JP3604116B2

JP3604116B2 - Solid-state imaging device

Info

Publication number: JP3604116B2
Application number: JP27253297A
Authority: JP
Inventors: 真人新添
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2017-10-06
Also published as: JPH11111962A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置の素子構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像装置を構成する固体撮像素子は、小型化かつ高画素化が進み、その製造技術は微細化の一途を辿っている。これに伴い高感度化及び低スミア化が課題となっている。
【０００３】
以下、図８〜１１を参照しながら、従来の固体撮像装置の一例について説明する。図８〜１１は、同一の固体撮像装置の受光領域の中心部と周辺部における、垂直方向と水平方向との断面図である。垂直方向とは、後述する垂直ＣＣＤの列方向であり、水平方向とはこれと直交する方向である。
【０００４】
図８は受光領域の中心部における垂直方向断面図、図９は受光領域の周辺部における垂直方向断面図、図１０は受光領域の中心部における水平方向断面図、図１１は受光領域の周辺部における水平方向断面図をそれぞれ示している。
【０００５】
半導体基板１は、シリコン単結晶であり、受光部を形成する部分には、イオン注入によってｐ型ウエルが形成されている。ｐ型ウエル中にはｎ型のヒ素やリンなどを注入することによって、フォトダイオード２が形成されている。同様に、ｐ型ウエル中にはｎ型のヒ素やリンなどを注入することによって、垂直ＣＣＤ３（図１０、１１）が形成されている。
【０００６】
フォトダイオード２と垂直ＣＣＤ３との間には、ｐ型のボロン等を注入することによってポテンシャルの障壁を作り垂直ＣＣＤ間分離部４（図１０、１１）が形成されている。同様に、隣り合うフォトダイオード２間にもｐ型のボロン等を注入することによって、ポテンシャルの障壁を作りフォトダイオード間分離部５（図８、９）が形成されている。
【０００７】
垂直ＣＣＤ３上には、ポリシリコン電極６が形成されている。このポリシリコン電極６によって、垂直ＣＣＤ３の電位が制御されている。ポリシリコン電極６の表面は、酸化膜７で覆われている。酸化膜７上には金属遮光膜８（図１０、１１）が形成され、垂直ＣＣＤ３を入射光から遮蔽して、スミアの発生を抑制している。
【０００８】
金属遮光膜８には開口部９（図１０、１１）が形成され、フォトダイオード２の上側に配置されている。開口部９は、入射光を受光するためのものである。また、開口部９は、垂直ＣＣＤ３の各列に対して平行な方向にストライプ状に形成されている。
【０００９】
金属遮光膜８上には絶縁膜１０が形成されており、固体撮像装置を保護している。また、絶縁膜１０上には平坦化層１１が形成されており、平坦化層１１は固体撮像装置を形成している素子の段差を平坦化している。平坦化層１１上にはオンチップカラーフィルタＡ１２、オンチップカラーフィルタＢ１３が形成されており、固体撮像装置を形成する素子をカラー化している。
【００１０】
オンチップカラーフィルタＡ１２、Ｂ１３上には、再び平坦化層１１が形成され、この平坦化層１１上に入射光を集光するためのオンチップマイクロレンズ１４が形成されている。
【００１１】
以上のように構成された従来の固体撮像装置では、入射光線１５は、オンチップマイクロレンズ１４によって、開口部９に向かって屈折し、オンチップカラーフィルタＡ１２、Ｂ１３を通過する（図１０、１１）。さらにフォトダイオード２に入射し、光電変換により信号電荷１６を発生させる。この信号電荷１６は垂直ＣＣＤ３に読み出される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような従来の固体撮像装置では、以下のような問題があった。
（１）受光領域の周辺部（図９）では、斜め方向からの入射光によって、混色が起こるため色再現性が悪くなってしまう。これは、以下の理由による。撮影光学系の光学中心は、固体撮像装置の受光領域の中心延長線上に配置する。しかし、射出瞳が有限な場合、受光領域の中心から周辺へ遠ざかる（矢印ａ方向）につれて入射光線１５は傾いていく。このため、周辺部の入射光線は、中心部に比べて斜め方向から入射してくることになる。
【００１３】
すなわち、受光領域の中心部では入射光線１５は垂直に入ってくるため、１つのカラーフィルタを通過した光は全て１つのフォトダイオード２に入る（図８）が、周辺部では入射光は、一定の傾きを持って入射するため、入射光線１５の一部は対応するフォトダイオード２ではない隣のフォトダイオード２に入るという現象（図９）が生じる。
【００１４】
このため、周辺部では色の混色が起こり、色再現性が劣化する。特にストライプ遮光膜形状では、垂直方向においてはフォトダイオード間分離部５上は遮光されていないため、入射光１５は全てフォトダイオード２に入るためこの影響は顕著である（図９）。
（２）受光領域の中心部（図１０）と周辺部（図１１）とでは、感度ムラが発生してしまう。これは前記のように、周辺部では入射光線１５は中心部に比べると斜め方向から入ってくることによる。すなわち、受光領域の中心部では入射光は垂直に入ってくるため、遮光膜の開口部の中心に集光されるので、入ってきた光のほとんどが有効光となる（図１０）。
【００１５】
しかし、周辺部では入射光線１５はある傾きを持って入ってくるため、対応する開口部９の中心から外れて集光されるので、入射光１５の一部は遮光膜８で遮蔽され、いずれのフォトダイオード２にも入らない無効光が多く生じる（図１１）。このため、中心部と周辺部とでは周辺部の方が感度が低下し、感度ムラが生じてしまう。
【００１６】
近年、カメラの小型化により射出瞳距離の短縮が益々進んでいるため、これらの問題は無視できなくなってきている。
本発明は、前記従来の問題を解決するものであり、受光領域の周辺部の混色を防止し、色再現性に優れ、かつ感度ムラを低減することのできる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第１番目の固体撮像装置は、受光領域に所定のピッチで配列されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードの各列と交互に配列されたＣＣＤと、前記フォトダイオードの上側に形成された入射光を集光するためのオンチップマイクロレンズとを備えた固体撮像装置であって、前記オンチップマイクロレンズの配列ピッチは、前記ＣＣＤの各列に垂直な方向のみが前記フォトダイオードの配列ピッチより小さく、かつ受光領域の中心部では、前記オンチップマイクロレンズの中心と、前記フォトダイオードの中心とは同一直線上にあることを特徴とする。
