JP2014086700A - Solid state image pickup device and image pickup system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid state image pickup device having high sensitivity.SOLUTION: A pixel in which a beam incident on a photoelectric conversion part from a first plane side via a lens part is reflected at a reflection plane of a reflection part after having passed through a second plane, and enters from the second plane side back into the photoelectric conversion part has such a structure that the sectional area at the second plane and the sectional area at the reflection plane of a beam heading from the photoelectric conversion part to the reflection part are larger than the sectional area, in a section between the photoelectric conversion part and the reflection part, of the beam heading from the photoelectric conversion part to the reflection part.

Description

本発明は、固体撮像装置および撮像システムに関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and an imaging system.

裏面照射型の固体撮像装置は、一般に、半導体層の厚さが表面照射型より薄いため、入射した光(特に、波長が長い光)は半導体層において十分に吸収されずに透過しうる。特許文献1および特許文献2には、半導体層(半導体基板)を透過した光を反射させる反射部を有する構造が開示されている。特許文献1の構造によると、マイクロレンズ(110)は入射光を光電変換部(130)の内部に集光させ、反射部150は反射光を光電変換部130の内部に集光させている。また、特許文献2の構造によると、装置に対して垂直に入射した光L1およびL3(垂直入射光)は、反射部(128)の表面(126)において集光されている。   In a back-illuminated solid-state imaging device, since the thickness of a semiconductor layer is generally thinner than that of a front-illuminated type, incident light (particularly light having a long wavelength) can be transmitted without being sufficiently absorbed in the semiconductor layer. Patent Documents 1 and 2 disclose a structure having a reflection part that reflects light transmitted through a semiconductor layer (semiconductor substrate). According to the structure of Patent Document 1, the microlens (110) condenses incident light inside the photoelectric conversion unit (130), and the reflection unit 150 condenses the reflected light inside the photoelectric conversion unit. Further, according to the structure of Patent Document 2, the light L1 and L3 (normally incident light) that are perpendicularly incident on the device are collected on the surface (126) of the reflecting portion (128).

特開2010−118412号公報JP 2010-1118412 A 米国特許第7755123号公報U.S. Pat. No. 7,755,123

固体撮像装置では、半導体層の表面側に電源供給用、画素駆動用または信号読出用の配線が設けられる。そのため、一面に大面積の反射部を設けるのではなく、小面積の反射部を複数に分けて配置することが望ましい。しかし、小面積の複数の反射部を設ける場合には、反射部の間に隙間が生じることになる。   In the solid-state imaging device, wiring for supplying power, driving pixels, or reading signals is provided on the surface side of the semiconductor layer. Therefore, it is desirable not to provide a large-area reflecting portion on one surface, but to arrange a small-area reflecting portion in a plurality. However, in the case where a plurality of reflecting portions having a small area are provided, a gap is generated between the reflecting portions.

固体撮像装置に対して斜めに入射した光(斜入射光)の集光位置は、垂直入射光の集光位置からずれる。そのため、反射部を小面積で構成すると、斜入射光の一部が反射部の間の隙間に漏れこみ、反射部において反射されない光が生じて、感度の低下をもたらしうる。   The condensing position of light obliquely incident on the solid-state imaging device (oblique incident light) deviates from the condensing position of normal incident light. For this reason, when the reflection part is configured with a small area, part of the obliquely incident light leaks into the gap between the reflection parts, and light that is not reflected by the reflection part is generated, which may cause a reduction in sensitivity.

本発明の目的は、感度の高い固体撮像装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device with high sensitivity.

本発明の一つの側面は固体撮像装置にかかり、前記固体撮像装置は、互いに反対側の面である第1面および第2面を有する半導体層と、前記半導体層の前記第1面の側に設けられた第1領域と、前記半導体層の前記第2面の側に設けられた第2領域と、を備える固体撮像装置であって、前記半導体層には複数の光電変換部が配列されており、前記第1領域には、各々が光を集束する複数のレンズ部が前記第1面に沿って配列されており、前記第2領域には、各々が光を反射する複数の反射部が前記第1面に沿って配列されており、前記レンズ部を経て前記第1面の側から前記光電変換部へ入射した光束が、前記第2面を透過し前記反射部の反射面で反射されて、前記第2面の側から前記光電変換部へ入射する画素を含み、前記画素において、前記光電変換部から前記反射部へ向かう光束の前記第2面における断面積および前記反射面における断面積が、前記光電変換部から前記反射部へ向かう光束の、前記光電変換部と前記反射部との間の部分における断面積よりも大きくなる構造を有することを特徴とする。   One aspect of the present invention relates to a solid-state imaging device, and the solid-state imaging device includes a semiconductor layer having first and second surfaces that are opposite to each other, and a semiconductor layer on the first surface side of the semiconductor layer. A solid-state imaging device comprising: a first region provided; and a second region provided on the second surface side of the semiconductor layer, wherein a plurality of photoelectric conversion units are arranged in the semiconductor layer In the first region, a plurality of lens portions each for focusing light are arranged along the first surface, and in the second region, a plurality of reflection portions for reflecting light are provided. A light beam that is arranged along the first surface and that has entered the photoelectric conversion unit from the first surface side through the lens unit passes through the second surface and is reflected by the reflection surface of the reflection unit. A pixel incident on the photoelectric conversion unit from the second surface side, The cross-sectional area on the second surface and the cross-sectional area on the reflection surface of the light beam traveling from the photoelectric conversion unit to the reflection unit are the photoelectric conversion unit and the reflection unit of the light beam traveling from the photoelectric conversion unit to the reflection unit. It has the structure which becomes larger than the cross-sectional area in the part between.

本発明によれば、感度の高い固体撮像装置を提供することができる。   According to the present invention, a highly sensitive solid-state imaging device can be provided.

本実施形態の構成例を説明する図。The figure explaining the structural example of this embodiment. 本実施形態の構成例を説明する図。The figure explaining the structural example of this embodiment. 他の構成例との比較結果を説明する図。The figure explaining the comparison result with another structural example. 他の実施形態の構成例を説明する図。The figure explaining the structural example of other embodiment.

