JP2803607B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/40—Optical elements or arrangements
- H10F77/413—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with the devices, e.g. back reflectors
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置に関
し、特に撮像装置の高感度化を図る一方で光の漏れ込み
により生じるスミアの低減を図った固体撮像装置に関す
るものである。
し、特に撮像装置の高感度化を図る一方で光の漏れ込み
により生じるスミアの低減を図った固体撮像装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体撮像装置の小型化にともない
チップサイズが縮小され、さらに高精細化により画素サ
イズの縮小化が図られている。例えば、２／３インチ光
学フォーマットに適応した２００万画素ＣＣＤ撮像装置
での画素サイズは５μｍ×５μｍ程度である。図６は、
従来のインターライン転送型ＣＣＤ撮像装置の構成図で
あり、撮像部１、水平ＣＣＤレジスタ２、出力部３で構
成される。撮像部１には、入射光を電荷に変換するフォ
トダイオード４が２次元的に配列され、これに隣接し
て、電荷を読出すトランスファーゲート５と、読出され
た電荷を列方向に転送する垂直ＣＣＤレジスタ６とが配
置されている。水平ＣＣＤレジスタ２は各垂直ＣＣＤレ
ジスタ６の一端部に沿って配設され、各垂直ＣＣＤレジ
スタ６を転送された電荷を水平方向に転送する。出力部
３では、水平ＣＣＤレジスタ２を転送された電荷を電圧
に変換し、アンプにより増幅して出力する。
チップサイズが縮小され、さらに高精細化により画素サ
イズの縮小化が図られている。例えば、２／３インチ光
学フォーマットに適応した２００万画素ＣＣＤ撮像装置
での画素サイズは５μｍ×５μｍ程度である。図６は、
従来のインターライン転送型ＣＣＤ撮像装置の構成図で
あり、撮像部１、水平ＣＣＤレジスタ２、出力部３で構
成される。撮像部１には、入射光を電荷に変換するフォ
トダイオード４が２次元的に配列され、これに隣接し
て、電荷を読出すトランスファーゲート５と、読出され
た電荷を列方向に転送する垂直ＣＣＤレジスタ６とが配
置されている。水平ＣＣＤレジスタ２は各垂直ＣＣＤレ
ジスタ６の一端部に沿って配設され、各垂直ＣＣＤレジ
スタ６を転送された電荷を水平方向に転送する。出力部
３では、水平ＣＣＤレジスタ２を転送された電荷を電圧
に変換し、アンプにより増幅して出力する。
【０００３】図７は、従来のインターライン転送型ＣＣ
Ｄ撮像装置における単位画素の構成図を説明するための
図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は（ａ）に
おけるＡ−Ａ線断面図である。図７（ａ）に示すよう
に、単位画素は図６に示したように、光電変換を行うフ
ォトダイオード４と、電荷を転送する垂直ＣＣＤレジス
タ６と、フォトダイオード４から垂直ＣＣＤレジスタ６
へ電荷を読出すトランスファーゲート５と、これらを分
離する素子分離領域７とで構成される。
Ｄ撮像装置における単位画素の構成図を説明するための
図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は（ａ）に
おけるＡ−Ａ線断面図である。図７（ａ）に示すよう
に、単位画素は図６に示したように、光電変換を行うフ
ォトダイオード４と、電荷を転送する垂直ＣＣＤレジス
タ６と、フォトダイオード４から垂直ＣＣＤレジスタ６
へ電荷を読出すトランスファーゲート５と、これらを分
離する素子分離領域７とで構成される。
【０００４】この単位画素の断面構造は、図７（ｂ）に
示されるように、Ｎ型基板１１上にＰ型ウェル１２が形
成されており、このＰ型ウェル１２内には光電変換され
た電荷を蓄積するフォトダイオードＮ層１３が形成さ
れ、前記フォトダイオード４が構成される。また、この
フォトダイオードＮ層１３に隣接して垂直ＣＣＤレジス
タＰ層１４とＮ層１５が形成され、かつ基板１１の表面
のゲート絶縁膜１６上に形成された垂直ＣＣＤレジスタ
転送電極１７とで前記垂直ＣＣＤレジスタ６が形成され
る。さら、前記垂直ＣＣＤレジスタ転送電極１７が前記