【００１８】
前記第１番目の固体撮像装置によれば、周辺部でも入射光を受光部の中心で集光できる。この結果、中心部と周辺部での感度ムラを低減することができる。それと同時に、周辺部でも入射光を有効に受光できるため感度が向上する。また、オンチップマイクロレンズは、１方向にだけ配列ピッチを小さくしているので、２方向に対して配列ピッチを変えることに比べて、オンチップマイクロレンズの製造が容易になり、かつ精度も向上するという利点がある。
【００１９】
前記第１番目の固体撮像装置においては、前記ＣＣＤ部は金属遮光膜で覆われており、前記金属遮光膜には前記ＣＣＤの各列に平行なストライプ状の開口部が前記フォトダイオードの上側に形成されていることが好ましい。
【００２４】
また、前記フォトダイオードと前記オンチップマイクロレンズとの間に形成されたオンチップカラーフィルタをさらに備え、前記オンチップカラーフィルタの前記ＣＣＤの各列に平行な方向の配列ピッチが、前記フォトダイオードの列方向の配列ピッチよりも小さく、かつ受光領域の中心部では、前記オンチップカラーフィルタの中心と、前記フォトダイオードの中心とは同一直線上にあることが好ましい。
【００２５】
次に、本発明の第２番目の固体撮像装置は、受光領域に所定のピッチで配列されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードの各列と交互に配列されたＣＣＤと、前記フォトダイオードの上側に形成された入射光を集光するためのオンチップマイクロレンズとを備えた固体撮像装置であって、前記ＣＣＤ部は金属遮光膜で覆われており、前記金属遮光膜には前記ＣＣＤの各列に平行なストライプ状またはマトリクス状の開口部が形成されており、前記オンチップマイクロレンズの配列ピッチは、前記フォトダイオードの配列ピッチより小さく、かつ受光領域の中心部では、前記オンチップマイクロレンズの中心と、前記フォトダイオードの中心とは同一直線上にあることを特徴とする。
【００２６】
前記本発明の第２番目の固体撮像装置によれば、受光領域の中心から周辺へ遠ざかるにつれて、フォトトダイオードと対応するオンチップマイクロレンズの位置がずれていくので、周辺部でも斜め方向からの入射光を遮光膜の開口部のほぼ中心に集光することができる。このため、中心部と周辺部での感度ムラを低減することができ、周辺部の入射光を有効に受光できるので感度が向上する。
【００２７】
前記本発明の第２番目の固体撮像装置においては、前記オンチップマイクロレンズの前記ＣＣＤの各列に垂直な方向の配列ピッチが、前記フォトダイオードの各列間の配列ピッチより小さいことが好ましい。。
【００２８】
さらに、前記オンチップマイクロレンズの前記ＣＣＤの各列に水平な方向の配列ピッチが、前記フォトダイオードの列方向の配列ピッチより小さいことが好ましい。
【００２９】
また、前記本発明の第２番目の固体撮像装置においては、前記フォトダイオードと前記オンチップマイクロレンズとの間にオンチップカラーフィルタを備えたことが好ましい。
【００３０】
前記オンチップカラーフィルタを備えた好ましい固体撮像装置においては、前記オンチップカラーフィルタの前記ＣＣＤの各列に平行な方向の配列ピッチが、前記フォトダイオードの列方向の配列ピッチよりも小さく、かつ受光領域の中心部では、前記オンチップカラーフィルタの中心と、前記フォトダイオードの中心とは同一直線上にあることが好ましい。
【００３１】
前記のようなオンチップカラーフィルタを備えた好ましい固体撮像装置によれば、受光領域の中心から周辺へ遠ざかるにつれて、フォトダイオードと対応するオンチップカラーフィルタの位置がずれていくので、周辺部でも１つのオンチップカラーフィルタを通過した斜め方向からの入射光は、全て対応する１つのフォトダイオードに入ることになる。このため、隣の色との混色がなく、色再現性の劣化のない良好な特性が得られる。
【００３２】
さらに、前記オンチップカラーフィルタの前記ＣＣＤの各列に垂直な方向の配列ピッチが、前記フォトダイオードの各列間の配列ピッチよりも小さいことが好ましい。
【００３３】
前記本発明の各固体撮像装置においては、前記オンチップマイクロレンズが、前記ＣＣＤの各列に平行なレンチキュラー型であることが好ましい。前記のような固体撮像装置によれば、オンチップマイクロレンズの製造が容易になり、かつ画素に対するオンチップマイクロレンズの占有率が垂直方向に実効的に最大となるため感度が向上する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜７を参照しながら説明する。従来例と同一のものは、同一番号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３５】
（実施の形態１）
図１〜２は、本発明の実施形態１に係る同一の固体撮像装置の受光領域の周辺部における、垂直方向と水平方向との断面図である。垂直方向とは、垂直ＣＣＤの列方向であり、水平方向とはこれと直交する方向である。図１は、受光領域の周辺部の垂直方向断面図を示している。図２は、受光領域の周辺部の水平方向断面図を示している。
【００３６】
従来例と同様に、入射光線１５は、オンチップマイクロレンズ１４で遮光膜の開口部９に向かって屈折し、オンチップカラーフィルタＡ１２、Ｂ１３を通過する。さらに入射光線１５は、半導体基板に形成されたフォトダイオード２に入射し、光電変換により信号電荷を発生させる。そして、この信号電荷が垂直ＣＣＤ３に読み出される。
【００３７】
従来例で説明したように、射出瞳が有限である場合、撮影光学系を経て固体撮像装置に入射する光線は、受光領域の中心部では入射光は垂直に入るが、周辺部に近づくにつれて傾きが大きくなる。すなわち、受光領域の周辺部では、１つのオンチップカラーフィルタＡ１２またはＢ１３を通過した入射光線１５は、その一部が対応するフォトダイオード２ではない隣のフォトダイオード２に入射することがあり、この場合は混色が生じる。特にストライプ遮光形状の場合、垂直方向においては、フォトダイオード間分離部上は遮光されていないため、この影響が顕著である。
【００３８】
本実施形態では、垂直方向（図１の水平方向）すなわち垂直ＣＣＤ３の列方向では、オンチップカラーフィルタＡ１２、Ｂ１３の配列ピッチは、フォトダイオード２の列方向の配列ピッチよりも小さくしている。さらに、図示はしていないが受光領域の中心部では、フォトダイオード２の中心と、これと対応するオンチップカラーフィルタＡ１２またはＢ１３の中心とは同一直線上にある。。
【００３９】
