JPH05129569A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
- Publication number
- JPH05129569A JPH05129569A JP3286700A JP28670091A JPH05129569A JP H05129569 A JPH05129569 A JP H05129569A JP 3286700 A JP3286700 A JP 3286700A JP 28670091 A JP28670091 A JP 28670091A JP H05129569 A JPH05129569 A JP H05129569A
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- JP
- Japan
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- light receiving
- solid
- receiving portion
- state image
- lens
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- Withdrawn
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、従来と比べてより高効率で外部より
の入射光を受光部に導くことができることを主要な目的
とする。 【構成】半導体基板(21)の表面領域にマトリクス状に配
設され各々ド−ナツ状の受光部(22)をもつ複数の光電変
換素子を備えた固体撮像素子において、前記各光電変換
素子のド−ナツ状受光部(22)の表面に対応する部分に、
入射光を収束するため表面に凹凸部の形状を合せもつマ
イクロレンズ(26)を夫々設けたことを特徴とする固体撮
像素子。
の入射光を受光部に導くことができることを主要な目的
とする。 【構成】半導体基板(21)の表面領域にマトリクス状に配
設され各々ド−ナツ状の受光部(22)をもつ複数の光電変
換素子を備えた固体撮像素子において、前記各光電変換
素子のド−ナツ状受光部(22)の表面に対応する部分に、
入射光を収束するため表面に凹凸部の形状を合せもつマ
イクロレンズ(26)を夫々設けたことを特徴とする固体撮
像素子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロレンズを備え
た固体撮像素子に関する。
た固体撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＣＣＤ（Ｃharge Ｃoupled Ｄ
evice ）等の固体撮像装置は半導体基板主面に光電変換
部及び信号読み出し部を有しているので、実際に光電変
換に寄与する領域は素子サイズにも依存するが、２０〜
５０％程度に制限されている。この欠点を解決する手段
として、固体撮像装置に集光レンズアレイを組み合わ
せ、入射光を光電変換部に集光する方法が提案されてい
る（例えば、特開平１−３０９３７０号）。
evice ）等の固体撮像装置は半導体基板主面に光電変換
部及び信号読み出し部を有しているので、実際に光電変
換に寄与する領域は素子サイズにも依存するが、２０〜
５０％程度に制限されている。この欠点を解決する手段
として、固体撮像装置に集光レンズアレイを組み合わ
せ、入射光を光電変換部に集光する方法が提案されてい
る（例えば、特開平１−３０９３７０号）。
【０００３】図１（Ａ），（Ｂ）は撮像素子の一種であ
るＣＭＤを示し、図１（Ａ）は断面図、図１（Ｂ）は図
１（Ａ）の受光部の平面図を示す。図中の１はシリコン
基板を示す。前記基板１上には、ド−ナツ形状の受光部
２が形成されている。この受光部２の中心部３は、受光
部２で受光した光信号を電気信号に変換して読み出し
て、信号処理回路（図示せず）に前記電気信号を転送す
る機能を有し光電変換不能の不感帯部である。前記受光
部２を含む基板１上には、受光部２に対応する部分が凹
部になった絶縁膜４が形成されている。この絶縁膜４の
全面には、表面が平坦化された中間膜５が形成されてい
る。
るＣＭＤを示し、図１（Ａ）は断面図、図１（Ｂ）は図
１（Ａ）の受光部の平面図を示す。図中の１はシリコン
基板を示す。前記基板１上には、ド−ナツ形状の受光部
２が形成されている。この受光部２の中心部３は、受光
部２で受光した光信号を電気信号に変換して読み出し
て、信号処理回路（図示せず）に前記電気信号を転送す
る機能を有し光電変換不能の不感帯部である。前記受光
部２を含む基板１上には、受光部２に対応する部分が凹
部になった絶縁膜４が形成されている。この絶縁膜４の
全面には、表面が平坦化された中間膜５が形成されてい
る。
【０００４】図２（Ａ）〜（Ｅ）は、ド−ナツ形状の受
光部により効率良く集光する方法として提示された、画
素の受光部とそれに対するマイクロレンズのレイアウト
を示す図である。具体的には、図２（Ａ）はＣＭＤ素子
のようにド−ナツ形状のレンズド−ナツ形状のレンズ11
を形成した平面図である。図２（Ｂ）はド−ナツ形状の
受光部２に対して格子状のレンズ12を形成した平面図で
ある。図２（Ｃ）は２個のカマボコ状のレンズ13を形成
した平面図である。図２（Ｄ）はストライプ状の２条の
レンズ14を形成した平面図である。図２（Ｅ）は４分割
