JP5332823B2 - Solid-state imaging device, imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受光部上に光導波路を設けた構造の固体撮像素子、並びに固体撮像素子を備えた撮像装置に係わる。 The present invention relates to a solid-state image pickup device having a structure in which an optical waveguide is provided on a light-receiving portion, and an image pickup apparatus including the solid-state image pickup device.
固体撮像素子において、撮像素子の中心から画素までの距離が離れるほど、その画素に入射する光は斜めに傾いていく。そのため、最上部のレンズが光電変換部(受光部)の真上にあると、光電変換部(受光部)に入射する光の量が少なくなってしまう。 In a solid-state imaging device, the light incident on the pixel is inclined more as the distance from the center of the imaging device to the pixel is longer. Therefore, when the uppermost lens is directly above the photoelectric conversion unit (light receiving unit), the amount of light incident on the photoelectric conversion unit (light receiving unit) is reduced.
そこで、撮像素子の中心から画素までの距離に対応して、レンズと光電変換部(受光部)の各水平方向の位置をずらして、レンズを撮像素子の中心に近くした構成が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。この構成とすることにより、レンズを通過した斜めの入射光が、光電変換部(受光部)に多く入射するようになり、充分な感度が得られる。このように、レンズ等の部品と受光部との各水平方向の位置をずらすことは、瞳補正と呼ばれている。
Therefore, a configuration has been proposed in which the lens and the photoelectric conversion unit (light receiving unit) are shifted in the horizontal direction in accordance with the distance from the center of the image sensor to the pixel so that the lens is close to the center of the image sensor. (For example, refer to
前記特許文献2では、さらに、レンズと受光部との間に光導波路を設けている。
そして、撮像素子の中心から画素までの位置が離れるに従って、レンズ−光導波路−受光部の順で撮像素子の中心からの距離が遠くなるように、これらの水平位置をずらした構成としている。
In
These horizontal positions are shifted so that the distance from the center of the image sensor increases in the order of lens, optical waveguide, and light receiving portion as the position from the center of the image sensor to the pixel increases.
ところで、CMOS型の固体撮像素子において、従来は、1画素毎にそれぞれ、トランジスタやフローティングディフュージョンが設けられていた。
このようにトランジスタやフローティングディフュージョンが画素毎にあるために、画素の微細化を図るときには制約となってしまう。そして、画素を微細化すると、受光部の面積が小さくなって、電荷量が少なくなるため、非常に暗い画素となりやすく、また、ランダムノイズが画像信号に乗りやすくなってしまう。
By the way, in a CMOS type solid-state imaging device, conventionally, a transistor and a floating diffusion are provided for each pixel.
As described above, since a transistor and a floating diffusion are provided for each pixel, there is a limitation when miniaturizing the pixel. When the pixels are miniaturized, the area of the light receiving portion is reduced, and the amount of charge is reduced. Therefore, the pixels are likely to be very dark, and random noise is likely to be applied to the image signal.
そこで、トランジスタやフローティングディフュージョンを、複数個の画素で共用することにより、これらの占める面積の割合を低減して、受光部の面積の割合を増やすことが提案されている(例えば、特許文献3参照)。 In view of this, it has been proposed to share a transistor or a floating diffusion among a plurality of pixels, thereby reducing the proportion of the area occupied by these pixels and increasing the proportion of the area of the light receiving unit (see, for example, Patent Document 3). ).
光導波路は、その内部に材料を埋め込む工程が必要であるが、画素を微細化すると光導波路の口径が小さくなって、製造時に空泡が発生しやすくなる等、光導波路の埋め込み性が悪化するため、光導波路を有する画素の微細化には限界がある。
このように光導波路の埋め込み性が悪化することにより、画素によって埋め込み性にばらつきが大きく生じるため、製造歩留まりが低下してしまう。
The optical waveguide requires a process of embedding a material therein, but if the pixel is miniaturized, the aperture of the optical waveguide is reduced, and air bubbles are likely to be generated during manufacturing, so that the optical waveguide embeddability deteriorates. For this reason, there is a limit to miniaturization of a pixel having an optical waveguide.
Thus, since the embeddability of the optical waveguide is deteriorated, the embeddability varies greatly depending on the pixels, and the manufacturing yield is lowered.
そこで、光導波路を有する固体撮像素子に対して、前記特許文献3に記載されているような、トランジスタやフローティングディフュージョンを複数個の画素で共用することが考えられる。トランジスタやフローティングディフュージョンを複数個の画素で共用することにより、共用しない場合と比較して、受光部の面積の割合を増やし、受光部の面積を広げることが可能になる。そして、画素を微細化したときの受光部の面積の縮小の度合いを緩和することができる。
Therefore, it is conceivable that a plurality of pixels share a transistor or a floating diffusion as described in
従来のトランジスタやフローティングディフュージョンを共用しない場合には、オンチップレンズに対して瞳補正をするか瞳補正をしないかにかかわらず、受光部の間隔はほぼ一定となっている。 When the conventional transistor and floating diffusion are not shared, the interval between the light receiving parts is substantially constant regardless of whether the pupil correction is performed on the on-chip lens or not.
しかしながら、トランジスタやフローティングディフュージョンを複数個の画素で共用すると、受光部の間隔が一定でなくなる。これは、受光部が共用するフローティングディフュージョンの側に寄るように配置されると共に、フローティングディフュージョンとは反対側(外側)にトランジスタが配置されるためである。
これに対して、オンチップレンズは、ほぼ等しい間隔で配置することが望ましい。オンチップレンズの間隔が等しくないと、各画素のオンチップレンズを同じ直径及び同じ曲率に形成したときに、オンチップレンズの間隔が広い箇所において、オンチップレンズの間に入射光が集束しない領域、所謂無効領域が広くなってしまう。
従って、間隔が一定でない受光部と、ほぼ等しい間隔で配置されたオンチップレンズとは、平面位置がある程度ずれることになる。オンチップレンズに対して瞳補正を行った場合には、瞳補正の向きとは異なる向きにも平面位置がずれる。
However, if a transistor or a floating diffusion is shared by a plurality of pixels, the interval between the light receiving portions is not constant. This is because the transistor is arranged on the side opposite to the floating diffusion (outside) while being arranged so as to be closer to the floating diffusion shared by the light receiving unit.
On the other hand, it is desirable to arrange the on-chip lenses at substantially equal intervals. If the on-chip lens of each pixel is formed with the same diameter and the same curvature, if the on-chip lens spacing is not equal, the region where the incident light does not converge between the on-chip lenses at a location where the on-chip lens spacing is wide In other words, the so-called invalid area becomes wide.
Therefore, the planar positions of the light receiving portions with non-constant intervals and the on-chip lenses arranged with substantially equal intervals are shifted to some extent. When pupil correction is performed on an on-chip lens, the plane position is shifted in a direction different from the direction of pupil correction.
上述のように受光部とオンチップレンズの平面位置がずれた状態で、これらの間に光導波路を設けるときに、オンチップレンズの中心の下に光導波路を配置すると、光導波路の一部が受光部からはみ出ることがある。光導波路の一部が受光部からはみ出ると、はみ出た部分を通った光は光電変換されず、ロスになる。そのため、感度が下がり、光電変換の効率も悪くなる。
また、光導波路の一部が、隣の画素の受光部にかかることがあり、この場合、混色を生じる。
一方、受光部の中心の上に光導波路を配置すると、オンチップレンズの中心から光導波路がずれているので、オンチップレンズで集めた光を光導波路に導きにくくなる。光導波路に導かれなかった光はロスになり、やはり、感度が下がり、光電変換の効率も悪くなる。
As described above, when an optical waveguide is provided between the light receiving unit and the on-chip lens in a shifted state, if the optical waveguide is disposed under the center of the on-chip lens, a part of the optical waveguide is It may protrude from the light receiver. When a part of the optical waveguide protrudes from the light receiving part, the light passing through the protruding part is not photoelectrically converted and is lost. Therefore, the sensitivity is lowered and the efficiency of photoelectric conversion is also deteriorated.
In addition, a part of the optical waveguide may be applied to the light receiving portion of the adjacent pixel, and in this case, color mixing occurs.
On the other hand, when the optical waveguide is disposed on the center of the light receiving portion, the optical waveguide is displaced from the center of the on-chip lens, and thus it is difficult to guide the light collected by the on-chip lens to the optical waveguide. The light that has not been guided to the optical waveguide is lost, the sensitivity is lowered, and the efficiency of photoelectric conversion also deteriorates.
上述した問題の解決のために、本発明においては、画素を微細化しても、感度や光電変換の効率が充分に得られる固体撮像素子を提供するものである。また、この固体撮像素子を備えた撮像装置を提供するものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a solid-state imaging device that can sufficiently obtain sensitivity and photoelectric conversion efficiency even when pixels are miniaturized. Moreover, the imaging device provided with this solid-state image sensor is provided.