このため、受光領域の中心部から周辺部へ遠ざかる（図１の矢印ａ方向）につれて、フォトダイオード２の中心と対応する各オンチップカラーフィルタの中心とが、ずれていくことになる。すなわち、図１に示したように、傾いた状態で１つのオンチップカラーフィルタを通過した入射光線１５は、全て対応する１つのフォトダイオード２に入ることになる。この結果、隣の色が混ざり合うことがなく、色再現性の劣化のない良好な特性が得られる。
【００４０】
本実施形態では、前記のように垂直方向（図１の水平方向）すなわち垂直ＣＣＤの列方向にのみ、オンチップカラーフィルターの配列ピッチは、フォトダイオード２の配列ピッチより小さくしている。これは、以下の理由による。図２に示したように図２の水平方向すなわち垂直ＣＣＤ３の各列に垂直な方向においては、開口部９以外の部分では金属遮光膜８により入射光線を遮蔽している。このため、垂直ＣＣＤ３の各列に垂直な方向についてはオンチップカラーフィルタの配列ピッチを、フォトダイオードの配列ピッチに対して小さくする必要がない。
【００４１】
また、開口部９の大きさに対してオンチップカラーフィルタの大きさが十分に大きい場合には、開口部９とこれと隣接する開口部９に対応するオンチップカラーフィルタとの距離も長くなるので、混色が生じることはない。
【００４２】
本実施形態のように、オンチップカラーフィルターの１方向（垂直方向）についてのみ配列ピッチを小さくすることは、２方向（垂直・水平方向）の配列ピッチを変えることと比べると、オンチップカラーフィルタの製造が容易になり、かつ精度も向上するという利点がある。
【００４３】
なお、垂直・水平両方向にピッチを小さく配列しても同様の効果を得ることができる。
図３は、垂直ＣＣＤ３の各列に平行な方向のレンチキュラー型オンチップマイクロレンズ１４ａを用いた一実施形態の受光領域の周辺部における垂直方向断面図を示している。レンチキュラー型オンチップマイクロレンズ１４ａを用いた場合、受光領域の周辺部では、入射してきた斜め光は集光されずにそのまま入ってくるため、より混色が生じやすい。
【００４４】
本実施形態では、垂直方向（図３の水平方向）では、オンチップカラーフィルタＡ１２、Ｂ１３の配列ピッチは、フォトダイオード２の列方向の配列ピッチよりも小さくしている。さらに、図示はしていないが受光領域の中心部では、フォトダイオード２の中心と、オンチップカラーフィルタＡ１２またはＢ１３の中心とは同一直線上にある。
【００４５】
このため、受光領域の中心部から周辺部へ遠ざかる（矢印ａ方向）につれて、フォトダイオード２の中心と対応するオンチップカラーフィルタの中心とが、ずれていくことになる。すなわち、図３に示したように、傾いた状態で１つのオンチップカラーフィルタを通過した入射光線１５は、全て対応する１つのフォトダイオード２に入ることになる。この結果、隣の色が混ざり合うことがなく、色再現性の劣化のない良好な特性が得られる。
【００４６】
また、レンチキュラー型オンチップマイクロレンズを用いることによって、オンチップマイクロレンズの製造が容易になり、かつ画素に対するオンチップマイクロレンズの占有率が垂直方向に実効的に最大となるため感度が向上する。
【００４７】
なお、図３では垂直ＣＣＤ３の各列に対して平行な向きのレンチキュラー型オンチップマイクロレンズの場合を示したが、二段レンズ等のように水平方向と垂直方向とのレンズ曲率を変えたオンチップマイクロレンズ等を用いてもよい。
【００４８】
また、本実施形態においては、金属遮光膜の開口部を垂直ＣＣＤ３の各列に平行な方向にストライプ状に形成するものとして説明したが、フォトダイオード上にマトリクス状に所定ピッチで設けた遮光膜の開口部でも同様の効果を得ることができる。
【００４９】
（実施の形態２）
図４〜５は、本発明の実施形態２に係る同一の固体撮像装置の受光領域の周辺部における、垂直方向と水平方向との断面図である。垂直方向とは、垂直ＣＣＤの列方向であり、水平方向とはこれと直交する方向である。図４は、受光領域の周辺部の水平方向断面図を示している。図５は、受光領域の周辺部の垂直方向断面図を示している。
【００５０】
本実施形態では、垂直方向（図４の水平方向）では、オンチップマイクロレンズ１４の配列ピッチは、フォトダイオード２の列方向の配列ピッチよりも小さくしている。さらに、図示はしていないが受光領域の中心部では、フォトダイオード２の中心とオンチップマイクロレンズ１４の中心とは同一直線上にある。
【００５１】
このため、受光領域の中心部から周辺部へ遠ざかる（矢印ａ方向）につれて、フォトダイオード２の中心と、対応するオンチップマイクロレンズ１４の中心とがずれていくことになる。すなわち、図４に示したように、周辺部でも入射光を受光部の中心で集光できる。この結果、中心部と周辺部での感度ムラを低減することができる。それと同時に、周辺部でも入射光を有効に受光できるため感度が向上する。
【００５２】
また、本実施形態においては、オンチップマイクロレンズ１４の配列ピッチがフォトダイオード２の配列ピッチより小さいのは、水平方向のみである。本実施形態では、図５に示したように、垂直方向には遮光膜がないため、入射光１５は全てフォトダイオード２に入るので垂直方向には集光する必要がない。このため、垂直方向にはオンチップマイクロレンズ１４の配列ピッチをフォトダイオード２の配列ピッチより小さくする必要がない。
【００５３】
本実施形態のように、１方向（水平方向）にだけ配列ピッチを小さくすることは、２方向（水平・垂直方向）に対して配列ピッチを変えるのことに比べて、オンチップマイクロレンズ１４の製造が容易になり、かつ精度も向上するという利点がある。
【００５４】
なお、オンチップマイクロレンズ１４は、水平・垂直両方向にピッチを小さく配列した場合であっても同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態においては、オンチップマイクロレンズをドーム型として説明したが、例えば垂直ＣＣＤ３の各列に対して平行な向きのレンチキュラー型オンチップマイクロレンズや二段レンズ等のように水平方向と垂直方向とのレンズ曲率を変えたオンチップマイクロレンズ等を用いてもよい。
【００５５】
また、本実施形態では、金属遮光膜８の開口部９を垂直ＣＣＤ３の各列に平行な方向にストライプ状に形成するものとして説明したが、フォトダイオード上にマトリクス状に所定ピッチで設けられた遮光膜の開口部でも同様の効果を得ることができる。
【００５６】
さらに、本実施形態においては、オンチップカラーフィルタを設けた場合を説明したが、オンチップカラーフィルタの無い白黒の固体撮像装置であっても同様の効果が得られる。
【００５７】
（実施の形態３）