方形状のレンズ15を形成した平面図である。
光部により効率良く集光する方法として提示された、画
素の受光部とそれに対するマイクロレンズのレイアウト
を示す図である。具体的には、図２（Ａ）はＣＭＤ素子
のようにド−ナツ形状のレンズド−ナツ形状のレンズ11
を形成した平面図である。図２（Ｂ）はド−ナツ形状の
受光部２に対して格子状のレンズ12を形成した平面図で
ある。図２（Ｃ）は２個のカマボコ状のレンズ13を形成
した平面図である。図２（Ｄ）はストライプ状の２条の
レンズ14を形成した平面図である。図２（Ｅ）は４分割
方形状のレンズ15を形成した平面図である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２
（Ａ）〜（Ｅ）のいずれの場合の例を見て明らかのよう
にどのレンズもド−ナツ状の受光部２には高効率で入射
光を集光することはできない。即ち、図２（Ａ），
（Ｂ）では中心部内の入射光はそのまま、ＣＭＤの不感
帯部（図１の不感帯部３）に入射されて光信号とはなら
ない。また図２（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）は各々のレンズ
の間から入射光の中心部に対して同様である。
（Ａ）〜（Ｅ）のいずれの場合の例を見て明らかのよう
にどのレンズもド−ナツ状の受光部２には高効率で入射
光を集光することはできない。即ち、図２（Ａ），
（Ｂ）では中心部内の入射光はそのまま、ＣＭＤの不感
帯部（図１の不感帯部３）に入射されて光信号とはなら
ない。また図２（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）は各々のレンズ
の間から入射光の中心部に対して同様である。
【０００６】本発明は上記事情を鑑みてなされたもの
で、各光電変換素子の受光部に対応する部分に入射光を
収束するレンズを夫々設けることにより、従来と比べて
より高効率で外部よりの入射光を受光部に導くことが可
能な固体撮像素子を提供することを目的とする。
で、各光電変換素子の受光部に対応する部分に入射光を
収束するレンズを夫々設けることにより、従来と比べて
より高効率で外部よりの入射光を受光部に導くことが可
能な固体撮像素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の
表面領域にマトリクス状に配設され各々ド−ナツ状の受
光部をもつ複数の光電変換素子を備えた固体撮像素子に
おいて、前記各光電変換素子のド−ナツ状受光部の表面
に対応する部分に、入射光を収束するため表面に凹凸部
の形状を合せもつマイクロレンズを夫々設けたことを特
徴とする固体撮像素子である。
表面領域にマトリクス状に配設され各々ド−ナツ状の受
光部をもつ複数の光電変換素子を備えた固体撮像素子に
おいて、前記各光電変換素子のド−ナツ状受光部の表面
に対応する部分に、入射光を収束するため表面に凹凸部
の形状を合せもつマイクロレンズを夫々設けたことを特
徴とする固体撮像素子である。
【０００８】
【作用】本発明において、次の様にしてマイクロレンズ
を形成する。まず、受光部の表面にレンズパタ−ン状樹
脂を形成する。つづいて、前記樹脂に熱軟化点以上の熱
処理を加えることにより、凸レンズ部を形成する。ここ
で、通常樹脂は熱軟化し、再凝固する際には樹脂の肉厚
の不均一により、凝固速度の差が生ずることによってい
わゆる“ヒケ”が発生するが、再凝固後の形状が凸レン
ズ形成するには適切な温度管理と凝固速度制御が必要で
ある。
を形成する。まず、受光部の表面にレンズパタ−ン状樹
脂を形成する。つづいて、前記樹脂に熱軟化点以上の熱
処理を加えることにより、凸レンズ部を形成する。ここ
で、通常樹脂は熱軟化し、再凝固する際には樹脂の肉厚
の不均一により、凝固速度の差が生ずることによってい
わゆる“ヒケ”が発生するが、再凝固後の形状が凸レン
ズ形成するには適切な温度管理と凝固速度制御が必要で
ある。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図３（Ａ），
（Ｂ）を参照して説明する。ここで、図３（Ａ）は断面
図、図３（Ｂ）は図２（Ａ）の平面図を示す。
（Ｂ）を参照して説明する。ここで、図３（Ａ）は断面
図、図３（Ｂ）は図２（Ａ）の平面図を示す。
【００１０】図中の21は、シリコン基板を示す。前記基
板21上には、複数のド−ナツ形状の受光部22が形成され
ている。前記受光部22の中心部23は、受光部22で受光し
た光信号を電気信号に変換して読み出して、信号処理回
路（図示せず）に前記電気信号を転送する機能を有し光
電変換不能の不感帯部である。前記受光部22を含む基板
21上には、受光部22に対応する部分が凹部になった絶縁
膜24が形成されている。この絶縁膜24の全面には、表面
が平坦化された中間膜25が形成されている。前記中間膜
25上には、前記受光部22の上方に位置するように円形形
状のマイクロレンズ26が設けれている。ここで、マイク
ロレンズ26の外径（φＤ）はＸ，Ｙ方向の画素ピッチ
（Ｐ）と同様であり、前記受光部22の外径（φｄ）より
大きく形成されている。
板21上には、複数のド−ナツ形状の受光部22が形成され
ている。前記受光部22の中心部23は、受光部22で受光し
た光信号を電気信号に変換して読み出して、信号処理回
路（図示せず）に前記電気信号を転送する機能を有し光
