JPH04218965A

JPH04218965A - 固体撮像素子

Info

Publication number: JPH04218965A
Application number: JP3082334A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nishihara; 博西原; Yasushi Watanabe; 恭志渡辺
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-11-01
Filing date: 1991-04-15
Publication date: 1992-08-10

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ，電子ス
チールカメラ等に用いられる２次元の固体撮像素子に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、２次元固体撮像素子には、ＭＯＳ
型，ＣＣＤインターライン型及びこれらの変形型が種々
発表されているが、ここでは、現在主流になっているＣ
ＣＤインターライン型２次元固体撮像素子を例にとって
説明する。

【０００３】図４は、従来の２次元固体撮像素子の平面
図であり、図５は図４のＣ−Ｃ′部の断面図である。図
４，図５において、１はマイクロレンズ、２はオンチッ
プカラーフィルタ、３は垂直転送ＣＣＤ（以下「Ｖ−Ｃ
ＣＤ」という）、４はＡｌ遮光膜、５は半導体基板、６
はフォトダイオード（以下「ＰＤ」という）、７はポリ
シリコンゲート、８，９は平坦化膜、１０はＢＰＳＧ膜
、１１はシリコン酸化膜を示す。マイクロレンズ１は、
受光部のＰＤ６の真上に形成されており、Ａｌ遮光膜４
はＶ−ＣＣＤ３に光が照射されないように設置する。

【０００４】従来の固体撮像素子では、画素ピッチ（画
素サイズ）を小さくして画素子上に形成して感度を向上
させるという方法が行われてきた。このとき、マイクロ
レンズは受光画素子の真上にあり、該レンズのセンター
は、画素のセンターと一致している。また、固体撮像素
子では、一般にインターレースという駆動方法が用いら
れている。これは、１フレーム（１／３０ｓｅｃ周期）
で画面をＡ，Ｂのフィールドに分けて、走査するもので
ある。これを図４の固体撮像素子でいうと、奇数行ライ
ンがＡフィールド、偶数行ラインがＢフィールドに相当
する（フレーム蓄積モードの場合）。また、２次元の解
像度を向上させるため、いわゆる“絵素ずらし”を行う
方法も用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、ＣＣＤ素子を中
心とする単板式２次元固体撮像素子を用いたカラーカメ
ラにおいて、高感度化と高解像度化という対立する要求
が存在する。高感度化は、受光部（フォトダイオード）
を大きくしていかなければならないが、この場合、同一
チップサイズでは、画素数を減らす（１画素のサイズは
向上）または画素上にレンズを設ける等を行う必要があ
る。一方、高解像度化は、画素数を増す事で目標は達成
できるものの、同一チップサイズの場合、画素サイズを
小さくしなければならない。また、“絵素ずらし”の問
題点として、画素以外の部分、特に垂直ＣＣＤ転送部（
図４のＶ−ＣＣＤに相当）なども蛇行させなくてはなら
ない。

【０００６】そこで、本発明は、画素サイズを小さくす
ることなく、また、従来の構造を変えることなく、解像
度を向上させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子は
、複数のフォトダイオードが水平方向及び垂直方向にそ
れぞれ所定ピッチで直線状に設置されている固体撮像素
子において、同一垂直列に属するフォトダイオードへの
光入射領域を、隣接する水平行間で、水平方向に於いて
半ピッチずらせるための光学的手段を設置して成ること
を特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。

【０００９】インターライン転送方式における本発明の
実施例を図１，図２及び図３に示す。図１は、同実施例
の平面図、図２は同実施例の断面図（Ｄ−Ｄ′）、図３
は同実施例の断面図（Ｅ−Ｅ′）である。図１に示すよ
うに、受光部であるフォトダイオード（以下「ＰＤ」と
いう）６の中心が、水平方向及び垂直方向に、一直線上
になるように、一定間隔を保ち設置されていて、垂直転
送ＣＣＤ（以下「Ｖ−ＣＣＤ」という）８は、垂直方向
に直線状にＰＤ６間に設置されている。また、図１，図
２及び図３に示すように、平坦化膜９の上部面上に、マ
イクロレンズ（以下「レンズ」という）１を設置する。該レンズ１は、平面凸レンズの底面の直径を通り、底面
に垂直に切った形状のレンズを用いる。また、前記レン
ズ１の向きは、該レンズ１の垂直面が水平方向を向いて
おり、隣接する行間で向き合う状態で設置されている。

