JP5119668B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

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Description

この発明は、固体撮像装置に関し、特に、受光部に対して斜めに入射する光によるシェーディングを補正することが可能な固体撮像装置に関する。
従来から、ビデオカメラや電子カメラ等において、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサや増幅型イメージセンサ等の固体撮像装置が広く使用されている。一般的に固体撮像装置の受光部は、縦横に画素ごとに所定のピッチで設けられ、その１画素の受光部の周囲には、ＣＣＤイメージセンサであれば電荷転送領域が設けられ、ＣＭＯＳイメージセンサであれば、電荷検出アンプ、信号転送のためのゲート等を含む配線領域が設けられている。
図１０に固体撮像装置の単位画素の構造を模式的に示す。図１０（ａ）は固体撮像装置の単位画素３を模式的に示す上面図であり、単位画素３内における光電変換部としてのフォトダイオード４（受光部）の位置を示している。一般的にフォトダイオード４は、単位画素の面積の２０〜３０％の面積を有し、その面積が大きいほど感度が高くなる。同図においては、フォトダイオード４とマイクロレンズ７のみ示すが、実際にはフォトダイオード４に隣接して信号読み出し用のトランジスタやメタル配線等が形成されている。
図１０（ｂ）は単位画素３の断面図である。図１０（ｂ）に示すように、シリコン基板８に光電変換部としてのフォトダイオード４が埋め込まれて形成され、更に、その上にはメタル配線層５、色フィルタ６、及びマイクロレンズ７が設けられている。このように、光電変換部としてのフォトダイオード４は表面からみて、マイクロレンズ７、色フィルタ６、メタル配線層５の下に形成されている。
各単位画素３にはトランジスタや配線等を配置する必要があるため、フォトダイオード４は図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、単位画素３の中心Ｏ’には通常、形成されない（単位画素３の中心Ｏ’とフォトダイオード４の中心とは一致しない）。例えば、図１０（ａ）に示すように、単位画素３の中心Ｏ’からＹ方向（図面の左側）にずれ、更に僅かにＸ方向（図面の下側）にずれて形成され、それ以外の領域にトランジスタや配線等が形成されている。
このような構造を有する単位画素３を２次元的に配列することで、固体撮像装置を構成している。従来の固体撮像装置では、同じ構造を有する単位画素３を配列していた。例えば、図１１に示す上面図のように、従来の固体撮像装置は図１０に示す構造を有する単位画素３を配列することで構成されている。従って、全ての単位画素３において、フォトダイオード４は単位画素３の中心Ｏ’から同じ方向にずれて形成されていることになる。この従来技術の場合、全ての単位画素３においてフォトダイオード４は図面の左側にずれ、更に僅かに下側にずれて形成されている。
このような構造を有する固体撮像装置においては、Ｚ方向（図面に垂直な方向）からの入射光は受光面２の中心Ｏ付近ではほぼ垂直に入射するが、受光面２の中心Ｏから周辺部に近づくほど斜めに光が入射することになる。ここで、受光面２とは固体撮像装置において光が入射する面のことであり、単位画素３全体の光電変換部の面に平行な面を受光面２とする。
この入射角の差について、図１２に示す単位画素の断面図を参照しつつ説明する。図１２は、図１１に示す線分Ｂ−Ｂ’方向に沿った画素の断面図である。受光面２の中心Ｏ付近に配置された単位画素３では、図１２に示す実線で表す光線のように、光は単位画素３に対してほぼ垂直に入射する。一方、図１１に示す線分Ａ−Ａ’よりも左側に配置され、受光面２の周辺部に配置された単位画素３では、図１２に示す破線で表す光線のように、光は単位画素３に対して図１２の右側から左側にかけて（受光面２の中心Ｏから周辺部側にかけて）斜めに入射する。また、図１１に示す線分Ａ−Ａ’よりも右側で受光面２の周辺部に配置されている単位画素３では、図１２に示す一点鎖線で表す光線のように、光は単位画素３に対して図１２の左側から右側にかけて（受光面２の中心Ｏから周辺部側にかけて）斜めに入射する。
図１０及び図１２に示すように、各単位画素３において実際に光電変換を行うフォトダイオード４は表面に設けられておらず、マイクロレンズ７、色フィルタ６、メタル配線層５の下に形成されている。このため、受光面２に対して垂直に光が入射する場合は問題がないが、光が斜めに入射した場合は、入射光は例えばメタル配線層５で反射あるいは遮られてフォトダイオード４に到達する光量が減少する場合がある。
図１０乃至図１２に示す画素構造の場合、線分Ａ−Ａ’よりも図面の右側で受光面２の周辺部に配置された単位画素３による受光量が減少する。図１２に示すように、左側から斜めに入射した光（一点鎖破線で表される光線）の合焦位置は、フォトダイオード４からずれ、入射光はメタル配線層５等によって反射あるいは遮られるからである。なお、線分Ａ−Ａ’よりも左側で受光面２の周辺部に配置された単位画素３では、図１２に示すように、右側から斜めに光が入射するが（破線で表される光線）、フォトダイオード４が単位画素３内において左側に形成されているため、入射光はフォトダイオード４に届く。
また、図１１の上下方向についても左右方向と同じように、受光面２の周辺部に配置された単位画素３には、斜めから光が入射するためフォトダイオード４に照射される光量が減少する。
このように、受光面２の中央Ｏ付近に対して周辺部での受光量が減少するため、周辺部が暗くなり、感度むら（いわゆる輝度シェーディング）が発生していた。
図１３（ａ）にシェーディングが生じている場合の受光量のグラフを示す。横軸は受光面２の横方向の位置を示し、縦軸は出力値（受光量）を示している。このグラフにおいて、破線のグラフは理想的な出力を示し、実線のグラフは従来技術に係る固体撮像装置で受光した場合の出力を示している。このグラフから分かるように、受光面２の中心Ｏ付近では受光量は多く、理想的な出力値にほぼ等しくなる。ところが、周辺部に近づくにつれて徐々に受光量が減り、理想的な出力値から離れていく。このように周辺部では受光量が減少して暗くなってしまう。なお、図１３（ａ）においては、受光面２の横方向の受光量を示したが、縦方向及び斜めの方向も同様に、周辺部では受光量が減少して暗くなってしまう。
また、フォトダイオード４の開口形状は対称とは限らず、図１２に示したように、例えば光が右斜めから入射する場合と、左斜めから入射する場合とで、フォトダイオード４による受光量に差があるため、受光面２の左右方向又は上下方向で受光量が異なってくる。例えば、図１１に示す画素構造においてＹ方向（左右方向）の受光量は、図１３（ｂ）に示すグラフのように、中心Ｏの左側に配置された単位画素３での受光量に比べて、右側に配置された単位画素３での受光量は少なくなる。さらに、受光する光の色によって差が異なる場合があるため、図１３（ｃ）に示すグラフのように、受光面２の左右方向又は上下方向で僅かな色付き（いわゆる色シェーディング）が発生することもある。
このような感度むら（輝度シェーディング）を補正する方法として、各単位画素３に設けられているマイクロレンズ７のピッチを単位画素３のピッチに対して小さくし、受光面２の周辺部に近づくにつれて各単位画素３の中心方向にマイクロレンズ７をシフトさせる方法が知られている（例えば、特許文献１）。
