２０４との動作を制御する。
The
信号処理回路２０４は、固体撮像装置１から出力されたローデータについて信号処理を実施することによって、被写体像についてデジタル画像を生成するように構成されている。
The
（２）固体撮像装置の要部構成
固体撮像装置１の全体構成について説明する。
(2) Main Configuration of Solid-State Imaging Device The overall configuration of the solid-
図２は、本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の全体構成の概略を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view illustrating the outline of the overall configuration of the solid-state imaging device according to
本実施形態の固体撮像装置１は、ＣＭＯＳ型イメージセンサであり、図２に示すように、基板１０１を含む。この基板１０１は、図２に示すように、基板１０１の面においては、撮像領域ＰＡと、周辺領域ＳＡとが設けられている。この基板１０１は、例えばシリコンからなる半導体基板である。
The solid-
（２−１）撮像領域
撮像領域ＰＡについて説明する。
(2-1) Imaging Area The imaging area PA will be described.
撮像領域ＰＡは、図２に示すように、矩形形状であり、複数の画素Ｐがｘ方向とｙ方向とのそれぞれに、配置されている。つまり、画素Ｐがマトリクス状に並んでいる。 As illustrated in FIG. 2, the imaging area PA has a rectangular shape, and a plurality of pixels P are arranged in each of the x direction and the y direction. That is, the pixels P are arranged in a matrix.
この撮像領域ＰＡは、図１に示した撮像面ＰＳに相当する。このため、上述したように、撮像領域ＰＡにて中心部分に配置された画素Ｐにおいては、撮像領域ＰＡの面に対して垂直な角度で主光線（図１のＨ１）が入射する。一方で、撮像領域ＰＡにて周辺部分に配置された画素Ｐにおいては、撮像領域ＰＡの面に対して垂直な方向に対して傾斜した角度で主光線（図１のＨ２）が入射する。 This imaging area PA corresponds to the imaging surface PS shown in FIG. For this reason, as described above, the principal ray (H1 in FIG. 1) is incident on the pixel P arranged at the central portion in the imaging area PA at an angle perpendicular to the surface of the imaging area PA. On the other hand, the principal ray (H2 in FIG. 1) is incident on the pixels P arranged in the peripheral portion in the imaging area PA at an angle inclined with respect to a direction perpendicular to the surface of the imaging area PA.
図３は、本発明の実施形態１に係る撮像領域において設けられた画素の要部を示す回路図である。 FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a main part of a pixel provided in the imaging region according to the first embodiment of the present invention.
撮像領域ＰＡに設けられた画素Ｐは、図３に示すように、フォトダイオード２１と、転送トランジスタ２２と、増幅トランジスタ２３と、アドレストランジスタ２４と、リセットトランジスタ２５とを含む。
As shown in FIG. 3, the pixel P provided in the imaging area PA includes a
画素Ｐにおいて、フォトダイオード２１は、図３に示すように、アノードが接地されている。そして、フォトダイオード２１は、図３に示すように、カソードが、転送トランジスタ２２に接続されている。
In the pixel P, the anode of the
画素Ｐにおいて、転送トランジスタ２２は、図３に示すように、フォトダイオード２１とフローティングディフュージョンＦＤとの間において介在するように設けられている。また、転送トランジスタ２２は、ゲート電極が、転送線２６に接続されている。そして、転送トランジスタ２２においては、転送線２６からゲート電極に転送パルスが与えられることで、フォトダイオード２１にて生成された信号電荷を、フローティングディフュージョンＦＤに転送する。
In the pixel P, as shown in FIG. 3, the
画素Ｐにおいて、増幅トランジスタ２３は、図３に示すように、ゲート電極がフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。また、増幅トランジスタ２３は、アドレストランジスタ２４を介して垂直信号線２７に接続され、撮像領域ＰＡ以外に設けられている定電流源Ｉとソースフォロアを構成している。そして、アドレストランジスタ２４がオン状態になったとき、増幅トランジスタ２３は、フローティングディフュージョンＦＤの電位を増幅して、その電位に応じた電圧が垂直信号線２７へ出力される。
In the pixel P, the
画素Ｐにおいて、アドレストランジスタ２４は、図３に示すように、アドレス信号が供給されるアドレス線２８にゲート電極が接続されている。アドレストランジスタ２４は、アドレス信号がゲート電極に供給されてオン状態になり、上記のように増幅トランジスタ２３によって増幅された電圧が、垂直信号線２７から出力される。そして、その電圧は、垂直信号線２７を介して、後述するカラム回路１４のＳ／Ｈ・ＣＤＳ回路に出力される。
In the pixel P, the
画素Ｐにおいて、リセットトランジスタ２５は、図３に示すように、リセット信号が供給されるリセット線２９にゲート電極が接続され、また、電源ＶｄｄとフローティングディフュージョンＦＤとの間において介在している。そして、リセットトランジスタ２５は、リセット線２９からリセット信号がゲート電極に供給された際に、フローティングディフュージョンＦＤの電位を、電源Ｖｄｄの電位に、リセットする。
In the pixel P, as shown in FIG. 3, the
この画素Ｐを駆動する動作は、転送トランジスタ２２と、アドレストランジスタ２４と、リセットトランジスタ２５との各ゲート電極が、行単位で接続されているので、その行単位にて並ぶ複数の画素Ｐのそれぞれについて同時に行われる。
In the operation of driving the pixel P, since the gate electrodes of the
（２−２）周辺領域
周辺領域ＳＡについて説明する。
(2-2) Peripheral Area The peripheral area SA will be described.
周辺領域ＳＡは、図２に示すように、撮像領域ＰＡの周囲に位置している。そして、この周辺領域ＳＡにおいては、画素Ｐにおいて生成された信号電荷を処理する周辺回路が設けられている。 The peripheral area SA is located around the imaging area PA as shown in FIG. In the peripheral area SA, a peripheral circuit for processing the signal charge generated in the pixel P is provided.
具体的には、図２に示すように、この周辺回路としては、垂直選択回路１３と、カラム回路１４と、水平選択回路１５と、水平信号線１６と、出力回路１７と、タイミング制御回路１８とが、設けられている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the peripheral circuits include a
垂直選択回路１３は、例えば、シフトレジスタ（図示なし）を含み、画素Ｐを行単位で選択駆動する。
The
カラム回路１４は、例えば、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）回路（図示なし）およびＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ；相関二重サンプリング）回路（図示なし）を含む。そして、カラム回路１４は、列単位で画素Ｐから読み出した信号について信号処理を実施する。
The
水平選択回路１５は、例えば、シフトレジスタ（図示なし）を含み、カラム回路１４によって各画素Ｐから読み出した信号を、順次、選択して出力する。そして、水平選択回路１５の選択駆動によって、順次、画素Ｐから読み出した信号を、水平信号線１６を介して出力回路１７に出力する。
The
出力回路１７は、例えば、デジタルアンプを含み、水平選択回路１５によって出力された信号について、増幅処理などの信号処理が実施後、外部へ出力する。
The
タイミング制御回路１８は、各種のタイミング信号を生成し、垂直選択回路１３、カラム回路１４、水平選択回路１５に出力することで、各部について駆動制御を行う。
The
（３）固体撮像装置の詳細構成
本実施形態にかかる固体撮像装置１の詳細内容について説明する。
(3) Detailed Configuration of Solid-State Imaging Device Detailed contents of the solid-
図４から図６は、本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の断面を示す図である。
ここで、図４は、本発明の実施形態１に係る図２に示した撮像領域ＰＡにおける中心の画素Ｐｃに位置する固体撮像装置の断面を示している。図５は、本発明の実施形態１に係る図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｌに位置する固体撮像装置の断面を示している。図６は、本発明の実施形態１に係る図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｒに位置する固体撮像装置の断面を示している。また、図４から図６において、図示の都合上、主光線を太線で示している。
4 to 6 are views showing a cross section of the solid-state imaging device according to
Here, FIG. 4 shows a cross section of the solid-state imaging device located at the central pixel Pc in the imaging area PA shown in FIG. 2 according to
本実施形態の固体撮像装置１は、例えば、基板１０１の裏面側から入射する光を受光して撮像を実施するように構成されている。
For example, the solid-
なお、撮像領域ＰＡにおいては、図３に示したように画素Ｐが構成されているが、フォトダイオード２１を除き、画素Ｐを構成する他の各部材については、図示を省略している。
In the imaging area PA, the pixel P is configured as illustrated in FIG. 3, but the illustration of the other members configuring the pixel P except for the
具体的には、固体撮像装置１は、図４から図６に示すように、基板１０１に、フォトダイオード２１、カラーフィルタ４０、オンチップレンズ６０とが、画素Ｐに対応して設けられている。そして、オンチップレンズ６０は、第１のオンチップレンズ６１と第２のオンチップレンズ６２とによって構成されている。
また、基板１０１とカラーフィルタ４０との間には、シリコン酸化膜３０が設けられている。そして、カラーフィルタ４０上には、平坦化膜５０が設けられている。
Specifically, as shown in FIGS. 4 to 6, in the solid-
A
各部について順次説明する。 Each part will be described sequentially.
フォトダイオード２１は、図４から図６に示すように、基板１０１の面に形成されており、光を受光し、光電変換することにより信号電荷を生成する。フォトダイオード２１は、図２において示した複数の画素Ｐのそれぞれに対応するように、複数が、基板１０１の面に配置されている。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
また、図４から図６に図示されていないが、基板１０１の正面側には、トランジスタ、配線層が形成されている。
Although not shown in FIGS. 4 to 6, transistors and wiring layers are formed on the front side of the
そして、基板１０１において、裏面側には、シリコン酸化膜３０、カラーフィルタ４０、平坦化膜５０、オンチップレンズ６０が、順次、配置されている。
In the
本実施形態では、図４から図６に示すように、基板１０１の裏面側において、画素Ｐにおけるフォトダイオード２１に対応するようにカラーフィルタ４０、オンチップレンズ６０が設けられている。そして、撮像領域ＰＡにおける画素Ｐの位置に関わらず、カラーフィルタ４０およびオンチップレンズ６０は、画素Ｐに対して同じ位置に配置される。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 4 to 6, the
シリコン酸化膜３０は、図４から図６に示すように、基板１０１におけるフォトダイオード２１が形成されている側に設けられている。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
カラーフィルタ４０は、図４から図６に示すように、シリコン酸化膜３０上に形成されている。カラーフィルタ４０は、被写体増による光を着色して、基板１０１の面に出射するように構成されている。図示を省略しているが、カラーフィルタ４０は、例えば、赤色（Ｒ）のレッドフィルタ、緑色（Ｇ）のグリーンフィルタ、青色（Ｂ）のブルーフィルタの３色からなり、いずれかのカラーフィルタ４０が、各画素Ｐに設けられている。例えば、カラーフィルタ４０は、レッドフィルタとグリーンフィルタとが交互に配列された列と、ブルーフィルタとグリーンフィルタとが交互に配列された列とが、行方向に同色が隣接しないように、列方向に１列毎に交互に配置されている。すなわち、レッドフィルタ、グリーンフィルタおよびブルーフィルタが市松模様状に配置されている。
The
平坦化膜５０は、図４から図６に示すように、カラーフィルタ４０上にて光透過性材料を用いて設けられている。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
（３−１）レンズの構成
オンチップレンズ６０は、図４から図６に示すように、平坦化膜５０を介してカラーフィルタ４０上に設けられている。
(3-1) Lens Configuration The on-
本実施形態では、オンチップレンズ６０は、図４から図６に示すように、第１のオンチップレンズ６１と第２のオンチップレンズ６２の２層からなる。
In the present embodiment, the on-
具体的には、オンチップレンズ６０において、第１のオンチップレンズ６１は、図４から図６に示すように、第２のオンチップレンズ６２よりフォトダイオード２１に近い位置に設けられている。
Specifically, in the on-
また、オンチップレンズ６０において、第２のオンチップレンズ６２は、図４から図６に示すように、第１のオンチップレンズ６１の上方、すなわち第１のオンチップレンズ６１よりフォトダイオード２１から遠い位置に積層されている。すなわち、第２のオンチップレンズ６２は、第１のオンチップレンズ６１よりも光の入射側に形成されている。
Further, in the on-
そして、オンチップレンズ６０は光が透過する光透過性材料で構成されており、第１のオンチップレンズ６１と第２のオンチップレンズ６２は、屈折率の異なる材料により構成されている。
The on-
本実施形態において、例えば、第１のオンチップレンズ６１は、第２のオンチップレンズ６２よりも屈折率が低い材料で構成されている。すなわち、光の入射側に形成されているオンチップレンズの方が、そのオンチップレンズの下方に形成されているオンチップレンズよりも屈折率が高い材料で構成されている。また、第２のオンチップレンズ６２は、第２のオンチップレンズ６２の周辺領域よりも屈折率が高い材料で構成されている。
In the present embodiment, for example, the first on-
具体的には、第１のオンチップレンズ６１は、屈折率が、１．５から１．６程度であるスチレン系樹脂などから構成されている。また、第２のオンチップレンズ６２は、添加物を加えるか金属酸化物微粒子などを分散させるなどして、その屈折率を第１のオンチップレンズ６１より高く調整されたスチレン系樹脂を主成分として構成されている。
Specifically, the first on-
また、上記と異なり、第１のオンチップレンズ６１は、第２のオンチップレンズ６２よりも屈折率の高い材料で構成されていても良い。
Further, unlike the above, the first on-
（３−２）レンズの配置
図７は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置における第１のオンチップレンズと第２のオンチップレンズとの配置関係を示す上面図である。図７（ａ）は、画素Ｐに対して第１のオンチップレンズが配置される位置を示す上面図である。図７（ｂ）は、画素Ｐに対して第２のオンチップレンズが配置される位置を示す上面図である。図７（ｃ）は、画素Ｐに対して第１および第２のオンチップレンズが配置される位置を示す上面図である。
(3-2) Lens Arrangement FIG. 7 is a top view showing the arrangement relationship between the first on-chip lens and the second on-chip lens in the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention. FIG. 7A is a top view showing a position where the first on-chip lens is arranged with respect to the pixel P. FIG. FIG. 7B is a top view showing a position where the second on-chip lens is disposed with respect to the pixel P. FIG. FIG. 7C is a top view illustrating positions where the first and second on-chip lenses are disposed with respect to the pixel P. FIG.
