KR20080106036A - 고체 촬상 소자 - Google Patents

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후지쯔 마이크로일렉트로닉스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 화소 데이터 판독용 트랜지스터 등을 복수의 화소에서 공용하는 공유형 화소를 이용한 이미지 센서 등의 화질을 향상시킨다.
다수의 화소가 2차원 평면 상에서 행렬 형상으로 배치된 고체 촬상 소자는, 중심 간격이 행 방향, 또는/및 열 방향으로 주기적으로 변화하도록 배치되는 복수의 수광 소자와, 각 수광 소자에 대한 입사광 집광을 위한 마이크로 렌즈로서, 수광 소자의 중심 간격의 주기적 변화에 대응하여, 중심 간격이 주기적으로 변화하는 복수의 마이크로 렌즈를 구비한다.

Description

고체 촬상 소자{SOLID STATE IMAGE SENSING DEVICE}
본 발명은 행렬 형상으로 복수의 화소가 배치된 고체 촬상 소자, 예컨대 CMOS 이미지 센서에 따르는, 더욱 상세하게는 화소 데이터 판독용 트랜지스터의 일부 등을 복수의 화소에서 공용하는 공유형 화소(shared type pixel)를 이용한 고체 촬상 소자에 관한 것이다.
비디오 카메라나 디지털 카메라에는, CCD형이나 CMOS형의 고체 촬상 소자가 사용되고 있다. 이러한 고체 촬상 소자에서는, 수광부로서, 예컨대 포토 다이오드를 가진 화소가 다수 행렬 형상으로 배치되고, 각 화소에 입사된 빛은 포토 다이오드에 의해 광전 변환되어 신호 전하가 생성되며, 생성된 신호 전하는 신호선을 통해 외부에 출력된다.
도 21은 그와 같이 행렬 형상으로 배치된 화소와, 그 화소의 데이터를 판독하기 위한 판독 회로의 종래예이다. 도 21은 CMOS 이미지 센서의 예이고, 화소에 대응하는 1개의 포토 다이오드와, 화소 데이터 판독용의 4개의 트랜지스터를 구비하는 액티브 포토 센서(APS)의 예이다.
도 21에 있어서, 포토 다이오드(PD)(101)에 의해 수광된 빛은 광전 변환되 어, 전송(트랜스퍼) 게이트 트랜지스터(TG-Tr)(102)에 의해, 부유 확산층(플로팅 디퓨전; FD)으로 전송된다. FD는 PD(101)로부터 전송되는 신호 전하를 전압으로 변환한다. 그 전압은 소스 팔로워 트랜지스터(SF-Tr)(103)에 입력되어 구동 능력이 증폭되고, 행을 선택하는 선택 트랜지스터(SL-Tr)(104)를 통해 외부로 출력된다. FD의 전압은 리셋 트랜지스터(RS-Tr)(105)에 의해 리셋 가능해지고 있다.
도 21과 같이, 1개의 포토 다이오드에 대해 데이터 판독용의 4개의 트랜지스터를 구비해야 하는 APS에 있어서도 소자의 소형화, 미세화 및 저비용화를 위해, 복수의 화소에 의해 데이터 판독용 트랜지스터 등의 적어도 일부를 공용하는 공유형 화소가 이용되도록 되어 있다. 도 22는 그와 같은 공유형 화소에 있어서의 트랜지스터 공용 방식의 종래예이다. 도 22에 있어서는, 4개의 포토 다이오드(PD1로부터 PD4까지)의 각각에 대해, 전송 게이트 트랜지스터(TG-Tr)는 각각 개개로 구비되어 있지만, 다른 3개의 트랜지스터, 즉 리셋 트랜지스터, 소스 팔로워 트랜지스터 및 셀렉트 트랜지스터가 공용되어 있다.
도 22와 같은 공유형 화소는 당연히, 예컨대 실리콘 기판 상에 포토 다이오드층이나 트랜지스터를 배치하여 형성되게 되지만, 이러한 공유형 화소에서는, 각 화소가 데이터 판독용의 트랜지스터를 전부 구비하는 경우에 비해, 화소, 특히 수광부로서의 포토 다이오드의 간격(중심 피치)을 완전히 동등하게 하여 기판 상에 배치하는 것은 곤란하다. 도 22의 회로는, 고체 촬상 장치에 관한 종래 기술로서의 특허 문헌 1에 있어서의 도 4에 해당하는 회로라고 생각되지만, 이 도 4를 보더라도 수광 영역의 간격은 완전히 동일하지 않고, 적어도 일부의 수광 영역 간의 간격 이 줄어들 것이 확실하다.
한편, 이미지 센서에서는 각 화소에 대응하는 수광 소자의 수광 효율을 향상시키기 위해, 포토 다이오드의 표면에 온 칩 마이크로 렌즈(이하, 마이크로 렌즈라고 약칭함)를 구비하는 것이 일반적이다. 그와 같은 마이크로 렌즈의 간격(중심 피치)은, 예컨대 각 화소가 데이터 판독용의 트랜지스터를 각각 전부 구비하고 있는 경우에 대응하여, 모든 마이크로 렌즈 사이에서 동등하게 되어 있는 것이 일반적이었다.
그래서 마이크로 렌즈의 간격이 전부 동등하고, 이에 대해 화소에 대응하는 수광 소자, 예컨대 포토 다이오드의 간격이 일정하지 않은 경우에는, 예컨대 포토 다이오드의 수광 영역의 중심 위치와 마이크로 렌즈의 중심 위치 사이에 어긋남이 생기고, 화소에 의해 빛의 수광 감도가 달라져 버린다고 하는 문제점이 있었다.
예컨대 도 22의 회로에 대응하여, PD2의 배치 영역과 PD3의 배치 영역 사이에 3개의 트랜지스터를 배치하는 것과 같은 경우에는, 이 3개의 배치 영역이 가로 방향, 즉 수평 방향으로 연결되어 있기 때문에, 화소의 감도 차이에 의해 화면 상에 주기적인 줄무늬가 발생하여 버린다고 하는 문제점이 있었다.
이러한 고체 촬상 소자 등에 관한 종래 기술로서의 특허 문헌 2에서는, 마이크로 렌즈와 수광부 사이에 컬러 필터를 구비하는 고체 촬상 소자에 있어서, 화면주변부에서 입사광의 방향이 경사로 되는 것에 따라 생기는 색 셰이딩(color shading), 즉 중앙부와 주변부의 RGB의 컬러 밸런스의 어긋남을 방지하기 위해, 마이크로 렌즈와 컬러 필터의 중심 위치를 화면 주변부에서는 수광부의 중심 위치와 어긋나게 함으로써, 셰이딩량을 저감시키는 기술이 개시되어 있다.
