WO2006040963A1 - 固体撮像装置 - Google Patents

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WO2006040963A1
WO2006040963A1 PCT/JP2005/018372 JP2005018372W WO2006040963A1 WO 2006040963 A1 WO2006040963 A1 WO 2006040963A1 JP 2005018372 W JP2005018372 W JP 2005018372W WO 2006040963 A1 WO2006040963 A1 WO 2006040963A1
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WO
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receiving surface
light
center
imaging device
unit pixel
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/018372
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jun Takayama
Masashi Saito
Original Assignee
Konica Minolta Holdings, Inc.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Holdings, Inc. filed Critical Konica Minolta Holdings, Inc.
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Priority to US11/665,031 priority patent/US7667174B2/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery

Definitions

  • the present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device capable of correcting shading caused by light incident obliquely on a light receiving unit.
  • solid-state imaging devices such as CCD image sensors, CMOS image sensors, and amplification type image sensors have been widely used in video cameras, electronic cameras, and the like.
  • a light receiving unit of a solid-state imaging device is provided at a predetermined pitch for each pixel vertically and horizontally, and a charge transfer region is provided around the light receiving unit of one pixel in the case of a CCD image sensor.
  • a wiring area including a charge detection amplifier and a gate for signal transfer is provided!
  • FIG. 10 schematically shows the structure of the unit pixel of the solid-state imaging device.
  • FIG. 10A is a top view schematically showing the unit pixel 3 of the solid-state imaging device, and shows the position of the photodiode 4 (light receiving unit) as a photoelectric conversion unit in the unit pixel 3.
  • the photodiode 4 has an area of 20 to 30% of the area of a unit pixel, and the sensitivity increases as the area increases.
  • the force shown only by the photodiode 4 and the microlens 7 is actually formed with a signal readout transistor, metal wiring, etc. adjacent to the photodiode 4.
  • FIG. 10B is a cross-sectional view of the unit pixel 3.
  • a photodiode 4 serving as a photoelectric conversion portion is embedded in a silicon substrate 8, and further, a metal wiring layer 5, a color filter 6, and a microlens 7 are formed thereon. Is provided.
  • the photodiode 4 as the photoelectric conversion portion is formed under the microlens 7, the color filter 6, and the metal wiring layer 5 as viewed from the surface.
  • photodiode 4 is usually located at the center O 'of unit pixel 3 as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b). Not formed (the center O ′ of the unit pixel 3 does not coincide with the center of the photodiode 4).
  • FIGS. 10 (a) and 10 (b) the center O ′ of the unit pixel 3 does not coincide with the center of the photodiode 4.
  • FIGS. 10 (a) As shown in the figure, it is shifted from the center O ′ of the unit pixel 3 in the Y direction (left side of the drawing) and further slightly shifted in the X direction (lower side of the drawing). Transistors, wirings, etc. are formed in other regions. Is formed.
  • a solid-state imaging device is configured by two-dimensionally arranging unit pixels 3 having such a structure.
  • unit pixels 3 having the same structure are arranged.
  • the conventional solid-state imaging device is configured by arranging unit pixels 3 having the structure shown in FIG. Therefore, in all the unit pixels 3, the photodiode 4 is formed so as to be shifted from the center ⁇ ′ of the unit pixel 3 in the same direction.
  • the photodiodes 4 are formed to be shifted to the left side of the drawing and further to the lower side.
  • the incident light from the ⁇ direction (direction perpendicular to the drawing) is incident on the center of the light receiving surface 2 almost perpendicularly in the vicinity of the center ⁇ of the light receiving surface 2 ⁇
  • the light receiving surface 2 is a surface on which light is incident in the solid-state imaging device, and a surface parallel to the surface of the photoelectric conversion unit of the entire unit pixel 3 is defined as the light receiving surface 2.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the pixel along the line segment B ′ direction shown in FIG.
  • the unit pixel 3 arranged in the vicinity of the center ⁇ of the light receiving surface 2, light is incident on the unit pixel 3 almost perpendicularly as shown by a solid line shown in FIG.
  • the unit pixel 3 arranged on the left side of the line segment AA ′ shown in FIG. 11 and arranged in the peripheral part of the light receiving surface 2, the light is unit as shown by the broken line shown in FIG.
  • the photodiode 4 that actually performs photoelectric conversion in each unit pixel 3 is not provided on the surface, and is below the microlens 7, the color filter 6, and the metal wiring layer 5. Is formed. For this reason, when light is incident perpendicular to the light-receiving surface 2, Although there is no problem, when light is incident obliquely, the amount of light reaching the photodiode 4 may be reduced due to the incident light being reflected or blocked by the metal wiring layer 5, for example.