図７（ａ）において、図示の都合上、画素Ｐを太線で示し、第１のオンチップレンズ６１を細線で示している。また、図７（ｂ）において、画素Ｐを太線で示し、第２のオンチップレンズ６２を細線で示している。また、図７（ｃ）において、図示の都合上、画素Ｐを太線で示し、第１のオンチップレンズ６１を破線で示し、第２のオンチップレンズ６２を細線で示している。
In FIG. 7A, for convenience of illustration, the pixel P is indicated by a thick line, and the first on-
図７（ａ）に示すように、第１のオンチップレンズ６１は、複数がマトリックス状に並んでいる。複数の第１のオンチップレンズ６１は、幅がＤ１であり、ピッチがＰ１となるように配列されている。そして、第１のオンチップレンズ６１は、それぞれの中心が、４つの画素Ｐを組み合わせたときの中心点と一致するように形成されている。
As shown in FIG. 7A, a plurality of first on-
また、図７（ｂ）に示すように、第２のオンチップレンズ６２は、複数がマトリックス状に並んでいる。複数の第２のオンチップレンズ６２は、幅がＤ２であり、ピッチがＰ２となるように配列されている。そして、複数の第２のオンチップレンズ６２のそれぞれは、レンズ中心が、対応する各画素Ｐの中心と一致するように形成されている。
Further, as shown in FIG. 7B, a plurality of second on-
本実施形態では、図７（ｃ）に示すように、第１のオンチップレンズ６１の幅Ｄ１と第２のオンチップレンズ６２の幅Ｄ２は、同一の幅（Ｄ１＝Ｄ２）である。また、第１のオンチップレンズのピッチＰ１と第２のオンチップレンズのピッチＰ２は、同一のピッチ（Ｐ１＝Ｐ２）である。
そして、本実施形態では、第１のオンチップレンズ６１は、レンズ中心が、第２のオンチップレンズ６２レンズ中心から、ｘ方向にピッチＰ１の半分（Ｐ１／２）だけシフトするように設けられている。
また、第１のオンチップレンズ６１は、ｙ方向においても、それぞれのレンズ中心が、第２のオンチップレンズ６２のレンズ中心からピッチＰ１の半分（Ｐ１／２）だけシフトするように設けられている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7C, the width D1 of the first on-
In the present embodiment, the first on-
The first on-
上記に示す第１のオンチップレンズ６１と第２のオンチップレンズ６２の位置関係は、撮像領域ＰＡにおける画素Ｐの位置に関わらず、同一である。すなわち、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃおよび周辺における画素Ｐａのどちらの画素Ｐにおいても、上記に示す位置関係で第１のオンチップレンズ６１と第２のオンチップレンズ６２が配置されている。
The positional relationship between the first on-
また、第２のオンチップレンズ６２において、各レンズの間の距離（無効領域）が、小さくなるように配置されているのが好ましい。すなわち、レンズのピッチＰ２がレンズの幅Ｄ２に近いほど好ましい。
In the second on-
［動作］
固体撮像装置１は、図４から図６に示すように、基板１０１に形成されたトランジスタ（図示なし）などの障害物と反対側の面から光が入射し、フォトダイオード２１の受光面で光を受光する。
[Operation]
As shown in FIGS. 4 to 6, in the solid-
（１）撮像領域ＰＡの中心画素
図４に示すように、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃにおいては（図２参照）、光学系２０２（図１参照）から主光線Ｈ１が、第２のオンチップレンズ６２へ入射する。第２のオンチップレンズ６２は、第２のオンチップレンズ６２の周囲よりも屈折率が高い。このため、主光線Ｈ１は、第２のオンチップレンズ６２とその周囲との境界面で屈折して、画素Ｐの中心部に集光する。すなわち、図４に示すように、主光線Ｈ１は、第２のオンチップレンズ６２と周辺領域との境界面で内側に屈折する。
(1) Center Pixel of Imaging Area PA As shown in FIG. 4, in the pixel Pc at the center of the imaging area PA (see FIG. 2), the chief ray H1 from the optical system 202 (see FIG. 1) is second on. The light enters the
次に、第２のオンチップレンズ６２とその周囲との境界面で屈折した主光線Ｈ１は、第１のオンチップレンズ６１へ入射する。第１のオンチップレンズ６１の屈折率は、第２のオンチップレンズ６２の屈折率より低い。このため、主光線Ｈ１は、第１のオンチップレンズ６１と第２のオンチップレンズ６２との境界面で屈折し、さらに画素Ｐの中心部に集光する。すなわち、図４に示すように、主光線Ｈ１は、第１のオンチップレンズ６１と第２と周辺領域との境界面で内側に屈折する。
Next, the principal ray H <b> 1 refracted at the boundary surface between the second on-
これにより、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃにおいて、主光線Ｈ１は、フォトダイオード２１の中心に集光されるようになる。その結果、隣接する画素Ｐとの混色を防止することができる。
As a result, the principal ray H1 is focused on the center of the
（２）撮像領域ＰＡの周辺画素
図５に示すように、撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｌにおいては（図２参照）、光学系２０２（図１参照）から、主光線Ｈ２ｌが、第２のオンチップレンズ６２へ入射する。ここでは、主光線Ｈ２ｌは、ｚ軸に対して斜め方向から第２のオンチップレンズ６２へ入射する。上述したように、第２のオンチップレンズ６２は第２のオンチップレンズ６２の周囲よりも屈折率が高いので、主光線Ｈ２ｌは、第２のオンチップレンズ６２とその周囲との境界面で、画素Ｐの中心側に屈折する。すなわち、図５に示すように、主光線Ｈ２ｌは、第２のオンチップレンズ６２と周辺領域との境界面で、ｚ軸と平行となる方向へ屈折し、画素Ｐの中心側に集光する。
(2) Peripheral Pixels in Imaging Area PA As shown in FIG. 5, in the peripheral pixels Pal in the imaging area PA (see FIG. 2), the chief ray H2l from the optical system 202 (see FIG. 1) The light enters the on-
次に、第２のオンチップレンズ６２とその周囲との境界面で屈折した主光線Ｈ２ｌは、第１のオンチップレンズ６１へ入射する。上述したように、第１のオンチップレンズ６１の屈折率が、第２のオンチップレンズ６２の屈折率より低いため、主光線Ｈ２ｌは、第１のオンチップレンズ６１と第２のオンチップレンズ６２との境界面で屈折して、さらに画素Ｐの中心側に屈折する。すなわち、図４に示すように、主光線Ｈ２ｌは、第１のオンチップレンズ６１と第２のオンチップレンズ６２との境界面で、さらにｚ軸と平行となる方向へ屈折し、画素Ｐの中心側に集光する。
Next, the principal ray H <b> 2 l refracted at the boundary surface between the second on-
これにより、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐａｌにおいて、主光線Ｈ２ｌは、フォトダイオード２１の中心側に集光されるようになる。その結果、固体撮像装置１の感度が向上し、隣接する画素Ｐとの混色を防止することができる。
As a result, the principal ray H2l is focused on the center side of the
図６は、図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｒに位置する固体撮像装置の断面を示している。図６に示すように、主光線Ｈ２ｒは、図５に示すのと同様に、フォトダイオード２１の中心側に集光される。
FIG. 6 shows a cross section of the solid-state imaging device located at the peripheral pixel Par in the imaging area PA shown in FIG. As shown in FIG. 6, the chief ray H2r is condensed on the center side of the
［製造方法］
以下より、上記の固体撮像装置１を製造する製造方法について説明する。
[Production method]
Below, the manufacturing method which manufactures said solid-
図８および図９は、本発明の実施形態１に係る固体撮像装置を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。
8 and 9 are cross-sectional views showing the main parts provided in each step of the method of manufacturing the solid-state imaging device according to
（１）カラーフィルタの形成
まず、図８（ａ）に示すように、フォトダイオード２１の上方にカラーフィルタ４０を形成する。
(1) Formation of Color Filter First, as shown in FIG. 8A, the
ここでは、カラーフィルタ４０を形成するのに先立って、図８（ａ）に示すように、基板１０１へ、不純物をイオン注入することによって、基板１０１にフォトダイオード２１を形成する。そして、図８（ａ）では図示を省略しているが、基板１０１に、図３に示す転送トランジスタ２２、増幅トランジスタ２３、アドレストランジスタ２４、リセットトランジスタ２５を形成する。次に、例えば、Ａｌ、Ｃｕなどの導電性材料を用いて、上記に示すトランジスタ等の素子同士を接続するための配線を形成する。
Here, prior to forming the
その後、基板１０１のうち、配線が形成されている正面側に支持基板を貼り付け、基板１０１の正面側と反対の裏面側の基板１０１を除去する。これにより、基板１０１の表面にフォトダイオード２１を露出させる。
Thereafter, a support substrate is attached to the front side of the
次に、図８（ａ）に示すように、表面にフォトダイオード２１が露出した側の基板１０１上にシリコン酸化膜３０を形成する。例えば、シリコン酸化膜３０は、ＣＶＤ法により３００ｎｍの膜厚で基板１０１上に形成される。
Next, as shown in FIG. 8A, a
次に、図８（ａ）に示すように、シリコン酸化膜３０上にカラーフィルタ４０を形成する。
Next, as shown in FIG. 8A, the
ここでは、シリコン酸化膜３０をアクリル系の透明樹脂膜などの有機材料により親水化処理を行った後、シリコン酸化膜３０上にカラーフィルタ４０を形成する。
例えば、カラーフィルタ４０は、着色顔料とフォトレジスト樹脂とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング法によって塗布して塗膜を形成する。その後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工して形成される。
Here, the
For example, the
（２）第１のフォトレジストの形成
次に、図８（ｂ）に示すように、第１のオンチップレンズ６１を形成するための第１のフォトレジスト６１Ｐを形成する。
(2) Formation of First Photoresist Next, as shown in FIG. 8B, a
まず、カラーフィルタ４０上に平坦化膜５０を形成する。
First, the
その後、カラーフィルタ４０上に平坦化膜５０を介して、全面に第１のフォトレジスト６１Ｐを塗布する。
例えば、第１のフォトレジスト６１Ｐは、ネガ型のフォトレジストであり、５００ｎｍ〜５０００ｎｍの厚さで塗布される。
Thereafter, a
For example, the
（３）第１のマスクの形成
次に、図８（ｃ）に示すように、第１のフォトレジスト６１Ｐ上に第１のマスク７１を形成する。
(3) Formation of First Mask Next, as shown in FIG. 8C, a
ここでは、画素Ｐの境界部を中心として、列方向、行方向ともに各画素Ｐのピッチと同一のピッチで開口部が形成されている第１のマスク７１を、第１のフォトレジスト６１Ｐ上に形成する。すなわち、図８（ｃ）に示すように、第１のマスク７１に形成された開口部の中心が、画素Ｐの境界部と一致するように、第１のマスク７１が形成される。
Here, the
開口部の形状は、第１のオンチップレンズ６１の形状に合わせて形成される。開口部は、例えば、円形、楕円形、方形、または異方形状に形成される。
The shape of the opening is formed in accordance with the shape of the first on-
本実施形態において、第１のマスク７１は、開口部のピッチが第１のオンチップレンズ６１のピッチＰ１となるように形成される。本実施形態において、このピッチＰ１は、画素Ｐのピッチと同一である。
In the present embodiment, the
（４）第１のオンチップレンズの形成
次に、図９（ｄ）に示すように、第１のフォトレジスト６１Ｐを加工することにより、第１のオンチップレンズ６１を形成する。
(4) Formation of First On-Chip Lens Next, as shown in FIG. 9D, the first on-
まず、第１のマスク７１を介して、上方から光を照射して、第１のフォトレジスト６１Ｐを露光する。その後、第１のフォトレジスト６１Ｐの未露光部が除去されるように現像処理を行う。
First, light is irradiated from above through the
次に、例えば、現像した第１のフォトレジスト６１Ｐを熱処理によってリフローして、第１のオンチップレンズ６１を成形する。その後、成形した第１のオンチップレンズ６１に、例えば、大気雰囲気、常圧条件で、１００℃〜１５０℃の温度で３０秒〜３００秒程度の熱処理を施して、第１のオンチップレンズ６１を固める。これにより、各レンズの中心が画素Ｐの境界部と一致した第１のオンチップレンズ６１が形成される。
Next, for example, the developed
（５）第２のフォトレジストの形成
次に、図９（ｅ）に示すように、第２のオンチップレンズ６２を形成するための第２のフォトレジスト６２Ｐを形成する。
(5) Formation of Second Photoresist Next, as shown in FIG. 9E, a
ここでは、第１のオンチップレンズ６１の凸凹を埋めるように、第１のオンチップレンズ６１上全面に、第２のフォトレジスト６２Ｐを塗布する。
例えば、第２のフォトレジスト６２Ｐは、ネガ型のフォトレジストであり、５００ｎｍ〜５０００ｎｍの厚さで塗布される。
Here, the
For example, the
（６）第２のマスクの形成
次に、図９（ｆ）に示すように、第２のフォトレジスト６２Ｐ上に第２のマスク７２を形成する。
(6) Formation of Second Mask Next, as shown in FIG. 9F, a
ここでは、第２のフォトレジスト６２Ｐ上に、画素Ｐの中心部を中心として、列方向、行方向ともに各画素Ｐのピッチと同一のピッチで開口部が形成されている第２のマスク７２を形成する。すなわち、図９（ｆ）に示すように、第２のマスク７２に形成された開口部の中心が、画素Ｐの中心と一致するように、第２のマスク７２が形成される。
Here, on the
開口部の形状は、第２のオンチップレンズ６２の形状に合わせて形成される。開口部は、例えば、円形、楕円形、方形、または異方形状に形成される。
The shape of the opening is formed in accordance with the shape of the second on-
本実施形態において、第２のマスク７２は、開口部のピッチが第２のオンチップレンズ６２のピッチＰ２となるように形成される。本実施形態において、このピッチＰ２は、画素Ｐのピッチと同一である。
In the present embodiment, the
（７）第２のオンチップレンズの形成
次に、第２のフォトレジスト６２Ｐを加工することにより、第２のオンチップレンズ６２を形成する。
(7) Formation of Second On-Chip Lens Next, the second on-
まず、第２のマスク７２を介して、上方から光を照射して、第２のフォトレジスト６２Ｐを露光する。その後、第２のフォトレジスト６２Ｐの未露光部が除去されるように現像処理を行う。
First, light is irradiated from above through the
次に、例えば、現像した第２のフォトレジスト６２Ｐを熱処理によってリフローして、第２のオンチップレンズ６２を成形する。その後、成形した第２のオンチップレンズ６２に、例えば、大気雰囲気、常圧条件で、１００度〜１５０℃の温度で３０秒〜３００秒程度の熱処理を施して、第２のオンチップレンズ６２を固める。これにより、各レンズの中心が画素Ｐの中心部と一致した第２のオンチップレンズ６２が形成される。また、図４から図６に示すように、光が入射する上面が凸型、下面も中央が凸型の形状、すなわちイチョウの葉のような形状となる第２のオンチップレンズ６２が形成され、図４から図６に示す固体撮像装置１を完成させる。
Next, for example, the developed
［変形例］
図１０は、本発明の実施形態１に係る第１のオンチップレンズ６１の屈折率が、第２のオンチップレンズ６２の屈折率より高い場合の主光線Ｈ１の光路を示す図である。
[Modification]
FIG. 10 is a diagram illustrating an optical path of the principal ray H1 when the refractive index of the first on-
図１０に示すように、第２のオンチップレンズ６２へ入射した主光線Ｈ１は、図４と同様に、第２のオンチップレンズ６２と周辺領域との境界面で屈折し、画素Ｐの中心部に集光する。
As shown in FIG. 10, the principal ray H1 incident on the second on-
次に、第２のオンチップレンズ６２と周辺領域との境界面で屈折した主光線Ｈ１は、第１のオンチップレンズ６１へ入射する。そして、第１のオンチップレンズ６１の屈折率は、第２のオンチップレンズ６２の屈折率より高いため、主光線Ｈ１は、第１のオンチップレンズ６１と第２のオンチップレンズ６２との境界面で外側に屈折する。すなわち、図１０に示すように、第２のオンチップレンズ６２と周辺領域との境界面で集光された主光線Ｈ１は、第１のオンチップレンズ６１と第２と周辺領域との境界面でｚ軸と平行に近くなるように屈折する。
Next, the principal ray H <b> 1 refracted at the boundary surface between the second on-
これにより、オンチップレンズ表面や界面での反射を低減することができる。そのため、入射光の反射損失による感度低下を抑制することができるという効果を奏する。また、反射光に起因するフレアやゴーストを抑えられることができるという効果を奏する。 Thereby, reflection on the surface or interface of the on-chip lens can be reduced. As a result, an effect is obtained that a reduction in sensitivity due to a reflection loss of incident light can be suppressed. In addition, the flare and ghost caused by the reflected light can be suppressed.
［まとめ］
以上のように、本実施形態において、オンチップレンズ６０は、第１のオンチップレンズ６１と、第１のオンチップレンズ６１より屈折率の高い材料かなる第２のオンチップレンズ６２から構成されている。そして、第２のオンチップレンズ６２は、それぞれのレンズの中心が、画素Ｐの中心と一致するように設けられている。そして、第１のオンチップレンズ６１は、それぞれのレンズの中心が、第２のオンチップレンズ６２におけるそれぞれのレンズの中心からｘ方向にレンズのピッチＰ１の半分（Ｄ１／２）だけずれるように設けられている。
以上のような構成により、撮像領域ＰＡにおける中心の画素Ｐｃにおいて、入射する主光線Ｈ１を画素Ｐの中心側に集光させることができる。また、撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａにおいて、第２のオンチップレンズ６２に斜め方向から入射してくる主光線Ｈ２を画素Ｐの中心側に集光させることができる。その結果、焦点距離が短い場合でも、固体撮像装置１の感度を向上させることができ、また混色を防止することができるという効果を奏する。
[Summary]
As described above, in the present embodiment, the on-
With the configuration as described above, the incident principal ray H1 can be focused on the center side of the pixel P in the center pixel Pc in the imaging area PA. In addition, in the peripheral pixels Pa in the imaging area PA, the principal ray H2 incident on the second on-
また、本実施形態の変形例において示したように、第１のオンチップレンズ６１の屈折率を第２のオンチップレンズ６２の屈折率より高くすることによって、集光させた主光線をｚ軸と平行に近い光とすることができる。その結果、境界面での光の反射を防止することができる。また、焦点を合わせる必要がないため、焦点を合わせる工程を省略することができるという効果を奏する。
Further, as shown in the modification of the present embodiment, by making the refractive index of the first on-
なお、本実施形態においては、基板１０１の裏面側から光を受光する場合について説明したが、これに限定されない。トランジスタ等が形成された正面側から光を受光する場合
でも、上記と同様な効果を奏することができる。
In the present embodiment, the case where light is received from the back side of the
＜２.実施形態２＞
［装置構成］
図１１から図１３は、本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の断面を示す図である。
<2. Embodiment 2>
[Device configuration]
11 to 13 are views showing a cross section of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態において、図１１から図１３に示すように、固体撮像装置１ｂは、第１のオンチップレンズ６１ｂと第２のオンチップレンズ６２ｂの配置が実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。したがって、重複する部分については、記載を省略する。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 11 to 13, the solid-state imaging device 1b is different from the first embodiment in the arrangement of the first on-
（１）固体撮像装置の詳細構成
本実施形態にかかる固体撮像装置１ｂの詳細内容について説明する。
(1) Detailed Configuration of Solid-State Imaging Device The detailed content of the solid-state imaging device 1b according to the present embodiment will be described.