또한 동일하게 특허 문헌 3에서는, 설계 상의 제약이나, 작성의 곤란함이 보다 적고, 또한 주변부에서의 수광 소자가 받는 광량의 저하 방지의 효과가 큰 마이크로 렌즈의 형성 방법이 개시되어 있다.
그러나 이들 종래 기술을 이용하여도, 수광부로서의 포토 다이오드의 간격이 완전히 균일하지는 않은 공유형 화소를 이용하는 이미지 센서에 있어서, 간격이 거의 완전히 균일한 마이크로 렌즈와의 사이에서 중심 위치의 어긋남이 생기고, 이미지 센서의 출력으로서의 화질이 열화한다고 하는 문제점을 해결하는 것은 할 수 없었다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-298177호 공보 「고체 촬상 장치 및 촬상 시스템」
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2001-160973호 공보 「고체 촬상 소자 및 전자 카메라」
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2004-296590호 공보 「촬상 장치와 촬상 장치에 있어서의 마이크로 렌즈의 형성 방법」
본 발명의 과제는, 전술한 문제점에 감안하여 수광 소자, 예컨대 포토 다이오드의 간격(중심 피치)의 주기적 변화에 대응해서, 마이크로 렌즈의 중심 피치도 주기적으로 변화시킴으로써, 이미지 센서로부터 출력되는 화상의 화질을 향상시키는 것이다.
본 발명의 고체 촬상 소자는, 다수의 화소가 2차원 평면 상에 행렬 형상으로 배치되고, 복수의 화소 내의 각 수광 소자로부터의 화소 데이터 판독을 위한 트랜지스터 등을 공용하는 것이다.
그리고 그 고체 촬상 소자는, 중심 간격이 행 방향 및/또는 열 방향으로 주기적으로 변화하는 형식으로 배치되는 복수의 수광 소자와, 그 복수의 각 수광 소자에 대한 입사광 집광을 위한 마이크로 렌즈로서, 중심 간격이 상기 수광 소자의 중심 간격의 주기적 변화에 대응하여, 주기적으로 변화하는 복수의 마이크로 렌즈를 구비한다.
발명의 실시형태에 있어서는, 상기 각 수광 소자의 상기 2차원 평면 상에서의 중심 위치와, 그 2차원 평면과 평행한 평면 상에 배치되는 복수의 각 마이크로 렌즈의 중심 위치는 2차원적으로 일치할 수도 있고, 혹은 촬상되는 화면의 중심에 대응하는 위치로부터 화소의 행 방향으로 좌우, 열 방향으로 상하로 배치가 개시되는 마이크로 렌즈의 중심 간격의 주기적인 값이, 대응하여 배치되는 수광 소자의 중심 간격의 주기적인 값의 정수배일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 수광 소자의 중심 간격의 변화에 대응하여, 예컨대 중심 위치가 수광 소자의 중심 위치와 2차원적으로 일치하는 마이크로 렌즈의 중심 간격이, 수광 소자의 중심 간격의 주기적 변화에 대응하여, 주기적으로 변화하게 된다.
본 발명에 따르면, 화소 내의 트랜지스터 등을 복수의 화소에서 공용하는 공유형 화소를 이용한 이미지 센서에 있어서, 수광 소자의 중심 간격의 주기적 변화에 대응하여, 마이크로 렌즈의 중심 간격도 주기적으로 변화시킴으로써, 화소마다의 감도 차이를 없앨 수 있고, 이미지 센서의 화질 향상이 실현된다.
도 1은 본 실시형태에 있어서의 고체 촬상 소자의 내부의 마이크로 렌즈의 배치 방식의 원리적인 설명도이다. 본 실시형태의 설명의 전반에서는, 화소 데이터의 판독에 필요하게 되는 트랜지스터 등을 복수의 화소에서 공용한 공유형 화소를 대상으로 해서, 각 화소 내의 수광 소자, 예컨대 포토 다이오드에 각각 1:1로 대응하여 설치되는 마이크로 렌즈의 중심 위치를, 포토 다이오드의 중심 위치와 일치시켜 배치하는 것을 기본으로 한다.
도 1은 원리적인 예이고, 이 예에서는 행렬 형상으로 복수의 화소가 배치된 화소 평면에 있어서, 각 열 방향의 연속하는 4개의 화소를 단위로 하여, 포토 다이오드의 중심 피치와 마이크로 렌즈의 중심 피치를 각각 주기적으로 변화시키는 형 식으로 포토 다이오드와 마이크로 렌즈가 배치된다.
도 1에서는, 각 열 방향의 4개의 마이크로 렌즈 111로부터 114까지의 마이크로 렌즈가, 트랜지스터를 공용하는 4개의 화소에 대응하는 마이크로 렌즈이고, 그리고 이들 4개의 마이크로 렌즈의 중심(211로부터 214) 상호간의 간격이 비교적 작은 것에 비해, 예컨대 도시하지 않은 위쪽의 3개의 마이크로 렌즈에 대응하는 화소와 트랜지스터를 공용하고 있는 형식의 마이크로 렌즈 104와, 마이크로 렌즈 111 각각의 중심 204와 211 사이의 간격은 비교적 커지고 있다.
즉, 도 1에 있어서는, 화소 평면 상의 각각의 열에서 연속하는 4개의 화소를 단위로 하여, 마이크로 렌즈의 중심 피치가, 연속하는 마이크로 렌즈의 수(번호)에 대해 주기적으로 변화하는 것이 된다. 이에 따라 트랜지스터의 공용화를 위해 포토 다이오드의 중심 피치가 변화하여도, 그 변화에 대응하여 마이크로 렌즈의 중심 피치를 변화시킴으로써, 화소 사이의 감도 차이를 막는 것이 가능해진다.
이하, 본 실시형태에 있어서의 마이크로 렌즈의 배치 방식의 몇 개인가의 구체예를 실시예로서 설명한다. 도 2 내지 도 4는 제1 실시예의 설명도이다. 도 2는 제1 실시예에서의 마이크로 렌즈의 배치 방식을 나타낸다. 도 2에서는, 실선의 직사각형으로 나타내는 바와 같이, 도 1의 원리적인 배치도와 동일하게, 화소 평면 상에서 각 열의 연속하는 4개의 화소를 단위로 하여 마이크로 렌즈의 중심 피치가 변화하도록, 마이크로 렌즈가 배치된다.
