KR100654146B1 - 고체 촬상 장치 및 카메라 - Google Patents

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Abstract

고체 촬상 장치는 반도체 기판(1) 상에 2차원적으로 배치되는 화소들(2)을 포함한다. 각 화소의 소정 영역에, 입사광(11)을 수광하기 위한 감광 영역(3)이 형성되며, 각 화소는 입사광을 신호 전하로 변환시키는 광전 변환부(4)를 포함한다. 화소들 중 적어도 일부에서, 감광 영역의 중심은 반도체 기판의 주면 바로 위에서 볼 때 화소의 중심에서 오프셋되어 있다. 각 화소는 화소의 중심을 향하여 진행하는 입사광을, 감광 영역의 중심을 향하도록 편향시키는 광로 변경 부재(12a, 12b)를 더 포함한다. 따라서, 고체 촬상 장치는 화소들의 미세화를 구현하는 동시에, 높은 이미지 품질을 제공한다.

Description

고체 촬상 장치 및 카메라{SOLID-STATE IMAGING DEVICE AND CAMERA}
도 1은 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 화소들과 감광 영역들의 상대적인 배치를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 평면 구조를 도시하는 도면이다.
도 3a는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 단면 구조를 도시하는 도면이다.
도 3b는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 광로 변경부의 구조의 예를 도시하는 도면이다.
도 3c는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 광로 변경부의 다른 구조예를 도시하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 제조시의 단면 구조들을 도시하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 제조시의 단면 구조들을 도시하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 제조시 단면 구조들을 도시하는 도면이다.
도 7a는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 광로 변경부의 다른 구조예를 도시하는 도면이다.
도 7b는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 광로 변경부의 다른 구조예를 도시하는 도면이다.
도 7c는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 광로 변경부의 다른 구조예를 도시하는 도면이다.
도 7d는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 광로 변경부의 다른 구조예를 도시하는 도면이다.
도 7e는 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 광로 변경부의 다른 구조예를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 고체 촬상 장치의 다른 구조예를 도시하는 도면이다.
도 9는 하나의 화소가 하나의 셀을 정의하는 종래의 고체 촬상 장치의 화소들과 감광 영역들의 상대적 배치를 도시하는 도면이다.
도 10은 하나의 화소가 하나의 셀을 정의하는 종래의 고체 촬상 장치의 평면 구조를 도시하는 도면이다.
도 11은 하나의 화소가 하나의 셀을 정의하는 종래의 고체 촬상 장치의 단면 구조를 도시하는 도면이다.
도 12는 2개의 화소들이 하나의 셀을 정의하는 종래의 고체 촬상 장치의 평면 구조를 도시하는 도면이다.
도 13은 2개의 화소들이 하나의 셀을 정의하는 종래의 고체 촬상 장치의 화소들과 감광 영역들의 상대적 배치를 도시하는 도면이다.
도 14는 2개의 화소들이 하나의 셀을 정의하는 종래의 고체 촬상 장치의 단 면 구조를 도시하는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 반도체 기판 2 : 화소들
3 : 감광 영역들 4 : 광전 변환부들
5 : 드레인 영역들 6 : 게이트 전극
7 : 장치 분리 영역 8 : 주사 회로부들
9 : 칼라 필터 10 : 집광 렌즈들
11 : 입사광 12a, 12b : 프리즘들
21 : 절연막 22 : 차광막
23 : 층간 절연막 24 : SiN 막
25 : 감광성 수지막 25a, 25b : 프리즘 형상들
26 : 개구부들
본 발명은 고체 촬상 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 복수의 화소들이 매트릭스에 배열된 고체 촬상 장치, 및 이것을 사용하는 카메라에 관한 것이다.
CCD와 MOS 이미지 센서들과 같은 고체 촬상 장치에서, 이미지 품질을 향상시키기 위하여 집광율을 증가시키는 것이 요구된다. 집광율을 증가시키기 위하여, 집광 렌즈를 일반적으로 사용한다. 첨부된 도면들을 참조하여, 고체 촬상 장치의 보편적인 구성에 관해서 설명한다.
도 9는 복수의 화소들이 매트릭스에 배열된 고체 촬상 장치의 화소들과 감광 영역들 간의 위치 관계를 도시하는 개략 상면도이다.
도 9에 도시된 고체 촬상 장치는, 반도체 기판(1), 화소들(2) 및 감광 영역들(3)을 포함한다. 반도체 기판(1)으로서는, 일반적으로, p형 실리콘 기판이 사용된다. 반도체 기판(1)에는, 복수의 화소들(2)이 매트릭스에 배치되어 있다. 여기에 도시된 화소들(2)은 반도체 기판(1)의 주면으로 투영된 화소들인 것에 주목바란다. 반도체 기판(1)에 투영된 화소들(2)의 중심들인 지점들(m)(이하, 이 각 점을 '화소의 중심'이라 칭함)은, 행 방향 및 열 방향 모두에 등간격으로 배치되어 있다. 각 화소(2)는 입사광을 신호 전하로 변환시키는 광전 변환부(미도시)를 포함한다. 화소(2)의 소정 영역에는, 광전 변환부가 입사광을 수광할 수 있도록 감광 영역(3)이 형성되어 있다. 동일한 형상의 감광 영역(3)이 각 화소(2)에 형성되어, 감광 영역(3)의 중심은 화소(2)의 중심(m)과 일치한다. 따라서, 감광 영역들(3)의 중심들(p)은 또한 행 방향 및 열 방향 모두에서 등간격으로 배치되어 있다.
다음에, 도 10 및 도 11을 참조하여, 화소들(2)과 감광 영역들(3)의 구조들을 보다 구체적으로 설명한다. 도 10은 고체 촬상 장치의 상면도이다. 도 11은 도 10에 도시된 고체 촬상 장치의 A-B 선에 따른 단면 구조를 도시한다. 도 10 및 도 11에 도시된 고체 촬상 장치는 반도체 기판(1), 화소들(2), 감광 영역들(3), 광전 변환부들(4), 드레인 영역들(5), 게이트 전극들(6), 장치 분리 영역들(7), 주사 회로부들(8), 차광막(22), 칼라 필터(9), 및 집광 렌즈들(10)을 포함한다.