図1および2を参照しながら、第1実施形態の固体撮像装置Iを説明する。固体撮像装置Iは、図1(a)に示されるように、裏面照射型の構造を有しており、光の入射側の面である前面Aと、その反対側の面である後面Bとを有する。固体撮像装置Iは前面Aから後面Bに向かって、光学領域10、半導体領域20、および配線領域30を含む。半導体領域20は、表面C(第2面)と裏面D(第1面)とを有する半導体層22を含む。固体撮像装置Iは、各々が光学領域10の一部と、半導体領域20の一部と、配線領域30の一部とで構成された画素Pが光の入射面である前面Aの延在方向に沿って配列されて構成される。後面Bの側には支持基板40が配されている。   The solid-state imaging device I according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1A, the solid-state imaging device I has a back-illuminated structure, and includes a front surface A that is a light incident surface and a rear surface B that is the opposite surface. Have The solid-state imaging device I includes an optical region 10, a semiconductor region 20, and a wiring region 30 from the front surface A toward the rear surface B. The semiconductor region 20 includes a semiconductor layer 22 having a front surface C (second surface) and a back surface D (first surface). In the solid-state imaging device I, the extending direction of the front surface A in which the pixels P each including a part of the optical region 10, a part of the semiconductor region 20, and a part of the wiring region 30 are light incident surfaces. Arranged along the line. A support substrate 40 is disposed on the rear surface B side.

光学領域10は、前面Aを成すマイクロレンズアレイ11を含む(第1領域)。マイクロレンズアレイ11は、各々が光を集束する複数のレンズ部が裏面Dに沿って配されて構成される。また、光学領域10は、光を透過させる材料(例えば、酸化シリコンや窒化シリコン)で構成された中間膜12(光透過部ないし光通過部)を含みうる。また、さらに、光学領域10は、マイクロレンズアレイ11と中間膜12との間に配されたカラーフィルタアレイ13を含む。   The optical region 10 includes a microlens array 11 that forms the front surface A (first region). The microlens array 11 is configured by arranging a plurality of lens portions, each focusing light, along the back surface D. The optical region 10 can include an intermediate film 12 (light transmission portion or light passage portion) made of a material that transmits light (for example, silicon oxide or silicon nitride). Further, the optical region 10 includes a color filter array 13 disposed between the microlens array 11 and the intermediate film 12.

中間膜12は、半導体領域20とマイクロレンズアレイ11との距離を調整する役割を有しうる。また、中間膜12は、保護膜(パッシベーション膜)や反射防止膜、平坦化膜としての役割も有しうる。中間膜12は、単層膜であってもよいし、多層膜であってもよい。   The intermediate film 12 can have a role of adjusting the distance between the semiconductor region 20 and the microlens array 11. The intermediate film 12 can also serve as a protective film (passivation film), an antireflection film, and a planarization film. The intermediate film 12 may be a single layer film or a multilayer film.

半導体領域20の半導体層22には、複数の光電変換部21が表面Cおよび裏面Dに沿って配されている。典型的な光電変換部21はP型不純物領域とN型不純物領域とを有するフォトダオードである。前面Aから入射して光学領域10を通過した光は、裏面Dから半導体層22に入射し、光電変換部21において光電変換が為され、入射光量に応じた電気信号が得られる。   In the semiconductor layer 22 of the semiconductor region 20, a plurality of photoelectric conversion portions 21 are arranged along the front surface C and the back surface D. A typical photoelectric conversion unit 21 is a photodiode having a P-type impurity region and an N-type impurity region. The light that has entered from the front surface A and passed through the optical region 10 enters the semiconductor layer 22 from the back surface D, undergoes photoelectric conversion in the photoelectric conversion unit 21, and an electrical signal corresponding to the amount of incident light is obtained.

半導体領域20は、光電変換部21以外にトランジスタなどの半導体素子を含む。半導体領域20は、MOSトランジスタを構成するべく、半導体層22の表面Cの上に設けられたゲート電極をも含みうる。また、半導体領域20は光電変換部21や半導体素子などを電気的に分離する素子分離を含みうる。   The semiconductor region 20 includes a semiconductor element such as a transistor in addition to the photoelectric conversion unit 21. The semiconductor region 20 can also include a gate electrode provided on the surface C of the semiconductor layer 22 to form a MOS transistor. Further, the semiconductor region 20 may include element isolation that electrically isolates the photoelectric conversion unit 21 and the semiconductor element.

また、配線領域30は、例えば、SiOで構成された層間絶縁膜33の内部に形成され、アルミニウムや銅等の金属材料で構成された配線パターン31を含む。配線パターン31は、例えば、電源を供給するために用いられ、又は、各種トランジスタを駆動して信号を読み出すために用いられる。 Further, the wiring region 30 includes, for example, a wiring pattern 31 formed inside an interlayer insulating film 33 made of SiO 2 and made of a metal material such as aluminum or copper. The wiring pattern 31 is used, for example, for supplying power or driving various transistors to read out signals.

図1(b)は、固体撮像装置Iのレイアウト上面図を模式的に示している。複数の画素Pは、複数の種類で構成されうる。各画素Pの種類は、例えば、当該画素Pにおけるカラーフィルタアレイ13の光選択部が異なる。青色光(波長λ=430〜480[nm]程度)を選択的に透過する青色光選択部(青色フィルタ)に対応する画素を青色画素Pとする。緑色光(波長λ=500〜570[nm]程度)を選択的に透過する緑色光選択部(緑色フィルタ)に対応する画素を緑色画素Pとする。赤色光(波長λ=610〜780[nm]程度)を選択的に透過する赤色光選択部(赤色フィルタ)に対応する画素を赤色画素Pとする。これら青色フィルタ、緑色フィルタ、赤色フィルタはベイヤ配列に従って配列することができる。なお、図1(a)および(b)では、説明の簡易化のために3種類のまたは4つの画素Pを例示している。 FIG. 1B schematically shows a layout top view of the solid-state imaging device I. The plurality of pixels P can be composed of a plurality of types. The type of each pixel P differs, for example, in the light selection section of the color filter array 13 in the pixel P. A pixel corresponding to a blue light selection unit (blue filter) that selectively transmits blue light (wavelength λ R = about 430 to 480 [nm]) is a blue pixel P B. Green light (wavelength λ G = 500~570 [nm] C.) a green light selecting unit for selectively transmitting a corresponding pixel (green filter) and green pixel P G. Red light selecting unit that selectively transmits red light (wavelength λ R = 610~780 [nm] about) the pixel corresponding to the (red filter) and red pixel P R. These blue filter, green filter, and red filter can be arranged according to a Bayer arrangement. In FIGS. 1A and 1B, three or four pixels P are illustrated for ease of explanation.