図６〜７は、本発明の実施形態３に係る同一の固体撮像装置の受光領域の周辺部における、垂直方向と水平方向との断面図である。垂直方向とは、垂直ＣＣＤの列方向であり、水平方向とはこれと直交する方向である。図６は、受光領域の周辺部の水平方向断面図を示している。図７は、受光領域の周辺部の垂直方向断面図を示している。
【００５８】
本実施形態では、垂直方向（図６の水平方向）すなわち垂直ＣＣＤ３の各列に水平な方向では、オンチップカラーフィルタＡ１２、Ｂ１３の配列ピッチは、フォトダイオード２の列方向の配列ピッチよりも小さくしている。さらに、図示はしていないが、受光領域の中心部では、フォトダイオード２の中心とオンチップカラーフィルタＡ１２またはＢ１３の中心とは同一直線上にある。
【００５９】
このため、受光領域の中心部から周辺部へ遠ざかる（矢印ａ方向）につれて、フォトダイオード２の中心と、対応するオンチップカラーフィルタＡ１２またはＢ１３の中心とがずれていくことになる。すなわち、図６に示したように、傾いた状態で１つのオンチップカラーフィルタを通過した入射光線１５は、全て対応する１つのフォトダイオード２に入ることになる。この結果、隣の色が混ざり合うことがなく、色再現性の劣化のない良好な特性が得られる。
【００６０】
また、本実施形態では、水平方向（図７の水平方向）すなわち垂直ＣＣＤ３の各列に垂直な方向では、オンチップマイクロレンズ１４の配列ピッチは、フォトダイオード２の各列間の配列ピッチよりも小さくしている。さらに、図示はしていないが受光領域の中心部では、フォトダイオード２の中心とオンチップマイクロレンズ１４の中心とは同一直線上にある。
【００６１】
このため、受光領域の中心部から周辺部へ遠ざかる（矢印ａ方向）につれて、フォトダイオード２の中心と、対応するオンチップマイクロレンズ１４の中心とがずれていくことになる。すなわち、図７に示したように、周辺部でも入射光を受光部の中心で集光できる。この結果、中心部と周辺部での感度ムラを低減することができる。それと同時に、周辺部でも入射光を有効に受光できるため感度が向上する。
【００６２】
なお、本実施形態においては、フォトダイオード２の配列ピッチに対してオンチップカラーフィルタのピッチは、垂直方向にのみ小さく配列しているものとして説明したが、垂直・水平両方向共にピッチを小さく配列しても同様の効果を得ることができる。
【００６３】
また、本実施形態においては、フォトダイオードの配列ピッチに対してオンチップマイクロレンズ１４のピッチは、水平方向にのみ小さく配列しているものとして説明したが、水平・垂直両方向共にピッチを小さく配列しても同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、本実施形態においては、入射光を集光するためのオンチップマイクロレンズをドーム型として説明したが、例えば垂直ＣＣＤ３の各列に対して平行な向きのレンチキュラー型オンチップマイクロレンズや二段レンズ等のように水平方向と垂直方向とのレンズ曲率を変えたオンチップマイクロレンズ等を用いてもよい。
【００６５】
また、本実施形態においては、金属遮光膜の開口部を垂直ＣＣＤの各列に平行な向き（垂直方向）にストライプ状に形成するものとして説明したが、フォトダイオード上にマトリクス状に所定ピッチで設けられた遮光膜の開口部でも同様の効果を得ることができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の固体撮像装置によれば、オンチップカラーフィルタの配列ピッチが、フォトダイオードの配列ピッチより小さく、かつ受光領域の中心部では、前記オンチップカラーフィルタの中心と、前記フォトダイオードの中心とが同一直線上にあることにより、受光領域の周辺部での斜め方向からの入射光による色の混色を防ぎ、色再現性の劣化のない良好な特性を得ることができる。
【００６７】
また、オンチップマイクロレンズの配列ピッチが、フォトダイオードの配列ピッチより小さく、かつ受光領域の中心部では、前記オンチップマイクロレンズの中心と、前記フォトダイオードの中心とが同一直線上にあることにより、受光領域の周辺部での斜め方向からの入射光を遮光膜の開口部の中心に集光することができるので、中心部と周辺部での感度ムラを低減することができ、かつ受光領域の周辺部の入射光を有効に受光できるので感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の受光領域の周辺部における垂直方向断面図
【図２】本発明の実施形態１に係る固体撮像装置の受光領域の周辺部における水平方向断面図
【図３】本発明の実施形態１において、オンチップマイクロレンズを垂直ＣＣＤに平行な向きのレンチキュラー型とした場合の、固体撮像装置の受光領域の周辺部における垂直方向断面図
【図４】本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の受光領域の周辺部における垂直方向断面図
【図５】本発明の実施形態２に係る固体撮像装置の受光領域の周辺部における水平方向断面図
【図６】本発明の実施形態３に係る固体撮像装置の受光領域の周辺部における垂直方向断面図
【図７】本発明の実施形態３に係る固体撮像装置の受光領域の周辺部における水平方向断面図
【図８】従来の固体撮像装置の一例の受光領域の中心部における垂直方向断面図
【図９】従来の固体撮像装置の一例の受光領域の周辺部における垂直方向断面図
【図１０】従来の固体撮像装置の一例の受光領域の中心部における垂直方向断面図
【図１１】従来の固体撮像装置の一例の受光領域の周辺部における水平方向断面図
【符号の説明】
１半導体基板
２フォトダイオード
３垂直ＣＣＤ
４ＣＣＤ間分離部
５フォトダイオード間分離部
６ポリシリコン電極
７酸化膜
８金属遮光膜
９遮光膜の開口部
１０絶縁膜
１１平坦化層
１２オンチップカラーフィルターＡ
１３オンチップカラーフィルターＢ
１４オンチップマイクロレンズ
１４ａレンチキュラー型オンチップマイクロレンズ
１５入射光線
１６信号電荷[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an element structure of a solid-state imaging device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a solid-state imaging device constituting a solid-state imaging device has been reduced in size and pixels, and the manufacturing technology thereof has continued to be miniaturized. Accordingly, high sensitivity and low smear have been issues.