図１１は、図２において示した撮像領域ＰＡにおける中心の画素Ｐｃに位置する固体撮像装置１ｂの断面を示している。図１２は、図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｌに位置する固体撮像装置の断面を示している。図１３は、図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｒに位置する固体撮像装置の断面を示している。また、図１１から図１３において、図示の都合上、主光線を太線で示している。 FIG. 11 shows a cross section of the solid-state imaging device 1b located at the center pixel Pc in the imaging area PA shown in FIG. FIG. 12 shows a cross section of the solid-state imaging device located at the peripheral pixel Pal in the imaging area PA shown in FIG. FIG. 13 shows a cross section of the solid-state imaging device located at the peripheral pixel Par in the imaging area PA shown in FIG. Further, in FIGS. 11 to 13, the chief ray is indicated by a bold line for the convenience of illustration.
本実施形態の固体撮像装置１ｂは、例えば、基板１０１ｂの裏面側から入射する光を受光して撮像を実施するように構成されている。
For example, the solid-state imaging device 1b of the present embodiment is configured to receive light incident from the back side of the
なお、撮像領域ＰＡにおいては、図３に示したように画素Ｐが構成されているが、フォトダイオード２１を除き、画素Ｐを構成する他の各部材については、図示を省略している。
In the imaging area PA, the pixel P is configured as illustrated in FIG. 3, but the illustration of the other members configuring the pixel P except for the
（１−１）レンズの構成
オンチップレンズ６０ｂは、実施形態１と同様に、平坦化膜５０ｂを介してカラーフィルタ４０ｂ上に設けられている。そして、オンチップレンズ６０ｂは、図１１から図１３に示すように、第１のオンチップレンズ６１ｂと第２のオンチップレンズ６２ｂの２層からなる。
(1-1) Lens Configuration The on-
（１−２）レンズの配置
図１４は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置において、図２に示した撮像領域ＰＡの中心の画素Ｐｃにおける第１のオンチップレンズと第２のオンチップレンズとの配置関係を示す上面図である。図１５は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置において、図２に示した撮像領域ＰＡの周辺の画素Ｐａｌにおける第１のオンチップレンズと第２のオンチップレンズとの配置関係を示す上面図である。また、図１４（ａ）および図１５（ａ）は、画素Ｐに対して第１のオンチップレンズが配置される位置を示す上面図である。図１４（ｂ）および図１５（ｂ）は、画素Ｐに対して第２のオンチップレンズが配置される位置を示す上面図である。図１４（ｃ）および図１５（ｃ）は、画素Ｐに対して第１および第２のオンチップレンズが配置される位置を示す上面図である。
(1-2) Lens Arrangement FIG. 14 shows a first on-chip lens and a second on-chip in the pixel Pc at the center of the imaging area PA shown in FIG. 2 in the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention. It is a top view which shows the arrangement | positioning relationship with a chip lens. FIG. 15 shows the positional relationship between the first on-chip lens and the second on-chip lens in the pixel Pal around the imaging area PA shown in FIG. 2 in the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention. It is a top view. FIGS. 14A and 15A are top views showing positions where the first on-chip lens is disposed with respect to the pixel P. FIG. FIGS. 14B and 15B are top views showing positions where the second on-chip lens is disposed with respect to the pixel P. FIG. FIG. 14C and FIG. 15C are top views showing positions where the first and second on-chip lenses are disposed with respect to the pixel P. FIG.
図１４（ａ）および図１５（ａ）において、図示の都合上、画素Ｐを太線で示し、第１のオンチップレンズ６１ｂを細線で示している。また、図１４（ｂ）および図１５（ｂ）において、画素Ｐを太線で示し、第２のオンチップレンズ６２ｂを細線で示している。また、図１４（ｃ）および図１５（ｃ）において、図示の都合上、画素Ｐを太線で示し、第１のオンチップレンズ６１ｂを破線で示し、第２のオンチップレンズ６２ｂを細線で示している。
In FIG. 14A and FIG. 15A, for convenience of illustration, the pixel P is indicated by a thick line, and the first on-
（１−２−１）撮像領域ＰＡの中心画素 (1-2-1) Center pixel of imaging area PA
図１４に示すように、画素Ｐｃに対する第１のオンチップレンズ６１ｂおよび第２のオンチップレンズ６２ｂの配置は、実施形態１と同様である。
As shown in FIG. 14, the arrangement of the first on-
（１−２−２）撮像領域ＰＡの周辺画素 (1-2-2) Pixels around the imaging area PA
図１５（ａ）に示すように、第１のオンチップレンズ６１ｂは、複数がマトリックス状に並んでいる。複数の第１のオンチップレンズ６１ｂは、幅がＤ１であり、ピッチがＰ１となるように配列されている。そして、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐａに対する第１のオンチップレンズ６１ｂの配置は、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃにおける第１のオンチップレンズ６１ｂの配置とは異なる。
As shown in FIG. 15A, a plurality of first on-
具体的には、第１のオンチップレンズ６１ｂは、それぞれの中心が、４つの画素Ｐを組み合わせたときの中心点よりも、撮像領域ＰＡの中心側へシフトするように配列されている。このため、第１のオンチップレンズ６１ｂは、ピッチがＰ１であり、一定間隔で配列されているため、撮像領域ＰＡの中心から離れるに伴い、それぞれのレンズ中心は、４つの画素Ｐを組み合わせたときの中心点からのシフト量が大きくなる。
Specifically, the first on-
また、図１５（ｂ）に示すように、第２のオンチップレンズ６２は、複数がマトリックス状に並んでいる。複数の第１のオンチップレンズ６１ｂは、幅がＤ２であり、ピッチがＰ２となるように配列されている。そして、画素Ｐａに対する第２のオンチップレンズ６２ｂの配置は、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃにおける第２のオンチップレンズ６２ｂの配置とは異なる。
Further, as shown in FIG. 15B, a plurality of second on-
具体的には、第２のオンチップレンズ６２ｂは、それぞれの中心が、対応する各画素Ｐの中心よりも、撮像領域ＰＡの中心側へシフトするように配列されている。このため、第２のオンチップレンズ６２ｂは、ピッチがＰ２であり、一定間隔で配列されているため、撮像領域ＰＡの中心から離れるに伴い、それぞれのレンズ中心は、各画素Ｐの中心からのシフト量が大きくなる。
Specifically, the second on-
本実施形態では、図１５（ｃ）に示すように、第１のオンチップレンズ６１ｂと第２のオンチップレンズ６２ｂの位置関係は、実施形態１と同様である。すなわち、第１のオンチップレンズ６１ｂと、対応する第２のオンチップレンズ６２ｂは、同じシフト量で撮像領域ＰＡの中心側へシフトしている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 15C, the positional relationship between the first on-
また、撮像領域ＰＡにおける中心から離れに伴い、シフト量が大きくなるようにオンチップレンズ６０ｂを形成していれば、上記に限定されない。すなわち、オンチップレンズ６０ｂのピッチが一定でなく、撮像領域ＰＡの中心から離れるに伴いピッチが狭くなっていてもよい。
Further, the present invention is not limited to the above as long as the on-
［動作］
固体撮像装置１ｂは、図１１から図１３に示すように、基板１０１ｂに形成されたトランジスタ（図示なし）などの障害物と反対側の面から光が入射し、フォトダイオード２１ｂの受光面で光を受光する。
[Operation]
As shown in FIGS. 11 to 13, the solid-state imaging device 1b receives light from a surface opposite to an obstacle such as a transistor (not shown) formed on the
（１）撮像領域ＰＡの中心画素
図１１に示すように、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃにおいては（図２参照）、光学系２０２（図１参照）から主光線Ｈ１が、第２のオンチップレンズ６２ｂへ入射する。そして、主光線Ｈ１は、実施形態１と同様な光路を通り、画素Ｐｃの中心部に集光する。
(1) Center Pixel of Imaging Area PA As shown in FIG. 11, in the pixel Pc at the center of the imaging area PA (see FIG. 2), the chief ray H1 from the optical system 202 (see FIG. 1) is second on. The light enters the
これにより、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃにおいて、主光線Ｈ１は、フォトダイオード２１の中心に集光されるようになる。その結果、隣接する画素Ｐとの混色を防止することができる。
As a result, the principal ray H1 is focused on the center of the
（２）撮像領域ＰＡの周辺画素
図１２に示すように、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐａｌにおいては（図２参照）、光学系２０２（図１参照）から、主光線Ｈ２ｌが、第２のオンチップレンズ６２ｂへ入射する。ここでは、主光線Ｈ２ｌは、ｚ軸に対して右斜め方向から第２のオンチップレンズ６２ｂへ入射する。そして、主光線Ｈ２は、実施形態１における主光線Ｈ２と同様な光路を通りフォトダイオード２１ｂへ到達する。
(2) Peripheral Pixel of Imaging Area PA As shown in FIG. 12, in the pixel Pal in the periphery of the imaging area PA (see FIG. 2), the chief ray H2l from the optical system 202 (see FIG. 1) The light enters the on-
オンチップレンズ６０ｂは、画素Ｐに対して撮像領域ＰＡの中心側へシフトしている。そのため、主光線Ｈ２ｌは、実施形態１よりもさらにフォトダイオード２１ｂの中心側に集光されるようになる。その結果、実施形態１よりもさらに、固体撮像装置１ｂの感度が向上し、隣接する画素Ｐとの混色を防止することができる。
The on-
また、図１３に示すように、主光線Ｈ２ｒも図１２に示す場合と同様に、実施形態１よりもさらにフォトダイオード２１ｂの中心側に集光される。
Further, as shown in FIG. 13, the chief ray H2r is also condensed on the center side of the
［製造方法］
以下より、上記の固体撮像装置１ｂを製造する製造方法について説明する。
[Production method]
Below, the manufacturing method which manufactures said solid-state imaging device 1b is demonstrated.
図１６および図１７は、本発明の実施形態２に係る固体撮像装置を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。撮像領域ＰＡの中心においては、実施形態１と各工程が同一であるため、図１６および図１７は、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐａｌに位置する固体撮像装置１ｂを製造する工程を記載する。 16 and 17 are cross-sectional views showing the main parts provided in each step of the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 2 of the present invention. Since each process is the same as that of the first embodiment at the center of the imaging area PA, FIGS. 16 and 17 describe a process of manufacturing the solid-state imaging device 1b located at the pixel Pal around the imaging area PA.
（１）第１のマスクの形成
第１のマスク７１ｂを形成する工程の前までは、実施形態１と同様であるので記載を省略する。
(1) Formation of first mask The steps up to the step of forming the
図１６（ａ）に示すように、第１のフォトレジスト６１Ｐｂ上に第１のマスク７１ｂを形成する。
As shown in FIG. 16A, a
ここでは、画素Ｐの境界部から列方向、行方向ともに撮像領域ＰＡの中心側へシフトした位置に開口部の中心が位置し、各画素Ｐのピッチと同一のピッチで開口部が形成されている第１のマスク７１ｂを、第１のフォトレジスト６１Ｐｂ上に形成する。
Here, the center of the opening is located at a position shifted from the boundary of the pixel P to the center side of the imaging area PA in both the column direction and the row direction, and the opening is formed at the same pitch as the pitch of each pixel P. A
開口部の形状は、第１のオンチップレンズ６１ｂの形状に合わせて形成される。開口部は、例えば、円形、楕円形、方形、または異方形状に形成される。
The shape of the opening is formed in accordance with the shape of the first on-
本実施形態において、第１のマスク７１ｂは、開口部のピッチが第１のオンチップレンズ６１のピッチＰ１となるように形成される。本実施形態において、このピッチＰ１は、画素Ｐのピッチと同一である。
In the present embodiment, the
（２）第１のオンチップレンズの形成
次に、図１６（ｂ）に示すように、第１のフォトレジスト６１Ｐｂを加工することにより、第１のオンチップレンズ６１ｂを形成する。
第１のオンチップレンズ６１ｂは、実施形態１における第１のオンチップレンズ６１を形成する工程と同様に形成する。
(2) Formation of First On-Chip Lens Next, as shown in FIG. 16B, the first on-
The first on-
（３）第２のフォトレジストの形成
次に、図１６（ｃ）に示すように、第２のオンチップレンズ６２ｂを形成するための第２のフォトレジスト６２Ｐｂを形成する。
第２のフォトレジスト６２Ｐｂは、実施形態１における第２のフォトレジスト６２Ｐを形成する工程と同様に形成する。
(3) Formation of Second Photoresist Next, as shown in FIG. 16C, a second photoresist 62Pb for forming the second on-
The second photoresist 62Pb is formed in the same manner as the step of forming the
（４）第２のマスクの形成
次に、図１７（ｄ）に示すように、第２のフォトレジスト６２Ｐｂ上に第２のマスク７２ｂを形成する。
(4) Formation of Second Mask Next, as shown in FIG. 17D, a
ここでは、第２のフォトレジスト６２Ｐｂ上に、第１のオンチップレンズ６１ｂのシフト量だけ、画素Ｐの中心部から列方向、行方向ともにシフトした位置に開口部の中心が位置している第２のマスク７２ｂを形成する。前記開口部のピッチは、各画素Ｐのピッチと同一のピッチで形成される。
Here, the center of the opening is located on the second photoresist 62Pb at a position shifted in the column direction and the row direction from the center of the pixel P by the shift amount of the first on-
開口部の形状は、第２のオンチップレンズ６２ｂの形状に合わせて形成される。開口部は、例えば、円形、楕円形、方形、または異方形状に形成される。
The shape of the opening is formed in accordance with the shape of the second on-
本実施形態において、第２のマスク７２ｂは、開口部のピッチが第２のオンチップレンズ６２ｂのピッチＰ２ｂとなるように形成される。本実施形態において、このピッチＰ２ｂは、画素Ｐのピッチと同一である。
In the present embodiment, the
（５）第２のオンチップレンズの形成
次に、第２のフォトレジスト６２Ｐｂを加工することにより、第２のオンチップレンズ６２ｂを形成する。第２のオンチップレンズ６２ｂは、実施形態１における第２のオンチップレンズ６２を形成する工程と同様に形成する。
これにより、撮像領域ＰＡの中心側へシフトしたオンチップレンズ６０ｂが形成される。また、図１１から図１３に示すように、光が入射する上面が凸型、下面も中央が凸型の形状、すなわちイチョウの葉のような形状となる第２のオンチップレンズ６２ｂが形成され、図１１から図１３に示す固体撮像装置１ｂを完成させる。
(5) Formation of Second On-Chip Lens Next, the second on-
Thereby, the on-
［まとめ］
以上のように、本実施形態において、撮像領域ＰＡの周辺の画素Ｐａに位置するオンチップレンズ６０ｂが、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃに対するオンチップレンズ６０ｂの位置よりも、撮像領域ＰＡの中心側へシフトするように配置されている。
以上のような構成により、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐａにおいて、入射する主光線Ｈ２をフォトダイオード２１ｂの中心側に集光させることができる。その結果、焦点距離が短い場合でも、実施形態１よりもさらに固体撮像装置１ｂの感度を向上させることができ、また混色を防止することができるという効果を奏する。
[Summary]
As described above, in the present embodiment, the on-
With the configuration as described above, the incident principal ray H2 can be condensed on the center side of the
＜３.実施形態３＞
［装置構成］
図１８から図２０は、本発明の実施形態３に係る固体撮像装置の断面を示す図である。
<3. Embodiment 3>
[Device configuration]
18 to 20 are views showing a cross section of the solid-state imaging device according to Embodiment 3 of the present invention.
図１８から図２０に示すように、本実施形態において、固体撮像装置１ｃは、オンチップレンズ６０ｃの配置および層内レンズ８０ｃを有することが実施形態１と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。したがって、重複する部分については、記載を省略する。
As shown in FIGS. 18 to 20, in the present embodiment, the solid-state imaging device 1 c is different from the first embodiment in that it has an on-
（１）固体撮像装置の詳細構成
本実施形態にかかる固体撮像装置１ｃの詳細内容について説明する。
(1) Detailed Configuration of Solid-State Imaging Device The detailed content of the solid-state imaging device 1c according to the present embodiment will be described.
図１８は、図２において示した撮像領域ＰＡにおける中心の画素Ｐｃに位置する固体撮像装置１ｃの断面を示している。図１９は、図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｌに位置する固体撮像装置１ｃの断面を示している。図２０は、図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｒに位置する固体撮像装置１ｃの断面を示している。また、図１８から図２０において、図示の都合上、主光線を太線で示している。 FIG. 18 shows a cross section of the solid-state imaging device 1c located at the center pixel Pc in the imaging area PA shown in FIG. FIG. 19 shows a cross section of the solid-state imaging device 1c located at the peripheral pixel Pal in the imaging area PA shown in FIG. FIG. 20 shows a cross section of the solid-state imaging device 1c located at the peripheral pixel Par in the imaging area PA shown in FIG. Also, in FIGS. 18 to 20, the chief ray is indicated by a bold line for the convenience of illustration.