本発明の固体撮像素子は、画素毎にそれぞれ形成された、光電変換が行われる受光部と、この受光部の上方の絶縁層内に埋め込まれて形成され、光を受光部に導く光導波路と、光導波路の上方に形成されたオンチップレンズとを含む固体撮像素子である。そして、フローティングディフュージョンを共用する複数個の画素により構成された基本セルと、この基本セルを構成する複数個の画素で共用され、複数個の画素の外側に配置されたトランジスタとを含む。また、基本セルの各画素で共用されるフローティングディフュージョンに転送ゲートを介して接続された受光部と、ほぼ等しい間隔に配置されているオンチップレンズとを含む。さらに、平面位置が、受光部の中心からトランジスタの側に寄るようにずれて形成され、かつ、受光部の内部及びオンチップレンズの内部に含まれるように形成された、光導波路を含む。 The solid-state imaging device according to the present invention includes a light receiving portion that is formed for each pixel and performs photoelectric conversion, and an optical waveguide that is embedded in an insulating layer above the light receiving portion and guides light to the light receiving portion. And a solid-state imaging device including an on-chip lens formed above the optical waveguide. Then, a basic cell constituted by a plurality of pixels sharing the floating diffusion and a transistor shared by the plurality of pixels constituting the basic cell and disposed outside the plurality of pixels are included. In addition, it includes a light receiving portion connected via a transfer gate to a floating diffusion shared by each pixel of the basic cell, and on-chip lenses arranged at substantially equal intervals. In addition, the optical waveguide includes an optical waveguide formed so that the planar position is shifted from the center of the light receiving portion toward the transistor and is included in the light receiving portion and the on-chip lens.
本発明の撮像装置は、入射光を集光する集光光学部と、この集光光学部で集光した入射光を受光して光電変換する固体撮像素子と、この固体撮像素子で光電変換されて得られた信号を処理する信号処理部とを含む。そして、本発明の撮像装置は、固体撮像素子が前記本発明の固体撮像素子の構成であるものである。 An image pickup apparatus according to the present invention includes a condensing optical unit that condenses incident light, a solid-state image sensor that receives and photoelectrically converts incident light collected by the condensing optical unit, and a photoelectric converter that performs photoelectric conversion using the solid-state image sensor. And a signal processing unit for processing the signal obtained in this manner. In the imaging apparatus of the present invention, the solid-state imaging device has the configuration of the solid-state imaging device of the present invention.
上述の本発明の固体撮像素子の構成によれば、基本セルの複数個の画素でフローティングディフュージョンとトランジスタを共用し、フローティングディフュージョンに転送ゲートを介して受光部を接続している。これにより、共用しない場合と比較して、受光部の面積の割合を増やし、受光部の面積を広げることが可能になる。そして、画素を微細化したときの受光部の面積の縮小の度合いを緩和することができる。このため、光導波路の寸法を埋め込み性の限界にならないようにして、かつ限界近くまで画素を微細化することが可能になる。
また、オンチップレンズが等しい間隔に形成されているので、所謂無効領域を少なくすることができ、無効領域によるロスの発生を抑制することができる。
さらに、光導波路の平面位置が、受光部の中心からトランジスタの側に寄るようにずれて形成され、かつ受光部の内部及びオンチップレンズの内部に含まれるように形成されている。これにより、オンチップレンズで集めた光を充分に光導波路へ導くことができ、光導波路を通った光が確実に受光部に入射する。また、光導波路を通った光が隣の画素の受光部に入射して生じる混色を、防ぐことができる。
According to the above-described configuration of the solid-state imaging device of the present invention, the floating diffusion and the transistor are shared by the plurality of pixels of the basic cell, and the light receiving unit is connected to the floating diffusion via the transfer gate. Thereby, compared with the case where it does not share, it becomes possible to increase the ratio of the area of a light-receiving part, and to expand the area of a light-receiving part. And the degree of reduction of the area of the light receiving portion when the pixels are miniaturized can be reduced. For this reason, it is possible to reduce the size of the optical waveguide so that the size of the optical waveguide does not become the limit of embeddability and to near the limit.
In addition, since the on-chip lenses are formed at equal intervals, so-called invalid areas can be reduced, and loss due to the invalid areas can be suppressed.
Further, the planar position of the optical waveguide is formed so as to be shifted from the center of the light receiving portion toward the transistor side, and is formed so as to be included in the inside of the light receiving portion and the inside of the on-chip lens. Thereby, the light collected by the on-chip lens can be sufficiently guided to the optical waveguide, and the light passing through the optical waveguide surely enters the light receiving unit. In addition, it is possible to prevent color mixing that occurs when light passing through the optical waveguide enters the light receiving portion of the adjacent pixel.
上述の本発明の撮像装置の構成によれば、固体撮像素子が前記本発明の撮像装置の構成であるので、固体撮像素子の画素を微細化することができ、無効領域によるロスの発生を抑制することができる。また、オンチップレンズと光導波路を通った光を、確実に受光部に入射させることが可能になる。 According to the configuration of the imaging device of the present invention described above, since the solid-state imaging device is the configuration of the imaging device of the present invention, the pixels of the solid-state imaging device can be miniaturized and the occurrence of loss due to the invalid area is suppressed. can do. In addition, light that has passed through the on-chip lens and the optical waveguide can be reliably incident on the light receiving unit.
上述の本発明によれば、画素を微細化したときの受光部の面積の縮小の度合いを緩和することができるので、画素を微細化して、固体撮像素子の集積度を高めることや、固体撮像素子を備えた撮像装置の多画素化や小型化を図ることができる。
そして、無効領域によるロスの発生を抑制することができ、オンチップレンズで集めた光を充分に光導波路へ導くことができ、光導波路を通った光が確実に受光部に入射するので、感度や光電変換の効率を向上することができる。
従って、本発明により、画素を微細化しても感度や光電変換の効率が充分に得られる固体撮像素子、並びに、固体撮像素子を備えた撮像装置を実現することができる。
According to the above-described present invention, the degree of reduction in the area of the light receiving portion when the pixels are miniaturized can be alleviated, so that the pixels can be miniaturized to increase the integration degree of the solid-state imaging device, or the solid-state imaging The number of pixels and the size of the imaging device including the element can be reduced.
In addition, the loss caused by the ineffective region can be suppressed, the light collected by the on-chip lens can be sufficiently guided to the optical waveguide, and the light passing through the optical waveguide is surely incident on the light receiving portion. And the efficiency of photoelectric conversion can be improved.
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a solid-state imaging device that can sufficiently obtain sensitivity and photoelectric conversion efficiency even if the pixels are miniaturized, and an imaging device including the solid-state imaging device.
以下、発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態とする)について説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.固体撮像素子の第1の実施の形態
2.固体撮像素子の第2の実施の形態
3.変形例
4.撮像装置の実施の形態
Hereinafter, the best mode for carrying out the invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described.
The description will be given in the following order.
1. 1. First embodiment of solid-
<1.固体撮像素子の第1の実施の形態>
本発明の固体撮像素子の第1の実施の形態の概略構成図(平面図)を、図1に示す。
図1に示すように、この固体撮像素子は、多数の画素が縦横にマトリクス状に配置されてなる。図1では、撮像素子の中心Cの周囲の縦6個×横6個=36個の画素を示している。
各画素は、フォトダイオードからなり、受光した光の光電変換が行われる受光部1と、入射光を受光部へ導く光導波路3と、入射光を集束させるオンチップレンズ4とを備えている。
また、縦2個×横2個の合計4個の画素において、光で変換して得られた電荷を蓄積することができるフローティングディフュージョンFDを共用している。そして、4個の画素のそれぞれにおいて、受光部1と、4個で共用しているフローティングディフュージョンFDとの間に、転送ゲート2が設けられている。
さらに、フローティングディフュージョンFDを共用する4個の画素の上下に、トランジスタTr1,Tr2,Tr3が配置されている。各トランジスタTr1,Tr2,Tr3の構成は、特に限定されないが、例えば、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタ等を含む。
<1. First Embodiment of Solid-State Image Sensor>
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram (plan view) of the first embodiment of the solid-state imaging device of the present invention.
As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device has a large number of pixels arranged vertically and horizontally in a matrix. FIG. 1 shows 6 vertical pixels × 6 horizontal pixels = 36 pixels around the center C of the image sensor.
Each pixel includes a photodiode, and includes a
In addition, the floating diffusion FD capable of accumulating charges obtained by conversion with light is shared by a total of four pixels of 2 vertical pixels × 2 horizontal pixels. In each of the four pixels, a
Furthermore, transistors Tr1, Tr2, and Tr3 are arranged above and below the four pixels that share the floating diffusion FD. The configuration of each of the transistors Tr1, Tr2, and Tr3 is not particularly limited, and includes, for example, an amplification transistor, a reset transistor, a selection transistor, and the like.
ここで、図1の右下の4個の画素を抽出して、図2に示す。
本実施の形態の固体撮像素子では、フローティングディフュージョンFDを共用する4個の画素を基本セルとしており、この図2は、図1の右下の基本セルと撮像素子の中心Cとを示している。
Here, the four pixels at the lower right of FIG. 1 are extracted and shown in FIG.
In the solid-state imaging device of the present embodiment, four pixels sharing the floating diffusion FD are used as basic cells, and FIG. 2 shows the basic cell at the lower right of FIG. 1 and the center C of the imaging device. .