また、単位画素３内の開口部９の内壁に光反射部を設けて感度むら（輝度シェーディング）を補正する方法も知られている（例えば、特許文献２）。
特開平１−２１３０７９号公報 特開２０００−１９８５０５号公報
特許文献１に記載の方法によると、感度むら（輝度シェーディング）を補正することができるが、この方法によっても完全に感度むら（輝度シェーディング）を補正できず、また、色付き（色シェーディング）を補正することができない。また、特許文献２に記載の方法によっても感度むら（輝度シェーディング）を完全に補正することは不可能であり、特許文献１に記載の方法と同様に、色付き（色シェーディング）を補正することができない。
この発明は上記の課題を解決するものであり、固体撮像装置の輝度シェーディング及び色シェーディングを補正することで、感度むら及び色付きを低減することを目的とする。
上記の目的を達成する為の本発明の一つの態様は、光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えた複数の単位画素が２次元的に配置された受光面と、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた光を集光するためのマイクロレンズと、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた前記光電変換部へ光を入射させるための開口部と、前記光電変換部と前記マイクロレンズとの間に形成された複数層からなる配線層と、を有する固体撮像装置であって、前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の各位置が前記受光面の中心を通る第１の中心線を対称軸として線対称となるように、前記複数の単位画素が配置されると共に、前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の前記単位画素内の各位置は、前記受光面の中心から周辺部に近づくにつれて、前記周辺部側にずれて配置されていることを特徴とする固体撮像装置である。
この発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示す上面図である。 この発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の単位画素の構造を模式的に示す断面図である。 この発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の単位画素の構造を模式的に示す断面図である。 この発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の作用を説明するための単位画素の断面図である。 この発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の作用を説明するための単位画素の断面図である。 この発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示す上面図である。 この発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示す上面図である。 この発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の作用を説明するための単位画素の断面図である。 この発明の実施形態に係る固体撮像装置における光電変換部の種々の形状を示す上面図である。 固体撮像装置の構造を示す断面図である。 従来技術に係る固体撮像装置の光電変換部の配列を示す上面図である。 従来技術に係る固体撮像装置の作用を説明するための断面図である。 従来技術に係る固体撮像装置で受光した光の光量を示すグラフである。
本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１）光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えた複数の単位画素が２次元的に配置された受光面と、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた光を集光するためのマイクロレンズと、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた前記光電変換部へ光を入射させるための開口部と、前記光電変換部と前記マイクロレンズとの間に形成された複数層からなる配線層と、を有する固体撮像装置であって、前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の各位置が前記受光面の中心を通る第１の中心線を対称軸として線対称となるように、前記複数の単位画素が配置されると共に、前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の前記単位画素内の各位置は、前記受光面の中心から周辺部に近づくにつれて、前記周辺部側にずれて配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
（２）前記受光面の略中心を通り、前記第１の中心線に直交する第２の中心線を対称軸として、前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の各位置が線対称となるように、前記複数の単位画素が配置されていることを特徴とする前記（１）項に記載の固体撮像装置。
（３）光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えた複数の単位画素が２次元的に配置された受光面と、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた光を集光するためのマイクロレンズと、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた前記光電変換部へ光を入射させるための開口部と、前記光電変換部と前記マイクロレンズとの間に形成された複数層からなる配線層と、を有する固体撮像装置であって、前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の各位置が前記受光面の中心を対称の中心として回転対称となるように、前記複数の単位画素が配置されると共に、前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の前記単位画素内の各位置は、前記受光面の中心から周辺部に近づくにつれて、前記周辺部側にずれて配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
（４）前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の各位置が前記受光面の中心を対称の中心として９０度回転対称又は１８０度回転対称となるように、前記複数の単位画素が配置されていることを特徴とする前記（３）項に記載の固体撮像装置。