  • the amount of light received by the unit pixels 3 arranged in the peripheral portion of the light receiving surface 2 on the right side of the drawing with respect to the line AA ′ is reduced.
  • the focus position of the light incident obliquely from the left side (the light beam represented by the dashed line) is shifted from the photodiode 4, and the incident light is reflected or blocked by the metal wiring layer 5 or the like. Because it is.
  • the photodiode 4 Since the photodiode 4 is formed on the left side in the unit pixel 3, the incident light reaches the photodiode 4.
  • the amount of light received at the peripheral portion is reduced with respect to the vicinity of the center O of the light receiving surface 2, so that the peripheral portion becomes dark and uneven sensitivity (so-called luminance shading) occurs.
  • FIG. 13 (a) shows a graph of the amount of received light when shading occurs.
  • the horizontal axis indicates the horizontal position of the light receiving surface 2, and the vertical axis indicates the output value (light reception amount).
  • the broken line graph shows the ideal output
  • the solid line graph shows the output when light is received by the solid-state imaging device according to the prior art.
  • the amount of received light is almost equal to the ideal output value.
  • the amount of light received decreases gradually as it approaches the peripheral part, and it departs from the ideal output value. In this way, the amount of light received decreases in the peripheral area and becomes darker.
  • the force in the lateral direction of the light receiving surface 2 indicating the amount of light received in the horizontal direction and the oblique direction are similarly reduced in the peripheral portion due to a decrease in the amount of light received.
  • the opening shape of the photodiode 4 is not necessarily symmetrical, and as shown in FIG. 12, for example, when the light is incident obliquely from the right and when the light is incident obliquely from the left, the photodiode 4 Because there is a difference in the amount of light received due to, the amount of light received varies in the left-right or vertical direction of the light-receiving surface 2.
  • the amount of light received in the Y direction (left-right direction) is 3
  • the amount of light received by the unit pixel 3 disposed on the right side is smaller than the amount of light received by the unit pixel 3 disposed on the left side of the center O.
  • slight coloring may occur in the left-right or vertical direction of the light-receiving surface 2 as shown in the graph in Fig. 13 (c). Moe.
  • the pitch of the microlens 7 provided in each unit pixel 3 is made smaller than the pitch of the unit pixel 3, and the periphery of the light receiving surface 2 is A method is known in which the microlens 7 is shifted toward the center of each unit pixel 3 as it approaches the portion (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 1-213079
  • Patent Document 2 JP 2000-198505 A
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to reduce sensitivity unevenness and coloring by correcting luminance shading and color shading of a solid-state imaging device.
  • One aspect of the present invention for achieving the above object is that a light receiving surface in which a plurality of unit pixels each including a photoelectric conversion unit that converts an optical signal into an electric signal is two-dimensionally arranged; A microlens for condensing the light provided in each unit pixel corresponding to each photoelectric conversion unit and the light to the photoelectric conversion unit provided in each unit pixel corresponding to each photoelectric conversion unit An opening for incidence, and a plurality of layers formed between the photoelectric conversion unit and the microlens.
  • a solid-state imaging device having a wiring layer,
  • the solid-state imaging characterized in that the plurality of unit pixels are arranged so that the position of the photoelectric conversion unit is line-symmetrical with a first center line passing through the approximate center of the light-receiving surface as an axis of symmetry. Device.
  • ⁇ 1 A top view schematically showing a configuration of a solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 A cross-sectional view schematically showing a structure of a unit pixel of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 A cross-sectional view schematically showing a structure of a unit pixel of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a unit pixel for explaining the operation of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 A top view schematically showing a configuration of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a top view schematically showing a configuration of a solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a top view showing various shapes of the photoelectric conversion unit in the solid-state imaging device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a top view showing the arrangement of the photoelectric conversion units of the solid-state imaging device according to the related art.
  • 12 A sectional view for explaining the operation of the solid-state imaging device according to the prior art.
  • a light-receiving surface in which a plurality of unit pixels each having a photoelectric conversion unit that converts an optical signal into an electrical signal are arranged two-dimensionally, and light provided in each unit pixel corresponding to each photoelectric conversion unit
  • a solid-state imaging device having a plurality of wiring layers formed therebetween, wherein the plurality of units are arranged such that the position of the photoelectric conversion unit is symmetric about the approximate center of the light receiving surface.
  • a solid-state imaging device in which pixels are arranged.
  • a light receiving surface in which a plurality of unit pixels each having a photoelectric conversion unit that converts an optical signal into an electrical signal are arranged two-dimensionally, and light provided in each unit pixel corresponding to each photoelectric conversion unit.
  • a plurality of wiring layers formed between the plurality of wiring layers, wherein the photoelectric conversion unit is rotationally symmetric with a substantially center of the light receiving surface as a center of symmetry.
