JPH1187673A - 固体撮像素子 - Google Patents
固体撮像素子Info
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- JPH1187673A JPH1187673A JP9246285A JP24628597A JPH1187673A JP H1187673 A JPH1187673 A JP H1187673A JP 9246285 A JP9246285 A JP 9246285A JP 24628597 A JP24628597 A JP 24628597A JP H1187673 A JPH1187673 A JP H1187673A
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- light receiving
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単位画素の四隅にも無効領域を作らず、これ
により単位画素のほぼ全域が集光のための有効領域とな
り、したがって集光効率が高められて感度特性が向上し
た、固体撮像素子の提供が望まれている。 【解決手段】 基体２の表層部に縦横に配列した状態に
設けられて光電変換をなす多数の受光センサ部３…と、
基体２上における各受光センサ部３の直上位置に設けら
れて入射光を受光センサ部３に集光するオンチップレン
ズ８とを備えた固体撮像素子である。隣り合う縦横二つ
ずつの受光センサ部３…で囲まれた箇所の直上位置に、
入射光を縦横二つずつの受光センサ部３それぞれに分散
する凹レンズ１１が設けられている。
により単位画素のほぼ全域が集光のための有効領域とな
り、したがって集光効率が高められて感度特性が向上し
た、固体撮像素子の提供が望まれている。 【解決手段】 基体２の表層部に縦横に配列した状態に
設けられて光電変換をなす多数の受光センサ部３…と、
基体２上における各受光センサ部３の直上位置に設けら
れて入射光を受光センサ部３に集光するオンチップレン
ズ８とを備えた固体撮像素子である。隣り合う縦横二つ
ずつの受光センサ部３…で囲まれた箇所の直上位置に、
入射光を縦横二つずつの受光センサ部３それぞれに分散
する凹レンズ１１が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、受光センサ部への
集光効率を高め、感度特性の向上を図った固体撮像素子
に関する。
集光効率を高め、感度特性の向上を図った固体撮像素子
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、固体撮像素子においてはその小型
化や画素の高密度化が一層進み、これに伴って受光エリ
アが縮小され、感度低下やスミアの増加などの特性劣化
を招いている。感度低下の対策としては、各単位画素上
にそれぞれオンチップレンズ（On-Chip-Lens；以下ＯＣ
Ｌと記す）を設けるといったことがなされており、この
ようなＯＣＬを設けたものとして、例えば図３（ａ）、
（ｂ）に示す構造が知られている。
化や画素の高密度化が一層進み、これに伴って受光エリ
アが縮小され、感度低下やスミアの増加などの特性劣化
を招いている。感度低下の対策としては、各単位画素上
にそれぞれオンチップレンズ（On-Chip-Lens；以下ＯＣ
Ｌと記す）を設けるといったことがなされており、この
ようなＯＣＬを設けたものとして、例えば図３（ａ）、
（ｂ）に示す構造が知られている。
【０００３】図３（ａ）、（ｂ）において符号１は固体
撮像素子、２はシリコン基板（基体）である。固体撮像
素子１においてそのシリコン基板（基体）２には、図３
（ａ）に示すようにその表層部に縦横に配列した状態で
多数の受光センサ部３…が形成されている。受光センサ
部３の一方の側には読み出し部（図示略）、電荷転送部
（図示略）がこの順に形成され、他方の側にはチャネル
ストップ（図示略）が形成されている。そして、このよ
うな構成により受光センサ部３で光電変換されて得られ
た信号電荷は、読み出し部を介して電荷転送部に読み出
され、さらに該電荷転送部にて転送されるようになって
いる。
撮像素子、２はシリコン基板（基体）である。固体撮像
素子１においてそのシリコン基板（基体）２には、図３
（ａ）に示すようにその表層部に縦横に配列した状態で
多数の受光センサ部３…が形成されている。受光センサ
部３の一方の側には読み出し部（図示略）、電荷転送部
（図示略）がこの順に形成され、他方の側にはチャネル
ストップ（図示略）が形成されている。そして、このよ