各画素Pには、光電変換部21に対応して、当該電気信号を読み出すためのトランジスタ(画素トランジスタ)が配されている。画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタMTX、リセットトランジスタMRES、ソースフォロワトランジスタMSFを含む。転送トランジスタMTXのゲート端子には制御信号TXを伝達する信号線が接続されうる。制御信号TXが活性化されると、転送トランジスタMTXにより、光電変換部21において受光によって発生し蓄積された電荷が、フローティングディフュージョンFDに転送される。ソースフォロワトランジスタMSFに流れる電流量は、フローティングディフュージョンFDに転送された電荷による電位変動に応じて変化しうる。このようにして、各画素Pから画素信号が読み出されうる。リセットトランジスタMRESのゲート端子には、制御信号RESを伝達する信号線が接続されうる。制御信号RESが活性化されると、リセットトランジスタMRESはフローティングディフュージョンFDの電位をリセットしうる。また、各画素Pには、画素信号の出力を選択的に行うために選択トランジスタ(不図示)が配されてもよい。なお、図1(a)には、転送トランジスタMTXのゲート電極GTXを例示している。 Each pixel P is provided with a transistor (pixel transistor) for reading out the electric signal corresponding to the photoelectric conversion unit 21. The pixel transistor includes, for example, a transfer transistor M TX , a reset transistor M RES , and a source follower transistor M SF . A signal line for transmitting the control signal TX can be connected to the gate terminal of the transfer transistor MTX . When the control signal TX is activated, the transfer transistor MTX transfers the electric charge generated and stored by receiving light in the photoelectric conversion unit 21 to the floating diffusion FD. The amount of current flowing through the source follower transistor M SF may vary depending on the potential change due to charges transferred to the floating diffusion FD. In this way, a pixel signal can be read from each pixel P. A signal line for transmitting the control signal RES can be connected to the gate terminal of the reset transistor MRES . When the control signal RES is activated, the reset transistor MRES can reset the potential of the floating diffusion FD. Each pixel P may be provided with a selection transistor (not shown) for selectively outputting a pixel signal. Incidentally, in FIG. 1 (a) illustrates a gate electrode G TX of the transfer transistor M TX.

裏面照射型の固体撮像装置は、一般に、表面照射型と比較して、半導体層22の厚さが薄く、1〜10[μm]であり、2〜5[μm]程度である。よって、例えば、赤色光のように波長が長い光については、裏面Dから半導体層22に入射した光のうちの一部は光電変換されずに透過しうる。シリコン単結晶に対して、波長が700[nm]の赤色光の半分が吸収される深さは3[μm]である。つまり、3[μm]のシリコン層に入射した赤色光はその半分がシリコン層を透過する。そこで、例えば、赤色画素Pについては、図1(a)の左側および中央に示した画素Pのように、配線領域30に反射部32を配置するとよい(第2領域)。 In the backside illumination type solid-state imaging device, the thickness of the semiconductor layer 22 is generally smaller than that of the front side illumination type, being about 1 to 10 [μm] and about 2 to 5 [μm]. Therefore, for example, for light having a long wavelength such as red light, a part of the light incident on the semiconductor layer 22 from the back surface D can be transmitted without being subjected to photoelectric conversion. The depth at which half of the red light having a wavelength of 700 [nm] is absorbed is 3 [μm] with respect to the silicon single crystal. That is, half of the red light incident on the 3 [μm] silicon layer is transmitted through the silicon layer. Therefore, for example, for the red pixel P R, the left and so on of the pixel P shown at the center, it may be arranged a reflector unit 32 in the wiring region 30 (second region) in FIG. 1 (a).

反射部32は、第1層目の配線層(半導体層22に最も近い配線層)または第2層目以上の配線層に形成されてもよいし、配線パターン31を形成するための配線層とは異なる層に形成されてもよい。反射率を向上するために、反射部32の反射面Rをアルミニウムで構成することが好ましい。配線層の材料にはアルミニウムよりも導電率の高い銅を用い、反射部32の材料には銅よりも反射率の高いアルミニウムを用いることもできる。緑色画素Pについては、緑色光に対する感度が、赤色光や青色光に対する感度に比べて、固体撮像装置で得られる画質に大きく影響することから、反射部32を設けることが好ましい。 The reflection part 32 may be formed in the first wiring layer (wiring layer closest to the semiconductor layer 22) or the second or higher wiring layer, or a wiring layer for forming the wiring pattern 31. May be formed in different layers. In order to improve the reflectance, it is preferable that the reflecting surface R of the reflecting portion 32 is made of aluminum. The wiring layer can be made of copper having a higher conductivity than aluminum, and the reflecting portion 32 can be made of aluminum having a higher reflectance than copper. The green pixel P G, sensitivity to green light, as compared with the sensitivity to the red light and blue light, since it greatly affects the resulting image quality in the solid-state imaging device, it is preferable to provide the reflecting portion 32.

青色画素Pについては、反射部32を設ける構成にしてもよいが、反射部32を省略して、例えば代わりに、必要に応じて配線パターンを配置することもできる。これは、青色光のように波長が短い光については、裏面Dから半導体層22に入射した光のうちの一部が表面Cに達する前に半導体層22に吸収され、半導体層22をほとんど透過しないためである。シリコン単結晶に対して、波長が460[nm]の青色光の半分が吸収される深さは約0.3[μm]である。反射部32を必要としない青色画素Pに、反射部として機能しうる金属パターンを、半導体層22からの距離が反射部32と等しい位置に設けることも考えられる。しかし、ほかの色の画素からの迷光が青色画素Pの金属パターンで反射し、混色の原因となることが考えらえる。そのため、青色画素Pでは半導体層22からの距離が反射部32と等しい位置には金属パターンを存在させないか、ほかの色の画素の反射部32に比べて金属パターンの面積を小さくして、反射部32を省略することが好ましい。 The blue pixel P B may be configured to be provided with the reflective portion 32, but the reflective portion 32 may be omitted, and instead, for example, a wiring pattern may be arranged as necessary. For light having a short wavelength such as blue light, a part of the light incident on the semiconductor layer 22 from the back surface D is absorbed by the semiconductor layer 22 before reaching the front surface C, and is almost transmitted through the semiconductor layer 22. It is because it does not. The depth at which half of the blue light having a wavelength of 460 [nm] is absorbed is about 0.3 [μm] with respect to the silicon single crystal. It is also conceivable that a metal pattern that can function as a reflection portion is provided on the blue pixel P B that does not require the reflection portion 32 at a position where the distance from the semiconductor layer 22 is equal to the reflection portion 32. However, it is conceivable that stray light from pixels of other colors is reflected by the metal pattern of the blue pixel P B and causes color mixing. Therefore, in the blue pixel P B , the metal pattern does not exist at a position where the distance from the semiconductor layer 22 is equal to the reflection part 32, or the area of the metal pattern is made smaller than the reflection part 32 of the pixels of other colors, It is preferable to omit the reflection part 32.