각 화소(2)는 반도체 기판(1), 광전 변환부(4)(포토다이오드를 포함하는), 드레인 영역(5), 게이트 전극(6), 주사 회로부(8) 및 장치 분리 영역(7)을 포함한다. 반도체 기판(1) 상에는, 광전 변환부(4), 드레인 영역(5), 및 장치 분리 영역(7)이 형성되어 있다. 반도체 기판(1) 상의 광전 변환부(4)와 드레인 영역(5) 사이에는, 게이트 전극(6)이 형성되어 있다. 게이트 전극(6)이 형성된 반도체 기판(1)의 표면 상에는, 절연막(21)이 제공된다. 절연막(21) 상에는, 광전 변환부(4) 내의 소정 영역은 덮이지 않도록 하는 차광막(22)이 형성되어, 감광 영역(3)을 정의한다. 차광막(22) 상에는, 칼라 필터(9)가 형성되어 있고, 그 위에, 집광 렌즈들(10)이 더 배치된다. 집광 렌즈(10)는 각 화소(2)에 대응하여 제공된다. 따라서, 하나의 화소가 하나의 셀(단위)로서 구성되는 고체 촬상 장치가 구현된다.
하나의 화소(2)에 대응하여 제공된 각 집광 렌즈(10)는, 반도체 기판(1)의 주면 내의 그 대응하는 화소(2)에 의하여 차지된 영역이 가능한 효율적으로 이용될 수 있도록 배열되어, 가능한 한 많이 집광되도록 한다. 즉, 집광 렌즈(10)의 중심이 기판의 주면 바로 위에서 볼 때, 화소(2)의 중심(m)과 일치하도록 집광 렌즈(10)가 배열된다. 마찬가지로, 화소(2)의 중심(m)과 감광 영역(3)의 중심(p)이 기판의 주면 바로 위에서 볼 때 서로 일치하도록, 각 화소(2) 상에 형성된 감광 영역(3)이 배치되어, 집광율을 향상시킨다. 고체 촬상 장치가 이러한 방식으로 구성되면, 화소(2)의 입사광(11)이 집광 렌즈(10)에 의하여 초점이 맞추어진 후, 화소(2)의 중심(m)을 향하여 진행한다. 그 결과, 입사광이 감광 영역(3)의 중심(p) 상에 집광되어, 높은 집광율을 달성할 수 있다.
최근, 고체 촬상 장치들의 소형화에 따라, 화소들의 미세화가 요망되고 있다. 이러한 요구를 만족하기 위하여, 예컨대, 일본 특개평 제8-316448호에 개시된 바와 같이, 이웃 화소들이 게이트 전극 또는 드레인 영역을 공유하도록 되어, 화소들의 미세화가 달성될 수 있는 것이 제안되었다. 모든 2개의 화소들이 하나의 셀(단위)로서 구성되는 예시적인 고체 촬상 장치에 관해서 그 상세가 이하에 설명된다.
도 12는 모든 2개의 화소들이 단위 화소들(2a)(셀)을 구성하도록 구성된 고체 촬상 장치의 상면도이다. 도 12에 도시된 고체 촬상 장치는, 모든 2개의 이웃 화소들(2)이 드레인 영역(5a)을 공유한다는 것을 제외하고, 도 10에 도시된 고체 촬상 장치와 동일하다. 이러한 방식으로, 도 10에 드레인 영역(5)과 광전 변환부(4) 사이에 위치된 장치 분리 영역(7)을 제거함으로써, 2개의 화소들(2)이 드레인 영역(5a)을 공유하도록 하는 것으로, 화소들의 미세화가 달성될 수 있다.
그러나, 화소들(2)이 미세화가 구현되지만, 도 12에 도시된 고체 촬상 장치로는, 고체 촬상 장치 전체에 대한 집광율이 더욱 저하된다는 문제점을 가진다. 그 결과, 수차, 칼라 쉐이딩(shading), 감도 쉐이딩, 이미지 감도의 저하 등이 발생한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 13은, 반도체 기판(1) 상에 화소들(2)과 감광 영역들(3) 간의 위치 관계 를 도시하는 상면 개략도이다. 상술된 바와 같이, 단위 화소들(2a) 내에 2개의 화소들(2)이 드레인 영역(5a)을 공유하고 있기 때문에, 각 화소(2) 내의 화소(2)의 중심(m)과 감광 영역(3)의 중심(p)은, 기판의 주면 바로 위에서 볼 때, 서로 오프셋되어 있다. 그러므로, 기판 상에 화소들(2)의 중심들(m)이 등간격으로 배치되어 있지만, 감광 영역들(3)의 중심들(p)은, 화소들(2)의 중심들(m)과 같이 일정한 간격으로 배치되지 않고, 간격들이 불균일하도록 배치된다.
도 14은 도 12에 도시된 고체 촬상 장치의 A-B선에 따른 단면 구조를 도시한다. 도 13을 참조하여 설명되는 바와 같이, 화소(2)의 중심(m)과 감광 영역(3)의 중심(p)은 기판의 주면 바로 위에서 볼 때, 서로 오프셋되어 있다. 상술된 바와 같이, 화소(2) 상의 입사광(11)이 집광 렌즈(10)에 의하여 초점이 맞춰진 후, 화소(2)의 중심(m)을 향하여 진행하여도, 감광 영역(3)의 중심(p) 상으로는 입사광(11)이 집광되지 않는다. 그 결과, 도 11에 도시된 고체 촬상 장치의 경우와 비교하여, 감광 영역(3)의 수광 감도가 감소된다. 집광 렌즈(10)를, 그 중심이 감광 영역(3)의 중심(p)으로 조정되도록 배치하여, 집광율을 높이는 것이 생각될 수도 있다. 그러나, 이 경우에서, 상술된 바와 같이, 감광 영역들(3)의 중심들(p)은 기판 상에 등간격으로 배치되지 않으므로, 집광 렌즈들(10)의 구조가 불가피하게 복잡해 질 것이다. 또한, 각 집광 렌즈(10)의 위치가 감광 영역(3)의 중심(p)으로 조정되면, 집광 렌즈(10)의 크기가 작아져야 할 것이다. 따라서, 화소(2)의 전체 영역은 보다 작은 집광 렌즈(10)에 의하여 덮히지 않을 것이다. 그러므로, 화소(2)의 전체 영역을 효율적으로 사용할 수 없다. 그 결과, 집광율이 저하될 것이다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 칼라 쉐이딩 및 감도 쉐이딩을 감소시키면서, 화소의 미세화 뿐만 아니라, 높은 집광율과, 높은 이미지 감도, 및 우수한 이미지 품질을 달성하는 고체 촬상 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 다음의 특징들을 가진다.
본 발명에 따른 고체 촬상 장치는, 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 2차원 배치로 배치되는 복수의 화소들을 구비하며, 각 복수의 화소들은 입사광을 수광하기 위하여 소정 영역에 형성된 감광 영역을 가지며, 감광 영역에 수광된 입사광을 신호 전하로 변환시키는 광전 변환부를 포함하고, 복수의 화소들 중 적어도 일부에서, 감광 영역의 중심이 반도체 기판의 주면 바로 위에서 볼 때 화소의 중심에서 오프셋되어 있고, 복수의 화소들 각각은 화소의 중심을 향하여 진행하는 입사광을, 감광 영역의 중심을 향하도록 편향시키는 광로 변경부를 더 포함한다.
또한, 복수의 화소들은, 복수의 화소들의 중심들이 일정한 간격으로 위치되도록 매트릭스에 배치되며, 복수의 감광 영역들의 중심들은 상기 일정한 간격으로부터 이탈되어, 복수의 감광 영역들 각각의 중심이 반도체 기판의 주면 바로 위에서 볼 때 대응하는 화소의 중심으로부터 오프셋된다.
입사광은 적어도 하나의 집광 렌즈를 통하여 화소 영역을 향하는 것이 바람직하다. 집광 렌즈들은, 복수의 화소들에 대응하는 1주기로서 주기적인 배치를 가지는 것일 수도 있고, 또는 매트릭스의 행 방향 또는 열 방향을 따른 수직 단면이 매트릭스 전체에 걸쳐 동일한 렌티큘러(lenticular)(원통형) 렌즈들일 수도 있다.
복수의 감광 영역들은 복수의 화소들로 구성된 1 단위의 화소들로 형성될 수도 있다.
본 발명에 따른 광로 변경부는, 예컨대, 입사광이 감광 영역에 도달하기 전에 통과하며, 바로 위와 바로 밑에 형성되는 층의 재료들보다 굴절률이 더 높은 재료로 형성되는 층에 형성된다. 감광 영역의 수광면에 대하여 경사를 가짐으로써, 광로 변경부는, 입사광이 감광 영역의 중심을 향하는 방식으로 화소의 중심을 향하여 진행하는 입사광을 편향시킬 수 있다. 구체적으로는, 이러한 광로 변경부로서, 렌즈 형상이나 프리즘 형상을 갖는 것이 사용될 수도 있다. 본 발명에서, "렌즈"라는 것은, 입사측에 볼록면 또는 오목면을 가지는 렌즈 형상을 가지는 렌즈에 관한 것이며, "프리즘"이라는 것은, 입사면이 적어도 그 일부상에, 수광면에 대하여 경사를 가지는 형상을 가지는 것에 관한 것이다. 복수의 렌즈 형상의 또는 프리즘 형상의 광로 변경부들이 사용될 수도 있다. 또한, 렌즈 형상의 광로 변경부들 및 프리즘 형상의 광로 변경부들의 임의의 조합이 사용될 수도 있다. 또한, 삼각 프리즘과 볼록 렌즈를 함께 조립하여 삼각 프리즘의 경사면과 볼록 렌즈의 수평면이 서로 부착된 형상을 가지는 광로 변경부가 사용될 수도 있다.
광로 변경부들은 각각이 하나의 화소에 대응하도록 제공될 수도 있다. 또는, 광로 변경부들은 각 주기가 복수의 화소들에 대응하도록 하는 주기적 배치를 가질 수도 있다. 또한, 화소들의 매트릭스의 행 방향 또는 열 방향에 따른 수직 단면이 매트릭스 전체에 걸쳐 동일한 렌티큘러 렌즈들, 프리즘형 어레이, 또는 이들의 어떤 조합이 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 고체 촬상 장치는, 보다 구체적으로는, 반도체 기판 상에 매트릭스에 배열된 복수의 화소들 각각에 형성된 감광 영역에 입사광을 수광하여, 입사광의 강도에 따른 강도의 전기 신호를 출력하는 고체 촬상 장치로서, 상기 고체 촬상 장치는, 입사광을 각 화소의 중심에 집광하도록 입사광을 편향하는 복수의 집광 렌즈들과, 각각이 하나의 화소에 대응하여 제공되며, 대응하는 감광 영역의 중심에 입사광이 향하는 방식으로 대응하는 화소의 중심을 향하여 진행하는 입사광을 편향시키기 위하여 각각이 사용되는 복수의 광로 변경부들을 구비하며, 복수의 화소들 각각은, 반도체 기판의 주면 바로 위에서 볼 때, 화소의 중심과 감광 영역의 중심 간의 소정수의 위치 관계들 중 하나를 만족시켜, 모든 소정수의 위치 관계들을 만족하는 소정수의 이웃 화소들이 1 단위의 화소들을 구성하며, 따라서 각 단위 화소들은 소정수의 이웃 화소들을 포함하는 동일한 구조를 가지며, 1 단위를 정의하는 하나 이상의 광로 변경부들은 화소들의 1 단위에 대응하도록 형성된다. 상기 구성에 따르면, 집광율을 더욱 향상시킬 수 있다. 1 단위를 정의하는 하나 이상의 광로 변경부들은 복수의 이웃하는 단위 화소들에 걸쳐 형성될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 고체 촬상 장치는 증폭형 고체 촬상 장치인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 고체 촬상 장치는 카메라용으로 적합하게 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 고체 촬상 장치는, 적어도 일부 화소들에서, 입사광이 감광 영역들의 중심들을 향하는 방식으로 대응하는 화소들의 중심들을 향하여 진행하는 입사광을 편향하는 광로 변경부들을 가진다. 그러므로, 화소들의 미세화를 달성하 기 위하여, 감광 영역들의 중심들이 반도체 기판의 주면 바로 위에서 볼 때, 그 대응하는 화소들의 중심들로부터 오프셋되도록, 고체 촬상 장치가 구성되어도, 높은 집광율을 얻을 수 있다. 그 결과, 화소들의 미세화와 높은 이미지 품질이 동시에 달성되는 고체 촬상 장치가 제공된다.
본 발명의 이들 및 다른 목적들, 특성들, 태양들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상 장치를, 모든 2개의 화소들이 하나의 셀을 정의하는 예시적인 고체 촬상 장치를 도시하는 첨부 도면들을 참조하여 이하에 설명한다.
도 1은, 복수의 화소들이 2차원 배치, 예컨대 매트릭스에 배치된 고체 촬상 장치의 화소들과 감광 영역들 간의 위치 관계를 도시하는 개략 상면도이다.
도 1에 도시된 고체 촬상 장치는, 반도체 기판(1), 화소들(2) 및 감광 영역들(3)을 포함한다. 반도체 기판(1)으로는, 일반적으로, p형 실리콘 기판이 사용된다. 반도체 기판(1) 상에는, 복수의 화소들(2)이 매트릭스에 배치되며, 또한 하나의 셀(단위)을 정의하는 2개의 화소들로 각각이 구성된 단위 화소들(2a)이 구성된다. 여기서, 화소들(2) 및 단위 화소들(2a)은 반도체 기판(1)의 주면 상의 투영도로서 도시되어 있다.
각 화소(2)는, 입사광을 신호 전하로 변환하는 광전 변환부(미도시)를 포함한다. 화소(2)의 소정 영역에는, 광전 변환부가 입사광을 수광하도록 하는 감광 영역(3)이 형성되어 있다. 복수의 화소들(2)은, 반도체 기판(1) 상의 화소들(2)의 중심들의 모든 투영된 지점들(m)(이하, "화소들의 중심들"이라고 칭함)이 일정 간격으로 위치되도록 배치된다.
본 발명에 따른 1 단위의 화소들(2a)는, 화소들의 중심들(m)과 감광 영역들의 중심들에 대한 모든 소정수(n)의 위치 관계를 만족시키는 소정수(n)의 이웃 화소들로 구성된다는 것에 주목바란다. 구체적으로는, 일 단위를 구성하는 소정수(n)의 이웃 화소들 각각은 소정수(n)의 위치 관계들 중 상이한 하나를 만족한다. 따라서, 각 화소들 유닛(2a)은 동일한 구조를 가진다.
다음, 도 2 및 도 3a를 참조하여, 화소들(2)과 감광 영역들(3)의 구조를 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 고체 촬상 장치의 상면도이다. 도 3a는 도 2에 도시된 고체 촬상 장치의 A-B 선에 따른 단면 구조를 도시한다. 도 2 및 도 3a에 도시된 고체 촬상 장치는, 반도체 기판(1), 화소들(2), 단위 화소들(2a), 감광 영역들(3), 광전 변환부들(4), 드레인 영역(5a), 게이트 전극들(6), 차광막(22), 장치 분리 영역들(7), 주사 회로부들(8), 절연막(21), 칼라 필터(9), 집광 렌즈들(10), 층간 절연막(23) 및 광로 변경부들로서 기능하는 프리즘들(12a, 12b)을 포함한다.
각 화소(2)는, 반도체 기판(1)의 일부, 광전 변환부(4)(포토다이오드를 포함하는), 드레인 영역(5a)의 일부, 게이트 전극(6), 주사 회로부(8) 및 장치 분리 영역(7)을 포함한다. 반도체 기판(1) 상에는, 광전 변환부(4), 드레인 영역(5a), 및 장치 분리 영역(7)이 형성되어 있다. 반도체 기판(1) 상의 광전 변환부(4)와 드레인 영역(5a) 사이에, 게이트 전극(6)이 형성되어 있다. 게이트 전극(6)이 형성된 반도체 기판(1) 상에는, 절연막(21)이 제공된다. 절연막(21) 상에는, 광전 변환부(4) 내의 소정 영역은 덮히지 않도록 하는 차광막(22)이 형성되어, 감광 영역(3)을 정의한다. 차광막(22)이 형성된 반도체 기판(1)의 표면 상에는, 층간 절연막(23)이 제공된다. 층간 절연막(23) 상에는, 프리즘(12a 또는 12b)이 형성되어 있다. 프리즘(12a, 12b) 상에는, 칼라 필터(9)가 형성되어 있다. 칼라 필터(9) 상에는, 집광 렌즈(10가)가 배치되어 있다. 여기서, 2개의 화소들(2)의 각 쌍은 드레인 영역(5a)을 공유하며, 2개의 화소들을 1 셀(단위)로 하는 단위 화소들(2a)을 구성하고 있다.
2개의 화소들이 하나의 셀로서 구성되는 구조에서는, 상술된 바와 같이, 2개의 화소들(2)이 드레인 영역(5a)을 공유하므로, 각 화소(2) 내에서, 화소(2)의 중심(m)과 감광 영역(3)의 중심(p)은, 기판의 주면 바로 위에서 볼 때 서로 오프셋되어 있다. 그러므로, 도 1을 참조하여 보다 명백하게 이해되는 바와 같이, 화소들(2)의 중심들(m)이 기판 상에 등간격으로 위치되어도, 감광 영역들(3)의 중심들(p)은 화소들(2)의 중심들(m)과 같이, 일정한 간격으로 위치되지 않고, 간격들이 불균일하게 배치되도록 배치되어 있다.
각 화소에 포함된 집광 렌즈(10)는, 광이 가능한 화소(2)에 많이 집광되도록 하기 위해서, 반도체 기판(1)의 주면 내에 대응하는 화소(2)에 의하여 차치된 영역이 가능한 효율적으로 사용될 수 있도록 배치된다. 즉, 집광 렌즈(10)의 중심이, 기판의 주면 바로 위에서 볼 때 화소(2)의 중심(m)과 일치하도록 배치된다. 여기서는, 집광 렌즈들(10) 각각이 하나의 감광 영역(3)에 대응하도록 어레이에 배치되 며, 이웃 집광 렌즈들(10)의 에지들이 서로 접하도록 집광 렌즈들(10)이 배치된다.
화소(2)에 입사되는 입사광(11)은, 집광 렌즈(10)에 의하여 초점이 맞춰진 후, 화소(2)의 중심(m)을 향하여 진행한다. 상술된 바와 같이, 화소(2)의 중심(m)과 감광 영역(3)의 중심(p)은, 기판의 주면 바로 위에서 볼 때, 서로 오프셋되어 있다. 그러므로, 화소(2)가 광로 변경부를 포함하고 있지 않으면, 도 14에 도시된 바와 같이, 입사광은 감광 영역(3)의 중심(p)에서 떨어진 위치에서 수광될 것이다. 이 경우, 충분한 집광율을 얻을 수 없다.
그러므로, 본 실시예에서, 집광율을 향상시키기 위하여, 각 화소(2)에 광로 변경부가 제공되어 있다. 본 실시예의 특징 요소인 광로 변경부를 이하에 상세히 설명한다.
광로 변경부는, 화소(2)의 중심(m)의 방향을 향하여 진행하는 입사광(11)을, 감광 영역(3)의 중심(p)을 향하도록 편향시키기 위하여 제공된다. 광로 변경부는, 예컨대 입사광이 감광 영역에 도달하기 전에 통과되며, 바로 위와 바로 아래에 형성된 층의 재료보다 굴절률이 더 높은 재료로 형성된 층에 형성된다. 감광 영역의 수광면에 대해 경사를 가짐으로써, 광로 변경부는 화소의 중심을 향하여 입사하는 입사광을, 감광 영역의 중심을 향하도록 편향시킬 수 있다. 광로 변경부는 입사측 상에 볼록면 또는 오목면을 가지는 렌즈 형상일 수도 있고, 또는 입사면이, 적어도 그 일부에 수광면에 대해 경사를 가지는 프리즘 형상일 수도 있다. 상술된 프리즘(12a 또는 12b) 이외에, 도 3b에 도시된 바와 같이, 수직 단면이 삼각인 사각 피라미드 형상의 프리즘(12d) 등이 프리즘 형상 광로 변경부로서 채용될 수도 있다. 또한, 도 3c에 도시된 바와 같이, 삼각 프리즘(31a)의 경사면(31b)과 볼록 렌즈(32a)의 수평면(32b)을 서로 부착시켜, 이들을 서로 조립함으로써 획득된 형상을 가지는 렌즈(33) 등이 사용될 수도 있다. 본 발명에서는, 상술된 형태들에서 선택된 렌즈 형상의 또는 프리즘 형상의 광로 변경부들 중 적어도 하나의 형태만을 사용하는 것은 충분하며, 또한 상술된 형태들에서 선택된 광로 변경부들의 조합들을 사용할 수 있다. 복수 형태의 렌즈 형상의 및/또는 프리즘 형상의 광로 변경부들이 동시에 사용될 수도 있다. 렌즈 형상의 또는 프리즘 형상의 광로 변경부의 만곡 또는 경사각은, 화소(2)의 중심(m)을 향하여 입사하는 입사광(11)이 감광 영역(3)의 중심(p)의 방향을 향하여 굽어질 때, 입사광(11)이 얼마나 많이 편향되어야 하는 지에 따라 임의적으로 설정된다. 광로 변경부들은 각각이 화소에 대응하도록 제공될 수도 있다. 또는, 하나의 단위를 정의하는 복수의 화소들에 각각이 대응하도록(연장하는) 주기적으로 배치된 광로 변경부들이 제공될 수도 있다.
본 실시예는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 광로 변경부들로서, 하나의 단위를 정의하는 2개의 화소들에 각각이 대응하도록 주기적으로 배치된 프리즘들(12a, 12b)이 사용되는 예시적인 경우를 도시한다. 프리즘들(12a, 12b)은, 입사면들에 만곡을 갖는 볼록 형상을 가지므로, 프리즘 기능을 갖는 볼록 렌즈들로서 칭할 수 있으나, 입사면에 볼록 형상을 갖는 렌즈들(후술하는), 즉 볼록 렌즈들과 구별하기 위하여, "프리즘들"이라 칭한다. 프리즘들(12a, 12b)은, 각각이 하나의 단위로서 2개의 화소들에 대응하도록 제공되어, 2개의 화소들(2)에 걸쳐 연장하도록 반도체 기판(1)과 집광 렌즈(10)의 사이에 각각 위치된다. 단위 화소들(2a) 각각에서, 프 리즘들(12a, 12b) 각각의 하위 부분(하나의 화소에 대응하는)은 단위 화소들(2a)에 걸쳐 연장하고, 프리즘들(12a, 12b) 각각의 경사면은 단위 화소들(2a)의 중심을 향하여 감소한다. 단위 화소들(2a)을 기판의 상부 표면 바로 위에서 볼 때, 프리즘들(12a, 12b)은 타원형으로 되어 있다. 프리즘(12a 또는 12b) 각각의 중심은, 반도체 기판(1)의 주면 바로 위에서 볼 때, 단위 화소들(2a)의 중심으로부터 오프셋되어 있다.
프리즘들(12a, 12b)은, 각각 프리즘들(12a, 12b) 바로 위에 및 아래에 위치되는 칼라 필터(9) 및 층간 절연막(23)의 재료의 굴절률보다 높은 굴절률을 가지는 재료(예컨대, SiN(질화규소))로 형성된다. 프리즘들(12a, 12b)은 이하에 더 설명되는 제조 공정에 의하여 용이하게 획득될 수 있다.
도 3a에 도시된 방식으로, 단위 화소들(2a)에 대응하도록 프리즘들(12a, 12b)(광로 변경부들)이 제공된 고체 촬상 장치에서, 화소(2)의 방향으로 진행하는 입사광(11)은 우선, 입사광(11)이 화소(2)의 중심(m)에 집광되는 각도로 집광 렌즈(10)에 의하여 초점이 맞춰진다(이 단계에서 입사광은 도면 번호 11a로 나타낸다). 다음, 초점이 맞춰진 입사광(11a)은 프리즘(12a 또는 12b)에 의하여 감광 영역(3)의 중심(p)을 향하도록 굴절된다(이 단계에서 입사광은 도면 번호 11b로 나타낸다). 다음, 굴절된 입사광(11b)은 감광 영역(3)의 중심(p)에서 수광되어, 감광 영역(3)에 형성된 광전 변환부에 의하여 신호 전하로 변환된다.
상술된 바와 같이, 화소들(2)의 중심들(m)과 대응하는 감광 영역들(3)의 중심들(p)이 기판의 주면 바로 위에서 볼 때, 서로 오프셋되어 있는 고체 촬상 장치 에서도, 광로 변경부들을 가지는 화소들(2)을 설치하는 것은, 대응하는 집광 렌즈(10)의 배치를 변경하지 않고, 화소(2)의 중심(m)의 방향으로 진행하는 입사광(11)이 대응하는 감광 영역(3)의 중심(p)에서 수광될 수 있도록 하여, 높은 집광율이 달성된다. 그 결과, 칼라 쉐이딩, 감도 쉐이딩, 이미지 감도의 저하, 및 수광 감도 등을 감소시키지 않고, 화소들(2)의 미세화를 달성하고, 우수한 이미지 품질을 구현하는 고체 촬상 장치가 구현된다. 예컨대, 화소의 일측이 2.2㎛ 길이인 3메가화소의 고체 촬상 장치의 경우, 도 3a에 가상선으로 나타낸 광축(L)에 대하여 25°의 각도로 입사한 광에 대한 집광율은 약 15 %만큼 향상된다.
다음, 상기 구조를 갖는 고체 촬상 장치의 제조 공정을 첨부된 도면들을 참조하여 이하에 설명한다. 도 4a 내지 도 4e, 도 5a 내지 도 5c, 및 도 6a 내지 도 6b는 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 제조하는 과정에서 다양한 단계에서의 고체 촬상 장치의 단면 구조를 도시한다.
우선, 반도체 기판(1) 상에, 포토다이오드들을 포함하는 광전 변환부들(4)이 등간격으로 위치되도록 매트릭스에 형성된다. 고체 촬상 장치의 결과적인 단면 구조는 도 4a에 도시되어 있다.
다음, 반도체 기판(1)의 표면 상에, 실리콘 기판의 열 산화에 의하여, 도면에는 도시되지 않은 게이트 절연막(산화실리콘으로 구성된)이 형성된다. 다음, 게이트 절연막 상에, 게이트 전극들(6)을 형성한다. 구체적으로는, 반도체 기판(1)의 표면 상에 CVD 법에 의해 폴리실리콘막을 피착시킨 후, 소정 영역의 폴리실리콘막을 건식 에칭에 의하여 선택적으로 제거함으로써 게이트 전극들(6)을 형성한다. 고체 촬상 장치의 결과적인 단면 구조는 도 4b에 도시되어 있다.
다음, 게이트 전극들(6)을 덮도록, 절연막(21)(산화실리콘으로 구성된)이 CVD 법에 의하여 피착됨으로써 형성된다. 절연막(21)은 배선층을 포함하는 것에 주목바라며, 그 설명은 여기서 생략한다. 다음, 절연막(21)을 덮도록 차광막(22)을 형성한다. 구체적으로는, 절연막(21)을 덮도록, 텅스텐, 구리, 알루미늄 등의 박막이 PVD 법 또는 CVD 법에 의해 형성된 후, 건식 에칭에 의하여 이 박막이 선택적으로 제거된다. 따라서, 차광막(22) 외에, 감광 영역들(3)이 형성된다. 고체 촬상 장치의 결과적인 단면 구조가 도 4c에 도시되어 있다.
다음, 차광막(22) 및 감광 영역들(3) 상에, CVD법에 의해 실리콘 산화막이 피착된다. 그 후, 실리콘 산화막의 표면을 CMP법에 의해 평탄화함으로써, 층간 절연막(23)을 형성한다. 고체 촬상 장치의 결과적인 단면 구조는 도 4d에 도시되어 있다.
다음, 굴절률이 층간 절연막(23)의 굴절률보다 높은 SiN막(24)이 형성되어, 층간 절연막(23)을 덮는다. 구체적으로는, 층간 절연막(23)을 덮도록, SiN막(24)이 PVD법 또는 CVD법에 의해 형성된다. 고체 촬상 장치의 결과적인 단면 구조는 도 4e에 도시된다.
다음, SiN막(24) 상에 감광성 수지(레지스트)를 도포함으로써 감광성 수지막(25)을 형성하여, 일정 간격으로 개구부들(26)이 형성되도록 패터닝한다. 일 단위 화소들(2a)에서, 인접하는 감광 영역들(3) 사이에 개구부(26)가 형성되어, 이러한 개구부들(26)의 격자가 획득된다. 개구부들(26)의 폭들은, 후술되는 바와 같이, 감광성 수지(레지스트)막(25)이 열처리를 행할 때 어느 정도 변환되는 지에 따라 설정되어야 한다. 고체 촬상 장치의 결과적인 단면 구조가 도 5a에 도시되어 있다.
다음, 패터닝되었던 감광성 수지막(25)이 수지의 용융점 근처, 구체적으로는 약 190℃의 온도의 열에 의하여 용융된다. 따라서, 각 단위 화소들(2a)에서, 단위 화소들(2a)의 중심을 향하여 낮아지는 경사면들을 갖는 프리즘 형상들(25a, 25b)이 형성된다. 고체 촬상 장치의 결과적인 단면 구조가 도 5b에 도시된다.
다음, 프리즘 형상들(25a, 25b)을 마스크로서 사용하여, SiN막(24)이 에칭된다. 여기서, 에칭 장치로서, SiN(질화규소)와 감광성 수지의 에칭률을 동일하게 한 건식 에칭 장치를 사용한다. 다음, 프리즘 형상들(25a, 25b) 상에 광(자외선)(27)이 조사됨으로써, SiN 막(24)이 에칭 처리되어, 광로 변경부들로서 기능하는 프리즘들(12a, 12b)이 획득된다. 고체 촬상 장치의 결과적인 단면 구조가 도 5c에 도시된다.
다음, 프리즘들(12a, 12b)을 덮도록, 칼라 필터(9)가 형성된다. 구체적으로는, 염색법을 사용함으로써 또는 칼라 레지스트의 도포에 의해 칼라 코딩에 기초하여 3개 또는 4개의 막들이 피착된다. 칼라 필터(9)는, 프리즘들(12a, 12b)이 형성되는 재료인 SiN보다 낮은 굴절률을 가진다. 고체 촬상 장치의 결과적인 단면 구조가 도 6a에 도시되어 있다.
최종적으로, 칼라 필터(9) 상에 집광 렌즈(10)를 형성한다. 구체적으로는, 열 용해성 투명 수지에 대하여 그 위의 레지스트를 이용하는 열 리플로우 전사법에 의하여, 각 마이크로렌즈가 화소(2)의 감광 영역(3)에 대응하도록 어레이에 배열된 마이크로 렌즈들이 집광 렌즈들(10)로서 형성된다. 그 결과, 도 6b에 도시된 구조를 가지는 고체 촬상 장치가 완성된다.
상술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서, 감광 영역의 중심이 반도체 기판의 주면 바로 위에서 볼 때, 대응하는 화소(2)의 중심으로부터 오프셋되어 있어도, 집광 렌즈의 배치를 변경할 필요 없이, 높은 집광율을 얻을 수 있다. 그 결과, 화소들(2)의 미세화가 구현되고, 동시에 높은 이미지 품질을 구현하는 고체 촬상 장치가 제공된다.
본 실시예는, 일 단위로서 2개의 화소들에 대응하여 제공된 프리즘들(12a, 12b)이 사용된 예시적인 경우를 설명하였다. 또는, 도 7a에 도시된 바와 같이, 하나의 단위로서 2개의 화소들에 대응하여 제공된 각 볼록 렌즈들(30)이 프리즘대신 사용될 수도 있다.
또한, 본 실시예는, 각 집광 렌즈(10)가 하나의 감광 영역(3)에 대응하도록, 즉 하나의 화소(2)에 대응하도록 형성되고, 광로 변경부들 각각은 하나의 단위로서 복수의 화소들에 대응하도록 광로 변경부들이 주기적으로 배치되며, 각 광로 변경부는 복수의 단위 화소들(2a)에 걸쳐 형성되는 예시적인 경우를 설명하였다. 또는, 도 7b에 도시된 바와 같이, 각 집광 렌즈(10)가 하나의 화소(2)에 대응하도록 형성되고, 각 광로 변경부가 1 단위의 화소들(2a)에 대응하도록 형성되는 구조가 사용될 수도 있다. 또한, 도 7c에 도시된 바와 같이, 집광 렌즈들(10) 및 프리즘들(12c) 각각은 하나의 화소(2)에 대응하도록 형성될 수도 있다.
상기 설명에서, 프리즘들(12a, 12b)은 "입사측에 볼록면을 가지는 프리즘들"로서 설명하였다. 그러나, 도 7d에 도시된 바와 같이, 프리즘들의 입사면의 만곡에 따라, T로 나타낸 프리즘들의 부분들은 입사측에 볼록면을 가지는 볼록 렌즈(40)를 구성하는 것으로서 함께 간주될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 광로 변경부는, 감광 영역에 닿기 전에 입사광이 통과되며, 바로 위에 및 바로 아래 형성된 층보다 높은 굴절률을 가지는 재료로 형성되는 층에 형성된다. 또한, 본 발명에 따른 광로 변경부는 감광 영역의 수광면에 대해 경사를 가진다. 따라서, 상기한 도 7a 내지 도 7d에 도시된 변형 이외에, 도 7e에 도시된 바와 같이, 아래로 볼록인 볼록 렌즈(60)가, 층간 절연막(23)에 형성된 위로 오목한 면 상에 형성되며, 볼록 렌즈(60)는 층간 절연막(23) 보다 높은 굴절률을 가지는 SiN 막으로 형성되는, 다른 광로 변경 구조가 사용될 수도 있다. 광로 변경부들의 재료는 SiN 만에 한정되는 것이 아니라, 그 형상도 프리즘 형상이나 렌즈 형상만으로 한정되는 것이 아님을 주목바란다.
본 실시예는, 광로 변경부로서 기능하는 프리즘(12a, 12b)이 반도체 기판(1)과 집광 렌즈(8) 사이에 위치되어, 집광 렌즈(8)에 의하여 초점이 맞춰진 입사광을 굴절시키는 예들을 설명하였다. 그러나, 광로 변경부와 집광 렌즈(8) 간의 위치 관계는 상기에 한정되지 않고, 광로 변경부는 다른 위치에 위치될 수도 있다. 예컨대, 집광 렌즈(8)에 입사하기 전의 입사광을 광로 변경부가 편향하도록, 집광 렌즈(8) 위에 광로 변경부를 위치할 수도 있다. 또한, 복수의 광로 변경부들이 하나의 집광 렌즈(8)에 대하여 제공될 수도 있으므로, 광로 변경부들은 집광 렌즈(8)의 위 아래 모두에 위치될 수도 있다.
또한, 본 실시예는, 2개의 화소들이 하나의 셀로서 구성되는 예시적인 고체 촬상 장치를 설명하였으나, 이 구조는 본 발명에서 상기에 제한되는 것이 아니다. 본 발명은, 하나의 셀이 2 이상의 화소들, 예컨대 3개, 4개, 또는 그 이상의 화소들로 구성된 고체 촬상 장치에 또한 적용될 수도 있다.
또한, 본 실시예는, 집광 렌즈들(10)로서, 하나의 화소(2)에 각각이 대응하는 예시적인 마이크로렌즈들을 설명하였으나, 화소들(하나보다 많은) 단위에 각 렌즈가 대응하도록 주기적으로 배치된 렌즈들이 사용될 수도 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 화소들의 매트릭스의 행 방향을 따른 수직 단면이 매트릭스 전체에 걸쳐 동일한 렌티큘러(원통형) 렌즈들(13)을 사용할 수도 있다. 이 경우, 광로 변경부들로서, 집광 렌즈들(10)과 유사하게, 화소들의 매트릭스의 행 방향에 따른 수직 단면이 매트릭스 전체에 걸쳐 동일한 프리즘형 어레이(14)를 사용할 수도 있다. 또한, 프리즘형 어레이(14)의 대신에, 화소들의 매트릭스의 행 방향에 따른 수직 단면이 매트릭스 전체에 걸쳐 동일한 렌티큘러 렌즈들을 사용할 수도 있다. 도 8에 도시된 렌티큘러 렌즈들(13) 각각이 매트릭스의 행 방향을 따른 수직 단면에서 볼 때, 1 화소에 대응하는 너비를 가지나, 각 렌즈는 복수의 화소들에 대응하는 너비를 가질 수도 있다. 유사하게는, 광로 변경부들로서 기능하는 프리즘형 어레이들(14)이나 렌티큘러 렌즈들은, 화소들의 수직 단면부에서 보았을 때에, 1 화소에 대응하는 너비 또는 복수의 화소들에 대응하는 너비를 가질 수도 있다. 또, 화소들의 매트릭스의 열 방향을 따른 수직 단면이 매트릭스 전체에 걸쳐 동일한 집 광 렌즈들 및/또는 광로 변경부들이 사용될 수도 있다.
또한, 본 실시예는 고체 촬상 장치로서 예시적인 MOS형 고체 촬상 장치를 설명하였으나, 고체 촬상 장치는 CCD 고체 촬상 장치일 수도 있다.
본 실시예에 따른 고체 촬상 장치는, 카메라, 특히 디지털 스틸 카메라용으로 적합하게 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 고체 촬상 장치는, 증폭형 고체 촬상 장치, 특히 트렌치 분리 구조를 갖는 MOS형 고체 촬상 장치용으로 적합하게 사용될 수 있다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 고체 촬상 장치는, 카메라 장착 휴대 전화, 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라 등에 사용되는 고체 촬상 장치로서 적합하게 사용될 수도 있고, 프린터 등에 사용되는 라인 센서로서 적합하게 사용될 수도 있다.
본 발명을 상세하게 설명하였으나, 상기 설명은 예시적이나 제한적이지 않은 모든 태양 내에 있다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 다른 다양한 변형물과 변경물이 안출될 수 있음을 이해한다.