Ｎ層１３と１５との間にまで延長されていることで、前
記トランスファーゲート５が構成される。なお、１８は
素子分離層、１９は層間絶縁膜であり、かつこの層間絶
縁膜１９上には金属膜等からなる遮光膜２０が形成さ
れ、前記フォトダイオード４の領域に開口２１を設けて
光が入射されるように構成され、他の領域には光が投射
されないように構成される。
示されるように、Ｎ型基板１１上にＰ型ウェル１２が形
成されており、このＰ型ウェル１２内には光電変換され
た電荷を蓄積するフォトダイオードＮ層１３が形成さ
れ、前記フォトダイオード４が構成される。また、この
フォトダイオードＮ層１３に隣接して垂直ＣＣＤレジス
タＰ層１４とＮ層１５が形成され、かつ基板１１の表面
のゲート絶縁膜１６上に形成された垂直ＣＣＤレジスタ
転送電極１７とで前記垂直ＣＣＤレジスタ６が形成され
る。さら、前記垂直ＣＣＤレジスタ転送電極１７が前記
Ｎ層１３と１５との間にまで延長されていることで、前
記トランスファーゲート５が構成される。なお、１８は
素子分離層、１９は層間絶縁膜であり、かつこの層間絶
縁膜１９上には金属膜等からなる遮光膜２０が形成さ
れ、前記フォトダイオード４の領域に開口２１を設けて
光が入射されるように構成され、他の領域には光が投射
されないように構成される。
【０００５】このように、インターライン転送型ＣＣＤ
やフレームインターライン転送型ＣＣＤにおいては、１
画素内に、光電変換を行うフォトダイオード４、電荷を
転送する垂直ＣＣＤレジスタ６、それらを分離する素子
分離領域７、及びフォトダイオードから垂直ＣＣＤレジ
スタへ電荷を転送するトランスファーゲート５が設けら
れるため、フォトダイオード自体の水平方向の寸法は２
μｍ程度と小さなものとなる。また、遮光膜開口２１よ
り入射した光が垂直ＣＣＤレジスタ６に漏れ込むことに
より発生するスミアと呼ばれる偽信号を抑圧するには、
遮光膜の開口端をフォトダイオード４の周縁から内方に
向けて張り出させる必要がある。このため、前記したよ
うな２／３インチ光学フォーマットに適応した２００万
画素ＣＣＤ撮像装置では、その画素サイズは５μｍ×５
μｍ程度であるが、実際にフォトダイオードに対して光
が入射される開口２１の幅は１〜１．５μｍ程度に設計
されることになる。画素寸法がさらに微細化されると、
この開口寸法は１μｍ以下に設計する必要が生じること
になる。
やフレームインターライン転送型ＣＣＤにおいては、１
画素内に、光電変換を行うフォトダイオード４、電荷を
転送する垂直ＣＣＤレジスタ６、それらを分離する素子
分離領域７、及びフォトダイオードから垂直ＣＣＤレジ
スタへ電荷を転送するトランスファーゲート５が設けら
れるため、フォトダイオード自体の水平方向の寸法は２
μｍ程度と小さなものとなる。また、遮光膜開口２１よ
り入射した光が垂直ＣＣＤレジスタ６に漏れ込むことに
より発生するスミアと呼ばれる偽信号を抑圧するには、
遮光膜の開口端をフォトダイオード４の周縁から内方に
向けて張り出させる必要がある。このため、前記したよ
うな２／３インチ光学フォーマットに適応した２００万
画素ＣＣＤ撮像装置では、その画素サイズは５μｍ×５
μｍ程度であるが、実際にフォトダイオードに対して光
が入射される開口２１の幅は１〜１．５μｍ程度に設計
されることになる。画素寸法がさらに微細化されると、
この開口寸法は１μｍ以下に設計する必要が生じること
になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、画素の微
細化が進み、固体撮像装置の受光領域を画成するための
遮光膜の開口幅が１μｍ以下となり、可視光の波長（お
よそ３８０〜７７０ｎｍ）と同等かあるいはそれ以下と
なると、光の波動性による挙動が無視できなくなり、特
にスミアの問題が顕著なものとなる。すなわち、図７
（ｂ）に示されるように、様々な偏光成分が重なり合っ
て特定の方向に偏光していない無偏光の光２００が遮光
膜開口２１を通して、図面上の上側からほぼ垂直にフォ
トダイオード４に入射される場合を考える。なお、同図
では、無偏光を模式的に示すために、光の電界の偏光方
向が開口２１のスリット長さ方向に平行な偏光成分（Ｓ
偏光：ここでは紙面に垂直な偏波面を有する偏光）と、
スリット長さ方向に垂直な偏光成分（Ｐ偏光：ここでは
紙面上に偏波面を有する偏光）を図示している。無偏光
の光２００をＳ偏光とＰ偏光の成分に分けた場合、光の
強度は確率的にどちらの成分も等しく、元の光強度のそ
れぞれ５０％である。