うな構成により受光センサ部３で光電変換されて得られ
た信号電荷は、読み出し部を介して電荷転送部に読み出
され、さらに該電荷転送部にて転送されるようになって
いる。
【０００４】また、シリコン基板２の表面部には、熱酸
化法やＣＶＤ法等によって形成されたＳｉＯ2 からなる
絶縁膜４が設けられている。絶縁膜４の上には、電荷転
送部（図示略）の略直上位置にポリシリコンからなる転
送電極（図示略）が形成されており、絶縁膜４上には、
この転送電極を覆って遮光膜５が形成されている。遮光
膜５は、受光センサ部３の直上部の一部を開口して形成
されたもので、アルミニウムやアルミニウム合金、さら
にはＴｉやＷ等の高融点金属からなるものである。な
お、転送電極は第１転送電極と第２転送電極とからなる
二層構造、あるいは第１、第２、第３の転送電極からな
る三層構造となっており、各転送電極間にはＳｉＯ2 等
からなる層間絶縁膜（図示略）が形成されている。
化法やＣＶＤ法等によって形成されたＳｉＯ2 からなる
絶縁膜４が設けられている。絶縁膜４の上には、電荷転
送部（図示略）の略直上位置にポリシリコンからなる転
送電極（図示略）が形成されており、絶縁膜４上には、
この転送電極を覆って遮光膜５が形成されている。遮光
膜５は、受光センサ部３の直上部の一部を開口して形成
されたもので、アルミニウムやアルミニウム合金、さら
にはＴｉやＷ等の高融点金属からなるものである。な
お、転送電極は第１転送電極と第２転送電極とからなる
二層構造、あるいは第１、第２、第３の転送電極からな
る三層構造となっており、各転送電極間にはＳｉＯ2 等
からなる層間絶縁膜（図示略）が形成されている。
【０００５】絶縁膜４上には、前記遮光膜５を覆って平
坦化膜６が形成されている。この平坦化膜６は、ＣＶＤ
法等によりＮＳＧ（シリケートガラス）やＰＳＧ（リン
シリケートガラス）、ＢＰＳＧ（ホウ素リンシリケート
ガラス）が堆積されて形成されたもので、層間絶縁膜と
して機能するとともに、転送電極や、遮光膜５によって
シリコン基板２上の絶縁膜４上に形成された凹凸をなく
してこれを平坦化するためのものである。
坦化膜６が形成されている。この平坦化膜６は、ＣＶＤ
法等によりＮＳＧ（シリケートガラス）やＰＳＧ（リン
シリケートガラス）、ＢＰＳＧ（ホウ素リンシリケート
ガラス）が堆積されて形成されたもので、層間絶縁膜と
して機能するとともに、転送電極や、遮光膜５によって
シリコン基板２上の絶縁膜４上に形成された凹凸をなく
してこれを平坦化するためのものである。
【０００６】この平坦化膜６の上には、平坦化されてな
るオンチップカラーフィルタ（On-Chip-Color-Filter；
以下、ＯＣＣＦと記す）７が形成されており、このＯＣ
ＣＦ７の上には、前記受光センサ部３…のそれぞれの直
上位置にＯＣＬ（オンチップレンズ）８が形成されてい
る。ＯＣＬ８は、略半球状に形成された凸レンズであ
り、図３（ｂ）に示すように一つの受光センサ部３を備
えてなる単位画素９に一つずつ形成され、これにより入
射した光を各単位画素９の受光センサ部３に集光するも
のである。なお、近年ではこのようなＯＣＬ８につい
て、互いに隣り合うＯＣＬ８、８間の間隔を極力狭める
といった設計的な改良がなされることにより、さらなる
感度の向上が試みられている。
るオンチップカラーフィルタ（On-Chip-Color-Filter；
以下、ＯＣＣＦと記す）７が形成されており、このＯＣ
ＣＦ７の上には、前記受光センサ部３…のそれぞれの直
上位置にＯＣＬ（オンチップレンズ）８が形成されてい
る。ＯＣＬ８は、略半球状に形成された凸レンズであ
り、図３（ｂ）に示すように一つの受光センサ部３を備
えてなる単位画素９に一つずつ形成され、これにより入
射した光を各単位画素９の受光センサ部３に集光するも
のである。なお、近年ではこのようなＯＣＬ８につい
て、互いに隣り合うＯＣＬ８、８間の間隔を極力狭める
といった設計的な改良がなされることにより、さらなる
感度の向上が試みられている。
【０００７】ところで、このようなＯＣＬ８を作製する
には、通常、固体撮像素子の各構成要素を形成したシリ
コン基板２に平坦化膜６、ＯＣＣＦ７を形成し、さらに
ＯＣＣＦ７上に樹脂等からなるレンズ材（図示略）を塗
布する。そして、このレンズ材を、シリコン基板２に形
成した各単位画素９毎に島状にパターニングし、レンズ
パターン（図示略）を形成する。その後、これらレンズ
パターンを１５０〜２００℃で加熱して熱的リフロー処
理を施すことにより、レンズ材の表面張力を利用して凸
形状、すなわち略半球状のＯＣＬ８を得る。
には、通常、固体撮像素子の各構成要素を形成したシリ