[0003]
Hereinafter, an example of a conventional solid-state imaging device will be described with reference to FIGS. 8 to 11 are cross-sectional views in the vertical direction and the horizontal direction at the center and the periphery of the light receiving region of the same solid-state imaging device. The vertical direction is a column direction of a vertical CCD described later, and the horizontal direction is a direction orthogonal to this.
[0004]
8 is a vertical sectional view at the center of the light receiving region, FIG. 9 is a vertical sectional view at the periphery of the light receiving region, FIG. 10 is a horizontal sectional view at the center of the light receiving region, and FIG. Respectively show horizontal sectional views.
[0005]
The semiconductor substrate 1 is a single crystal of silicon, and a p-type well is formed by ion implantation at a portion where a light receiving portion is formed. The photodiode 2 is formed by implanting n-type arsenic, phosphorus, or the like into the p-type well. Similarly, a vertical CCD 3 (FIGS. 10 and 11) is formed by injecting n-type arsenic or phosphorus into the p-type well.
[0006]
Between the photodiode 2 and the vertical CCD 3, a potential barrier is created by injecting p-type boron or the like to form a vertical CCD separation section 4 (FIGS. 10 and 11). Similarly, by implanting p-type boron or the like between the adjacent photodiodes 2, a potential barrier is created to form the photodiode separation portions 5 (FIGS. 8 and 9).
[0007]
On the vertical CCD 3, a polysilicon electrode 6 is formed. The potential of the vertical CCD 3 is controlled by the polysilicon electrode 6. The surface of the polysilicon electrode 6 is covered with an oxide film 7. On the oxide film 7, a metal light-shielding film 8 (FIGS. 10 and 11) is formed to shield the vertical CCD 3 from incident light, thereby suppressing generation of smear.
[0008]
An opening 9 (FIGS. 10 and 11) is formed in the metal light-shielding film 8 and is disposed above the photodiode 2. The opening 9 is for receiving incident light. The openings 9 are formed in stripes in a direction parallel to each column of the vertical CCD 3.
[0009]
An insulating film 10 is formed on the metal light-shielding film 8 to protect the solid-state imaging device. Further, a flattening layer 11 is formed on the insulating film 10, and the flattening layer 11 flattens a step of an element forming the solid-state imaging device. An on-chip color filter A12 and an on-chip color filter B13 are formed on the flattening layer 11, and the elements forming the solid-state imaging device are colored.
[0010]
A flattening layer 11 is formed again on the on-chip color filters A12 and B13, and an on-chip microlens 14 for condensing incident light is formed on the flattening layer 11.
[0011]
In the conventional solid-state imaging device configured as described above, the incident light 15 is refracted by the on-chip microlens 14 toward the opening 9 and passes through the on-chip color filters A12 and B13 (FIGS. 10 and 11). ). Further, the light enters the photodiode 2 and generates signal charges 16 by photoelectric conversion. This signal charge 16 is read out to the vertical CCD 3.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional solid-state imaging device as described above has the following problems.
(1) In the peripheral portion (FIG. 9) of the light receiving area, color mixing occurs due to incident light from an oblique direction, so that color reproducibility deteriorates. This is for the following reason. The optical center of the photographing optical system is arranged on the center extension of the light receiving area of the solid-state imaging device. However, when the exit pupil is finite, the incident light beam 15 is inclined as the distance from the center of the light receiving region to the periphery (direction of arrow a) increases. For this reason, the incident light rays in the peripheral portion enter from an oblique direction compared to the central portion.
[0013]
That is, at the center of the light receiving region, the incident light 15 enters perpendicularly, so that all the light passing through one color filter enters one photodiode 2 (FIG. 8), but the incident light is constant at the periphery. Therefore, a phenomenon occurs (see FIG. 9) in which a part of the incident light 15 enters the adjacent photodiode 2 which is not the corresponding photodiode 2.
[0014]
For this reason, color mixing occurs in the peripheral portion, and the color reproducibility deteriorates. In particular, in the case of the stripe light-shielding film shape, the light is not shielded on the inter-photodiode separating portion 5 in the vertical direction, so that all the incident light 15 enters the photodiode 2, so that this effect is remarkable (FIG. 9).
(2) Sensitivity unevenness occurs between the central part (FIG. 10) and the peripheral part (FIG. 11) of the light receiving region. This is because, as described above, the incident light 15 enters the peripheral portion obliquely as compared with the central portion. That is, since the incident light enters vertically at the center of the light receiving region, it is condensed at the center of the opening of the light-shielding film, so that most of the incoming light becomes effective light (FIG. 10).
[0015]
However, in the peripheral portion, the incident light 15 enters with a certain inclination, and is condensed off the center of the corresponding opening 9, so that a part of the incident light 15 is shielded by the light shielding film 8. Ineffective light that does not enter the photodiode 2 is generated (FIG. 11). For this reason, in the central portion and the peripheral portion, the peripheral portion has lower sensitivity, and sensitivity unevenness occurs.
[0016]
In recent years, as the size of the camera has been reduced, the exit pupil distance has been increasingly reduced, and these problems cannot be ignored.
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problem and to provide a solid-state imaging device capable of preventing color mixing in a peripheral portion of a light receiving area, having excellent color reproducibility, and reducing sensitivity unevenness. And
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object, a first solid-state imaging device according to the present invention includes a photodiode arrayed at a predetermined pitch in a light receiving area, a CCD alternately arranged with each row of the photodiode, and the incident light formed on the upper side of the photodiode to a solid-state imaging device including a on-chip microlens for condensing the arrangement pitch of the on-chip microlens is the direction perpendicular to the columns of the CCD Only the center of the light receiving region is smaller than the arrangement pitch of the photodiodes, and the center of the on-chip microlens and the center of the photodiode are on the same straight line.