細化が進み、固体撮像装置の受光領域を画成するための
遮光膜の開口幅が１μｍ以下となり、可視光の波長（お
よそ３８０〜７７０ｎｍ）と同等かあるいはそれ以下と
なると、光の波動性による挙動が無視できなくなり、特
にスミアの問題が顕著なものとなる。すなわち、図７
（ｂ）に示されるように、様々な偏光成分が重なり合っ
て特定の方向に偏光していない無偏光の光２００が遮光
膜開口２１を通して、図面上の上側からほぼ垂直にフォ
トダイオード４に入射される場合を考える。なお、同図
では、無偏光を模式的に示すために、光の電界の偏光方
向が開口２１のスリット長さ方向に平行な偏光成分（Ｓ
偏光：ここでは紙面に垂直な偏波面を有する偏光）と、
スリット長さ方向に垂直な偏光成分（Ｐ偏光：ここでは
紙面上に偏波面を有する偏光）を図示している。無偏光
の光２００をＳ偏光とＰ偏光の成分に分けた場合、光の
強度は確率的にどちらの成分も等しく、元の光強度のそ
れぞれ５０％である。
【０００７】このため、画素寸法の微細化に伴って遮光
膜開口２１のスリット幅が入射波長と同等かあるいは狭
くなると、前記した無偏光の光２００が開口２１に対し
て入射されたときに、開口２１のスリットが回折格子と
して作用し、回折効果が生じてしまう。このため、開口
２１のスリットよりも外側に向けて光が回折され、この
回折光が撮像装置の基板内に入ると、垂直ＣＣＤレジス
タ６に漏れ込む光成分が増加するためスミアと呼ばれる
ノイズが増加される。さらに、回折による斜め光成分が
増えると、垂直入射の光成分が減るためフォトダイオー
ド４に入射する光成分が減り、感度が低下される。この
ように、遮光膜開口２１の寸法が入射波長と同等程度に
小さくなった場合、感度が低下し、スミアが増加してし
まうという問題があった。
膜開口２１のスリット幅が入射波長と同等かあるいは狭
くなると、前記した無偏光の光２００が開口２１に対し
て入射されたときに、開口２１のスリットが回折格子と
して作用し、回折効果が生じてしまう。このため、開口
２１のスリットよりも外側に向けて光が回折され、この
回折光が撮像装置の基板内に入ると、垂直ＣＣＤレジス
タ６に漏れ込む光成分が増加するためスミアと呼ばれる
ノイズが増加される。さらに、回折による斜め光成分が
増えると、垂直入射の光成分が減るためフォトダイオー
ド４に入射する光成分が減り、感度が低下される。この
ように、遮光膜開口２１の寸法が入射波長と同等程度に
小さくなった場合、感度が低下し、スミアが増加してし
まうという問題があった。
【０００８】本発明の目的は、感度を改善するとともに
スミアを抑制した固体撮像装置を提供することにある。
スミアを抑制した固体撮像装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、半導体基板の主面上に光電変換素子が設けられ、こ
の光電変換素子に入射される光を制限するためのスリッ
ト状の遮光膜開口が設けられている固体撮像装置におい
て、開口の光入射側にスリットの長さ方向に偏波面を有
する光のみを透過させる光学手段を設けたことを特徴と
する。すなわち、偏光された光は、開口のスリットの長
さ方向に偏波面を一致させたＳ偏光とする。また、光学
手段は、光電変換素子の表面に密接され或いは表面前方
に配置された偏光板、あるいは光電変換素子に対する入
射光路に配置された偏光ビームスプリッタで構成され
る。
は、半導体基板の主面上に光電変換素子が設けられ、こ
の光電変換素子に入射される光を制限するためのスリッ
ト状の遮光膜開口が設けられている固体撮像装置におい
て、開口の光入射側にスリットの長さ方向に偏波面を有
する光のみを透過させる光学手段を設けたことを特徴と
する。すなわち、偏光された光は、開口のスリットの長
さ方向に偏波面を一致させたＳ偏光とする。また、光学
手段は、光電変換素子の表面に密接され或いは表面前方
に配置された偏光板、あるいは光電変換素子に対する入
射光路に配置された偏光ビームスプリッタで構成され
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施形態を示す図
であり、従来装置の図７（ｂ）に対応する断面図であ
る。従来装置と同様に、固体撮像装置１０はＮ型基板１
１上にＰ型ウェル１２が形成されており、このＰ型ウェ
ル１２内には光電変換された電荷を蓄積するフォトダイ
オードＮ層１３が形成され、フォトダイオード４が構成
される。また、このフォトダイオードＮ層１３に隣接し