電変換不能の不感帯部である。前記受光部22を含む基板
21上には、受光部22に対応する部分が凹部になった絶縁
膜24が形成されている。この絶縁膜24の全面には、表面
が平坦化された中間膜25が形成されている。前記中間膜
25上には、前記受光部22の上方に位置するように円形形
状のマイクロレンズ26が設けれている。ここで、マイク
ロレンズ26の外径（φＤ）はＸ，Ｙ方向の画素ピッチ
（Ｐ）と同様であり、前記受光部22の外径（φｄ）より
大きく形成されている。
【００１１】しかして、上記実施例に係る固体撮像素子
によれば、受光部22に対応する中間膜25上に、外径が
Ｘ，Ｙ方向の画素ピッチと同様で前記受光部22の外径よ
り大きいマイクロレンズ26を夫々設けることにより、外
周部の凸レンズ部26ａは受光部外形寸法より大なる領域
からの光を内側に屈折させて受光部22に取り込むことが
でき、中心部の凹レンズ部26ｂより入射する光は外周方
向に屈折され、これも受光部22に導くことができ、受光
部23より広い領域からマイクロレンズ26を通る光を従来
と比べてより高効率で入射光を受光部22に導くことがで
きる。
によれば、受光部22に対応する中間膜25上に、外径が
Ｘ，Ｙ方向の画素ピッチと同様で前記受光部22の外径よ
り大きいマイクロレンズ26を夫々設けることにより、外
周部の凸レンズ部26ａは受光部外形寸法より大なる領域
からの光を内側に屈折させて受光部22に取り込むことが
でき、中心部の凹レンズ部26ｂより入射する光は外周方
向に屈折され、これも受光部22に導くことができ、受光
部23より広い領域からマイクロレンズ26を通る光を従来
と比べてより高効率で入射光を受光部22に導くことがで
きる。
【００１２】なお、本発明に係る固体撮像素子は、上記
実施例に係るものに限らず、図５（Ａ），（Ｂ）に示す
ものでもよい。即ち、図４のように円形のマイクロレン
ズ31に囲まれた部分Ｅは外部より入射する光に対してド
−ナツ形状の受光部22にはほとんど集光しない。従っ
て、この実施例では、一片がＬの方形型のマイクロレン
ズ32を受光部22に対応する位置に設けたものである。こ
うした構成にすることにより、前記マイクロレンズ31に
囲まれた部分Ｅの入射光まで集光することができる。
実施例に係るものに限らず、図５（Ａ），（Ｂ）に示す
ものでもよい。即ち、図４のように円形のマイクロレン
ズ31に囲まれた部分Ｅは外部より入射する光に対してド
−ナツ形状の受光部22にはほとんど集光しない。従っ
て、この実施例では、一片がＬの方形型のマイクロレン
ズ32を受光部22に対応する位置に設けたものである。こ
うした構成にすることにより、前記マイクロレンズ31に
囲まれた部分Ｅの入射光まで集光することができる。
【００１３】上記実施例において、Ｘ，Ｙピッチ寸法が
同じ場合について述べたが、Ｘ，Ｙピッチが異なる場合
でも各々それに対応する方形形状の各辺寸法をそれに合
わせれば良い。
同じ場合について述べたが、Ｘ，Ｙピッチが異なる場合
でも各々それに対応する方形形状の各辺寸法をそれに合
わせれば良い。
【００１４】上記実施例において、マイクロレンズは特
開平３−７４４４１号に開示する方法で固体撮像素子の
表面に直接形成してもよく、あるいは薄いフィルム状の
透明体にマイクロレンズ部を形成し，そのフィルムを固
体撮像素子の表面に貼り合せてもよい。
開平３−７４４４１号に開示する方法で固体撮像素子の
表面に直接形成してもよく、あるいは薄いフィルム状の
透明体にマイクロレンズ部を形成し，そのフィルムを固
体撮像素子の表面に貼り合せてもよい。
【００１５】上記実施例において、マイクロレンズは例
えば図６（Ａ）〜（Ｃ）のように形成する。まず、特開
平３−７４４４４１号に開示されているように、受光部
22の表面にレンズパタ−ン状樹脂32を形成する（図６
（Ａ））。つづいて、前記樹脂32に熱軟化点以上の熱処
理を加えることにより、凸レンズ部33を形成する（図６
（Ｂ））。ここで、通常樹脂は熱軟化し、再凝固する際
には樹脂の肉厚の不均一により、凝固速度の差が生ずる
ことによっていわゆる“ヒケ”（図６（Ｃ））が発生す
るが、前記公報には開示されていないものの、再凝固後
の形状が凸レンズ形成するには適切な温度管理と凝固速
度制御が必要である。こうした方法においては、逆に
“ヒケ”を積極的に発生させるべく温度管理，凝固速度
を制御することにより所定のマイクロレンズを形成させ
るものであり、特別な設備も入らず、容易に形成できる
ものである。
えば図６（Ａ）〜（Ｃ）のように形成する。まず、特開
平３−７４４４４１号に開示されているように、受光部
22の表面にレンズパタ−ン状樹脂32を形成する（図６
（Ａ））。つづいて、前記樹脂32に熱軟化点以上の熱処
理を加えることにより、凸レンズ部33を形成する（図６
（Ｂ））。ここで、通常樹脂は熱軟化し、再凝固する際
には樹脂の肉厚の不均一により、凝固速度の差が生ずる
ことによっていわゆる“ヒケ”（図６（Ｃ））が発生す
るが、前記公報には開示されていないものの、再凝固後
の形状が凸レンズ形成するには適切な温度管理と凝固速
度制御が必要である。こうした方法においては、逆に
“ヒケ”を積極的に発生させるべく温度管理，凝固速度
を制御することにより所定のマイクロレンズを形成させ
るものであり、特別な設備も入らず、容易に形成できる
ものである。
