JP2011009365A - Solid-state image sensor and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make uniform the characteristics of each pixel in a solid-state image sensor where the positions of the openings are not spaced equally.SOLUTION: The solid-state image sensor 11 has openings which are not spaced equally in the row direction for the photodiodes 2 arranged at equal intervals. An on-chip lens L1A (L1B) located substantially in the center of the light receiving surface of the solid-state image sensor 11 and corresponding to the photodiode 2 is arranged so that the center L1C when viewed from right above overlaps the center O1C (O2C) of the opening O1 (O2) when viewed from right above. The on-chip lenses L1A and L1B are arranged by applying small scaling to the array pitch of the photodiodes 2 from the center of the light receiving surface of the solid-state image sensor 11 toward the periphery thereof, with reference to the position where the center LC of the on-chip lens overlaps the centers O1C, O2C of the corresponding openings O1, O2.

Description

本発明は固体撮像素子及びその製造方法に係り、特に、開口の位置が不等間隔に配置されている固体撮像素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a solid-state imaging device in which positions of openings are arranged at unequal intervals and a manufacturing method thereof.

高集積化を実現した結果、各画素の受光部(開口)の位置が等間隔に配置されない構造となった固体撮像素子が知られている。しかしながら、各画素の開口が不均一になると、各画素間でマイクロレンズによる集光が同一でなくなり、偽色やシェーディングが発生するという問題点があった。   As a result of realizing high integration, there is known a solid-state imaging device having a structure in which the positions of the light receiving portions (openings) of each pixel are not arranged at equal intervals. However, when the apertures of the pixels are not uniform, the light collected by the microlenses is not the same between the pixels, and there is a problem that false colors and shading occur.

このような問題点に対し、特許文献1では、等ピッチに配置されていない開口を持つ各画素に対して、集光レンズの形状を非対称な形状にする固体撮像素子が提案されている。この技術によれば、集積密度の向上を図りつつ、偽信号の抑制を実現することが可能となる。   With respect to such problems, Patent Document 1 proposes a solid-state imaging device in which the shape of the condenser lens is asymmetrical with respect to each pixel having openings that are not arranged at equal pitches. According to this technology, it is possible to suppress spurious signals while improving the integration density.

特開平8−32043号公報JP-A-8-32043

しかしながら、特許文献1に記載された集光レンズは、製造ばらつきの制御が困難であるという問題点があった。また、チップ面内の光学層スケーリングが困難であるという問題点もある。   However, the condenser lens described in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to control manufacturing variations. Another problem is that it is difficult to scale the optical layer in the chip surface.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、開口の位置が不等間隔に配置されている構造であっても、各画素の特性が均一となる固体撮像素子及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a solid-state imaging device in which the characteristics of each pixel are uniform and a method for manufacturing the same even if the positions of the openings are arranged at unequal intervals. The purpose is to do.

前記目的を達成するために請求項1に記載の固体撮像素子は、受光した光を信号電荷に変換する光電変換領域であって、行方向及び列方向に二次元状に等間隔に配置され、それぞれ画素分離領域によって分離された複数の光電変換領域と、前記複数の光電変換領域の2列毎に配置され、読み出した2列分の光電変換領域の信号電荷を列方向に転送するための電荷転送領域と、前記画素分離領域上に形成される第1の遮光部と、前記電荷転送領域上に形成される第2の遮光部であって、前記第1の遮光部よりも幅の広い第2の遮光部と、前記第1の遮光部及び前記第2の遮光部によって形成された複数の開口部であって、行方向の間隔が不等間隔に形成され、それぞれ前記複数の光電変換領域に対応する複数の開口部と、受光した光をそれぞれ対応する光電変換領域に集光させるための複数のオンチップレンズであって、それぞれ対応する開口部の位置に応じて配置された複数のオンチップレンズとを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the solid-state imaging device according to claim 1 is a photoelectric conversion region that converts received light into a signal charge, and is arranged in two-dimensionally at equal intervals in a row direction and a column direction, A plurality of photoelectric conversion regions each separated by a pixel separation region, and a charge for transferring the signal charges of the read photoelectric conversion regions for the two columns in the column direction, every two columns of the plurality of photoelectric conversion regions A transfer region, a first light-shielding portion formed on the pixel isolation region, and a second light-shielding portion formed on the charge transfer region, the first light-shielding portion being wider than the first light-shielding portion. A plurality of openings formed by two light-shielding portions, the first light-shielding portion, and the second light-shielding portion, and the plurality of photoelectric conversion regions are formed with unequal intervals in the row direction. Multiple openings corresponding to each and the received light A plurality of on-chip lens for condensing in the photoelectric conversion region to respond, characterized in that a distributed multiple on-chip lens according to the position of the corresponding opening.

請求項1に記載の発明によれば、オンチップレンズを対応する開口部の位置に応じて配置したので、開口の位置が不等間隔に配置されている構造であっても、各画素の特性を均一にすることができる。   According to the first aspect of the present invention, since the on-chip lens is arranged according to the position of the corresponding opening, the characteristics of each pixel can be obtained even when the positions of the openings are arranged at unequal intervals. Can be made uniform.

請求項2に示すように請求項1に記載の固体撮像素子において、前記二次元状に配置された複数の光電変換領域の略中央部に位置する光電変換領域において、該光電変換領域に対応するオンチップレンズは、該オンチップレンズの中心と該光電変換領域に対応する開口部の中心とが一致するように配置されることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the first aspect, in the photoelectric conversion region located at a substantially central portion of the plurality of photoelectric conversion regions arranged in two dimensions, the photoelectric conversion region corresponds to the photoelectric conversion region. The on-chip lens is arranged such that the center of the on-chip lens and the center of the opening corresponding to the photoelectric conversion region are aligned.

これにより、適切にオンチップレンズを開口の位置に応じて配置することができる。   Thereby, an on-chip lens can be appropriately arranged according to the position of the opening.

請求項3に示すように請求項2に記載の固体撮像素子において、前記複数のオンチップレンズは、各オンチップレンズの中心と該オンチップレンズに対応する開口部の中心とが一致する位置を基準とし、前記略中央部に位置する光電変換領域に対応するオンチップレンズからの距離に応じてスケーリングされて配置されることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the second aspect, the plurality of on-chip lenses have a position where the center of each on-chip lens coincides with the center of the opening corresponding to the on-chip lens. It is characterized by being arranged scaled according to the distance from the on-chip lens corresponding to the photoelectric conversion region located at the substantially central portion as a reference.

これにより、適切にオンチップレンズを開口の位置に応じて配置することができる。   Thereby, an on-chip lens can be appropriately arranged according to the position of the opening.

請求項4に示すように請求項1から3のいずれかに記載の固体撮像素子において、各オンチップレンズと対応する各光電変換領域との間に、受光した光をオンチップレンズとともに対応する光電変換領域に集光させるための層内レンズを備え、前記層内レンズは、その中心が対応する開口部の中心と一致するように配置されたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to any one of the first to third aspects, between the on-chip lens and each photoelectric conversion region corresponding to the received light, the received light and the corresponding photoelectric An intra-layer lens for condensing light in the conversion region is provided, and the intra-layer lens is arranged so that its center coincides with the center of the corresponding opening.

これにより、層内レンズを用いた場合であっても、各画素の特性を均一にすることができる。   Thereby, even if it is a case where an inner lens is used, the characteristic of each pixel can be made uniform.

請求項5に示すように請求項4に記載の固体撮像素子において、前記層内レンズは、光路上流側から見て上凸レンズであることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the fourth aspect, the intra-layer lens is an upward convex lens when viewed from the upstream side of the optical path.

