JPH04145662A

JPH04145662A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH04145662A
Application number: JP2268504A
Authority: JP
Inventors: Akira Morishige; 明森重
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-10-08
Filing date: 1990-10-08
Publication date: 1992-05-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕高解像度固体撮像装置に関し、比較的簡単な手段によって、光学系の表面反射による受
光効率の低下を避けながら、相隣るホトセンサーに入射
光が混入するのを低減してコントラストを増強した小型
の単色固体撮像装置を提供すること、および、入射光が
相隣る色フィルター領域へ混入するのを低減し、あるい
は、相隣る色フィルター領域を透過した光が相隣るホト
センサーへ混入するのを低減してコントラストを増強す
ることにより、色再現性を改善した多色固体撮像装置を
提供することを目的とし、線状または面状に配置された多数のホトセンサーによっ
て構成された固体撮像素子の受光面上に、相隣るホトセ
ンサーに入射する光の間に位相差を生じさせる機能を有
する位相シフターをアラインメントして積層して構成し
た。

また、線状または面状に配置された多数のホトセンサー
によって構成された固体撮像素子の上に積層される微細
な色フィルター領域の集合からなる色フィルターの上、
または下に、相隣るホトセンサーまたは色フィルター領
域の入射光の間に位相差を生じさせる機能を有する位相
シフターを配置し、アラインメントして積層して構成し
た。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、高解像度固体撮像装置、特に、相隣るホトセ
ンサー、あるいは、相隣る色フィルター領域の間で、入
射光が混入することを防止した固体撮像装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、撮像装置に要求される、小型化、高画質化に対応
するため、それに用いられる固体撮像装置が多画素化さ
れるにつれて、各画素を形成するホトセンサーの間隔が
著しく狭くなってきた。

そのため、乱反射や光学系に入射した後の屈折、回折等
によって相隣るホトセンサー間で入射光の混入が生じ、
解像度の劣化、スミアあるいはブルーミング類似の現象
が生じるほか１、多色撮像装置においては色再現性の劣
化も生じていた。

このような現象を防ぐためには、隣接するホトセンサー
の境界上に幅の広い遮光層を形成することが考えられる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のようにホトセンサーの境界上に幅
の広い遮光層を形成して、相隣る受光素子間の入射光の
混入を防止すると、遮光層による光の吸収あるいは反射
によって、受光効率が低下し、それでもなお受光効率の
低下を避けようとしてホトセンサーの面積を維持すると
、遮光層の面積だけ受光面を拡大する必要があり、固体
撮像装置が大型になる欠点を伴うことになる。

本発明は、比較的簡単な手段によって、光学系の表面反
射による受光効率の低下を避けながら、相隣るホトセン
サーに入射光が混入するのを低減してコントラストを増
強した小型の単色固体撮像装置を提供すること、および
、入射光が相隣る色フィルター領域へ混入するのを低減
し、あるいは、相隣る色フィルター領域を透過した光が
相隣るホトセンサーへ混入するのを低減してコントラス
トを増強することにより、色再現性を改善した多色固体
撮像装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明にかかる固体撮像装置においては、線状または面
状に配置された多数のホトセンサーによって構成された
固体撮像素子の受光面上に、相隣るホトセンサーに入射
する光の間に位相差を生じさせる機能を有する位相シフ
ターをアラインメントして積層した構成を採用した。

また、線状または面状に配置された多数のホトセンサー
によって構成された固体撮像素子の受光面上に、微細な
色フィルター領域の集合からなる色フィルターを、さら
にその上に、相隣る色フィルター領域に入射する光の間
に位相差を生じさせる機能を有する位相シフターを、ア
ラインメントして積層した構成を採用した。

そしてまた、線状または面状に配置された多数のホトセ
ンサーによって構成された固体撮像素子と、その受光面
上に積層される微細な色フィルター領域の集合からなる
色フィルターの間に、相隣る色フィルター領域を透過し
てホトセンサーに入射する光の間に位相差を生じさせる
機能を有する位相シフターを介挿し、これら三者をアラ
インメントして積層した構成を採用した。

〔作用〕

はじめに、本発明において採用した、相隣るホトセンサ
ー間の入射光の混入を低減する原理を従来例と対比して
説明する。

第６図（ａ）〜（Ｃ）は従来例の原理説明図である。

この図において、１はホトセンサーに入射する光を透過
する透明板、２は遮光層である。

この例においては、相隣るホトセンサーに入射する光を
透過する透明板１の境界に幅が狭い遮光層２を設けてい
る。

第６図（ａ）において、透明板１に入射する入射光■と
入射光■は、相隣るホトセンサーに入射させるものであ
り、ともに同じ波長で、同じ位相である。

光の伝達速度は、伝達媒体の屈折率に反比例するが、入
射光■と入射光■はともに同じ伝達媒体である透明板１
を伝達されるから、透明板１を透過した透過光■′と透
過光■゛は相対的には同じ位相関係を保っている。