[0018]
According to the first solid-state imaging device, incident light can be collected at the center of the light receiving unit even in the peripheral part. As a result, it is possible to reduce the sensitivity unevenness in the central part and the peripheral part. At the same time, the sensitivity can be improved because the incident light can be effectively received also in the peripheral portion. In addition, the on-chip microlens has a smaller arrangement pitch in one direction, so that the on-chip microlens is easier to manufacture and has higher accuracy than changing the arrangement pitch in two directions. There is an advantage of doing so .
[0019]
In the first solid-state imaging device, the CCD section is covered with a metal light-shielding film, and the metal light-shielding film has a stripe- shaped opening parallel to each column of the CCD above the photodiode. Preferably, it is formed.
[0024]
The image processing apparatus further includes an on-chip color filter formed between the photodiode and the on-chip microlens, wherein an arrangement pitch of the on-chip color filter in a direction parallel to each column of the CCD is equal to or smaller than that of the photodiode. It is preferable that the center of the on-chip color filter and the center of the photodiode are on the same straight line at the center of the light receiving region , which is smaller than the array pitch in the column direction.
[0025]
Next, a second solid-state imaging device according to the present invention includes a photodiode arrayed at a predetermined pitch in a light-receiving area, CCDs alternately arranged with each row of the photodiodes, and a CCD above the photodiodes. A solid-state imaging device including an on-chip microlens for condensing the formed incident light, wherein the CCD section is covered with a metal light-shielding film, and the metal light-shielding film is provided on each column of the CCD. Are formed in parallel with each other, and the arrangement pitch of the on-chip microlenses is smaller than the arrangement pitch of the photodiodes, and at the center of the light receiving region, the on-chip microlenses are formed. The center and the center of the photodiode are on the same straight line.
[0026]
According to the second solid-state imaging device of the present invention, the positions of the on-chip microlenses corresponding to the photodiodes are shifted as the distance from the center of the light receiving region to the periphery is increased, so that the peripheral portion is also oblique. The incident light can be focused on almost the center of the opening of the light shielding film. For this reason, the sensitivity unevenness in the central part and the peripheral part can be reduced, and the sensitivity can be improved because the incident light in the peripheral part can be effectively received.
[0027]
In the second solid-state imaging device according to the present invention, it is preferable that an arrangement pitch of the on-chip microlenses in a direction perpendicular to each column of the CCD is smaller than an arrangement pitch between the columns of the photodiodes. .
[0028]
Further, it is preferable that an arrangement pitch of the on-chip microlenses in a direction horizontal to each column of the CCD is smaller than an arrangement pitch of the photodiodes in the column direction.
[0029]
Further, in the second solid-state imaging device according to the present invention, it is preferable that an on-chip color filter is provided between the photodiode and the on-chip micro lens.
[0030]
In a preferred solid-state imaging device including the on-chip color filter, an arrangement pitch of the on-chip color filter in a direction parallel to each column of the CCD is smaller than an arrangement pitch of the photodiodes in a column direction, and In the center of the region, it is preferable that the center of the on-chip color filter and the center of the photodiode are on the same straight line.
[0031]
According to the preferred solid-state imaging device having the above-described on-chip color filter, the position of the on-chip color filter corresponding to the photodiode shifts as the distance from the center of the light receiving region to the periphery increases. All the incident light from the oblique direction that has passed through the two on-chip color filters enters the corresponding one photodiode. For this reason, there is no color mixture with an adjacent color, and good characteristics without deterioration of color reproducibility can be obtained.
[0032]
Further, it is preferable that an arrangement pitch of the on-chip color filters in a direction perpendicular to each column of the CCD is smaller than an arrangement pitch between the columns of the photodiode.
[0033]
In each of the solid-state imaging devices of the present invention, it is preferable that the on-chip microlens is a lenticular type parallel to each row of the CCD. According to the solid-state imaging device as described above, the manufacturing of the on-chip microlens becomes easy, and the sensitivity is improved because the occupancy of the on-chip microlens with respect to the pixel is effectively maximized in the vertical direction.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same components as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0035]
(Embodiment 1)
1 and 2 are cross-sectional views in a vertical direction and a horizontal direction in a peripheral portion of a light receiving region of the same solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. The vertical direction is a column direction of the vertical CCD, and the horizontal direction is a direction orthogonal to the column direction. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the periphery of the light receiving region. FIG. 2 shows a horizontal cross-sectional view of the periphery of the light receiving region.
[0036]
As in the conventional example, the incident light 15 is refracted by the on-chip microlens 14 toward the opening 9 of the light shielding film and passes through the on-chip color filters A12 and B13. Further, the incident light 15 enters the photodiode 2 formed on the semiconductor substrate, and generates signal charges by photoelectric conversion. Then, this signal charge is read out to the vertical CCD 3.
[0037]
As described in the conventional example, when the exit pupil is finite, the light beam entering the solid-state imaging device via the imaging optical system is such that the incident light enters vertically at the center of the light receiving region, but tilts as it approaches the peripheral portion. Becomes larger. That is, in the peripheral portion of the light receiving area, the incident light 15 that has passed through one on-chip color filter A12 or B13 may be partially incident on the adjacent photodiode 2 that is not the corresponding photodiode 2. In this case, color mixing occurs. In particular, in the case of a stripe light-shielding shape, this effect is remarkable in the vertical direction because light is not shielded on the photodiode-to-photodiode separation part.
[0038]
In the present embodiment, in the vertical direction (horizontal direction in FIG. 1), that is, in the column direction of the vertical CCDs 3, the arrangement pitch of the on-chip color filters A12 and B13 is smaller than the arrangement pitch of the photodiodes 2 in the column direction. Further, although not shown, at the center of the light receiving region, the center of the photodiode 2 and the center of the corresponding on-chip color filter A12 or B13 are on the same straight line. .
[0039]
For this reason, the center of the photodiode 2 and the center of each corresponding on-chip color filter deviate as the distance from the center of the light receiving region to the peripheral portion (the direction of arrow a in FIG. 1) increases. That is, as shown in FIG. 1, all the incident light 15 that has passed through one on-chip color filter in an inclined state enters one corresponding photodiode 2. As a result, good characteristics can be obtained without adjacent colors being mixed and without deterioration in color reproducibility.