本実施形態の固体撮像装置１ｃは、例えば、基板１０１の裏面側から入射する光を受光して撮像を実施するように構成されている。
For example, the solid-state imaging device 1c of the present embodiment is configured to receive light incident from the back side of the
なお、撮像領域ＰＡにおいては、図３に示したように画素Ｐが構成されているが、フォトダイオード２１を除き、画素Ｐを構成する他の各部材については、図示を省略している。
In the imaging area PA, the pixel P is configured as illustrated in FIG. 3, but the illustration of the other members configuring the pixel P except for the
（１−１）レンズの構成
（１−１−１）層内レンズ
層内レンズ８０ｃは、図１８から図２０に示すように、基板１０１ｃと平坦化膜９０ｃとの間に設けられている。そして、層内レンズ８０ｃは、図１８から図２０に示すように、第１の層内レンズ８１ｃと第２の層内レンズ８２ｃの２層からなる。
(1-1) Lens Configuration (1-1-1) Intralayer Lens The
具体的には、層内レンズ８０ｃにおいて、第１の層内レンズ８１ｃは、図１８から図２０に示すように、第２の層内レンズ８２ｃよりフォトダイオード２１ｃに近い位置に設けられている。
Specifically, in the in-
また、層内レンズ８０ｃにおいて、第２の層内レンズ８２ｃは、図１８から図２０に示すように、第１の層内レンズ８１ｃの上方、すなわち第１の層内レンズ８１ｃよりフォトダイオード２１ｃから遠い位置に積層されている。すなわち、第２の層内レンズ８２ｃは、第１の層内レンズ８１ｃよりも光の入射側に形成されている。
In the
そして、層内レンズ８０ｃは光が透過する光透過性材料で構成されており、第１の層内レンズ８１ｃと第２の層内レンズ８２ｃは、屈折率の異なる材料により構成されている。
The
本実施形態において、例えば、第１の層内レンズ８１ｃは、第２の層内レンズ８２ｃよりも屈折率が低い材料で構成されている。すなわち、光の入射側に形成されている層内レンズの方が、その層内レンズの下方に形成されている層内レンズよりも屈折率の高い材料で構成されている。また、第２の層内レンズ８２ｃは、第２の層内レンズ８２ｃの周辺の平坦化膜９０ｃよりも屈折率が高い材料で構成されている。
In the present embodiment, for example, the first
具体的には、第１の層内レンズ８１ｃは、例えば、有機化合物などから構成されており、屈折率が、１．４６である。また、第２の層内レンズ８２ｃは、例えば、屈折率が２．０であるシリコン窒化物、または屈折率が１．６から１．９５であるシリコン酸窒化物から構成されている。また、例えば、平坦化膜９０ｃは、屈折率が１．５５である材料から構成されている。
Specifically, the first in-
また、上記と異なり、第１の層内レンズ８１ｃは、第２の層内レンズ８２ｃよりも屈折率の高い材料で構成されていても良い。
Further, unlike the above, the first in-
（１−１−２）オンチップレンズ
オンチップレンズ６０ｃは、図１８から図２０に示すように、平坦化膜５０ｃを介してカラーフィルタ４０ｃ上に設けられている。本実施形態において、オンチップレンズ６０ｃは、図１８から図２０に示すように、１層で構成される。
(1-1-2) On-Chip Lens As shown in FIGS. 18 to 20, the on-
また、オンチップレンズ６０ｃは、実施形態１における第２のオンチップレンズ６２と同様の材料により構成されている。
（１-２）レンズの配置
The on-
(1-2) Lens arrangement
図７は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置におけるオンチップレンズと層内レンズとの配置関係を示す上面図である。図７（ａ）は、画素Ｐに対して第１の層内レンズが配置される位置を示す上面図である。図７（ｂ）は、画素Ｐに対して第２の層内レンズ、およびオンチップレンズが配置される位置を示す上面図である。図７（ｃ）は、画素Ｐに対してオンチップレンズと層内レンズが配置される位置を示す上面図である。 FIG. 7 is a top view showing the positional relationship between the on-chip lens and the in-layer lens in the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention. FIG. 7A is a top view showing a position where the first intra-layer lens is disposed with respect to the pixel P. FIG. FIG. 7B is a top view illustrating positions where the second intra-layer lens and the on-chip lens are disposed with respect to the pixel P. FIG. 7C is a top view showing a position where the on-chip lens and the in-layer lens are arranged with respect to the pixel P. FIG.
図７（ａ）において、図示の都合上、画素Ｐを太線で示し、第１の層内レンズ８１ｃを細線で示している。また、図７（ｂ）において、画素Ｐを太線で示し、第２の層内レンズ８２ｃおよびオンチップレンズ６０ｃを細線で示している。また、図７（ｃ）において、図示の都合上、画素Ｐを太線で示し、第１の層内レンズ８１を破線で示し、第２の層内レンズ８２ｃを細線で示している。
（１−２−１）層内レンズ
In FIG. 7A, for convenience of illustration, the pixel P is indicated by a thick line, and the first
(1-2-1) In-layer lens
本実施形態において、層内レンズ８０ｃは、画素Ｐに対して、実施形態１におけるオンチップレンズ６０の配置と同様に配置される。
In the present embodiment, the in-
すなわち、第１の層内レンズ８１ｃは、画素Ｐに対して、実施形態１における第１のオンチップレンズ６１の配置と同様に配置される。また、第２の層内レンズ８２ｃは、画素Ｐに対して、実施形態１における第２のオンチップレンズ６２の配置と同様に配置される。
That is, the first in-
上記に示す第１の層内レンズ８１ｃと第２の層内レンズ８２ｃの位置関係は、撮像領域ＰＡにおける画素Ｐの位置に関わらず、同一である。すなわち、撮像領域ＰＡの中心部および周辺部のどちらの画素Ｐにおいても、上記に示す位置関係で第１の層内レンズ８１ｃと第２の層内レンズ８２ｃが配置されている。
The positional relationship between the first in-
（１−２−２）オンチップレンズ
本実施形態において、オンチップレンズ６０ｃは、画素Ｐに対して実施形態１おける第２のオンチップレンズ６２の配置と同様に配置される。
(1-2-2) On-Chip Lens In the present embodiment, the on-
［動作］
固体撮像装置１ｃは、図１８から図２０に示すように、基板１０１ｃに形成されたトランジスタ（図示なし）などの障害物と反対側の面から光が入射し、フォトダイオード２１ｃの受光面で光を受光する。
[Operation]
As shown in FIGS. 18 to 20, in the solid-state imaging device 1c, light is incident from a surface opposite to an obstacle such as a transistor (not shown) formed on the
（１）撮像領域ＰＡの中心画素
図１８に示すように、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐにおいては（図２参照）、光学系２０２（図１参照）から主光線Ｈ１が、オンチップレンズ６０ｃへ入射する。オンチップレンズ６０ｃは、オンチップレンズ６０ｃの周囲よりも屈折率が高い。このため、主光線Ｈ１は、オンチップレンズ６０ｃとその周辺との境界面で屈折して、画素Ｐの中心側に集光する。すなわち、図１８に示すように、主光線Ｈ１は、オンチップレンズ６０ｃと周辺領域との境界面で内側に屈折する。
(1) Center Pixel of Imaging Area PA As shown in FIG. 18, in the pixel P at the center of the imaging area PA (see FIG. 2), the chief ray H1 is transmitted from the optical system 202 (see FIG. 1) to the on-
次に、オンチップレンズ６０ｃとその周辺との境界面で屈折した主光線Ｈ１は、カラーフィルタを通過して、第２の層内レンズ８２ｃへ入射する。第２の層内レンズ８２ｃの屈折率は、第２の層内レンズ８２ｃの周囲における平坦化膜９０ｃよりも高い。このため、主光線Ｈ１は、オンチップレンズ６０ｃと平坦化膜９０ｃとの境界面で屈折して、さらに画素Ｐの中心側に集光する。
Next, the principal ray H1 refracted at the boundary surface between the on-
次に、第２の層内レンズ８２ｃと平坦化膜９０ｃとの境界面で屈折した主光線Ｈ１は、第１の層内レンズ８１ｃへ入射する。第１の層内レンズ８１ｃの屈折率は、第２の層内レンズ８２ｃの屈折率より低い。このため、主光線Ｈ１は、第１の層内レンズ８１ｃと第２の層内レンズ８２ｃとの境界面で屈折して、さらに画素Ｐの中心側に集光する。すなわち、図１８に示すように、主光線Ｈ１は、第１の層内レンズ８１ｃと第２の層内レンズ８２ｃとの境界面で内側に屈折する。
Next, the principal ray H1 refracted at the boundary surface between the second in-
これにより、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃにおいて、主光線Ｈ１は、フォトダイオード２１ｃの中心に集光されるようになる。その結果、隣接する画素Ｐとの混色を防止することができる。
Thereby, in the pixel Pc at the center of the imaging area PA, the chief ray H1 is condensed at the center of the
（２）撮像領域ＰＡの周辺画素
図１９に示すように、撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｌにおいては（図２参照）、光学系２０２（図１参照）から主光線Ｈ２は、オンチップレンズ６０ｃへ入射する。ここでは、主光線Ｈ２は、ｚ軸に対して斜め方向からオンチップレンズ６０ｃへ入射する。上述したように、オンチップレンズ６０ｃはオンチップレンズ６０ｃの周囲よりも屈折率が高い。このため、主光線Ｈ２は、オンチップレンズ６０ｃとその周囲との境界面で、画素Ｐの中心側に屈折する。すなわち、図１９に示すように、主光線Ｈ２ｌは、オンチップレンズ６０ｃとその周囲との境界面で、ｚ軸と平行となる方向へ屈折して、画素Ｐの中心側に集光する。
(2) Peripheral Pixels in Imaging Area PA As shown in FIG. 19, in the peripheral pixels Pal in the imaging area PA (see FIG. 2), the chief ray H2 from the optical system 202 (see FIG. 1) is transmitted from the on-
次に、オンチップレンズ６０ｃとその周囲との境界面で屈折した主光線Ｈ２ｌは、カラーフィルタを通過して、第２の層内レンズ８２ｃへ入射する。上述したように、第２の層内レンズ８２ｃの屈折率が、第２の層内レンズ８２ｃの周囲における平坦化膜９０ｃよりも高い。このため、主光線Ｈ２ｌは、オンチップレンズ６０ｃと平坦化膜９０ｃとの境界面で屈折し、画素Ｐの中心側に集光する。
Next, the principal ray H2l refracted at the boundary surface between the on-
次に、第２の層内レンズ８２ｃと平坦化膜９０ｃとの境界面で屈折した主光線Ｈ２は、第１の層内レンズ８１ｃへ入射する。上述したように、第１の層内レンズ８１ｃの屈折率は、第２の層内レンズ８２ｃの屈折率より低いため、主光線Ｈ２は、第１の層内レンズ８１ｃと第２の層内レンズ８２ｃとの境界面で、ｚ軸と平行となる方向へ屈折し、画素Ｐの中心側に集光する。
Next, the principal ray H2 refracted at the boundary surface between the second in-
これにより、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐにおいて、主光線Ｈ２は、実施形態１よりもさらにフォトダイオード２１ｃの中心側に集光されるようになる。その結果、固体撮像装置１の感度が向上し、隣接する画素Ｐとの混色を防止することができる。
Thereby, in the pixel P in the periphery of the imaging area PA, the chief ray H2 is condensed further on the center side of the
図２０は、図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｒに位置する固体撮像装置の断面を示している。図２０に示すように、主光線Ｈ２は、図１９に示すのと同様に、フォトダイオード２１ｃの中心側に集光される。
FIG. 20 shows a cross section of the solid-state imaging device located at the peripheral pixel Par in the imaging area PA shown in FIG. As shown in FIG. 20, the chief ray H2 is condensed on the center side of the
［製造方法］
以下より、上記の固体撮像装置１ｃを製造する製造方法について説明する。
[Production method]
Below, the manufacturing method which manufactures said solid-state imaging device 1c is demonstrated.
図２１から図２４は、本発明の実施形態３に係る固体撮像装置を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。 FIG. 21 to FIG. 24 are cross-sectional views showing the main part provided in each step of the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 3 of the present invention.
（１）第１のフォトレジストの形成
基板１０１にシリコン酸化膜３０ｃを形成するまでの工程は、実施形態１と同様であるので記載を省略する。
(1) Formation of First Photoresist The steps until the
図２１（ａ）に示すように、シリコン酸化膜３０ｃ上に、第１の層内レンズ８１ｃを形成するための第１のフォトレジスト６１Ｐｃを形成する。
As shown in FIG. 21A, a first photoresist 61Pc for forming the first
シリコン酸化膜３０ｃの全面に第１のフォトレジスト８１Ｐｃを塗布する。
例えば、第１のフォトレジスト８１Ｐｃは、ネガ型のフォトレジストであり、５００ｎｍ〜５０００ｎｍの厚さで塗布される。
A first photoresist 81Pc is applied to the entire surface of the
For example, the first photoresist 81Pc is a negative photoresist and is applied with a thickness of 500 nm to 5000 nm.
（２）第１のマスクの形成
次に、図２１（ｂ）に示すように、第１のフォトレジスト８１Ｐｃ上に第１のマスク７１ｃを形成する。
(2) Formation of First Mask Next, as shown in FIG. 21B, a
ここでは、画素Ｐの境界部を中心として、列方向、行方向ともに各画素Ｐのピッチと同一のピッチで開口部が形成されている第１のマスク７１ｃを、第１のフォトレジスト６１Ｐｃ上に形成する。すなわち、図２１（ｂ）に示すように、第１のマスク７１ｃに形成された開口部の中心が、画素Ｐの境界部と一致するように、第１のマスク７１ｃが形成される。
Here, a
開口部の形状は、第１の層内レンズ８１ｃの形状に合わせて形成される。開口部は、例えば、円形、楕円形、方形、または異方形状に形成される。
The shape of the opening is formed in accordance with the shape of the first in-
本実施形態において、第１のマスク７１ｃは、開口部のピッチが第１の層内レンズ８１ｃのピッチＰ１となるように形成される。本実施形態において、このピッチＰ１は、画素Ｐのピッチと同一である。
（３）第１の層内レンズの形成
次に、図２１（ｃ）に示すように、第１のフォトレジスト８１Ｐｃを加工することにより、第１の層内レンズ８１ｃを形成する。
In the present embodiment, the
(3) Formation of First Intralayer Lens Next, as shown in FIG. 21C, the first
まず、第１のマスク７１ｃを介して、上方から光を照射して、第１のフォトレジスト８１Ｐｃを露光する。その後、第１のフォトレジスト８１Ｐｃの未露光部が除去されるように現像処理を行う。
First, light is irradiated from above through the
次に、例えば、現像した第１のフォトレジスト８１Ｐｃを熱処理によってリフローして、第１の層内レンズ８１ｃを成形する。その後、成形した第１の層内レンズ８１ｃに、例えば、大気雰囲気、常圧条件で、１００度〜１５０℃の温度で３０秒〜３００秒程度の熱処理を施して、第１の層内レンズ８１ｃを固める。これにより、各レンズの中心が画素Ｐの境界部と一致した第１の層内レンズ８１ｃが形成される。
Next, for example, the developed first photoresist 81Pc is reflowed by heat treatment to mold the first in-
（４）第２のフォトレジストの形成
次に、図２２（ｄ）に示すように、第２の層内レンズ８２ｃを形成するための第２のフォトレジスト８２Ｐｃを形成する。
(4) Formation of Second Photoresist Next, as shown in FIG. 22D, a second photoresist 82Pc for forming the second in-
ここでは、第１の層内レンズ８１ｃの凸凹を埋めるように、第１の層内レンズ８１ｃ上全面に、第２のフォトレジスト８２Ｐｃを塗布する。
例えば、第２のフォトレジスト８２Ｐｃは、ネガ型のフォトレジストであり、５００ｎｍ〜５０００ｎｍの厚さで塗布される。
Here, the second photoresist 82Pc is applied to the entire surface of the first
For example, the second photoresist 82Pc is a negative photoresist and is applied with a thickness of 500 nm to 5000 nm.