そして、第６図（ｂ）に示されるように、透過光■′と
透過光■゛は、それぞれ散乱、屈折、回折等によって拡
大して相隣るホトセンサーに混入することになる。

この場合、透過光■°と透過光■′は位相が同じである
から、その合成光は、第６図（Ｃ）に示されるように、
その境界において加算され、透過光■′と透過光■“の
境界線が不鮮明になる。

第７図（ａ）〜（ｃ）は本発明の原理説明図である。

この図において、３が光の位相を１８０度遅らせる屈折
率と厚さをもつ位相シフタ一部である他は第６図におい
て同符号を付して説明したものと同じである。

この例では、隣接する画素領域間に遮光層２を設け、さ
らに、その一方の画素領域に、透過光の位相を１８０度
遅らせる屈折率と厚さをもつ位相シフタ一部３を設けて
いる。

第７図（ａ）において、透明板１に入射する入射光■と
入射光■は、第６図（ａ）の場合と同じく、ともに同じ
波長と同し位相をもっている。

前記のように、透明板１を透過した直後の両透過光は同
じ位相関係を保っているが、入射光■が位相シフタ一部
３を透過した後においては、透過光■゛と透過光■”は
相対的に１８０度の位相差をもつことになる。

そして、第７図（ｂ）に示されるように、透過光■”と
透過光■°は、それぞれ散乱、屈折、回折等によって拡
大して隣接する画素領域に混入することになるが、それ
らの間に１８０度の位相差があるため、第７図（Ｃ）に
示されるように、その境界で相殺されて、透過光■゛と
透過光■゛の境界線が鮮明になる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面にそってさらに具体的に説
明する。

（１）第１実施例第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施例の固体撮
像装置の説明図である。

この図において、４は石英ガラス板からなる位相シフタ
ー　５はその厚肉部、６は薄肉部、７はホトセンサー、
８はＰ型シリコン基板、９はｎ゛拡散層、１０は１１８
ｉである。

この実施例において、エツチングによって形成された、
薄肉部６と、厚肉部５を有する石英ガラス板が位相シフ
ター４として使用され、ｐ型シリコン基板８上のｎ゛拡
散層９が、線状または面状に配置されて固体撮像装置の
ホトセンサー７を構成している。

光の伝達速度は、その伝達媒体の屈折率に反比例するか
ら、この実施例においては、位相シフター４に、厚肉部
５と薄肉部６を形成することによって、位相シフター４
を透過した後の透過光■。

と透過光■′の間に所望の位相差をもたせることができ
る。

屈折率が異なる媒体中を伝達される光を位相シフトする
媒体の厚さの差りは次式で表される。

ｔ＝θ／３６０・λ・　（ｎ−１）−’ただし、θは透
過光の位相差、λは波長、ｎは屈折率である。

数値を挙げて説明すると、石英ガラスの屈折率は１．４
６であるから、人間の視感度が最も高い緑色の波長５５
００人について、透過光■゛と透過光■°の位相差を１
８０度にするためには、位相シフターの厚肉部５と、薄
肉部６の厚さの差を約６０００人にすればよいことがわ
かる。

その結果、第１図（ｂ）に示されるように、透過光■°
と透過光■“は破線で示されるように互いに混入するが
、両者の位相差が１８０度であるため相殺されて、その
境界線は、実線の■°十■°で示されるように鮮明にな
る。

したがって、解像度の向上、隣接光の混入にＪるスミア
、ブルーミング類似の画質の劣化を防くことができる。

しかし、上記のように、５５００人の波長に１目して約
６０００人の厚さの差をつけると、４〔００人の波長を
もつ紫色にとっては約２５０度Ｏ位相差に相当し、７０
００人の波長をもつ赤色番。

とっては約１４０度の位相差に相当する。

このように、特に、波長の短い紫色についても相が進み
すぎて、相殺効果を失うから、入射光σ波長特性を総合
的に考慮して、上記石英ガラス杉の厚さの差を、上記６
０００人より若干小さくづることが望ましい。