도 3은 4개의 화소를 단위로 하는 마이크로 렌즈, 포토 다이오드, 및 화소 데이터 판독을 위한 트랜지스터 등의 배치 설명도이고, 도 4는 그 배치에 대응하는 포토 다이오드와 트랜지스터의 접속 회로도이다. 양 도면을 이용하여 도 2의 마이크로 렌즈의 배치와의 관계를 설명한다. 또한, 도 4에 있어서 SF-Tr141에 대응하는 전원 전압(VR1)과 리셋 전압(VR2)의 값은 상이한 것으로 하고 있지만, 원리적으로는 VR1과 VR2를 동일하게 하여도 상관없다.
도 3에 있어서, 마이크로 렌즈(ML1011)에 대응하는 포토 다이오드(PD1111)와, ML1012에 대응하는 PD1112의 사이에는, 각각의 PD로부터의 신호 전하를 전송하는 2개의 트랜스퍼 게이트 트랜지스터(TG-Tr1211, 1212)가 배치되고, 또한 이들의 전하가 전송되는 부유 확산층, 즉 플로팅 디퓨전(FD1611)도 배치되어 있다.
다음으로 ML1012에 대응하는 PD1112와, ML1013에 대응하는 PD1113의 사이에는, 구동 능력 증폭용의 소스 팔로워 트랜지스터(SF-Tr141)와, 행 선택용의 트랜지스터(SL-Tr151)가 배치되어 있다. 이 영역은 도 4에서는 (1)의 배선에 해당한다. 또한, 도 3에서 행 선택용 트랜지스터는 4개의 화소에 대해 SL-Tr151만이지만, TG-Tr는 각 화소마다 배치되어 있고, PD를 리셋할 때는 TG-Tr과 SL-Tr을 동시에 온시킴으로써, 또한, 판독 시에 PD로부터의 신호 전하를 FD에 전송할 때에는, TG-Tr만을 온함으로써, 4행 중 1행이 정확하게 선택된다.
ML1013에 대응하는 PD1113과, ML1014에 대응하는 PD1114의 사이에는, PD1111과 PD1112의 사이와 동일하게, 2개의 TG-Tr1213, 1214 및 FD1612가 배치되어 있다.
또한, ML1014에 대응하는 PD1114와, 다음 단위의 4개의 화소 중의 일부인 화소의 ML1021에 대응하는 PD1112의 사이에는, 리셋 트랜지스터(RS-Tr131)가 배치되어 있다. 이 영역은 도 4에서는 (2)의 배선에 해당한다. 이와 같이 제1 실시예에서는, 1주기의 단위가 되는 4개의 화소에 대응하는 마이크로 렌즈 중에, 2번째와 3번째의 마이크로 렌즈 사이의 간격이 다른 마이크로 렌즈 상호간의 간격보다도 커지는 형식으로, 마이크로 렌즈가 배치된다. 또한, 이 제1 실시예는, 본 발명의 특허청구범위의 청구항 8에 있어서의 포토 다이오드와 마이크로 렌즈의 배치에 대응한다.
도 5, 도 6은 제2 실시예의 설명도이다. 이 제2 실시예에 있어서도, 제1 실시예와 동일하게, 4개의 마이크로 렌즈를 하나의 단위로 하여 주기적으로 마이크로 렌즈의 중심 피치, 즉 간격이 변화하지만, 4개의 화소에 의해 공용되는 트랜지스터의 배치가 일부 다르다. 도 5에 있어서는, 도 1과 완전히 동일한 각 열 내에서 연속하는 4개의 마이크로 렌즈 상호간의 중심 피치, 즉 간격은 비교적 작은데 비해, 연속하는 단위로서의 각각 4개의 화소 내에서 양 끝의 화소 상호간에 대응하는 마이크로 렌즈의 간격은 비교적 커지고 있다.
도 6에 있어서는, 트랜스퍼·게이트 트랜지스터(TG-Tr)와, 부유 확산층(FD)의 배치는 도 3에서와 동일하지만, 리셋 트랜지스터, 예컨대 131, 소스 팔로워 트랜지스터(141) 및 셀렉트 트랜지스터(151)는 연속하는 4개의 화소와 다음으로 연속하 는 4개의 화소 사이의 영역, 예컨대 ML1014에 대응하는 PD1114와, ML1021에 대응하는 PD1121의 사이의 영역에 배치되어 있다. 이에 따라, 이들 ML 사이의 간격만이 다른 ML 사이의 간격에 비해 커지고 있다.
또한, 제2 실시예는 본원 명세서의 부기 9에 있어서의 배치에 대응하지만, 부기 9에서는, 예컨대 포토 다이오드 1113에서 1122까지 대응하는 4개의 화소가 1주기를 구성하는 4개의 화소로 되어 있다.
도 7, 도 8은 제3 실시예의 설명도이다. 이 제3 실시예에 따르면, 화소의 각 열에서 연속하는 8개의 화소를 단위로 하여 트랜지스터 등이 공용되고, 그 결과 8개의 연속하는 화소에 대응하는 마이크로 렌즈와, 다음 8개의 연속하는 화소에 대응하는 마이크로 렌즈와의, 각각의 양단의 마이크로 렌즈 사이의 간격만이 다른 마이크로 렌즈의 간격에 비해 커지고 있다.
도 8에 있어서는, 제2 실시예에 대한 도 6과 동일하게, 연속하는 복수개의 화소 단위로 양단이 되는 화소에 대응하는 PD, 예컨대 PD1118과 PD1121 사이에, 3개의 트랜지스터, 즉 RS-Tr131, SF-Tr141, SL-Tr151이 배치되어 있다. 그 외의 PD 사이의 영역, 예컨대 PD1111과 PD1112의 사이에는, 도 6에서와 동일하게 각각의 PD에 대응하는 TG-Tr1211, TG-Tr1212 및 부유 확산층(1611)이 배치되어 있다.
도 9, 도 10은 제4 실시예의 설명도이다. 이 제4 실시예에서는, 도 9에 도시한 바와 같이 화소 평면 상의 각 열 내 2개의 화소 단위로서 마이크로 렌즈의 간격 이 주기적으로 변화하는 형식으로 마이크로 렌즈가 배치된다.