図2に示すように、4個の画素のそれぞれにおいて、光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cからずれている。
具体的には、図中上側の2個の画素では、光導波路3の中心3Cが受光部1の中心1Cよりも上側にずれている。図中下側の2個の画素では、光導波路3の中心3Cが受光部1の中心1Cよりも下側にずれている。
また、撮像素子の中心Cから各画素の受光部1の中心1Cに線を結んで考えると、上側の2個の画素では、光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cよりも撮像素子の中心Cからの距離が近くなっている。下側の2個の画素では、光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cよりも撮像素子の中心Cからの距離が遠くなっている。即ち、光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cよりも撮像素子の中心Cからの距離が近い画素と、距離が遠い画素とが、混在している。
図1の全体の平面図に戻って考えてみると、全体としても、光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cよりも撮像素子の中心Cからの距離が近い画素と、距離が遠い画素とが、混在していることがわかる。光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cよりも撮像素子の中心Cからの距離が近い画素は、上から2行目の各画素と、下から2行目の各画素である。その他の4行の画素では、光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cよりも撮像素子の中心Cからの距離が遠くなっている。
前記特許文献1等に記載されている従来例では、光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cよりも撮像素子の中心Cからの距離が同じか近い画素ばかりであり、光導波路3の中心の方が遠い画素は存在しない。この点で、本実施の形態の構成は、従来例とは全く異なっている。
As shown in FIG. 2, the
Specifically, in the upper two pixels in the figure, the
Further, when a line is connected from the center C of the image sensor to the center 1C of the
Returning to the overall plan view of FIG. 1 as a whole, the distance between the
In the conventional example described in
図1の固体撮像素子の一部の部品を抽出した平面図を、図3〜図5に示す。図3は、光導波路3と受光部1とトランジスタTr1,Tr2,Tr3等を示している。図4は、オンチップレンズ4のみを示している。図5は、オンチップレンズ4と光導波路3を示している。なお、図3〜図5において、部品と共に、撮像素子の中心Cを示している。
FIGS. 3 to 5 are plan views obtained by extracting some components of the solid-state imaging device in FIG. FIG. 3 shows the
図3に示すように、各画素の受光部1は、4つの画素を基本セルとして、規則的に配置されている。
基本セルの4つの画素は、共用するフローティングディフュージョンFDの周りに集まっている。
一方、トランジスタTr1,Tr2,Tr3を挟む上下2つの画素は、間隔が離れている。そして、1行置きに、画素の間隔が変わっている。即ち、同じ基本セル内の画素との画素間隔1aよりも、トランジスタを挟んだ基本セルの画素との画素間隔1cが大きくなっている。
また、隣の基本セルの画素は同じ基本セルの画素よりも間隔が離れている。そして、1列置きに、画素の間隔が変わっている。即ち、同じ基本セル内の画素との画素間隔1bよりも、隣の基本セルの画素との画素間隔1dが大きくなっている。
これに対して、光導波路3は、上下方向、左右方向とも、ほぼ等しい間隔に配置されている。即ち、同じ基本セル内の画素との導波路間隔3aと、トランジスタを挟んだ基本セルの画素との導波路間隔3cとがほぼ等しくなっている。また、同じ基本セル内の画素との導波路間隔3bと、隣の基本セルの画素との導波路間隔3dとがほぼ等しくなっている。
さらに、いずれの画素においても、光導波路3は、その平面配置が、受光部1に含まれるようになっている。
As shown in FIG. 3, the
The four pixels of the basic cell are gathered around the shared floating diffusion FD.
On the other hand, the two upper and lower pixels sandwiching the transistors Tr1, Tr2, and Tr3 are spaced apart. The pixel interval changes every other line. That is, the pixel interval 1c between the pixels in the basic cell with the transistor interposed therebetween is larger than the pixel interval 1a between the pixels in the same basic cell.
Further, the pixels of the adjacent basic cell are spaced apart from the pixels of the same basic cell. The pixel spacing changes every other column. That is, the pixel interval 1d between the pixels in the adjacent basic cell is larger than the pixel interval 1b between the pixels in the same basic cell.
On the other hand, the
Furthermore, in any pixel, the planar arrangement of the
図4に示すように、オンチップレンズ4は、上下方向、左右方向とも、ほぼ等しい間隔に配置されている。即ち、同じ基本セル内の画素とのレンズ間隔と、トランジスタを挟んだ基本セルの画素とのレンズ間隔とがほぼ等しい間隔4aとなっている。また、同じ基本セル内の画素とのレンズ間隔と、隣の基本セルの画素とのレンズ間隔とがほぼ等しい間隔4bとなっている。
なお、オンチップレンズの間隔が等しくないと、各画素のオンチップレンズを同じ直径及び同じ曲率に形成したときに、オンチップレンズの間隔が広い箇所において、オンチップレンズの間に入射光が集束しない領域、所謂無効領域が広くなってしまう。
As shown in FIG. 4, the on-
If the distance between the on-chip lenses is not equal, when the on-chip lens of each pixel is formed with the same diameter and the same curvature, the incident light is focused between the on-chip lenses at a location where the distance between the on-chip lenses is wide. The area that is not, that is, the so-called invalid area becomes wide.
図5に示すように、光導波路3とオンチップレンズ4とは、それぞれの相対位置が画素の位置によって変わっている。
撮像素子の中心Cから見て、上側の2行の画素では、オンチップレンズ4の上半分に光導波路3がある。撮像素子の中心Cの両側の2行の画素では、オンチップレンズ4の上下方向の中央付近に光導波路3がある。撮像素子の中心Cから見て、下側の2行の画素では、オンチップレンズ4の下半分に光導波路3がある。
撮像素子の中心Cから見て、右側の2列の画素では、オンチップレンズ4の右半分に光導波路3がある。撮像素子の中心Cの両側の2列の画素では、オンチップレンズ4の左右方向の中央付近に光導波路3がある。撮像素子の中心Cから見て、左側の2列の画素では、オンチップレンズ4の左半分に光導波路3がある。
さらに、いずれの画素においても、光導波路3は、その平面配置が、オンチップレンズ4に含まれるようになっている。
As shown in FIG. 5, the relative positions of the
When viewed from the center C of the image sensor, the upper two rows of pixels have the
As seen from the center C of the image sensor, the
Furthermore, in any pixel, the planar arrangement of the
この第1の実施の形態では、オンチップレンズ4と受光部1との相対位置が、撮像素子の中心Cから見た画素の位置によって変わっている。そして、撮像素子の中心Cから画素までの距離に対応して、オンチップレンズ4が受光部1の中心1Cから撮像素子の中心Cの側にずれている。
即ち、オンチップレンズ4は、瞳補正がなされている。これに対して、光導波路3は、瞳補正がなされていない。
In the first embodiment, the relative position between the on-
That is, the on-
また、各部品の間隔を見ると、以下のようになっている。
同じ基本セル内の上下の2画素について、画素間隔1aよりも、導波路間隔3aが広くなっている。同じ基本セル内の左右の2画素について、導波路間隔3bは、画素間隔1bより若干広くなっている。
同じ基本セル内の上下の2画素の画素間隔1aと、トランジスタを挟む2つの基本セルの画素の画素間隔1cとは異なっている。
このように画素間隔1aと画素間隔1cとが異なっている場合に、もし各画素において光導波路3を受光部1の中心1C付近に配置すると、入射角度依存性がずれるため、横縞やシェーディング等の光学特性に影響が出る。
これに対して、光導波路3の位置を受光部1の中心付近からずらして、ほぼ光導波路3を等間隔に配置すると、入射角度依存性が揃うため、これらの特性を向上させることができる。
また、導波路間隔3aと導波路間隔3cとは、ほぼ同じになっている。なお、導波路間隔3aと導波路間隔3cとは同じであることが望ましいが、同じでなくてもよい。
縦方向の導波路間隔を等間隔にすると、横方向の入射角度依存性が向上して、横縞やシェーディング等の光学特性を向上させることができる。
導波路間隔3bと導波路間隔3dとは、ほぼ同じになっている。なお、導波路間隔3bと導波路間隔3dとは同じであることが望ましいが、同じでなくてもよい。
同じ基本セル内の左右の2画素の画素間隔1bと比較して、左右に隣接する2つの基本セルの画素の画素間隔1dが、やや広くなっている。なお、画素間隔1bと画素間隔1dとは同じであることが望ましいが、同じでなくてもよい。
導波路間隔3bと導波路間隔3dとがほぼ同じで、かつ、画素間隔1bと画素間隔1dとが異なっているため、光導波路3の中心3Cが受光部1の中心1Cから左右にわずかにずれている。ずれの向きは、左又は右に隣接する基本セルの方であり、基本セルの中心のフローティングディフュージョンFDから離れる向きである。
画素間隔1aと画素間隔1cの和は、導波路間隔3aと導波路間隔3cの和と同じである。これらの和は、基本セルの上下方向のピッチに相当する。
画素間隔1bと画素間隔1dの和は、導波路間隔3bと導波路間隔3dの和と同じである。これらの和は、基本セルの左右方向のピッチに相当する。
Also, the intervals between the parts are as follows.
For the upper and lower two pixels in the same basic cell, the
A pixel interval 1a between two upper and lower pixels in the same basic cell is different from a pixel interval 1c between two basic cell pixels sandwiching the transistor.
In this way, when the pixel interval 1a and the pixel interval 1c are different, if the
On the other hand, if the position of the
The
When the waveguide intervals in the vertical direction are made equal, the incident angle dependency in the horizontal direction is improved, and optical characteristics such as horizontal stripes and shading can be improved.
The
Compared to the pixel interval 1b between the two left and right pixels in the same basic cell, the pixel interval 1d between the pixels in the two adjacent left and right basic cells is slightly wider. Note that the pixel interval 1b and the pixel interval 1d are preferably the same, but need not be the same.