コン基板２に平坦化膜６、ＯＣＣＦ７を形成し、さらに
ＯＣＣＦ７上に樹脂等からなるレンズ材（図示略）を塗
布する。そして、このレンズ材を、シリコン基板２に形
成した各単位画素９毎に島状にパターニングし、レンズ
パターン（図示略）を形成する。その後、これらレンズ
パターンを１５０〜２００℃で加熱して熱的リフロー処
理を施すことにより、レンズ材の表面張力を利用して凸
形状、すなわち略半球状のＯＣＬ８を得る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
固体撮像素子１では、リフロー処理を施すことによって
島状のレンズパターンを凸形状のＯＣＬ８にしているた
め、得られたＯＣＬ８が略半球状となり、図３（ｂ）に
示したようにその底面が楕円形状（あるいは円形状）と
なる。しかして、ＯＣＬ８がこのような形状になると、
単位画素９における四隅となる隅部９ａ…では、その直
上位置にＯＣＬ８が存在しないことになる。すると、こ
の隅部９ａに入射した光は図３（ａ）中矢印Ａで示すよ
うにＯＣＬ８によって屈折されることなく直進し、遮光
膜５の上面に入射するため、受光センサ部３に入射する
ことがなく、したがってこれら隅部９ａ…は感度の向上
にほとんど寄与しない無効領域となってしまうのであ
る。
固体撮像素子１では、リフロー処理を施すことによって
島状のレンズパターンを凸形状のＯＣＬ８にしているた
め、得られたＯＣＬ８が略半球状となり、図３（ｂ）に
示したようにその底面が楕円形状（あるいは円形状）と
なる。しかして、ＯＣＬ８がこのような形状になると、
単位画素９における四隅となる隅部９ａ…では、その直
上位置にＯＣＬ８が存在しないことになる。すると、こ
の隅部９ａに入射した光は図３（ａ）中矢印Ａで示すよ
うにＯＣＬ８によって屈折されることなく直進し、遮光
膜５の上面に入射するため、受光センサ部３に入射する
ことがなく、したがってこれら隅部９ａ…は感度の向上
にほとんど寄与しない無効領域となってしまうのであ
る。
【０００９】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、単位画素の四隅にも無効
領域を作らず、これにより単位画素のほぼ全域が集光の
ための有効領域となり、したがって集光効率が高められ
て感度特性が向上した、固体撮像素子を提供することに
ある。
で、その目的とするところは、単位画素の四隅にも無効
領域を作らず、これにより単位画素のほぼ全域が集光の
ための有効領域となり、したがって集光効率が高められ
て感度特性が向上した、固体撮像素子を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子で
は、基体の表層部に縦横に配列した状態に設けられて光
電変換をなす多数の受光センサ部と、前記基体上におけ
る各受光センサ部の直上位置に設けられて入射光を受光
センサ部に集光するオンチップレンズとを備えてなり、
隣り合う縦横二つずつの受光センサ部で囲まれた箇所の
直上位置に、入射光を前記縦横二つずつの受光センサ部
それぞれに分散する凹レンズが設けられてなることを前
記課題の解決手段とした。
は、基体の表層部に縦横に配列した状態に設けられて光
電変換をなす多数の受光センサ部と、前記基体上におけ
る各受光センサ部の直上位置に設けられて入射光を受光
センサ部に集光するオンチップレンズとを備えてなり、
隣り合う縦横二つずつの受光センサ部で囲まれた箇所の
直上位置に、入射光を前記縦横二つずつの受光センサ部
それぞれに分散する凹レンズが設けられてなることを前
記課題の解決手段とした。
【００１１】この固体撮像素子によれば、隣り合う縦横
二つずつの受光センサ部で囲まれた箇所の直上位置に、
入射光を前記縦横二つずつの受光センサ部それぞれに分
散する凹レンズを設けているので、縦横二つずつの受光
センサ部で囲まれた箇所の直上位置、すなわち単位画素
における隅部に入射した光が凹レンズによって分散さ
れ、各受光センサ部に入射するようになる。したがっ
て、従来無効領域となっていた単位画素における隅部
も、感度の向上に寄与する有効領域となる。
二つずつの受光センサ部で囲まれた箇所の直上位置に、
入射光を前記縦横二つずつの受光センサ部それぞれに分
散する凹レンズを設けているので、縦横二つずつの受光
センサ部で囲まれた箇所の直上位置、すなわち単位画素
における隅部に入射した光が凹レンズによって分散さ
れ、各受光センサ部に入射するようになる。したがっ
て、従来無効領域となっていた単位画素における隅部
も、感度の向上に寄与する有効領域となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の固体撮像素子を詳
