JP4548702B2

JP4548702B2 - 撮像装置および撮像システム

Info

Publication number: JP4548702B2
Application number: JP2003344488A
Authority: JP
Inventors: 英記土橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-10-02
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2023-10-02
Also published as: US20050072906A1; US7135666B2; JP2005109411A

Description

本発明は、被写体像を撮像する撮像装置および撮像システムに関し、特に、その受光部上にＰｏｌｙ−Ｓｉ配線が配置されている撮像素子に関する。

従来、光電変換する受光部に入射光を効率よく導く撮像素子として、図１１に示すような、マイクロレンズに加えて層内レンズを備えた構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１１の撮像素子１０１は、シリコンウェハ１１０に形成された受光部１０２と、入射光を集光するマイクロレンズ１０９と、マイクロレンズ１０９の下層に設けられマイクロレンズ１０９よりも高い屈折率を有する高屈折率部１０８と、高屈折率部１０８の下層に設けられ高屈折率部１０８より低い屈折率を有する低屈折率部１０７とを有し、高屈折率部１０８と低屈折率部１０７との界面に、受光部１０２の中心に向かって凸状をなす層内レンズが構成されている。このような構成の撮像素子１０１では、入射光は、まず、マイクロレンズ１０９に入射した際に受光部１０２の中心に向かって屈折し、次いでマイクロレンズ１０９と高屈折率部１０８との界面で屈折し、さらに層内レンズで集光され受光部１０２に入射する。層内レンズを用いることにより、マイクロレンズ１０９だけでは取り込めなかった入射光が受光部２に入射する。

集光効率をさらに改善するため、例えば特許文献２には、井戸構造を用いた撮像素子が提案されている。井戸構造とは、図１２に示すように、高屈折率部２０８と低屈折率２０７との界面に構成された層内レンズの底部（図中、点線で示す）に、井戸状に掘り込まれた彫り込み部が形成されたものである。このような井戸構造２２１によれば、入射光は、掘り込み部の内壁、すなわち、高屈折率部２０８と低屈折率部２０７との界面で全反射し受光部２０２に入射するため、集光効率がより向上する。

一般に、撮像素子の受光部上には受光部のスイッチングや電荷の制御などを行うために、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ（多結晶シリコン）からなるＰｏｌｙ−Ｓｉ配線が配置される。図１３の撮像素子３０１は、受光部３０２上にＰｏｌｙ−Ｓｉ配線３０５が配置されている。

撮像素子３０１は、シリコンウェハ３１０上の受光部３０２と、受光部３０２のＸ方向の中心を通過する中心線Ｌ１を光軸とするマイクロレンズ３０９と、高屈折率部３０８と低屈折率部３０７とで構成される井戸構造３２１および井戸構造３２１に入射光を誘導するテーパ部３２２と、受光部３０２上に形成されたＰｏｌｙ−Ｓｉ配線３０５を有している。Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線３０５は、受光素子３０２の少なくとも一部に重なるように配置され受光部３０２と電気的に接続されている。Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線３０５は、井戸構造３２１と干渉しないように、井戸構造３２１の側方に位置している。Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線３０５の上方には、電源を供給したり、受光部３０２が入射光を光電変換することによって生成した電荷を制御したりする金属配線３０６ａ、３０６ｂが、井戸構造３２１を挟むようにその両側に位置している。金属配線３０６ａ、３０６ｂは例えばＡｌ材で構成されており、遮光性を備えている。また、金属配線３０６ａ、３０６ｂは、受光部２からの高さ（Ｚ方向）がいずれも等しくなっており、Ｙ方向に互いに平行に配置されている。