  • a solid-state imaging device comprising: unit pixels.
  • the plurality of unit pixels are arranged so that the position of the photoelectric conversion unit is 90 degrees rotationally symmetric or 180 degrees rotationally symmetric with respect to the approximate center of the light receiving surface.
  • the solid-state imaging device according to item (3) characterized in that it is characterized in that
  • the plurality of unit pixels are arranged so that the positions of the opening and the wiring layer composed of the plurality of layers are line symmetric with respect to a first center line passing through a substantially center of the light receiving surface as an axis of symmetry.
  • the position of the wiring layer including the opening and the plurality of layers is axisymmetric with respect to a second center line that passes through the approximate center of the light receiving surface and is orthogonal to the first center line.
  • the solid-state imaging device according to (2) wherein the plurality of unit pixels are arranged.
  • the plurality of unit pixels are arranged so that the positions of the opening and the wiring layer including the plurality of layers are rotationally symmetric with respect to a substantial center of the light receiving surface.
  • the plurality of unit pixels are arranged such that the positions of the opening and the wiring layer composed of the plurality of layers are 90-degree rotational symmetry or 180-degree rotational symmetry with the approximate center of the light receiving surface as a symmetric center.
  • the shape of the photoelectric conversion unit and the arrangement position in the unit pixel are line-symmetric with respect to a third center line passing through the center of the unit pixel as an axis of symmetry.
  • the solid-state imaging device according to any one of (1) to (8).
  • the position of the photoelectric conversion unit in the unit pixel is gradually shifted from the approximate center of the light-receiving surface toward the peripheral part toward the peripheral part side.
  • the solid-state imaging device according to any one of items 1) to (9).
  • the position of the microlens in the unit pixel with respect to the photoelectric conversion unit is shifted, and the photoelectric conversion unit and the photoelectric conversion unit and the photoelectric conversion unit are arranged so that the microlens is closer to the approximate center of the light receiving surface than the photoelectric conversion unit.
  • the solid-state imaging device according to any one of items (1) to (10), wherein a microlens is disposed.
  • the positional force in the unit pixel of the microlens is arranged so as to be gradually shifted toward the substantially central direction of the light receiving surface as it approaches the peripheral portion of the light receiving surface.
  • the solid-state imaging device according to item is arranged so as to be gradually shifted toward the substantially central direction of the light receiving surface as it approaches the peripheral portion of the light receiving surface.
  • the relative position between the plurality of wiring layers and the photoelectric conversion unit gradually changes from the approximate center of the light-receiving surface to the peripheral part, (10) or (1 2.
  • the solid-state imaging device according to any one of items 2).
  • the incident conditions of light incident on each unit pixel can be made equal. Furthermore, it becomes possible to reduce the light that does not enter the photoelectric conversion unit. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the amount of light received at the periphery of the light receiving surface. This makes it possible to suppress the occurrence of uneven sensitivity (luminance shading) and uneven color (color shading).
  • the same incident is applied to the photoelectric conversion units formed in a line symmetrical position with respect to each other.
  • Light can be incident under conditions (particularly the incident angle). Since the incidence conditions are equal in this way, the difference S between the received light amounts on the upper and lower sides or the left and right sides of the light receiving surface is reduced, and it is possible to suppress the occurrence of uneven sensitivity (luminance shading) and uneven color (color shading).
  • a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is a top view schematically showing the configuration of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • 2 and 3 are cross-sectional views schematically showing the structure of the unit pixel of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the pixel along the line BB ′ direction shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the pixel along the line AA ′ direction shown in FIG.
  • the solid-state imaging device 1 has a configuration in which unit pixels 3 are arranged in a two-dimensional matrix (mXn) in rows and columns.
  • the unit pixel 3 is provided with a photodiode 4 as a photoelectric conversion unit that generates and accumulates signal charges corresponding to incident light.
  • the unit pixel 3 includes a read transistor that reads a signal from the photodiode, an amplification transistor that amplifies the read signal, a row selection transistor that selects a row from which the signal is read, and a signal charge that is reduced. And a reset transistor for setting.
  • a metal wiring layer for a reset signal line and a readout signal line and a metal wiring layer for a horizontal address signal line and the like are arranged in the horizontal direction.
  • a metal wiring layer for a vertical signal line or the like is disposed in the vertical direction.
  • these metal wiring layers 5 are schematically shown together.
  • the photodiode 4 is an embedded photodiode formed on the upper surface of the silicon substrate 8.
  • a plurality of interlayer films are sequentially formed on the silicon substrate 8, and each metal wiring such as a vertical signal line, a reset signal line, a read signal line, and a horizontal address signal line is formed on the interlayer film.