（５）第２のマスクの形成
次に、図２２（ｅ）に示すように、第２のフォトレジスト８２Ｐｃ上に第２のマスク７２ｃを形成する。
(5) Formation of Second Mask Next, as shown in FIG. 22E, a
ここでは、第２のフォトレジスト８２Ｐｃ上に、画素Ｐの中心部を中心として、列方向、行方向ともに各画素Ｐのピッチと同一のピッチで開口部が形成されている第２のマスク７２ｃを形成する。すなわち、図２２（ｅ）に示すように、第２のマスク７２ｃに形成された開口部の中心が、画素Ｐの中心と一致するように、第２のマスク７２ｃが形成される。
Here, on the second photoresist 82Pc, the
開口部の形状は、第２の層内レンズ８２ｃの形状に合わせて形成される。開口部は、例えば、円形、楕円形、方形、または異方形状に形成される。
The shape of the opening is formed in accordance with the shape of the second in-
本実施形態において、第２のマスク７２はｃ、開口部のピッチが第２の層内レンズ８２ｃのピッチＰ２となるように形成される。本実施形態において、このピッチＰ２は、画素Ｐのピッチと同一である。
In the present embodiment, the
（６）第２の層内レンズの形成
次に、図２２（ｆ）に示すように、第２のフォトレジスト８２Ｐｃを加工することにより、第２の層内レンズ８２ｃを形成する。
(6) Formation of Second Inner Lens Next, as shown in FIG. 22F, the second photoresist 82Pc is processed to form the second
まず、第２のマスク７２ｃを介して、上方から光を照射して、第２のフォトレジスト８２Ｐｃを露光する。その後、第２のフォトレジスト８２Ｐｃの未露光部が除去されるように現像処理を行う。
First, light is irradiated from above through the
次に、例えば、現像した第２のフォトレジスト８２Ｐｃを熱処理によってリフローして、第２の層内レンズ８２ｃを成形する。その後、成形した第２の層内レンズ８２ｃに、例えば、大気雰囲気、常圧条件で、１００度〜１５０℃の温度で３０秒〜３００秒程度の熱処理を施して、第２の層内レンズ８２ｃを固める。これにより、各レンズの中心が画素Ｐの中心部と一致した第２の層内レンズ８２ｃが形成される。また、図１８から図２０に示すように、光が入射する上面が凸型であり、光が射出する下面も中央が凸型の形状となる第２の層内レンズ８２ｃが形成される。
（７）カラーフィルタの形成
次に、図２３（ｇ）に示すように、第２の層内レンズ８２ｃの上方にカラーフィルタ４０を形成する。
Next, for example, the developed second photoresist 82Pc is reflowed by heat treatment to mold the second in-
(7) Formation of Color Filter Next, as shown in FIG. 23G, the
ここでは、カラーフィルタ４０を形成するのに先立って、図２３（ｇ）に示すように、第２の層内レンズ８２ｃ上に平坦化膜９０ｃを形成する。
Here, prior to forming the
次に、図２３（ｇ）に示すように、平坦化膜９０ｃ上にカラーフィルタ４０ｃを形成する。カラーフィルタ４０ｃは、実施形態１におけるカラーフィルタ４０を形成する工程と同様に形成する。
Next, as shown in FIG. 23G, a
（８）第３のフォトレジストの形成
次に、図２３（ｈ）に示すように、オンチップレンズ６０ｃを形成するための第３のフォトレジスト６０Ｐｃを形成する。
(8) Formation of Third Photoresist Next, as shown in FIG. 23 (h), a third photoresist 60Pc for forming the on-
まず、カラーフィルタ４０ｃ上に平坦化膜５０ｃを形成する。
First, the
その後、カラーフィルタ４０上に平坦化膜５０を介して、全面に第３のフォトレジスト６０Ｐｃを塗布する。
例えば、第３のフォトレジスト６０Ｐｃは、ネガ型のフォトレジストであり、５００ｎｍ〜５０００ｎｍの厚さで塗布される。
Thereafter, a third photoresist 60Pc is applied to the entire surface of the
For example, the third photoresist 60Pc is a negative photoresist and is applied with a thickness of 500 nm to 5000 nm.
（９）第３のマスクの形成
次に、図２４（ｉ）に示すように、第３のフォトレジスト６０Ｐｃ上に第３のマスク７３ｃを形成する。
(9) Formation of Third Mask Next, as shown in FIG. 24I, a
ここでは、第３のフォトレジスト６２Ｐｃ上に、画素Ｐの中心部を中心として、列方向、行方向ともに各画素Ｐのピッチと同一のピッチで開口部が形成されている第３のマスク７３ｃを形成する。すなわち、図２４（ｉ）に示すように、第３のマスク７３ｃに形成された開口部の中心が、画素Ｐの中心と一致するように、第３のマスク７３ｃが形成される。
Here, on the third photoresist 62Pc, the
開口部の形状は、オンチップレンズ６０ｃの形状に合わせて形成される。開口部は、例えば、円形、楕円形、方形、または異方形状に形成される。
The shape of the opening is formed in accordance with the shape of the on-
本実施形態において、第３のマスク７３ｃは、開口部のピッチがオンチップレンズ６０ｃのピッチＰ３となるように形成される。本実施形態において、このピッチＰ３は、画素Ｐのピッチと同一である。
In the present embodiment, the
（１０）オンチップレンズの形成
次に、第３のフォトレジスト６０Ｐｃを加工することにより、オンチップレンズ６０ｃを形成する。
(10) Formation of On-Chip Lens Next, the on-
まず、第３のマスク７３ｃを介して、上方から光を照射して、第３のフォトレジスト６０Ｐｃを露光する。その後、第３のフォトレジスト６２Ｐｃの未露光部が除去されるように現像処理を行う。
First, light is irradiated from above through the
次に、例えば、現像した第３のフォトレジスト６０Ｐｃを熱処理によってリフローして、オンチップレンズ６０ｃを成形する。その後、成形したオンチップレンズ６０ｃに、例えば、大気雰囲気、常圧条件で、１００℃〜１５０℃の温度で３０秒〜３００秒程度の熱処理を施して、オンチップレンズ６０ｃを固める。これにより、各レンズの中心が画素Ｐの中心部と一致したオンチップレンズ６０ｃが形成される。また、図１８から図２０に示すように、光が入射する上面が凸型、下面も中央が凸型の形状、すなわちイチョウの葉のような形状となる第２のオンチップレンズ６２が形成され、図１８から図２０に示す固体撮像装置１を完成させる。
Next, for example, the developed third photoresist 60Pc is reflowed by heat treatment to mold the on-
［まとめ］
以上のように、本実施形態において、固体撮像装置１ｃは、１層からなるオンチップレンズ６０ｃ、第１の層内レンズ８１ｃおよび第１の層内レンズ８１ｃより屈折率の高い材料かなる第２の層内レンズ８２ｃから構成されている。
以上のような構成により、撮像領域ＰＡにおける中心の画素Ｐｃにおいて、入射する主光線Ｈ１を画素Ｐの中心側に集光させることができる。また、撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａにおいて、第２のオンチップレンズ６２に斜め方向から入射してくる主光線Ｈ２を画素Ｐの中心側に集光させることができる。その結果、焦点距離が短い場合でも、実施形態１よりもさらに固体撮像装置１の感度を向上させることができ、また混色を防止することができるという効果を奏する。
[Summary]
As described above, in the present embodiment, the solid-state imaging device 1c includes the second layer made of a material having a higher refractive index than the on-
With the configuration as described above, the incident principal ray H1 can be focused on the center side of the pixel P in the center pixel Pc in the imaging area PA. In addition, in the peripheral pixels Pa in the imaging area PA, the principal ray H2 incident on the second on-
＜４.実施形態４＞
［装置構成］
図２５から図２７は、本発明の実施形態４に係る固体撮像装置の断面を示す図である。
図２５は、図２において示した撮像領域ＰＡにおける中心の画素Ｐｃに位置する固体撮像装置１ｂの断面を示している。図２６は、図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｌに位置する固体撮像装置の断面を示している。図２７は、図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｒに位置する固体撮像装置の断面を示している。また、図２５から図２７において、図示の都合上、主光線を太線で示している。
<4. Embodiment 4>
[Device configuration]
25 to 27 are views showing a cross section of the solid-state imaging device according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 25 shows a cross section of the solid-state imaging device 1b located at the central pixel Pc in the imaging area PA shown in FIG. FIG. 26 shows a cross section of the solid-state imaging device located at the peripheral pixel Pal in the imaging area PA shown in FIG. FIG. 27 shows a cross section of the solid-state imaging device located at the peripheral pixel Par in the imaging area PA shown in FIG. In FIGS. 25 to 27, the principal ray is indicated by a bold line for the sake of illustration.
図２５から図２７に示すように、本実施形態において、固体撮像装置１ｄは、オンチップレンズ６０ｄと層内レンズ８０ｄの配置が実施形態３と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態３と同様である。したがって、重複する部分については、記載を省略する。
As shown in FIGS. 25 to 27, in the present embodiment, the solid-state imaging device 1d is different from the third embodiment in the arrangement of the on-
（１）固体撮像装置の詳細構成
本実施形態にかかる固体撮像装置１ｄの詳細内容について説明する。
(1) Detailed Configuration of Solid-State Imaging Device The detailed content of the solid-state imaging device 1d according to the present embodiment will be described.
（１−１）レンズの構成
本実施形態において、オンチップレンズ６０ｄおよび層内レンズ８０ｄの構成は、実施形態３と同様であるので記載を省略する。
(1-1) Lens Configuration In the present embodiment, the configurations of the on-
（１−２）レンズの配置
図１４は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置において、撮像領域ＰＡの中心部分の画素Ｐにおけるオンチップレンズと層内レンズとの配置関係を示す上面図である。図１５は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置において、撮像領域ＰＡの周辺部分の画素Ｐにおけるオンチップレンズと層内レンズとの配置関係を示す上面図である。また、図１４（ａ）および図１５（ａ）は、画素Ｐに対して第１の層内レンズが配置される位置を示す上面図である。図１４（ｂ）および図１５（ｂ）は、画素Ｐに対してオンチップレンズ、および第２の層内レンズが配置される位置を示す上面図である。図１４（ｃ）および図１５（ｃ）は、画素Ｐに対してオンチップレンズおよび層内レンズが配置される位置を示す上面図である。
(1-2) Lens Arrangement FIG. 14 is a top view showing the arrangement relationship between the on-chip lens and the intralayer lens in the pixel P at the center of the imaging area PA in the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention. It is. FIG. 15 is a top view showing an arrangement relationship between the on-chip lens and the intralayer lens in the pixel P in the peripheral portion of the imaging area PA in the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention. FIGS. 14A and 15A are top views showing positions where the first intra-layer lens is disposed with respect to the pixel P. FIG. FIG. 14B and FIG. 15B are top views showing positions where the on-chip lens and the second intra-layer lens are arranged with respect to the pixel P. 14C and 15C are top views showing positions where the on-chip lens and the in-layer lens are arranged with respect to the pixel P. FIG.
図１４（ａ）および図１５（ａ）において、図示の都合上、画素Ｐを太線で示し、第１の層内レンズ８１ｄを細線で示している。また、図１４（ｂ）および図１５（ｂ）において、画素Ｐを太線で示し、第２の層内レンズ８２ｄおよびオンチップレンズ６０ｄを細線で示している。また、図１４（ｃ）および図１５（ｃ）において、図示の都合上、画素Ｐを太線で示し、第１のオンチップレンズ６１を破線で示し、第２のオンチップレンズ６２を細線で示している。
In FIG. 14A and FIG. 15A, for convenience of illustration, the pixel P is indicated by a thick line, and the first
（１−２−１）撮像領域ＰＡの中心画素
（１−２−１−１）層内レンズ
本実施形態において、第１の層内レンズ８１ｄおよび第２の層内レンズ８２ｄは、画素Ｐに対して、実施形態３における第１の層内レンズ８１ｃおよび第２の層内レンズ８２ｃそれぞれの配置関係と同様に配置される。
(1-2-1) Center Pixel of Imaging Area PA (1-2-1-1) Intralayer Lens In the present embodiment, the first
（１−２−１−２）オンチップレンズ
本実施形態において、オンチップレンズ６０ｄは、画素Ｐに対して、実施形態３におけるオンチップレンズ６０ｃの配置と同様に配置される。
(1-2-1-2) On-Chip Lens In the present embodiment, the on-
（１−２−２）撮像領域ＰＡの周辺画素
（１−２−２−１）層内レンズ
本実施形態において、層内レンズ８０ｄは、画素Ｐに対して、実施形態２におけるオンチップレンズ６０ｂの配置と同様に配置される。
(1-2-2) Peripheral Pixels in Imaging Area PA (1-2-2-1) Intralayer Lens In the present embodiment, the
すなわち、第１の層内レンズ８１ｄは、図１５（ａ）に示すように、画素Ｐに対して、実施形態２における第１のオンチップレンズ６１ｂの配置と同様に配置される。
That is, as shown in FIG. 15A, the first in-
また、第２の層内レンズ８２ｄは、図１５（ｂ）に示すように、画素Ｐに対して、実施形態２における第２のオンチップレンズ６２ｂの配置と同様に配置される。
Further, as shown in FIG. 15B, the second
本実施形態では、図１５（ｃ）に示すように、第１の層内レンズ８１ｄと第２の層内レンズ８２ｄの位置関係は、実施形態３と同様である。すなわち、第１の層内レンズ８１ｄと、対応する第２の層内レンズ８２ｄは、同じシフト量で撮像領域ＰＡの中心側へシフトしている。
In this embodiment, as shown in FIG. 15C, the positional relationship between the first in-
また、撮像領域ＰＡにおける中心から離れるに伴い、シフト量が大きくなるように層内レンズ８０ｄを形成していれば、上記に限定されない。すなわち、層内レンズ８０ｄのピッチが一定でなく、撮像領域ＰＡの中心から離れるに伴いピッチが狭くなっていてもよい。
Further, the present invention is not limited to the above as long as the in-
（１−２−２−２）オンチップレンズ
本実施形態において、オンチップレンズ６０ｄは、画素Ｐに対して、実施形態２おける第２のオンチップレンズ６２ｂの配置関係と同様に配置される。
(1-2-2-2) On-Chip Lens In the present embodiment, the on-
したがって、オンチップレンズ６０ｄは、それぞれのレンズの中心が、第２の層内レンズ８２ｄにおけるそれぞれのレンズの中心と一致するように配置される。
Therefore, the on-
［動作］
固体撮像装置１ｄは、図２５から図２７に示すように、基板１０１ｄに形成されたトランジスタ（図示なし）などの障害物と反対側の面から光が入射し、フォトダイオード２１ｄの受光面で光を受光する。
[Operation]
As shown in FIGS. 25 to 27, in the solid-state imaging device 1d, light enters from a surface opposite to an obstacle such as a transistor (not shown) formed on the
（１）撮像領域ＰＡの中心画素
図２５に示すように、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃにおいては（図２参照）、光学系２０２（図１参照）から主光線Ｈ１が、オンチップレンズ６０ｄへ入射する。入射した主光線Ｈ１は、実施形態３と同様な光路を通り、画素Ｐの中心部に集光する。
(1) Center Pixel of Imaging Area PA As shown in FIG. 25, in the pixel Pc at the center of the imaging area PA (see FIG. 2), the chief ray H1 is transmitted from the optical system 202 (see FIG. 1) to the on-
これにより、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐにおいて、主光線Ｈ１は、フォトダイオード２１ｄの中心に集光されるようになる。その結果、隣接する画素Ｐとの混色を防止することができる。
Thereby, in the pixel P at the center of the imaging area PA, the principal ray H1 is condensed at the center of the
（２）撮像領域ＰＡの周辺画素
図２６に示すように、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐａｌにおいては（図２参照）、光学系２０２（図１参照）から主光線Ｈ２ｌが、オンチップレンズ６０ｄへ入射する。ここでは、主光線Ｈ２ｌは、ｚ軸に対して斜め方向からオンチップレンズ６０ｄへ入射する。そして、主光線Ｈ２ｌは、実施形態３における主光線Ｈ２ｌと同様な光路を通りフォトダイオード２１ｄへ到達する。
(2) Peripheral Pixels in Imaging Area PA As shown in FIG. 26, in the pixel Pal in the periphery of the imaging area PA (see FIG. 2), the chief ray H2l is transmitted from the optical system 202 (see FIG. 1) to the on-
オンチップレンズ６０ｄおよび層内レンズ８０ｄは、画素Ｐに対して撮像領域ＰＡの中心側へシフトしている。そのため、主光線Ｈ２ｌは、実施形態３よりもさらにフォトダイオード２１ｄの中心側に集光される。その結果、固体撮像装置１ｄの感度が向上し、隣接する画素Ｐとの混色を防止することができる。
The on-
また、図２７に示すように、主光線Ｈ２ｒも図２６に示す場合と同様に、実施形態３よりもさらにフォトダイオード２１ｄの中心側に集光される。
Further, as shown in FIG. 27, the principal ray H2r is also condensed on the center side of the
［製造方法］
以下より、上記の固体撮像装置１ｄを製造する製造方法について説明する。
[Production method]
Below, the manufacturing method which manufactures said solid-state imaging device 1d is demonstrated.
図２８から図３０は、本発明の実施形態４に係る固体撮像装置を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。撮像領域ＰＡの中心においては、実施形態３と各工程が同一であるため、図２８から図３０は、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐａｌに位置する固体撮像装置１ｄを製造する工程を記載する。 FIG. 28 to FIG. 30 are cross-sectional views showing the main part provided in each step of the method of manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 4 of the present invention. Since each process is the same as that in the third embodiment at the center of the imaging area PA, FIGS. 28 to 30 describe a process of manufacturing the solid-state imaging device 1d located at the pixel Pal in the periphery of the imaging area PA.
（１）第１のマスクの形成
第１のマスク７１ｄを形成する工程の前までは、実施形態３と同様であるので記載を省略する。
図２８（ａ）に示すように、第１のフォトレジスト８１Ｐｄ上に第１のマスク７１ｄを形成する。
(1) Formation of first mask The steps up to the step of forming the
As shown in FIG. 28A, a
ここでは、画素Ｐの境界部から、列方向、行方向ともに撮像領域ＰＡの中心側へシフトして位置に開口部の中心が位置し、各画素Ｐのピッチと同一のピッチで開口部が形成されている第１のマスク７１ｄを、第１のフォトレジスト８１Ｐｄ上に形成する。
Here, the center of the opening is located at the position shifted from the boundary portion of the pixel P to the center side of the imaging area PA in both the column direction and the row direction, and the opening is formed at the same pitch as the pitch of each pixel P. The
開口部の形状は、第１の層内レンズ８１ｄの形状に合わせて形成される。開口部は、例えば、円形、楕円形、方形、または異方形状に形成される。
The shape of the opening is formed in accordance with the shape of the first in-
本実施形態において、第１のマスク７１ｄは、開口部のピッチが第１の層内レンズ８１ｄのピッチＰ１となるように形成される。本実施形態において、このピッチＰ１は、画素Ｐのピッチと同一である。
（２）第１の層内レンズの形成
次に、図２８（ｂ）に示すように、第１のフォトレジスト８１Ｐｄを加工することにより、第１の層内レンズ８１ｄを形成する。
第１の層内レンズ８１ｄは、実施形態３における第１の層内レンズ８１ｃを製造する工程と同様に形成する。
In the present embodiment, the
(2) Formation of First Intralayer Lens Next, as shown in FIG. 28B, the first
The first in-
（３）第２のフォトレジストの形成
次に、図２８（ｃ）に示すように、第２の層内レンズ８２ｄを形成するための第２のフォトレジスト８２Ｐｄを形成する。
第２のフォトレジスト８２Ｐｄは、実施形態３における第２のフォトレジスト８２Ｐｃを製造する工程と同様に形成する。
(3) Formation of Second Photoresist Next, as shown in FIG. 28C, a second photoresist 82Pd for forming the second in-
The second photoresist 82Pd is formed in the same manner as the step of manufacturing the second photoresist 82Pc in the third embodiment.
（４）第２のマスクの形成
次に、図２９（ｄ）に示すように、第２のフォトレジスト８２Ｐｄ上に第２のマスク７２ｄを形成する。
(4) Formation of Second Mask Next, as shown in FIG. 29D, a
ここでは、第２のフォトレジスト８２Ｐｄ上に、画素Ｐの中心部から列方向、行方向ともに第１の層内レンズ８１ｄのシフト量と同じだけシフトした位置に開口部の中心が位置している第２のマスク７２ｄを形成する。前記開口部のピッチは、各画素Ｐのピッチと同一のピッチで形成される。
Here, the center of the opening is located on the second photoresist 82Pd at a position shifted from the center of the pixel P by the same amount as the shift amount of the first
開口部の形状は、第２の層内レンズ８２ｄの形状に合わせて形成される。開口部は、例えば、円形、楕円形、方形、または異方形状に形成される。
The shape of the opening is formed in accordance with the shape of the second in-
本実施形態において、第２のマスク７２ｄは、開口部のピッチが第２の層内レンズ８２ｄのピッチＰ２となるように形成される。本実施形態において、このピッチＰ２は、画素Ｐのピッチと同一である。
In the present embodiment, the
（５）第２の層内レンズの形成
次に、図２９（ｅ）に示すように、第２のフォトレジスト８２Ｐｄを加工することにより、第２の層内レンズ８２ｄを形成する。
第２の層内レンズ８２ｄは、実施形態３における第２の層内レンズ８２ｃを製造する工程と同様に形成する。
（６）カラーフィルタの形成
次に、図２９（ｆ）に示すように、第２の層内レンズ８２ｃの上方にカラーフィルタ４０を形成する。
カラーフィルタ４０ｄを形成する工程は、実施形態３と同様であるので記載を省略する。
(5) Formation of Second Intralayer Lens Next, as shown in FIG. 29 (e), the second photoresist 82Pd is processed to form the
The second
(6) Formation of Color Filter Next, as shown in FIG. 29 (f), the
Since the process of forming the
（７）第３のフォトレジストの形成
次に、図２９（ｇ）に示すように、オンチップレンズ６０ｄを形成するための第３のフォトレジスト６０Ｐｄを形成する。
第３のフォトレジスト６０Ｐｄは、実施形態３における第３のフォトレジスト６０Ｐｃを製造する工程と同様に形成する。
(7) Formation of Third Photoresist Next, as shown in FIG. 29G, a third photoresist 60Pd for forming the on-
The third photoresist 60Pd is formed in the same manner as the step of manufacturing the third photoresist 60Pc in the third embodiment.
（８）第３のマスクの形成
次に、図３０（ｈ）に示すように、第３のフォトレジスト６０Ｐｄ上に第３のマスク７３ｄを形成する。
(8) Formation of Third Mask Next, as shown in FIG. 30H, a
ここでは、第３のフォトレジスト６０Ｐｄ上に、画素Ｐの中心部から列方向、行方向ともに第２の層内レンズ８２ｄのシフト量と同じだけシフトした位置に開口部の中心が位置している第３のマスク７３ｄを形成する。前記開口部のピッチは、各画素Ｐのピッチと同一のピッチで形成される。
Here, the center of the opening is located on the third photoresist 60Pd at a position shifted from the center of the pixel P by the same amount as the shift amount of the second
開口部の形状は、オンチップレンズ６０ｄの形状に合わせて形成される。開口部は、例えば、円形、楕円形、方形、または異方形状に形成される。
The shape of the opening is formed in accordance with the shape of the on-
本実施形態において、第３のマスク７３ｄは、開口部のピッチがオンチップレンズ６０ｄのピッチＰ３となるように形成される。本実施形態において、このピッチＰ３は、画素Ｐのピッチと同一である。
In the present embodiment, the
（９）オンチップレンズの形成
次に、第３のフォトレジスト６０Ｐｄを加工することにより、オンチップレンズ６０ｄを形成する。
オンチップレンズ６０ｄを形成する工程は、実施形態３におけるオンチップレンズ６０ｃを製造する工程と同様に形成する。
これにより、各レンズの中心が画素Ｐの中心部と一致したオンチップレンズ６０ｄが形成される。また、図２５から図２７に示すように、光が入射する上面が凸型、下面も中央が凸型の形状、すなわちイチョウの葉のような形状となる第２の層内レンズ８２ｄが形成され、図１８から図２０に示す固体撮像装置１を完成させる。
(9) Formation of On-Chip Lens Next, the third photoresist 60Pd is processed to form the on-
The step of forming the on-
Thereby, the on-
［まとめ］
以上のように、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐａに位置するオンチップレンズ６０ｄおよび層内レンズ８０ｄが、中心における画素Ｐｃに対するオンチップレンズ６０ｄおよび層内レンズ８０ｄよりも、撮像領域ＰＡの中心側へシフトしている。
以上のような構成により、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐａにおいて、入射する主光線Ｈ２をフォトダイオード２１ｄの中心側に集光させることができる。その結果、焦点距離が短い場合でも、実施形態３よりもさらに固体撮像装置１の感度を向上させることができ、また混色を防止することができるという効果を奏する。
[Summary]
As described above, the on-
With the configuration as described above, the incident principal ray H2 can be condensed on the center side of the
＜５.実施形態５＞
［装置構成］
図３１から図３３は、本発明の実施形態５に係る固体撮像装置の断面を示す図である。
<5. Embodiment 5>
[Device configuration]
31 to 33 are views showing a cross section of a solid-state imaging device according to Embodiment 5 of the present invention.
図３１から図３３に示すように、本実施形態において、固体撮像装置１ｅは、オンチップレンズ６０ｅが実施形態３と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態３と同様である。したがって、重複する部分については、記載を省略する。
As shown in FIGS. 31 to 33, in the present embodiment, the solid-state imaging device 1e is different from the third embodiment in an on-
（１）固体撮像装置の詳細構成
本実施形態にかかる固体撮像装置１ｅの詳細内容について説明する。
(1) Detailed Configuration of Solid-State Imaging Device The detailed contents of the solid-state imaging device 1e according to the present embodiment will be described.
（１−１）レンズの構成
図３１は、図２において示した撮像領域ＰＡにおける中心の画素Ｐｃに位置する固体撮像装置１ｅの断面を示している。図３２は、図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｌに位置する固体撮像装置１ｅの断面を示している。図３３は、図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｒに位置する固体撮像装置１ｅの断面を示している。また、図３１から図３３において、図示の都合上、主光線を太線で示している。
(1-1) Lens Configuration FIG. 31 shows a cross section of the solid-state imaging device 1e located at the central pixel Pc in the imaging area PA shown in FIG. FIG. 32 shows a cross section of the solid-state imaging device 1e located at the peripheral pixel Pal in the imaging area PA shown in FIG. FIG. 33 shows a cross section of the solid-state imaging device 1e located at the peripheral pixel Par in the imaging area PA shown in FIG. In addition, in FIGS. 31 to 33, for the convenience of illustration, the chief ray is indicated by a bold line.
本実施形態の固体撮像装置１ｅは、例えば、基板１０１の裏面側から入射する光を受光して撮像を実施するように構成されている。
The solid-state imaging device 1e according to the present embodiment is configured to receive light incident from the back side of the
なお、撮像領域ＰＡにおいては、図３に示したように画素Ｐが構成されているが、フォトダイオード２１ｅを除き、画素Ｐを構成する他の各部材については、図示を省略している。
In the imaging area PA, the pixel P is configured as shown in FIG. 3, but the illustration of the other members constituting the pixel P is omitted except for the
本実施形態において、オンチップレンズ６０ｅは、図３１から図３３に示すように、実施形態１と同様に、第１のオンチップレンズ６１ｅと第２のオンチップレンズ６２ｅの２層で構成される。
（１-２）レンズの配置
In this embodiment, as shown in FIGS. 31 to 33, the on-
(1-2) Lens arrangement
図７は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置におけるオンチップレンズと層内レンズとの配置関係を示す上面図である。図７（ａ）は、画素Ｐに対して第１のオンチップレンズおよび第１の層内レンズが配置される位置を示す上面図である。図７（ｂ）は、画素Ｐに対して第２のオンチップレンズおよび第２の層内レンズが配置される位置を示す上面図である。図７（ｃ）は、画素Ｐに対してオンチップレンズおよび層内レンズが配置される位置を示す上面図である。 FIG. 7 is a top view showing the positional relationship between the on-chip lens and the in-layer lens in the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention. FIG. 7A is a top view showing positions where the first on-chip lens and the first intra-layer lens are arranged with respect to the pixel P. FIG. FIG. 7B is a top view illustrating positions where the second on-chip lens and the second intra-layer lens are disposed with respect to the pixel P. FIG. FIG. 7C is a top view showing positions where the on-chip lens and the intralayer lens are arranged with respect to the pixel P. FIG.
（１−２−１）層内レンズ (1-2-1) In-layer lens
本実施形態において、図７に示すように、第１の層内レンズ８１ｅおよび第２の層内レンズ８２ｅは、画素Ｐに対して、実施形態３における第１の層内レンズ８１ｃおよび第２の層内レンズ８２ｃそれぞれの配置と同様に配置される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the first
（１−２−２）オンチップレンズ
本実施形態において、オンチップレンズ６０ｅは、画素Ｐに対して、実施形態１おけるオンチップレンズ６０の配置と同様に配置される。
(1-2-2) On-Chip Lens In the present embodiment, the on-
したがって、図７に示すように、第１のオンチップレンズ６１ｅは、各レンズの中心が、第１の層内レンズ８１ｅにおける各レンズの中心と一致するように配置されている。また、第２のオンチップレンズ６２ｅは、各レンズの中心が、第２の層内レンズ８２ｅにおける各レンズの中心と一致するように配置されている。
Therefore, as shown in FIG. 7, the first on-
［動作］
固体撮像装置１ｃは、図３１から図３３に示すように、基板１０１ｅに形成されたトランジスタ（図示なし）などの障害物と反対側の面から光が入射し、フォトダイオード２１ｅの受光面で光を受光する。
[Operation]
As shown in FIGS. 31 to 33, in the solid-state imaging device 1c, light is incident from a surface opposite to an obstacle such as a transistor (not shown) formed on the
（１）撮像領域ＰＡの中心画素
図３１に示すように、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃにおいては（図２参照）、光学系２０２（図１参照）から主光線Ｈ１が、第２のオンチップレンズ６２ｅへ入射する。そして、主光線Ｈ１は、実施形態１と同様な光路を通り、第２の層内レンズ８２ｅに到達する。
(1) Center Pixel of Imaging Area PA As shown in FIG. 31, in the pixel Pc at the center of the imaging area PA (see FIG. 2), the chief ray H1 from the optical system 202 (see FIG. 1) is second on. The light enters the
次に、第２の層内レンズ８２ｅに到達した主光線Ｈ１は、第２の層内レンズ８２ｅへ入射する。第２の層内レンズ８２ｃの屈折率が、第２の層内レンズ８２ｅの周辺における平坦化膜９０ｅよりも高い。このため、主光線Ｈ１は、オンチップレンズ６０ｅと平坦化膜９０ｅとの境界面で屈折し、さらに画素Ｐの中心側に集光する。
Next, the principal ray H1 that has reached the second in-
次に、第２の層内レンズ８２ｅと平坦化膜９０ｅとの境界面で屈折した主光線Ｈ１は、第１の層内レンズ８１ｅへ入射する。第１の層内レンズ８１ｅの屈折率は、第２の層内レンズ８２ｅの屈折率より低い。このため、主光線Ｈ１は、第１の層内レンズ８１ｅと第２の層内レンズ８２ｅとの境界面で屈折し、さらに画素Ｐの中心側に集光する。すなわち、図３１に示すように、主光線Ｈ１は、第１の層内レンズ８１ｅと第２の層内レンズ８２ｅとの境界面で内側に屈折する。
Next, the principal ray H1 refracted at the boundary surface between the second in-
これにより、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃにおいて、主光線Ｈ１は、フォトダイオード２１ｅの中心に集光されるようになる。その結果、隣接する画素Ｐとの混色を防止することができる。
Thereby, in the pixel Pc in the center of the imaging area PA, the chief ray H1 is focused on the center of the
（２）撮像領域ＰＡの周辺画素
図３２に示すように、撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｌにおいては（図２参照）、光学系２０２（図１参照）から主光線Ｈ２ｌが、第２のオンチップレンズ６２ｅへ入射する。ここでは、主光線Ｈ２ｌは、ｚ軸に対して斜め方向から第２のオンチップレンズ６２ｅへ入射する。そして、主光線Ｈ２ｌは、実施形態１における主光線Ｈ２ｌと同様な光路を通りフォトダイオード２１ｅへ到達する。
(2) Peripheral Pixel of Imaging Area PA As shown in FIG. 32, in the peripheral pixel Pal in the imaging area PA (see FIG. 2), the chief ray H2l is second on from the optical system 202 (see FIG. 1). The light enters the
次に、到達した主光線Ｈ１は、第２の層内レンズ８２ｅへ入射する。上述したように、第２の層内レンズ８２ｅの屈折率が、第２の層内レンズ８２ｅの周辺における平坦化膜９０ｃよりも高いので、主光線Ｈ２ｌは、オンチップレンズ６０ｅと平坦化膜９０ｅとの境界面で屈折して、さらに画素Ｐの中心側に集光する。
Next, the reached principal ray H1 is incident on the second in-
次に、第２の層内レンズ８２ｅと平坦化膜９０ｅとの境界面で屈折した主光線Ｈ２は、第１の層内レンズ８１ｅへ入射する。上述したように、第１の層内レンズ８１ｅの屈折率は、第２の層内レンズ８２ｅの屈折率より低いので、主光線Ｈ２は、第１の層内レンズ８１ｅと第２の層内レンズ８２ｅとの境界面で、ｚ軸と平行となる方向へ屈折し、画素Ｐの中心側に集光する。
Next, the principal ray H2 refracted at the boundary surface between the second in-
これにより、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐにおいて、主光線Ｈ２は、実施形態１よりもさらにフォトダイオード２１ｅの中心側に集光されるようになる。その結果、実施形態１よりもさらに固体撮像装置１の感度が向上し、隣接する画素Ｐとの混色を防止することができる。
Thereby, in the pixel P in the periphery of the imaging area PA, the chief ray H2 is further condensed on the center side of the
図３３は、図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｒに位置する固体撮像装置の断面を示している。図３３に示すように、主光線Ｈ２は、図３２に示すのと同様に、フォトダイオード２１ｅの中心側に集光される。
FIG. 33 shows a cross section of the solid-state imaging device located at the peripheral pixel Par in the imaging area PA shown in FIG. As shown in FIG. 33, the chief ray H2 is focused on the center side of the
［製造方法］
以下より、上記の固体撮像装置１ｅを製造する製造方法について説明する。
[Production method]
Below, the manufacturing method which manufactures said solid-state imaging device 1e is demonstrated.
図３４および図３５は、本発明の実施形態５に係る固体撮像装置を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。 34 and 35 are cross-sectional views showing the main parts provided in the respective steps of the method for manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 5 of the present invention.
（１）第３のマスクの形成
第３のマスク７３ｅを形成する工程の前までは、実施形態３と同様であるので記載を省略する。
図３４（ａ）に示すように、第３のフォトレジスト６１Ｐｅ上に第３のマスク７３ｅを形成する。
第３のマスク７３ｅは、実施形態１における第１のマスク７１を形成する工程と同様に形成する。
(1) Formation of third mask The steps up to the step of forming the
As shown in FIG. 34A, a
The
（２）第１のオンチップレンズの形成
次に、図３４（ｂ）に示すように、第３のフォトレジスト６１Ｐｅを加工することにより、第１のオンチップレンズ６１ｅを形成する。
第１のオンチップレンズ６１ｅは、実施形態１における第１のオンチップレンズ６１を形成する工程と同様に形成する。
(2) Formation of First On-Chip Lens Next, as shown in FIG. 34B, the third photoresist 61Pe is processed to form the first on-
The first on-
（３）第４のフォトレジストの形成
次に、図３４（ｃ）に示すように、第２のオンチップレンズ６２ｅを形成するための第４のフォトレジスト６２Ｐｅを形成する。
第４のフォトレジスト６２Ｐｅは、実施形態１における第２のフォトレジスト６２Ｐを形成する工程と同様に形成する。
(3) Formation of Fourth Photoresist Next, as shown in FIG. 34C, a fourth photoresist 62Pe for forming the second on-
The fourth photoresist 62Pe is formed in the same manner as the step of forming the
（４）第４のマスクの形成
次に、図３５（ｄ）に示すように、第４のフォトレジスト６２Ｐｅ上に第４のマスク７４ｅを形成する。
第４のマスク７４ｅは、実施形態１における第２のマスク７２を形成する工程と同様に形成する。
(4) Formation of Fourth Mask Next, as shown in FIG. 35D, a fourth mask 74e is formed on the fourth photoresist 62Pe.
The fourth mask 74e is formed in the same manner as the step of forming the
（５）第２のオンチップレンズの形成
次に、第４のフォトレジスト６２Ｐｅを加工することにより、第２のオンチップレンズ６２ｅを形成する。
第２のオンチップレンズ６２ｅは、実施形態１における第２のオンチップレンズ６２を形成する工程と同様に形成する。これにより、図３１から図３３に示すように、光が入射する上面が凸型、下面も中央が凸型の形状、すなわちイチョウの葉のような形状となる第２のオンチップレンズ６２ｅおよび第２の層内レンズ８２ｅが形成され、固体撮像装置１ｅを完成させる。
(5) Formation of Second On-Chip Lens Next, the second on-
The second on-
［まとめ］
以上のように、本実施形態において、固体撮像装置１ｅは、屈折率の異なる２層からなるオンチップレンズ６０ｅと、屈折率のことなる２層からなる層内レンズ８０ｅから構成されている。
以上のような構成により、撮像領域ＰＡにおける中心の画素Ｐｃにおいて、入射する主光線Ｈ１を画素Ｐの中心側に集光させることができる。また、撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａにおいて、第２のオンチップレンズ６２に斜め方向から入射してくる主光線Ｈ２を画素Ｐの中心側に集光させることができる。その結果、焦点距離が短い場合でも、実施形態１よりもさらに固体撮像装置１の感度を向上させることができ、また混色を防止することができるという効果を奏する。
[Summary]
As described above, in the present embodiment, the solid-state imaging device 1e includes the on-
With the configuration as described above, the incident principal ray H1 can be focused on the center side of the pixel P in the center pixel Pc in the imaging area PA. In addition, in the peripheral pixels Pa in the imaging area PA, the principal ray H2 incident on the second on-
＜６.実施形態６＞
［装置構成］
図３６から図３８は、本発明の実施形態６に係る固体撮像装置の断面を示す図である。
図３６は、図２において示した撮像領域ＰＡにおける中心の画素Ｐｃに位置する固体撮像装置の断面を示している。図３７は、図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｌに位置する固体撮像装置の断面を示している。図３８は、図２に示した撮像領域ＰＡにおける周辺の画素Ｐａｒに位置する固体撮像装置の断面を示している。また、図３６から図３８において、図示の都合上、主光線を太線で示している。
<6. Embodiment 6>
[Device configuration]
36 to 38 are views showing a cross section of the solid-state imaging device according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 36 shows a cross section of the solid-state imaging device located at the center pixel Pc in the imaging area PA shown in FIG. FIG. 37 shows a cross section of the solid-state imaging device located at the peripheral pixel Pal in the imaging area PA shown in FIG. FIG. 38 shows a cross section of the solid-state imaging device located at the peripheral pixel Par in the imaging area PA shown in FIG. Also, in FIGS. 36 to 38, the principal ray is indicated by a thick line for convenience of illustration.
図３６から図３８に示すように、本実施形態において、固体撮像装置１ｄは、オンチップレンズ６０ｅと層内レンズ８０ｅの配置位置が実施形態５と異なる。この点を除き、本実施形態は、実施形態５と同様である。したがって、重複する部分については、記載を省略する。
As shown in FIGS. 36 to 38, in the present embodiment, the solid-state imaging device 1d differs from the fifth embodiment in the arrangement positions of the on-
（１）固体撮像装置の詳細構成
本実施形態にかかる固体撮像装置１ｆの詳細内容について説明する。
(1) Detailed Configuration of Solid-State Imaging Device The detailed contents of the solid-state imaging device 1f according to the present embodiment will be described.
（１−１）レンズの構成
本実施形態において、層内レンズ８０ｆおよびオンチップレンズ６０ｆの構成は、実施形態５と同様であるので記載を省略する。
(1-1) Lens Configuration In the present embodiment, the configurations of the in-
（１−２）レンズの配置
図１４は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置において、撮像領域ＰＡの中心部分の画素Ｐにおけるオンチップレンズと層内レンズとの配置関係を示す上面図である。図１５は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置において、撮像領域ＰＡの周辺部分の画素Ｐにおけるオンチップレンズと層内レンズとの配置関係を示す上面図である。また、図１４（ａ）および図１５（ａ）は、画素Ｐに対して第１のオンチップレンズおよび第１の層内レンズが配置される位置を示す上面図である。図１４（ｂ）および図１５（ｂ）は、画素Ｐに対して第２のオンチップレンズおよび第２の層内レンズが配置される位置を示す上面図である。図１４（ｃ）および図１５（ｃ）は、画素Ｐに対してオンチップレンズおよび層内レンズが配置される位置を示す上面図である。
(1-2) Lens Arrangement FIG. 14 is a top view showing the arrangement relationship between the on-chip lens and the intralayer lens in the pixel P at the center of the imaging area PA in the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention. It is. FIG. 15 is a top view showing an arrangement relationship between the on-chip lens and the intralayer lens in the pixel P in the peripheral portion of the imaging area PA in the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention. FIGS. 14A and 15A are top views showing positions where the first on-chip lens and the first in-layer lens are arranged with respect to the pixel P. FIG. FIG. 14B and FIG. 15B are top views showing positions where the second on-chip lens and the second in-layer lens are arranged with respect to the pixel P. 14C and 15C are top views showing positions where the on-chip lens and the in-layer lens are arranged with respect to the pixel P. FIG.
（１−２−１）撮像領域ＰＡの中心画素
本実施形態において、図１４に示すように、第１の層内レンズ８１ｆおよび第２の層内レンズ８２ｆは、画素Ｐに対して、実施形態５における第１の層内レンズ８１ｅおよび第２の層内レンズ８２ｅそれぞれの配置関係と同様に配置される。
(1-2-1) Center Pixel of Imaging Area PA In the present embodiment, as shown in FIG. 14, the first in-
また、本実施形態において、図１４に示すように、第１のオンチップレンズ６１ｆおよび第２のオンチップレンズ６２ｆは、画素Ｐに対して、実施形態５における第１のオンチップレンズ６１ｅおよび第２のオンチップレンズ６２ｅそれぞれの配置と同様に配置される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 14, the first on-
（１−２−２）撮像領域ＰＡの周辺画素
本実施形態において、図１５に示すように、第１の層内レンズ８１ｆおよび第２の層内レンズ８２ｆは、画素Ｐに対して、実施形態４における第１の層内レンズ８１ｄおよび第２の層内レンズ８２ｄそれぞれの配置と同様に配置される。
(1-2-2) Peripheral Pixels in Imaging Area PA In the present embodiment, as shown in FIG. 15, the first
また、本実施形態において、図１５に示すように、第１のオンチップレンズ６１ｆおよび第２のオンチップレンズ６２ｆは、画素Ｐに対して、実施形態２における第１のオンチップレンズ６１ｂおよび第２のオンチップレンズ６２ｂの配置関係と同様に配置される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 15, the first on-
したがって、第１のオンチップレンズ６１ｆは、各レンズの中心が、第１の層内レンズ８１ｆにおける各レンズの中心と一致するように配置されている。また、第２のオンチップレンズ６２ｆは、各レンズの中心が、第２の層内レンズ８２ｆにおける各レンズの中心と一致するように配置されている。
Therefore, the first on-
［動作］
固体撮像装置１ｆは、図３６から図３８に示すように、基板１０１ｄに形成されたトランジスタ（図示なし）などの障害物と反対側の面から光が入射し、フォトダイオード２１ｂの受光面で光を受光する。
[Operation]
As shown in FIGS. 36 to 38, in the solid-state imaging device 1f, light enters from a surface opposite to an obstacle such as a transistor (not shown) formed on the
（１）撮像領域ＰＡの中心画素
図３６に示すように、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃにおいては（図２参照）、光学系２０２（図１参照）から、主光線Ｈ１が、第２のオンチップレンズ６２ｆへ入射する。そして、主光線Ｈ１は、実施形態５と同様な光路を通り、画素Ｐｃの中心部に集光する。
(1) Center Pixel of Imaging Area PA As shown in FIG. 36, in the pixel Pc at the center of the imaging area PA (see FIG. 2), the chief ray H1 from the optical system 202 (see FIG. 1) The light enters the on-
これにより、撮像領域ＰＡの中心における画素Ｐｃにおいて、主光線Ｈ１は、フォトダイオード２１ｆの中心に集光されるようになる。その結果、隣接する画素Ｐとの混色を防止することができる。
Thereby, in the pixel Pc at the center of the imaging area PA, the chief ray H1 is condensed at the center of the
（２）撮像領域ＰＡの周辺画素
図３７に示すように、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐａｌにおいては（図２参照）、主光線Ｈ２が、固体撮像装置１ｆの右上方から第２のオンチップレンズ６２ｆへ入射する。そして、主光線Ｈ２ｌは、実施形態５における主光線Ｈ２ｌと同様な光路を通りフォトダイオード２１ｆへ到達する。
(2) Peripheral Pixel of Imaging Area PA As shown in FIG. 37, in the pixel Pal around the imaging area PA (see FIG. 2), the chief ray H2 is second on-chip from the upper right of the solid-state imaging device 1f. The light enters the
オンチップレンズ６０ｆおよび層内レンズ８０ｆは、画素Ｐに対して撮像領域ＰＡの中心側へシフトして配置されている。そのため、主光線Ｈ２ｌは、実施形態５よりもさらにフォトダイオード２１ｆの中心に集光される。その結果、固体撮像装置１ｆの感度が向上し、隣接する画素Ｐとの混色を防止することができる。
The on-
また、図３８に示すように、主光線Ｈ２ｒも図３７に示す場合と同様に、実施形態５よりもさらにフォトダイオード２１ｆの中心に集光される。
As shown in FIG. 38, the chief ray H2r is also condensed at the center of the
［製造方法］
以下より、上記の固体撮像装置１ｄを製造する製造方法について説明する。
[Production method]
Below, the manufacturing method which manufactures said solid-state imaging device 1d is demonstrated.
図３９および図４０は、本発明の実施形態４に係る固体撮像装置を製造する方法の各工程にて設けられた要部を示す断面図である。撮像領域ＰＡの中心においては、実施形態５と各工程が同一であるため、図３９および図４０は、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐａｌに位置する固体撮像装置１ｄを製造する工程を記載する。 39 and 40 are cross-sectional views showing the main parts provided in each step of the method of manufacturing the solid-state imaging device according to Embodiment 4 of the present invention. Since each process is the same as that in the fifth embodiment at the center of the imaging area PA, FIGS. 39 and 40 describe a process of manufacturing the solid-state imaging device 1d located at the pixel Pal in the periphery of the imaging area PA.
（１）第３のマスクの形成
第３のマスク７３ｆを形成する工程の前までは、実施形態４と同様であるので記載を省略する。
図３９（ａ）に示すように、第３のフォトレジスト６１Ｐｆ上に第３のマスク７３ｆを形成する。
(1) Formation of third mask The steps up to the step of forming the third mask 73f are the same as those in the fourth embodiment, and thus the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 39A, a third mask 73f is formed on the third photoresist 61Pf.
第３のマスク７３ｆは、実施形態２における第１のマスク７１ｂを形成する工程と同様に形成する。
The third mask 73f is formed in the same manner as the step of forming the
（２）第１のオンチップレンズの形成
次に、図３９（ｂ）に示すように、第３のフォトレジスト６１Ｐｆを加工することにより、第１のオンチップレンズ６１ｆを形成する。
第１のオンチップレンズ６１ｆは、実施形態２における第１のオンチップレンズ６１ｂを形成する工程と同様に形成する。
(2) Formation of First On-Chip Lens Next, as shown in FIG. 39B, the third photoresist 61Pf is processed to form the first on-
The first on-
（３）第４のフォトレジストの形成
次に、図３９（ｃ）に示すように、第２のオンチップレンズ６２ｆを形成するための第４のフォトレジスト６２Ｐｆを形成する。
第４のフォトレジスト６２Ｐｆは、実施形態２における第２のフォトレジスト６２Ｐｂを形成する工程と同様に形成する。
(3) Formation of Fourth Photoresist Next, as shown in FIG. 39C, a fourth photoresist 62Pf for forming the second on-
The fourth photoresist 62Pf is formed in the same manner as the step of forming the second photoresist 62Pb in the second embodiment.
（４）第４のマスクの形成
次に、図４０（ｄ）に示すように、第４のフォトレジスト６２Ｐｆ上に第４のマスク７４ｆを形成する。
第４のマスク７４ｆは、実施形態２における第２のマスク７２ｂを形成する工程と同様に形成する。
(4) Formation of Fourth Mask Next, as shown in FIG. 40D, a fourth mask 74f is formed on the fourth photoresist 62Pf.
The fourth mask 74f is formed in the same manner as the step of forming the
（５）第２のオンチップレンズの形成
次に、第４のフォトレジスト６２Ｐｆを加工することにより、第２のオンチップレンズ６２ｆを形成する。
第２のオンチップレンズ６２ｆは、実施形態２における第２のオンチップレンズ６２ｂを形成する工程と同様に形成する。これにより、図３６から図３８に示すように、光が入射する上面が凸型、下面も中央が凸型の形状、すなわちイチョウの葉のような形状となる第２のオンチップレンズ６２ｆおよび第２の層内レンズ８２ｆが形成され、固体撮像装置１を完成させる。
(5) Formation of Second On-Chip Lens Next, the fourth on-
The second on-
［まとめ］
以上のように、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐａに位置するオンチップレンズ６０ｆおよび層内レンズ８０ｆが、中心における画素Ｐｃに対するオンチップレンズ６０ｆおよび層内レンズ８０ｆよりも、撮像領域ＰＡの中心側へシフトしている。
以上のような構成により、撮像領域ＰＡの周辺における画素Ｐａにおいて、入射する主光線Ｈ２をフォトダイオード２１ｆの中心側に集光させることができる。その結果、焦点距離が短い場合でも、実施形態５よりもさらに固体撮像装置１の感度を向上させることができ、また混色を防止することができるという効果を奏する。
[Summary]
As described above, the on-
With the configuration as described above, the incident principal ray H2 can be focused on the center side of the
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。 In implementing the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be employed.
図４１から図４４は、本発明の一実施形態の変形例に係る固体撮像装置の断面を示す図である。 41 to 44 are views showing a cross section of a solid-state imaging device according to a modification of the embodiment of the present invention.
図４１に示すように、第１の層内レンズ８１とシリコン酸化膜３０との間に、例えば、屈折率が１．６から１．９であるシリコン酸窒化膜１００が設けられていてもよい。
As shown in FIG. 41, for example, a
また、図４２に示すように、シリコン酸化膜３０とシリコン酸窒化膜１００との間に、例えばパッシベーション膜１１０が設けられていてもよい。
Further, as shown in FIG. 42, for example, a
また、図４３に示すように、隣接する画素Ｐの中心であって、シリコン酸窒化膜１００およびパッシベーション膜１１０の内部に、例えば、タングステンからなるシャドーマスク１２０が設けられていてもよい。
As shown in FIG. 43, a
また、図４４に示すように、隣接する画素Ｐの中心であって、パッシベーション膜１１０とシリコン酸化膜３０との間に、例えば、タングステンからなるシャドーマスク１２０が設けられていてもよい。また、シリコン酸化膜３０と基板１０１との間に酸化ハフニウム（ＨｆＯ）膜１３０が設けられていてもよい。
As shown in FIG. 44, a
本実施形態において、ネガ型のフォトレジストを用いたが、ポジ型のフォトレジストを用いても良い。ポジ型のフォトレジストは、例えば、添加物を加えるか金属酸化物微粒子などを分散させるなどして、その屈折率を第１のオンチップレンズ６１より高く調整されたスチレン系樹脂またはノボラックス樹脂を主成分として構成されている。
In this embodiment, a negative type photoresist is used, but a positive type photoresist may be used. The positive photoresist is made of, for example, a styrenic resin or novolax resin whose refractive index is adjusted to be higher than that of the first on-
また、実施形態１における第２のオンチップレンズ６２を形成する工程において、開口部を有する第２のマスク７２を介して、ネガ型の第２のフォトレジスト６２Ｐを露光し、その後、未露光部が除去されるように現像処理を行う。そして、現像した第２のフォトレジスト６２Ｐを熱処理によってリフローして、第２のオンチップレンズ６２を形成しているが、これには限定されない。例えば、図４５（ａ）に示すように、第２のフォトレジスト６２Ｐ上に、開口を有する第２のマスク７２を形成する。その後、図４５（ｂ）に示すように、第２のマスク７２を熱処理によりリフローすることにより、凸型レンズ形状とする。その後、ＲＩＥなどのエッチング処理を施し、第２のフォトレジスト６２Ｐに凸型レンズ形状を転写することにより、第２のオンチップレンズ６２を形成してもよい。また、他のマイクロレンズも同様な方法により形成してもよい。
In the step of forming the second on-
また、本実施形態においては、オンチップレンズ６０は、第１のオンチップレンズ６１と第２のオンチップレンズ６２とから構成されているが、これに限定されない。オンチップレンズ６０は、２層以上からなるオンチップレンズで構成されていればよい。例えば、オンチップレンズ６０は、３層、４層のオンチップレンズから構成されていてもよい。
Further, in the present embodiment, the on-
また、本実施形態において、第２のオンチップレンズ６２は、第１のオンチップレンズ６１よりも屈折率が高い材料で構成されているが、第１のオンチップレンズ６１の方が屈折率が高くても良い。
In the present embodiment, the second on-
また、本実施形態において、第２の層内レンズ８２は、第１の層内レンズ８１よりも屈折率が高い材料で構成されているが、第１の層内レンズ８１の方が屈折率が高くても良い。
In the present embodiment, the second
また、本実施形態において、ＣＭＯＳイメージセンサに適用する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、ＣＣＤイメージセンサについて、適用可能である。 In the present embodiment, the case of applying to a CMOS image sensor has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, it can be applied to a CCD image sensor.
なお、上記の実施形態において、フォトダイオード２１、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆは、本発明の光電変換部に相当する。また、上記の実施形態において、第１のオンチップレンズ６１、６１ｂ、第１の層内レンズ８１ｃ、８１ｄ、８１ｅ、８１ｆは、本発明の第１マイクロレンズに相当する。また、上記の実施形態において、第２のオンチップレンズ６２、６２ｂ、第２の層内レンズ８２ｃ、８２ｄ、８２ｅ、８２ｆは、本発明の第２マイクロレンズに相当する。また、上記の実施形態において、光学系は、本発明のレンズに相当する。また、上記の実施形態において、固体撮像装置１、１ｂ、１ｃ、1ｄ、１ｅ、１ｆは、本発明の固体撮像装置に相当する。
In the above embodiment, the
１、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ：固体撮像装置 １３：垂直選択回路 １４：カラム回路 １５：水平選択回路 １６水平信号線 １７：出力回路 １８：タイミング制御回路 ２１、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ：フォトダイオード ２２：転送トランジスタ ２３：増幅トランジスタ ２４：アドレストランジスタ ２５：リセットトランジスタ ２６：転送線 ２７：垂直信号線 ２８：アドレス線 ２９：リセット線 ３０、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ：シリコン酸化膜 ４０、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ，４０ｅ、４０ｆ：カラーフィルタ ５０、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ、９０ｆ：平坦化膜 ６０、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ：オンチップレンズ ６１、６１ｂ、６１ｅ、６１ｆ：第１のオンチップレンズ ６２、６２ｂ、６２ｅ、６２ｆ：第２のオンチップレンズ ６１Ｐ、６１Ｐｂ、８１Ｐｃ、８１Ｐｄ、８１Ｐｅ、８１Ｐｆ：第１のフォトレジスト ６２Ｐ、６２Ｐｂ、８２Ｐｃ、８２Ｐｄ、８２Ｐｅ、８２Ｐｆ：第２のフォトレジスト ６０Ｐｃ、６０Ｐｄ，６１Ｐｅ、６１Ｐｆ：第３のフォトレジスト ６２Ｐｅ、６２Ｐｆ：第４のフォトレジスト ７１、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅ、７１ｆ：第１のマスク ７２、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄ、７２ｅ、７２ｆ：第２のマスク ７３ｃ、７３ｄ、７３ｅ、７３ｆ：第３のマスク ７４ｅ、７４ｆ：第４のマスク ８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆ：層内レンズ ８１ｃ、８１ｄ、８１ｅ、８１ｆ：第１の層内レンズ ８２ｃ、８２ｄ、８２ｅ、８２ｆ：第２の層内レンズ １０１、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆ：半導体基板 ２００：カメラ ２０２：光学系 ２０３：駆動回路 ２０４：信号処理回路 Ｐ、Ｐｃ、Ｐａ、Ｐａｌ，Ｐａｒ：画素 ＰＡ：撮像領域 ＳＡ：周辺領域
1, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f: Solid-state imaging device 13: Vertical selection circuit 14: Column circuit 15: Horizontal selection circuit 16 Horizontal signal line 17: Output circuit 18: Timing control circuit 21, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f: Photodiode 22: Transfer transistor 23: Amplification transistor 24: Address transistor 25: Reset transistor 26: Transfer line 27: Vertical signal line 28: Address line 29: Reset line 30, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f : Silicon oxide films 40, 40b, 40c, 40d, 40e, 40f: Color filters 50, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, 90c, 90d, 90e, 90f: Planarization films 60, 60b, 60c, 60d, 60e , 60f: On-chip lenses 61, 61b, 6 e, 61f: First on-chip lens 62, 62b, 62e, 62f: Second on-chip lens 61P, 61Pb, 81Pc, 81Pd, 81Pe, 81Pf: First photoresist 62P, 62Pb, 82Pc, 82Pd, 82Pe , 82Pf: second photoresist 60Pc, 60Pd, 61Pe, 61Pf: third photoresist 62Pe, 62Pf: fourth photoresist 71, 71b, 71c, 71d, 71e, 71f: first mask 72, 72b, 72c, 72d, 72e, 72f: second mask 73c, 73d, 73e, 73f: third mask 74e, 74f: fourth mask 80c, 80d, 80e, 80f: inner lenses 81c, 81d, 81e, 81f : First in-layer lens 82c, 82d, 82e, 82f: second In-layer lenses 101, 101b, 101c, 101d, 101e, 101f: Semiconductor substrate 200: Camera 202: Optical system 203: Drive circuit 204: Signal processing circuit P, Pc, Pa, Pal, Par: Pixel PA: Imaging area SA: Surrounding area
Claims (15)
前記光電変換部の上方に設けられており、前記入射光を前記受光面へ集光するマイクロレンズと
を具備し、
前記画素は、前記撮像面に複数が配列されており、
前記マイクロレンズは、
前記複数の画素のそれぞれに対応して複数が配列されている第１マイクロレンズと、
前記第１マイクロレンズの上方にて前記複数の画素のそれぞれに対応して複数が配列されており、前記第１マイクロレンズと異なる屈折率の材料で形成されている第２マイクロレンズと
を有し、
前記第１マイクロレンズおよび前記第２マイクロレンズは、当該複数の第１マイクロレンズにて隣接して並ぶ第１マイクロレンズの間の境界部分が、前記撮像面の上方において隣接して並ぶ第２マイクロレンズの間の境界部分以外の部分に設けられている、
固体撮像装置。 A pixel in which a photoelectric conversion unit that receives incident light on a light receiving surface is provided on an imaging surface of a substrate;
A microlens provided above the photoelectric conversion unit, and condensing the incident light onto the light receiving surface;
A plurality of the pixels are arranged on the imaging surface,
The microlens is
A plurality of first microlenses arranged corresponding to each of the plurality of pixels;
A plurality of microarrays arranged in correspondence with each of the plurality of pixels above the first microlens, and a second microlens formed of a material having a refractive index different from that of the first microlens. ,
In the first microlens and the second microlens, a boundary portion between the first microlenses arranged adjacent to each other in the plurality of first microlenses is adjacent to the second microlens arranged above the imaging surface. It is provided in a part other than the boundary part between the lenses,
Solid-state imaging device.
請求項１に記載の固体撮像装置。 In the first microlens and the second microlens, a boundary portion between the first microlenses arranged adjacent to each other in the plurality of first microlenses is above the imaging surface, and the lens of the second microlens. Provided to correspond to the center,
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記複数の第１マイクロレンズは、隣接して並ぶ当該第１マイクロレンズの間の境界部分が、前記受光面の中心に一致するように設けられている、
請求項２に記載の固体撮像装置。 The plurality of second microlenses are provided on the imaging surface such that the lens center coincides with the center of the light receiving surface,
The plurality of first microlenses are provided such that a boundary portion between the first microlenses arranged adjacent to each other coincides with the center of the light receiving surface.
The solid-state imaging device according to claim 2.
請求項３に記載の固体撮像装置。 Each of the plurality of pixels, the plurality of first microlenses, and the second microlenses are arranged at equal pitches from the center to the periphery of the imaging surface.
The solid-state imaging device according to claim 3.
前記複数の第１マイクロレンズは、前記撮像面にて配置された位置が当該撮像面の中心から周辺へ離れるに伴って、当該複数の第１マイクロレンズにおいて隣接して並ぶ第１マイクロレンズの間の境界部分が、前記受光面の中心から前記撮像面の中心側へシフトするように設けられている、
請求項３に記載の固体撮像装置。 As the plurality of second microlenses move away from the center of the imaging surface from the center of the imaging surface, the lens center of the second microlens is imaged from the center of the light receiving surface. It is provided to shift to the center side of the surface,
The plurality of first microlenses are arranged between adjacent first microlenses arranged adjacent to each other in the plurality of first microlenses as the positions of the plurality of first microlenses move away from the center of the imaging surface to the periphery. Is provided so as to shift from the center of the light receiving surface to the center of the imaging surface.
The solid-state imaging device according to claim 3.
請求項１から５のいずれかに記載の固体撮像装置。 A plurality of the photoelectric conversion units, the first microlenses, and the second microlenses are arranged in each of a first direction and a second direction perpendicular to the first direction on the imaging surface. Arranged,
The solid-state imaging device according to claim 1.
請求項６に記載の固体撮像装置。 The second microlens has a higher refractive index than the first microlens.
The solid-state imaging device according to claim 6.
前記複数の第１マイクロレンズおよび前記複数の第２マイクロレンズが、前記カラーフィルタの上方に位置している、
請求項７に記載の固体撮像装置。 Having a color filter above the plurality of photoelectric conversion units;
The plurality of first microlenses and the plurality of second microlenses are located above the color filter,
The solid-state imaging device according to claim 7.
前記複数の第１マイクロレンズおよび前記複数の第２マイクロレンズが、前記基板と前記カラーフィルタとの間に位置している、
請求項７に記載の固体撮像装置。 Having a color filter above the plurality of photoelectric conversion units;
The plurality of first microlenses and the plurality of second microlenses are located between the substrate and the color filter,
The solid-state imaging device according to claim 7.
請求項９に記載の固体撮像装置。 A plurality of third microlenses provided corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion units above the color filter;
The solid-state imaging device according to claim 9.
を有し、
前記複数の第３マイクロレンズのそれぞれの中心は、前記複数の第４マイクロレンズのそれぞれの中心からずれて配置されている、
請求項１０に記載の固体撮像装置。 A plurality of fourth microlenses provided corresponding to each of the plurality of photoelectric conversion units above the third microlens;
The centers of the plurality of third microlenses are arranged to be shifted from the centers of the plurality of fourth microlenses,
The solid-state imaging device according to claim 10.
請求項１１に記載の固体撮像装置。 The fourth microlens has a higher refractive index than the third microlens;
The solid-state imaging device according to claim 11.
前記光電変換部は、前記基板において前記複数の配線が形成されている面に対して反対側の裏面から光を受光する、
請求項１２に記載の固体撮像装置。 A plurality of wires above the substrate;
The photoelectric conversion unit receives light from the back surface opposite to the surface on which the plurality of wirings are formed on the substrate.
The solid-state imaging device according to claim 12.
前記レンズにより集光された光を光電変換することによって、信号電荷を生成して、ローデータを出力する固体撮像装置と
を有し、
前記固体撮像装置は、
入射光を受光面で受光する光電変換部が基板の撮像面に設けられている画素と、
前記光電変換部の上方に設けられており、前記入射光を前記受光面へ集光するレンズと
を具備し、
前記画素は、前記撮像面に複数が配列されており
前記レンズは、
前記複数の画素のそれぞれに対応して複数が配列されている第１マイクロレンズと、
前記第１マイクロレンズの上方にて前記複数の画素のそれぞれに対応して複数が配列されており、前記第１マイクロレンズと異なる屈折率の材料で形成されている第２マイクロレンズと
を有し、
前記第１マイクロレンズおよび前記第２マイクロレンズは、当該複数の第１マイクロレンズにて隣接して並ぶ第１マイクロレンズの間の境界部分が、前記撮像面の上方において隣接して並ぶ第２マイクロレンズの間の境界部分以外の部分に設けられている、
電子機器。 A lens that collects the light;
A solid-state imaging device that generates signal charges by photoelectrically converting the light collected by the lens and outputs raw data;
The solid-state imaging device
A pixel in which a photoelectric conversion unit that receives incident light on a light receiving surface is provided on an imaging surface of a substrate;
Provided above the photoelectric conversion unit, and comprising a lens for condensing the incident light onto the light receiving surface,
A plurality of the pixels are arranged on the imaging surface, and the lens is
A plurality of first microlenses arranged corresponding to each of the plurality of pixels;
A plurality of microarrays arranged in correspondence with each of the plurality of pixels above the first microlens, and a second microlens formed of a material having a refractive index different from that of the first microlens. ,
In the first microlens and the second microlens, a boundary portion between the first microlenses arranged adjacent to each other in the plurality of first microlenses is adjacent to the second microlens arranged above the imaging surface. It is provided in a part other than the boundary part between the lenses,
Electronics.
前記第１マイクロレンズの上方に前記複数の画素のそれぞれに対応して、複数が配列されるように、前記複数の第１マイクロレンズと異なる屈折率の材料で第２マイクロレンズを形成する第２マイクロレンズ形成工程と
を有し、
前記第２マイクロレンズ形成工程においては、前記第２マイクロレンズが当該複数の第２マイクロレンズにて隣接して並ぶ第２マイクロレンズの間の境界部分が、前記撮像面の上方において隣接して並ぶ第１マイクロレンズのレンズ間の境界部分以外の部分に設けられている、
固体撮像装置の製造方法。 A first microlens forming step of forming the first microlens so that a plurality of pixels are arranged in correspondence with each of a plurality of pixels arranged on the imaging surface of the substrate;
A second microlens is formed of a material having a refractive index different from that of the plurality of first microlenses so that a plurality of pixels are arranged corresponding to each of the plurality of pixels above the first microlens A microlens formation process,
In the second microlens forming step, a boundary portion between the second microlenses arranged adjacent to each other in the plurality of second microlenses is arranged adjacently above the imaging surface. Provided in a portion other than the boundary portion between the lenses of the first microlens,
Manufacturing method of solid-state imaging device.
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2009
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