도 10에 있어서는, 제2 실시예에 대한 도 6, 제3 실시예에 대한 도 8과 동일하게 3개의 트랜지스터, 예컨대 RS-TT131, SF-Tr141 및 SL-Tr151이 2개 단위로 연속하는 화소 양단의 화소 사이에 배치되어 있다. 연속하는 2개의 화소에 대응하는 포토 다이오드, 예컨대 PD1111과 PD1112 사이에는, 도 6, 도 8과 동일하게 2개의 TG-Tr1211, 1212와, FD161가 배치되어 있다.
도 11, 도 12는 제5 실시예의 설명도이다. 이 제5 실시예에 있어서는, 도 11내의 실선에 둘러싸이는, 세로 방향, 즉 열 방향의 2개의 화소, 가로 방향, 즉 행 방향의 2개의 화소에 대응하는 4개의 화소를 단위로 하여, 세로 방향 및 가로 방향의 마이크로 렌즈 간격이 주기적으로 변화하는 형식으로 마이크로 렌즈가 배치된다.
도 12는 제5 실시예에서의 마이크로 렌즈, 포토 다이오드 및 화소 데이터 판독용 트랜지스터의 배치 설명도이다. 도 12에 있어서 4개의 화소에 대응하는 마이크로 렌즈의 배치를, 예컨대 ML1011에서 ML1014까지의 배치에 대해 설명한다. 이들 4개의 ML에 각각 대응하는 PD1111로부터 PD1114 사이에서 공통적으로 사용되는 부유 확산층(FD16１)은 이들 4개의 화소에 대응하는 영역의 중앙에 배치되고, 4개의 TG-Tr1211 내지 1214는 각 PD와 FD161의 사이에 배치된다.
또한 3개의 트랜지스터 RS-Tr131, SF-Tr141 및 SL-Tr151은 도 12에서는 PD1112 와 PD1114 사이에 배치되어 있다. 이에 따라 도 11에 도시한 바와 같이, 4개의 화소에 대응하는 마이크로 렌즈 중에 가로 방향의 2개의 마이크로 렌즈 사이의 간격은 크고, 세로 방향의 2개의 마이크로 렌즈 사이의 간격은 비교적 작아진다. 그리고 세로 방향, 또는 가로 방향에서 인접하는 4개 단위의 화소에 대응하는 마이크로 렌즈 중, 각각 양단의 화소에 대응하는 마이크로 렌즈 사이의 간격은 가장 작게 된다.
또한 이상의 실시예의 설명에 있어서, 마이크로 렌즈의 간격, 즉 중심 피치가 가장 짧은 경우로서, 2개의 마이크로 렌즈가 세로 방향, 또는 가로 방향에 접하고 있는 상태를 나타내지만, 2개의 마이크로 렌즈 사이에 어느 정도의 최소 간격이 필요한 경우에는, 그 최소 간격을 두는 형식으로 마이크로 렌즈가 배치되는 것은 당연하다.
이상에 있어서, 마이크로 렌즈의 구체적인 레이아웃으로서 제1 실시예 내지 제5 실시예를 설명하였지만, 이들 실시예의 설명에 있어서는, 각 화소에 대응하는 포토 다이오드의 중심과 마이크로 렌즈의 중심 위치가 기본적으로 일치하는 것으로서 실시예를 설명하였지만, 본 실시형태의 후반의 설명에 있어서는, 각 화소에 대응하는 포토 다이오드 중심 위치와 마이크로 렌즈의 중심 위치를 어긋나게 배치하는 경우에 대해 설명한다.
이와 같이 포토 다이오드의 중심 위치와 마이크로 렌즈의 중심 위치가 어긋나는 이유는, 화소 평면 상에서 화소 평면의 중심에서 떨어진 위치에 있는 화소에 대해서는, 일반적으로 빛이 경사 방향으로 입사하므로, 마이크로 렌즈의 중심 위치와 포토 다이오드의 중심 위치를 동일 위치로 하는 경우에는, 마이크로 렌즈에 의한 집광 효율이 화소 평면의 주변의 화소에 비해서는 저하하기 때문이다.
도 13은 화소 평면 전체에 대한 포토 다이오드의 배치 설명도이고, 도 14는 동일하게 마이크로 렌즈의 배치 설명도이다. 본 실시형태에서는, 화소 평면의 주변 영역에서의 마이크로 렌즈의 중심 위치와 포토 다이오드의 중심 위치의 어긋남을 실현하기 위해, 모든 화소에 대응하는 포토 다이오드의 배치 면적(치수)보다 마이크로 렌즈의 배치 면적(치수)을 약간 작게 한다. 이에 따라, 화소 평면의 중심 부근에서는 포토 다이오드의 중심 위치와 마이크로 렌즈의 중심 위치와 거의 어긋나 있지 않음에도 불구하고, 중심으로부터 멀어짐에 따라 근소한 치수의 차가 적산되어, 화소 평면의 외주 부근에서는, 마이크로 렌즈의 중심 위치와 포토 다이오드의 중심 위치의 어긋남이 가장 커지도록, 포토 다이오드와 마이크로 렌즈가 배치된다.
도 13의 포토 다이오드의 배치도에 있어서, 각 포토 다이오드의 배치에 필요한 변의 길이를 예컨대 4개의 화소 단위로 간격이 넓은 부분도 포함시켜 평균화하고, 세로 방향, 가로 방향 모두 3.0 ㎛에서 표시되는 것으로 한다. 화소 평면의 행의 수를 1024개, 열의 수를 1280개라고 하면, 화소 평면 전체로서의 포토 다이오드의 배치에 필요한 길이는 가로 방향 3840 ㎛, 세로 방향 3072 ㎛가 된다. 또한, 도 13에서는 포토 다이오드의 배치를, 화소 평면의 중심, 우측 위에 있는 코너, 좌측 아래에 있는 코너에서만 나타내고 있지만, 화소 평면 전체에 포토 다이오드가 배치되는 것은 당연하다.
도 14에 있어서는, 각 마이크로 렌즈의 배치 영역의 변의 길이를 가로 방향, 세로 방향 모두 포토 다이오드에 대응하는 길이의 99.95％라고 하면, 모든 마이크로 렌즈의 배치에 필요한 길이는 가로 방향 3838.08 ㎛, 세로 방향 3070.464 ㎛이 되어, ㎛의 단위이기는 하지만 도 13의 포토 다이오드 배치 영역의 면적보다 약간 작아진다. 이에 따라, 화소 평면의 중심에서 포토 다이오드 및 마이크로 렌즈의 중심 위치를 맞춤으로써, 화소 평면의 주변에서의 마이크로 렌즈 중심 위치와 포토 다이오드의 중심 위치의 어긋남을 실현하는 것이 가능하게 된다.