Since the
The sum of the pixel interval 1a and the pixel interval 1c is the same as the sum of the
The sum of the pixel interval 1b and the pixel interval 1d is the same as the sum of the
各画素の断面構造は、受光部1と光導波路3とオンチップレンズ4とを備えていれば、その他の構成は特に限定されない。
The cross-sectional structure of each pixel is not particularly limited as long as the
図1の固体撮像素子の画素の断面構造の一形態の断面図を、図6に示す。
図6に示すように、半導体基板10の例えばpウェル領域に、n型の電荷蓄積層11とその表層のp+の正電荷蓄積領域12とが形成されて、受光部1が構成されている。さらに、受光部1の右に隣接して、半導体基板10上に、ゲート絶縁膜13及びゲート電極14が形成されている。ゲート電極14は、図1の転送ゲート2である。ゲート電極14の右に隣接して、半導体基板10内にフローティングディフュージョンFDが形成されている。半導体基板10には、図示しない断面において、トランジスタTr1,Tr2,Tr3のソース・ドレイン領域が形成されている。ゲート電極14への電圧の印加によって、信号電荷が受光部1からフローティングディフュージョンFDに転送される。
FIG. 6 shows a cross-sectional view of one embodiment of the cross-sectional structure of the pixel of the solid-state imaging device in FIG.
As shown in FIG. 6, an n-type
受光部1を被覆して、半導体基板10上に、それぞれ例えば酸化シリコンからなる、第1絶縁膜15、第2絶縁膜16、第3絶縁膜17、第4絶縁膜21、第5絶縁膜22、第6絶縁膜26、第7絶縁膜27、並びに、第8絶縁膜31が積層されている。また、これらの絶縁膜の層間に、例えば炭化シリコンからなる第1拡散防止膜20及び第2拡散防止膜25、並びに、例えば窒化シリコンからなる第3拡散防止膜30が積層されている。これらの絶縁膜及び拡散防止膜が積層されて、全体として絶縁層が構成されている。
A first insulating
第3絶縁膜17には、配線用溝が形成されて、この配線用溝にバリアメタル層18と導電層19とから構成される第1配線層が埋め込まれている。第5絶縁膜22においても同様に、配線用溝にバリアメタル層23と導電層24とから構成される第2配線層が埋め込まれている。第7絶縁膜27においても同様に、配線用溝にバリアメタル層28と導電層29とから構成される第2配線層が埋め込まれている。バリアメタル層18,23,28には、例えばタンタル/窒化タンタルの積層膜を使用することができる。導電層19,24,29には、銅等の各種配線用金属材料を使用することができる。前述した第1〜第3拡散防止膜は、導電層19,24,29を構成する銅等の金属の拡散を防止するための膜である。
第8絶縁膜31の上には、酸化シリコンからなる第9絶縁膜33が形成されている。
A wiring groove is formed in the third insulating
A ninth insulating
そして、受光部1の上方において、上述のように積層形成された、第4絶縁膜21〜第9絶縁膜33、第2拡散防止膜25及び第3拡散防止膜30に対して、これらの膜を貫通する凹部が形成され、第1拡散防止膜20が凹部の底面を構成している。
凹部の内側の壁面は、基板の主面に垂直な面となっており、さらに、凹部の縁部として第9絶縁膜33の部分において上方ほど広がる順テーパー状の開口形状部となっている。
凹部の内壁を被覆して、パッシベーション膜36が形成されている。また、例えば、パッシベーション膜36の上層において凹部に埋め込まれて、絶縁膜の酸化シリコン(屈折率1.45)よりも高い屈折率を有する埋め込み層37が形成されている。埋め込み層37は凹部の内部を完全に埋めている。
Then, above the
The inner wall surface of the concave portion is a surface perpendicular to the main surface of the substrate, and further has a forward tapered opening shape portion that spreads upward in the portion of the ninth insulating
A
埋め込み層37には、シロキサン系樹脂(屈折率1.7)やポリイミド等の高屈折率樹脂等を使用することができる。また、これらの樹脂中に、例えば酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ハフニウム等の金属酸化物微粒子を含有させて屈折率を高めることも可能である。また、凹部の内部を埋め込むことが可能であれば、高い屈折率を有する無機材料を使用することも可能である。
パッシベーション膜36には、絶縁膜の酸化シリコンに屈折率が同じか近い材料、或いは、酸化シリコンよりも屈折率が高い材料を、使用することができる。後者の例としては、窒化シリコンや酸窒化シリコン(SiON)が挙げられる。
パッシベーション膜36を絶縁膜の酸化シリコンに屈折率が同じか近い材料により形成した場合には、凹部の内部の埋め込み層37が光導波路3となる。
パッシベーション膜36を絶縁膜の酸化シリコンよりも屈折率が高い材料により形成した場合には、凹部の内部のパッシベーション膜36及び埋め込み層37によって、光導波路3が構成される。
For the buried
For the
When the
When the
埋め込み層37の上層に、例えば接着層としても機能する平坦化樹脂層38が形成され、その上層に、例えば、青色B、緑色G、赤色Rの各色のカラーフィルター39が画素毎に形成されている。カラーフィルター39の上層に、オンチップレンズ4が形成されている。
図6からわかるように、光導波路3は、受光部1やオンチップレンズ4よりも狭い幅に形成されており、かつ、平面位置が、受光部1やオンチップレンズ4の平面位置の内部に含まれるように形成されている。
この図6に示す画素構造を基本として、画素の撮像素子の中心Cからの位置によって、受光部1と光導波路3とオンチップレンズ4の平面位置をずらして、画素を形成する。
A
As can be seen from FIG. 6, the
Based on the pixel structure shown in FIG. 6, pixels are formed by shifting the planar positions of the
図6に示した画素の断面構造を有する固体撮像素子は、例えば以下のようにして、製造することができる。
半導体基板10の例えばpウェル領域に、n型の電荷蓄積層11とその表層のp+の正電荷蓄積領域12とを順次形成して受光部1を形成すると共に、受光部1に隣接してゲート絶縁膜13及びゲート電極14を形成する。また、半導体基板10内にフローティングディフュージョンFDやトランジスタTr1,Tr2,Tr3のソース・ドレイン領域を形成する。
The solid-state imaging device having the cross-sectional structure of the pixel shown in FIG. 6 can be manufactured, for example, as follows.
For example, in the p-well region of the
次に、例えば、CVD(化学的気相成長)法等により、受光部1を被覆して、全面的に酸化シリコンを堆積させて、第1絶縁膜15を形成する。
次に、例えば、第1絶縁膜15の上に酸化シリコンを堆積させて第2絶縁膜16を形成し、さらに酸化シリコンを堆積させて第3絶縁膜17を形成する。
次に、例えば、エッチング加工により第3絶縁膜17に配線用溝を形成し、さらにスパッタリングにより配線用溝の内壁を被覆して、例えばタンタル/酸化タンタルを成膜して、バリアメタル層18を形成する。
続いて、銅のシード層を形成して、電解メッキ処理により全面に銅を成膜し、CMP(化学的機械的研磨)法等により配線用溝の外に形成された銅を除去して導電層19を形成する。
さらに、導電層19の表面にバリアメタル層18を形成し、配線用溝の外に形成されたバリアメタル層18を除去する。なお、図6では導電層19の表面にもバリアメタル層18を形成しているが、導電層19の表面にバリアメタル層18を形成しない場合には、この工程は省略される。
このようにして、配線用溝に埋め込まれたバリアメタル層18と導電層19からなる第1配線層を形成する。
Next, the first insulating
Next, for example, silicon oxide is deposited on the first insulating
Next, for example, a trench for wiring is formed in the third insulating
Subsequently, a copper seed layer is formed, copper is formed on the entire surface by electrolytic plating, and the copper formed outside the wiring trench is removed by CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or the like. Layer 19 is formed.
Further, a
In this way, the first wiring layer composed of the
次に、第1配線層の上に、例えばCVD法により炭化シリコンを堆積させ、第1拡散防止膜20を形成する。
続いて、第2絶縁膜16、第3絶縁膜17及びその配線用溝、バリアメタル層18と導電層19からなる第1配線層、第1拡散防止膜20を形成したプロセスと同様のプロセスを繰り返す。これにより、第4絶縁膜21、第5絶縁膜22及びその配線用溝、バリアメタル層23と導電層24からなる第2配線層、第2拡散防止膜25、第6絶縁膜26、第7絶縁膜27及びその配線用溝、バリアメタル層28と導電層29からなる第3配線層を形成する。さらに、例えばCVD法により窒化シリコンを堆積して第3拡散防止膜30を形成する。次に、第3拡散防止膜30の上に、第8絶縁膜31を形成する。
続いて、全面に、例えば酸化シリコンを堆積させて、第9絶縁膜33を形成する。
Next, silicon carbide is deposited on the first wiring layer by, for example, a CVD method to form the first
Subsequently, a process similar to the process of forming the second insulating
Subsequently, for example, silicon oxide is deposited on the entire surface to form a ninth insulating
次に、例えば、フォトリソグラフィ工程により、凹部を開口するパターンのレジスト膜をパターン形成して、等方性エッチング或いは異方性エッチング等のエッチングを施し、第0絶縁膜33に上方ほど広がる順テーパー状の開口形状部を形成する。
次に、レジスト膜を除去して、例えばレジスト膜と同一のパターンの第2のレジスト膜をパターン形成する。そして、反応性イオンエッチング等の異方性エッチングを施して、第4絶縁膜21〜第9絶縁膜33、第2拡散防止膜25、第3拡散防止膜30に対して、凹部を形成する。このとき、例えば、酸化シリコンと窒化シリコンや炭化シリコン等の材料に応じて条件を変更しながらエッチングを進行させ、開口底部が第1拡散防止膜20に到達した時点で速やかにエッチングが停止するようにする。これにより、第1拡散防止膜20が凹部の底面となるので、凹部の深さを一定として、受光部1と光導波路3との距離が一定になる。
このようにして、凹部の縁部として第9絶縁膜33の部分で順テーパー状の開口形状部となっている凹部を開口することができる。
Next, for example, a resist film having a pattern for opening a recess is formed by a photolithography process, and etching such as isotropic etching or anisotropic etching is performed. An opening shape portion is formed.