【００１０】また、絶縁層であるＢＰＳＧ膜１０上に、
Ｖ−ＣＣＤ３への余分な光を遮断し、及びＰＤ６におけ
るレンズ１から入射する以外の光を遮断するために、Ａ
ｌ遮断膜４を設置する。本実施例において、前記レンズ
１の垂直面がＰＤ６の中心と対向し、Ａｌ遮光膜４は、
前記レンズ１の垂直面真下から該レンズ１と反対側のＰ
Ｄ６の一部及び同じく反対側のＰＤ６から信号電荷が送
られる同じく反対側のＶ−ＣＣＤ３を覆うように設置さ
れている。そして、これが２次元において、上下及び前
後方向に繰り返されている。上記の構成により、同一垂
直列に属するフォトダイオードへの光入射領域Ｆが、隣
接する水平行間で、水平方向に於いて、半ピッチずれて
いる。また、２はオンチップカラーフィルタ、５は半導
体基板、７はポリシリコンゲート、８，９は平坦化膜、
１０はＢＰＳＧ膜、１１はシリコン酸化膜を示す。

【００１１】次に、信号転送順序について述べる。まず
、レンズ１を通り、光がＰＤ６に照射され、ＰＤ６に電
荷が蓄積される。前記電荷は、奇数行（以下、「Ａフィ
ールド」という）と偶数行（以下「Ｂフィールド」とい
う）の２つに分けて、Ｖ−ＣＣＤ３に１／６０ｓｅｃご
とに転送する。

【００１２】Ｖ−ＣＣＤ３に読み出された信号電荷は、
水平転送ＣＣＤ（図示せず）を介して、ＣＲＴモニタ上
等に画像を再生する。しかし、このままでは、画像が水
平ライン１本毎に、１画素ピッチ分交互にずれたまま表
示されて見づらい画面となる。

【００１３】そこで、この様な場合には、遅延素子（デ
ィレーライン）等を用いて、Ａ／Ｂ両フィールドのうち
、一方（例えば、Ａフィールド）の信号だけを１画素分
遅延させて再生する。

【００１４】上記の動作により、上記のずれをなくし、
しかも、水平解像度を約２倍に向上させることができる
。

【００１５】上記実施例は、隣接する行間で、受光領域
を半ピッチずらすための手段として、上記レンズ１を用
いたが、この手段に限定されるものではない。また、遮
光手段として、レンズ１と同一面において、黒いフィル
ター等の遮光膜をレンズ１以外の部分に設置することで
、より正確な画像をえることができる。また、インター
ライン転送方式ＣＣＤエリアセンサに於ける実施例を示
したが、他の方式の２次元固体撮像素子においても、本
発明は同様に実施可能なものである。

【００１６】

【発明の効果】以上詳細に説明した様に、本発明を用い
ることにより、画素を小さくすることなく、また従来の
構造を変えることなく、解像度を向上させることができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の固体撮像素子の一部平面図
である。

【図２】図１に於けるＤ−Ｄ′部の断面図である。

【図３】図１に於けるＥ−Ｅ′部の断面図である。

【図４】従来の固体撮像素子の一部平面図である。

【図５】図４に於けるＣ−Ｃ′部の断面図である。

【符号の説明】

１　　マイクロレンズ２　　オンチップカラーフィルター３　　垂直転送ＣＣＤ４　　Ａｌ遮光膜５　　半導体基板６　　フォトダイオード７　　ポリシリコンゲート８　　平坦化膜９　　平坦化膜１０　　ＢＰＳＧ１１　　シリコン酸化膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　複数のフォトダイオードが水平方向及
び垂直方向にそれぞれ所定のピッチで直線状に配置され
ている固体撮像素子に於いて、同一垂直列に属するフォ
トダイオードへの光入射領域を、隣接する水平間で、水
平方向に於いて、半ピッチずらせるための光学的手段を
設置して成ることを特徴とする固体撮像素子。