しく説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明の固体撮像
素子の第１実施形態例を示す図であり、（ａ）は要部側
断面図、（ｂ）は要部平面図である。図１（ａ）、
（ｂ）において符号１０は固体撮像素子であり、この固
体撮像素子１０が図３（ａ）、（ｂ）に示した固体撮像
素子１と異なるところは、図１（ａ）、（ｂ）に示した
固体撮像素子１０には、隣り合う縦横二つずつの受光セ
ンサ部３…で囲まれた箇所の直上位置に、すなわち図１
（ｂ）に示すように隣り合う縦横二つずつの単位画素９
の隅部９ａが集まった位置に、凹レンズ１１が形成され
ている点である。
しく説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明の固体撮像
素子の第１実施形態例を示す図であり、（ａ）は要部側
断面図、（ｂ）は要部平面図である。図１（ａ）、
（ｂ）において符号１０は固体撮像素子であり、この固
体撮像素子１０が図３（ａ）、（ｂ）に示した固体撮像
素子１と異なるところは、図１（ａ）、（ｂ）に示した
固体撮像素子１０には、隣り合う縦横二つずつの受光セ
ンサ部３…で囲まれた箇所の直上位置に、すなわち図１
（ｂ）に示すように隣り合う縦横二つずつの単位画素９
の隅部９ａが集まった位置に、凹レンズ１１が形成され
ている点である。
【００１３】図１（ａ）に示すように固体撮像素子１０
には、平坦化膜６上のＯＣＣＦ７上に凹レンズ１１が形
成されている。この凹レンズ１１は、ＯＣＣＦ７の上層
部が凹状に削られ、この凹状に削られた箇所にパッシベ
ーション材料が埋め込まれてパッシベーション層１２が
形成されたことによって構成されたものである。
には、平坦化膜６上のＯＣＣＦ７上に凹レンズ１１が形
成されている。この凹レンズ１１は、ＯＣＣＦ７の上層
部が凹状に削られ、この凹状に削られた箇所にパッシベ
ーション材料が埋め込まれてパッシベーション層１２が
形成されたことによって構成されたものである。
【００１４】ここで、ＯＣＣＦ７の凹状に削られた箇所
はその凹面１１ａが下側に凸となる略半球面状となって
いる。また、パッシベーション材料としては、パッシベ
ーション層１２とＯＣＣＦ７との界面である前記凹面１
１ａで図１（ａ）中矢印Ｂで示すように入射光が外側に
屈折するよう、ＯＣＣＦ７を形成する材料の屈折率ｎ 2
より小さい屈折率ｎ1 の材料が用いられる。具体的に
は、ＯＣＣＦ７を形成する材料としては一般に屈折率ｎ
1 が１．６程度の樹脂等が用いられ、したがってパッシ
ベーション材料としては屈折率ｎ2 が１．４５程度のＳ
ｉＯ2 系材料（例えばＢＰＳＧなど）が用いられる。
はその凹面１１ａが下側に凸となる略半球面状となって
いる。また、パッシベーション材料としては、パッシベ
ーション層１２とＯＣＣＦ７との界面である前記凹面１
１ａで図１（ａ）中矢印Ｂで示すように入射光が外側に
屈折するよう、ＯＣＣＦ７を形成する材料の屈折率ｎ 2
より小さい屈折率ｎ1 の材料が用いられる。具体的に
は、ＯＣＣＦ７を形成する材料としては一般に屈折率ｎ
1 が１．６程度の樹脂等が用いられ、したがってパッシ
ベーション材料としては屈折率ｎ2 が１．４５程度のＳ
ｉＯ2 系材料（例えばＢＰＳＧなど）が用いられる。
【００１５】このようにパッシベーション材料をＯＣＣ
Ｆ７形成材料の屈折率ｎ2 より低い屈折率ｎ1 のものと
することにより、パッシベーション層１２とＯＣＣＦ７
との界面である凹面１１ａでは、スネルの法則（ｎ1 ・
ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ・ｓｉｎθ 2 ）に従い、入射光の入射
角（θ1 ）より屈折角（θ2 ）の方が小さくなり、これ
によって凹面１１ａを透過した光は、図１（ａ）中矢印
Ｂで示したように外側に屈折し、受光センサ部３に導か
れるのである。
Ｆ７形成材料の屈折率ｎ2 より低い屈折率ｎ1 のものと
することにより、パッシベーション層１２とＯＣＣＦ７
との界面である凹面１１ａでは、スネルの法則（ｎ1 ・
ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ・ｓｉｎθ 2 ）に従い、入射光の入射
角（θ1 ）より屈折角（θ2 ）の方が小さくなり、これ
によって凹面１１ａを透過した光は、図１（ａ）中矢印
Ｂで示したように外側に屈折し、受光センサ部３に導か
れるのである。
【００１６】また、このような構成からなる凹レンズ１