Next, the resist film is removed and, for example, a second resist film having the same pattern as the resist film is formed. Then, anisotropic etching such as reactive ion etching is performed to form recesses in the fourth insulating
In this way, a concave portion having a forward tapered opening shape portion can be opened at the portion of the ninth insulating
次に、例えば成膜温度が380℃程度のプラズマCVD法により、凹部の内壁を被覆して、酸化シリコンよりも高い屈折率を有する窒化シリコン又は酸窒化シリコン(SiON)を堆積させて、パッシベーション膜36を形成する。開口部の縁部が順テーパー形状となっているが、堆積時の異方性により開口部の縁部で厚く堆積し、凹部の底部近くで薄くなるようなプロファイルとなる。
次に、例えば成膜温度が400℃程度のスピンコート法により、酸化チタン等の金属酸化物微粒子を含有するシロキサン系樹脂を成膜し、パッシベーション膜36の上層において凹部に埋め込んで、酸化シリコンよりも屈折率が高い埋め込み層37を形成する。塗布後に、必要に応じて例えば300℃程度のポストベーク処理を行う。また、ポリイミド樹脂の場合には、例えば350℃程度の温度で成膜できる。
Next, a passivation film is formed by depositing silicon nitride or silicon oxynitride (SiON) having a refractive index higher than that of silicon oxide by covering the inner wall of the recess by, for example, a plasma CVD method with a film forming temperature of about 380 ° C. 36 is formed. Although the edge of the opening has a forward tapered shape, the profile is such that it is deposited thick at the edge of the opening due to anisotropy during deposition and thins near the bottom of the recess.
Next, for example, a siloxane-based resin containing metal oxide fine particles such as titanium oxide is formed by a spin coating method at a film formation temperature of about 400 ° C., embedded in the recesses in the upper layer of the
次に、埋め込み層37の上層に例えば接着層としても機能する平坦化樹脂層38を形成する。その上層に、例えば、青色B、緑色G、赤色Rの各色のカラーフィルター39を画素毎に形成する。さらに、その上層にオンチップレンズ4を形成する。
上述した製造方法において、第3配線層の形成工程より後で、埋め込み層の形成工程の前において、半導体中のダングリングボンドを終端化するための水素処理(シンタリング)を行うことができる。
このようにして、図6に示した断面構造を有する固体撮像素子を製造することができる。
Next, a
In the manufacturing method described above, hydrogen treatment (sintering) for terminating dangling bonds in the semiconductor can be performed after the third wiring layer forming step and before the buried layer forming step.
In this way, a solid-state imaging device having the cross-sectional structure shown in FIG. 6 can be manufactured.
続いて、画素の模式的な平面レイアウト図を、図7に示す。
断面円形の埋め込み層37(及びパッシベーション膜36)によって、光導波路3が構成されている。
また、図6における第1〜第3配線層等の配線層が、絶縁膜中において、光導波路3の周囲を囲むようにメッシュ状に形成されている。メッシュ状とは、例えば配線層と絶縁膜が上下に交互に積層した状態を示す。例えば、図中上下方向に延びる配線層W1,W2と、左右方向に延びる配線層W3,W4により囲まれた領域内において、光導波路3が設けられている。配線層W1,W2,W3,W4のそれぞれが、例えばメッシュ状の構造を有している。
なお、図7には受光部1を示していないが、光導波路3よりも外側に受光部1が形成されており、例えば図6の断面構造の場合、配線層W1,W2,W3,W4の位置付近に、受光部1の外縁がある。
Subsequently, a schematic plan layout diagram of the pixel is shown in FIG.
The
In addition, wiring layers such as the first to third wiring layers in FIG. 6 are formed in a mesh shape so as to surround the periphery of the
Although the
次に、図1に示した36個の画素に対する、カラーフィルターの色の配置の一形態を、図8に示す。
図8に示す配置では、各基本セルの4個の画素に、赤色R及び青色Bが1つずつ、緑色G(Gb,Gr)が2つずつ、割り当てられている。そして、緑色G同士と、赤色R及び青色Bとが、それぞれフローティングディフュージョンFDを挟んで対向する画素に割り当てられている。
Next, FIG. 8 shows one form of color filter color arrangement for the 36 pixels shown in FIG.
In the arrangement shown in FIG. 8, one red R and one blue B and two green G (Gb, Gr) are assigned to four pixels of each basic cell. And green G, red R, and blue B are each allocated to the pixel which opposes on both sides of the floating diffusion FD.
ここで、実際に、図1に示した平面レイアウト及び図8のカラーフィルターの配置を有する固体撮像素子を実際に作製した。
また、比較対照として、光導波路3の間隔を一定ではなく、光導波路3の間隔をずらした構成(図3に対して、導波路間隔3aと導波路間隔3cを異ならせた構成)の固体撮像素子を作製した。
両者の固体撮像素子について、同じ緑色のカラーフィルターである、Gbのフィルターの画素と、Grのフィルターの画素とについて、光の入射角による出力の変化を調べた。結果を、図9A及び図9Bに示す。図9Aは光導波路3の間隔をずらした構成の結果であり、図9Bは、光導波路3の間隔を一定にした構成の結果である。
Here, a solid-state imaging device having the planar layout shown in FIG. 1 and the arrangement of the color filters shown in FIG. 8 was actually manufactured.
For comparison, the solid-state imaging has a configuration in which the interval between the
For both solid-state imaging devices, the change in output due to the incident angle of light was examined for the Gb filter pixel and the Gr filter pixel, which are the same green color filters. The results are shown in FIGS. 9A and 9B. FIG. 9A shows the result of the configuration in which the intervals of the
図9Aより、光導波路3の間隔をずらした構成では、同じ緑色の画素にもかかわらず、出力差が出ている。
図9Bより、光導波路3の間隔を一定にした構成では、出力が同じになった。さらに、画素特性の評価も行ったところ、横縞、色むら、シェーディング等の特性が向上した。
従って、光導波路3の間隔が一定であることが望ましい。しかし、間隔が一定でなくても、ある程度近い値であれば、撮像素子としての使用上、特に問題を生じない。
From FIG. 9A, in the configuration in which the interval between the
From FIG. 9B, the output is the same in the configuration in which the interval between the
Therefore, it is desirable that the distance between the
さらに、この第1の実施の形態の固体撮像素子の、基本セルの4個の画素の等価回路図の一形態を、図10に示す。
図10に示すように、4つの画素のフォトダイオードから成る受光部1が、転送ゲート2を介して共通のフローティングディフュージョンFDに接続されている。また、フローティングディフュージョンFDは、リセットトランジスタRSTの一方のソース・ドレイン領域と、増幅トランジスタAmpのゲートとに接続されている。増幅トランジスタAmpの一方のソース・ドレイン領域には、選択トランジスタSELの一方のソース・ドレイン領域が接続されている。リセットトランジスタRSTの他方のソース・ドレイン領域と、増幅トランジスタAmpの他方のソース・ドレイン領域とには、電源電位Vddが接続されている。選択トランジスタSELの他方のソース・ドレイン領域には、信号線100が接続されている。即ち、フローティングディフュージョンFDから、3つのトランジスタRST,Amp,SELの側は、通常の4トランジスタ(転送ゲートの転送トランジスタを含む)を有する画素と同様の構成となっている。
Furthermore, FIG. 10 shows one form of an equivalent circuit diagram of four pixels of the basic cell of the solid-state imaging device of the first embodiment.
As shown in FIG. 10, a
次に、図10に示した回路構成を、実際に形成した場合を説明する。
図11は、説明する2つの例における、基本セルの4個の画素が使用するトランジスタの位置関係を示す図である。基本セルの4個の画素の上側と下側に、それぞれ帯状のトランジスタTrが配置されている。
第1の例では、図11に鎖線で示すように、上側のトランジスタの右半分と、下側のトランジスタの右半分を使用する。各トランジスタの左半分は、上や下の基本セルの4個の画素で使用する。
第2の例では、図11に破線で示すように、下側のトランジスタ全体を使用する。上側のトランジスタは、上の基本セルの4個の画素で使用する。
Next, a case where the circuit configuration shown in FIG. 10 is actually formed will be described.
FIG. 11 is a diagram illustrating the positional relationship of the transistors used by the four pixels of the basic cell in two examples to be described. Band-shaped transistors Tr are arranged above and below the four pixels of the basic cell, respectively.
In the first example, as shown by a chain line in FIG. 11, the right half of the upper transistor and the right half of the lower transistor are used. The left half of each transistor is used by the four pixels of the upper and lower basic cells.
In the second example, the entire lower transistor is used as shown by the broken line in FIG. The upper transistor is used in the four pixels of the upper basic cell.