て垂直ＣＣＤレジスタＰ層１４とＮ層１５が形成され、
かつ基板１１の表面のゲート絶縁膜１６上に形成された
垂直ＣＣＤレジスタ転送電極１７とで垂直ＣＣＤレジス
タ６が形成される。さら、前記垂直ＣＣＤレジスタ転送
電極１７が前記Ｎ層１３と１５との間にまで延長されて
いることで、トランスファーゲート５が構成される。１
８は素子分離層、１９は層間絶縁膜であり、この層間絶
縁膜１９上には金属膜等からなる遮光膜２０が形成さ
れ、前記フォトダイオード４の領域に開口２１を設けて
光が入射されるように構成され、他の領域には光が投射
されないように構成される。
参照して説明する。図１は本発明の一実施形態を示す図
であり、従来装置の図７（ｂ）に対応する断面図であ
る。従来装置と同様に、固体撮像装置１０はＮ型基板１
１上にＰ型ウェル１２が形成されており、このＰ型ウェ
ル１２内には光電変換された電荷を蓄積するフォトダイ
オードＮ層１３が形成され、フォトダイオード４が構成
される。また、このフォトダイオードＮ層１３に隣接し
て垂直ＣＣＤレジスタＰ層１４とＮ層１５が形成され、
かつ基板１１の表面のゲート絶縁膜１６上に形成された
垂直ＣＣＤレジスタ転送電極１７とで垂直ＣＣＤレジス
タ６が形成される。さら、前記垂直ＣＣＤレジスタ転送
電極１７が前記Ｎ層１３と１５との間にまで延長されて
いることで、トランスファーゲート５が構成される。１
８は素子分離層、１９は層間絶縁膜であり、この層間絶
縁膜１９上には金属膜等からなる遮光膜２０が形成さ
れ、前記フォトダイオード４の領域に開口２１を設けて
光が入射されるように構成され、他の領域には光が投射
されないように構成される。
【００１１】さらに、前記基板の表面に密接するように
偏光板２２が配置されており、前記遮光膜２０の開口２
１に入射される光は、この偏光板２２によって開口２１
のスリット長さ方向に偏波面が一致されるように偏光さ
れた光のみが開口を通してフォトダイオードに入射され
るように構成されている。すなわち、この実施形態で
は、無偏光な光２００が入射されると、偏光板２２によ
って開口のスリット長さ方向に偏光されたＳ偏光１００
が透過され、このＳ偏光１００が開口２１を通してフォ
トダイオード４に入射される。このように、Ｓ偏光のみ
を入射させることにより、Ｐ偏光の光に比べ回折による
光の広がりが少ないため、スミアが減少される。また、
斜め方向の光が抑制されるため、フォトダイオード４に
対して垂直に光が入射されることになり、感度が増大さ
れる。なお、偏光板２２は同図に鎖線で示すように、基
板の前方に所要の間隙を置いて配置してもよい。
偏光板２２が配置されており、前記遮光膜２０の開口２
１に入射される光は、この偏光板２２によって開口２１
のスリット長さ方向に偏波面が一致されるように偏光さ
れた光のみが開口を通してフォトダイオードに入射され
るように構成されている。すなわち、この実施形態で
は、無偏光な光２００が入射されると、偏光板２２によ
って開口のスリット長さ方向に偏光されたＳ偏光１００
が透過され、このＳ偏光１００が開口２１を通してフォ
トダイオード４に入射される。このように、Ｓ偏光のみ
を入射させることにより、Ｐ偏光の光に比べ回折による
光の広がりが少ないため、スミアが減少される。また、
斜め方向の光が抑制されるため、フォトダイオード４に
対して垂直に光が入射されることになり、感度が増大さ
れる。なお、偏光板２２は同図に鎖線で示すように、基
板の前方に所要の間隙を置いて配置してもよい。
【００１２】ここで、Ｓ偏光入射によるスミアとＰ偏光
入射によるスミアを定量的に見積もるために、２次元光
学シミュレータを用いて解析を行った。この結果を図２
に示す。図２（ａ）はフォトダイオードの開口を想定し
た、スリット状開口幅が０．５μｍの場合にＳ偏光が入
射した場合のシリコン内の光強度分布を示したものであ
る。計算はスリット開口の中心から片側のみの結果を示
している。光強度は開口の中心から真下に向かう方向が
一番強度が強い。ここで開口から横にも光強度が広がっ
ており、ある程度入射光の回折の効果があらわれてい
る。遮光膜の下に漏れ込んだ光は、撮像装置ではスミア
となるため、この領域にある光強度と、開口の真下の領
域の光強度との比をとることにより、スミアを見積もっ
た。
入射によるスミアを定量的に見積もるために、２次元光
学シミュレータを用いて解析を行った。この結果を図２
に示す。図２（ａ）はフォトダイオードの開口を想定し
た、スリット状開口幅が０．５μｍの場合にＳ偏光が入