第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の単色用位相うフタ−の
平面図である。

これらの図において、斜線部分は、斜線を施していない
部分を透過する光との間におよそ１８（度の位相差を与
える段差を有する厚肉部を表し７いる。

第２図（ａ）は斜線部分が面状に配置されてしる場合、
第２図（ｂ）は斜線部分が平行な線状に配置されている
場合を示している。

（２）第２実施例第３図は本発明の第２実施例の固体撮像装置の説明図で
ある。

この図において、１１が多色フィルターである他は第１
実施例において同符号を付して説明したものと同じであ
る。

この実施例においては、ホトセンサー７の上に、微細な
色フィルター領域の集合からなる多色フィルター１１を
積層し、さらにその上に位相シフター４をアラインメン
トして積層して多色面体操像装置を形成している。

この実施例によると、第１実施例と同様の原理によって
、位相シフター４によって、入射光■と入射光■が、相
隣る色フィルター領域に混入するのを防いで、色再現性
を改善している。

（３）第３実施例第４図は本発明の第３実施例の固体撮像装置の説明図で
ある。

二の図において使用した符号は第２実施例において使用
したものと同じである。

この実施例においては、入射光■と入射光■をまず微細
な色フィルター領域の集合からなる多色フィルターを透
過させ、隣接する異なる色の透過光の間に位相差を与え
る位相シフターによって、相隣るホトセンサー〇画素領
域に混入するのを防いでいる。

第５図（ａ）〜（ｃ）は撮像装置の多色フィルターの平
面図である。

第５図（ａ）は補色フィルターの例であり、シアン（Ｃ
）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、グリーン（Ｇ）
の微細な色フィルター領域が面状に配置されている。

また、第５図（ｂ）、（Ｃ）は原色フィルターの例であ
り、第５図（ｂ）は、赤（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、青（
Ｂ）のフィルターが線状に配置された場合、第５図（ｃ
）はそれらが面状に配置されている場合を示している。

このように、微細な色フィルター領域が面状あるいは線
状に配置されるから、位相シフターもそれに応じた配置
を採り、互いにアラインメントされていることが必要で
ある。

そして、補色フィルターの場合は、石英ガラスに、イエ
ロ一部は６５００人、マゼンタ部は７０００人、シアン
部は５０００人、グリーン部は６０００人の段差をつけ
て構成し、原色フィルターの場合、同じく石英ガラスに
、赤部は７０００人、前部は５０００人、縁部は６００
０人の段差をつけて構成する。

このように、相隣る色フィルター領域を透過し光の間に
位相差をもたせ、フォトセンサーの相隣る画素領域への
光の混入を低減するため、第２実施例における原理と同
様に、色再現性を改善することができる。

上記の実施例においては、位相シフターとして、石英ガ
ラス板を使用したものを説明したが、石英ガラス板に代
えて、エポキシ樹脂のような透明な樹脂板を使用するこ
とができ、また、ガラス板の上に、薄肉部と厚肉部の厚
さの差に相当する厚さのエポキシ樹脂のような透明体を
貼りつけたものを用いることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、固体撮像装置の
受光効率の向上を図ることができるとともに、解像度を
向上し、スミア、ブルーミング類似画質劣化を低減する
効果がある。

さらに、本発明による多色固体撮像装置においては、色
再現性を改善する効果があり、特に小型固体撮像装置の
技術分野において貢献するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施例の固体撮
像装置の説明図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の単色
用位相シフターの平面図、第３図は本発明の第２実施例
の固体撮像装置の説明図、第４図は本発明の第３実施例
の固体撮像装置の説明図、第５図（ａ）〜（Ｃ）は撮像
装置の多色フィルターの平面図、第６図（ａ）〜（ｃ）
は従来例の原理説明図、第７図（ａ）〜（Ｃ）は本発明
の原理説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、線状または面状に配置された多数のホトセンサ
ーによって構成された固体撮像素子の受光面上に、相隣
るホトセンサーに入射する光の間に位相差を生じさせる
機能を有する位相シフターをアラインメントして積層し
たことを特徴とする固体撮像装置。
（２）、線状または面状に配置された多数のホトセンサ
ーによって構成された固体撮像素子の受光面上に、微細
な色フィルター領域の集合からなる色フィルターを、さ
らにその上に、相隣る色フィルター領域に入射する光の
間に位相差を生じさせる機能を有する位相シフターを、
アラインメントして積層したことを特徴とする固体撮像
装置。
（３）、線状または面状に配置された多数のホトセンサ
ーによって構成された固体撮像素子と、その受光面上に
積層される微細な色フィルター領域の集合からなる色フ
ィルターとの間に、相隣る色フィルター領域を透過して
ホトセンサーに入射する光の間に位相差を生じさせる機
能を有する位相シフターを介挿し、これら三者をアライ
ンメントして積層したことを特徴とする固体撮像装置。