JPH0548980A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPH0548980A JPH0548980A JP3209047A JP20904791A JPH0548980A JP H0548980 A JPH0548980 A JP H0548980A JP 3209047 A JP3209047 A JP 3209047A JP 20904791 A JP20904791 A JP 20904791A JP H0548980 A JPH0548980 A JP H0548980A
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】積層レンズが単層の場合の不感光領域をなくし
感度の向上をはかる。 【構成】水平方向に集光作用をもった1次元レンズを積
層したチップ15と垂直方向に集光作用をもつレンズを
表面に積層したフィルター14を貼り合わせ、入射光1
9を、垂直、水平両方向にそれぞれ焦点距離dx,dy
をもって集光させ単位セルメンセクニターシテホボ10
0%の光利用率を得るようにする。
感度の向上をはかる。 【構成】水平方向に集光作用をもった1次元レンズを積
層したチップ15と垂直方向に集光作用をもつレンズを
表面に積層したフィルター14を貼り合わせ、入射光1
9を、垂直、水平両方向にそれぞれ焦点距離dx,dy
をもって集光させ単位セルメンセクニターシテホボ10
0%の光利用率を得るようにする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明の固体撮像素子に関し、特
に固体撮像素子の感度向上の方法に関する。
に固体撮像素子の感度向上の方法に関する。
【0002】
【従来の技術】固体撮像素子は近年の技術の進歩により
諸特性が改善され、解像度の向上から民生用はもとより
放送、業務用カメラにおいても採用されつつある。しか
しチップ収率の向上を目的としたチップ面積の縮小等か
ら単位セルの面積が小さくなるため感度が低下する。こ
の対策として浮遊拡散層を用いた電荷検出を行う場合は
その浮遊拡散層の容量を減少させる等の方法が一般に取
られる。
諸特性が改善され、解像度の向上から民生用はもとより
放送、業務用カメラにおいても採用されつつある。しか
しチップ収率の向上を目的としたチップ面積の縮小等か
ら単位セルの面積が小さくなるため感度が低下する。こ
の対策として浮遊拡散層を用いた電荷検出を行う場合は
その浮遊拡散層の容量を減少させる等の方法が一般に取
られる。
【0003】図4(a)はオンチップマイクロレンズを
搭載したインターライン型固体撮像素子の水平方向セル
断面図である。p型基板1に拡散されたn型の拡散層か
らなるフォトダイオード2はチャネルストップ4と垂直
転送レジスタ3とをはさみ形成される。また垂直転送レ
ジスタ3の転送電極5の上に絶縁膜を介して積層された
遮断膜6によりフォトダイオード2の開口は規定される
ため水平方向の開口率は通常40%程度である。このた
め、みかけ上の開口率向上のためベース層7を介してレ
ンズ8をその光軸がフォトダイオード2の開口の中心と
一致し、かつベース層7の厚さdにその焦点距離がほぼ
一致するように形成している。
搭載したインターライン型固体撮像素子の水平方向セル
断面図である。p型基板1に拡散されたn型の拡散層か
らなるフォトダイオード2はチャネルストップ4と垂直
転送レジスタ3とをはさみ形成される。また垂直転送レ
ジスタ3の転送電極5の上に絶縁膜を介して積層された
遮断膜6によりフォトダイオード2の開口は規定される
ため水平方向の開口率は通常40%程度である。このた
め、みかけ上の開口率向上のためベース層7を介してレ
ンズ8をその光軸がフォトダイオード2の開口の中心と
一致し、かつベース層7の厚さdにその焦点距離がほぼ
一致するように形成している。
【0004】隣接するフォトダイオード2間の距離aが
垂直、水平方向で共通の場合のレンズの平面構成図を図
4(b)に示す。レンズ8が円形に形成され収差なく入
射光9がフォトダイオード2に集光されたとしても斜線
のように不感光領域10が存在する。
垂直、水平方向で共通の場合のレンズの平面構成図を図
4(b)に示す。レンズ8が円形に形成され収差なく入
射光9がフォトダイオード2に集光されたとしても斜線
のように不感光領域10が存在する。
【0005】一般にはフォトダイオード2間の距離は垂
直、水平方向で異なるためレンズは図5(b)に示すよ
うに楕円状になる。したがってA−A′断面は図4
(a)のように入射光9はフォトダイオード2に集光し
ても、B−B′断面ではレンズ11は図5(a)のよう
に非球面になり入射光13は完全にフォトダイオード2
に集光しなくなる。このため図5(b)に示すように不
感光領域12は更に拡大する可能性がある。
