JP3386286B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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Description
特に受光部上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置に
関するものである。 【0002】 【従来の技術】近年、固体撮像素子の小型化、高画素化
に伴う受光部面積の減少による感度の低下が問題となっ
ており、この問題を解決するために、現在では、一般的
に受光部上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置が利
用されている。受光部上にマイクロレンズを備えること
により、受光部面積以上の入射光をマイクロレンズにて
集光でき、入射光を効率良く受光部に入射させることが
できる。そのため、入射光の利用率が上がり、感度の向
上が実現されている。 【0003】以下に従来までのマイクロレンズを備えた
固体撮像装置について説明する。 【0004】図3は従来の固体撮像装置の主要部の構成
を示す断面図である。図3に示すように、従来の固体撮
像装置は、シリコンからなる半導体基板1の上に、Si
O2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部3が形成される。この転送
部3の上に層間膜4を介してアルミニウムからなる遮光
部5が選択的に形成されており、その上層にアクリル系
樹脂からなる平坦化層37が形成される。さらにその上に
アクリル系または、ノボラック系樹脂からなり、断面が
半円状であるマイクロレンズ38が形成されて、構成され
ている。ここで、前記転送部3および、遮光部5が形成
されていない領域が受光部6であり、マイクロレンズ38
は、前記受光部6に対応してその上層に形成されてい
る。 【0005】上記のように構成された固体撮像装置につ
いて、以下にその動作を説明する。まず、受光部6の上
方だけではなく遮光部5の上方にも入射してくる光がマ
イクロレンズ38により集光され、平坦化層37を通り、受
光部6に入射する。受光部6に入射した光は、その量に
応じて受光部6で信号電荷に変換される。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た固体撮像装置における受光部6の開口面積は、近年の
固体撮像装置の小型化、高画素化にともなう単位画素面
積の縮小化および、転送部3や遮光部5の薄膜化、微細
化限界のため、縮小される傾向にあり、単位画素面積に
対する受光部6の開口面積の比率は、益々小さくなる傾
向にある。 【0007】以上のような状況において、従来の固体撮
像装置においては、マイクロレンズ38の周縁部に入射し
た光が遮光部5の肩で遮光されてしまい、受光部6に入
射しない光成分が発生し、マイクロレンズによる集光効
果が損なわれるという不都合が生じている。また、この
現象は、特に斜め方向の入射光成分が多い場合(ビデオ
カメラのレンズ絞りが開放に近い場合、または絞りが通
常でも、固体撮像装置の周縁部)に顕著に現れ、固体撮
像装置の感度向上、または感度の均一性向上に限界が生
じるという不都合があった。 【0008】本発明は、上記のような不都合を解決する
ものであり、マイクロレンズによって集光された入射光
のうち、アルミニウムからなる遮光部によって遮光され
る光成分を極力少なくして、マイクロレンズの本来の効
果である感度向上効果がビデオカメラのレンズ絞りに影
響されることなく、充分に発揮でき、固体撮像装置自体
の小型化および高画素化の実現、ならびに画質の向上を
図ることができる固体撮像装置の提供を目的とする。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、図2に示すようにマイクロレンズ9と受光部
6の間において、マイクロレンズ9の下層にマイクロレ
ンズ材料よりも高い屈折率を持つ中間膜8を有し、さら
にその下層に前記中間膜8よりも低い屈折率を持ち、か
つ受光部6の中央に向かって凹状の曲率を持つ平坦化層
7を有し、さらにその下層に平坦化層7よりも低い屈折
率を持ち、かつ受光部6の中央に向かって凹状の曲率を
持つ平坦化層10を有するものである。 【0010】 【作用】本発明は、上述の構成により、マイクロレンズ
9に入射し集光された光は、マイクロレンズ9とその下
層の高屈折率の中間膜8との屈折率の差により屈折し、
固体撮像装置に対してほぼ垂直に入射することになる。
そして、受光部6直上の凹状の平坦化層7および平坦化
層10により、さらに集光され、受光部6に入射する。
この結果、マイクロレンズ9によって集光された入射光
は、遮光部5によって遮られる成分が減少するので、マ
イクロレンズの本来の効果である感度向上効果が充分に
発揮でき、受光部内に効率よく入射光を集光できるの
で、固体撮像装置自体の小型化および高画素化の実現、
ならびに画質の向上を図ることができる。 【0011】 【実施例】以下に本発明の各実施例について、図面を参
照しながら説明する。 【0012】図1は本発明の一実施例を説明する上での
参考例における固体撮像装置の主要部分の構成を示す断
面図である。 【0013】この固体撮像装置は、シリコンからなる半
導体基板1の上に、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部3が
形成される。この転送部3の上に層間膜4を介してアル
ミニウムからなる遮光部5が選択的に形成されており、
その上層に屈折率がN1であるアクリル系または、PV
A(Poly−Vinyl−Alcoholの略)系樹脂からなり、受
光部中央にむかって凹状の曲率を持つ平坦化層7を、さ