第1の例の配線の一形態を、図12Aに示す。上側のトランジスタの右半分にリセットトランジスタRSTが形成され、下側のトランジスタの右半分に増幅トランジスタAmp及び選択トランジスタSELが形成されている。フローティングディフュージョンFDと、リセットトランジスタRSTの一方のソース・ドレイン領域及び増幅トランジスタAmpのゲートとを結んで、上下に配線110が形成されている。
One form of the wiring of the first example is shown in FIG. 12A. A reset transistor RST is formed in the right half of the upper transistor, and an amplification transistor Amp and a selection transistor SEL are formed in the right half of the lower transistor. A
第2の例の配線の一形態を、図12Bに示す。下側のトランジスタの右半分にリセットトランジスタRSTが形成され、中央に増幅トランジスタAmpが形成され、左半分に選択トランジスタSELが形成されている。フローティングディフュージョンFDと増幅トランジスタAmpのゲートとを結んで下側に上下に配線110が形成されており、その途中から配線110が右に分岐して、リセットトランジスタRSTの一方のソース・ドレイン領域に接続されている。
One mode of the wiring of the second example is shown in FIG. 12B. A reset transistor RST is formed in the right half of the lower transistor, an amplification transistor Amp is formed in the center, and a selection transistor SEL is formed in the left half. A
上述の本実施の形態によれば、基本セルの4個の画素でフローティングディフュージョンFDやトランジスタTr1,Tr2,Tr3を共用している。これにより、フローティングディフュージョンFDやトランジスタTr1,Tr2,Tr3を共用しない場合と比較して、受光部1の面積の割合を増やし、受光部1の面積を広げることが可能になる。そして、画素を微細化したときの受光部1の面積の縮小の度合いを緩和することができる。このため、光導波路3の寸法を埋め込み性の限界にならないようにして、かつ、限界近くまで画素を微細化することが可能になる。
従って、画素を微細化して、固体撮像素子の集積度を高めることや、固体撮像素子を備えた撮像装置の多画素化や小型化を図ることができる。
According to the present embodiment described above, the floating diffusion FD and the transistors Tr1, Tr2, Tr3 are shared by the four pixels of the basic cell. Thereby, compared with the case where floating diffusion FD and transistor Tr1, Tr2, Tr3 are not shared, the ratio of the area of the light-receiving
Therefore, the pixels can be miniaturized to increase the integration degree of the solid-state image sensor, and the number of pixels and the size of the image pickup apparatus including the solid-state image sensor can be increased.
また、本実施の形態によれば、オンチップレンズ4が等間隔に形成されているので、所謂無効領域を少なくすることができ、無効領域によるロスの発生を抑制することができる。
さらに、本実施の形態によれば、光導波路3は、その平面位置が、受光部1の中心1CからトランジスタTr1,Tr2,Tr3の側に寄るようにずれて形成され、かつ、受光部1の内部及びオンチップレンズ4の内部に含まれるように形成されている。これにより、オンチップレンズ4で集めた光を充分に光導波路3へ導くことができ、光導波路3を通った光を確実に受光部1に入射させることができる。また、光導波路3を通った光が隣の画素の受光部1に入射して生じる混色を防ぐことができる。
従って、感度や光電変換の効率を向上することができるので、画素を微細化しても感度や光電変換の効率が充分に得られる固体撮像素子、並びに、固体撮像素子を備えた撮像装置を実現することができる。
In addition, according to the present embodiment, since the on-
Furthermore, according to the present embodiment, the
Therefore, since sensitivity and photoelectric conversion efficiency can be improved, a solid-state image sensor that can sufficiently obtain sensitivity and photoelectric conversion efficiency even when pixels are miniaturized, and an image pickup apparatus including the solid-state image sensor are realized. be able to.
また本実施の形態によれば、光導波路3がほぼ等しい間隔に配置されているので、図9Bに示したように、光の入射角による出力の変化を同じにして、横縞、色むら、シェーディング等の特性を向上することができる。
Further, according to the present embodiment, since the
この第1の実施の形態では、撮像素子の中心Cから外側に向かうに従い、オンチップレンズ4の中心から光導波路3の中心を離した配置となっている。このような配置を有する構成は、光学レンズが短焦点であるカメラ(例えば、携帯電話用のカメラ)に使用することが望ましい。
In the first embodiment, the center of the
なお、第1の実施の形態の説明において、図1に示した36個の画素を有する場合を例示して説明したが、実際には同様の法則を適用して、数万以上の多数の画素を配置して固体撮像素子を構成することができる。
例えば、4画素の基本セルを75万個集積することによって、300万個の画素を集積することができる。
In the description of the first embodiment, the case of having the 36 pixels shown in FIG. 1 has been described as an example. However, in reality, the same rule is applied, and a large number of pixels of tens of thousands or more are applied. To form a solid-state image sensor.
For example, by integrating 750,000 basic cells of 4 pixels, 3 million pixels can be integrated.
上述した第1の実施の形態では、図6や図8に示したように、カラーフィルターを使用したカラー固体撮像素子に適用していた。
本発明は、カラー固体撮像素子だけでなく、カラーフィルターを使用しない白黒の固体撮像素子や赤外光検出用の固体撮像素子、並びに一部の画素にカラーフィルターを設けないで赤外光受光用画素とした固体撮像素にも適用することができる。
In the first embodiment described above, as shown in FIGS. 6 and 8, the present invention is applied to a color solid-state imaging device using a color filter.
The present invention is not only a color solid-state image sensor, but also a black-and-white solid-state image sensor that does not use a color filter, a solid-state image sensor for detecting infrared light, and an infrared light receiving device without providing a color filter in some pixels The present invention can also be applied to a solid-state imaging element that is a pixel.
<2.固体撮像素子の第2の実施の形態>
本発明の固体撮像素子の第2の実施の形態の概略構成図(平面図)を図13に示す。
図13に示すように、この固体撮像素子は、多数の画素が縦横にマトリクス状に配置されてなる。図13では、撮像素子の中心Cの周囲の縦6個×横6個=36個の画素を示している。
各画素は、フォトダイオードからなり、受光した光の光電変換が行われる受光部1と、入射光を受光部へ導く光導波路3と、入射光を集束させるオンチップレンズ4とを備えている。
また、左上の画素及び右下の画素の斜めに並ぶ2個の画素において、フローティングディフュージョンFDを共用している。そして、2個の画素のそれぞれにおいて、受光部1と、2個で共用しているフローティングディフュージョンFDとの間に、転送ゲート2が設けられている。
さらに、縦2個・横2個の4個の画素の上下に、トランジスタTr1,Tr2,Tr3が配置されている。各トランジスタTr1,Tr2,Tr3の構成は、特に限定されないが、例えば、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタ等を含む。
<2. Second Embodiment of Solid-State Image Sensor>
FIG. 13 shows a schematic configuration diagram (plan view) of the second embodiment of the solid-state imaging device of the present invention.
As shown in FIG. 13, this solid-state imaging device has a large number of pixels arranged vertically and horizontally in a matrix. FIG. 13 shows 6 vertical pixels × 6 horizontal pixels = 36 pixels around the center C of the image sensor.
Each pixel includes a photodiode, and includes a
In addition, the floating diffusion FD is shared by two pixels arranged diagonally, the upper left pixel and the lower right pixel. In each of the two pixels, a
In addition, transistors Tr1, Tr2, and Tr3 are arranged above and below the four pixels of two vertically and two horizontally. The configuration of each of the transistors Tr1, Tr2, and Tr3 is not particularly limited, and includes, for example, an amplification transistor, a reset transistor, a selection transistor, and the like.
ここで、図13の右下の4個の画素のうち、フローティングディフュージョンFDを共用する2個の画素を抽出して、図14に示す。
本実施の形態の固体撮像素子では、フローティングディフュージョンFDを共用する2個の画素を基本セルとしており、この図14は、図13の右下の基本セルと撮像素子の中心Cとを示している。
Here, out of the four pixels at the lower right in FIG. 13, two pixels sharing the floating diffusion FD are extracted and shown in FIG. 14.
In the solid-state imaging device according to the present embodiment, two pixels sharing the floating diffusion FD are used as basic cells, and FIG. 14 shows the basic cell at the lower right of FIG. 13 and the center C of the imaging device. .
図14に示すように、2個の画素のそれぞれにおいて、光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cからずれている。
具体的には、図中左上の画素では、光導波路3の中心3Cが受光部1の中心1Cよりも上側にずれている。図中右下の画素では、光導波路3の中心3Cが受光部1の中心1Cよりも下側にずれている。
また、撮像素子の中心Cから各画素の受光部1の中心1Cに線を結んで考えると、左上の画素では、光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cよりも撮像素子の中心Cからの距離が近くなっている。右下の画素では、光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cよりも撮像素子の中心Cからの距離が遠くなっている。即ち、光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cよりも撮像素子の中心Cからの距離が近い画素と、距離が遠い画素とが、混在している。
図13の全体の平面図に戻って考えてみると、全体としても、光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cよりも撮像素子の中心Cからの距離が近い画素と、距離が遠い画素とが、混在していることがわかる。光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cよりも撮像素子の中心Cからの距離が近い画素は、上から2行目の各画素と、下から2行目の各画素である。その他の4行の画素では、光導波路3の中心3Cが、受光部1の中心1Cよりも撮像素子の中心Cからの距離が遠くなっている。この点は、図1の第1の実施の形態と同様である。
As shown in FIG. 14, the
Specifically, in the upper left pixel in the figure, the
Further, when a line is connected from the center C of the image sensor to the center 1C of the
Returning to the overall plan view of FIG. 13 as a whole, the distance between the
図13の固体撮像素子のオンチップレンズ4と光導波路3を抽出して、図15に示す。図15において、部品と共に、撮像素子の中心Cを示している。
図15に示すように、光導波路3とオンチップレンズ4とは、それぞれの相対位置が画素の位置によらず、ほぼ同じになっている。この点は、第1の実施の形態とは異なっている。
そして、各画素において、オンチップレンズ4の中心付近に光導波路3がある。
図15に示すように、光導波路3とオンチップレンズ4は、それぞれ、上下方向、左右方向とも、等しい間隔に配置されている。
The on-
As shown in FIG. 15, the relative positions of the
In each pixel, the
As shown in FIG. 15, the
この第2の実施の形態では、オンチップレンズ4と受光部1との相対位置が、光導波路3と受光部1との相対位置と同様に、画素の行毎にほぼ同じになっている。そして、オンチップレンズ4は、受光部1の中心1Cから左右方向にはほとんどずれていない。
即ち、オンチップレンズ4は、瞳補正がなされていない。光導波路3も同様に、瞳補正がなされていない。
In the second embodiment, the relative position between the on-
That is, the on-
この第2の実施の形態においても、各画素の断面構造は、受光部1と光導波路3とオンチップレンズ4とを備えていれば、その他の構成は特に限定されない。
例えば、図6に示した断面構造や、図7に示した平面レイアウトを、使用することができる。
Also in the second embodiment, as long as the cross-sectional structure of each pixel includes the
For example, the cross-sectional structure shown in FIG. 6 or the planar layout shown in FIG. 7 can be used.