図１４は、撮像素子３０１に形成された各配線の位置関係を説明するための上面図であり、Ｌ２は、図１４の中心線Ｌ１に直交するＹ方向の中心線を示している。図示するように、受光部３０２は、Ｙ方向の距離がａ、Ｘ方向の距離がｂである領域（ａ×ｂの領域）に形成されており、Ｘ方向の中心は中心線Ｌ２上に位置している。金属配線３０６ａ、３０６ｂの間隔である距離ｃは、距離ｂより小さく設けられている。また、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線３０５と中心線Ｌ２との最短の距離は、ｃ／２であり、金属配線３０６ｂと中心線Ｌ２との距離と一致している。このように構成された撮像素子３０１では、金属配線３０６ａ、３０６ｂが遮光性を備えているため、受光部３０２の実質的に機能する部分はａ×ｃの領域となる。井戸構造３２１は、これに合わせてａ×ｃの領域に形成されている。
特開平８−３２１５９５号公報特開平１１−６８０７４号公報

井戸構造を用いた撮像素子では、その間口が小さすぎると十分な入射光を取り込むことができず、実質的に井戸構造を設けない場合の集光効率とほとんど変わらないことが確認されている。一方、近年、撮像素子は更なる微細化が望まれており、撮像素子を微細化しようとすると、井戸構造の間口の大きさが十分に確保できないという問題が生じていた。

そこで本発明の目的は、入射光の集光効率を改善することによって、被写体像を感度よく受光する撮像装置および撮像システムを提供することにある。

上記課題を解決するため本発明の撮像装置は、入射光を光電変換する受光部と、前記受光部上における受光領域の周辺部に配置された多結晶シリコン配線と、前記受光領域に前記入射光を導くように前記受光部上に配置された井戸構造とを備えた複数の撮像素子を有する撮像装置において、前記井戸構造の掘り込み部内に、前記受光領域と、前記多結晶シリコン配線の少なくとも一部とが位置するように前記井戸構造を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、井戸構造の掘り込み部内に、受光部の受光領域だけでなく、受光部の受光領域の周辺部に配置された多結晶シリコン配線の少なくとも一部が配置され、井戸構造の開口面積が十分に確保されているため、井戸構造の掘り込み部内に入射する入射光の量が増す。多結晶シリコン配線上に到達した入射光は、その一部が多結晶シリコン配線によって吸収されるものの、多結晶シリコン配線を透過して受光部の受光領域に到達する。その結果、より多量の入射光が受光され、集光効率が向上する。

撮像素子は、入射光を前記受光部に向かって集光するマイクロレンズをさらに有していてもよい。これにより、より広い画角の入射光が集光され、集光効率が向上する。ここで、井戸構造とマイクロレンズとの相対位置関係は、例えば、マイクロレンズの光軸と直交する１方向において、多結晶シリコン配線は前記受光部上における前記受光部の片端に配置され、かつ、前記マイクロレンズの光軸が、多結晶シリコン配線が配置されていない受光部の受光領域の中心に位置するようにマイクロレンズを配置したものであってもよいし、前記マイクロレンズの光軸が前記井戸構造の中心に位置するようにマイクロレンズを配置したものであってもよい。このように、マイクロレンズの配置を変更することにより、撮像素子の特徴が変化する。いずれの構造を採用するかは、その撮像素子（撮像装置）を用いる機器に応じて適宜変更するとよい。

撮像装置は、透過する入射光の波長を選択する波長選択層をさらに有していてもよく、特に、前記波長選択層が、撮像素子に対応して井戸構造の上部に配置され、赤色、緑色、および青色のいずれか１色に対応する入射光の波長を選択して透過し、赤色または緑色を選択する前記波長選択層が配置された撮像素子の井戸構造の掘り込み部内に、多結晶シリコン配線の少なくとも一部が位置するように井戸構造を形成し、青色を選択する前記波長選択層が配置された撮像素子の井戸構造の掘り込み部内に、多結晶シリコン配線が位置しないように井戸構造を形成したものとすれば、各色を受光する受光素子間の受光量のバランスが保たれる。