도 15 및 도 16은 포토 다이오드와 마이크로 렌즈의 배치 영역의 면적 차이의 설명도이다. 도 15는 포토 다이오드의 배치 설명도이고, 예컨대 제2 실시예에 대한 도 5와 동일하게, 각 열 방향의 연속하는 4개의 화소를 단위로 하여 포토 다이오드의 간격, 즉 중심 피치가 주기적으로 변화하는 경우의 포토 다이오드의 배치 영역 치수 설명도이다. 도 15에서 치수가 표시되어 있는 범위는, 예컨대 도 6에 있어서 ML1021에서 ML1024까지 대응하는 4개의 PD의 배치 영역과, 이들 4개의 화소에 인접하는 4개 단위의 화소 중의 하나에 대응하는 ML1014와 ML1021 사이의 직사각형에 해당하는 영역을 나타내고 있다.
즉, 도 6에서 ML1021 내지 ML1024에 해당하는 타원의 단축 길이가 2.8 ㎛이고, 전술한 ML1014와 ML1021 사이의 직사각형 영역의 높이가 0.8 ㎛인 것을 나타내고 있다. 그리고 각 PD는 각각이 배치되는 가로 3.0 ㎛, 세로 2.8 ㎛의 직사각형의 영역의 중심에 그 중심이 일치하도록 배치된다. 또한, 이 PD의 중심이 통과하는 선분 으로서의 A-A'의 부분의 단면에 대해서는 도 17에서 설명한다.
도 16은 마이크로 렌즈의 배치 영역 설명도이다. 도 16은 도 15에 대응하여 각 열 방향의 연속하는 4개의 마이크로 렌즈의 배치 영역의 치수를 나타내고 있다. 도 16에서는, 예컨대 1 ㎛의 길이가 도 15보다 짧지만, 이것에는 특별한 의미는 없다. 1개의 마이크로 렌즈의 배치 영역의 치수는, 가로 세로 모두 도 15에서 설명한 포토 다이오드의 배치 영역의 가로와 세로의 치수의 99.95％로 한 것으로, 가로 방향 2.9985 ㎛, 세로 방향 2.7986 ㎛이다. 또한 다음의 연속하는 4개의 마이크로 렌즈 배치 영역과의 사이의 직사각형의 높이도, 도 15에 대응하는 높이 0.8 ㎛의 99.95％로 하여 0.7996 ㎛가 된다. 또한, 마이크로 렌즈의 저면으로서의 타원의 긴 직경, 짧은 직경의 치수도, 실제로 이들의 값 이하가 되는 것은 당연하다.
도 17은 도 15 및 도 16의 포토 다이오드의 중심과 마이크로 렌즈의 중심이 통과하는 선분 A-A'에 대응하는 고체 촬상 소자의 단면도이며, 여기서는 이 단면이 화소 평면의 중심에 가깝고, 마이크로 렌즈와 포토 다이오드의 중심 위치가 거의 어긋나지 않는 경우의 단면을 도시하고 있다.
도 17에 있어서, 각 마이크로 렌즈(10)의 아래에는 컬러 필터(20, 21)가 구비되고, 또한 그 아래에는 그 중심이 마이크로 렌즈의 중심과 거의 일치하도록 포토 다이오드, 즉 n형 포토 다이오드층(25)이 설치된다.
컬러 필터는 R, G, 또는 B 중 어느 1색에 대응하는 것이다. 이것은 본 실시형태와는 직접 관계는 없지만, 예컨대 어느 위치의 화소에 대응하는 컬러 필터가 R인 경우에는, 그 위치에 대한 R 데이터는 그 화소의 데이터 그 자체가 이용된다. 예컨대 G 데이터로서는, 그 위치의 주변에 컬러 필터 G를 갖는 화소, 일반적으로 복수의 화소의 G 데이터를 이용하여 평균, 혹은 보간 등의 방법에 의해 컬러 필터 R을 갖는 화소에 대한 G 데이터가 구해진다. 또한, 도 17에 있어서의 각 배선층이나 VIA 등의 부분은, 본 실시형태와는 직접적인 관계가 없기 때문에 그 설명을 생략한다. 또한, 도 17에서는 첫번째층, 두번째층의 배선층은, 2차원적으로 n형 포토 다이오드층(25)의 표면을 커버하지 않고, 예컨대 도 1에서 설명한 포토 다이오드의 중심은 n형 포토 다이오드층(25)의 표면의 중심에 일치하지만, 이러한 배선층 등이 그 표면의 일부를 커버하는 경우에는 그 커버 범위를 제외한 개구면의 중심이 된다.
도 18은 화소 평면의 중심을 기준으로서, 도 15 및 도 16에서 설명한 바와 같이 포토 다이오드와 마이크로 렌즈를 배치한 경우에, 화소 평면의 최외주 부근에 생기는 마이크로 렌즈 중심 위치와 포토 다이오드 중심 위치의 어긋남의 설명도이다. 이 어긋남은 당연히 화소 평면의 4개의 코너에서 최대가 되지만, 도 18에서는 화면의 좌측 아래에 있는 코너의 어긋남을 설명한다.
도 18에 있어서의 포토 다이오드와 마이크로 렌즈의 중심 위치의 어긋남에 대해, 도 19를 또한 이용하여 설명한다. 도 19는 화소 평면(화면)의 코너가 아닌, 중심 부근의 포토 다이오드와 마이크로 렌즈의 중심 위치에 대한 설명도이다. 도 19에 있어서는, 화면 중심으로부터 좌측 아래 방향 첫번째 화소에 대한 포토 다이오드와 마이크로 렌즈의 중심 위치를 나타내고 있다.
좌측의 포토 다이오드의 중심 위치는, 가로(수평) 방향에서는, 도 15에서 설 명한 바와 같이 1개의 화소에 대한 배치 영역의 가로 방향의 치수가 3.0 ㎛이기 때문에, 그 절반인 15 ㎛만 화면 중앙으로부터 떨어져 있다. 세로(수직) 방향에서는, 화소의 세로 방향의 치수 2.8 ㎛의 절반과, 예컨대 도 3에 있어서 SF-Tr141 및 SL-Tr151이 배치되는 영역으로서의 직사각형의 높이 0.8 ㎛의 절반을 가산한 값으로서의 1.8 ㎛만큼, 화면 중앙으로부터 떨어져 있다.