さらに、この第2の実施の形態の固体撮像素子の、基本セルの2つの画素の等価回路図の一形態を、図16に示す。
図16に示すように、2つの画素のフォトダイオードから成る受光部1が、転送ゲート2を介して共通のフローティングディフュージョンFDに接続されている。また、フローティングディフュージョンFDは、リセットトランジスタRSTの一方のソース・ドレイン領域と、増幅トランジスタAmpのゲートとに接続されている。増幅トランジスタAmpの一方のソース・ドレイン領域には、選択トランジスタSELの一方のソース・ドレイン領域が接続されている。リセットトランジスタRSTの他方のソース・ドレイン領域と、増幅トランジスタAmpの他方のソース・ドレイン領域とには、電源電位Vddが接続されている。選択トランジスタSELの他方のソース・ドレイン領域には、信号線100が接続されている。即ち、フローティングディフュージョンFDから、3つのトランジスタRST,Amp,SELの側は、通常の4トランジスタ(転送ゲートの転送トランジスタを含む)と同様の構成となっている。
Furthermore, FIG. 16 shows one form of an equivalent circuit diagram of two pixels of the basic cell of the solid-state imaging device of the second embodiment.
As shown in FIG. 16, the
なお、この第2の実施の形態において、先に説明した第1の実施の形態と同様の構成については、同一符号を付して、重複説明を省略する。 In the second embodiment, the same components as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
上述の本実施の形態によれば、基本セルの2個の画素でフローティングディフュージョンFDやトランジスタTr1,Tr2,Tr3を共用している。これにより、フローティングディフュージョンFDやトランジスタTr1,Tr2,Tr3を共用しない場合と比較して、受光部1の面積の割合を増やし、受光部1の面積を広げることが可能になる。そして、画素を微細化したときの受光部1の面積の縮小の度合いを緩和することができる。このため、光導波路3の寸法を埋め込み性の限界にならないようにして、かつ、限界近くまで画素を微細化することが可能になる。
従って、画素を微細化して、固体撮像素子の集積度を高めることや、固体撮像素子を備えた撮像装置の多画素化や小型化を図ることができる。
According to the above-described embodiment, the floating diffusion FD and the transistors Tr1, Tr2, and Tr3 are shared by the two pixels of the basic cell. Thereby, compared with the case where floating diffusion FD and transistor Tr1, Tr2, Tr3 are not shared, the ratio of the area of the light-receiving
Therefore, the pixels can be miniaturized to increase the integration degree of the solid-state image sensor, and the number of pixels and the size of the image pickup apparatus including the solid-state image sensor can be increased.
また、本実施の形態によれば、オンチップレンズ4が等間隔に形成されているので、所謂無効領域を少なくすることができ、無効領域によるロスの発生を抑制することができる。
さらに、本実施の形態によれば、光導波路3は、その平面位置が、受光部1の中心1CからトランジスタTr1,Tr2,Tr3の側に寄るようにずれて形成され、かつ、受光部1の内部及びオンチップレンズ4の内部に含まれるように形成されている。これにより、オンチップレンズ4で集めた光を充分に光導波路3へ導くことができ、光導波路3を通った光を確実に受光部1に入射させることができる。また、光導波路3を通った光が隣の画素の受光部1に入射して生じる混色を防ぐことができる。
従って、感度や光電変換の効率を向上することができるので、画素を微細化しても感度や光電変換の効率が充分に得られる固体撮像素子、並びに、固体撮像素子を備えた撮像装置を実現することができる。
In addition, according to the present embodiment, since the on-
Furthermore, according to the present embodiment, the
Therefore, since sensitivity and photoelectric conversion efficiency can be improved, a solid-state image sensor that can sufficiently obtain sensitivity and photoelectric conversion efficiency even when pixels are miniaturized, and an image pickup apparatus including the solid-state image sensor are realized. be able to.
また本実施の形態によれば、光導波路3がほぼ等しい間隔に配置されているので、光の入射角による出力の変化を同じにして、横縞、色むら、シェーディング等の特性を向上することができる。
Further, according to the present embodiment, since the
この第2の実施の形態では、光導波路3の中心3Cとオンチップレンズ4の中心とがほぼ一致した配置となっているため、光を効率よく集光することができ、効率良く電荷を得ることができる。このような配置を有する構成は、光学レンズがズームレンズのような複数の焦点を持つカメラに使用することが望ましい。
In the second embodiment, since the
なお、第2の実施の形態の説明において、図13に示した36個の画素を有する場合を例示して説明したが、実際には同様の法則を適用して、数万以上の多数の画素を配置して固体撮像素子を構成することができる。
例えば、2画素の基本セルを400万個集積することによって、800万個の画素を集積することができる。
In the description of the second embodiment, the case of having the 36 pixels shown in FIG. 13 has been described as an example. However, in reality, the same rule is applied and a large number of pixels of tens of thousands or more are applied. To form a solid-state image sensor.
For example, 8 million pixels can be integrated by integrating 4 million basic cells of 2 pixels.
上述の各実施の形態では、2つの画素又は4つの画素の基本セルでフローティングディフュージョンFDやトランジスタを共用していた。
本発明では、フローティングディフュージョン等を共用する基本セルの画素数は、複数であれば、特に限定されるものではない。
なお、配線や画素の配置が縦方向と横方向である場合には、基本セルの画素数が偶数であると、画素のレイアウトを考えやすい。
In the above-described embodiments, the floating diffusion FD and the transistor are shared by two pixels or basic cells of four pixels.
In the present invention, the number of pixels of the basic cell sharing the floating diffusion or the like is not particularly limited as long as it is plural.
Note that when the arrangement of wirings and pixels is in the vertical direction and the horizontal direction, it is easy to consider the pixel layout when the number of pixels in the basic cell is an even number.
上述の各実施の形態では、トランジスタTr1,Tr2,Tr3のある上又は下に、光導波路3を受光部1の中心1Cからずらしており、光導波路3を受光部1の中心1Cから左右方向にはごくわずかにずらしているだけか、ずらしていない。即ち、光導波路3については瞳補正を行っていない。
本発明では、上述の各実施の形態の構成に対して、さらに光導波路3を受光部1の中心1Cから左又は右にずらした構成としても構わない。例えば、光導波路3についても瞳補正を考慮して、右半分の画素では光導波路3を左にずらし、左半分の画素では光導波路3を右にずらし、ずらす量は撮像素子の中心Cからの距離に対応して変えるようにしても良い。
このように、本発明は、オンチップレンズに対して瞳補正を行うだけでなく光導波路に対しても瞳補正を行った構成についても、適用することが可能である。
In each of the above-described embodiments, the
In the present invention, the
Thus, the present invention can be applied not only to the pupil correction for the on-chip lens but also to the configuration in which the pupil correction is performed for the optical waveguide.
<3.変形例>
固体撮像素子の実施の形態の変形例を、以下にいくつか示す。
<3. Modification>
Some modifications of the embodiment of the solid-state imaging device are shown below.
まず、光導波路3の断面形状の各形態を、図17に示す。
図17Aは、図7に示したと同様に円形の光導波路である。図17Bは、楕円形の光導波路である。図17Cは、長方形(矩形)の光導波路である。図17Dは、八角形の光導波路である。
これらの断面形状で、それぞれ実際に光導波路を有する固体撮像素子を作製したところ、いずれの断面形状でも、固体撮像素子として問題なく動作させることができた。
光導波路の断面形状を、これら以外の形状とすることも可能である。
なお、光導波路の断面形状は、外側に凸な形状とすることが望ましい。これにより、光導波路用の凹部や埋め込み層を安定して形成することができる。
First, each form of the cross-sectional shape of the
FIG. 17A is a circular optical waveguide as shown in FIG. FIG. 17B shows an elliptical optical waveguide. FIG. 17C is a rectangular (rectangular) optical waveguide. FIG. 17D shows an octagonal optical waveguide.
With these cross-sectional shapes, solid-state imaging devices each actually having an optical waveguide were fabricated. As a result, any cross-sectional shape could be operated without any problem as a solid-state imaging device.
The cross-sectional shape of the optical waveguide may be other than these.
Note that the cross-sectional shape of the optical waveguide is desirably convex outward. Thereby, the recessed part and embedding layer for optical waveguides can be formed stably.