  • Layer 5 is selectively formed.
  • a light shielding layer (not shown) and a color filter 6 are formed on the metal wiring layer 5 to shield an area other than the photodiode 4.
  • each unit pixel 3 is provided with a microlens 7 for collecting light for each pixel.
  • an opening 9 is formed in the light shielding layer (not shown) so that light is incident on the photodiode 4.
  • the opening shape of the photodiode 4 in this embodiment is a rectangular shape whose side in the Y direction is longer than that in the X direction.
  • Each unit pixel 3 is formed so that the position of the opening of the photodiode 4 in the unit pixel 3 is symmetrical with respect to the center O in the vertical and horizontal directions of the drawing. That is, the structure of each unit pixel 3 is 180 degrees rotationally symmetric with the center O of the light receiving surface 2 as the center of symmetry.
  • the light receiving surface 2 is divided into regions a, b, a center line B-B 'passing through the center O and parallel to the X direction and a center line A-A' passing through the center O and parallel to the Y direction.
  • the structure of the position pixel 3 is a line-symmetrical relationship.
  • the structure of the unit pixel 3 included in the regions a and c and the regions b and d is symmetrical with respect to the center line BB ′. This symmetry will be described in more detail.
  • the photodiode 4 is shifted from the center O ′ of the unit pixel 3 to the left side of the drawing (periphery side of the light receiving surface 2: Y direction) Further, it is formed at a position shifted to the upper side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: X direction).
  • the structure of the unit pixel 2 in the regions b to d is determined.
  • the structure of the unit pixel 3 included in the region b has a line-symmetric relationship with the structure of the unit pixel 3 included in the region a with the center line BB ′ as the axis of symmetry.
  • the photodiode 4 is shifted from the center O ′ of the unit pixel 3 to the left side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: Y direction), and further slightly drawn. It is formed at a position shifted to the lower side (peripheral side of the light receiving surface 2: X direction).
  • the structure of the unit pixel 3 included in the region c is in a line-symmetric relationship with the structure of the unit pixel 3 included in the region a with the center line A—A ′ as the axis of symmetry.
  • the photodiode 4 is shifted from the center O ′ of the unit pixel 3 to the right side of the drawing (periphery side of the light receiving surface 2: Y direction), and slightly more in the drawing. It is formed at a position shifted upward (peripheral side of the light receiving surface 2: X direction).
  • the structure of the unit pixel 3 included in the region d is in a line-symmetric relationship with the structure of the unit pixel 3 included in the region a with the center line A—A ′ and the center line B—B ′ as the symmetry axes. It has become.
  • the photodiode 4 also shifts the center O ′ force of the unit pixel 3 to the right side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: Y direction), and further slightly. It is formed at a position shifted downward (peripheral side of light-receiving surface 2: X direction).
  • the shift in the X direction and Y direction of the photodiode 4 in the unit pixel 3 in the regions b to d is the shift in the X direction and Y direction of the photodiode 4 in the unit pixel 3 in the region a. Is shifted by the same distance as.
  • FIG. 2 (a ) Is a cross-sectional view of the pixel along the line B-B 'in the regions a and b on the left side of the drawing with respect to the center line A-A'.
  • FIG. 2 (c) is a cross-sectional view of the pixel along the line B-B 'in the region d on the right side of the drawing with respect to the center line AA'.
  • the photodiode 4 is formed at a position shifted from the center 0 of the unit pixel 3 to the left side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: Y direction). Further, the metal wiring layer 5 and the light shielding layer (not shown) formed on the silicon substrate 8 and the center O ′ force of the unit pixel 3 are shifted to the left side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: Y direction). Is formed. That is, the opening 9 is formed at a position shifted from the center O ′ to the left side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: Y direction).
  • the structure of the unit pixel 3 in the unit areas c and d shown in Fig. 2 (c) is symmetrical with the structure of the unit pixel 3 shown in Fig. 2 (a). That is, the photodiode 4 is formed at a position shifted from the center O ′ of the unit pixel 3 to the right side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: Y direction).
  • the metal wiring layer 5 and the light shielding layer (not shown) formed on the silicon substrate 8 are also shifted from the center O ′ of the unit pixel 3 to the right side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: Y direction). It is formed at the position.
  • the opening 9 is formed at a position shifted from the center O ′ to the right side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: Y direction).
  • the structure of the unit pixel 3 included in the regions a and b and the structure of the unit pixel 3 included in the regions c and d are in a line-symmetric relationship with the center line A—A ′ as the axis of symmetry. It has become.
  • FIG. 3 (a) is a cross-sectional view of the pixel along the line segment A-A 'in the regions a and c above the center line B-B.