直、水平方向で異なるためレンズは図5(b)に示すよ
うに楕円状になる。したがってA−A′断面は図4
(a)のように入射光9はフォトダイオード2に集光し
ても、B−B′断面ではレンズ11は図5(a)のよう
に非球面になり入射光13は完全にフォトダイオード2
に集光しなくなる。このため図5(b)に示すように不
感光領域12は更に拡大する可能性がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の固体
撮像素子の積層レンズは入射光を必ずしも効率よく集光
しているとは言えず、不感光領域が25〜30%程度存
在すると言い欠点があった。
撮像素子の積層レンズは入射光を必ずしも効率よく集光
しているとは言えず、不感光領域が25〜30%程度存
在すると言い欠点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子は
転送レジスタと、垂直及び、水平方向に2次元配置され
た光電変換素子と、前記光電変換素子の表面近傍に焦点
を持つ積層型の第1の1次元マイクロレンズと前記第1
の1次元マイクロレンズの形成された方向に対し直角方
向に形成され、同じく前記光電変換素子の表面近傍に焦
点を持ち前記第1の1次元マイクロレンズ上に更に積層
される、もしけは貼り合わせフィルター上に設けられた
第2の1次元マイクロレンズとをそなえている。
転送レジスタと、垂直及び、水平方向に2次元配置され
た光電変換素子と、前記光電変換素子の表面近傍に焦点
を持つ積層型の第1の1次元マイクロレンズと前記第1
の1次元マイクロレンズの形成された方向に対し直角方
向に形成され、同じく前記光電変換素子の表面近傍に焦
点を持ち前記第1の1次元マイクロレンズ上に更に積層
される、もしけは貼り合わせフィルター上に設けられた
第2の1次元マイクロレンズとをそなえている。
【0008】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例の部分構成図で、フォトダ
イオード、転送レジスタが形成されたチップ15は水平
方向(x方向)に第1の1次元レンズが積層されてお
り、一方第2の1次元レンズは垂直方向(y方向)にフ
ィルター14の下面に構成され、チップ15とフィルタ
ー14をそれぞれのレンズが各フォトダイオードの開口
の中心に焦点が結ぶように貼り合わされる。なお、フォ
トダイオード、転送レジスタ等、レンズ以外の部分は従
来と同じであるので説明は省略する。
る。図1は本発明の一実施例の部分構成図で、フォトダ
イオード、転送レジスタが形成されたチップ15は水平
方向(x方向)に第1の1次元レンズが積層されてお
り、一方第2の1次元レンズは垂直方向(y方向)にフ
ィルター14の下面に構成され、チップ15とフィルタ
ー14をそれぞれのレンズが各フォトダイオードの開口
の中心に焦点が結ぶように貼り合わされる。なお、フォ
トダイオード、転送レジスタ等、レンズ以外の部分は従
来と同じであるので説明は省略する。
【0009】図2(a)は水平方向のビットの断面図,
図2(b)は垂直方向のビットの断面図である。図2
(a)で入射光19は水平方向に関しては、フィルタベ
ース16,第2の1次元レンズ17に対して垂直に入射
するため集光作用を示さず、第1の1次元レンズ18に
より、その曲率とフィルターチップ間の間隙の屈折率の
差により決定される焦点距離dxをもってフォトダイオ
ード2の表面に集光する。また、図2(b)に示すよう
に、入射光19は垂直方向に関して、第1の1次元レン
ズ18とフィルター、チップの間隙の曲率を含め、フィ
ルターベース16上に設けられた第2の1次元レンズ1
7により、別個の焦点距離dyをもっ集光される。
図2(b)は垂直方向のビットの断面図である。図2
(a)で入射光19は水平方向に関しては、フィルタベ
ース16,第2の1次元レンズ17に対して垂直に入射
するため集光作用を示さず、第1の1次元レンズ18に
より、その曲率とフィルターチップ間の間隙の屈折率の
差により決定される焦点距離dxをもってフォトダイオ
ード2の表面に集光する。また、図2(b)に示すよう
に、入射光19は垂直方向に関して、第1の1次元レン
ズ18とフィルター、チップの間隙の曲率を含め、フィ
ルターベース16上に設けられた第2の1次元レンズ1
7により、別個の焦点距離dyをもっ集光される。
【0010】したがて入射光19はx方向,y方向それ
ぞれ独立に焦点距離dx,dyをもって集光できるた
め、理想的なレンズ形状をとることができ、各セル面積
に対しほぼ100%近い集光作用が得られ、従来比3割
程度の感度向上が可能となる。
ぞれ独立に焦点距離dx,dyをもって集光できるた
め、理想的なレンズ形状をとることができ、各セル面積
に対しほぼ100%近い集光作用が得られ、従来比3割