次に、トランジスタの配置と、受光部1に対する光導波路3の配置の各形態を、図18〜図20に示す。なお、図18〜図20においては、フローティングディフュージョンの図示を省略して、簡略化している。
Next, each form of the arrangement of the transistors and the arrangement of the
図18に示す第1の変形例では、フローティングディフュージョンを共用する4個の基本セルの左右に、トランジスタTrを配置している。
基本セルの左側の2つの画素では、受光部1の中心から光導波路3が左にずれている。
基本セルの右側の2つの画素では、受光部1の中心から光導波路3が右にずれている。
In the first modification shown in FIG. 18, the transistors Tr are arranged on the left and right of the four basic cells sharing the floating diffusion.
In the two pixels on the left side of the basic cell, the
In the two pixels on the right side of the basic cell, the
図19に示す第2の変形例では、フローティングディフュージョンを共用する4個の基本セルの右と下に、トランジスタTrを配置している。この場合、上から2段目以降の基本セルでは、基本セルの上下左右にトランジスタTrが配置されていることになる。
基本セルの左上の画素では、受光部1の中心から光導波路3が左上にずれている。
基本セルの右上の画素では、受光部1の中心から光導波路3が右上にずれている。
基本セルの左下の画素では、受光部1の中心から光導波路3が左下にずれている。
基本セルの右下の画素では、受光部1の中心から光導波路3が右下にずれている。
In the second modification shown in FIG. 19, transistors Tr are arranged on the right and bottom of the four basic cells sharing the floating diffusion. In this case, in the basic cells in the second and subsequent stages from the top, the transistors Tr are arranged on the top, bottom, left and right of the basic cells.
In the upper left pixel of the basic cell, the
In the upper right pixel of the basic cell, the
In the lower left pixel of the basic cell, the
In the lower right pixel of the basic cell, the
図20に示す第3の変形例では、上下2個の画素でフローティングディフュージョンを共用して基本セルを構成し、基本セルの上下にトランジスタTrが配置されている。
基本セルの上の画素では、受光部1の中心から光導波路3が上側にずれている。
基本セルの下の画素では、受光部1の中心から光導波路3が下側にずれている。
In the third modification shown in FIG. 20, a basic cell is configured by sharing floating diffusion between two upper and lower pixels, and transistors Tr are arranged above and below the basic cell.
In the pixel above the basic cell, the
In the pixel below the basic cell, the
上述した第1及び第2の実施の形態では、撮像素子の中心Cが、基本セルの各画素の間のフローティングディフュージョンFDの位置にある場合を説明した。本発明において、撮像素子の中心の位置は、フローティングディフュージョンFDの位置に限定されるものではなく、その他の位置であっても構わない。例えば、受光部の内部等の画素の内部や、トランジスタ付近等の基本セルの間であっても構わない。
ここで、撮像素子の中心Cが、受光部の内部にある場合の変形例について、図1及び図4に対応する平面図を、それぞれ、図21及び図22に示す。図21及び図22に示すように、撮像素子の中心Cが、受光部1の内部でオンチップレンズ4の中心付近にある。
In the first and second embodiments described above, the case where the center C of the image sensor is at the position of the floating diffusion FD between the pixels of the basic cell has been described. In the present invention, the position of the center of the image sensor is not limited to the position of the floating diffusion FD, and may be another position. For example, it may be inside a pixel such as the inside of a light receiving unit or between basic cells such as near a transistor.
Here, FIG. 21 and FIG. 22 show plan views corresponding to FIG. 1 and FIG. 4, respectively, with respect to modifications in the case where the center C of the image sensor is inside the light receiving unit. As shown in FIGS. 21 and 22, the center C of the image sensor is in the vicinity of the center of the on-
<4.撮像装置の実施の形態>
次に、本発明の撮像装置の実施の形態を説明する。
本発明の撮像装置の一実施の形態の概略構成図(ブロック図)を、図23に示す。
この撮像装置としては、例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話のカメラ等が挙げられる。
<4. Embodiment of Imaging Device>
Next, an embodiment of the imaging apparatus of the present invention will be described.
FIG. 23 shows a schematic configuration diagram (block diagram) of an embodiment of an imaging apparatus of the present invention.
Examples of the imaging device include a video camera, a digital still camera, and a mobile phone camera.
図23に示すように、撮像装置500は、固体撮像素子(図示せず)を備えた撮像部501を有している。この撮像部501の前段には、入射光を集光して像を結像させる結像光学系502が備えられている。また、撮像部501の後段には、撮像部501を駆動する駆動回路、固体撮像素子で光電変換された信号を画像に処理する信号処理回路等を有する信号処理部503が接続されている。また、信号処理部503によって処理された画像信号は、画像記憶部(図示せず)によって記憶させることができる。
このような撮像装置500において、固体撮像素子として、前述した実施の形態の固体撮像素子等の、本発明の固体撮像素子を用いることができる。
As illustrated in FIG. 23, the
In such an
本実施の形態の撮像装置500によれば、本発明の固体撮像素子、即ち、前述したように、光導波路3の中心3Cの平面位置を受光部1の中心1Cからずらして形成して、画素を微細化しても、充分な感度や変換効率が得られる固体撮像素子を用いている。これにより、固体撮像素子の画素を微細化して撮像装置500の多画素化や小型化を図ることができ、比較的暗いところでも撮像を行うことができる、という利点がある。
According to the
なお、本発明の撮像装置は、図23に示した構成に限定されることはなく、固体撮像素子を用いる撮像装置であれば、適用することが可能である。
例えば、固体撮像素子は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
本発明の撮像装置は、例えば、カメラや撮像機能を有する携帯機器等、各種の撮像装置に適用することができる。また、「撮像」の広義の意味として、指紋検出装置等も含む。
Note that the imaging apparatus of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 23 and can be applied to any imaging apparatus using a solid-state imaging device.
For example, the solid-state imaging device may be in a form formed as a single chip, or in a modular form having an imaging function in which an imaging unit and a signal processing unit or an optical system are packaged together. Also good.
The imaging apparatus of the present invention can be applied to various imaging apparatuses such as a camera and a portable device having an imaging function. The broad meaning of “imaging” includes a fingerprint detection device and the like.
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
1 受光部、2 転送ゲート、3 光導波路、4 オンチップレンズ、10 半導体基板、11 電荷蓄積層、12 正電荷蓄積領域、13 ゲート絶縁膜、14 ゲート電極、18,23,28 バリアメタル層、19,24,29 導電層、20 第1拡散防止膜、36 パッシベーション膜、37 埋め込み層、38 平坦化樹脂層、39 カラーフィルター、100 信号線、110 配線、500 撮像装置、501 撮像部、502 光学系、503 信号処理部、FD フローティングディフュージョン、RST リセットトランジスタ、Amp 増幅トランジスタ、SEL 選択トランジスタ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
フローティングディフュージョンを共用する複数個の前記画素により構成された基本セルと、
前記基本セルを構成する複数個の前記画素で共用され、前記複数個の画素の外側に配置されたトランジスタと、
前記基本セルの各前記画素で共用される前記フローティングディフュージョンに転送ゲートを介して接続された前記受光部と、
ほぼ等しい間隔に配置されている、前記オンチップレンズと、
平面位置が、前記受光部の中心から前記トランジスタの側に寄るようにずれて形成され、かつ、前記受光部の内部及び前記オンチップレンズの内部に含まれるように形成された、前記光導波路とを含む
固体撮像素子。 A light receiving portion that performs photoelectric conversion, formed for each pixel, an optical waveguide that is embedded in an insulating layer above the light receiving portion, guides light to the light receiving portion, and above the optical waveguide A solid-state imaging device including a formed on-chip lens,
A basic cell composed of a plurality of the pixels sharing a floating diffusion;
A transistor shared by a plurality of the pixels constituting the basic cell and disposed outside the plurality of pixels;
The light-receiving unit connected via a transfer gate to the floating diffusion shared by the pixels of the basic cell;
The on-chip lenses arranged at approximately equal intervals;
The optical waveguide formed so that a planar position is shifted from the center of the light receiving portion toward the transistor and is included in the light receiving portion and in the on-chip lens; Including a solid-state imaging device.
入射光を集光する集光光学部と、
フローティングディフュージョンを共用する複数個の前記画素により構成された基本セルと、前記基本セルを構成する複数個の前記画素で共用され、前記複数個の画素の外側に配置されたトランジスタと、前記基本セルの各前記画素で共用される前記フローティングディフュージョンに転送ゲートを介して接続された前記受光部と、ほぼ等しい間隔に配置されている、前記オンチップレンズと、平面位置が、前記受光部の中心から前記トランジスタの側に寄るようにずれて形成され、かつ、前記受光部の内部及び前記オンチップレンズの内部に含まれるように形成された、前記光導波路とを含む前記固体撮像素子と、
前記固体撮像素子で光電変換されて得られた信号を処理する信号処理部とを含む
撮像装置。 A light receiving portion that performs photoelectric conversion, formed for each pixel, an optical waveguide that is embedded in an insulating layer above the light receiving portion, guides light to the light receiving portion, and above the optical waveguide An imaging apparatus including a solid-state imaging device including an on-chip lens formed,
A condensing optical unit that condenses incident light;
A basic cell constituted by a plurality of the pixels sharing a floating diffusion, a transistor shared by the plurality of pixels constituting the basic cell and disposed outside the plurality of pixels, and the basic cell The on-chip lens, which is disposed at substantially the same interval as the light receiving unit connected to the floating diffusion shared by each of the pixels via a transfer gate, and a planar position from the center of the light receiving unit The solid-state imaging device including the optical waveguide, which is formed so as to be shifted toward the transistor, and is included in the light receiving unit and the on-chip lens;
A signal processing unit that processes a signal obtained by photoelectric conversion by the solid-state imaging device;
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