反射部32が設けられた赤色画素P(および緑色画素P)では、マイクロレンズアレイ11のレンズ部を経て形成された光束が半導体層22の裏面Dから光電変換部21へ入射する。上述したように、この光束は半導体層22を透過しうる。本実施形態では、反射部32の反射面Rは半導体層22から離れて位置している。そして、半導体層22の表面Cから出射した光束は、層間絶縁膜33の、反射部32と半導体層22との間の部分(表面Cと反射面Rの間の部分)である中間部333を透過して、光電変換部21から反射部32へ向かう。光束は反射部32の反射面で反射されて、反射部32から光電変換部21へ向かう。そして、半導体層22の表面から光電変換部21へ入射する。このように、裏面Dを通過した後に表面Cを通過し、反射面Rで反射され、再び表面Cを通過する光束が存在しうる。この光束について、図2を用いてより詳細に説明する。 In the red pixel P R (and the green pixel P G ) provided with the reflection unit 32, the light beam formed through the lens unit of the microlens array 11 enters the photoelectric conversion unit 21 from the back surface D of the semiconductor layer 22. As described above, this light beam can pass through the semiconductor layer 22. In the present embodiment, the reflecting surface R of the reflecting portion 32 is located away from the semiconductor layer 22. The light beam emitted from the surface C of the semiconductor layer 22 passes through the intermediate portion 333 that is a portion of the interlayer insulating film 33 between the reflecting portion 32 and the semiconductor layer 22 (a portion between the surface C and the reflecting surface R). The light is transmitted from the photoelectric conversion unit 21 toward the reflection unit 32. The light beam is reflected by the reflection surface of the reflection unit 32 and travels from the reflection unit 32 to the photoelectric conversion unit 21. Then, the light enters the photoelectric conversion unit 21 from the surface of the semiconductor layer 22. In this way, there may be a light flux that passes through the surface C after passing through the back surface D, is reflected by the reflecting surface R, and passes through the surface C again. This light beam will be described in more detail with reference to FIG.

図2は、層間絶縁膜33の、反射部32と半導体層22との間に位置する部分の近傍の拡大図である。図2の一点鎖線は光電変換部21から反射部32へ向かう光束(以下、往路光束と称する)の輪郭を示している。図2の二点鎖線は反射部32から光電変換部21へ向かう光束(以下、復路光束と称する)の輪郭を示している。往路光束と復路光束は、ポインティングベクトルが逆向きの光束である。往路光束の、半導体層22の表面Cにおける断面積をS1とする。往路光束の、中間部333における断面積をS2とする。往路光束(および復路光束)の、反射面Rにおける断面積をS3とする。復路光束の、中間部333における断面積をS4とする。復路光束の、半導体層22の表面Cにおける断面積をS5とする。   FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a portion of the interlayer insulating film 33 located between the reflecting portion 32 and the semiconductor layer 22. The dashed-dotted line in FIG. 2 indicates the outline of a light beam (hereinafter referred to as an outward light beam) from the photoelectric conversion unit 21 toward the reflection unit 32. A two-dot chain line in FIG. 2 indicates an outline of a light beam (hereinafter referred to as a return light beam) traveling from the reflection unit 32 to the photoelectric conversion unit 21. The forward beam and the return beam are beams whose pointing vectors are opposite to each other. Let S1 be the cross-sectional area of the surface beam C of the semiconductor layer 22 of the outward light flux. Let S2 be the cross-sectional area of the forward light flux at the intermediate portion 333. Let S3 be the cross-sectional area of the outgoing beam (and the returning beam) at the reflecting surface R. Let S4 be the cross-sectional area of the return beam at the intermediate portion 333. The cross-sectional area of the return path light beam on the surface C of the semiconductor layer 22 is S5.

図2では便宜的に光束の幅に相当する部分を断面積として示している。反射部32を含む赤色画素P(および緑色画素P)は、往路光束の、表面Cにおける断面積S1および反射面Rにおける断面積S3が、往路光束の、中間部333における断面積S2よりも大きくなる構造を有する。つまり、S2<S1かつS2<S3を満たしうる。また、S3<S4<S5が成立する。またS1<S5、S2<S4が成立しうる。S1≦S3であるよりもS1>S3であることが好ましい。これは、S5が小さくなることにより、復路光束が往路光束とは別の光電変換部21に入射することに起因する混色が抑制されるからである。 In FIG. 2, a portion corresponding to the width of the light beam is shown as a cross-sectional area for convenience. In the red pixel P R (and the green pixel P G ) including the reflection part 32, the cross-sectional area S1 of the forward path light beam on the surface C and the cross-sectional area S3 on the reflection surface R are larger than the cross-sectional area S2 of the forward light flux on the intermediate part 333. Has a structure that becomes larger. That is, S2 <S1 and S2 <S3 can be satisfied. Further, S3 <S4 <S5 is established. Further, S1 <S5 and S2 <S4 can be established. It is preferable that S1> S3 rather than S1 ≦ S3. This is because the color mixing caused by the return light beam entering the photoelectric conversion unit 21 different from the forward light beam is suppressed by reducing S5.

表面Cと反射面Rの間の部分の全部に対してS2<S1かつS2<S3を満たす必要はなく、表面Cと反射面Rの間の部分の一部に対してS2<S1かつS2<S3を満たせばよい。本例では、S3<S1となっているため、中間部333の半導体層22に近い一部では、S3≦S2<S1となっており、残りの一部でS2<S3<S1を満たしている。S2は点Xで示した位置において最小値を取りうる。この点Xは後述する集光点Xである。集光点Xにおける光束の断面は最小錯乱円とみなすことができる。S2<S1かつS2<S3を満たすことは、集光点Xが、往路光束によって中間部333に形成されることを意味する。集光点Xではポインティングベクトルの強度が極大値を取りうる。なお、半導体層22内で光の吸収が生じることから、ポインティングベクトルが集光点Xで最大値を取るとは限らない。   It is not necessary to satisfy S2 <S1 and S2 <S3 for the entire portion between the surface C and the reflecting surface R, and S2 <S1 and S2 <for a portion of the portion between the surface C and the reflecting surface R. It is sufficient to satisfy S3. In this example, since S3 <S1, S3 ≦ S2 <S1 is satisfied in a part near the semiconductor layer 22 of the intermediate portion 333, and S2 <S3 <S1 is satisfied in the remaining part. . S2 can take the minimum value at the position indicated by the point X. This point X is a condensing point X described later. The cross section of the light beam at the condensing point X can be regarded as a minimum circle of confusion. Satisfaction of S2 <S1 and S2 <S3 means that the condensing point X is formed in the intermediate portion 333 by the outward light beam. At the condensing point X, the intensity of the pointing vector can take a maximum value. Note that since the light absorption occurs in the semiconductor layer 22, the pointing vector does not always take the maximum value at the focal point X.

固定撮像装置Iでは、半導体層22の表面C側(第2面の側)に電源供給用、画素駆動用または信号読出用の配線が設けられる。そのため、表面Cの全面積と同程度の大きさの反射面Rを有する反射部を設けることは困難である。反射部を複数に分けて設ければ、それら反射部の間に上述した配線を構成する配線パターンやプラグを配置することができる。複数種類の画素に渡って、比較的大面積の反射面を有する複数の反射部を設けることもできる。光電変換部21に対して面積の大きい反射面を有する反射部32を複数の画素にわたって配置することによって入射光の利用効率は向上し、固体撮像装置Iの光感度が向上しうるが、または配線レイアウトの制約が生じることに加えて、迷光による混色も増加しうる。よって、反射部32は、その面積を極力小さくすることが好ましい。反射面Rの面積S0は、往路光束の表面Cにおける断面積S1よりも大きい(S1<S0)ことが好ましい。また、反射面Rの面積S0は復路光束の、表面Cにおける断面積よりも小さい(S0<S5)ことも好ましい。   In the fixed imaging device I, wiring for supplying power, driving pixels, or reading signals is provided on the surface C side (second surface side) of the semiconductor layer 22. For this reason, it is difficult to provide a reflecting portion having a reflecting surface R having the same size as the entire area of the surface C. If the reflection part is divided and provided, a wiring pattern or a plug constituting the wiring described above can be arranged between the reflection parts. A plurality of reflecting portions having a relatively large reflecting surface can be provided over a plurality of types of pixels. By arranging the reflection part 32 having a reflection surface having a large area with respect to the photoelectric conversion part 21 over a plurality of pixels, the utilization efficiency of incident light can be improved and the photosensitivity of the solid-state imaging device I can be improved. In addition to layout constraints, color mixing due to stray light can also increase. Therefore, it is preferable to reduce the area of the reflection part 32 as much as possible. The area S0 of the reflecting surface R is preferably larger than the cross-sectional area S1 on the surface C of the outward light beam (S1 <S0). It is also preferable that the area S0 of the reflection surface R is smaller than the cross-sectional area of the return path light beam on the surface C (S0 <S5).

図3(a)では、集光点Xの位置が互いに異なる3つの例を示している。第1例はS1<S2<S3の関係を例示しており、第2例はS3<S2<S1の関係を例示している。第3例はS2<S1かつS2<S3の関係を例示している。第1例は、集光点Xが光電変換部21の内部に形成される場合を模式的に示している。第2例は、集光点Xが反射部32の表面に形成される場合を模式的に示している。第3例は、集光点Xが光電変換部21と反射部32との間に形成される場合を模式的に示している。   FIG. 3A shows three examples in which the positions of the condensing points X are different from each other. The first example illustrates the relationship S1 <S2 <S3, and the second example illustrates the relationship S3 <S2 <S1. The third example illustrates the relationship of S2 <S1 and S2 <S3. The first example schematically shows a case where the condensing point X is formed inside the photoelectric conversion unit 21. The second example schematically shows a case where the condensing point X is formed on the surface of the reflecting portion 32. The third example schematically shows a case where the condensing point X is formed between the photoelectric conversion unit 21 and the reflection unit 32.

集光点Xは、垂直入射光の光束の断面積が、当該光が光学領域10を通過した後、かつ、反射部32において反射される前または反射された時に、最も小さくなる点を示している。同様に、集光点Yは、斜入射光の光束の断面積が、当該光が光学領域10を通過した後、かつ、反射部32において反射される前または反射された時に、最も小さくなる点を示している。集光点XまたはYは、垂直入射光または斜入射光の光束の断面積が、固体撮像装置Iの全体の光学系によって最も小さくなる点である。上述の光束の断面積の大小関係は、垂直入射光においてのみならず、斜入射光においても同様に成立しうる。   The condensing point X indicates a point where the cross-sectional area of the light flux of the normal incident light becomes the smallest after the light passes through the optical region 10 and before or is reflected by the reflecting portion 32. Yes. Similarly, the condensing point Y is the point at which the cross-sectional area of the light beam of obliquely incident light becomes the smallest after the light passes through the optical region 10 and before or is reflected by the reflecting portion 32. Is shown. The condensing point X or Y is a point at which the cross-sectional area of the light beam of the normal incident light or the oblique incident light becomes the smallest by the entire optical system of the solid-state imaging device I. The magnitude relation of the cross-sectional area of the light beam described above can be similarly established not only in vertically incident light but also in obliquely incident light.

集光点XまたはYの位置は、マイクロレンズアレイ11の1つのレンズ部の焦点距離のみによって決定されるものではない。即ち、垂直入射光または斜入射光は光学系を構成する部材の各界面において屈折し、当該光が反射部32において反射される前または反射された時に、その光束の断面積が最も小さくなった点を集光点XまたはYとする。裏面Cや表面Dでの屈折は、集光点X、Yの位置に大きな影響を与えうる。これは、絶縁体層に用いられる酸化シリコンまたは窒化シリコンと半導体層に用いられるシリコンとの屈折率差が、酸化シリコンと窒化シリコンとの屈折率差に比べて大きいためである。なお、裏面Cは光学領域10と半導体領域20との界面でありうる。表面Dは、半導体領域20と配線領域30との界面でありうる。   The position of the condensing point X or Y is not determined only by the focal length of one lens portion of the microlens array 11. That is, the normal incident light or the oblique incident light is refracted at each interface of the members constituting the optical system, and the cross-sectional area of the light beam becomes the smallest when the light is reflected or reflected by the reflecting portion 32. Let the point be the condensing point X or Y. Refraction at the back surface C and the front surface D can greatly affect the positions of the condensing points X and Y. This is because the refractive index difference between silicon oxide or silicon nitride used for the insulator layer and silicon used for the semiconductor layer is larger than the refractive index difference between silicon oxide and silicon nitride. Note that the back surface C may be an interface between the optical region 10 and the semiconductor region 20. The surface D can be an interface between the semiconductor region 20 and the wiring region 30.