これにより、適切に受光した光を集光することができる。   Thereby, the light received appropriately can be condensed.

請求項6に示すように請求項4に記載の固体撮像素子において、前記層内レンズは、光路上流側から見て下凸レンズであることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the fourth aspect, the intra-layer lens is a downward convex lens when viewed from the upstream side of the optical path.

これにより、適切に受光した光を集光することができる。   Thereby, the light received appropriately can be condensed.

請求項7に示すように請求項4に記載の固体撮像素子において、前記層内レンズは、光路上流側から見て上凸レンズ及び下凸レンズであることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to the fourth aspect, the intra-layer lens is an upward convex lens and a downward convex lens when viewed from the upstream side of the optical path.

これにより、適切に受光した光を集光することができる。   Thereby, the light received appropriately can be condensed.

請求項8に示すように請求項1から7のいずれかに記載の固体撮像素子において、前記開口部は、前記電荷転送領域を介して隣り合う開口部が該電荷転送領域の中心線に対して線対称に配置されていることを特徴とする。   The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 7, wherein the opening has an opening adjacent to the charge transfer region with respect to a center line of the charge transfer region. It is arranged in line symmetry.

請求項9に示すように請求項1から7のいずれかに記載の固体撮像素子において、前記開口部は、前記電荷転送領域を介して隣り合う開口部が該電荷転送領域の中心点に対して点対称に配置されていることを特徴とする。   The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 7, wherein the opening has an opening adjacent to the charge transfer region with respect to a center point of the charge transfer region. It is characterized by being arranged point-symmetrically.

請求項10に示すように請求項1から9のいずれかに記載の固体撮像素子において、前記オンチップレンズと前記光電変換領域との間にカラーフィルタ層を備えたことを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, in the solid-state imaging device according to any one of the first to ninth aspects, a color filter layer is provided between the on-chip lens and the photoelectric conversion region.

前記目的を達成するために、請求項11に記載の固体撮像素子の製造方法において、受光した光を信号電荷に変換する複数の光電変換領域を行方向及び列方向に二次元状に等間隔に配置して形成する工程と、前記複数の光電変換領域をそれぞれ分離する画素分離領域を形成する工程と、前記複数の光電変換領域の2列毎に配置され、読み出した2列分の光電変換領域の信号電荷を列方向に転送するための電荷転送領域を形成する工程と、前記画素分離領域上に第1の遮光部を形成する工程と、前記電荷転送領域上に前記第1の遮光部よりも幅の広い第2の遮光部を形成する工程と、前記第1の遮光部及び前記第2の遮光部により、それぞれ前記複数の光電変換領域に対応する複数の開口部を行方向の間隔が不等間隔になるように形成する工程と、受光した光をそれぞれ対応する光電変換領域に集光させるための複数のオンチップレンズを、それぞれ対応する開口部の位置に応じて配置して形成する工程とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, in the method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 11, a plurality of photoelectric conversion regions for converting received light into signal charges are equally spaced two-dimensionally in a row direction and a column direction. A step of arranging and forming; a step of forming a pixel separation region for separating the plurality of photoelectric conversion regions; and a photoelectric conversion region for two rows arranged and read out every two columns of the plurality of photoelectric conversion regions A step of forming a charge transfer region for transferring the signal charges in the column direction, a step of forming a first light-shielding portion on the pixel separation region, and the first light-shielding portion on the charge transfer region. And forming a plurality of openings corresponding to the plurality of photoelectric conversion regions in a row direction by the step of forming a second light-shielding portion having a wider width and the first light-shielding portion and the second light-shielding portion. The process of forming to be unequal intervals , Characterized by comprising a step of forming by arranging in accordance with a plurality of on-chip lens for converging received light and the light to the corresponding photoelectric conversion region, the position of the corresponding opening.

本発明によれば、開口の位置が不等間隔に配置されている構造であっても、各画素の特性を均一にすることができる。   According to the present invention, the characteristics of each pixel can be made uniform even when the positions of the openings are arranged at unequal intervals.

従来の固体撮像素子10の受光部を示す図The figure which shows the light-receiving part of the conventional solid-state image sensor 10. 従来の固体撮像素子10の入射効率特性を示すグラフThe graph which shows the incident efficiency characteristic of the conventional solid-state image sensor 10 第1の実施形態の固体撮像素子11の受光部を示す図The figure which shows the light-receiving part of the solid-state image sensor 11 of 1st Embodiment. 第1の実施形態の固体撮像素子11の入射効率特性を示すグラフThe graph which shows the incident efficiency characteristic of the solid-state image sensor 11 of 1st Embodiment 第1の実施形態の変形例の固体撮像素子11´の受光部を示す図The figure which shows the light-receiving part of solid-state image sensor 11 'of the modification of 1st Embodiment. 第2の実施形態の固体撮像素子12の受光部を示す図The figure which shows the light-receiving part of the solid-state image sensor 12 of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の固体撮像素子13の受光部を示す図The figure which shows the light-receiving part of the solid-state image sensor 13 of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の固体撮像素子14の受光部を示す図The figure which shows the light-receiving part of the solid-state image sensor 14 of 4th Embodiment. ハニカム画素配列の固体撮像素子15の受光面を示す図The figure which shows the light-receiving surface of the solid-state image sensor 15 of a honey-comb pixel arrangement | sequence. 図9(a)に示す受光面の拡大図Enlarged view of the light receiving surface shown in FIG. 固体撮像素子15の各製造工程における上面図と断面図Top view and cross-sectional view in each manufacturing process of the solid-state imaging device 15

以下、添付図面に従って本発明を実施するための形態について説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[従来の固体撮像素子の構造と入射効率特性]
図1(a)は、従来の固体撮像素子10の受光面の上面図であり、図1(b)は、図1(a)の破線A−A´における断面図であり、図1(c)は、図1(a)に示す受光面の略中央部における拡大図である。
[Construction and incident efficiency characteristics of conventional solid-state image sensor]
FIG. 1A is a top view of a light receiving surface of a conventional solid-state imaging device 10, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along a broken line AA ′ in FIG. ) Is an enlarged view of a substantially central portion of the light receiving surface shown in FIG.

図1(a)に示すように、固体撮像素子10は、受光面にアレイ状に形成された多数の光電変換素子(フォトダイオード)2を備えている。各フォトダイオード2は、行方向及び列方向に均等に配置されており、その周囲に設けられた図示しない画素分離領域により、画素毎に分離されている。また、2列のフォトダイオード2に対して1本の割合で垂直転送路(VCCD)3が配置されており、1本のVCCD3は、VCCD3に接している2列分のフォトダイオード2の信号電荷をそれぞれ読み出し、垂直方向に転送する。   As shown in FIG. 1A, the solid-state imaging device 10 includes a large number of photoelectric conversion elements (photodiodes) 2 formed in an array on the light receiving surface. Each photodiode 2 is equally arranged in the row direction and the column direction, and is separated for each pixel by a pixel separation region (not shown) provided around the photodiode 2. Further, one vertical transfer path (VCCD) 3 is arranged at a ratio of one to two rows of photodiodes 2, and one VCCD 3 is a signal charge of two rows of photodiodes 2 in contact with VCCD 3. Are respectively read and transferred in the vertical direction.

これらのフォトダイオード2及びVCCD3は、図1(b)に示すように、半導体基板1に埋設されている。フォトダイオード2に蓄積された電荷は、図示しない電荷読み出し手段によりVCCD3へ読み出される。   These photodiode 2 and VCCD 3 are embedded in the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. The charge accumulated in the photodiode 2 is read out to the VCCD 3 by charge reading means (not shown).