１は、図１（ｂ）に示したように隣り合う縦横二つずつ
の単位画素９の隅部９ａが集まった位置に形成されてい
る。したがって、例えば図１（ｂ）中において中央に示
した凹レンズ１１Ａでは、ここに入射した光をそれぞれ
の入射位置に応じて四方に分散する。すなわち、単位画
素９Ａに入射した光成分についてはこれを単位画素９Ａ
の受光センサ部３に屈折させて入射させ、また単位画素
９Ｂに入射した光成分についてはこれを単位画素９Ｂの
受光センサ部３に屈折させて入射させるようになってい
るのである。
１は、図１（ｂ）に示したように隣り合う縦横二つずつ
の単位画素９の隅部９ａが集まった位置に形成されてい
る。したがって、例えば図１（ｂ）中において中央に示
した凹レンズ１１Ａでは、ここに入射した光をそれぞれ
の入射位置に応じて四方に分散する。すなわち、単位画
素９Ａに入射した光成分についてはこれを単位画素９Ａ
の受光センサ部３に屈折させて入射させ、また単位画素
９Ｂに入射した光成分についてはこれを単位画素９Ｂの
受光センサ部３に屈折させて入射させるようになってい
るのである。
【００１７】したがって、このような構成の固体撮像素
子１０にあっては、ＯＣＬ８が形成されていない単位画
素９の隅部９ａの集合箇所に凹レンズ１１を設け、これ
によりこれら隅部９ａの集合箇所に入射した光を凹レン
ズ１１で各単位画素９の受光センサ部３に導くようにし
たので、従来無効領域となっていた隅部９ａを感度の向
上に寄与する有効領域にすることができ、これにより従
来のものに比べ感度特性が飛躍的に向上したものとな
る。
子１０にあっては、ＯＣＬ８が形成されていない単位画
素９の隅部９ａの集合箇所に凹レンズ１１を設け、これ
によりこれら隅部９ａの集合箇所に入射した光を凹レン
ズ１１で各単位画素９の受光センサ部３に導くようにし
たので、従来無効領域となっていた隅部９ａを感度の向
上に寄与する有効領域にすることができ、これにより従
来のものに比べ感度特性が飛躍的に向上したものとな
る。
【００１８】なお、凹レンズ１１の形成方法については
特に限定されることなく、種々の公知技術を用いること
ができる。例えば、ＯＣＣＦ７を形成した後、レジスト
パターンをマスクにしてウェットエッチングによる等方
性エッチングを行い、ＯＣＣＦ７の所定箇所を半球面状
に削る。次いで、この凹部を埋め込んだ状態にパッシベ
ーション材料をＣＶＤ法等によって堆積し、パッシベー
ション層を形成する。そして、このパッシベーション層
をエッチバック法あるいはリフロー法によって平坦化
し、図１（ａ）に示したパッシベーション層１２を得
る。
特に限定されることなく、種々の公知技術を用いること
ができる。例えば、ＯＣＣＦ７を形成した後、レジスト
パターンをマスクにしてウェットエッチングによる等方
性エッチングを行い、ＯＣＣＦ７の所定箇所を半球面状
に削る。次いで、この凹部を埋め込んだ状態にパッシベ
ーション材料をＣＶＤ法等によって堆積し、パッシベー
ション層を形成する。そして、このパッシベーション層
をエッチバック法あるいはリフロー法によって平坦化
し、図１（ａ）に示したパッシベーション層１２を得
る。
【００１９】図２は本発明の固体撮像素子の第２実施形
態例を示す要部側断面図である。図２において符号２０
は固体撮像素子であり、この固体撮像素子２０が図１
（ａ）、（ｂ）に示した固体撮像素子１０と異なるとこ
ろは、図２に示した固体撮像素子２０では、凹レンズ２
１がＯＣＣＦ７上でなく、ＯＣＣＦ７の下方に形成され
ている点である。
態例を示す要部側断面図である。図２において符号２０
は固体撮像素子であり、この固体撮像素子２０が図１
（ａ）、（ｂ）に示した固体撮像素子１０と異なるとこ
ろは、図２に示した固体撮像素子２０では、凹レンズ２
１がＯＣＣＦ７上でなく、ＯＣＣＦ７の下方に形成され
ている点である。
【００２０】すなわち、この第２実施形態例の固体撮像
素子２０では、ＯＣＣＦ７の下方において平坦化膜２２
の上に凹レンズ２１が形成されている。この凹レンズ２
１は、平坦化膜２２の上層部が凹状に削られ、この凹状
に削られた箇所にパッシベーション材料が埋め込まれて
パッシベーション層２３が形成されたことによって構成
されたものである。
素子２０では、ＯＣＣＦ７の下方において平坦化膜２２
の上に凹レンズ２１が形成されている。この凹レンズ２
１は、平坦化膜２２の上層部が凹状に削られ、この凹状
に削られた箇所にパッシベーション材料が埋め込まれて
パッシベーション層２３が形成されたことによって構成
されたものである。
【００２１】ここで、平坦化膜６の凹状に削られた箇所
は、図１（ａ）に示した凹レンズ１１の場合と同様に、