【００１６】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、各光
電変換素子の受光部に対応する部分に入射光を収束する
レンズを夫々設けることにより、従来と比べてより高効
率で外部よりの入射光を受光部に導くことが可能な固体
撮像素子を提供できる。
電変換素子の受光部に対応する部分に入射光を収束する
レンズを夫々設けることにより、従来と比べてより高効
率で外部よりの入射光を受光部に導くことが可能な固体
撮像素子を提供できる。
【図１】従来の固体撮像素子の説明図で、図１（Ａ）は
断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の受光部の平面図。
断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の受光部の平面図。
【図２】従来のその他の固体撮像素子の受光部とレンズ
形状の説明図で、図２（Ａ）はド−ナツ形状のレンズを
有する場合、図２（Ｂ）は格子状レンズの場合、図２
（Ｃ）はカマボコ状レンズの場合、図２（Ｄ）はストラ
イプ状レンズの場合、図２（Ｅ）は分割レンズの場合を
示す。
形状の説明図で、図２（Ａ）はド−ナツ形状のレンズを
有する場合、図２（Ｂ）は格子状レンズの場合、図２
（Ｃ）はカマボコ状レンズの場合、図２（Ｄ）はストラ
イプ状レンズの場合、図２（Ｅ）は分割レンズの場合を
示す。
【図３】本発明の一実施例に係る固体撮像素子の説明図
で、図３（Ａ）は断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の受
光部の平面図。
で、図３（Ａ）は断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の受
光部の平面図。
【図４】２円形マイクロレンズを有した固体撮像素子の
説明図。
説明図。
【図５】円形複合レンズを有した固体撮像素子の説明
図。
図。
【図６】複合レンズの形成方法を製造工程順に示す断面
図。
図。
21…シリコン基板、22…マイクロレンズ、23…中心部
（不感帯部）、24…絶縁膜、25…中間膜、26，31，32…
マイクロレンズ、26ａ…凸レンズ部、26ｂ…凹レンズ
部。
（不感帯部）、24…絶縁膜、25…中間膜、26，31，32…
マイクロレンズ、26ａ…凸レンズ部、26ｂ…凹レンズ
部。
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板の表面領域にマトリクス状に
配設され各々ド−ナツ状の受光部をもつ複数の光電変換
素子を備えた固体撮像素子において、前記各光電変換素
子のド−ナツ状受光部の表面に対応する部分に、入射光
を収束するため表面に凹凸部の形状を合せもつマイクロ
レンズを夫々設けたことを特徴とする固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3286700A JPH05129569A (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3286700A JPH05129569A (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05129569A true JPH05129569A (ja) | 1993-05-25 |
Family
ID=17707856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3286700A Withdrawn JPH05129569A (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05129569A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11393861B2 (en) * | 2020-01-30 | 2022-07-19 | Omnivision Technologies, Inc. | Flare-suppressing image sensor |
| JP2023053868A (ja) * | 2021-10-01 | 2023-04-13 | 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司 | イメージセンサ |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3286700A patent/JPH05129569A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11393861B2 (en) * | 2020-01-30 | 2022-07-19 | Omnivision Technologies, Inc. | Flare-suppressing image sensor |
| JP2023053868A (ja) * | 2021-10-01 | 2023-04-13 | 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司 | イメージセンサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990107 |