  • FIG. 3 (c) is a cross-sectional view of the pixel along the line B-B 'direction of the regions b and d on the lower side of the drawing with respect to the center line B-B'.
  • the photodiode 4 is formed at a position shifted from the center 0 of the unit pixel 3 to the left side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: X direction). Furthermore, the metal wiring layer 5 and the light shielding layer (not shown) formed on the silicon substrate 8 are also shifted to the left side of the drawing (periphery side of the light receiving surface 2: X direction) from the center O ′ of the unit pixel 3. It is formed in the position. That is, the opening 9 is formed at a position shifted from the center O ′ to the left side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: X direction).
  • the structure of the unit pixel 3 in the regions b and d shown in FIG. 3 (c) is symmetrical with the structure of the unit pixel 3 shown in FIG. 3 (a). That is, the photodiode 4 is formed at a position shifted from the center O ′ of the unit pixel 3 to the right side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: X direction). Further, the metal wiring layer 5 and the light shielding layer (not shown) formed on the silicon substrate 8 are also shifted from the center O ′ of the unit pixel 3 to the right side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: X direction). Is formed. As a result, the opening 9 is formed at a position shifted from the center O ′ to the right side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: X direction).
  • the structure of the unit pixel 3 included in the regions a and c and the structure of the unit pixel 3 included in the regions b and d are in a line-symmetric relationship with the center line B—B ′ as the axis of symmetry. It has become.
  • the structure of the unit pixel 3 in each region (the position where the photodiode 4 is formed, the position where the metal wiring layer 5 is formed, and the position where the opening 9 is formed) is centered on the center line A—A.
  • the line B—B is symmetrical with respect to the axis of symmetry.
  • FIGS. 2 to 5 are sectional views of the unit pixel for explaining the operation of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the pixel along the line BB ′ direction shown in FIG. 1, and is a diagram for explaining the operation when there is no microlens shift.
  • 4 (a) and 4 (b) are diagrams for explaining the operation of the solid-state imaging device according to the first embodiment
  • FIG. 4 (c) is an operation of the solid-state imaging device according to the prior art.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the pixel along the line BB ′ direction shown in FIG. 1, and is a diagram for explaining the operation when there is a microlens shift.
  • 5 (a) and 5 (b) are diagrams for explaining the operation of the solid-state imaging device according to the first embodiment, and FIG. 5 (c) shows the operation of the solid-state imaging device according to the prior art. It is a figure for demonstrating.
  • the unit pixel 3 arranged on the left side in FIG. 1 with respect to the center line A—A ′ and arranged on the peripheral side of the light receiving surface 2 is shown in FIG. 2 (a).
  • the photodiode 4, the opening 9 and the like correspond to the light incident obliquely in this way, and the left side of the unit pixel 3 center O ′ (the peripheral portion of the light receiving surface 2). Therefore, the incident light is not reflected by the light shielding layer (not shown), the metal wiring layer 5 and the like, and is irradiated to the photodiode 4.
  • the unit pixel 3 arranged on the right side of FIG. 1 with respect to the center line A—A ′ and arranged on the peripheral side of the light receiving surface 2 is shown in FIG. 2 (c).
  • light is incident on the unit pixel 3 obliquely from the left side force to the right side (from the center O of the light receiving surface 2 to the peripheral side).
  • the photodiode 4, the opening 9 and the like correspond to the obliquely incident light as described above, and the right side of the unit pixel 3 center O ′ (the peripheral portion of the light receiving surface 2). Therefore, the incident light is not reflected by the light shielding layer (not shown), the metal wiring layer 5 and the like, and is irradiated to the photodiode 3.
  • the unit pixel 3 arranged on the upper side in FIG. 1 with respect to the center line B-B 'and arranged on the peripheral side of the light receiving surface 2 has a unit as shown in FIG.
  • Light is incident obliquely on the right side of pixel 3 toward the left side (the center O force of light receiving surface 2 is also on the peripheral side).
  • Fig. 1 light is incident obliquely toward the upper side of the drawing's lower force.
  • the photodiode 4, the opening 9 and the like correspond to the light incident obliquely in this way, and the left side of the unit pixel 3 center O ′ (the periphery of the light receiving surface 2). Since it is formed on the part side (upper side in FIG. 1), incident light is irradiated to the photodiode 4 without being reflected by the light shielding layer (not shown), the metal wiring layer 5 or the like.
  • FIG. 3 (c) the unit pixel 3 arranged on the lower side of FIG. 1 with respect to the center line B—B ′ and arranged on the peripheral side of the light receiving surface 2 is shown in FIG. 3 (c).
  • the photodiode 4 When lighted, light enters obliquely from the upper side to the lower side of the drawing.