その凹面２１ａが下側に凸となる略半球面状となってい
る。また、パッシベーション材料および平坦化膜２２の
材料としては、パッシベーション層２３と平坦化膜２２
との界面である前記凹面２１ａで図２中矢印Ｃで示すよ
うに入射光が外側に屈折するよう、平坦化膜２２を形成
する材料の屈折率ｎ4よりパッシベーション材料の屈折
率ｎ3 が小さくなるようにそれぞれ選択される。具体的
には、パッシベーション材料としてその屈折率ｎ3 が
１．４５程度のＳｉＯ2 系材料（例えばＢＰＳＧなど）
が用いられ、平坦化膜２２を形成する材料としてはその
屈折率ｎ4 が１．７程度のＰ−ＳｉＯＮや２．０程度の
Ｐ−ＳｉＮが用いられる。
は、図１（ａ）に示した凹レンズ１１の場合と同様に、
その凹面２１ａが下側に凸となる略半球面状となってい
る。また、パッシベーション材料および平坦化膜２２の
材料としては、パッシベーション層２３と平坦化膜２２
との界面である前記凹面２１ａで図２中矢印Ｃで示すよ
うに入射光が外側に屈折するよう、平坦化膜２２を形成
する材料の屈折率ｎ4よりパッシベーション材料の屈折
率ｎ3 が小さくなるようにそれぞれ選択される。具体的
には、パッシベーション材料としてその屈折率ｎ3 が
１．４５程度のＳｉＯ2 系材料（例えばＢＰＳＧなど）
が用いられ、平坦化膜２２を形成する材料としてはその
屈折率ｎ4 が１．７程度のＰ−ＳｉＯＮや２．０程度の
Ｐ−ＳｉＮが用いられる。
【００２２】このようにパッシベーション材料および平
坦化膜２２の材料を選択することにより、先の例と同様
に、パッシベーション層２３と平坦化膜２２との界面で
ある凹面２１ａではスネルの法則に従って入射光の入射
角より屈折角の方が小さくなり、これによって凹面２１
ａを透過した光は、図２中矢印Ｃで示したように外側に
屈折し、受光センサ部３に導かれるようになる。また、
このような構成からなる凹レンズ２１は、先の例と同様
に、図１（ｂ）に示したごとく隣り合う縦横二つずつの
単位画素９の隅部９ａが集まった位置に形成されてい
る。
坦化膜２２の材料を選択することにより、先の例と同様
に、パッシベーション層２３と平坦化膜２２との界面で
ある凹面２１ａではスネルの法則に従って入射光の入射
角より屈折角の方が小さくなり、これによって凹面２１
ａを透過した光は、図２中矢印Ｃで示したように外側に
屈折し、受光センサ部３に導かれるようになる。また、
このような構成からなる凹レンズ２１は、先の例と同様
に、図１（ｂ）に示したごとく隣り合う縦横二つずつの
単位画素９の隅部９ａが集まった位置に形成されてい
る。
【００２３】したがって、このような構成の固体撮像素
子２０にあっても、ＯＣＬ８が形成されていない単位画
素９の隅部９ａの集合箇所に凹レンズ２１を設けたこと
により、これら隅部９ａの集合箇所に入射した光を凹レ
ンズ２１で各単位画素９の受光センサ部３に導くことが
でき、これにより従来無効領域となっていた隅部９ａを
感度の向上に寄与する有効領域にし、その感度特性が飛
躍的に向上することができる。
子２０にあっても、ＯＣＬ８が形成されていない単位画
素９の隅部９ａの集合箇所に凹レンズ２１を設けたこと
により、これら隅部９ａの集合箇所に入射した光を凹レ
ンズ２１で各単位画素９の受光センサ部３に導くことが
でき、これにより従来無効領域となっていた隅部９ａを
感度の向上に寄与する有効領域にし、その感度特性が飛
躍的に向上することができる。
【００２４】また、単位画素９毎にそのＯＣＣＦ７の色
が異なる場合に、一つの単位画素９の隅部９ａに入射し
よってこの単位画素９に固有の色のＯＣＣＦ７を透過し
た光が、凹レンズ２１を透過して該凹レンズ２１の外側
に屈折することにより入射したときの単位画素９中の受
光センサ部３に戻るようになり、したがって、一旦単位
画素９に入射してこれのＯＣＣＦ７を透過した光が別の
単位画素９の光センサ部３に入射することにより起こる
混色を、防ぐことができる。
が異なる場合に、一つの単位画素９の隅部９ａに入射し
よってこの単位画素９に固有の色のＯＣＣＦ７を透過し
た光が、凹レンズ２１を透過して該凹レンズ２１の外側
に屈折することにより入射したときの単位画素９中の受
光センサ部３に戻るようになり、したがって、一旦単位
画素９に入射してこれのＯＣＣＦ７を透過した光が別の
単位画素９の光センサ部３に入射することにより起こる
混色を、防ぐことができる。
【００２５】なお、この例においても、凹レンズ２１の
形成方法については特に限定されることなく、種々の公
知技術を用いることができる。例えば、平坦化膜２２を
形成した後、レジストパターンをマスクにしてウェット
エッチングによる等方性エッチングを行い、平坦化膜２