程度の感度向上が可能となる。
【0011】またフォトダイオード2は一般に開口率が
x方向がy方向と比較して低く、この場合撮像するレン
ズのF値が小さい場合、すなわち、入射光の入射角が広
い場合ケラレを生ずる。このケラレを少なくするために
はレンズの焦点距離(=dx)を短くする必要がある
が、2次元状のレンスでは収差が大きくなる欠点があ
り、1次元レンズを積層することによりdx,dyを別
個に設定できるため、設計のマージンが広がるといった
利点もある。
x方向がy方向と比較して低く、この場合撮像するレン
ズのF値が小さい場合、すなわち、入射光の入射角が広
い場合ケラレを生ずる。このケラレを少なくするために
はレンズの焦点距離(=dx)を短くする必要がある
が、2次元状のレンスでは収差が大きくなる欠点があ
り、1次元レンズを積層することによりdx,dyを別
個に設定できるため、設計のマージンが広がるといった
利点もある。
【0012】図3は本発明の他の実施例のビット斜断面
図である。第1の1次元レンズ18第2の1次元レンズ
21はフォトダイオード2の配列方向に対し、前列同様
に水平,垂直方向にそれぞれ構成されている。ただし前
例に対し第2の1次元レンズ21は第1の1次元レンズ
18が形成された後、平坦化するためのベース層20を
積層し、この上に設けている。本例は、ベース層20と
第1の1次元レンズ18の屈折率の差により集光される
ため、一般的な材質(樹脂等)では1.4〜1.6程度
で大きくとれない欠点があるものの、プロセス的な目合
せにより2層のレンズが形成可能であり、精度の向上が
見込め、またフィルター貼りつけと比較し、ベース層の
厚さによる吸収や、反射面の数が少なく、感度の減少の
割合が少ないといった利点がある。
図である。第1の1次元レンズ18第2の1次元レンズ
21はフォトダイオード2の配列方向に対し、前列同様
に水平,垂直方向にそれぞれ構成されている。ただし前
例に対し第2の1次元レンズ21は第1の1次元レンズ
18が形成された後、平坦化するためのベース層20を
積層し、この上に設けている。本例は、ベース層20と
第1の1次元レンズ18の屈折率の差により集光される
ため、一般的な材質(樹脂等)では1.4〜1.6程度
で大きくとれない欠点があるものの、プロセス的な目合
せにより2層のレンズが形成可能であり、精度の向上が
見込め、またフィルター貼りつけと比較し、ベース層の
厚さによる吸収や、反射面の数が少なく、感度の減少の
割合が少ないといった利点がある。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明は固体撮像素
子の積層レンズを2層、もしくは貼り合わせフィルター
上のレンズと合わせて2層とし、それぞれを1次元状の
レンズで直交するように構成することにより、各々の方
向に対し独立に焦点距離が設定できるため、セル当たり
の面積に対する集光力が向上し感度を改善できるといっ
た効果を有する。
子の積層レンズを2層、もしくは貼り合わせフィルター
上のレンズと合わせて2層とし、それぞれを1次元状の
レンズで直交するように構成することにより、各々の方
向に対し独立に焦点距離が設定できるため、セル当たり
の面積に対する集光力が向上し感度を改善できるといっ
た効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の部分構成図。
【図2】水平,垂直方向のビット断面図。
【図3】本発明の他の実施例のビット斜断面図。
【図4】(a)は従来例の水平方向セル断面図、(b)
はセルピッチが同じ場合の平面構成図。
はセルピッチが同じ場合の平面構成図。
【図5】(a)は図5(b)のB−B′断面図,(b)
はセルピッチが垂直,水平で異なる場合の従来例の平面
構成図。
はセルピッチが垂直,水平で異なる場合の従来例の平面
構成図。
1 P型基板 2 フォトダイオード 3 垂直転送レジスタ 4 チャネルストップ 5 転送電極 6 遮光膜 7,20 ベース層 8,11 レンズ 9,13,19,22 入射光 10,12 不感光領域 14 フィルター 15 チップ 16 フィルターベース 17,21 第2の1次元レンズ 18 第1の1次元レンズ
Claims (2)
- 【請求項1】 垂直及び、水平方向に2次元配置された
光電変換素子と、転送レジスタと、前記光電変換素子の
表面近傍に焦点を持つ積層型の第1の1次元マイクロレ
ンズと、前記第1の1次元マイクロレンズの形成された
方向に対し直角方向に形成され、同じく前記光電変換素
子の表面近傍に焦点を持ち前記第1の1次元マイクロレ
ンズ上に更に積層された第2の1次元マイクロレンズと
から成る固体撮像素子。 - 【請求項2】 請求項1記載の固体撮像素子において、
前記第2の1次元マイクロレンズが貼り合わせフィルタ
