JP3200856B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関し、
特に、受光部上にマイクロ集光レンズを形成した固体撮
像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像装置、例えばＣＣＤ固体撮像装
置は、そのＣＣＤにおける信号電荷及び雑音と像面照度
との関係をみた場合、低照度側において、信号電荷のゆ
らぎによる雑音（ショット雑音）と暗時雑音の影響が大
きくなるということが知られている。
【０００３】上記ショット雑音を減らすには、受光部の
開口率を大きくすれば良いが、最近の微細化傾向に伴
い、上記開口率の増大化には限界がある。そこで、現
在、受光部上にマイクロ集光レンズを形成した構造が提
案されている。このマイクロ集光レンズを形成した構造
の場合、光の利用率が上がり、受光部における感度の向
上を図ることができ、上記ショット雑音の低減化に有効
となる（尚、マイクロ集光レンズの形成方法について
は、例えば特開昭６０−５３０７３号公報及び特開平１
−１０６６６号公報参照）。
【０００４】従来のＣＣＤ固体撮像装置は、図３に示す
ように、シリコン基板２１上に、ＳｉＯ2 等からなるゲ
ート絶縁膜２２を介して選択的に多結晶シリコン層から
なる転送電極２３が形成され、これら転送電極２３上に
層間膜２４を介してＡｌ遮光膜２５が選択的に形成さ
れ、更にこのＡｌ遮光膜２５を含む全面に樹脂による平
坦化膜２６が積層され、そして、該平坦化膜２６上にマ
イクロ集光レンズ２７が形成されて構成されている。こ
こで、上記転送電極２３の形成されていない部分が受光
部２８であり、この受光部２８上において、上記Ａｌ遮
光膜２５が除去され、更に、この受光部２８に対応して
上記集光レンズ２７が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、転送電極２
３上に形成されるＡｌ遮光膜２５は、その薄膜化に限界
があり、しかも受光部２８の開口幅Ｄが近年の微細化設
計傾向により更に狭くなっていることから、Ａｌ遮光膜
２５の膜厚及び受光部２８の開口幅Ｄに関するアスペク
ト比が高くなる傾向にある。また、Ａｌ遮光膜２５の下
層には、転送電極２３が形成されているため、実際に
は、上記アスペクト比が１を上回るようになってきてお
り、それに伴って、Ａｌ遮光膜２５における受光部２８
上の肩の部分２５ａが、受光部２８側に張り出すように
なってきている。
【０００６】このような状況において、上記従来のＣＣ
Ｄ固体撮像装置においては、単に、受光部２８上に樹脂
層２６を介して集光レンズ２７を形成するようにしてい
るため、多数の画素がマトリクス状に配列されたイメー
ジ部の中央部分を対象としてみると、集光レンズ２７の
頂部並びにその近傍に入射した光Ｌｏは集光レンズ２７
に集光されて受光部２８に入射するが、集光レンズ２７
の周縁部近傍に入射した光Ｌｅは、Ａｌ遮光膜２５の肩
の部分２５ａにおいて遮光されてしまう。即ち、受光部
２８に入射しない光成分が生じ、集光レンズ本来の効果
である感度向上効果が損なわれるという不都合がある。
この現象は、特に、光が斜めに入射する上記イメージ部
の周辺部において多く現れ、カメラのレンズを通した後
の周辺減光が非常に目立つようになり、ＣＣＤ固体撮像
装置の小型化並びに画質の向上に限界が生じるという不
都合がある。
【０００７】本発明は、このような課題に鑑み成された
もので、その目的とするところは、集光レンズによって
集光された入射光のうち、Ａｌ遮光膜の肩の部分で遮光
される光成分を少なくして、集光レンズ本来の効果であ
る感度向上効果が充分に発揮でき、装置自体の小型化並
びに画質の向上を図ることができる固体撮像装置を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、受光部８上に
集光レンズ７が形成された固体撮像装置において、受光
部８と集光レンズ７との間に、各屈折率が集光レンズ７
側から受光部８側に向かって順次大となるように複数の
平坦な膜６ａ，６ｂを積層して構成する。
【０００９】
【作用】上述の本発明の構成によれば、集光レンズ７に
入射した光Ｌは、複数の膜６ａ，６ｂによって順次屈折
され、最終的に基板１上の受光部８に対してほぼ垂直に
入射することになる。その結果、集光レンズ７によって
集光された入射光Ｌのうち、Ａｌ遮光膜５の肩の部分５
ａで遮光される光成分が少なくなり、集光レンズ本来の
効果である感度向上効果を充分に発揮させることがで
き、装置自体の小型化並びに画質の向上を図ることがで
きる。
【００１０】