本発明による撮像システムは、上記本発明による撮像装置と前記撮像装置からの出力信号を処理し画像データを生成する処理手段とを備えた処理部と、前記画像データを蓄積する記録部と、前記撮像装置に被写体像を結像する光学部と、前記処理部、前記記録部、および前記光学部を制御する制御部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、撮像装置が備えた井戸構造の掘り込み部内に、受光部の受光領域のみではなく、受光部の受光領域の周辺部に配置された多結晶シリコン配線の少なくとも一部が配置されることにより、井戸構造の開口面積が十分に確保され、入射光の集光効率を改善する。したがって、本発明の撮像装置および撮像システムによれば、被写体像を感度よく受光することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による撮像装置１の断面図を示している。撮像装置１は、各撮像素子１ｒ、１ｇ、１ｂに共通する１層の波長選択層４をカラーフィルタとして有しており、波長選択層４の、各撮像素子１ｒ、１ｇ、１ｂに対応する領域には波長選択部４ｒ、４ｇ、４ｂが形成されている。このようにして各撮像素子１ｒ、１ｇ、１ｂがそれぞれ赤色、緑色、および青色を受光できるように構成され、撮像装置１は、例えばスチルビデオカメラのエリアセンサとして用いられる。なお、撮像素子１ｒ、１ｇ、１ｂはいずれも同形状であり、以下、撮像素子１ｒを代表として説明する。

撮像素子１ｒは、Ｚ方向の中心線Ｌ１を光軸とするマイクロレンズ９と、マイクロレンズ９の下層に配置された波長選択層４（波長選択部４ｒ）と、高屈折率部８および低屈折率部７で構成されている井戸構造２１およびテーパ部２２と、井戸構造２１の底部に位置し、シリコンウェハ１０に形成された受光部２と、受光部２上に配置されたＰｏｌｙ−Ｓｉ配線５と、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線５の上方に位置し、遮光性を有する金属配線６ａ、６ｂとを有している。なお、撮像素子１ｒは井戸構造２１の形状を主たる特徴とするものであり、その他の構造部は図１３の撮像素子３０１と同様であるので同一の構造部については一部説明を省略する。

マイクロレンズ９は、上方すなわち入射光の入射側に向かって凸状の略球面形状であり、正のレンズパワーを備えている。これにより、マイクロレンズ９に入射した入射光は受光部２に向かって集光される。マイクロレンズ９は、高屈折率部８上に一体に形成されるものであってもよいし、撮像素子１ｒとは別に成形され、高屈折率部８上に配置されるものであってもよい。

高屈折率部８は、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ₂、屈折率２．５）や窒化ケイ素（ＳｉＯ₂、屈折率２．０）等で構成され、その表面は平坦化されている。一方、低屈折率部７は、シリコンウェハ１０の素材であるシリコン（Ｓｉ）との親和性を考慮し、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂、屈折率１．４６）で構成されている。光学特性の点から、高屈折率部８と低屈折率部７との屈折率の差はできるだけ大きいこと好ましい。Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線５は、図１３の撮像素子３０１と同様に、受光部２上の少なくとも一部に重なるように配置され、受光部２と電気的に接続されている。また、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線５は、薄膜に形成され入射光に対して透過性を有している。Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線５の配置位置は特に限定されるものではないが、本実施形態では、受光部２の、Ｘ方向の片端に設けられている。

図２は、撮像素子１ｒの各配線の位置関係を説明するための上面図であり、Ｌ２は図１の中心線Ｌ１に直交するＹ方向の中心線を示している。

図２に示すように、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線が配置された側の金属配線６ｂは、中心線Ｌ２との距離が、図１４の撮像素子３０１の構成よりも長くなるように設けられている。すなわち、本実施形態の撮像装置１ｒは、撮像素子３０１の金属配線３０６ｂを距離（ｄ−ｃ）だけＸ方向にシフトさせたものであり、受光部２、金属配線６ａ、およびＰｏｌｙ−Ｓｉ配線５は、撮像素子３０１と同様の位置関係で設けられている。