また、半導体基板1の表面には、各フォトダイオード2の周囲に形成された画素分離領域を遮光する遮光膜S1と、VCCD3を遮光する遮光膜S2が形成されており、遮光膜S2の幅は遮光膜S1の幅よりも大きくなっている。なお、VCCD3は、遮光膜S2の下部に配置されるために上面(受光面)からは視認できないが、図1(a)においては、便宜上VCCD3を透視させて図示している。   Further, on the surface of the semiconductor substrate 1, there are formed a light shielding film S1 that shields the pixel isolation region formed around each photodiode 2, and a light shielding film S2 that shields the VCCD 3, and the width of the light shielding film S2 is as follows. It is larger than the width of the light shielding film S1. The VCCD 3 is not visible from the upper surface (light receiving surface) because it is disposed below the light-shielding film S2, but in FIG. 1A, the VCCD 3 is shown through for convenience.

この遮光膜S1、S2により、各フォトダイオード2を露出させるための開口部O1、O2が形成される。ここでは、VCCD3に対して、図1において右側に位置する開口部をO1、左側に位置する開口部をO2とする。開口部O1、O2は、列方向には等間隔に配置されるが、遮光膜S1、S2の幅が異なるために、行方向には不等間隔に配置される。また、開口部O1、O2は、VCCD3の中心線B−B´に対して線対称に配置される。   Openings O1 and O2 for exposing the photodiodes 2 are formed by the light shielding films S1 and S2. Here, with respect to the VCCD 3, the opening located on the right side in FIG. 1 is O1, and the opening located on the left side is O2. The openings O1 and O2 are arranged at equal intervals in the column direction, but are arranged at unequal intervals in the row direction because the widths of the light shielding films S1 and S2 are different. The openings O1 and O2 are arranged symmetrically with respect to the center line BB ′ of the VCCD 3.

遮光膜S1、S2の光路上流側には、遮光膜S1、S2から近い順に絶縁膜4、平坦層6、及びカラーフィルタ層5が形成されている。カラーフィルタ層5は、ベイヤー配列等の所定の配列構造で配置された、赤(R)、緑(G)、青(B)の原色カラーフィルタから構成されており、各フォトダイオード2に対していずれか1色のカラーフィルタが対応するように配置される。   An insulating film 4, a flat layer 6, and a color filter layer 5 are formed on the upstream side of the light shielding films S1 and S2 in the order closer to the light shielding films S1 and S2. The color filter layer 5 is composed of red (R), green (G), and blue (B) primary color filters arranged in a predetermined arrangement structure such as a Bayer arrangement. Any one color filter is arranged to correspond.

さらに、カラーフィルタ層5の光路上流側には、各フォトダイオード2に対応して被写体像を結像させるためのオンチップレンズL1A、L1Bが形成されている。ここでは、VCCD3に対して、図1において右側に位置するオンチップレンズをL1A、左側に位置するオンチップレンズをL1Bとするが、レンズ自体の構造に違いはない。   Furthermore, on-chip lenses L1A and L1B for forming a subject image corresponding to each photodiode 2 are formed on the upstream side of the optical path of the color filter layer 5. Here, with respect to the VCCD 3, the on-chip lens located on the right side in FIG. 1 is L1A, and the on-chip lens located on the left side is L1B, but there is no difference in the structure of the lens itself.

固体撮像素子11の受光面(有効画素領域)の略中央部に位置するフォトダイオード2に対応するオンチップレンズL1A(L1B)は、図1(c)に示すように、真上(光路上流側)から見たときの中心L1Cが対応するフォトダイオード2を真上から見た中心2Cと重なるように配置されている。ここで、オンチップレンズL1A、L1Bは略円形であり、その中心L1Cとは、この円の中心を指している。また、フォトダイオード2は略正方形であり、フォトダイオード2の中心2Cとは正方形の対角線の交点を指している。   As shown in FIG. 1C, the on-chip lens L1A (L1B) corresponding to the photodiode 2 positioned substantially at the center of the light receiving surface (effective pixel area) of the solid-state imaging device 11 is directly above (on the upstream side of the optical path). The center L1C when viewed from (1) overlaps with the center 2C when the corresponding photodiode 2 is viewed from directly above. Here, the on-chip lenses L1A and L1B are substantially circular, and the center L1C indicates the center of this circle. The photodiode 2 has a substantially square shape, and the center 2C of the photodiode 2 indicates the intersection of square diagonal lines.

また、オンチップレンズL1A、L1Bは、そのオンチップレンズの中心LCと、対応するフォトダイオードの中心2Cとが重なる位置を基準として、固体撮像素子11の受光面の中央部から周辺部へ向って、フォトダイオード2の配列ピッチに対して微小スケーリングをかけて配列されている。即ち、オンチップレンズL1A、L1Bは、受光面の中央部から周辺部へ遠ざかるにしたがって、対応するフォトダイオード2より中央部方向へ漸次大きくずらして配置される。   Further, the on-chip lenses L1A and L1B are directed from the center of the light receiving surface of the solid-state imaging device 11 toward the periphery with reference to the position where the center LC of the on-chip lens and the center 2C of the corresponding photodiode overlap. The photodiodes 2 are arranged with a minute scaling with respect to the arrangement pitch of the photodiodes 2. That is, the on-chip lenses L1A and L1B are gradually shifted from the corresponding photodiode 2 toward the central portion as the distance from the central portion to the peripheral portion of the light receiving surface increases.

このように構成された従来の固体撮像素子10の入射効率特性について説明する。   The incident efficiency characteristics of the conventional solid-state imaging device 10 configured as described above will be described.

固体撮像素子10は、フォトダイオード2が等間隔に配置されているのに対し、遮光膜S1とS2の幅が異なるために開口部O1、O2は行方向に等間隔とならない。したがって、フォトダイオード2は、行方向に関しては遮光膜S1との距離よりも遮光膜S2との距離の方が近い位置に配置されることになる。   In the solid-state imaging device 10, the photodiodes 2 are arranged at equal intervals, but the openings O1 and O2 are not equally spaced in the row direction because the widths of the light shielding films S1 and S2 are different. Therefore, the photodiode 2 is arranged at a position closer to the light shielding film S2 than the distance to the light shielding film S1 in the row direction.

これにより、図1(b)に示すように、固体撮像素子10の受光面に対して角度θの入射角で光が入射した場合に、オンチップレンズL1Aで集光した光は正常にフォトダイオード2へ到達するが、オンチップレンズL1Bで集光した光は、フォトダイオード2への光路上において遮光膜S2によって遮られてしまい、フォトダイオード2まで到達しないという現象が発生することがある。   As a result, as shown in FIG. 1B, when light is incident on the light receiving surface of the solid-state imaging device 10 at an incident angle of θ, the light condensed by the on-chip lens L1A is normally photodiodes. However, the light collected by the on-chip lens L1B may be blocked by the light shielding film S2 on the optical path to the photodiode 2 and may not reach the photodiode 2.

すなわち、隣り合うフォトダイオード2において、照射される光の量が異なってしまうことにより、画像にシェーディングや偽色が発生する。   That is, in the adjacent photodiodes 2, the amount of light to be irradiated is different, so that shading or false color occurs in the image.

図2は、入射光の受光面に対する入射角θと開口部O1、O2を通る光の光量との関係(入射効率特性)を電磁場解析光学シミュレーションで検証した結果を示すグラフであり、垂直入射時の入射効率で規格化したものである。同図に示すように、入射角θが大きくなるほど開口部O1、O2を通る光の光量の差が大きくなることがわかる。   FIG. 2 is a graph showing the result of verifying the relationship (incidence efficiency characteristic) between the incident angle θ of the incident light with respect to the light receiving surface and the amount of light passing through the openings O1 and O2 by an electromagnetic field analysis optical simulation. It is standardized by the incident efficiency. As shown in the figure, it can be seen that the difference in the amount of light passing through the openings O1 and O2 increases as the incident angle θ increases.

以上のように、本願出願人は、従来の、開口の位置が不等間隔に配置されている固体撮像素子の構造では、隣り合う光電変換領域の入射効率特性が入射光の入射角によって異なってしまうことにより、シェーディングや偽色が発生するという不具合が生じることを見出した。   As described above, in the conventional structure of the solid-state imaging device in which the positions of the openings are arranged at unequal intervals, the applicant of the present application has different incident efficiency characteristics of adjacent photoelectric conversion regions depending on the incident angle of incident light. As a result, it has been found that there is a problem that shading and false color occur.

[第1の実施形態]
図3(a)は、本実施形態に係る固体撮像素子11の受光面の上面図であり、図3(b)は、図3(a)の破線A−A´における断面図であり、図3(c)は、図3(a)に示す受光面の略中央部における拡大図である。なお、図1と共通する部分には同一の番号を付し、その詳細な説明は省略する。
[First Embodiment]
3A is a top view of the light receiving surface of the solid-state imaging device 11 according to the present embodiment, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along a broken line AA ′ in FIG. 3 (c) is an enlarged view of a substantially central portion of the light receiving surface shown in FIG. 3 (a). In addition, the same number is attached | subjected to the part which is common in FIG. 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.

固体撮像素子11は、半導体基板1上に形成されたフォトダイオード2、VCCD3、遮光膜S1、S2、絶縁膜4、平坦層6、及びカラーフィルタ層5までの構造が固体撮像素子10と同様の構造となっており、オンチップレンズL1A、L1Bの配置が異なっている。   The solid-state image pickup device 11 has the same structure as the solid-state image pickup device 10 including the photodiode 2, the VCCD 3, the light shielding films S 1 and S 2, the insulating film 4, the flat layer 6, and the color filter layer 5 formed on the semiconductor substrate 1. The structure is different, and the arrangement of the on-chip lenses L1A and L1B is different.

固体撮像素子11の受光面の略中央部に位置するフォトダイオード2に対応するオンチップレンズL1A(L1B)は、図3(c)に示すように、真上から見たときの中心L1Cが対応する開口部O1(O2)の真上から見た中心O1C(O2C)と重なるように配置されている。ここで、開口部O1、O2は略長方形であり、その中心O1C、O2Cとは、開口部の長方形の対角線の交点を指している。   As shown in FIG. 3C, the on-chip lens L1A (L1B) corresponding to the photodiode 2 positioned substantially at the center of the light receiving surface of the solid-state imaging device 11 corresponds to the center L1C when viewed from directly above. It arrange | positions so that it may overlap with the center O1C (O2C) seen from right above the opening O1 (O2) to be performed. Here, the openings O1 and O2 are substantially rectangular, and the centers O1C and O2C indicate the intersections of the diagonal lines of the rectangle of the openings.

また、オンチップレンズL1A、L1Bは、そのオンチップレンズの中心L1Cと、対応する開口部O1、O2の中心O1C、O2Cとが重なる位置を基準として、固体撮像素子11の受光面の中央部から周辺部へ向って、フォトダイオード2の配列ピッチに対して微小スケーリングをかけて配列されている。即ち、オンチップレンズL1A、L1Bは、受光面の中央部から周辺部へ遠ざかるにしたがって、対応する開口部O1、O2より中央部方向へ漸次大きくずらして配置される。   The on-chip lenses L1A and L1B are located from the center of the light receiving surface of the solid-state imaging device 11 with reference to the position where the center L1C of the on-chip lens and the centers O1C and O2C of the corresponding openings O1 and O2 overlap. Toward the periphery, the photodiodes 2 are arranged with a minute scaling with respect to the arrangement pitch of the photodiodes 2. That is, the on-chip lenses L1A and L1B are arranged so as to be gradually shifted from the corresponding openings O1 and O2 toward the center as the distance from the center to the periphery of the light receiving surface increases.

このようにオンチップレンズを配置することで、図3(b)に示すように、オンチップレンズL1Aの焦点位置とオンチップレンズL1Bの焦点位置とが、開口部O1、O2面内で同じ位置となる。したがって、オンチップレンズL1Aで集光した光とオンチップレンズL1Bで集光した光とが、均等にそれぞれのフォトダイオード2に入射されることになる。   By arranging the on-chip lens in this way, as shown in FIG. 3B, the focal position of the on-chip lens L1A and the focal position of the on-chip lens L1B are the same positions in the planes of the openings O1 and O2. It becomes. Therefore, the light condensed by the on-chip lens L1A and the light condensed by the on-chip lens L1B are equally incident on the respective photodiodes 2.

図4は、図2の場合と同様に本実施の形態の固体撮像素子11の入射効率特性を電磁場解析光学シミュレーションで検証した結果を示すグラフである。同図に示すように、入射角θにかかわらず、開口部O1、O2を通る光の光量に差がなく、略一致していることがわかる。   FIG. 4 is a graph showing the result of verifying the incident efficiency characteristic of the solid-state imaging device 11 of the present embodiment by electromagnetic field analysis optical simulation, as in the case of FIG. As shown in the figure, it can be seen that there is no difference in the amount of light passing through the openings O1 and O2, irrespective of the incident angle θ, and they are substantially the same.

このように、オンチップレンズを開口部の位置を基準として配置することにより、開口部が不等間隔の固体撮像素子であっても、シェーディングや偽色の問題を抑制することが可能となる。また、従来のオンチップレンズのスケーリングを適用することができる。   As described above, by arranging the on-chip lens with the position of the opening as a reference, it is possible to suppress the problem of shading and false color even if the opening is a solid-state imaging device having unequal intervals. Also, conventional on-chip lens scaling can be applied.

なお、本発明は、スケーリングされていない固体撮像素子においても適用可能である。この場合は、全てのオンチップレンズについて、その中心位置を開口部の中心位置と一致させて配置させればよい。   Note that the present invention can also be applied to a non-scaled solid-state imaging device. In this case, the center position of all the on-chip lenses may be arranged so as to coincide with the center position of the opening.

[第1の実施形態の変形例]
第1の実施形態の固体撮像素子11は、オンチップレンズL1Aの焦点位置とオンチップレンズL1Bの焦点位置とを、開口部O1、O2面内で同じ位置とするために、開口部の位置を基準としてオンチップレンズを配置したが、オンチップレンズの形状を変更することにより、これを実現してもよい。
[Modification of First Embodiment]
In the solid-state imaging device 11 of the first embodiment, the position of the opening is set so that the focal position of the on-chip lens L1A and the focal position of the on-chip lens L1B are the same in the plane of the openings O1 and O2. Although the on-chip lens is arranged as a reference, this may be realized by changing the shape of the on-chip lens.

図5は、第1の実施形態の変形例の固体撮像素子11´の受光部を示す図である。なお、図1と共通する部分には同一の番号を付し、その詳細な説明は省略する。   FIG. 5 is a diagram illustrating a light receiving unit of a solid-state imaging device 11 ′ according to a modification of the first embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the part which is common in FIG. 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.

同図に示すように、オンチップレンズL1A´、L1B´は、左右非対称の形状を有しており、それぞれの焦点位置が、開口部O1、O2面内で同じ位置となるように構成されている。したがって、オンチップレンズL1A´で集光した光とオンチップレンズL1B´で集光した光とが、均等にそれぞれのフォトダイオード2に入射されることになる。   As shown in the figure, the on-chip lenses L1A ′ and L1B ′ have an asymmetric shape, and are configured such that the focal positions thereof are the same in the planes of the openings O1 and O2. Yes. Therefore, the light condensed by the on-chip lens L1A ′ and the light condensed by the on-chip lens L1B ′ are equally incident on the respective photodiodes 2.

[第2の実施形態]
図6は、本実施形態に係る固体撮像素子12の断面図である。なお、図1と共通する部分には同一の番号を付し、その詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device 12 according to the present embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the part which is common in FIG. 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.

固体撮像素子12は、絶縁膜4と平坦層6との間に、レンズ層21が形成されている。レンズ層21は、絶縁膜4側は平坦に形成されており、平坦層6側には受光面に向けて突出した上凸形状を有する層内上凸レンズL2A、L2Bが各フォトダイオード2に対応して1つずつ形成されている。   In the solid-state imaging device 12, a lens layer 21 is formed between the insulating film 4 and the flat layer 6. The lens layer 21 is formed flat on the insulating film 4 side, and on the flat layer 6 side, the upper convex lenses L2A and L2B having an upward convex shape projecting toward the light receiving surface correspond to the respective photodiodes 2. Are formed one by one.

層内上凸レンズL2A、L2Bは、集光効率を高めるためのレンズであり、対応するオンチップレンズL1A、L1Bとともに入射光を集光し、対応するフォトダイオード2へ入射させる。   The in-layer upper convex lenses L2A and L2B are lenses for increasing the light collection efficiency, and the incident light is condensed together with the corresponding on-chip lenses L1A and L1B and is incident on the corresponding photodiode 2.

オンチップレンズL1A、L1Bは、第1の実施形態と同様に、固体撮像素子12の受光面の中央部において、真上から見たときの中心L1Cが対応する開口部O1(O2)を真上から見た中心O1C(O2C)と重なるように配置されており、さらに、受光面の中央部から周辺部へ向って、フォトダイオード2の配列ピッチに対して、対応する開口部の中心と重なる位置を基準として微小スケーリングをかけて配列されている。   As in the first embodiment, the on-chip lenses L1A and L1B are located directly above the opening O1 (O2) corresponding to the center L1C when viewed from directly above in the center of the light receiving surface of the solid-state imaging device 12. Is positioned so as to overlap with the center O1C (O2C) viewed from above, and further, with respect to the arrangement pitch of the photodiodes 2 from the center to the periphery of the light receiving surface, the position overlapping with the center of the corresponding opening Are arranged with a small scaling with reference to.

これに対し、全ての層内上凸レンズL2A、L2Bは、真上から見たときの中心L2Cが、対応する開口部O1(O2)を真上から見た中心O1C(O2C)と重なるように配置されている。即ち、スケーリングは行われていない。   On the other hand, all the in-layer upward convex lenses L2A and L2B are arranged so that the center L2C when viewed from directly above overlaps the center O1C (O2C) when the corresponding opening O1 (O2) is viewed from directly above. Has been. That is, no scaling is performed.

このように構成することで、オンチップレンズL1A、L1Bと層内上凸レンズL2A、L2Bとからなるレンズ系の焦点が、開口部O1、O2面内において同じ位置となる。したがって、開口部が不等間隔であっても、シェーディングや偽色の問題を抑制することができる。   With this configuration, the focal point of the lens system including the on-chip lenses L1A and L1B and the in-layer upper convex lenses L2A and L2B is at the same position in the surfaces of the openings O1 and O2. Therefore, even if the openings are unequal, the problem of shading and false color can be suppressed.

[第3の実施形態]
図7は、本実施形態に係る固体撮像素子13の断面図である。なお、図1と共通する部分には同一の番号を付し、その詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device 13 according to the present embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the part which is common in FIG. 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.

第2の実施の形態と同様に、絶縁膜4と平坦層6との間にレンズ層21が形成されているが、本実施の形態のレンズ層21は、平坦層6側は平坦に形成されており、絶縁膜4側にはフォトダイオード2に向けて突出した下凸形状を有する層内下凸レンズL3A、L3Bが、各フォトダイオード2に対応して1つずつ形成されている。   As in the second embodiment, the lens layer 21 is formed between the insulating film 4 and the flat layer 6. However, the lens layer 21 of the present embodiment is formed flat on the flat layer 6 side. On the insulating film 4 side, in-layer lower convex lenses L3A and L3B having a downward convex shape projecting toward the photodiode 2 are formed one by one corresponding to each photodiode 2.

層内下凸レンズL3A、L3Bは、集光効率を高めるためのレンズであり、対応するオンチップレンズL1A、L1Bとともに入射光を集光し、対応するフォトダイオード2へ入射させる。   The in-layer lower convex lenses L3A and L3B are lenses for increasing the light collection efficiency, and collect the incident light together with the corresponding on-chip lenses L1A and L1B and make the incident light incident on the corresponding photodiode 2.

これまでと同様に、オンチップレンズL1A、L1Bは、固体撮像素子13の受光面の中央部において、真上から見たときの中心L1Cが対応する開口部O1(O2)を真上から見た中心O1C(O2C)と重なるように配置されており、さらに、受光面の中央部から周辺部へ向って、フォトダイオード2の配列ピッチに対して、対応する開口部の中心と重なる位置を基準として微小スケーリングをかけて配列されている。   As before, the on-chip lenses L1A and L1B are viewed from directly above the opening O1 (O2) corresponding to the center L1C when viewed from directly above the center of the light receiving surface of the solid-state imaging device 13. It is arranged so as to overlap with the center O1C (O2C), and further, with respect to the arrangement pitch of the photodiodes 2 from the central part to the peripheral part of the light receiving surface, the position overlapping the center of the corresponding opening as a reference Arranged with minute scaling.

これに対し、全ての層内下凸レンズL3A、L3Bは、真上から見たときの中心L3Cが、対応する開口部O1(O2)を真上から見た中心O1C(O2C)と重なるように配置されている。   On the other hand, all the in-layer lower convex lenses L3A and L3B are arranged such that the center L3C when viewed from directly above overlaps the center O1C (O2C) when the corresponding opening O1 (O2) is viewed from directly above. Has been.

このように構成することで、オンチップレンズL1A、L1Bと層内下凸レンズL3A、L3Bとからなるレンズ系の焦点が、開口部O1、O2面内において同じ位置となる。したがって、開口部が不等間隔であっても、シェーディングや偽色の問題を抑制することができる。   With this configuration, the focal point of the lens system including the on-chip lenses L1A and L1B and the in-layer lower convex lenses L3A and L3B is at the same position in the openings O1 and O2. Therefore, even if the openings are unequal, the problem of shading and false color can be suppressed.

[第4の実施形態]
図8は、本実施形態に係る固体撮像素子14の断面図である。なお、図6、図7と共通する部分には同一の番号を付し、その詳細な説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 is a cross-sectional view of the solid-state imaging device 14 according to the present embodiment. In addition, the same number is attached | subjected to the part which is common in FIG. 6, FIG. 7, and the detailed description is abbreviate | omitted.

本実施の形態のレンズ層21は、平坦層6側には受光面に向けて突出した上凸形状を有する層内上凸レンズL2A、L2Bが、絶縁膜4側にはフォトダイオード2に向けて突出した下凸形状を有する層内下凸レンズL3A、L3Bが、各フォトダイオード2に対応して1つずつ形成されている。   In the lens layer 21 of the present embodiment, in-layer upper convex lenses L2A and L2B having an upward convex shape projecting toward the light receiving surface on the flat layer 6 side, and projecting toward the photodiode 2 on the insulating film 4 side. One in-layer lower convex lens L3A, L3B having a downward convex shape is formed corresponding to each photodiode 2 one by one.

層内上凸レンズL2A、L2Bと層内下凸レンズL3A、L3Bは、対応するオンチップレンズL1A、L1Bとともに入射光を集光し、対応するフォトダイオード2へ入射させ、集光効率を高めている。   The in-layer upper convex lenses L2A, L2B and the in-layer lower convex lenses L3A, L3B condense incident light together with the corresponding on-chip lenses L1A, L1B, enter the corresponding photodiode 2, and increase the condensing efficiency.

オンチップレンズL1A、L1Bは、そのオンチップレンズの中心LCと、対応する開口部O1(O2)の中心O1C(O2C)とが重なる位置を基準として、受光面の中央部から周辺部へ向って、フォトダイオード2の配列ピッチに対してスケーリングされて配置されている。   The on-chip lenses L1A and L1B are directed from the center of the light-receiving surface toward the periphery with reference to the position where the center LC of the on-chip lens and the center O1C (O2C) of the corresponding opening O1 (O2) overlap. The photodiodes 2 are scaled with respect to the arrangement pitch of the photodiodes 2.

また、第2の実施の形態及び第3の実施の形態と同様に、全ての層内上凸レンズL2A、L2B、及び全ての層内下凸レンズL3A、L3Bは、真上から見たときの中心L2C、L3Cが、対応する開口部O1(O2)を真上から見た中心O1C(O2C)と重なるように配置されている。   Similarly to the second and third embodiments, all the in-layer upper convex lenses L2A and L2B and all the in-layer lower convex lenses L3A and L3B have the center L2C when viewed from directly above. , L3C is arranged so as to overlap with the center O1C (O2C) when the corresponding opening O1 (O2) is viewed from directly above.

このように構成することで、オンチップレンズL1A、L1B、層内上凸レンズL2A、L2B、層内下凸レンズL3A、L3Bとからなるレンズ系の焦点が、開口部O1、O2面内において同じ位置となる。したがって、開口部が不等間隔であっても、シェーディングや偽色の問題を抑制することができる。   With this configuration, the focal point of the lens system including the on-chip lenses L1A and L1B, the in-layer upper convex lenses L2A and L2B, and the in-layer lower convex lenses L3A and L3B is the same position in the openings O1 and O2. Become. Therefore, even if the openings are unequal, the problem of shading and false color can be suppressed.

なお、第1〜第4の実施形態においては、所謂ベイヤー配列等の固体撮像素子11を例に説明したが、本発明はその他の配列の固体撮像素子に適用することも可能である。   In the first to fourth embodiments, the solid-state imaging device 11 having a so-called Bayer arrangement has been described as an example, but the present invention can also be applied to solid-state imaging devices having other arrangements.

例えば、図9に示すような、奇数行のフォトダイオード2に対して偶数行のフォトダイオード2が1/2ピッチずつずらして配置された所謂ハニカム画素配列(図9(a)では、45度傾けて示している)の固体撮像素子15に適用することもできる。   For example, as shown in FIG. 9, a so-called honeycomb pixel array in which the even-numbered photodiodes 2 are shifted by 1/2 pitch with respect to the odd-numbered photodiodes 2 (in FIG. 9A, tilted by 45 degrees). It can also be applied to the solid-state imaging device 15 shown in FIG.

固体撮像素子15の各フォトダイオード2は、行方向及び列方向に等間隔に配置されている。   The photodiodes 2 of the solid-state image sensor 15 are arranged at equal intervals in the row direction and the column direction.

固体撮像素子15のVCCD3は、図9(a)に示すように、各フォトダイオード2の上側と右側、又は各フォトダイオード2の下側と左側とを通って電荷を転送するように稲妻型に配置されている。また、フォトダイオード2が斜め45度方向の列を形成していると考えると、VCCD3は、2列のフォトダイオード2に対して1本の割合で配置されている。このVCCD3は、VCCD3に接している2列分のフォトダイオード2の信号電荷を転送する。   As shown in FIG. 9A, the VCCD 3 of the solid-state imaging device 15 has a lightning bolt type so as to transfer charges through the upper and right sides of each photodiode 2 or the lower and left sides of each photodiode 2. Has been placed. Further, if it is considered that the photodiodes 2 form an oblique 45-degree column, the VCCD 3 is arranged at a ratio of one to the two rows of photodiodes 2. The VCCD 3 transfers the signal charges of the photodiodes 2 for two columns in contact with the VCCD 3.

VCCD3を遮光する遮光膜S2は、各フォトダイオード2の周囲に形成された画素分離領域を遮光する遮光膜S1よりも幅が大きく形成されており、図10に示すように、各開口部O1、O2は、1つの直線部を形成するVCCD3の中心点3Cに対して点対象に配置されている。なお、VCCD3の右側に位置する開口部をO1、左側に位置する開口部をO2としている。   The light shielding film S2 that shields the VCCD 3 is formed to have a width larger than the light shielding film S1 that shields the pixel separation region formed around each photodiode 2, and as shown in FIG. O2 is arranged as a point object with respect to the center point 3C of the VCCD 3 forming one straight line portion. The opening located on the right side of the VCCD 3 is O1, and the opening located on the left is O2.

さらに、これまでと同様に、オンチップレンズL1Aの中心L1Cと開口部O1の中心O1Cとを重なるように配置し、オンチップレンズL1Bの中心L1Cが開口部O2の中心O2Cと重なるように配置する。   Further, as in the past, the center L1C of the on-chip lens L1A and the center O1C of the opening O1 are arranged so as to overlap each other, and the center L1C of the on-chip lens L1B is arranged so as to overlap the center O2C of the opening O2. .

したがって、図9(b)に示すように、オンチップレンズL1Aの焦点位置とオンチップレンズL1Bの焦点位置とが、開口部O1、O2面内で同じ位置となる。即ち、オンチップレンズL1Aで集光した光とオンチップレンズL1Bで集光した光とが、均等にそれぞれのフォトダイオード2に入射されることになる。   Therefore, as shown in FIG. 9B, the focal position of the on-chip lens L1A and the focal position of the on-chip lens L1B are the same position in the surfaces of the openings O1 and O2. That is, the light condensed by the on-chip lens L1A and the light condensed by the on-chip lens L1B are equally incident on the respective photodiodes 2.

このように、ハニカム画素配列においても、オンチップレンズの中心と開口部の中心を重ねることにより、シェーディングや偽色の問題を抑制することができる。なお、層内レンズを備えた場合であっても、層内レンズは第2〜第4の実施の形態と同様に配置すればよい。   Thus, also in the honeycomb pixel array, the problem of shading and false color can be suppressed by overlapping the center of the on-chip lens and the center of the opening. Even in the case where an intralayer lens is provided, the intralayer lens may be arranged in the same manner as in the second to fourth embodiments.

[個体撮像素子の製造方法]
最後に、本発明に係る固体撮像素子の製造フローについて説明する。ここでは、図9に示す個体撮像素子15を例に説明する。
[Manufacturing method of individual imaging device]
Finally, the manufacturing flow of the solid-state imaging device according to the present invention will be described. Here, the individual imaging device 15 shown in FIG. 9 will be described as an example.

個体撮像素子15の製造は、従来の個体撮像素子と同様の製造フローで実現することができ、従来の個体撮像素子との相違点については、フォトマスクの変更だけで対応可能である。   The manufacture of the individual image pickup device 15 can be realized by the same manufacturing flow as that of the conventional individual image pickup device, and the difference from the conventional individual image pickup device can be dealt with only by changing the photomask.