Claims (16)

  1. 반도체 기판에 설치된 광전 변환부와, 상기 반도체 기판 상에 있고 상기 광전 변환부와 드레인 영역의 사이에 설치된 게이트 전극과, 상기 광전 변환부의 위에 설치된 광로 변경 수단과, 상기 광로 변경 수단의 위에 설치된 집광 렌즈에 의해 화소가 구성되며, 인접하는 복수의 상기 화소는, 상기 드레인 영역을 공유하여 셀을 구성하는 고체 촬상 장치로서,
    상기 광전 변환부의 중심과 상기 화소의 중심은, 상기 반도체 기판의 주면에 평행한 방향으로 오프셋된 위치에 배치되어 있고,
    상기 화소의 중심이 상기 광전 변환부의 중심에 대하여 오프셋된 방향은, 동일한 상기 셀 내의 상기 화소들 사이에서 상이하며,
    동일한 상기 셀 내의 각각의 상기 화소에서는, 상기 집광 렌즈에 의해 집광된 입사광을 상기 광로 변경 수단에 의해서, 각각의 상기 오프셋된 방향에 따라서 굴곡시켜, 상기 광전 변환부에 도달시키는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 화소는, 각각의 중심이 일정한 간격이 되도록 매트릭스 상(狀)으로 배치되어 있고,
    복수의 상기 광전 변환부의 중심은, 상기 일정한 간격이 흐트러진 간격을 가짐으로써, 대응하는 상기 화소의 중심으로부터, 반도체 기판의 주면에 평행한 방향으로 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 집광 렌즈는, 복수의 화소를 1 단위로 하여 주기적인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소는, 각각의 중심이 일정한 간격이 되도록 매트릭스 상으로 배치되어 있고,
    상기 집광 렌즈는, 상기 화소의 매트릭스의 행방향 또는 열방향에 대한 수직 단면이 항상 동일 형상인 렌티큘러(lenticular) 렌즈인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광로 변경 수단은, 렌즈 형상 또는 프리즘 형상인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광로 변경 수단은, 복수의 화소를 1 단위로 하여 주기적인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 화소는, 각각의 중심이 일정한 간격이 되도록 매트릭스 상으로 배치되어 있고,
    상기 광로 변경 수단은, 상기 화소의 매트릭스의 행 방향 또는 열 방향에 대한 수직 단면이 항상 동일 형상인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광로 변경 수단은 렌티큘러 렌즈 또는 프리즘 상(狀) 어레이인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광로 변경 수단은, 삼각 프리즘의 경사면에 볼록 렌즈의 수평면을 일체적으로 조합한 형상인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    고체 촬상 장치는 증폭형의 고체 촬상 장치인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  14. 반도체 기판에 설치된 광전 변환부와, 상기 반도체 기판 상에 있고 상기 광전 변환부와 드레인 영역의 사이에 설치된 게이트 전극과, 상기 광전 변환부의 위에 설치된 광로 변경 수단과, 상기 광로 변경 수단의 위에 설치된 집광 렌즈에 의해 화소가 구성되며, 인접하는 복수의 상기 화소는, 상기 드레인 영역을 공유하여 셀을 구성하는 고체 촬상 장치로서,
    상기 광전 변환부의 중심과 상기 화소의 중심은, 상기 반도체 기판의 주면에 평행한 방향으로 오프셋된 위치에 배치되어 있고,
    상기 화소의 중심이 상기 광전 변환부의 중심에 대하여 오프셋된 방향은, 동일한 상기 셀 내의 상기 화소들 사이에서 상이하며,
    동일한 상기 셀 내의 각각의 상기 화소에서는, 상기 집광 렌즈에 의해 집광된 입사광을 상기 광로 변경 수단에 의해서, 각각의 상기 오프셋된 방향에 따라서 굴절시켜, 상기 광전 변환부에 도달시키는 고체 촬상 장치를 구비하는 카메라.
  15. 반도체 기판에 설치된 광전 변환부와, 상기 반도체 기판 상에 있고 상기 광전 변환부와 드레인 영역의 사이에 설치된 게이트 전극과, 상기 광전 변환부의 위에 설치된 광로 변경 소자와, 상기 광로 변경 소자의 위에 설치된 집광 렌즈에 의해 화소가 구성되며, 인접하는 복수의 상기 화소는, 상기 드레인 영역을 공유하여 셀을 구성하는 고체 촬상 장치로서,
    상기 광전 변환부의 중심과 상기 화소의 중심은, 상기 반도체 기판의 주면에 평행한 방향으로 오프셋된 위치에 배치되어 있고,
    상기 화소의 중심이 상기 광전 변환부의 중심에 대하여 오프셋된 방향은, 동일한 상기 셀 내의 상기 화소들 사이에서 상이하며,
    동일한 상기 셀 내의 각각의 상기 화소에서는, 상기 집광 렌즈에 의해 집광된 입사광을 상기 광로 변경 소자에 의해서, 각각의 상기 오프셋된 방향에 따라서 굴절시켜, 상기 광전 변환부에 도달시키고,
    복수의 상기 화소는, 그 중심과 대응하는 상기 광전 변환부의 중심과의 상기 반도체 기판의 주면에 평행한 방향에서의 위치 관계를, 소정 수의 패턴 가지고, 당해 소정수로 1 단위가 되어 상기 셀을 구성하고 있으며,
    각 상기 셀은, 소정 수의 패턴의 상기 화소를 포함함으로써, 상호 동일한 구조를 갖고 있고,
    각 상기 광로 변경 소자는, 동일한 상기 셀 내에 있는 하나의 단위의 광로 변경 수단을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는, 고체 촬상 장치.
  16. 반도체 기판에 설치된 광전 변환부와, 상기 반도체 기판 상에 있고 상기 광전 변환부와 드레인 영역의 사이에 설치된 게이트 전극과, 상기 광전 변환부의 위에 설치된 광로 변경 소자와, 상기 광로 변경 소자의 위에 설치된 집광 렌즈에 의해 화소가 구성되어, 인접하는 복수의 상기 화소는, 상기 드레인 영역을 공유하여 셀을 구성하는 고체 촬상 장치로서,
    상기 광전 변환부의 중심과 상기 화소의 중심은, 상기 반도체 기판의 주면 에 평행한 방향으로 오프셋된 위치에 배치되어 있고,
    상기 화소의 중심이 상기 광전 변환부의 중심에 대하여 오프셋된 방향은, 동일한 상기 셀 내의 상기 화소들 사이에서 상이하며,
    동일한 상기 셀 내의 각각의 상기 화소에서는, 상기 집광 렌즈에 의해 집광된 입사광을 상기 광로 변경 소자에 의해서, 각각의 상기 오프셋된 방향에 따라서 굴절시켜, 상기 광전 변환부에 도달시키고,
    복수의 상기 화소는, 그 중심과 대응하는 상기 광전 변환부의 중심과의 상기 반도체 기판의 주면에 평행한 방향에 있어서의 위치 관계를, 소정 수의 패턴 가지고, 당해 소정수로 1 단위가 되어 상기 셀을 구성하고 있으며,
    각 상기 셀은, 소정 수의 패턴의 상기 화소를 포함함으로써, 상호 동일한 구조를 갖고 있고,
    각 상기 광로 변경 소자는, 인접하는 상기 복수의 셀을 걸쳐 하나의 단위의 광로 변경 수단을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
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