【実施例】以下、図１及び図２を参照しながら本発明の
実施例を説明する。図１は、本実施例に係るＣＣＤ固体
撮像装置の要部を示す構成図である。
【００１１】このＣＣＤ固体撮像装置は、シリコン基板
１上に、ＳｉＯ2 等からなるゲート絶縁膜２を介して選
択的に多結晶シリコン層からなる転送電極３が形成さ
れ、これら転送電極３上に層間膜４を介してＡｌ遮光膜
５が選択的に形成され、更にこのＡｌ遮光膜５を含む全
面に平坦化膜６が積層され、そして、該平坦化膜６上に
マイクロ集光レンズ７が形成されて構成されている。
【００１２】しかして、本例においては、上記平坦化膜
６を、プラズマＣＶＤ法により形成されたＳｉＮ膜（Ｐ
−ＳｉＮ膜）あるいは熱ＣＶＤ法により形成されたＳｉ
Ｏ2 膜による第１の層６ａと、該第１の層６ａの屈折率
Ｎ1 よりも低い屈折率Ｎ2 （Ｎ2 ＜Ｎ1 ）を有する樹脂
層からなる第２の層６ｂを順次積層して形成する。
【００１３】ここで、上記転送電極５の形成されていな
い部分が受光部８であり、この受光部８上において、Ａ
ｌ遮光膜５が除去され、更に、この受光部８に対応して
上記集光レンズ７が形成される。また、本例において、
基板１表面からＡｌ遮光膜５上面までの厚みは約２．５
〜３．０μｍ、第１の層６ａの厚みは約２μｍ，第２の
層６ｂの厚みは２μｍ以上である。また、集光レンズ７
の屈折率Ｎｏと第２の層６ｂの屈折率Ｎ2 の関係は、本
例では、Ｎ2 ＜Ｎｏとした。
【００１４】上述のように、本例によれば、集光レンズ
７とＡｌ遮光膜５の間に形成される平坦化膜６を２層化
して、第１の層６ａと該第１の層６ａの屈折率Ｎ1 より
も低い屈折率Ｎ2 を有する第２の層６ｂを順次積層して
形成するようにしたので、集光レンズ７に入射した光Ｌ
は、下層の第２の層６ｂ及び第１の層６ａによって順次
屈折され、最終的に基板１上の受光部８に対して、ほぼ
垂直に入射することになる。その結果、集光レンズ７に
よって集光された入射光Ｌのうち、Ａｌ遮光膜５の肩の
部分５ａで遮光される光成分が少なくなり、集光レンズ
本来の効果である感度向上効果を充分に発揮させること
ができ、装置自体の小型化並びに画質の向上を図ること
ができる。特に、本例のように、集光レンズ７の屈折率
Ｎｏと第２の層６ｂの屈折率Ｎ2 の関係をＮｏ＞Ｎ2 に
すれば、上記効果を更に効率よく図ることができる。ま
た、カメラのレンズを通した後の周辺減光も防止するこ
とができる。
【００１５】尚、上記実施例では、集光レンズ（屈折率
Ｎｏ）７とＡｌ遮光膜５の間に形成される平坦化膜６
を、互いに屈折率の異なる２層の膜、即ち第１の層（屈
折率Ｎ 1 ）６ａと第２の層（屈折率Ｎ2 ）６ｂを順次積
層して形成するようにしたが、図２に示すように、集光
レンズ７とＡｌ遮光膜５の間に形成される平坦化膜６
を、夫々屈折率の異なる３層の膜、即ち第１の層（屈折
率Ｎ1 ）６ａ、第２の層（樹脂層：屈折率Ｎ2 ）６ｂ及
び第３の層（樹脂層：屈折率Ｎ3 ）６ｃを順次積層して
形成するようにしてもよい。この場合、各屈折率Ｎｏ，
Ｎ1 ，Ｎ2 及びＮ3 の関係をＮｏ＞Ｎ1 ＞Ｎ2 ＞Ｎ3 に
する。
【００１６】また、その他、上記平坦化膜６を４層以上
に多層化して形成してもよい。この場合、各層の屈折率
を下層に向かって順次大となるように選定する。
【００１７】
【発明の効果】本発明に係る固体撮像装置によれば、集
光レンズによって集光された入射光のうち、Ａｌ遮光膜
の肩の部分で遮光される光成分が少なくなり、集光レン
ズ本来の効果である感度向上効果を充分に発揮させるこ
とができ、装置自体の小型化並びに画質の向上を図るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係るＣＣＤ固体撮像装置の要部を示
す構成図。
【図２】他の実施例に係るＣＣＤ固体撮像装置の要部を
示す構成図。
【図３】従来例に係るＣＣＤ固体撮像装置の要部を示す
構成図。
【符号の説明】
１ シリコン基板 ２ ゲート絶縁膜 ３ 転送電極 ４ 層間膜 ５ Ａｌ遮光膜 ６ 平坦化膜 ６ａ 第１の層 ６ｂ 第２の層 ６ｃ 第３の層 ７ マイクロ集光レンズ ８ 受光部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 受光部上に集光レンズが形成された固体
    撮像装置において、上記受光部と上記集光レンズとの間
    に、各屈折率が上記集光レンズ側から上記受光部側に向
    かって順次大となるべく複数の平坦な膜を積層したこと
    を特徴とする固体撮像装置。
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