[0040]
In this embodiment, the arrangement pitch of the on-chip color filters is smaller than the arrangement pitch of the photodiodes 2 only in the vertical direction (horizontal direction in FIG. 1), that is, in the column direction of the vertical CCD as described above. This is for the following reason. As shown in FIG. 2, in the horizontal direction of FIG. 2, that is, in the direction perpendicular to each column of the vertical CCD 3, an incident light beam is shielded by the metal light shielding film 8 in portions other than the opening 9. For this reason, in the direction perpendicular to each column of the vertical CCD 3, it is not necessary to make the arrangement pitch of the on-chip color filters smaller than the arrangement pitch of the photodiodes.
[0041]
When the size of the on-chip color filter is sufficiently larger than the size of the opening 9, the distance between the opening 9 and the on-chip color filter corresponding to the opening 9 adjacent to the opening 9 also becomes long. Therefore, no color mixing occurs.
[0042]
As in the present embodiment, reducing the array pitch in only one direction (vertical direction) of the on-chip color filter is different from changing the array pitch in two directions (vertical and horizontal directions). There is an advantage that the manufacture of the device is easy and the accuracy is improved.
[0043]
Note that the same effect can be obtained even if the pitch is reduced in both the vertical and horizontal directions.
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of a peripheral portion of a light receiving region of one embodiment using a lenticular type on-chip microlens 14a in a direction parallel to each column of the vertical CCD 3. When the lenticular-type on-chip microlens 14a is used, the incoming oblique light enters the light receiving area without being condensed, so that color mixing is more likely to occur.
[0044]
In the present embodiment, in the vertical direction (the horizontal direction in FIG. 3), the arrangement pitch of the on-chip color filters A12 and B13 is smaller than the arrangement pitch of the photodiodes 2 in the column direction. Further, although not shown, at the center of the light receiving region, the center of the photodiode 2 and the center of the on-chip color filter A12 or B13 are on the same straight line.
[0045]
For this reason, the center of the photodiode 2 and the center of the corresponding on-chip color filter deviate from the center of the light receiving region to the periphery (in the direction of arrow a). That is, as shown in FIG. 3, all the incident light 15 that has passed through one on-chip color filter in a tilted state enters one corresponding photodiode 2. As a result, good characteristics can be obtained without adjacent colors being mixed and without deterioration in color reproducibility.
[0046]
Further, by using the lenticular type on-chip micro lens, the manufacture of the on-chip micro lens is facilitated, and the occupation ratio of the on-chip micro lens to the pixel is effectively maximized in the vertical direction, so that the sensitivity is improved.
[0047]
Although FIG. 3 shows a case of a lenticular type on-chip microlens oriented in parallel to each column of the vertical CCD 3, an on-chip microlens having a different horizontal and vertical lens curvature, such as a two-stage lens, is used. A chip microlens or the like may be used.
[0048]
Further, in the present embodiment, the opening of the metal light-shielding film is described as being formed in a stripe shape in a direction parallel to each column of the vertical CCD 3, but the light-shielding film provided at a predetermined pitch in a matrix on the photodiodes is described. The same effect can be obtained also with the opening of.
[0049]
(Embodiment 2)
4 and 5 are cross-sectional views in a vertical direction and a horizontal direction in a peripheral portion of a light receiving region of the same solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. The vertical direction is a column direction of the vertical CCD, and the horizontal direction is a direction orthogonal to the column direction. FIG. 4 is a horizontal cross-sectional view of the periphery of the light receiving region. FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the periphery of the light receiving region.
[0050]
In the present embodiment, in the vertical direction (horizontal direction in FIG. 4), the arrangement pitch of the on-chip microlenses 14 is smaller than the arrangement pitch of the photodiodes 2 in the column direction. Further, although not shown, at the center of the light receiving region, the center of the photodiode 2 and the center of the on-chip micro lens 14 are on the same straight line.
[0051]
For this reason, the center of the photodiode 2 and the center of the corresponding on-chip microlens 14 are shifted from the center of the light receiving region toward the peripheral portion (in the direction of arrow a). That is, as shown in FIG. 4, incident light can be collected at the center of the light receiving portion even in the peripheral portion. As a result, it is possible to reduce the sensitivity unevenness in the central part and the peripheral part. At the same time, the sensitivity can be improved because the incident light can be effectively received also in the peripheral portion.
[0052]
In the present embodiment, the arrangement pitch of the on-chip microlenses 14 is smaller than the arrangement pitch of the photodiodes 2 only in the horizontal direction. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, since there is no light-shielding film in the vertical direction, all the incident light 15 enters the photodiode 2, so that it is not necessary to condense the light in the vertical direction. Therefore, it is not necessary to make the arrangement pitch of the on-chip microlenses 14 smaller than the arrangement pitch of the photodiodes 2 in the vertical direction.
[0053]
As in the present embodiment, reducing the arrangement pitch only in one direction (horizontal direction) is different from changing the arrangement pitch in two directions (horizontal and vertical directions). There is an advantage that manufacturing is easy and accuracy is improved.
[0054]
The same effect can be obtained even when the on-chip microlenses 14 are arranged with a small pitch in both the horizontal and vertical directions.
In the present embodiment, the on-chip micro lens is described as a dome type. However, for example, a lenticular type on-chip micro lens or a two-stage lens in a direction parallel to each column of the vertical CCD 3 may be used in a horizontal direction. An on-chip micro lens or the like having a different lens curvature from the vertical direction may be used.
[0055]
In the present embodiment, the openings 9 of the metal light-shielding film 8 are described as being formed in a stripe shape in a direction parallel to each column of the vertical CCD 3, but they are provided in a matrix at a predetermined pitch on the photodiodes. The same effect can be obtained with the opening of the light-shielding film.
[0056]
Further, in the present embodiment, the case where the on-chip color filter is provided has been described, but the same effect can be obtained even in a monochrome solid-state imaging device without the on-chip color filter.
[0057]
(Embodiment 3)
6 and 7 are cross-sectional views in a vertical direction and a horizontal direction in a peripheral portion of a light receiving region of the same solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention. The vertical direction is a column direction of the vertical CCD, and the horizontal direction is a direction orthogonal to the column direction. FIG. 6 is a horizontal cross-sectional view of the periphery of the light receiving region. FIG. 7 shows a vertical cross-sectional view of the periphery of the light receiving region.