우측의 마이크로 렌즈에 대한 배치도에 있어서, 화면 중심으로부터 좌측 아래 방향의 첫번째 화소에 대한 마이크로 렌즈의 중심 위치는, 포토 다이오드의 중심 위치의 화면 중앙부터의 거리의 99.95％이고, 수평 방향으로 1.49925 ㎛, 수직 방향으로 1.7991 ㎛ 화면 중앙으로부터 떨어진 위치가 된다.
도 18로 되돌아가, 우선 화면 좌측 아래 첫 번째 코너의 화소에 대한 포토 다이오드의 중심 위치와 마이크로 렌즈의 중심 위치와의 어긋남, 즉 도면의 L1에 대해 설명한다. 도 13, 도 14에서 설명한 바와 같이, 화소 평면 상의 가로 방향의 화소수는 1280개이다. 현재 대상으로 되어 있는 화소는 화소 평면의 중앙에서 볼 때 좌측 방향으로 640번째 화소이다. 따라서 포토 다이오드의 중심 위치는, 화소의 가로 방향의 치수가 3.0 ㎛이기 때문에, 640개의 화소수로부터 1/2개 만큼을 감산한 화소수와 3.0 ㎛를 곱함으로써 계산되고, 이 포토 다이오드의 중심 위치와 마이크로 렌즈의 중심 위치의 가로 방향의 거리는 다음 식에 의해 계산된다.
3.0×{(1280÷2)-0.5}×(1-0.9995) = 0.95925(㎛)
세로, 즉 수직 방향에 대해서는, 화소 평면 상의 세로 방향의 화소수가 1024 개이기 때문에, 대상이 되는 화소는 화면 중앙으로부터 512번째 화소가 된다. 이 화소에 대한 포토 다이오드의 중심 위치(세로 방향)를 구하기 위해, 대상 화소를 포함하는 4개의 화소를 단위로 하는 주기에 있어서 1주기 전까지, 즉 화면 중앙에서 볼 때 508번째의 화소까지의 4개의 화소를 하나의 단위로 하는 영역까지의 화면 중앙으로부터의 거리, 즉 509번째 화소에 대한 배치 영역의 직전까지의 거리를 생각하면, 그 거리는 주기의 단위를 4로 하고, 그 직전까지의 화소수 508을 나누어, 그 결과에, 예컨대 도 3의 SF-Tr141, SL-Tr151의 배치 영역으로서의 직사각형을 포함하는 4개의 화소에 대한 배치 영역의 세로 방향의 치수 12 ㎛를 곱한 결과에, 도 19에서 설명한 바와 같이 화면 중앙에 가로 방향으로 뻗은 이 직사각형의 높이의 절반을 가산한 것이 된다. 그 결과, 대상이 되는 화소에 대응하는 포토 다이오드의 화면 중앙으로부터의 거리는 이 결과에 3.5개 만큼의 화소의 세로 치수 2.8 ㎛를 곱한 결과를 가산한 것이 되고, 포토 다이오드와 마이크로 렌즈의 중심 위치의 가로 방향의 어긋남은 다음 식에 의해 주어진다.
{(508÷4×12)+ (0.8÷2)+ (3.5×2.8)}×(1- 0.9995)= 0.7671(㎛)
다음으로 도 18에 있어서 화면의 좌측 아래의 코너로부터 우측 방향으로 2번째, 위 방향으로 5번째, 즉 화소 번호에서 가로 방향으로 639번째, 세로 방향으로 508번째 화소에 대응하는 포토 다이오드의 중심 위치와 마이크로 렌즈의 중심 위치의 어긋남, 즉 도면의 L2에 대응하여, 그 수평 방향 성분은 다음 식에 의해 주어진다.
3.0×{(1280÷2)-1.5}×(1-0.9995) = 0.95775(㎛)
또한, 수직 방향 성분은 다음 식에 의해 주어진다.
{(504÷4×12)+(0.8÷2)+(3.5×2.8)}×(1-0.9995) = 0.7611(㎛)
또한, 여기서 수평 방향에 대해서는 화면의 좌단으로부터 2번째에 있는 것이, 식 중의 "1.5"에 의해 고려되고 있고, 또한 수직 방향에 대해서는 화면 중앙에서 볼 때 504번째 화소의 저장 영역(SF-Tr 및 SL-Tr의 배치 영역을 포함함)까지의 거리를 기초하여 계산된다.
또한, 도 18에 있어서 실제의 어긋남으로서의 L1과 L2의 길이는, 각각 3평방의 정리(Pythagorean theorem)에 의해 계산되지만, L2 값이 L1보다 약간 작은 것은 당연하다. 따라서 화소가 화소 평면의 중심에서 멀어질수록, 그 화소에 대응하는 마이크로 렌즈의 중심 위치와 포토 다이오드의 중심 위치의 어긋남은 커지고, 마이크로 렌즈의 위치는 화소 평면의 중심에 더욱 가까운 위치가 된다. 이에 따라 화소 평면의 중심 부근에서는 빛이 화소 평면에 대해 거의 수직 방향으로 입사하는 데 비해, 화소 평면의 주변에서는 경사 방향으로 입사한다고 하는 일반적 경향에 대응하여, 마이크로 렌즈에 의한 입사광의 집광 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 20은 도 18에서의 화소 평면의 좌측 아래의 코너에 가까운 선분 B-B'에 대응하는 고체 촬상 소자의 단면도이다. 도 20에서는 화면의 좌측 아래의 코너로부터 우측으로 2번째, 위쪽으로 5번째 화소에 대응하는 마이크로 렌즈와 포토 다이오드의 중심 위치의 어긋남이 수직 방향으로 0.7611 ㎛인 것을 도시하고 있다. 전술 한 바와 같이 이 어긋남의 양은 화소가 화면의 중앙에서 멀어짐에 따라 증대한다. 또한, 이상의 계산에서 이용한 화소에 관련되는 치수는 실용적인 이미지 센서, 예컨대 CMOS 이미지 센서에 있어서 적용할 수 있는 정도의 치수이다.
이상에서 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 실시형태는 이상의 기술에 한정되지 않고, 특허청구범위에 기재한 범위에서 더욱 상이한 여러 가지 실시형태가 가능하다.
예컨대 포토 다이오드 및 마이크로 렌즈의 중심 피치의 주기적 변화의 단위가 되는 화소수가 이상의 기술에 한정되지 않고, 세로 방향의 화소수 및 가로 방향의 화소수를 임의의 수로 하여, 중심 피치의 주기적 변화의 단위를 결정하는 것이 가능하다.