  • the photodiode 4 As shown in Fig. 3 (c), the photodiode 4, the opening 9 and the like correspond to the obliquely incident light in this way, and the right side (the periphery of the light receiving surface 2) with respect to the center O 'of the unit pixel 3. Since it is formed on the part side: the lower side in FIG. 1, the incident light is not reflected by the light shielding layer (not shown), the metal wiring layer 5 and the like, and is irradiated to the photodiode 4.
  • the structure of the unit pixel 3 (the formation position of the photodiode 4, the metal wiring layer 5, the opening 9 and the like) with respect to the vertical and horizontal directions in FIG.
  • luminance shading is color shading. Can be minimized.
  • the incident light is not reflected by the light shielding layer, the metal wiring layer 5 and the like, the light that does not enter the photodiode 4 can be minimized, thereby reducing the amount of light received on the peripheral side of the light receiving surface 2. It is possible to suppress the decrease.
  • the solid-state imaging device 1 According to the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment, oblique light having a larger incident angle can be incident on the photodiode 4 than in the solid-state imaging device according to the prior art. It becomes possible.
  • This operation will be described with reference to FIG.
  • the light radiated to the unit pixel 3 arranged near the center O of the light receiving surface 2 is represented by a solid line
  • the light radiated to the unit pixel 3 arranged on the peripheral side is represented by a broken line or a chain line Represented by
  • the incident angle of light to the unit pixel 3 is represented by 0 to ⁇ . This incident angle is unit pixel
  • the incident light is incident at the incident angle ⁇ .
  • the unit pixel 3 of the solid-state imaging device 1 according to this embodiment is shown in FIG.
  • the photodiode 4, the opening 9, and the like are formed on the right side (periphery side of the light receiving surface 2) with respect to the center O ′ of the unit pixel 3.
  • the unit pixels 3 are arranged in line-symmetric positions with the center line AA ′ or the center line BB ′ as the axis of symmetry. Therefore, oblique light having a larger incident angle can be made incident on the photodiode 4 than in the solid-state imaging device according to the conventional technology.
  • Fig. 4 (c) it is necessary to arrange the photodiodes 4 so as to have a good balance against incident light with a force in either direction.
  • Figs. 4 (a) and (b) it is possible to increase the incident angle, which is sufficient if only one of the left and right sides is considered.
  • FIG. 5 shows a comparative example between the related art and this embodiment when the incident angles are the same.
  • FIG. 5 (a) is a cross-sectional view of the unit pixel 3 arranged on the left side (regions a and b) with respect to the center line A—A ′ of the light receiving surface 2 and arranged on the peripheral side of the light receiving surface 2. is there.
  • Fig. 5 (b) is a cross-sectional view of the unit pixel 3 arranged on the right side (regions c and d) with respect to the center line A-A 'of the light receiving surface 2 and disposed on the peripheral side of the light receiving surface 2.
  • FIG. 5 (c) is a cross-sectional view of a conventional unit pixel. In this modification, the microlens 7a is arranged shifted to the center O side of the light receiving surface 2.
  • the photodiode 4 and the microlens 7a are arranged so that the microlens 7a is closer to the center O of the light receiving surface 2 than the photodiode 4.
  • the microlens 7a arranged so as to be shifted to the center O side of the light receiving surface 2 is represented by a broken line or an alternate long and short dash line.
  • FIG. 4 The unit pixel 3 arranged on the left side (regions a and b) with respect to the center line A—A ′ of the light receiving surface 2 and disposed on the peripheral side of the light receiving surface 2 is shown in FIG. As shown in Fig. 4, light is incident obliquely at an incident angle ⁇ from the right side to the left side of the drawing (the center O force of the light receiving surface 2 is also at the periphery).
  • FIG. 5 (c) light is incident on the unit pixel 3 of the prior art obliquely at an incident angle ⁇ from the right side to the left side of the drawing.
  • this ray is represented by a broken line
  • Fig. 5 (c) it is represented by a one-dot chain line.
  • the microlens 7a is arranged so as to be shifted to the right side of the drawing (the center O side of the light receiving surface 2).
  • the unit pixel 3 arranged on the right side (region d) with respect to the center line A—A ′ of the light receiving surface 2 and arranged on the peripheral side of the light receiving surface 2 is shown in FIG.
  • FIG. 4 As shown in Fig. 4, light enters diagonally at an incident angle ⁇ from the left side to the right side of the drawing (from the center O force of the light receiving surface 2 to the periphery).
  • microlens 7a is arranged so as to be shifted to the left side of the drawing (the center O side of the light receiving surface 2).
  • the in-focus position is obliquely deviated further from the center O ′. It is possible to receive light incident on the. As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), in this embodiment, it is possible to receive light up to d when the in-focus position shifts from the center O ′. On the other hand, as shown in Fig. 5 (c), in the prior art, the deviation of the in-focus position from the center O 'is up to d.