（５）前記光電変換部に対する前記マイクロレンズの前記単位画案内の位置がずれており、前記光電変換部より前記マイクロレンズが前記受光面の中心に近くなるように、前記光電変換部及び前記マイクロレンズが配置されていることを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）前記マイクロレンズの前記単位画素内の位置が、前記受光面の中心から周辺部に近づくにつれて、前記受光面の中心方向にずれて配置されていることを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
この発明によると、光電変換部の位置が受光面の略中心に対して、対称となるように複数の単位画素を配置することで、各単位画素に入射する光の入射条件を等しくすることが可能となり、更に、光電変換部に入射しない光を少なくすることが可能となるため、受光面の周辺部における受光量の減少を抑えることが可能となる。そのことにより、感度むら（輝度シェーディング）や色むら（色シェーディング）の発生を抑えることが可能となる。例えば、中心線を対称軸として光電変換部の形成位置が線対称となるように、複数の単位画素を配置することで、互いに線対称の位置に形成された光電変換部には同一の入射条件（特に、入射角）で光を入射させることが可能となる。このように入射条件が等しくなるため、受光面の上下又は左右における受光量の差が小さくなり、感度むら（輝度シェーディング）や色むら（色シェーディング）の発生を抑えることが可能となる。
また、受光面の略中心から周辺部に近づくにつれて、光電変換部を周辺部側に徐々にずらして形成することで、受光面の略中心から離れるほど斜めに入射する光を良好に受光することができ、光電変換部に入射しない光を更に少なくすることができるため、受光面の周辺部における受光量の減少を更に抑えることが可能となる。そのことにより、感度むら（輝度シェーディング）や色むら（色シェーディング）の発生を更に抑えることが可能となる。
この発明の実施形態について、図１乃至図９を参照しつつ説明する。
［第１の実施の形態］
この発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置について、図１乃至図５を参照しつつ説明する。
（構成）
まず、第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成について、図１乃至図３を参照しつつ説明する。図１は、この発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示す上面図である。図２及び図３は、この発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の単位画素の構造を模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す線分Ｂ−Ｂ’方向に沿った画素の断面図であり、図３は、図１に示す線分Ａ−Ａ’方向に沿った画素の断面図である。
図１に示すように、第１の実施形態に係る固体撮像装置１は、単位画素３が行、列に２次元マトリクス（ｍ×ｎ）に配列された構成を有している。実際には、画素数を数十万〜数百万としているが、ここでは便宜的に（４×６）画素にして説明する。
単位画素３には、入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積する光電変換部としてのフォトダイオード４が設けられている。また、図示しないが、単位画素３は、フォトダイオードからの信号を読み出す読み出しトランジスタと、読み出した信号を増幅する増幅トランジスタと、信号を読み出す行を選択する行選択トランジスタと、信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、を備えて構成されている。
単位画素３の行方向に隣接する領域には、リセット信号線及び読み出し信号線のためのメタル配線層と、水平アドレス信号線等のためのメタル配線層とが、水平方向に配設されている。さらに、単位画素３の列方向に隣接する領域には垂直信号線等のためのメタル配線層が垂直方向に配設されている。図２及び図３においては、これらのメタル配線層５をまとめて模式的に示している。
フォトダイオード４は、図２及び図３に示すように、シリコン基板８の上面に形成されている埋込型のフォトダイオードとなっている。そして、シリコン基板８上には複数層の層間膜（図示しない）が順次形成され、それらの層間膜上には垂直信号線、リセット信号線、読み出し信号線、水平アドレス信号線等の各メタル配線層５が選択的に形成されている。さらに、メタル配線層５の上にはフォトダイオード４以外の領域を遮光するための遮光層（図示しない）及び色フィルタ６が形成されている。さらに、各単位画素３には、各画素に対して光を集めるためのマイクロレンズ７が設けられている。また、フォトダイオード４に光を入射させるため、遮光層（図示しない）には開口部９が形成されている。
次に、この実施形態に係る固体撮像装置の特徴について詳しく説明する。図１に示すように、この実施形態におけるフォトダイオード４の開口形状は、Ｘ方向よりもＹ方向の辺が長い長方形の形状をなしている。そして、単位画素３内のフォトダイオード４の開口の位置が中心Ｏに対して図面の上下及び左右に対称となるように各単位画素３が形成されている。つまり、各単位画素３の構造は、受光面２の中心Ｏを対称中心として１８０度回転対称となっている。
ここで、受光面２を、中心Ｏを通りＸ方向に平行な中心線Ｂ−Ｂ’と中心Ｏを通りＹ方向に平行な中心線Ａ−Ａ’とによって領域ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つの領域に分ける。このように領域を分けると、中心線Ａ−Ａ’を対称軸として領域ａ、ｂと領域ｃ、ｄとに含まれる単位画素３の構造は線対称の関係となっている。また、中心線Ｂ−Ｂ’を対称軸として領域ａ、ｃと領域ｂ、ｄとに含まれる単位画素３の構造は線対称の関係となっている。この対称性について更に詳しく説明する。
ここで、例えば、領域ａに含まれる単位画素３に注目する。図１に示すように、領域ａに含まれる単位画素３においては、フォトダイオード４は単位画素３の中心Ｏ’から図面の左側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれて、更に、図面の上側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）にずれた位置に形成されている。
この領域ａに含まれる単位画素３の構造を基にして領域ｂ〜ｄの単位画素２の構造を決定する。領域ｂに含まれる単位画素３の構造は、中心線Ｂ−Ｂ’を対称軸として領域ａに含まれる単位画素３の構造と線対称の関係となっている。つまり、領域ｂに含まれる単位画素３においては、フォトダイオード４は単位画素３の中心Ｏ’から図面の左側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれて、更に、僅かに図面の下側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）にずれた位置に形成されている。
領域ｃに含まれる単位画素３の構造は、中心線Ａ−Ａ’を対称軸として領域ａに含まれる単位画素３の構造と線対称の関係となっている。つまり、領域ｃに含まれる単位画素３においては、フォトダイオード４は単位画素３の中心Ｏ’から図面の右側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれて、更に、僅かに図面の上側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）にずれた位置に形成されている。
また、領域ｄに含まれる単位画素３の構造は、中心線Ａ−Ａ’及び中心線Ｂ−Ｂ’を対称軸として領域ａに含まれる単位画素３の構造と線対称の関係となっている。つまり、領域ｄに含まれる単位画素３においては、フォトダイオード４は単位画素３の中心Ｏ’から図面の右側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれて、更に、僅かに図面の下側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）にずれた位置に形成されている。
なお、領域ｂ〜ｄにおける単位画素３内のフォトダイオード４のＸ方向、Ｙ方向へのずれは、領域ａにおける単位画素３内のフォトダイオード４のＸ方向、Ｙ方向へのずれと同じ距離だけずれている。
次に、各領域の単位画素３の断面構造について図２及び図３を参照しつつ説明する。まず、線分Ｂ−Ｂ’方向に沿った断面について図２を参照しつつ説明する。図２（ａ）は中心線Ａ−Ａ’に対して図面の左側にある領域ａ、ｂの線分Ｂ−Ｂ’方向に沿った画素の断面図である。また、図２（ｃ）は中心線Ａ−Ａ’に対して図面の右側にある領域ｃ、ｄの線分Ｂ−Ｂ’方向に沿った画素の断面図である。
図２（ａ）に示すように、フォトダイオード４は単位画素３の中心Ｏ’から図面の左側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれた位置に形成されている。さらに、シリコン基板８上に形成されているメタル配線層５や遮光層（図示しない）も単位画素３の中心Ｏ’から図面の左側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれた位置に形成されている。つまり、開口部９は中心Ｏ’から図面の左側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれた位置に形成されていることになる。
また、図２（ｃ）に示す単位領域ｃ、ｄの単位画素３の構造は、図２（ａ）に示す単位画素３の構造と対称関係となっている。つまり、フォトダイオード４は単位画素３の中心Ｏ’から図面の右側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれた位置に形成されている。さらに、シリコン基板８上に形成されているメタル配線層５や遮光層（図示しない）も単位画素３の中心Ｏ’から図面の右側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれた位置に形成されている。そのことにより、開口部９は中心Ｏ’から図面の右側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれた位置に形成されていることになる。
このように、領域ａ、ｂに含まれる単位画素３の構造と領域ｃ、ｄに含まれる単位画素３の構造とは、中心線Ａ−Ａ’を対称軸として線対称の関係となっている。
次に、線分Ａ−Ａ’に沿った断面について図３を参照しつつ説明する。図３（ａ）は中心線Ｂ−Ｂ’に対して図面の上側にある領域ａ、ｃの線分Ａ−Ａ’方向に沿った画素の断面図である。また、図３（ｃ）は中心線Ｂ−Ｂ’に対して図面の下側にある領域ｂ、ｄの線分Ｂ−Ｂ’方向に沿った画素の断面図である。
図３（ａ）に示すように、フォトダイオード４は単位画素３の中心Ｏ’から図面の左側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）にずれた位置に形成されている。さらに、シリコン基板８上に形成されているメタル配線層５や遮光層（図示しない）も単位画素３の中心Ｏ’から図面の左側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）にずれた位置に形成されている。つまり、開口部９は中心Ｏ’から図面の左側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）にずれた位置に形成されていることになる。
また、図３（ｃ）に示す領域ｂ、ｄの単位画素３の構造は、図３（ａ）に示す単位画素３の構造と対称関係となっている。つまり、フォトダイオード４は単位画素３の中心Ｏ’から図面の右側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）にずれた位置に形成されている。さらに、シリコン基板８上に形成されているメタル配線層５や遮光層（図示しない）も単位画素３の中心Ｏ’から図面の右側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）にずれた位置に形成されている。そのことにより、開口部９は中心Ｏ’から図面の右側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）にずれた位置に形成されていることになる。
このように、領域ａ、ｃに含まれる単位画素３の構造と領域ｂ、ｄに含まれる単位画素３の構造とは、中心線Ｂ−Ｂ’を対称軸として線対称の関係となっている。
以上のように、各領域の単位画素３の構造（フォトダイオード４の形成位置、メタル配線層５の形成位置、開口部９の形成位置）は、中心線Ａ−Ａ’と中心線Ｂ−Ｂ’とを対称軸として線対称の関係となっている。
（作用）
以上のような構成を有する固体撮像装置１によると、次に説明する作用及び効果を奏することが可能となる。第１の実施形態に係る固体撮像装置の作用について、図２乃至図５を参照しつつ説明する。図４及び図５は、この発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の作用を説明するための単位画素の断面図である。図４は、図１に示す線分Ｂ−Ｂ’方向に沿った画素の断面図であり、マイクロレンズのシフトがない場合における作用を説明するための図である。図４（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態に係る固体撮像装置の作用を説明するための図であり、図４（ｃ）は、従来技術に係る固体撮像装置の作用を説明するための図である。図５は、図１に示す線分Ｂ−Ｂ’方向に沿った画素の断面図であり、マイクロレンズのシフトがある場合における作用を説明するための図である。図５（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態に係る固体撮像装置の作用を説明するための図であり、図５（ｃ）は、従来技術に係る固体撮像装置の作用を説明するための図である。
Ｚ方向（図面に垂直な方向）から入射する光は受光面２の中心Ｏ付近では、受光面２に対してほぼ垂直に入射するが、受光面２の周辺部になるほど受光面２に対して斜めに入射する。例えば、受光面２の中心Ｏ付近に配置されている単位画素３には、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、ほぼ垂直に光が入射する。一方、受光面２の周辺部に配置された単位画素３には、図２（ａ）、（ｃ）、図３（ａ）、（ｃ）に示すように、斜めに光が入射する。
例えば、中心線Ａ−Ａ’に対して図１の左側に配置され、受光面２の周辺部側に配置されている単位画素３には、図２（ａ）に示すように単位画素３に対して右側から左側にかけて（受光面２の中心Ｏから周辺部側にかけて）斜めに光が入射する。このように斜めに入射する光に対応して、図２（ａ）に示すように、フォトダイオード４や開口部９等が単位画素３の中心Ｏ’に対して左側（受光面２の周辺部側）に形成されているため、遮光層（図示しない）やメタル配線層５等によって入射光が反射されずにフォトダイオード４に照射されることになる。
同様に、中心線Ａ−Ａ’に対して図１の右側に配置され、受光面２の周辺部側に配置されている単位画素３には、図２（ｃ）に示すように単位画素３に対して左側から右側にかけて（受光面２の中心Ｏから周辺部側にかけて）斜めに光が入射する。このように斜めに入射する光に対応して、図２（ｃ）に示すように、フォトダイオード４や開口部９等が単位画素３の中心Ｏ’に対して右側（受光面２の周辺部側）に形成されているため、遮光層（図示しない）やメタル配線層５等によって入射光が反射されずにフォトダイオード３に照射されることになる。
さらに、中心線Ｂ−Ｂ’に対して図１の上側に配置され、受光面２の周辺部側に配置されている単位画素３には、図３（ａ）に示すように単位画素３に対して右側から左側にかけて（受光面２の中心Ｏから周辺部側にかけて）斜めに光が入射する。図１で説明すると、図面の下側から上側にかけて斜めに光が入射する。このように斜めに入射する光に対応して、図３（ａ）に示すように、フォトダイオード４や開口部９等が単位画素３の中心Ｏ’に対して左側（受光面２の周辺部側：図１では上側）に形成されているため、遮光層（図示しない）やメタル配線層５等によって入射光が反射されずにフォトダイオード４に照射されることになる。
同様に、中心線Ｂ−Ｂ’に対して図１の下側に配置され、受光面２の周辺部側に配置されている単位画素３には、図３（ｃ）に示すように単位画素３に対して左側から右側にかけて（受光面２の中心Ｏから周辺部にかけて）斜めに光が入射する。図１で説明すると、図面の上側から下側にかけて斜めに光が入射する。このように斜めに入射する光に対応して、図３（ｃ）に示すように、フォトダイオード４や開口部９等が単位画素３の中心Ｏ’に対して右側（受光面２の周辺部側：図１では下側）に形成されているため、遮光層（図示しない）やメタル配線層５等によって入射光が反射されずにフォトダイオード４に照射されることになる。
このように、受光面２の中心Ｏを軸として図１の上下左右方向に対して、単位画素３の構造（フォトダイオード４やメタル配線層５や開口部９等の形成位置）が上下左右対称になるように形成されていることにより、受光面２の各単位画素３において光の入射条件をほぼ同一にすることが可能となるため、輝度シェーディングや色シェーディングを最小限に抑えることが可能となる。さらに、遮光層やメタル配線層５等によって入射光が反射されないため、フォトダイオード４に入射しない光を最小限にすることができ、そのことにより、受光面２の周辺部側における受光量の減少を抑えることが可能となる。
さらに、この第１の実施形態に係る固体撮像装置１によると、従来技術に係る固体撮像装置よりも、より大きい入射角度を持った斜めの光をフォトダイオード４に入射させることが可能となる。この作用について図４を参照しつつ説明する。図４において、受光面２の中心Ｏ付近に配置されている単位画素３に照射される光を実線で表し、周辺部側に配置されている単位画素３に照射される光を破線又は一転鎖線で表す。また、単位画素３への光の入射角度をθ１〜θ４で表す。この入射角度は、単位画素３に垂直な方向からの角度として定義される。
まず、図４（ａ）、（ｃ）を参照しつつ受光面２の中心線Ａ−Ａ’に対して左側（領域ａ、ｂ）に配置され、更に受光面２の周辺部側に配置されている単位画素３への光の入射角度について説明する。左側（領域ａ、ｂ）に配置されている単位画素３には、図４（ａ）、（ｃ）に示すように、図面の右側から左側にかけて（受光面２の中心Ｏから周辺部側にかけて）斜めに光が入射する。図４（ａ）、（ｃ）ではこの光線を破線で表す。
図４（ａ）に示すように、この実施形態に係る固体撮像装置１では、入射角θ１で入射する斜めの光をフォトダイオード４に入射させることができる。一方、図４（ｃ）に示すように、従来技術に係る固体撮像装置では、入射角θ３で入射する斜めの光をフォトダイオード４に入射させることができる。この場合、入射角の大小関係は、入射角θ１＞入射角θ３となる。
次に、図４（ｂ）、（ｃ）を参照しつつ受光面２の中心線Ａ−Ａ’に対して右側（領域ｃ、ｄ）に配置され、更に受光面２の周辺部側に配置されている単位画素３への光の入射角度について説明する。右側に配置されている単位画素３には、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、図面の左側から右側にかけて（受光面２の中心Ｏから周辺部にかけて）斜めに光が入射する。図４（ｂ）ではこの光線を破線で表し、図４（ｃ）では一点鎖線で表す。
図４（ｂ）に示すように、この実施形態に係る固体撮像装置１では、入射角θ２で入射する斜めの光をフォトダイオード４に入射させることができる。一方、図４（ｃ）に示すように、従来技術に係る固体撮像装置では、入射角θ４で入射する斜めの光をフォトダイオード４に入射させることができる。この場合、入射角の大小関係は、入射角θ２＞入射角θ４となる。この実施形態に係る固体撮像装置１の単位画素３は図４（ｂ）に示すように、フォトダイオード４や開口部９等が単位画素３の中心Ｏ’に対して右側（受光面２の周辺部側）に形成されているからである。
このように、第１の実施形態に係る固体撮像装置１によると、中心線Ａ−Ａ’又は中心線Ｂ−Ｂ’を対称軸として各単位画素３が線対称の位置に配置されているため、従来技術に係る固体撮像装置よりも、より大きな入射角を持つ斜めの光をフォトダイオード４に入射させることが可能となる。図４（ｃ）では、左右いずれの方向からの入射光に対してもバランス良くなるようにフォトダイオード４を配置する必要がある。これに対して、図４（ａ）、（ｂ）では、左右一方だけを考えておけば良く、入射角度を大きくできる。
次に、本実施形態の固体撮像装置１の変形例について図５を参照しつつ説明する。この変形例では、マイクロレンズ７をシフトさせる場合について説明する。マイクロレンズ７をシフトさせることにより、従来技術に係る固体撮像装置であっても斜めの光をフォトダイオード４に入射させることができるが、同じ入射角度であれば、この実施形態に係る固体撮像装置１によると、フォトダイオード４に入射する光の入射条件を良好にすることが可能となり、そのことにより、感度むら（輝度シェーディング）及び色むら（色シェーディング）の発生を抑えることが可能となる。
図５に、入射角度が同じ場合における従来技術とこの実施形態との比較例を示す。図５（ａ）は、受光面２の中心線Ａ−Ａ’に対して左側（領域ａ、ｂ）に配置され、受光面２の周辺部側に配置されている単位画素３の断面図である。図５（ｂ）は、受光面２の中心線Ａ−Ａ’に対して右側（領域ｃ，ｄ）に配置され、受光面２の周辺部側に配置されている単位画素３の断面図である。また、図５（ｃ）は、従来技術の単位画素の断面図である。この変形例においては、マイクロレンズ７ａは受光面２の中心Ｏ側にシフトして配置されている。つまり、フォトダイオード４よりもマイクロレンズ７ａが受光面２の中心Ｏに近くなるように、フォトダイオード４及びマイクロレンズ７ａが配置されている。図５には、受光面２の中心Ｏ側にずらして配置されたマイクロレンズ７ａを破線又は一点鎖線で表す。
受光面２の中心線Ａ−Ａ’に対して左側（領域ａ、ｂ）に配置され、受光面２の周辺部側に配置されている単位画素３には、図５（ａ）に示すように、図面の右側から左側にかけて（受光面２の中心Ｏから周辺部にかけて）入射角度θ５で斜めに光が入射する。また、従来技術の単位画素３には、図５（ｃ）に示すように、図面の右側から左側にかけて、入射角度θ７で斜めに光が入射する。図５（ａ）ではこの光線を破線で表し、図５（ｃ）では一点鎖線で表す。また、マイクロレンズ７ａは図面の右側（受光面２の中心Ｏ側）にずらして配置されている。
また、受光面２の中心線Ａ−Ａ’に対して右側（領域ｃ、ｄ）に配置され、受光面２の周辺部側に配置されている単位画素３には、図５（ｂ）に示すように、図面の左側から右側にかけて（受光面２の中心Ｏから周辺部にかけて）入射角度θ６で斜めに光が入射する。また、従来技術の単位画素３には、図５（ｃ）に示すように、図面の左側から図面の右側にかけて、入射角度θ８で斜めに光が入射する。図５（ｂ）ではこの光線を破線であらわし、図５（ｃ）では一点鎖線で表す。また、マイクロレンズ７ａは図面の左側（受光面２の中心Ｏ側）にずらして配置されている。
マイクロレンズ７ａを受光面２の中心Ｏ側にずらして配置することで、従来技術であっても、合焦位置が中心Ｏ’からずれる斜めに入射する光を受光することができるが、この実施形態に係る固体撮像装置１によると、合焦位置が中心Ｏ’から更にずれる斜めに入射する光を受光することが可能となる。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、この実施形態では、中心Ｏ’からの合焦位置のずれがｄ１までの光を受光することができる。一方、図５（ｃ）に示すように、従来技術では、中心Ｏ’からの合焦位置のずれがｄ２までの光を受光することができる。ここで、ｄ１＞ｄ２となるため、この実施形態によると、より合焦位置がずれる光であっても良好に受光することが可能となる。なお、このときの入射角度の関係は、θ５＞θ７、θ６＞θ８（θ５＝θ６、θ７＝θ８）となっている。このように、入射角度が大きい斜めの光であっても、従来技術よりも良好な条件で受光することが可能となる。従って、同じ入射角度で入射する光であれば、従来技術よりもこの実施形態に係る固体撮像装置の方が、光の入射条件が良くなり、従来技術と比べて感度むら（輝度シェーディング）や色むら（色シェーディング）の発生を抑えることが可能となる。
また、図９の上面図に示されている単位画素構造を有する固体撮像装置であっても良い。例えば、図９（ａ）に示すように、フォトダイオード４が単位画素３の中心Ｏ’を通る中心線に対して左右対称に形成されている単位画素３を用いる場合は、この単位画素３を受光面２の中心線Ｂ−Ｂ’に対して上下対称に配置すれば、図１に示すように上下左右対称の固体撮像装置が形成されることになる。
また、図９（ｂ）に示すように、フォトダイオード４が単位画素３の中心Ｏ’を通る中心線に対して上下対称に形成されている単位画素３を用いる場合は、この単位画素３を受光面２の中心線Ａ−Ａ’に対して左右対称に配置すれば、図１に示すように上下左右対称の固体撮像装置が形成されることになる。
なお、この発明においては、フォトダイオード４等を単位画素３内で上下対称又は左右対称に配置する必要はなく、例え図９（ｃ）に示すように単位画素３内で非対称の単位画素３を用いても、受光面２の中心線Ａ−Ａ’に対して上下対称及び左右対称に配置すれば図１に示す固体撮像装置になる。従って、単位画素３内でフォトダイオード４等が対称に形成されていなくても、この発明の効果を奏することが可能である。
さらに、この実施形態においては、フォトダイオード４はＸ方向よりもＹ方向の辺が長い長方形の形状をなしているが、図９（ｃ）に示すよう、Ｘ方向の辺の長さとＹ方向の辺の長さが等しい正方形の形状をなしていても良い。このような正方形のフォトダイオード４が形成された単位画素３を、中心線Ａ−Ａ’及び中心線Ｂ−Ｂ’を対称軸として線対称となるように配置すると、各領域ａ〜ｄの単位画素３は、受光面２の中心Ｏを回転軸として９０度回転対称となる。以上のように、フォトダイオード４の形状によって単位画素３の構造は１８０度回転対称にもなり、９０度回転対称にもなる。
［第２の実施の形態］
この発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置について、図６を参照しつつ説明する。図６は、この発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示す上面図である。
この実施形態におけるフォトダイオード４は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１と同様に、Ｘ方向よりもＹ方向の辺が長い長方形の形状をなしている。第１の実施形態に係る固体撮像装置１の各単位画素３の構造は、受光面２の中心を通る中心軸Ａ−Ａ’と中心軸Ｂ−Ｂ’とを対称軸として線対称の関係になっている。これに対して、この実施形態に係る固体撮像装置１の各単位画素３の構造は、中心Ｏを通る中心軸Ａ−Ａ’を対称軸として線対称の関係となっている。つまり、領域ａ、ｂに含まれる単位画素３におけるフォトダイオード４や開口部９等は全て同じ位置に形成され、領域ｃ、ｄに含まれる単位画素３におけるフォトダイオード４や開口部９等は領域ａ、ｂに対して中心線Ａ−Ａ’を対称軸として線対称の位置に形成されている。
このように中心線Ａ−Ａ’に対して図６において左右対称となるように各単位画素３を形成することで、例えば、図２に示すように、受光面２の周辺部で斜めに入射する光が遮光層やメタル配線層５等で反射されずにフォトダイオード３に照射される。そのことにより、周辺部での受光量の減少を抑えることが可能となるため、感度むら（輝度シェーディング）や色むら（色シェーディング）の発生を抑えることが可能となる。
なお、この実施形態に係る固体撮像装置１では、中心線Ｂ−Ｂ’に対して図６において上下対称となるように各単位画素３が形成されていないため、上下方向でシェーディングが発生するが、左右方向ではシェーディングの発生を抑えることが可能となる。また、中心線Ｂ−Ｂ’に対して図６において上下対称となるように各単位画素３を形成しても良い。この場合は、上下方向でのシェーディングの発生を抑えることが可能となる。そして、上下左右方向でのシェーディングを抑えるためには、第１の実施形態で説明したように、上下左右方向に対称になるように各単位画素３を形成すれば良い。なお、受光面２は通常、横長の長方形であり、この場合は、長手方向の方が光の入射角度が大きくなるため、感度むら（輝度シェーディング）や色むら（色シェーディング）が発生しやすい。このため、横方向だけでも中心線に対して対称に配置すれば、それだけでも長手方向の輝度シェーディング等の発生を抑えることができるため、高い効果を奏することが可能なる。
さらに、図９（ａ）、（ｂ）に示す単位画素２を用いるだけで、図６に示すように上下対称又は左右対称の固体撮像装置が形成されることになる。なお、この発明においては、フォトダイオード４等を単位画素３内で上下対称又は左右対称に配置する必要はなく、例え図９（ｃ）に示すように単位画素３内で非対称の単位画素３を用いても、受光面２の中心線Ａ−Ａ’に対して左右対称に画素を配置すれば図６に示す固体撮像装置になり、更に上下対称に配置すれば図１に示す固体撮像装置になる。従って、単位画素３内でフォトダイオード４等が対称に形成されていなくても、この発明の効果を奏することが可能である。
［第３の実施の形態］
この発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置について、図７及び図８を参照しつつ説明する。図７は、この発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示す上面図である。図８は、第３の実施形態に係る固体撮像装置の作用を説明するための単位画素の断面図である。
（構成）
図７に示すように、この第３の実施形態に係る固体撮像装置は、第１の実施形態に係る固体撮像装置と同様に、各単位画素３は受光面２の中心Ｏを通る中心線Ａ−Ａ’と中心線Ｂ−Ｂ’とを対称軸として線対称の関係となっているが、受光面２の中心Ｏから周辺部に近づくにつれて徐々にフォトダイオード４等の位置が変わっている点が特徴である。つまり、周辺部に配置された単位画素３ほど、受光面２に垂直な方向からの入射角が大きくなるため、その入射角に対応させて単位画素３内におけるフォトダイオード４等の位置を周辺部側にずらして形成している。
ここで、領域ａに含まれる単位画素３を例にして位置の変化について具体的に説明する。なお、フォトダイオード４の形状は第１の実施形態に係る固体撮像装置１のフォトダイオード４の形状と同じであり、長方形をなしている。領域ａに含まれる単位画素３のうち、中心Ｏ付近に配置された単位画素３ａを基準に考える。例えば、中心Ｏ付近から図７の左側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）に配置された単位画素３ｂにおいては、フォトダイオード４は、中心Ｏ付近に配置された単位画素３ａのフォトダイオード４の位置に比べて、やや左側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれた位置に形成されている。更に左側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）に配置された単位画素３ｃにおいては、フォトダイオード４は更に左側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれた位置に形成されている。つまり、フォトダイオード４は、単位画素３が受光面２の中心Ｏ付近から周辺部側に近くなるに従って、単位画素３内で徐々に周辺部側にずれた位置に形成されていることになる。
また、中心Ｏ付近から図７の上側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）に配置された単位画素３ｄにおいては、フォトダイオード４は、中心Ｏ付近に配置された単位画素３ａのフォトダイオード４の形成位置に比べて、やや上側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）にずれた位置に形成されている。更に上側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）に配置された単位画素３ｅにおいては、フォトダイオード４は更に上側（受光面２の周辺部側：Ｘ方向）に形成されている。つまり、フォトダイオード４は、単位画素３が受光面２の中心Ｏ付近から周辺部側に近くなるに従って、単位画素３内で徐々に周辺部側にずれた位置に形成されていることになる。
以上のように、フォトダイオード４は、受光面２の中心Ｏ付近から周辺部に近づくにつれて、各単位画素３内で徐々に周辺部側にずれた位置に形成されていることになる。
そして、領域ｂ〜ｄに含まれる各単位画素３の構造は、第１の実施形態と同様に中心線Ａ−Ａ’と中心線Ｂ−Ｂ’とを対称軸として、領域ａに含まれる単位画素３に対して線対称となるように形成されているため、領域ａに含まれる単位画素３と同様に、フォトダイオード４は中心Ｏ付近から周辺部に近づくにつれて、各単位画素３内で徐々に周辺部側にずれた位置に形成されていることになる。
ここで、単位画素２の断面構造について図８に示す断面図を参照しつつ説明する。図８は、図７に示す線分Ｂ−Ｂ’方向に沿った画素の断面図である。図８（ａ）は、中心線Ａ−Ａ’に対して図７の左側（領域ａ、ｂ）に配置され、受光面２の周辺部側に配置された単位画素３ｃの断面構造を示す断面図である。図８（ｂ）は、受光面２の中心Ｏ付近（領域ａ、ｂ）に配置された単位画素３ａの断面構造を示す断面図である。
図８（ｂ）に示すように、受光面２の中心Ｏ付近に配置されている単位画素３ａにおいては、フォトダイオード４は単位画素３ａの中心Ｏ’からＹ方向（図面の左側）に僅かにずれた位置に形成されている。さらに、メタル配線層５や遮光層（図示しない）も単位画素３ａの中心Ｏ’からＹ方向（図面の左側）に僅かにずれた位置に形成されている。
一方、図８（ａ）に示すように、例えば、受光面２の周辺部側に配置された単位画素３ｃにおいては、フォトダイオード４は、単位画素３ａよりも更に図面の左側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれた位置に形成されている。つまり、単位画素３ｃにおけるフォトダイオード４は、単位画素３ａにおけるフォトダイオード４よりも更に周辺部側にずれた位置に形成されている。また、複数層からなるメタル配線層５の構造も単位画素３ａよりも図面の左側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずらして形成されている。つまり、単位画素３ｃにおけるメタル配線層５は、単位画素３ａにおけるメタル配線層５よりも更に周辺部側にずれた位置に形成されている。
このメタル配線層５の構造について詳しく説明する。図８に示すように、例えばメタル配線層５が３層の場合、単位画素３ｃの最下部に形成されたメタル配線５ａは、単位画素３ａのメタル配線層よりも更に図面の左側（受光面２の周辺部側：Ｙ方向）にずれた位置に形成されている。つまり、単位画素３ｃのメタル配線５ａはより周辺部側にずれた位置に形成されている。メタル配線５ａの上に形成されているメタル配線５ｂは、メタル配線５ａよりも図面の右側（受光面２の中心Ｏ方向：Ｙ方向）にずれた位置に形成されている。さらに、メタル配線５ｂの上に形成されているメタル配線５ｃは、メタル配線５ｂよりも更に図面の右側（受光面２の中心Ｏ方向：Ｙ方向）にずれた位置に形成されている。このメタル配線５ｃは、単位画素３ａのメタル配線層５の最上部に形成されているメタル配線とほぼ同じ位置に形成されている。このように、単位画素３ｃのメタル配線層５は、最上部に形成されたメタル配線５ｃから最下部に形成されたメタル配線５ａになるにつれて、徐々に周辺部側（図面の左側）にずらして形成されていることになる。
さらに、単位画素３ｃの色フィルタ６も、単位画素３ａの色フィルタ６よりも図面の右側（受光面２の中心Ｏ側：Ｙ方向）にずれた位置に形成されている。また、受光面２の周辺部側に配置されている単位画素３ｃにおいては、中心Ｏ’から図面の右側（受光面２の中心Ｏ側：Ｙ方向）にずれた位置にマイクロレンズ７ａがシフトして配置されている。なお、受光面２の中心Ｏ付近に配置されている単位画素３においては、マイクロレンズ７はシフトされずに単位画素３ａのほぼ中心に配置されている。そして、フォトダイオード４と同様に、色フィルタ６やマイクロレンズ７ａは、受光面２の中心Ｏから周辺部に近づくにつれて、徐々に受光面２の中心Ｏ方向にずれた位置に形成されている。
以上のように、受光面２の中心Ｏから周辺部側に近づくにつれて、フォトダイオード４とメタル配線層５とを受光面２の周辺部側に徐々にずらし、色フィルタ６とマイクロレンズ７とを受光面２の中心Ｏ方向に徐々にずらしている。換言すると、受光面２の中心Ｏから周辺部側に近くなるほど、メタル配線５ａ〜５ｃの間の相対位置のずれ、メタル配線層５とフォトダイオード４との間の相対位置のずれ、及びフォトダイオード４とマイクロレンズ７との相対位置のずれが大きくなるように、単位画素３個々の構造を変えて固体撮像装置を形成している。
なお、色フィルタ６やマイクロレンズ７ａ等については、開口部９に対して少しずつ寸法を変えたマスクを用いて形成する。さらに、メタル配線５ａ〜５ｃ間や、メタル配線５とフォトダイオード４との間でも寸法を少しずつ変えたマスクを用いて単位画素３を形成していく。
（作用）
受光面２の中心Ｏ付近に配置された単位画素３ａには、ほぼ垂直に光が入射する。一方、単位画素３ａよりも受光面２の周辺部側に配置された単位画素３ｂには斜めに光が入射する。また、単位画素３ｂよりも受光面２の周辺部側に配置された単位画素３ｃには、単位画素３ｂに入射する光よりも、より斜めの光が入射する（入射角度が大きくなる）。単位画素３ｄ、３ｅも同様に、周辺部になるほど徐々に入射角度が大きくなっていく。このように周辺部になるほど入射角度が大きくなる光に対して、以上のような構成を有する固体撮像装置１によると、次に説明する作用及び効果を奏することが可能となる。
受光面２の中心Ｏ付近では、図８（ｂ）の実線で表される光線となり、入射光はフォトダイオード４に垂直に照射される。また、受光面２の周辺部側では、図８（ａ）の実線で表される光線となり、入射光はフォトダイオード４に斜めに照射される。このとき、周辺部側に配置された単位画素３ｃのフォトダイオード４は、単位画素３ａよりも更に図面の左側（周辺部側）に形成されているため、斜めに入射した光はフォトダイオード４に中心付近に照射されることになる。
ここで、仮に、図８（ｂ）に示す構造を有する単位画素３ａを受光面２の周辺部側に配置し、中心Ｏ’から右側（受光面２の中心Ｏ側：Ｙ方向）にずらした位置にマイクロレンズ７ａを配置した場合は、破線で表される斜めに入射した光は、フォトダイオード４の端部に照射されることになる。
このように、受光面２の周辺部側になるほど光が斜めに入射し、入射角度が徐々に大きくなっていくが、受光面２の周辺部側になるほどフォトダイオード４の位置を受光面２の周辺部側にずらして形成することで、受光面２の中心から離れるほど斜めに入射する光をフォトダイオード４の中心付近で受光することができ、好条件で光を受光することが可能となる。そのことにより、第１の実施形態に係る固体撮像装置１に比べて、周辺部での受光量を更に多くすることができ、輝度シェーディングや色シェーディングを更に減少させることが可能となる。つまり、光の入射角度に応じて各単位画素３を形成することで、各単位画素３において好条件で光を受光することが可能となる。
本発明によれば、固体撮像装置の輝度シェーディング及び色シェーディングを補正することで、感度むら及び色付きを低減することができる。

Claims (6)

  1. 光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えた複数の単位画素が２次元的に配置された受光面と、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた光を集光するためのマイクロレンズと、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた前記光電変換部へ光を入射させるための開口部と、前記光電変換部と前記マイクロレンズとの間に形成された複数層からなる配線層と、を有する固体撮像装置であって、
    前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の各位置が前記受光面の中心を通る第１の中心線を対称軸として線対称となるように、前記複数の単位画素が配置されると共に、前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の前記単位画素内の各位置は、前記受光面の中心から周辺部に近づくにつれて、前記周辺部側にずれて配置されている
    ことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 前記受光面の略中心を通り、前記第１の中心線に直交する第２の中心線を対称軸として、前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の各位置が線対称となるように、前記複数の単位画素が配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の固体撮像装置。
  3. 光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えた複数の単位画素が２次元的に配置された受光面と、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた光を集光するためのマイクロレンズと、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた前記光電変換部へ光を入射させるための開口部と、前記光電変換部と前記マイクロレンズとの間に形成された複数層からなる配線層と、を有する固体撮像装置であって、
    前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の各位置が前記受光面の中心を対称の中心として回転対称となるように、前記複数の単位画素が配置されると共に、前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の前記単位画素内の各位置は、前記受光面の中心から周辺部に近づくにつれて、前記周辺部側にずれて配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
  4. 前記光電変換部、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の各位置が前記受光面の中心を対称の中心として９０度回転対称又は１８０度回転対称となるように、前記複数の単位画素が配置されていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の固体撮像装置。
  5. 前記光電変換部に対する前記マイクロレンズの前記単位画案内の位置がずれており、前記光電変換部より前記マイクロレンズが前記受光面の中心に近くなるように、前記光電変換部及び前記マイクロレンズが配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の固体撮像装置。
  6. 前記マイクロレンズの前記単位画素内の位置が、前記受光面の中心から周辺部に近づくにつれて、前記受光面の中心方向にずれて配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の固体撮像装置。
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