図3(b)は、垂直入射光および斜入射光のそれぞれについて、固体撮像装置Iの光の感度の計算結果を示している。ここでは、垂直入射光は、表面Cに対して垂直な方向から入射面である前面Aに入射した光(入射角0°)を例示し、斜入射光は、表面Cに対して斜めの方向から入射面である前面Aに入射した光(入射角15°)を例示している。この計算結果は、波長λ=550[nm]の緑色光について例示している。また、第3例の垂直入射の感度を1として規格化した感度比で示している。   FIG. 3B shows a calculation result of the light sensitivity of the solid-state imaging device I for each of the normal incident light and the oblique incident light. Here, the normal incident light exemplifies light (incident angle 0 °) incident on the front surface A that is the incident surface from a direction perpendicular to the surface C, and the oblique incident light is in a direction oblique to the surface C. The light (incident angle 15 degrees) which injected into the front surface A which is an incident surface is illustrated. This calculation result illustrates green light with a wavelength λ = 550 [nm]. In addition, the sensitivity ratio normalized by assuming the sensitivity of normal incidence in the third example as 1 is shown.

前述のとおり、反射部32の面積は極力小さいことが好ましい。しかし、第1例のように集光点X、Yが半導体層22内にあると、反射面Rの近傍での光束の断面積が反射面Rの面積S0を上回り、反射部32で反射されない光が生じうる。また、斜入射光の集光点Yは垂直入射光の集光点Xからずれるため、反射面Rを外す光の割合が増加してしまう。その結果、第1例によると、斜入射光のうち反射部32において反射されない光が多くなってしまい、光感度を低下させうる。これに対して、第3例では垂直入射光に対する感度が第1例よりも高くなっている。   As described above, the area of the reflecting portion 32 is preferably as small as possible. However, when the condensing points X and Y are in the semiconductor layer 22 as in the first example, the cross-sectional area of the light flux near the reflecting surface R exceeds the area S0 of the reflecting surface R and is not reflected by the reflecting portion 32. Light can be generated. Further, since the condensing point Y of obliquely incident light is shifted from the condensing point X of vertically incident light, the ratio of light that removes the reflecting surface R increases. As a result, according to the first example, the amount of light that is not reflected by the reflecting portion 32 in the oblique incident light increases, and the photosensitivity can be lowered. In contrast, in the third example, the sensitivity to vertically incident light is higher than in the first example.

また、第2例によると、斜入射光が反射部32において反射されなくなってしまい、光感度を低下させる場合がある。第2例では反射面Rにおける光束の断面積S3がきわめて小さいため、わずかでも反射面Rを外すと光のほとんどが反射されないことになるからである。一方、第3例では斜入射光に対する感度が第2例よりも高くなっている。第3例によると、垂直入射光はもとより、反射部32に到達した斜入射光のうち、光電変換部21に向かって反射されるものが多く、斜入射光に対する光感度の低下を抑制することができる。   Further, according to the second example, the obliquely incident light is not reflected by the reflecting portion 32, and the photosensitivity may be lowered. This is because in the second example, the cross-sectional area S3 of the light flux on the reflection surface R is extremely small, so that even if the reflection surface R is removed, most of the light is not reflected. On the other hand, in the third example, the sensitivity to obliquely incident light is higher than in the second example. According to the third example, not only vertically incident light but also obliquely incident light reaching the reflecting unit 32 is often reflected toward the photoelectric conversion unit 21 and suppresses a decrease in light sensitivity to the obliquely incident light. Can do.

よって、本実施形態によると、裏面照射型の固体撮像装置Iにおいて、垂直入射光および斜入射光のいずれに対しても光感度を向上させることができる。このことは撮像システムにおいて、良好なF値比例性を実現することが可能となる。また、固体撮像装置Iの撮像領域の中央部と周辺部とでの感度差を低減して良好な画面内均一性を実現することも可能となる。   Therefore, according to the present embodiment, in the back-illuminated solid-state imaging device I, it is possible to improve the photosensitivity for both normal incident light and oblique incident light. This makes it possible to achieve good F-number proportionality in the imaging system. In addition, it is possible to reduce the sensitivity difference between the central portion and the peripheral portion of the imaging region of the solid-state imaging device I and to achieve good in-screen uniformity.

固体撮像装置Iは、前述のとおり、垂直入射光が光学領域10を通過した後、かつ、反射部32において反射される前に、その光束の断面積が最も小さくなるという条件をみたすように設計されればよい。ここで、固体撮像装置Iの設計は、半導体領域20を通過した後であって、反射部32により光電変換部21の側に向かって反射される前の光、つまり往路光束の断面積が最も小さくなるように為されるとよい。例えば、緑色画素Pに対しては緑色光について上述の設計が為されればよいし、赤色画素Pに対しては赤色光について上述の設計が為されればよい。 As described above, the solid-state imaging device I is designed so as to satisfy the condition that the cross-sectional area of the light beam becomes the smallest after the normal incident light passes through the optical region 10 and before being reflected by the reflection unit 32. It only has to be done. Here, the solid-state imaging device I is designed so that the cross-sectional area of the light after passing through the semiconductor region 20 and before being reflected by the reflecting portion 32 toward the photoelectric conversion portion 21 side, that is, the forward light flux, is the largest. It is better to make it smaller. For example, it may if made the above design for the green light for the green pixel P G, it suffices made the above design for red light for a red pixel P R.

固体撮像装置I中での光の挙動は、時間領域差分法(FDTD法:Finite Difference Time Domain method)を用いた三次元波動光学解析シミュレーターを用いて検討することができる。往路光束と復路光束は、ポインティングベクトルの向きによって区別が可能である。集光点X、Yはポインティングベクトルの強度によって判定が可能である。   The behavior of light in the solid-state imaging device I can be examined by using a three-dimensional wave optical analysis simulator using a time domain difference method (FDTD method: Finite Difference Time Domain method). The forward beam and the return beam can be distinguished by the direction of the pointing vector. The condensing points X and Y can be determined by the strength of the pointing vector.

固体撮像装置Iは、公知の半導体製造プロセスを用いて製造されうる。具体的には、例えば、まず、P型の半導体基板の表面C側からN型不純物を注入して光電変換部21を形成する。次に、表面Cの上に、例えば、層間絶縁膜33と、その内部に設けられる各配線層および反射部32とを含む配線領域30を形成する。次に、光電変換部21が形成された半導体基板の表面Cとは反対側から研磨し、適切な厚さの半導体層22を得る。   The solid-state imaging device I can be manufactured using a known semiconductor manufacturing process. Specifically, for example, first, an N-type impurity is injected from the surface C side of the P-type semiconductor substrate to form the photoelectric conversion unit 21. Next, on the surface C, for example, the wiring region 30 including the interlayer insulating film 33 and each wiring layer and the reflection portion 32 provided therein is formed. Next, it polishes from the opposite side to the surface C of the semiconductor substrate in which the photoelectric conversion part 21 was formed, and the semiconductor layer 22 of appropriate thickness is obtained.