[0058]
In the present embodiment, in the vertical direction (horizontal direction in FIG. 6), that is, in the direction horizontal to each column of the vertical CCD 3, the arrangement pitch of the on-chip color filters A12 and B13 is smaller than the arrangement pitch of the photodiodes 2 in the column direction. are doing. Further, although not shown, at the center of the light receiving region, the center of the photodiode 2 and the center of the on-chip color filter A12 or B13 are on the same straight line.
[0059]
For this reason, the center of the photodiode 2 and the center of the corresponding on-chip color filter A12 or B13 are shifted from the center of the light receiving region to the peripheral portion (in the direction of arrow a). That is, as shown in FIG. 6, all the incident light 15 that has passed through one on-chip color filter in an inclined state enters the corresponding one photodiode 2. As a result, good characteristics can be obtained without adjacent colors being mixed and without deterioration in color reproducibility.
[0060]
In the present embodiment, in the horizontal direction (horizontal direction in FIG. 7), that is, in the direction perpendicular to each column of the vertical CCDs 3, the arrangement pitch of the on-chip microlenses 14 is larger than the arrangement pitch between the columns of the photodiodes 2. I'm making it smaller. Further, although not shown, at the center of the light receiving region, the center of the photodiode 2 and the center of the on-chip micro lens 14 are on the same straight line.
[0061]
For this reason, the center of the photodiode 2 and the center of the corresponding on-chip microlens 14 are shifted from the center of the light receiving region toward the peripheral portion (in the direction of arrow a). That is, as shown in FIG. 7, the incident light can be collected at the center of the light receiving portion even in the peripheral portion. As a result, it is possible to reduce the sensitivity unevenness in the central part and the peripheral part. At the same time, the sensitivity can be improved because the incident light can be effectively received also in the peripheral portion.
[0062]
In the present embodiment, the pitch of the on-chip color filters is described as being smaller only in the vertical direction than the array pitch of the photodiodes 2. However, the pitch is smaller in both the vertical and horizontal directions. However, the same effect can be obtained.
[0063]
In this embodiment, the pitch of the on-chip microlenses 14 is described as being smaller in the horizontal direction only than the arrangement pitch of the photodiodes. However, the pitch is smaller in both the horizontal and vertical directions. However, the same effect can be obtained.
[0064]
Further, in the present embodiment, the on-chip microlens for condensing incident light is described as a dome type, but, for example, a lenticular type on-chip microlens or a two-stage For example, an on-chip microlens having a different horizontal and vertical lens curvature, such as a lens, may be used.
[0065]
In this embodiment, the openings of the metal light-shielding film are formed in stripes in a direction parallel to each column of the vertical CCD (vertical direction). However, the openings are formed in a matrix at a predetermined pitch on the photodiodes. The same effect can be obtained with the opening of the light-shielding film provided.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the solid-state imaging device of the present invention, the arrangement pitch of the on-chip color filters is smaller than the arrangement pitch of the photodiodes, and at the center of the light receiving region, Since the center of the photodiode is on the same straight line, color mixing due to oblique incident light at the periphery of the light receiving region can be prevented, and good characteristics without color reproducibility degradation can be obtained.
[0067]
Further, the arrangement pitch of the on-chip microlenses is smaller than the arrangement pitch of the photodiodes, and at the center of the light receiving region, the center of the on-chip microlens and the center of the photodiode are on the same straight line. In addition, since the incident light from the oblique direction at the peripheral portion of the light receiving region can be condensed at the center of the opening of the light shielding film, the sensitivity unevenness at the central portion and the peripheral portion can be reduced, and the light receiving region can be reduced. In this case, the sensitivity can be improved because the incident light at the peripheral portion of the device can be effectively received.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention in a peripheral portion of a light receiving region. FIG. 2 is a horizontal direction of a solid-state imaging device of the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the periphery of the light receiving region of the solid-state imaging device when the on-chip microlens is a lenticular type parallel to the vertical CCD in the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a vertical sectional view at the periphery of a light receiving region of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a horizontal sectional view at the periphery of the light receiving region of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a solid-state imaging device according to a third embodiment of the present invention in a peripheral portion of a light receiving region. FIG. 7 is a horizontal direction of a solid-state imaging device of the third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a vertical cross-sectional view at the center of a light receiving region of an example of a conventional solid-state imaging device. FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of a peripheral portion of a light receiving region of an example of a conventional solid-state imaging device. FIG. 11 is a vertical cross-sectional view of a central portion of a light receiving region of an example of a conventional solid-state imaging device. FIG. 11 is a horizontal cross-sectional view of a peripheral portion of a light receiving region of an example of a conventional solid-state imaging device.
1 semiconductor substrate 2 photodiode 3 vertical CCD
Reference Signs List 4 Separating section between CCDs 5 Separating section between photodiodes 6 Polysilicon electrode 7 Oxide film 8 Metal light shielding film 9 Opening of light shielding film 10 Insulating film 11 Flattening layer 12 On-chip color filter A
13 On-chip color filter B
14 On-chip micro lens 14a Lenticular type on-chip micro lens 15 Incident light beam 16 Signal charge

Claims

Photodiodes arranged at a predetermined pitch in a light receiving area, CCDs arranged alternately with each row of the photodiodes, and on-chip microlenses formed on the photodiodes for condensing incident light a solid-state imaging device provided with a preparative arrangement pitch of the on-chip microlens is only a direction perpendicular to the columns of the CCD is smaller than the arrangement pitch of the photodiode, and in the center of the light receiving region, wherein A solid-state imaging device, wherein the center of the on-chip micro lens and the center of the photodiode are on the same straight line.

2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the CCD unit is covered with a metal light-shielding film, and a stripe- shaped opening parallel to each column of the CCD is formed on the metal light-shielding film above the photodiode. Imaging device.

An on-chip color filter formed between the photodiode and the on-chip microlens, wherein an arrangement pitch of the on-chip color filter in a direction parallel to each column of the CCD is a column direction of the photodiode. 3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the center of the on-chip color filter and the center of the photodiode are on the same straight line at a central portion of the light receiving region , which is smaller than the arrangement pitch. apparatus.

The on-chip micro lens is a solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3 which is parallel lenticular each column of the CCD.