ー上に設けられていることを特徴とする固体撮像素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3209047A JP2876838B2 (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3209047A JP2876838B2 (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 固体撮像素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0548980A true JPH0548980A (ja) | 1993-02-26 |
JP2876838B2 JP2876838B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=16566376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3209047A Expired - Fee Related JP2876838B2 (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2876838B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1187671A (ja) * | 1997-09-08 | 1999-03-30 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
JP2006229110A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-08-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 撮像装置及び撮像装置の製造方法 |
JP2017129675A (ja) * | 2016-01-19 | 2017-07-27 | 大日本印刷株式会社 | レンズシート、撮像モジュール、撮像装置 |
JP2017134123A (ja) * | 2016-01-25 | 2017-08-03 | 大日本印刷株式会社 | レンズシート、撮像モジュール、及び撮像装置 |
US10847555B2 (en) | 2017-10-16 | 2020-11-24 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Imaging device with microlens having particular focal point |
-
1991
- 1991-08-21 JP JP3209047A patent/JP2876838B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1187671A (ja) * | 1997-09-08 | 1999-03-30 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
JP2006229110A (ja) * | 2005-02-21 | 2006-08-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 撮像装置及び撮像装置の製造方法 |
JP2017129675A (ja) * | 2016-01-19 | 2017-07-27 | 大日本印刷株式会社 | レンズシート、撮像モジュール、撮像装置 |
JP2017134123A (ja) * | 2016-01-25 | 2017-08-03 | 大日本印刷株式会社 | レンズシート、撮像モジュール、及び撮像装置 |
US10847555B2 (en) | 2017-10-16 | 2020-11-24 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Imaging device with microlens having particular focal point |
US11594562B2 (en) | 2017-10-16 | 2023-02-28 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Imaging device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2876838B2 (ja) | 1999-03-31 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981222 |
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