図１および図２に示すように、井戸構造２１は、金属配線６ｂのシフト量に対応するようにＸ方向に広げられている。すなわち、井戸構造２１の彫り込み部は、図１４の撮像素子３０１のものがａ×ｃの領域であるのに対し、それより大面積のａ×ｄの領域に矩形断面で形成されている。井戸構造２１は、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線５が配置された受光部２の領域の少なくとも一部上に形成されている。

井戸構造２１の掘り込み部の上端開口部の全周には、上方に向かって開口面積が大きくなるように形成されたテーパ部２２が設けられており、テーパ部２２で反射した入射光が井戸構造２１内に導かれるように構成されている。

以上のように構成された撮像素子１ｒでは、井戸構造２１がＰｏｌｙ−Ｓｉ配線５が配置された受光部２の領域の少なくとも一部上に位置するように配置されているため、その開口面積が大きくなり、入射光がより効率よく集光される。なお、撮像素子１ｒの詳細な集光挙動については、後述する第２の実施形態による撮像素子と併せて後で説明する。

（第２の実施形態）
第１の実施形態の撮像装置１は、結果的にマイクロレンズ９の光軸（中心線Ｌ１）が、Ｘ方向において、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線５とＰｏｌｙ−Ｓｉ配線５が形成されていない側の井戸構造２１の内壁との間の中心に位置するように構成されたものであったが、マイクロレンズの配置はそれに限られるものではなく、井戸構造に対するマイクロレンズの配置を変更することにより撮像素子の特性を変化させることができる。

図３は、第２の実施形態による撮像素子の一例を示している。図４は、図３の撮像素子の各配線の位置関係を説明するための上面図である。図３、４に示す撮像素子１１ｒは、マイクロレンズ１９以外の構造部については図１、２の撮像素子１ｒと同様であり、同一の構造部には図１、２と同一の符号を付しその説明は省略する。

マイクロレンズ１９は、その光軸（中心線Ｌ１）がＸ方向において井戸構造２１の中心に位置するように配置されている。すなわち、Ｘ方向における、中心線Ｌ１と金属配線６ａ、６ｂとの距離はそれぞれｄ／２となっている。また、中心線Ｌ１とＰｏｌｙ−Ｓｉ配線５との最短の距離は、距離ｃ／２より小さい距離ｅで示されている。

第１および第２の実施形態の撮像素子１ｒ、１１ｒの集光挙動およびその特性について、図面を参照して以下説明する。図５、６はそれぞれ撮像素子１ｒ、１１ｒの集光挙動を示している。

図５、６では、マイクロレンズ９の光軸方向に入射した中心光束の集光挙動と、Ｆナンバーが異なる２つの光束の集光挙動が示されている。Ｆナンバーが異なる２つの光束は、それぞれ「中Ｆナンバー光束」および「小Ｆナンバー光束」として示されており、これらの光束は中心線Ｌ１に対して傾斜して入射している。

いずれの撮像素子１ｒ、１１ｒにおいても、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線５上に到達した入射光は、その一部がＰｏｌｙ−Ｓｉ配線５によって吸収されるものの、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線５を透過して受光部２に到達する。したがって、撮像素子１ｒ、１１は、例えば図１３に示した従来の撮像素子３０１と比較して、入射光はより効率的に受光される。さらに、撮像素子１ｒ、１１ｒは、その開口面積が大きく形成されているため、小Ｆナンバー光束のような傾斜して入射する入射光も受光されやすい。

図７は、撮像素子１ｒ、１１ｒの、Ｆナンバーに対応した集光効率の特性を示している。図示するように、撮像素子１ｒ、１１ｒの集光効率は、Ｆ２．０で交差しており、Ｆ１．０〜Ｆ２．０の区間では撮像素子１１ｒ（図３参照）の方が高効率を示しており、Ｆ２．０〜約Ｆ５．６の区間では撮像素子１ｒ（図１参照）の方が高効率を示している。ＦナンバーがＦ５．６以上では、いずれの撮像素子ｃもその集光効率が一定化し、ほぼ同様の特徴を示している。つまり、これらのことから、撮像素子１ｒは、Ｆ２．０より小さいＦナンバーに対して優れており、撮像素子１１ｒは、Ｆ２．０より大きいＦナンバーに対して優れている。また、撮像素子１１ｒは、撮像素子１ｒに比べ、Ｆナンバーの変化に対応する集光効率の変化が小さい。このようなことから、利用する機器の特徴に応じて撮像素子１ｒ、１１ｒを使い分けることが好ましい。

なお、第１および第２の実施形態で説明した撮像素子１ｒ、１１ｒは、エリアセンサ等として用いられる撮像装置１、１１のどこに配置されたとしても本発明の効果を発揮する。例えば、レンズ（不図示）の光軸上である画面中央付近であってもよいし、光軸から離れた画面周辺部であってもよい。元々、井戸構造は、入射光を効率よく受光するものであるため、井戸構造を備えた撮像素子を画面周辺部に用いることは効果的である。しかも、上述した撮像素子１ｒ、１１ｒは、その井戸構造の開口面積が十分に確保されたものであるため、画面周辺部により好適に用いられ、撮像素子１ｒ、１１ｒを使用して撮像された画像は、その中心と周辺との光量の差が小さくなる。

（第３の実施形態）
図８は、以上説明した本発明の実施形態による撮像装置を利用した撮像システムの一実施形態のブロック図である。

図８に示す撮像システム４０は、例えばスチルビデオカメラなどの撮像システムであり、大別して像を結像するための光学部４０ａと、結像された像を光電変換し、それによって得られた信号を処理する処理部４０ｂと、処理部４０ｂで加工、処理されたデータの記憶等が行われる記録部４０ｃと、各部の駆動を制御する制御部４０ｄで構成されている。

光学部４０ａは、被写体像の光学像を像面に結像するレンズ４２と、レンズ４２のプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア４１と、光量を可変とする絞り４３とで構成されている。

処理部４０ｂは、像面にエリアセンサとして配置された本発明による撮像装置４４（例えば、図１の撮像装置１）と、撮像装置４４によって得られた信号に対して補正、クランプ等の処理を行う撮像信号処理回路４５と、撮像信号処理回路４５から出力された信号のアナログ−ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器４６と、Ａ／Ｄ変換器４６から出力されたデータを補正したりデータ圧縮したりする信号処理部４７とで構成されている。

記録部４０ｃは、信号処理部４７で処理されることによって得られた最終的なデータを一時的に記憶するメモリ部５０と、半導体メモリなど所定の記録媒体５２が着脱可能に接続され、その記録媒体５２に対してデータの記録および読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部５１と、外部のコンピュータ等と通信するための外部インターフェース部５３とで構成されている。

各部を制御する制御部４０ｄは、撮像装置４４、撮像信号処理回路４５、Ａ／Ｄ変換器４６、および信号処理部４７にタイミング信号を出力するタイミング発生部４８と、このタイミング発生部４８を制御する全体制御・演算部４９とを備えている。全体制御・演算部４９は、また、レンズ４２、絞り４３、信号処理部４７、および記録部４０ｃの各部を駆動制御可能に構成されている。

以上のように構成された撮像システム４０の動作を以下に説明する。

バリア４１がオープンされるとメイン電源がオンされ、次に制御系の電源がオンされ、さらに、Ａ／Ｄ変換器６などの撮像系回路の電源がオンされる。全体制御・演算部４９は、絞り４３を開放にし、レンズ４２から入射した入射光を光電変換することによって撮像装置４４から出力された信号は、撮像信号処理回路５をスルーしてＡ／Ｄ変換器４６へ出力される。Ａ／Ｄ変換器４６は、その信号をＡ／Ｄ変換して、信号処理部４７に出力する。信号処理部４７は、そのデータを基に露出の演算を全体制御・演算部４９で行う。その結果に応じて全体制御・演算部４９が絞り４３を制御する。

次に、撮像装置４４から出力された信号を基に、高周波成分を取り出し、被写体像までの距離の演算を全体制御・演算部４９で行う。全体制御・演算部４９は、それによって得られた距離に基づいてレンズ４２を駆動し、合焦か否かを判断し、合焦していないと判断したときは、再びレンズ４２を駆動し測距を行う。

上記工程を繰り返し、合焦が確認されたら本露光が始まる。露光が終了すると、撮像装置４４から出力された画像信号は、撮像信号処理回路４５において補正等がされ、さらにＡ／Ｄ変換器４６でＡ／Ｄ変換され、信号処理部４７を通り全体制御・演算４９によりメモリ部５０に蓄積される。こうして、メモリ部５０に蓄積されたデータは、全体制御・演算部４９の制御により記録媒体制御インターフェース部５１を通り、記録媒体５２に記録される。あるいは、蓄積されたデータを、外部インターフェース部５３を介し、そのインターフェース部５３に接続されたコンピュータ等に直接出力することもできる。

以上説明した撮像システム４０では、本発明の一実施形態の撮像装置４４を用いているため、被写体像が感度よく撮像される。

上述した実施形態は、撮像装置の各撮像素子が全て同形状で形成されたものであったが、それに限らず、例えば図９に示す撮像装置３１のように変形してもよい。撮像装置３１の撮像素子３１ｒ、３１ｇ、３１ｂは、それぞれ井戸構造２１ｒ、２１ｇ、２１ｂおよびＰｏｌｙ−Ｓｉ配線５ｒ、５ｇ、５ｂを備え、そのうちの井戸構造２１ｒ、２１ｇは、図１の撮像素子１同様、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線５ｒ、５ｇ上に位置するように設けられている。すなわち、撮像素子３１は、撮像素子３１ｒ、３１ｇのみが上述の実施形態同様に構成され、撮像素子３１ｂは従来の形態で構成されている。このように構成された撮像素子３１は下記のような特徴を有する。

一般に、薄膜に形成されたＰｏｌｙ−Ｓｉ配線は、入射光を吸収する特性を有しているもののその透過性は高くない。したがって、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線上に到達した入射光は、その数％〜数十%がＰｏｌｙ−Ｓｉ配線に吸収される。その吸収の程度はＰｏｌｙ−Ｓｉ配線の厚み等によって大きく左右されるが、入射光の中でも特に青色の波長は吸収されやすい。そこで、赤色、緑色、および青色を受光する撮像装置の場合、撮像装置３１のように青色を受光する撮像素子３１ｂのみを従来の形態で構成することにより、撮像素子３１ｒ、３１ｇ、３１ｂ間の受光量のバランスが保たれる。すなわち、撮像素子３１ｂについては小さい画角の入射光をけられず、撮像素子３１ｒ、３１ｇについてはその集光効率が向上するため、井戸構造の効果が十分に発揮される。なお、この変更は、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ配線の形状や撮像装置を利用する機器のＦナンバー等を考慮して行うことが好ましい。

上述した実施形態では、波長選択層（カラーフィルタ）を設けた撮像装置を例に挙げて説明したが、図１０に示すような光電変換素子を用いる場合、波長選択層は不要である。図１０の光電変換素子５２は、ｐウェル５２ｂ、ｎウェル５２ｇ、およびｐサブストレート５２ｒがシリコンウェハの深さ方向に層状に形成され、波長の選択と光電変換とを同時に行う素子である。なお、当然ながら白黒画像を得る場合も波長選択層は不要である。

以上、代表的な実施の形態について説明したが、各実施形態において説明した構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで使用してもよい。

本発明の第１の実施形態による撮像装置の断面図である。図１に示す撮像装置の各配線の位置関係を説明するための上面図である。本発明の第２の実施形態による撮像装置の断面図であり、そのうちの１つの撮像素子を示している。図３の撮像素子の各配線の位置関係を説明するための上面図である。図１の撮像装置の撮像素子の集光挙動を示す図である。図３の撮像素子の集光挙動を示す図である。図１の撮像素子と図３の撮像素子の、Ｆナンバーに対応した集光効率の特性を示す図である。本発明の実施形態による撮像装置を利用した撮像システムの一実施形態のブロック図である。緑色および赤色に対応する撮像素子のみを本発明の一実施形態で構成した撮像装置の断面図である。波長選択層が不要な光電変換素子の一例を示す断面図である。従来の撮像素子の一例を示す断面図である。従来の撮像素子の他の一例を示す断面図である。従来の撮像素子のさらに他の一例を示す断面図である。図１３の撮像素子の各配線の位置関係を説明するための上面図である。

符号の説明

１、１１、３１撮像装置
１ｒ、１ｇ、１ｂ、１１ｒ、３１ｒ、３１ｇ、３１ｂ撮像素子
２受光部
４波長選択層
５、５ｒ、５ｇ、５ｂＰｏｌｙ−Ｓｉ配線
６ａ、６ｂ金属配線
７低屈折率部
８高屈折率部
９、１９マイクロレンズ
１０シリコンウェハ
２１、２１ｒ、２１ｇ、２１ｂ井戸構造
２２テーパ部
４０撮像システム
４０ａ光学部
４０ｂ処理部
４０ｃ記録部
４０ｄ制御部
５２光電変換素子

Claims

入射光を光電変換する受光部と、前記受光部上における受光領域の周辺部に配置された多結晶シリコン配線と、前記受光領域に前記入射光を導くように前記受光部上に配置された井戸構造とを備えた複数の撮像素子を有する撮像装置において、
前記井戸構造の掘り込み部内に、前記受光領域と、前記多結晶シリコン配線の少なくとも一部とが位置するように前記井戸構造を形成したことを特徴とする撮像装置。
前記井戸構造上にマイクロレンズをさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
前記井戸構造は、前記受光部に対応して配される高屈折率部を有し、
前記マイクロレンズは前記高屈折率部上に一体に形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の撮像装置。
前記多結晶シリコン配線が配置されていない前記受光部の前記受光領域に、前記マイクロレンズの光軸が位置するように前記マイクロレンズを配置したことを特徴とする、請求項２または３に記載の撮像装置。
前記マイクロレンズの光軸と直交する１方向において、前記多結晶シリコン配線は前記受光部上における前記受光部の片端に配置され、
前記マイクロレンズの光軸が前記受光領域の中心に位置するように前記マイクロレンズを配置したことを特徴とする、請求項４に記載の撮像装置。
前記マイクロレンズの光軸が前記井戸構造の中心に位置するように前記マイクロレンズを配置したことを特徴とする、請求項２または３に記載の撮像装置。
透過する入射光の波長を選択する波長選択層をさらに有することを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記波長選択層は、前記撮像素子に対応して前記井戸構造の上部に配置され、赤色、緑色、および青色のいずれか１色に対応する入射光の波長を選択して透過し、
前記赤色または前記緑色を選択する前記波長選択層が配置された前記撮像素子の前記井戸構造の掘り込み部内に、前記多結晶シリコン配線の少なくとも一部が位置するように前記井戸構造を形成し、前記青色を選択する前記波長選択層が配置された前記撮像素子の前記井戸構造の掘り込み部内に、前記多結晶シリコン配線が位置しないように前記井戸構造を形成したことを特徴とする、請求項７に記載の撮像装置。
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の撮像装置と前記撮像装置からの出力信号を処理し画像データを生成する処理手段とを備えた処理部と、前記画像データを蓄積する記録部と、前記撮像装置に被写体像を結像する光学部と、前記処理部、前記記録部、および前記光学部を制御する制御部とを有することを特徴とする撮像システム。