射した場合のシリコン内の光強度分布を示したものであ
る。計算はスリット開口の中心から片側のみの結果を示
している。光強度は開口の中心から真下に向かう方向が
一番強度が強い。ここで開口から横にも光強度が広がっ
ており、ある程度入射光の回折の効果があらわれてい
る。遮光膜の下に漏れ込んだ光は、撮像装置ではスミア
となるため、この領域にある光強度と、開口の真下の領
域の光強度との比をとることにより、スミアを見積もっ
た。
【００１３】図２（ｂ）は同様にして、Ｐ偏光入射の場
合の光強度を示したものである。Ｐ偏光の場合には、Ｓ
偏光に比べて開口の真下方向の光が弱く、また遮光膜の
下の領域にもかなり光強度があるので、撮像装置ではス
ミア成分が多くなる。シミュレーションの結果、例えば
０．５μｍのスリット状開口では、Ｓ偏光とＰ偏光が混
合している無偏光の場合に比べ、５ｄＢのスミア低減が
はかれる。
合の光強度を示したものである。Ｐ偏光の場合には、Ｓ
偏光に比べて開口の真下方向の光が弱く、また遮光膜の
下の領域にもかなり光強度があるので、撮像装置ではス
ミア成分が多くなる。シミュレーションの結果、例えば
０．５μｍのスリット状開口では、Ｓ偏光とＰ偏光が混
合している無偏光の場合に比べ、５ｄＢのスミア低減が
はかれる。
【００１４】図３は、本発明の第２の実施形態の概略構
成を示す図であり、ここでは偏光ビームスプリッタ２３
により偏光を生じさせる例を示している。なお、同図で
は紙面と平行な偏波面の偏光をＳ偏光として示してい
る。これは後述する図４，図５においても同様である。
入射光２００は偏光ビームスプリッタ２３によりＳ偏光
１００とＰ偏光１１０に分離される。Ｓ偏光１００はそ
のまま固体撮像装置１０に入射される。また、Ｐ偏光１
１０は１／２λ板２４により偏光方向を９０度変化させ
てＳ偏光にされ、この光は元の光路に戻され、前記Ｓ偏
光１００と合わせて合成されたＳ偏光として撮像装置１
０に入射される。これにより入射光２００が全てＳ偏光
になるため、第１の実施形態に比較してＰ偏光成分を有
効とした分、無駄になる偏光成分がなくなり、その結
果、例えば遮光膜開口幅が０．５μｍの場合、無偏光の
場合に比べ、感度が１０％向上する。また、感度向上に
伴いスミア特性も向上し５ｄＢ改善される。
成を示す図であり、ここでは偏光ビームスプリッタ２３
により偏光を生じさせる例を示している。なお、同図で
は紙面と平行な偏波面の偏光をＳ偏光として示してい
る。これは後述する図４，図５においても同様である。
入射光２００は偏光ビームスプリッタ２３によりＳ偏光
１００とＰ偏光１１０に分離される。Ｓ偏光１００はそ
のまま固体撮像装置１０に入射される。また、Ｐ偏光１
１０は１／２λ板２４により偏光方向を９０度変化させ
てＳ偏光にされ、この光は元の光路に戻され、前記Ｓ偏
光１００と合わせて合成されたＳ偏光として撮像装置１
０に入射される。これにより入射光２００が全てＳ偏光
になるため、第１の実施形態に比較してＰ偏光成分を有
効とした分、無駄になる偏光成分がなくなり、その結
果、例えば遮光膜開口幅が０．５μｍの場合、無偏光の
場合に比べ、感度が１０％向上する。また、感度向上に
伴いスミア特性も向上し５ｄＢ改善される。
【００１５】図４は本発明の第３の実施形態を示す概略
構成図であり、この実施形態では撮像装置を２つ使用し
ている。被写体からの入射光２００は、偏光ビームスプ
リッタ２５によってＳ偏光１００とＰ偏光１１０に分離
され、Ｓ偏光１００はそのまま第１の撮像装置１０Ａに
入射される。また、Ｐ偏光１１０は１／２λ板２６によ
りＳ偏光１００に変換され、このＳ偏光１００が第２の
撮像装置１０Ｂに入射される。したがって、第１と第２
の撮像装置１０Ａ，１０Ｂにそれぞれ入射された光は、
Ｓ偏光のみであるため、前記各実施形態と同様に回折に
よるスミアが抑制でき、かつ感度が改善されている。な
お、各撮像装置に入射された光は、それぞれ同じ映像の
ものであるので、両者の出力を合成することが可能であ
り、結果として第１の実施形態の撮像装置の２倍の出力
が得られる。
構成図であり、この実施形態では撮像装置を２つ使用し
ている。被写体からの入射光２００は、偏光ビームスプ
リッタ２５によってＳ偏光１００とＰ偏光１１０に分離
され、Ｓ偏光１００はそのまま第１の撮像装置１０Ａに
入射される。また、Ｐ偏光１１０は１／２λ板２６によ
りＳ偏光１００に変換され、このＳ偏光１００が第２の
撮像装置１０Ｂに入射される。したがって、第１と第２
の撮像装置１０Ａ，１０Ｂにそれぞれ入射された光は、