  • the solid-state imaging device has better light incident conditions than the conventional technology, and the sensitivity unevenness (brightness shading) and color compared to the conventional technology. It is possible to suppress the occurrence of unevenness (color shading).
  • a solid-state imaging device having a unit pixel structure shown in the top view of FIG. 9 may be used.
  • FIG. 9 (a) when using unit pixel 3 in which photodiode 4 is formed symmetrically with respect to a center line passing through center O ′ of unit pixel 3, this unit pixel is used. If 3 is arranged symmetrically with respect to the center line BB ′ of the light receiving surface 2, a solid-state imaging device that is symmetrical with respect to the vertical direction as shown in FIG. 1 is formed.
  • FIG. 9B when the unit pixel 3 in which the photodiode 4 is formed vertically symmetrical with respect to the center line passing through the center 0 of the unit pixel 3, this unit is used. If the pixels 3 are arranged symmetrically with respect to the center line A—A ′ of the light receiving surface 2, a solid-state imaging device that is vertically and horizontally symmetrical as shown in FIG. 1 is formed.
  • the photodiodes 4 etc. it is not necessary to arrange the photodiodes 4 etc. in the unit pixel 3 so as to be vertically symmetrical or left-right symmetrical.
  • the solid-state imaging device shown in FIG. 1 can be obtained by arranging it vertically and horizontally symmetrically with respect to the center line AA ′ of the light receiving surface 2. Therefore, even if the photodiodes 4 and the like are not formed symmetrically in the unit pixel 3, the effects of the present invention can be achieved.
  • the photodiode 4 has a rectangular shape in which the side in the Y direction is longer than the direction in the X direction, as shown in Fig. 9 (c).
  • the length of the sides in the Y direction is equal, and a square shape is acceptable.
  • a square photodio When the unit pixel 3 on which the base 4 is formed is arranged so as to be line symmetric with respect to the center line A—A ′ and the center line B—B ′, the unit pixel 3 in each region a to d Rotation symmetry is 90 degrees with the center O of 2 as the rotation axis. As described above, the structure of the unit pixel 3 becomes 180 degree rotationally symmetric and 90 degree rotationally symmetric depending on the shape of the photodiode 4.
  • FIG. 6 is a top view schematically showing the configuration of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention.
  • the photodiode 4 in this embodiment has a rectangular shape whose side in the Y direction is longer than that in the X direction, like the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • the structure of each unit pixel 3 of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment has a line-symmetric relationship with the central axis A—A ′ passing through the center of the light receiving surface 2 and the central axis B—B ′ as the symmetry axis. It has become.
  • the structure of each unit pixel 3 of the solid-state imaging device 1 according to this embodiment has a line-symmetric relationship with the central axis A-A ′ passing through the center O as the symmetry axis.
  • the photodiode 4 and the opening 9 in the unit pixel 3 included in the regions a and b are all formed at the same position, and the photodiode 4 and the opening 9 in the unit pixel 3 included in the region d are in the region a.
  • B is formed in a line-symmetric position with the center line AA ′ as the axis of symmetry.
  • each unit pixel 3 so as to be symmetrical in FIG. 6 with respect to the center line AA ′, for example, in the peripheral portion of the light receiving surface 2 as shown in FIG.
  • Light incident obliquely is applied to the photodiode 3 without being reflected by the light shielding layer, the metal wiring layer 5 or the like.
  • sensitivity unevenness luminance shading
  • color unevenness color shading
  • each unit pixel 3 is formed so as to be vertically symmetric in FIG. 6 with respect to the center line BB ′. Therefore, shading can be suppressed in the horizontal direction. Further, each unit pixel 3 may be formed so as to be vertically symmetric in FIG. 6 with respect to the center line BB ′. In this case, it is possible to suppress the occurrence of shading in the vertical direction. In order to suppress shading in the vertical and horizontal directions, As explained, each unit pixel 3 should be formed so as to be symmetrical in the vertical and horizontal directions.
  • the light receiving surface 2 is usually a horizontally long rectangle, and in this case, since the light incident angle is larger in the longitudinal direction, uneven sensitivity (luminance shading) and uneven color (color shading) are more likely to occur. . For this reason, if only the lateral direction is arranged symmetrically with respect to the center line, it is possible to suppress the occurrence of luminance shading in the longitudinal direction by itself, so that a high effect can be achieved.
  • a vertically symmetric or left-right symmetric solid-state imaging device is formed as shown in FIG.
  • the photodiodes 4 etc. it is not necessary to arrange the photodiodes 4 etc. in the unit pixel 3 so as to be vertically symmetrical or bilaterally symmetrical.