その後、半導体層22における研磨を行った側の面である裏面Dの上(第1面の側)に、光学領域10を設ける。光学領域10の構成、半導体層22の厚さ、これらを構成する部材の屈折率等を考慮して、上述の集光点X、Yの条件をみたすように、反射部32の位置や大きさを設計することもできる。また、例えば、中間膜12は、光透過性を有する複数の層で構成されてもよいし、画素Pの種類に対応する光の波長について上述の条件をみたすように、画素Pの種類ごとに中間膜12を設計してもよい。   Thereafter, the optical region 10 is provided on the back surface D (the first surface side), which is the surface on the polished side of the semiconductor layer 22. Considering the configuration of the optical region 10, the thickness of the semiconductor layer 22, the refractive index of the members constituting these, and the like, the position and size of the reflecting portion 32 so as to satisfy the above-described conditions of the condensing points X and Y. Can also be designed. Further, for example, the intermediate film 12 may be composed of a plurality of layers having light transmittance, or for each type of pixel P so as to satisfy the above-described condition for the wavelength of light corresponding to the type of pixel P. The intermediate film 12 may be designed.

以上、実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途及び機能その他の仕様に応じて、適宜、変更が可能であり、他の実施形態によっても為されうる。例えば、図4(a)に示されるように、光学領域10は、隣接する画素Pとの境界に、光を遮光する遮光部14を備えてもよい。この構成によると、画素Pのマイクロレンズ11に入射した光が、対応する光電変換部21に入射せずに、それに隣接する画素に入射することを防止し、隣接画素との間における混色を防ぐことができる。   As mentioned above, although embodiment was described, this invention is not restricted to these, According to the objective, a state, a use, a function, and other specifications, it can change suitably and can also be made by other embodiment. sell. For example, as illustrated in FIG. 4A, the optical region 10 may include a light blocking unit 14 that blocks light at the boundary with the adjacent pixel P. According to this configuration, the light incident on the microlens 11 of the pixel P is prevented from entering the adjacent pixel without entering the corresponding photoelectric conversion unit 21, and color mixing between the adjacent pixels is prevented. be able to.

また、図4(b)に例示されるように、光学領域10においては、隣接する画素Pとの境界に、光通過部よりも屈折率が低い部分(低屈折率部15)が形成されてもよい。図4(b)の例において光通過部はカラーフィルタアレイ13の波長選択部であるが、マイクロレンズアレイ11や中間膜12の光通過部であってもよい。低屈折率部15は、例えば、気体や樹脂、酸化シリコンによって構成されうる。低屈折率部15は、図4(b)に例示されるように、カラーフィルタアレイ13の光通過部同士(光透過部同士)の間に配されている。この構造に限られず、例えば、中間膜12において、窒化シリコン部を光通過部として複数配列し、この窒化シリコン部同士の間に低屈折率部としての酸化シリコン部を配してもよい。このように、低屈折率部を有する構成によると、画素Pのマイクロレンズ11に入射した光のうち低屈折率部15に向かう光は、低屈折率部15により当該画素Pの光電変換部21に向けて全反射され易いため、隣接画素との間における混色を防ぐことができる。   Further, as illustrated in FIG. 4B, in the optical region 10, a portion (low refractive index portion 15) having a lower refractive index than the light passing portion is formed at the boundary with the adjacent pixel P. Also good. In the example of FIG. 4B, the light passage portion is a wavelength selection portion of the color filter array 13, but may be a light passage portion of the microlens array 11 or the intermediate film 12. The low refractive index portion 15 can be made of, for example, gas, resin, or silicon oxide. As illustrated in FIG. 4B, the low refractive index portion 15 is disposed between the light passing portions (light transmitting portions) of the color filter array 13. For example, in the intermediate film 12, a plurality of silicon nitride portions may be arranged as light passage portions, and a silicon oxide portion as a low refractive index portion may be disposed between the silicon nitride portions. As described above, according to the configuration having the low refractive index portion, the light that is directed to the low refractive index portion 15 among the light incident on the microlens 11 of the pixel P is converted by the low refractive index portion 15 into the photoelectric conversion portion 21 of the pixel P. Therefore, it is possible to prevent color mixture between adjacent pixels.

また、図4(c)に例示されるように、中間膜12は、互いに屈折率が異なる少なくとも2つの部材(または層)で構成されてもよい。また、当該少なくとも2つの部材(または層)の境界が曲面(または所定の曲率)を有することによって中間膜12において層内レンズアレイ16を形成してもよい。層内レンズアレイ16は光電変換部21が配列された半導体領域20とマイクロレンズアレイ11との間に設けられることになる。また、層内レンズアレイ16は光電変換部21が配列された半導体領域20とカラーフィルタアレイ13との間に設けられることになる。1つの画素において、マイクロレンズアレイ11が第1のレンズ部を構成し、層内レンズアレイ16が第2のレンズ部を構成しうる。   Further, as illustrated in FIG. 4C, the intermediate film 12 may be configured by at least two members (or layers) having different refractive indexes. Further, the in-layer lens array 16 may be formed in the intermediate film 12 by the boundary between the at least two members (or layers) having a curved surface (or a predetermined curvature). The in-layer lens array 16 is provided between the microlens array 11 and the semiconductor region 20 in which the photoelectric conversion units 21 are arranged. The intralayer lens array 16 is provided between the semiconductor region 20 in which the photoelectric conversion units 21 are arranged and the color filter array 13. In one pixel, the microlens array 11 may constitute a first lens unit, and the in-layer lens array 16 may constitute a second lens unit.

さらに、図4(d)に例示されるように、反射部32の反射面は、光電変換部21の中心に向けて光を反射するような凹面形状を有しうる。反射面の形状は、例えば、所定の曲率を有する曲面形状でもよいし、三角形形状でもよい。この構成によると、光電変換部21を透過した光は、反射部32において効果的に当該光電変換部21に向けて反射されるため、反射面を平面にする場合に比べて光感度がより向上しうる。   Furthermore, as illustrated in FIG. 4D, the reflection surface of the reflection unit 32 may have a concave shape that reflects light toward the center of the photoelectric conversion unit 21. The shape of the reflecting surface may be, for example, a curved surface shape having a predetermined curvature or a triangular shape. According to this configuration, since the light transmitted through the photoelectric conversion unit 21 is effectively reflected toward the photoelectric conversion unit 21 by the reflection unit 32, the photosensitivity is further improved compared to the case where the reflection surface is flat. Yes.

以上説明した固体撮像装置を用いて撮像システムを構築することができる。撮像システムは、撮影を主目的とするカメラのみならず、撮影機能を補助的に備える電子機器(例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末)も包含する。撮像システムは、上記の実施形態として例示された固体撮像装置と、この固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含みうる。処理部は、例えば、光電変換部21で生じた信号電荷に基づくデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。デジタルデータを生成するA/D変換器は、固体撮像装置にオンチップで搭載することもできるし、別のチップにすることもできる。また、支持基板40にプロセッサなどの集積回路を形成して、SIP(System In Package)を構成してもよい。撮像システムは、固体撮像装置から得られた画像を表示する表示部や画像データを記憶する記憶部を含みうる。   An imaging system can be constructed using the solid-state imaging device described above. The imaging system includes not only a camera whose main purpose is photography but also an electronic device (for example, a personal computer or a portable terminal) that is supplementarily provided with a photography function. The imaging system can include a solid-state imaging device exemplified as the above-described embodiment and a processing unit that processes a signal output from the solid-state imaging device. The processing unit can include, for example, a processor that processes digital data based on signal charges generated in the photoelectric conversion unit 21. An A / D converter that generates digital data can be mounted on-chip in a solid-state imaging device, or can be a separate chip. Alternatively, an SIP (System In Package) may be configured by forming an integrated circuit such as a processor on the support substrate 40. The imaging system can include a display unit that displays an image obtained from the solid-state imaging device and a storage unit that stores image data.

Claims (10)

互いに反対側の面である第1面および第2面を有する半導体層と、前記半導体層の前記第1面の側に設けられた第1領域と、前記半導体層の前記第2面の側に設けられた第2領域と、を備える固体撮像装置であって、
前記半導体層には複数の光電変換部が配列されており、前記第1領域には、各々が光を集束する複数のレンズ部が前記第1面に沿って配列されており、前記第2領域には、各々が光を反射する複数の反射部が前記第1面に沿って配列されており、
前記固体撮像装置は、前記レンズ部を経て前記第1面の側から前記光電変換部へ入射した光束が、前記第2面を通過し前記反射部の反射面で反射されて、前記第2面の側から前記光電変換部へ入射する画素を含み、
前記画素において、前記光電変換部から前記反射部へ向かう光束の前記第2面における断面積および前記反射面における断面積が、前記光電変換部から前記反射部へ向かう光束の、前記光電変換部と前記反射部との間の部分における断面積よりも大きくなる構造を有することを特徴とする固体撮像装置。
A semiconductor layer having first and second surfaces opposite to each other; a first region provided on the first surface side of the semiconductor layer; and on the second surface side of the semiconductor layer. A solid-state imaging device comprising: a second region provided;
A plurality of photoelectric conversion units are arranged in the semiconductor layer, and in the first region, a plurality of lens units each focusing light are arranged along the first surface, and the second region A plurality of reflecting portions each reflecting light are arranged along the first surface,
In the solid-state imaging device, the light beam incident on the photoelectric conversion unit from the first surface side through the lens unit passes through the second surface and is reflected by the reflection surface of the reflection unit, and the second surface. Including pixels incident on the photoelectric conversion unit from the side of
In the pixel, the cross-sectional area of the second surface of the light beam traveling from the photoelectric conversion unit to the reflection unit and the cross-sectional area of the reflection surface of the light beam traveling from the photoelectric conversion unit to the reflection unit are A solid-state imaging device having a structure that is larger than a cross-sectional area in a portion between the reflecting portion and the reflective portion.
前記光電変換部から前記反射部へ向かう光束の前記反射面における断面積が、前記光電変換部から前記反射部へ向かう光束の前記第2面における断面積よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。   2. The cross-sectional area at the reflection surface of the light beam traveling from the photoelectric conversion unit to the reflection unit is smaller than the cross-sectional area at the second surface of the light beam traveling from the photoelectric conversion unit to the reflection unit. The solid-state imaging device described in 1. 前記反射面の面積が、前記光電変換部から前記反射部へ向かう光束の前記第2面における断面積よりも大きく、前記反射部から前記光電変換部へ向かう光束の、前記第2面における断面積よりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像装置。   The area of the reflecting surface is larger than the cross-sectional area of the light beam traveling from the photoelectric conversion unit to the reflection unit on the second surface, and the cross-sectional area of the light beam traveling from the reflection unit to the photoelectric conversion unit on the second surface. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device is smaller. 前記第1領域には赤色光を選択的に透過する赤色光選択部、緑色光を選択的に透過する緑色光選択部、および青色光を選択的に透過する青色光選択部が設けられており、前記光束は、前記赤色光選択部または前記緑色光選択部を経ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。   The first region is provided with a red light selection portion that selectively transmits red light, a green light selection portion that selectively transmits green light, and a blue light selection portion that selectively transmits blue light. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the luminous flux passes through the red light selection unit or the green light selection unit. 前記青色光選択部を経た光束が入射する光電変換部を含む画素では、前記半導体層からの距離が前記反射部と等しい金属パターンの面積が前記反射面の面積よりも小さい、または、前記半導体層からの距離が前記反射部と等しい位置に金属パターンが存在しないことを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。   In a pixel including a photoelectric conversion unit on which a light beam having passed through the blue light selection unit is incident, an area of a metal pattern whose distance from the semiconductor layer is equal to that of the reflection unit is smaller than an area of the reflection surface, or the semiconductor layer The solid-state imaging device according to claim 4, wherein a metal pattern does not exist at a position where the distance from the reflector is equal to the reflecting portion. 前記第1領域は、光を遮光する遮光部を含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。   6. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first region includes a light blocking unit that blocks light. 前記第1領域は、複数の光透過部と、前記光透過部よりも屈折率が低く前記光透過部同士の間に配された低屈折率部と、を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。   The first region includes a plurality of light transmission parts and a low refractive index part having a refractive index lower than that of the light transmission parts and disposed between the light transmission parts. 7. The solid-state imaging device according to any one of items 1 to 6. 前記第1領域は、波長選択部と、前記波長選択部と前記光電変換部との間に設けられたレンズ部と、をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の固体撮像装置。   The said 1st area | region further contains the wavelength selection part and the lens part provided between the said wavelength selection part and the said photoelectric conversion part, The any one of Claim 1 thru | or 7 characterized by the above-mentioned. The solid-state imaging device described. 前記反射面は、凹面であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the reflecting surface is a concave surface. 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、前記固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部と、を備えることを特徴とする撮像システム。   An imaging system comprising: the solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 9; and a processing unit that processes a signal output from the solid-state imaging device.
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