２の所定箇所を半球面状に削る。次いで、この凹部を埋
め込んだ状態にパッシベーション材料をＣＶＤ法等によ
って堆積し、パッシベーション層を形成する。そして、
このパッシベーション層をエッチバック法あるいはリフ
ロー法によって平坦化し、図２に示したパッシベーショ
ン層２３を得る。
形成方法については特に限定されることなく、種々の公
知技術を用いることができる。例えば、平坦化膜２２を
形成した後、レジストパターンをマスクにしてウェット
エッチングによる等方性エッチングを行い、平坦化膜２
２の所定箇所を半球面状に削る。次いで、この凹部を埋
め込んだ状態にパッシベーション材料をＣＶＤ法等によ
って堆積し、パッシベーション層を形成する。そして、
このパッシベーション層をエッチバック法あるいはリフ
ロー法によって平坦化し、図２に示したパッシベーショ
ン層２３を得る。
【００２６】また、前記第１、第２の実施形態例では、
凹レンズ１１、２１を層内レンズとしたが、本発明はこ
れに限定されることなく、ＯＣＬ８と同様にＯＣＣＦ７
の表面上に形成するようにしてもよく、その場合には該
凹レンズの外側（光入射側）が空気（屈折率；１）とな
ることにより、凹レンズの材料についてはほとんど全て
の透明材料が使用可能となる。
凹レンズ１１、２１を層内レンズとしたが、本発明はこ
れに限定されることなく、ＯＣＬ８と同様にＯＣＣＦ７
の表面上に形成するようにしてもよく、その場合には該
凹レンズの外側（光入射側）が空気（屈折率；１）とな
ることにより、凹レンズの材料についてはほとんど全て
の透明材料が使用可能となる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像素
子は、隣り合う縦横二つずつの受光センサ部で囲まれた
箇所の直上位置に、入射光を前記縦横二つずつの受光セ
ンサ部それぞれに分散する凹レンズを設けたものである
から、縦横二つずつの受光センサ部で囲まれた箇所の直
上位置、すなわち単位画素における隅部に入射した光を
凹レンズによって分散させ、各受光センサ部に入射させ
ることができる。したがって、従来無効領域となってい
た単位画素における隅部を感度の向上に寄与する有効領
域にすることができ、これにより従来のものに比べその
感度特性を飛躍的に向上することができる。
子は、隣り合う縦横二つずつの受光センサ部で囲まれた
箇所の直上位置に、入射光を前記縦横二つずつの受光セ
ンサ部それぞれに分散する凹レンズを設けたものである
から、縦横二つずつの受光センサ部で囲まれた箇所の直
上位置、すなわち単位画素における隅部に入射した光を
凹レンズによって分散させ、各受光センサ部に入射させ
ることができる。したがって、従来無効領域となってい
た単位画素における隅部を感度の向上に寄与する有効領
域にすることができ、これにより従来のものに比べその
感度特性を飛躍的に向上することができる。
【図１】本発明の固体撮像素子の第１実施形態例を示す
図であり、（ａ）は要部側断面図、（ｂ）は要部平面図
である。
図であり、（ａ）は要部側断面図、（ｂ）は要部平面図
である。
【図２】本発明の固体撮像素子の第２実施形態例を示す
要部側断面図である。
要部側断面図である。
【図３】従来の固体撮像素子の一例を示す図であり、
（ａ）は要部側断面図、（ｂ）は要部平面図である。
（ａ）は要部側断面図、（ｂ）は要部平面図である。
２…シリコン基板（基体）、３…受光センサ部、１０，
２０…固体撮像素子、１１，２１…凹レンズ、１２、２
３…パッシベーション層、２２…平坦化層
２０…固体撮像素子、１１，２１…凹レンズ、１２、２
３…パッシベーション層、２２…平坦化層
Claims (2)
- 【請求項１】 基体の表層部に縦横に配列した状態に設
けられて光電変換をなす多数の受光センサ部と、前記基
体上における各受光センサ部の直上位置に設けられて入
射光を受光センサ部に集光するオンチップレンズとを備
えてなる固体撮像素子において、 隣り合う縦横二つずつの受光センサ部で囲まれた箇所の
直上位置に、入射光を前記縦横二つずつの受光センサ部
それぞれに分散する凹レンズが設けられてなることを特
徴とする固体撮像素子。 - 【請求項２】 前記凹レンズが基体とオンチップレンズ
との間の層内に形成された層内凹レンズであることを特
徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9246285A JPH1187673A (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 固体撮像素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9246285A JPH1187673A (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 固体撮像素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187673A true JPH1187673A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=17146281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9246285A Pending JPH1187673A (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 固体撮像素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1187673A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020057277A (ko) * | 2000-12-30 | 2002-07-11 | 박종섭 | 이중 렌즈를 구비하는 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
| KR100399971B1 (ko) * | 2001-11-06 | 2003-09-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| JP2006261248A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Canon Inc | 撮像素子 |
| JP2006294773A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Sony Corp | 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法 |
| KR100749251B1 (ko) * | 2001-12-29 | 2007-08-13 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 감도를 개선시키기 위한 보호막을 갖는 이미지센서 |
| JP2007293370A (ja) * | 2007-07-30 | 2007-11-08 | Olympus Corp | 撮像装置 |
| KR100922925B1 (ko) | 2007-12-17 | 2009-10-22 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서의 제조 방법 |
| JP2012160906A (ja) * | 2011-01-31 | 2012-08-23 | Canon Inc | 固体撮像装置およびカメラ |
| JP2015180077A (ja) * | 2015-05-01 | 2015-10-08 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置およびカメラ |
-
1997
- 1997-09-11 JP JP9246285A patent/JPH1187673A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020057277A (ko) * | 2000-12-30 | 2002-07-11 | 박종섭 | 이중 렌즈를 구비하는 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
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| US9117718B2 (en) | 2011-01-31 | 2015-08-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image sensor with a plurality of pixels for focus detection |
| JP2015180077A (ja) * | 2015-05-01 | 2015-10-08 | キヤノン株式会社 | 固体撮像装置およびカメラ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |