JP4743296B2 - 固体撮像装置、および、その製造方法、カメラ - Google Patents
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Description
1.実施形態1(複数の光導波部材を積層して光導波路を構成する場合)
2.実施形態2(複数の光導波部材の間がテーパー状である場合)
3.実施形態3(複数の光導波部材と配線について、「瞳補正」を適用した場合)
4.その他
(装置構成)
図1は、本発明にかかる実施形態1において、カメラ40の構成を示す構成図である。
以下より、上記の固体撮像装置1を製造する製造方法について説明する。
以上のように、本実施形態においては、光導波路131は、図4等に示したように、第1から第3の光導波部材131a,131b,131cの複数からなり、この各光導波部材131a,131b,131cが、受光面JSの上方において積層されている。一の光導波部材で構成する場合には、高アスペクト比な開口を埋め込むことになるので、装置の信頼性・製造歩留まりの低下が生じる場合がある。しかし、本実施形態では、複数の光導波部材131a,131b,131cを積層するので、光導波路131を的確に形成可能である。このため、本実施形態は、装置の信頼性・製造歩留まりを向上することができる。
・入射光の波長:550nm
・入射光の傾斜角度:25度
・光導波路部材131a,131b,131c(コア)の屈折率:1.7
・層間絶縁膜SZa,SZb,SZc(クラッド)の屈折率:1.45
・段差Dabの距離d:100nm
・入射光の傾斜角度:15度
・他の因子:(条件a)と同じ
・段差Dabの距離d:300nm
・他の因子:(条件a)と同じ
・段差Dabの距離d:600nm
・入射光の傾斜角度:30度
・他の因子:(条件a)と同じ
(装置構成)
図15は、本発明にかかる実施形態2において、固体撮像装置1の要部を示す断面図である。図15は、図4の場合と同様に、画素Pの断面を示している。
以下より、上記の固体撮像装置1を製造する製造方法について説明する。
以上のように、本実施形態においては、光導波路131は、段差Dab,Dbcが、受光面JSに垂直なz方向に対して傾斜したテーパー面になるように形成されている。
・入射光の波長:550nm
・入射光の傾斜角度:25°
・光導波路部材131a,131b,131c(コア)の屈折率:1.7(シリコン窒化酸化膜又は樹脂)
・層間絶縁膜SZa,SZb,SZc(クラッド)の屈折率:1.45(シリコン酸化膜系)
・段差Dabの距離d:100nm
・段差Dabのテーパ部の角度:45°
(装置構成)
図21は、本発明にかかる実施形態3において、画素Pと、光導波路131の入射面131ciとの関係を示す平面図である。また、図22は、本発明にかかる実施形態3において、固体撮像装置1の要部を示す断面図である。図22は、図4の場合と同様に、画素Pの断面を示しており、図21のA−A断面を示している。
以上のように、本実施形態においては、第3の光導波部材131cの入射面131ciが、画素P内において、この画素が配置された第1のピッチP1よりも狭い第2のピッチP2で配置されている。さらに、各配線H1,H2,H3,H4,H5についても、これに対応するように、シフトされて配置されている。
(装置構成)
図23は、本発明にかかる実施形態4において、画素Pを示す平面図である。また、図24は、本発明にかかる実施形態4において、固体撮像装置1の要部を示す断面図である。図24は、図4の場合と同様に、画素Pの断面を示しており、図23のA−A断面を示している。
以上のように、本実施形態においては、一対の画素Pにおいて、各フォトダイオード21の受光面JSが近づいているので、撮像動作のための半導体素子を共通化することが可能である。このような場合においても、本実施形態では、光導波路131は、マイクロレンズ111と受光面JSとの位置関係に対応するように、形成されている。
本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
Claims (11)
- 光を受光面で受光し、当該受光面にて受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、
前記受光面へ光を導く光導波路と
を具備し、
前記光導波路は、
光が入射面に入射し、当該入射面に入射した光を出射面へ導く光導波部材
を複数含み、
当該複数の光導波部材は、前記受光面の上方において積層され、それぞれの側面が前記受光面に対して垂直な方向に沿って延在して形成されており、
当該複数の光導波部材において前記受光面に最も近い第1の光導波部材の出射面は、前記受光面に対面しており、当該複数の光導波部材において前記受光面から最も離れた第2の光導波部材の入射面に比べて、面積が狭くなるように形成されており、
前記光導波路は、前記受光面に垂直な方向に沿った側面において段差を含み、前記複数の光導波部材の側面が、前記受光面に沿った面方向にて互いに異なる位置に設けられており、当該段差部分において当該光導波路の外部に出射した光が、当該光導波路の内部に再入射するように、当該複数の光導波部材のそれぞれが積層されており、
前記光導波路の段差部分において外部に出射した光が、エバネッセント光である、
固体撮像装置。 - 前記光導波路は、前記段差部分の距離が、前記受光面に沿った面方向にて、当該光導波路に入射した光の波長よりも短くなるように、当該複数の光導波部材のそれぞれが積層されている、
請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記光導波路は、前記段差部分が、前記受光面に垂直な方向に対して傾斜したテーパー面になるように形成されている、
請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記光導波路は、前記第1の光導波部材の出射面が、前記光電変換部の受光面よりも、面積が狭くなるように形成されている、
請求項1から3のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 前記光電変換部は、基板の面において複数が配置されており、
前記光導波路は、前記基板の面において前記複数の光電変換部に対応するように複数が配置されている、
請求項4に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の光電変換部のそれぞれは、前記受光面が第1のピッチを介して前記基板の面に配置されており、
前記複数の光導波路のそれぞれは、前記第2の光導波部材の入射面が前記第1のピッチよりも狭い第2のピッチを介して前記基板の面に配置されていると共に、前記第1の光導波部材の出射面が前記受光面に対応するように、前記受光面の面方向において前記第2の光導波部材の入射面に対してシフトして形成されている、
請求項5に記載の固体撮像装置。 - 前記受光面に沿った面方向において前記光導波路の側面から間隔を隔てて設けられた配線
を含み、
前記配線は、前記受光面に垂直な方向において複数が並んで形成されており、
当該複数の配線において前記第1の光導波部材の側面に設けられた第1配線と、前記第2の光導波部材の側面に設けられた第2配線とのそれぞれは、前記受光面に沿った面方向において、互いに異なる位置に設けられている、
請求項6に記載の固体撮像装置。 - 入射した光を前記光導波路へ出射するマイクロレンズ
を、さらに具備し、
前記マイクロレンズは、前記基板の面において前記複数の光導波路に対応するように複数が配置されている、
請求項7に記載の固体撮像装置。 - 入射した光を前記光導波路へ出射するマイクロレンズ
を、さらに具備し、
前記マイクロレンズは、前記基板の面において前記複数の光導波路に対応するように複数が配置されており、前記受光面の面方向において、当該マイクロレンズの光軸が前記受光面の中心からシフトするように形成されており、
前記光導波路は、前記入射面が前記マイクロレンズの出射面に対応すると共に、前記出射面が前記受光面に対応するように、前記第1の光導波部材と前記第2の光導波部材とのそれぞれが、前記受光面の面方向にてシフトして形成されている、
請求項5に記載の固体撮像装置。 - 前記光導波路の側壁部分に設けられた側壁導波路
を含み、
前記側壁導波路は、周囲に設けられた層間絶縁膜、および、前記光導波路よりも屈折率が高い材料によって形成されている、
請求項1から9のいずれかに記載の固体撮像装置。 - 固体撮像装置を有し、
前記固体撮像装置は、
光を受光面で受光し、当該受光面にて受光した光を光電変換することによって信号電荷を生成する光電変換部と、
前記受光面へ光を導く光導波路と
を具備し、
前記光導波路は、
光が入射面に入射し、当該入射面に入射した光を出射面へ導く光導波部材
を複数含み、
当該複数の光導波部材は、前記受光面の上方において積層され、それぞれの側面が前記受光面に対して垂直な方向に沿って延在して形成されており、
当該複数の光導波部材において前記受光面に最も近い第1の光導波部材の出射面は、前記受光面に対面しており、当該複数の光導波部材において前記受光面から最も離れた第2の光導波部材の入射面に比べて、面積が狭くなるように形成されており、
前記光導波路は、前記受光面に垂直な方向に沿った側面において段差を含み、前記複数の光導波部材の側面が、前記受光面に沿った面方向にて互いに異なる位置に設けられており、当該段差部分において当該光導波路の外部に出射した光が、エバネッセント光として、当該光導波路の内部に再入射するように、当該複数の光導波部材のそれぞれが積層されている、
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