らにその上に前記平坦化層7およびマイクロレンズ9よ
りも高い屈折率N2をもつアクリル系または、ポリイミ
ド系樹脂からなる中間膜8を順次塗布して積層形成し、
最上層には、屈折率がN3であるアクリル系または、ノ
ボラック系樹脂からなる断面が半円状であるマイクロレ
ンズ9が形成されて、構成されている。 【0014】前記平坦化層7と、中間膜8、マイクロレ
ンズ9の各屈折率N1,N2,N3の関係は、N2>N3,
N1となる。ここで、転送部3および、遮光部5が形成
されていない領域が受光部6であり、マイクロレンズ9
は、前記受光部6に対応してその上層に形成されてい
る。また、本実施例における平坦化層7の厚みは、一例
として受光部6上で約2μm、遮光部5上で約1μmであ
り、中間膜8の厚みは、約2μmである。 【0015】以上のように構成された固体撮像装置につ
いて、以下にその動作の説明をする。 【0016】図1に示すように、固体撮像装置に入射
し、マイクロレンズ9によって集光された光は、マイク
ロレンズ9とその下層の高屈折率の中間膜8との屈折率
の差により屈折し、固体撮像装置に対してほぼ垂直に入
射することになる。そして、中間膜8と受光部6直上の
凹状の平坦化層7の屈折率差と平坦化層7の窪みによる
レンズ効果により、再度集光され、受光部6に入射す
る。この結果、マイクロレンズ9によって集光された入
射光は、遮光部5によって遮られる成分が減少するの
で、マイクロレンズの本来の効果である感度向上効果が
充分に発揮でき、受光部内に効率よく入射光を集光でき
るので、固体撮像装置自体の小型化および高画素化の実
現ならびに画質の向上を図ることができる。 【0017】なお、上記参考例では、平坦化層7の屈折
率N1、中間膜8の屈折率N2、そしてマイクロレンズ9
の屈折率N3の関係をN2>N1,N3としたが、上記屈折
率の関係をN2>N3>N1とすれば、さらに集光効果が
向上する。また、上記各層で用いられる樹脂の屈折率
は、以下に示すような値が望ましい。N1=1.2〜1.3、
N2=1.8〜2.0、N3=1.4〜1.6。 【0018】以上、上記参考例では、凹状の曲率をも
ち、屈折率がN1なる平坦化層7、屈折率がN2なる中間
膜8および屈折率がN3なるマイクロレンズ9を順次積
層するようにしたが、図2に示す本発明の一実施例のよ
うに上記参考例で述べた平坦化層7と受光部6、遮光部
5の間に屈折率がN4なる平坦化層10を追加することに
より、さらに遮光部5によって遮られる光成分を減らす
ことができる。但し、平坦化層10の屈折率N4とその他
の平坦化層7、中間膜8、マイクロレンズ9の屈折率の
関係は、N2>N3,N2>N1>N4となるような樹脂を
用いる必要がある。 【0019】なお、屈折率の関係をN2>N3>N1>N4
とすればさらに集光効果が向上する。 【0020】 【発明の効果】以上説明したような本発明の固体撮像装
置は、マイクロレンズによって集光された入射光のう
ち、遮光部によって遮られる光成分が減少し、より効率
よく入射光を受光部に取り込むことができるので、マイ
クロレンズの本来の効果である感度向上効果が充分に発
揮できるので、固体撮像装置自体の小型化および高画素
化、ならびに画質の向上を図ることができる。
分の構成を示す断面図である。 【図2】本発明の一実施例における固体撮像装置の主要
部分の構成を示す断面図である。 【図3】従来の固体撮像装置の主要部分の構成を示す断
面図である。 【符号の説明】 1…半導体基板、 2…ゲート絶縁膜、 3…転送部、
4…層間膜、 5…遮光部、 6…受光部、 7…平
坦化層(屈折率N1)、 8…中間膜(屈折率N2)、9…マ
イクロレンズ(屈折率N3)、 10…低屈折率の平坦化層
(屈折率N4<N1)。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 受光部上にマイクロレンズが形成された
固体撮像装置において、前記マイクロレンズの下層にマ
イクロレンズ材料よりも高い屈折率を持つ中間膜を有
し、さらに前記中間膜と前記受光部の間に前記中間膜よ
りも低い屈折率を持ち、かつ前記受光部中央に向かって
凹状の曲率を持つ第1の平坦膜と、前記第1の平坦膜の
下であって、前記第1の平坦膜よりもさらに低い屈折率
を持ち、かつ前記受光部中央に向かって凹状の曲率を持
つ第2の平坦膜を有することを特徴とする固体撮像装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12499995A JP3386286B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12499995A JP3386286B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08321595A JPH08321595A (ja) | 1996-12-03 |
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Family
ID=14899385
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP12499995A Expired - Fee Related JP3386286B2 (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
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1995
- 1995-05-24 JP JP12499995A patent/JP3386286B2/ja not_active Expired - Fee Related
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