또한 이상의 설명에서는 마이크로 렌즈의 저면 형상을 타원으로 하였지만, 이것은 포토 다이오드의 중심 간격이 균일하고 저면 형상이 원이었던 것을, 도 1에서 설명한 바와 같이 불균일하게 된 포토 다이오드의 중심 간격에 대응하여 세로(수직)의 방향으로 누른 경우에 해당한다. 고체 촬상 소자의 제조 공정에 있어서 마이크로 렌즈의 저면 형상을 원 그대로 하는 것도 당연히 가능하다.
또한 이상의 설명에서는 촬상 소자로서, CMOS 이미지 센서를 예로 다루었지만, 그 외에도, 포토 다이오드 등의 수광 소자와, 트랜지스터 등의 소자가 복수 화소에 걸친 주기적인 배치를 한 촬상 소자이면, MOS형 촬상 소자, 접합 FET형 촬상 소자, 바이폴러 트랜지스터를 이용한 촬상 소자 및 CCD를 포함해서, 적용 가능하다.
(부기 1)
다수의 화소가 2차원 평면 상에 행렬 형상으로 배치되고, 복수의 각 화소 내의 수광 소자로부터의 화소 데이터 판독을 위한 트랜지스터가 공용되는 형식의 고체 촬상 소자에 있어서,
중심 간격이 행 방향 및/또는 열 방향으로 주기적으로 변화하는 형식으로 배치되는 복수의 수광 소자와,
상기 복수의 각 수광 소자에 대한 입사광 집광을 위한 마이크로 렌즈로서, 상기 수광 소자의 중심 간격의 주기적 변화에 대응하여, 중심 간격이 주기적으로 변화하는 복수의 마이크로 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
(부기 2)
상기 각 수광 소자의 상기 2차원 평면 상에서의 중심 위치와, 상기 2차원 평면과 평행한 평면 상에 배치되는 복수의 각 마이크로 렌즈의 중심 위치는 2차원적으로 일치하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 고체 촬상 소자.
(부기 3)
상기 수광 소자는 포토 다이오드이고,
상기 수광 소자의 상기 중심은 상기 포토 다이오드를 형성하는 확산층 표면의 중심에 일치하는 것을 특징으로 하는 부기 2에 기재한 고체 촬상 소자.
(부기 4)
상기 수광 소자는 포토 다이오드이고,
상기 수광 소자의 상기 중심은, 상기 포토 다이오드를 형성하는 확산층 표면 중에서, 배선층에 의해 덮어지는 범위를 제외한 개구면의 중심에 일치하는 것을 특징으로하는 부기 2에 기재한 고체 촬상 소자.
(부기 5)
상기 고체 촬상 소자에 의해 촬상되는 화면의 중심에 대응하는 위치로부터, 상기 화소 평면의 행 방향으로 좌우, 열 방향으로 상하로 배치가 개시되는 마이크로 렌즈의 상기 중심 간격의 주기적인 값은, 대응하여 배치되는 수광 소자의 상기 중심 간격의 주기적인 값의 정수배인 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 고체 촬상 소자.
(부기 6)
상기 정수배의 값은 1보다 작은 것을 특징으로 하는 부기 5에 기재한 고체 촬상 소자.
(부기 7)
상기 수광 소자 및 마이크로 렌즈의 중심 간격은, 각각 열 방향으로 연속하는 4개씩을 주기로 하여 변화하는 것을 특징으로 하는 부기 1∼6 중 어느 하나에 기재한 고체 촬상 소자.
(부기 8)
상기 열 방향으로 연속하는 4개의 각 화소는, 상기 수광 소자와, 상기 수광 소자로부터 출력되는 신호 전하를 전송하는 제1 트랜지스터를 각각 구비하고,
상기 4개의 화소 중에서, 각각 연속하는 2개의 화소는, 상기 수광 소자로부터 출력되어 상기 제1 트랜지스터에 의해 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하는 신호 전압 변환부를 공용하며,
상기 4개의 화소는, 상기 신호 전압 변환부의 전압을 리셋할 수 있는 제2 트랜지스터와, 상기 신호 전압 변환부의 전압을 입력으로 하여 전압을 출력하는 제3 트랜지스터와, 화소가 속하는 행을 선택하는 제4 트랜지스터를 갖는 신호 전압 판독부를 공용하고,
상기 수광 소자/상기 신호 전압 변환부 및 2개의 상기 제1 트랜지스터/상기 수광 소자/상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터/상기 수광 소자/상기 신호 전압 변환부 및 2개의 상기 제1 트랜지스터/상기 수광 소자/상기 제2 트랜지스터의 순서대로 배치되며, 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터가 사이에 배치되는 2개의 수광 소자 사이의 중심 간격 및 상기 2개의 수광 소자에 대응하는 마이크로 렌즈 사이의 중심 간격은 큰 것을 특징으로 하는 부기 7에 기재한 고체 촬상 소자.
(부기 9)
상기 열 방향으로 연속하는 4개의 각 화소는, 상기 수광 소자와, 상기 수광 소자로부터 출력되는 신호 전하를 전송하는 제1 트랜지스터를 각각 구비하고,
상기 4개의 화소 중에서, 각각 연속하는 2개의 화소는, 상기 수광 소자로부터 출력되어 상기 제1 트랜지스터에 의해 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하는 신호 전압 변환부를 공용하고,
상기 4개의 화소는, 상기 신호 전압 변환부의 전압을 리셋할 수 있는 제2 트랜지스터와, 상기 신호 전압 변환부가 출력하는 전압을 증폭하는 제3 트랜지스터 와, 화소가 속하는 행을 선택하는 제4 트랜지스터를 갖는 신호 전압 판독부를 공용하며,
상기 수광 소자/상기 신호 전압 변환부 및 2개의 상기 제1 트랜지스터/상기 수광 소자/상기 제2 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터/상기 수광 소자/상기 신호 전압 변환부 및 2개의 상기 제1 트랜지스터/상기 수광 소자의 순서대로 배치되며, 상기 제2 트랜지스터, 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터가 사이에 배치되는 2개의 수광 소자의 사이의 중심 간격 및 상기 2개의 수광 소자에 대응하는 마이크로 렌즈 사이의 중심 간격은 큰 것을 특징으로 하는 부기 7에 기재한 고체 촬상 소자.
(부기 10)
상기 복수의 마이크로 렌즈의 저면의 치수는 동일한 것을 특징으로 하는 부기 1∼9 중 어느 하나에 기재한 고체 촬상 소자.