Ｓ偏光のみであるため、前記各実施形態と同様に回折に
よるスミアが抑制でき、かつ感度が改善されている。な
お、各撮像装置に入射された光は、それぞれ同じ映像の
ものであるので、両者の出力を合成することが可能であ
り、結果として第１の実施形態の撮像装置の２倍の出力
が得られる。
【００１６】図５は、本発明の第４の実施形態を示す概
略構成図である。本実施形態では、カラー画像を得るこ
とのできる撮像装置の一例として、表面にグリーンのフ
ィルタを形成した第１の撮像装置１０Ｃと、表面にブル
ーとレッドの市松模様あるいは点順次あるいは線順次等
のフィルタを形成した第２の撮像装置１０Ｄを用いてお
り、これらの撮像装置を図５の第３の実施形態の各撮像
装置に置き換えた構成とされている。被写体からの光は
偏光ビームスプリッタ２７によってＳ偏光１００とＰ偏
光１１０に分離され、Ｓ偏光１００はそのまま第１の撮
像装置１０Ｃに入射され、グリーンチャンネル用出力を
得る。Ｐ偏光１１０は１／２λ板２８によりＳ偏光１０
０とされて第２の撮像装置１０Ｄに入射され、ブルー及
びレッドチャンネル用出力を得る。本実施形態において
も、第３の実施形態と同様に、各撮像装置に入射する光
はすべてＳ偏光となるため、回折による光の広がりが押
されられ、スミアが低減され、かつ感度が向上される。
なお、第１の撮像装置と第２の撮像装置を置き換えた場
合や、カラーフィルタの配色について置き換えても、同
様の効果が得られることは明らかである。
略構成図である。本実施形態では、カラー画像を得るこ
とのできる撮像装置の一例として、表面にグリーンのフ
ィルタを形成した第１の撮像装置１０Ｃと、表面にブル
ーとレッドの市松模様あるいは点順次あるいは線順次等
のフィルタを形成した第２の撮像装置１０Ｄを用いてお
り、これらの撮像装置を図５の第３の実施形態の各撮像
装置に置き換えた構成とされている。被写体からの光は
偏光ビームスプリッタ２７によってＳ偏光１００とＰ偏
光１１０に分離され、Ｓ偏光１００はそのまま第１の撮
像装置１０Ｃに入射され、グリーンチャンネル用出力を
得る。Ｐ偏光１１０は１／２λ板２８によりＳ偏光１０
０とされて第２の撮像装置１０Ｄに入射され、ブルー及
びレッドチャンネル用出力を得る。本実施形態において
も、第３の実施形態と同様に、各撮像装置に入射する光
はすべてＳ偏光となるため、回折による光の広がりが押
されられ、スミアが低減され、かつ感度が向上される。
なお、第１の撮像装置と第２の撮像装置を置き換えた場
合や、カラーフィルタの配色について置き換えても、同
様の効果が得られることは明らかである。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、固体撮像
装置の光電変換素子に入射される光を制限するためのス
リット状の遮光膜開口の光入射側にスリットの長さ方向
の偏波面を有する偏光、すなわちＳ偏光を透過させる光
学手段を設けているため、スリット状に近い遮光膜の開
口を光が通過する時に、回折による入射光の広がりがな
くなり、スミアが低減されるとともに、光電変換素子に
入射される光量の低減を防止して受光感度を向上するこ
とができる。
装置の光電変換素子に入射される光を制限するためのス
リット状の遮光膜開口の光入射側にスリットの長さ方向
の偏波面を有する偏光、すなわちＳ偏光を透過させる光
学手段を設けているため、スリット状に近い遮光膜の開
口を光が通過する時に、回折による入射光の広がりがな
くなり、スミアが低減されるとともに、光電変換素子に
入射される光量の低減を防止して受光感度を向上するこ
とができる。
【図１】本発明の固体撮像装置の第１の実施形態の断面
図である。
図である。
【図２】Ｓ偏光とＰ偏光における光強度のシミュレーシ
ョン図である。
ョン図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の概略構成図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の概略構成図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の概略構成図である。
【図６】インターライン転送型ＣＣＤ撮像装置の平面構
成図である。
成図である。
【図７】従来の固体撮像装置における単位画素の平面図
とそのＡＡ線断面図である。
とそのＡＡ線断面図である。
１ 撮像部 ２ 水平ＣＣＤレジスタ ３ 出力部 ４ フォトダイオード ５ トランスファーゲート ６ 垂直ＣＣＤレジスタ １０ 固体撮像装置 １１ 基板 １３ フォトダイオードＮ層 １４ ＣＣＤレジスタＮ層 １５ ＣＣＤレジスタＰ層 １７ 垂直ＣＣＤレジスタ転送電極 ２０ 遮光膜 ２１ 開口 ２２ 偏光板 ２３，２５，２７ 偏光ビームスプリッタ ２４，２６，２８ １／２λ板 ２００ 無偏光 １００ Ｓ偏光 １１０ Ｐ偏光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−175586（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−48060（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−326903（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−292386（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−95368（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 27/14 - 27/148 H01L 29/762 - 29/768 H04N 5/335
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体基板の主面上に光電変換素子が設
けられ、この光電変換素子に入射される光を制限するた
めのスリット状の遮光膜開口が設けられている固体撮像
装置において、前記開口の光入射側にスリットの長さ方
向に偏波面を有する偏光を透過させる光学手段を設けた
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 前記偏光された光は、開口のスリットの
長さ方向に偏波面が一致されるＳ偏光である請求項１に
記載の固体撮像装置。 - 【請求項３】 前記光学手段は、前記光電変換素子の表
面に密接され、或いは光電変換素子の表面前方に配置さ
れた偏光板である請求項１または２に記載の固体撮像装
置。 - 【請求項４】 前記光学手段は、前記光電変換素子に対
する入射光路に配置された偏光ビームスプリッタである
請求項１または２に記載の固体撮像装置。 - 【請求項５】 前記光学手段は、偏光ビームスプリッタ
と、この偏光ビームスプリッタで分離された偏光の偏波
面を９０度変換する１／２λ板と、偏波面が変換された
偏光を偏光ビームスプリッタを透過した光に合成する手
段である請求項１または２に記載の固体撮像装置。 - 【請求項６】 請求項１または２の構成の２つの固体撮
像装置と、入射光をＳ偏光とＰ偏光に分離し、Ｓ偏光の
光をそのまま第１の固体撮像装置に入射させる偏光ビー
ムスプリッタと、Ｐ偏光の光をＳ偏光に変換して第２の
固体撮像装置に入射させる１／２λ板とを備える固体撮
像装置。 - 【請求項７】 前記第１の固体撮像装置は第１の分光特
性を持ち、前記第２の固体撮像装置は第２の分光特性を
持ち、前記両固体撮像装置の出力を用いてカラー画像を
得る請求項６に記載の固体撮像装置。 - 【請求項８】 前記第１の固体撮像装置もしくは前記第
２の固体撮像装置の一方の分光特性は、各光電変換素子
が所定の配列に従って異なる分光特性にて形成される請
求項７に記載の固体撮像装置。 - 【請求項９】 前記開口はスリットの幅が１μｍ以下で
ある請求項１ないし５のいずれかに記載の固体撮像装
置。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP7277172A JP2803607B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 固体撮像装置 |
| US08/723,131 US5804843A (en) | 1995-09-29 | 1996-09-30 | Solid state pickup device for suppressing smear signals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7277172A JP2803607B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0997891A JPH0997891A (ja) | 1997-04-08 |
| JP2803607B2 true JP2803607B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=17579819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7277172A Expired - Fee Related JP2803607B2 (ja) | 1995-09-29 | 1995-09-29 | 固体撮像装置 |
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| Country | Link |
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| US (1) | US5804843A (ja) |
| JP (1) | JP2803607B2 (ja) |
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| KR100351910B1 (ko) * | 2000-11-21 | 2002-09-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| JP2005093866A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | 固体撮像素子の製造方法 |
| KR100630679B1 (ko) * | 2003-12-17 | 2006-10-02 | 삼성전자주식회사 | 포토 다이오드 및 이의 제조 방법 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS58156272A (ja) * | 1982-03-12 | 1983-09-17 | Sony Corp | スミア補正回路 |
| US4567524A (en) * | 1982-08-13 | 1986-01-28 | Rca Corporation | Smear reduction in CCD imagers using empty well clocking |
| GB2151430A (en) * | 1983-11-30 | 1985-07-17 | Hitachi Ltd | Solid-state imaging system with smear suppression circuits |
| JPS6295368U (ja) * | 1985-12-03 | 1987-06-18 | ||
| JPS63124686A (ja) * | 1986-11-13 | 1988-05-28 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像素子とその駆動方法 |
| NL8603008A (nl) * | 1986-11-27 | 1988-06-16 | Philips Nv | Ccd-beeldopneeminrichting. |
| JPS63175586A (ja) * | 1987-01-14 | 1988-07-19 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
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| JPH0548060A (ja) * | 1991-08-09 | 1993-02-26 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
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1995
- 1995-09-29 JP JP7277172A patent/JP2803607B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-09-30 US US08/723,131 patent/US5804843A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US5804843A (en) | 1998-09-08 |
| JPH0997891A (ja) | 1997-04-08 |
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