JPH0653455A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH0653455A JPH0653455A JP4203303A JP20330392A JPH0653455A JP H0653455 A JPH0653455 A JP H0653455A JP 4203303 A JP4203303 A JP 4203303A JP 20330392 A JP20330392 A JP 20330392A JP H0653455 A JPH0653455 A JP H0653455A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microlens
- light
- color separation
- photodiode
- filter layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】感度の高い固体撮像装置を提供する。
【構成】一次元状または二次元状に配列された複数のフ
ォトダイオード12上に、これらのフォトダイオード12の
それぞれに対向するように分離形成された色分離フィル
タ層17さらにマイクロレンズ19の積層構造を形成したの
で、入射角度の大きいマイクロレンズ19への光はマイク
ロレンズ19で光路を曲げられ、マイクロレンズ19を通過
後の色分離フィルタ層17の分離された境界部21で全反射
して再度光路が変えられ、被写体からの光は効率よくフ
ォトダイオード12に導かれる。
ォトダイオード12上に、これらのフォトダイオード12の
それぞれに対向するように分離形成された色分離フィル
タ層17さらにマイクロレンズ19の積層構造を形成したの
で、入射角度の大きいマイクロレンズ19への光はマイク
ロレンズ19で光路を曲げられ、マイクロレンズ19を通過
後の色分離フィルタ層17の分離された境界部21で全反射
して再度光路が変えられ、被写体からの光は効率よくフ
ォトダイオード12に導かれる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はビデオカメラなどに用い
る固体撮像装置に関する。
る固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体撮像装置は、ビデオカメラの
発展に伴い、小型化、高画素化、さらには高感度化が進
められている。
発展に伴い、小型化、高画素化、さらには高感度化が進
められている。
【０００３】以下、従来の固体撮像装置について説明す
る。図３は従来の固体撮像装置の一部断面図である。図
３において、シリコン基板１上には、光を信号電荷に変
換する複数のフォトダイオード２と、これらフォトダイ
オード２の間に設けられ、フォトダイオード２により変
換された電荷を転送する転送部３とが配設されている。
この転送部３の上方には転送部３のゲート電極４が設け
られ、さらにゲート電極４の上方にはアルミニウム遮光
膜５が設けられている。これらシリコン基板１、フォト
ダイオード２および転送部３上には、色分離フィルタ層
形成のための平坦化層６がゲート電極４およびアルミニ
ウム遮光膜５を内包した状態で設けられている。この平
坦化層６上には、色分離フィルタ層７、さらにマイクロ
レンズ形成のための平坦化層８が設けられ、平坦化層８
上にはマイクロレンズ９がフォトダイオード２と対向す
るように配設されている。以上により固体撮像装置10が
構成される。
る。図３は従来の固体撮像装置の一部断面図である。図
３において、シリコン基板１上には、光を信号電荷に変
換する複数のフォトダイオード２と、これらフォトダイ
オード２の間に設けられ、フォトダイオード２により変
換された電荷を転送する転送部３とが配設されている。
この転送部３の上方には転送部３のゲート電極４が設け
られ、さらにゲート電極４の上方にはアルミニウム遮光
膜５が設けられている。これらシリコン基板１、フォト
ダイオード２および転送部３上には、色分離フィルタ層
形成のための平坦化層６がゲート電極４およびアルミニ
ウム遮光膜５を内包した状態で設けられている。この平
坦化層６上には、色分離フィルタ層７、さらにマイクロ
レンズ形成のための平坦化層８が設けられ、平坦化層８
上にはマイクロレンズ９がフォトダイオード２と対向す
るように配設されている。以上により固体撮像装置10が
構成される。
【０００４】上記構成により、ビデオカメラで被写体を
撮る場合、被写体からの光を光学レンズで集光し、固体
撮像装置10上に結像させる。この固体撮像装置10に光を
当てると、その光はマイクロレンズ９により集光され、
フォトダイオード２に入射される。このフォトダイオー
ド２で信号電荷に変換されて蓄積される。一定期間蓄積
された信号電荷は、フォトダイオード２から転送部３に
読み出され、転送部３を転送後、外部に出力される。
撮る場合、被写体からの光を光学レンズで集光し、固体
撮像装置10上に結像させる。この固体撮像装置10に光を
当てると、その光はマイクロレンズ９により集光され、
フォトダイオード２に入射される。このフォトダイオー
ド２で信号電荷に変換されて蓄積される。一定期間蓄積
された信号電荷は、フォトダイオード２から転送部３に
読み出され、転送部３を転送後、外部に出力される。
【０００５】図４は図３のフォトダイオード２への光入
射状態を示す模式図である。図４において、被写体のあ
る位置からの光は光学レンズを通り、固体撮像装置10の
一点に集光される。１つのフォトダイオード２に着目し
た場合、光路Ａから光路Ｂの範囲の光がマイクロレンズ
９により光路を曲げられてフォトダイオード２に入射さ
れる。
射状態を示す模式図である。図４において、被写体のあ
る位置からの光は光学レンズを通り、固体撮像装置10の
一点に集光される。１つのフォトダイオード２に着目し
た場合、光路Ａから光路Ｂの範囲の光がマイクロレンズ
９により光路を曲げられてフォトダイオード２に入射さ
れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、光学レンズの絞り値が大きくなるにしたが
い、光の通過する範囲が広がり、マイクロレンズ９への
光入射角度が大きくなってしまう。そのため、光学レン
ズの周辺部を通過した光はマイクロレンズ９でフォトダ
イオード２に集光することができず、被写体の明るさの
低下率以上に固体撮像装置10の感度が低下してしまうと
いう欠点があった。
の構成では、光学レンズの絞り値が大きくなるにしたが
い、光の通過する範囲が広がり、マイクロレンズ９への
光入射角度が大きくなってしまう。そのため、光学レン
ズの周辺部を通過した光はマイクロレンズ９でフォトダ
イオード２に集光することができず、被写体の明るさの
低下率以上に固体撮像装置10の感度が低下してしまうと
いう欠点があった。
【０００７】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、感度の低下を防止することができる固体撮像装置を
提供することを目的とする。
で、感度の低下を防止することができる固体撮像装置を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の固体撮像装置は、一次元状または二次元状に
配列された複数のフォトダイオード上に、前記複数のフ
ォトダイオードのそれぞれに対向するように分離形成さ
れた色分離フィルタ層さらにマイクロレンズの積層構造
を設けたものである。
に本発明の固体撮像装置は、一次元状または二次元状に
配列された複数のフォトダイオード上に、前記複数のフ
ォトダイオードのそれぞれに対向するように分離形成さ
れた色分離フィルタ層さらにマイクロレンズの積層構造
を設けたものである。
【０００９】
【作用】上記構成により、一次元状または二次元状に配
列された複数のフォトダイオードのそれぞれに対向する
ように分離形成された色分離フィルタ層さらにマイクロ
レンズの積層構造を形成したので、入射角度の大きいマ
イクロレンズへの光はマイクロレンズで光路を曲げられ
てもマイクロレンズ通過後の色分離フィルタ層の分離さ
れた境界部で全反射して再度光路が変えられ、被写体か
らの光は効率よくフォトダイオードに導かれ、被写体の
明るさに応じた感度が得られて低照度での感度の低下が
防止される。
列された複数のフォトダイオードのそれぞれに対向する
ように分離形成された色分離フィルタ層さらにマイクロ
レンズの積層構造を形成したので、入射角度の大きいマ
イクロレンズへの光はマイクロレンズで光路を曲げられ
てもマイクロレンズ通過後の色分離フィルタ層の分離さ
れた境界部で全反射して再度光路が変えられ、被写体か
らの光は効率よくフォトダイオードに導かれ、被写体の
明るさに応じた感度が得られて低照度での感度の低下が
防止される。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施例における固
体撮像装置の一部断面図である。図１において、シリコ
ン基板11上には、一次元または二次元状に配列され、光
を信号電荷に変換する複数のフォトダイオード12と、こ
れらフォトダイオード12の間に設けられ、フォトダイオ
ード12により変換された電荷を転送する転送部13とが配
設されている。この転送部13の上方には転送部13のゲー
ト電極14が設けられ、さらに、ゲート電極14の上方には
アルミニウム遮光膜15が設けられている。これらシリコ
ン基板11、フォトダイオード12および転送部13上には、
色分離フィルタ層形成のための平坦化層16がゲート電極
14およびアルミニウム遮光膜15を内包した状態で設けら
れている。この平坦化層16上には色分離フィルタ層17が
設けられ、色分離フィルタ層17は中間部分に色が染色さ
れたフィルタ層17ａと、このフィルタ層17ａを挟む中間
膜17ｂとで構成されている。この色分離フィルタ層17上
には、マイクロレンズ形成のための平坦化層18が設けら
れ、平坦化層18上には複数のマイクロレンズ19のそれぞ
れがフォトダイオード12のそれぞれと対向するように配
設されている。
しながら説明する。図１は本発明の一実施例における固
体撮像装置の一部断面図である。図１において、シリコ
ン基板11上には、一次元または二次元状に配列され、光
を信号電荷に変換する複数のフォトダイオード12と、こ
れらフォトダイオード12の間に設けられ、フォトダイオ
ード12により変換された電荷を転送する転送部13とが配
設されている。この転送部13の上方には転送部13のゲー
ト電極14が設けられ、さらに、ゲート電極14の上方には
アルミニウム遮光膜15が設けられている。これらシリコ
ン基板11、フォトダイオード12および転送部13上には、
色分離フィルタ層形成のための平坦化層16がゲート電極
14およびアルミニウム遮光膜15を内包した状態で設けら
れている。この平坦化層16上には色分離フィルタ層17が
設けられ、色分離フィルタ層17は中間部分に色が染色さ
れたフィルタ層17ａと、このフィルタ層17ａを挟む中間
膜17ｂとで構成されている。この色分離フィルタ層17上
には、マイクロレンズ形成のための平坦化層18が設けら
れ、平坦化層18上には複数のマイクロレンズ19のそれぞ
れがフォトダイオード12のそれぞれと対向するように配
設されている。
【００１１】ここで、マイクロレンズ19以外の部分を平
坦化層16の途中までエッチングすることにより、平坦化
層16、色分離フィルタ層17、平坦化層18がフォトダイオ
ード２の一つ一つに対応して個別に形成される溝部分20
が構成される。すなわち、フォトダイオード12上にこの
フォトダイオード12のそれぞれに対向するように分離形
成された平坦化層16、色分離フィルタ層17、平坦化層18
さらにマイクロレンズ19を積層させ、マイクロレンズ19
で光路を変えられた光を、色分離フィルタ17などの各積
層構造におけるエッチングされた光軸方向の境界部分21
で全反射させる構成である。以上により固体撮像装置22
が構成される。
坦化層16の途中までエッチングすることにより、平坦化
層16、色分離フィルタ層17、平坦化層18がフォトダイオ
ード２の一つ一つに対応して個別に形成される溝部分20
が構成される。すなわち、フォトダイオード12上にこの
フォトダイオード12のそれぞれに対向するように分離形
成された平坦化層16、色分離フィルタ層17、平坦化層18
さらにマイクロレンズ19を積層させ、マイクロレンズ19
で光路を変えられた光を、色分離フィルタ17などの各積
層構造におけるエッチングされた光軸方向の境界部分21
で全反射させる構成である。以上により固体撮像装置22
が構成される。
【００１２】上記構成により、以下、その動作を説明す
る。図２は図１のフォトダイオード12への光入射状態を
示す模式図である。図２において、被写体のある位置か
らの光は光学レンズを通り、固体撮像装置22の一点に集
光される。フォトダイオード12に着目した場合、マイク
ロレンズ19への入射角度の大きい光路Ｂから光路Ｃの光
は、マイクロレンズ19を通過後、平坦化層16，18または
色分離フィルタ層17の分離された境界部分21に入射さ
れ、本半導体チップの組み立てられたパッケージに封入
された窒素などの気体との屈折率の差により、分離され
た境界部分21で全反射して再度光路が修正され、フォト
ダイオード12に入射される。
る。図２は図１のフォトダイオード12への光入射状態を
示す模式図である。図２において、被写体のある位置か
らの光は光学レンズを通り、固体撮像装置22の一点に集
光される。フォトダイオード12に着目した場合、マイク
ロレンズ19への入射角度の大きい光路Ｂから光路Ｃの光
は、マイクロレンズ19を通過後、平坦化層16，18または
色分離フィルタ層17の分離された境界部分21に入射さ
れ、本半導体チップの組み立てられたパッケージに封入
された窒素などの気体との屈折率の差により、分離され
た境界部分21で全反射して再度光路が修正され、フォト
ダイオード12に入射される。
【００１３】したがって、画素上に各画素毎に対向して
分離形成された色分離フィルタ層17とマイクロレンズ19
を積層したため、光学レンズの絞り値が大きくなって
も、各画素の境界部分21の全反射を利用して光学レンズ
を通過した光を効率よくフォトダイオード12に導くこと
ができ、被写体の明るさに応じた感度を得ることがで
き、これにより、低照度での感度低下を抑えることがで
きて感度の高い固体撮像装置22が得られる。
分離形成された色分離フィルタ層17とマイクロレンズ19
を積層したため、光学レンズの絞り値が大きくなって
も、各画素の境界部分21の全反射を利用して光学レンズ
を通過した光を効率よくフォトダイオード12に導くこと
ができ、被写体の明るさに応じた感度を得ることがで
き、これにより、低照度での感度低下を抑えることがで
きて感度の高い固体撮像装置22が得られる。
【００１４】なお、平坦化層16、色分離フィルタ層17、
平坦化層18におけるエッチングされた溝部分20との境界
部分21を鏡面処理すれば、さらに効率よく光をフォトダ
イオード12に導くことができる。
平坦化層18におけるエッチングされた溝部分20との境界
部分21を鏡面処理すれば、さらに効率よく光をフォトダ
イオード12に導くことができる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、フォトダ
イオード上にそれぞれのフォトダイオードに対向するよ
うに一つ一つ分離形成された色分離フィルタ層とマイク
ロレンズの積層構造により、マイクロレンズで光路を変
えられた光を色分離フィルタ層の端部の境界部で全反射
させてフォトダイオードに入射させるため、低照度での
感度低下を抑えることができ、その効果は絶大である。
イオード上にそれぞれのフォトダイオードに対向するよ
うに一つ一つ分離形成された色分離フィルタ層とマイク
ロレンズの積層構造により、マイクロレンズで光路を変
えられた光を色分離フィルタ層の端部の境界部で全反射
させてフォトダイオードに入射させるため、低照度での
感度低下を抑えることができ、その効果は絶大である。
【図１】本発明の一実施例における固体撮像装置の一部
断面図
断面図
【図２】図１のフォトダイオード12への光入射状態を示
す模式図
す模式図
【図３】従来の固体撮像装置の一部断面図
【図４】図３のフォトダイオード２への光入射状態を示
す模式図
す模式図
12 フォトダイオード 17 色分離フィルタ層 19 マイクロレンズ 20 溝部分 21 境界部分 22 固体撮像装置
Claims (1)
- 【請求項１】一次元状または二次元状に配列された複数
のフォトダイオード上に、前記複数のフォトダイオード
のそれぞれに対向するように分離形成された色分離フィ
ルタ層さらにマイクロレンズの積層構造を設けた固体撮
像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4203303A JPH0653455A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4203303A JPH0653455A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0653455A true JPH0653455A (ja) | 1994-02-25 |
Family
ID=16471804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4203303A Pending JPH0653455A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0653455A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016134617A (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-25 | 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司ＶｉｓＥｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 固体撮像素子 |
| CN108257999A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-06 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及形成图像传感器的方法 |
-
1992
- 1992-07-30 JP JP4203303A patent/JPH0653455A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016134617A (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-25 | 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司ＶｉｓＥｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 固体撮像素子 |
| CN105810698A (zh) * | 2015-01-16 | 2016-07-27 | 采钰科技股份有限公司 | 固态成像装置 |
| US9704901B2 (en) | 2015-01-16 | 2017-07-11 | Visera Technologies Company Limited | Solid-state imaging devices |
| CN108257999A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-06 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及形成图像传感器的方法 |
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