(부기 11)
상기 마이크로 렌즈의 저면의 형상은 타원인 것을 특징으로 하는 부기 10에 기재한 고체 촬상 소자.
(부기 12)
상기 마이크로 렌즈와 상기 수광 소자 사이에 광학 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 부기 1∼11 중 어느 하나에 기재한 고체 촬상 소자.
도 1은 포토 다이오드와 마이크로 렌즈의 중심 피치의 주기적 변화의 원리적설명도.
도 2는 제1 실시예에서의 마이크로 렌즈의 배치 방식의 설명도.
도 3은 제1 실시예에서의 포토 다이오드와 각 트랜지스터의 배치 설명도.
도 4는 도 3의 배치에 대응하는 포토 다이오드와 데이터 판독 회로의 회로도.
도 5는 제2 실시예에서의 마이크로 렌즈의 배치 방식의 설명도.
도 6은 제2 실시예에서의 포토 다이오드와 각 트랜지스터의 배치 설명도.
도 7은 제3 실시예에서의 마이크로 렌즈의 배치 방식의 설명도.
도 8은 제3 실시예에서의 포토 다이오드와 각 트랜지스터의 배치 설명도.
도 9는 제4 실시예에서의 마이크로 렌즈의 배치 방식의 설명도.
도 10은 제4 실시예에서의 포토 다이오드와 각 트랜지스터의 배치 설명도.
도 11은 제5 실시예에서의 마이크로 렌즈의 배치 방식의 설명도.
도 12는 제5 실시예에서의 포토 다이오드와 각 트랜지스터의 배치 설명도.
도 13은 화소 평면에서의 포토 다이오드의 전체 배치도.
도 14는 화소 평면에서의 마이크로 렌즈의 전체 배치도.
도 15는 화소 평면에서의 포토 다이오드의 배치 영역의 치수의 설명도.
도 16은 화소 평면에서의 마이크로 렌즈의 배치 영역의 치수의 설명도.
도 17은 화소 평면의 중앙 부근에서의 고체 촬상 소자의 단면도.
도 18은 화소 평면의 좌측 아래의 코너에서의 포토 다이오드와 마이크로 렌즈의 중심 위치의 어긋남의 설명도.
도 19는 화소 평면의 중심 부근에서의 포토 다이오드와 마이크로 렌즈의 배치 치수의 설명도.
도 20은 화소 평면의 주변에서의 고체 촬상 소자의 단면도.
도 21은 CMOS 이미지 센서에서의 화소의 데이터 판독 회로의 종래예.
도 22는 복수의 화소에서의 화소 데이터 판독용 트랜지스터의 일부를 공용화한 공유 화소의 종래예의 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 10: 마이크로 렌즈
2: 마이크로 렌즈와 포토 다이오드의 중심 위치
11: 포토 다이오드
12: 트랜스퍼 게이트 트랜지스터(TG-Tr)
13: 리셋 트랜지스터(RS-Tr)
14: 소스 팔로워 트랜지스터(SF-Tr)
15: 셀렉트 트랜지스터(SL-Tr)
16: 부유 확산층(플로팅디퓨전; FD)
20, 21: 컬러 필터
25: n형 포토 다이오드층

Claims (10)

  1. 다수의 화소가 2차원 평면 상에 행렬 형상으로 배치되고, 복수의 각 화소 내의 수광 소자로부터의 화소 데이터 판독을 위한 트랜지스터가 공용되는 형식의 고체 촬상 소자에 있어서,
    중심 간격이 행 방향 및/또는 열 방향으로 주기적으로 변화하는 형식으로 배치되는 복수의 수광 소자와,
    상기 복수의 각 수광 소자에 대한 입사광 집광을 위한 마이크로 렌즈로서, 상기 수광 소자의 중심 간격의 주기적 변화에 대응하여, 중심 간격이 주기적으로 변화하는 복수의 마이크로 렌즈
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 수광 소자의 상기 2차원 평면 상에서의 중심 위치와, 상기 2차원 평면과 평행한 평면 상에 배치되는 복수의 각 마이크로 렌즈의 중심 위치는 2차원적으로 일치하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수광 소자는 포토 다이오드이고,
    상기 수광 소자의 상기 중심은 상기 포토 다이오드를 형성하는 확산층 표면의 중심에 일치하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  4. 제2항에 있어서, 상기 수광 소자는 포토 다이오드이고,
    상기 수광 소자의 상기 중심은, 상기 포토 다이오드를 형성하는 확산층 표면중에서, 배선층에 의해 덮어지는 범위를 제외한 개구면의 중심에 일치하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고체 촬상 소자에 의해 촬상되는 화면의 중심에 대응하는 위치로부터, 상기 화소 평면의 행 방향으로 좌우, 열 방향으로 상하로 배치가 개시되는 마이크로 렌즈의 상기 중심 간격의 주기적인 값은, 대응하여 배치되는 수광 소자의 상기 중심 간격의 주기적인 값의 정수배인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 정수배의 값은 1보다 작은 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수광 소자 및 마이크로 렌즈의 중심 간격은 각각 열 방향으로 연속하는 4개씩을 주기로 하여 변화하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 열 방향으로 연속하는 4개의 각 화소는, 상기 수광 소자와, 상기 수광 소자로부터 출력되는 신호 전하를 전송하는 제1 트랜지스터를 각 각 구비하고,
    상기 4개의 화소 중에서, 각각 연속하는 2개의 화소는, 상기 수광 소자로부터 출력되어 상기 제1 트랜지스터에 의해 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하는 신호 전압 변환부를 공용하며,
    상기 4개의 화소는, 상기 신호 전압 변환부의 전압을 리셋할 수 있는 제2 트랜지스터와, 상기 신호 전압 변환부의 전압을 입력으로 하여 전압을 출력하는 제3 트랜지스터와, 화소가 속하는 행을 선택하는 제4 트랜지스터를 갖는 신호 전압 판독부를 공용하고,
    상기 수광 소자/상기 신호 전압 변환부 및 2개의 상기 제1 트랜지스터/상기 수광 소자/상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터/상기 수광 소자/상기 신호 전압 변환부 및 2개의 상기 제1 트랜지스터/상기 수광 소자/상기 제2 트랜지스터의 순서대로 배치되며, 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터가 사이에 배치되는 2개의 수광 소자 사이의 중심 간격 및 상기 2개의 수광 소자에 대응하는 마이크로 렌즈 사이의 중심 간격은 큰 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 마이크로 렌즈의 저면의 치수는 동일한 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈와 상기 수광 소자 사이에 광학 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
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