図11(i)〜(iii)は、個体撮像素子15の各製造工程における(a)上面から見たレイアウトと、(b)破線A−A´における断面を示す図である。   FIGS. 11 (i) to (iii) are diagrams showing (a) a layout viewed from the upper surface and (b) a cross section taken along a broken line AA ′ in each manufacturing process of the solid-state imaging device 15.

図11(i)は、VCCD3の形成時におけるレイアウトと断面を示す図である。なお、図中の破線は画素の境界を示しており、図中の矢印はVCCD3における電荷の転送方向を示している。   FIG. 11I is a diagram showing a layout and a cross section when the VCCD 3 is formed. The broken lines in the figure indicate pixel boundaries, and the arrows in the figure indicate the charge transfer direction in the VCCD 3.

図11(i)(b)に示すように、まず半導体基板1中にフォトダイオード2及びVCCD3が形成される。このフォトダイオード2は、図11(i)(a)に示すように、二次元状に等間隔に配置され、それぞれ画素分離領域(基板領域)によって分離されて形成される。また、VCCD3は、2列のフォトダイオード2に対して1本の割合で配置される。即ち、1列のフォトダイオード2に対して1本の割合で配置される個体撮像素子と比較し、VCCD3が1本ずつ間引かれて形成されている。   As shown in FIGS. 11 (i) and 11 (b), first, a photodiode 2 and a VCCD 3 are formed in a semiconductor substrate 1. As shown in FIGS. 11 (i) and 11 (a), the photodiodes 2 are two-dimensionally arranged at equal intervals and are separated by pixel separation regions (substrate regions). The VCCD 3 is arranged at a ratio of one to the two rows of photodiodes 2. That is, the VCCD 3 is thinned out one by one as compared with the solid-state image pickup device arranged at a ratio of one to the photodiodes 2 in one row.

図11(ii)は、遮光膜S1、S2形成時におけるレイアウトと断面を示す図である。なお、便宜上VCCD3を透視させて図示している。   FIG. 11 (ii) is a diagram showing a layout and a cross section when the light shielding films S1 and S2 are formed. For convenience, the VCCD 3 is shown through.

VCCD3上には、転送電極31が形成される。転送電極31は、供給されたクロックに同期して、フォトダイオード2から読み出されたVCCD3上の信号電荷を図示しない垂直転送路に1ラインずつ出力するための電極である。また、VCCD3が形成されていない画素分離領域にも同様に転送電極31が形成され、これらの転送電極31上には、シリコン酸化膜32が形成される。   A transfer electrode 31 is formed on the VCCD 3. The transfer electrode 31 is an electrode for outputting the signal charge on the VCCD 3 read from the photodiode 2 line by line to a vertical transfer path (not shown) in synchronization with the supplied clock. Similarly, transfer electrodes 31 are formed in the pixel isolation region where the VCCD 3 is not formed, and a silicon oxide film 32 is formed on the transfer electrodes 31.

さらに、画素分離領域を遮光する遮光膜S1と、VCCD3を遮光する遮光膜S2が形成される。画素分離領域を遮光する遮光膜S1は、その下部にVCCD3が存在せず、遮光が不完全でもスミアが発生しないため、その遮光膜側壁を薄くすることができる。したがって、遮光膜S1の幅は遮光膜S2の幅よりも小さく生成されている。なお、遮光膜S1は、側壁無しの構造としてもよい。   Further, a light shielding film S1 that shields the pixel separation region and a light shielding film S2 that shields the VCCD 3 are formed. The light shielding film S1 that shields light from the pixel separation region does not have the VCCD 3 below it, and even if light shielding is incomplete, smear does not occur, so that the side wall of the light shielding film can be made thin. Therefore, the width of the light shielding film S1 is smaller than the width of the light shielding film S2. The light shielding film S1 may have a structure without a side wall.

このように、遮光膜S1とS2では幅が異なるために、遮光膜S1、S2から形成される開口部O1、O2は不等間隔に配置されて形成される。   Thus, since the widths of the light shielding films S1 and S2 are different, the openings O1 and O2 formed from the light shielding films S1 and S2 are formed at unequal intervals.

図11(iii)は、オンチップレンズL1、L2形成時におけるレイアウトと断面を示す図である。遮光膜S1、S2上には平坦層6を含む絶縁膜4、カラーフィルタ層5が形成される。   FIG. 11 (iii) is a diagram showing a layout and a cross section when the on-chip lenses L1 and L2 are formed. An insulating film 4 including a flat layer 6 and a color filter layer 5 are formed on the light shielding films S1 and S2.

さらに、カラーフィルタ層5にはレジストがパターニングされ、これをリフローさせることによりオンチップレンズL1、L2が形成される。前述したように、このオンチップレンズL1、L2は、入射した光をそれぞれ対応するフォトダイオード2に集光させるためのレンズである。   Further, a resist is patterned on the color filter layer 5, and on-chip lenses L1 and L2 are formed by reflowing the resist. As described above, the on-chip lenses L1 and L2 are lenses for condensing incident light on the corresponding photodiodes 2 respectively.

ここで、オンチップレンズL1、L2は、従来の個体撮像素子とは配置される位置が異なっている。即ち、従来の個体撮像素子は、真上(光路上流側)から見たときの中心L1C(L2C)が対応するフォトダイオード2を真上から見た中心2Cと重なるように配置されているが、個体撮像素子15は、真上から見たときの中心L1Cが対応する開口部O1(O2)の真上から見た中心O1C(O2C)と重なるように配置されている。   Here, the positions where the on-chip lenses L1 and L2 are arranged are different from those of the conventional individual imaging element. That is, the conventional individual imaging device is arranged so that the center L1C (L2C) when viewed from directly above (upstream side of the optical path) overlaps the center 2C when the corresponding photodiode 2 is viewed from directly above. The individual imaging element 15 is arranged so that the center L1C when viewed from directly above overlaps the center O1C (O2C) viewed from directly above the corresponding opening O1 (O2).

したがって、オンチップレンズL1、L2のレジストをパターニングするフォトマスクを変更することにより、オンチップレンズL1、L2の配置を変更している。   Therefore, the arrangement of the on-chip lenses L1 and L2 is changed by changing the photomask for patterning the resist of the on-chip lenses L1 and L2.

このように、従来の個体撮像素子に対して、フォトマスクを変更するだけで、オンチップレンズの配置を変更することができる。したがって、従来の製造方法で実現が可能であり、製造安定性に優れているという利点がある。   As described above, the arrangement of the on-chip lenses can be changed by simply changing the photomask with respect to the conventional individual imaging element. Therefore, there is an advantage that it can be realized by a conventional manufacturing method and has excellent manufacturing stability.

なお、ここでは個体撮像素子15の製造方法について説明したが、固体撮像素子11〜14においても、従来の個体撮像素子に対してフォトマスクを変更するだけで、オンチップレンズの配置を変更することができ、本発明の効果を得ることが可能である。   In addition, although the manufacturing method of the individual image pick-up element 15 was demonstrated here, also in the solid-state image sensors 11-14, the arrangement | positioning of an on-chip lens is changed only by changing a photomask with respect to the conventional individual image sensor. It is possible to obtain the effects of the present invention.

1…半導体基板、2…フォトダイオード、2C…光電変換領域の中心、3…垂直転送路(VCCD)、5…カラーフィルタ層、10、11、11´、12、13、14、15…固体撮像素子、21…レンズ層、31…転送電極、32…酸化膜、L1A、L1B…オンチップレンズ、L1C…オンチップレンズの中心、L2A、L2B…層内上凸レンズ、L2C…層内上凸レンズの中心、L3A、L3B…層内下凸レンズ、L3C…層内下凸レンズの中心、O1…開口部、O1C…開口部O1の中心、O2…開口部、O2C…開口部O2の中心、S1、S2…遮光膜   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Photodiode, 2C ... Center of photoelectric conversion area, 3 ... Vertical transfer path (VCCD), 5 ... Color filter layer 10, 11, 11 ', 12, 13, 14, 15 ... Solid-state imaging Element, 21 ... lens layer, 31 ... transfer electrode, 32 ... oxide film, L1A, L1B ... on-chip lens, L1C ... center of on-chip lens, L2A, L2B ... upper convex lens in layer, L2C ... upper convex lens in layer , L3A, L3B ... lower convex lens in layer, L3C ... center of lower convex lens in layer, O1 ... opening, O1C ... center of opening O1, O2 ... opening, O2C ... center of opening O2, S1, S2 ... light shielding film

Claims (11)

受光した光を信号電荷に変換する光電変換領域であって、行方向及び列方向に二次元状に等間隔に配置され、それぞれ画素分離領域によって分離された複数の光電変換領域と、
前記複数の光電変換領域の2列毎に配置され、読み出した2列分の光電変換領域の信号電荷を列方向に転送するための電荷転送領域と、
前記画素分離領域上に形成される第1の遮光部と、
前記電荷転送領域上に形成される第2の遮光部であって、前記第1の遮光部よりも幅の広い第2の遮光部と、
前記第1の遮光部及び前記第2の遮光部によって形成された複数の開口部であって、行方向の間隔が不等間隔に形成され、それぞれ前記複数の光電変換領域に対応する複数の開口部と、
受光した光をそれぞれ対応する光電変換領域に集光させるための複数のオンチップレンズであって、それぞれ対応する開口部の位置に応じて配置された複数のオンチップレンズと、
を備えたことを特徴とする固体撮像素子。
A photoelectric conversion region that converts received light into a signal charge, arranged in two-dimensional equal intervals in the row direction and the column direction, and a plurality of photoelectric conversion regions each separated by a pixel separation region;
A charge transfer region arranged for every two columns of the plurality of photoelectric conversion regions, and for transferring the signal charges of the read photoelectric conversion regions for two columns in the column direction;
A first light shielding portion formed on the pixel isolation region;
A second light shielding part formed on the charge transfer region, the second light shielding part being wider than the first light shielding part;
A plurality of openings formed by the first light-shielding part and the second light-shielding part, wherein a plurality of openings corresponding to the plurality of photoelectric conversion regions are formed with unequal intervals in the row direction. And
A plurality of on-chip lenses for condensing received light on the corresponding photoelectric conversion regions, and a plurality of on-chip lenses arranged according to the positions of the corresponding openings,
A solid-state imaging device comprising:
前記二次元状に配置された複数の光電変換領域の略中央部に位置する光電変換領域において、該光電変換領域に対応するオンチップレンズは、該オンチップレンズの中心と該光電変換領域に対応する開口部の中心とが一致するように配置されることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。   In the photoelectric conversion region located at substantially the center of the two-dimensionally arranged photoelectric conversion regions, the on-chip lens corresponding to the photoelectric conversion region corresponds to the center of the on-chip lens and the photoelectric conversion region. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is disposed so as to coincide with a center of the opening. 前記複数のオンチップレンズは、各オンチップレンズの中心と該オンチップレンズに対応する開口部の中心とが一致する位置を基準とし、前記略中央部に位置する光電変換領域に対応するオンチップレンズからの距離に応じてスケーリングされて配置されることを特徴とする請求項2に記載の固体撮像素子。   The plurality of on-chip lenses have an on-chip corresponding to the photoelectric conversion region located at the substantially central portion with reference to a position where the center of each on-chip lens coincides with the center of the opening corresponding to the on-chip lens. The solid-state image pickup device according to claim 2, wherein the solid-state image pickup device is scaled according to a distance from the lens. 各オンチップレンズと対応する各光電変換領域との間に、受光した光をオンチップレンズとともに対応する光電変換領域に集光させるための層内レンズを備え、
前記層内レンズは、その中心が対応する開口部の中心と一致するように配置されたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の固体撮像素子。
Between each on-chip lens and each corresponding photoelectric conversion region, an in-layer lens for condensing received light to the corresponding photoelectric conversion region together with the on-chip lens,
4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the inner lens is disposed so that a center thereof coincides with a center of a corresponding opening. 5.
前記層内レンズは、光路上流側から見て上凸レンズであることを特徴とする請求項4に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the intra-layer lens is an upward convex lens when viewed from the upstream side of the optical path. 前記層内レンズは、光路上流側から見て下凸レンズであることを特徴とする請求項4に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the inner lens is a downward convex lens when viewed from the upstream side of the optical path. 前記層内レンズは、光路上流側から見て上凸レンズ及び下凸レンズであることを特徴とする請求項4に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the in-layer lens is an upward convex lens and a downward convex lens as viewed from the upstream side of the optical path. 前記開口部は、前記電荷転送領域を介して隣り合う開口部が該電荷転送領域の中心線に対して線対称に配置されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の固体撮像素子。   8. The opening according to claim 1, wherein the opening adjacent to the opening via the charge transfer region is arranged symmetrically with respect to the center line of the charge transfer region. 9. Solid-state image sensor. 前記開口部は、前記電荷転送領域を介して隣り合う開口部が該電荷転送領域の中心点に対して点対称に配置されていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の固体撮像素子。   8. The opening according to claim 1, wherein the opening adjacent to the opening via the charge transfer region is arranged point-symmetrically with respect to the center point of the charge transfer region. 9. Solid-state image sensor. 前記オンチップレンズと前記光電変換領域との間にカラーフィルタ層を備えたことを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a color filter layer between the on-chip lens and the photoelectric conversion region. 受光した光を信号電荷に変換する複数の光電変換領域を行方向及び列方向に二次元状に等間隔に配置して形成する工程と、
前記複数の光電変換領域をそれぞれ分離する画素分離領域を形成する工程と、
前記複数の光電変換領域の2列毎に配置され、読み出した2列分の光電変換領域の信号電荷を列方向に転送するための電荷転送領域を形成する工程と、
前記画素分離領域上に第1の遮光部を形成する工程と、
前記電荷転送領域上に前記第1の遮光部よりも幅の広い第2の遮光部を形成する工程と、
前記第1の遮光部及び前記第2の遮光部により、それぞれ前記複数の光電変換領域に対応する複数の開口部を行方向の間隔が不等間隔になるように形成する工程と、
受光した光をそれぞれ対応する光電変換領域に集光させるための複数のオンチップレンズを、それぞれ対応する開口部の位置に応じて配置して形成する工程と、
を備えたことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
A step of forming a plurality of photoelectric conversion regions for converting received light into signal charges by arranging them at two-dimensional intervals in the row direction and the column direction; and
Forming a pixel separation region that separates each of the plurality of photoelectric conversion regions;
A step of forming a charge transfer region arranged for every two columns of the plurality of photoelectric conversion regions and transferring the signal charges of the read photoelectric conversion regions for two columns in the column direction;
Forming a first light-shielding portion on the pixel isolation region;
Forming a second light shielding part having a width wider than the first light shielding part on the charge transfer region;
Forming a plurality of openings corresponding to the plurality of photoelectric conversion regions by the first light-shielding portion and the second light-shielding portion so that intervals in a row direction are unequal intervals;
A step of arranging and forming a plurality of on-chip lenses for condensing received light on the corresponding photoelectric conversion regions, respectively, according to the positions of the corresponding openings, and
A method for manufacturing a solid-state imaging device.
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