  • the asymmetric unit pixel 3 is formed in the unit pixel 3. Even if it is used, if the pixels are arranged symmetrically with respect to the center line A—A ′ of the light receiving surface 2, the solid-state imaging device shown in FIG. 6 is obtained, and if further arranged symmetrically, the solid-state imaging device shown in FIG. Become. Therefore, even if the photodiodes 4 and the like are not formed symmetrically in the unit pixel 3, the effect of the present invention can be achieved.
  • FIG. 7 is a top view schematically showing the configuration of the solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a unit pixel for explaining the operation of the solid-state imaging device according to the third embodiment.
  • each unit pixel 3 has a center line A passing through the center O of the light-receiving surface 2 as in the solid-state imaging device according to the first embodiment.
  • the unit pixel 3 arranged in the peripheral part has a larger incident angle from the direction perpendicular to the light-receiving surface 2, so that the position of the photodiode 4 etc. in the unit pixel 3 is set to the peripheral part corresponding to the incident angle. It is shifted to the side.
  • the position change will be described in detail by taking the unit pixel 3 included in the region a as an example.
  • the shape of the photodiode 4 is the same as that of the photodiode 4 of the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment, and is rectangular.
  • the photodiode 4 is the photodiode of the unit pixel 3a arranged near the center O.
  • the photodiode 4 is formed at a position slightly shifted to the left (peripheral side of light receiving surface 2: Y direction). Further, in the unit pixel 3c arranged on the left side (peripheral side of the light receiving surface 2: Y direction), the photodiode 4 is formed at a position further shifted to the left side (peripheral side of the light receiving surface 2: Y direction). Yes. In other words, the photodiode 4 is formed at a position that gradually shifts to the peripheral side in the unit pixel 3 as the unit pixel 3 nears the center O of the light receiving surface 2 becomes closer to the peripheral side. It's a little bit.
  • the photodiode 4 is connected to the unit pixel 3a arranged near the center O. Compared to the formation position of the photodiode 4, it is formed at a position slightly shifted upward (peripheral side of the light receiving surface 2: X direction).
  • the photodiode 4 is formed on the upper side (peripheral side of the light receiving surface 2: X direction). That is, the photodiode 4 is formed at a position that gradually shifts to the peripheral side in the unit pixel 3 as the unit pixel 3 approaches the force near the center O of the light-receiving surface 2. .
  • the photodiode 4 is formed at a position gradually shifted to the peripheral side in each unit pixel 3 as it approaches the peripheral part from the vicinity of the center O of the light receiving surface 2. become.
  • each unit pixel 3 included in the regions b to d is similar to the first embodiment in that the region a is centered on the center line A-A 'and the center line B-B'. Since the pixel 4 is formed so as to be line symmetric with respect to the unit pixel 3 included in the region a, the photodiode 4 has the same force as the unit pixel 3 included in the region a. It is formed at a position that gradually shifts to the peripheral side within 3.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the pixel along the line BB ′ direction shown in FIG.
  • FIG. 8 (a) shows a cross-sectional structure of the unit pixel 3c arranged on the left side (regions a and b) of FIG. 7 with respect to the center line A—A ′ and arranged on the peripheral side of the light receiving surface 2.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the unit pixel 3a arranged in the vicinity of the center O of the light receiving surface 2 (regions a and b).
  • the photodiode 4 moves in the Y direction from the center O 'of the unit pixel 3a (on the left side of the drawing).
  • the metal wiring layer 5 and the light shielding layer are also formed at positions slightly shifted from the center O ′ of the unit pixel 3a in the Y direction (left side of the drawing).
  • the photodiode 4 is further on the left side ( It is formed at a position shifted to the periphery of the light receiving surface 2 (Y direction). That is, the photodiode 4 in the unit pixel 3c is formed at a position further shifted to the peripheral side than the photodiode 4 in the unit pixel 3a.
  • the structure of the metal wiring layer 5 composed of a plurality of layers is also shifted from the unit pixel 3a to the left side of the drawing (peripheral side of the light receiving surface 2: Y direction). That is, the metal wiring layer 5 in the unit pixel 3c is formed at a position further shifted to the peripheral side than the metal wiring layer 5 in the unit pixel 3a.
  • the metal wiring 5a formed at the lowermost part of the unit pixel 3c is further on the left side of the drawing (light receiving surface) than the metal wiring layer of the unit pixel 3a. 2 is formed at a position shifted in the Y direction). That is, the metal wiring 5a of the unit pixel 3c is formed at a position shifted further to the peripheral side.
  • the metal wiring 5b formed on the metal wiring 5a is formed at a position shifted from the metal wiring 5a on the right side of the drawing (center O direction of the light receiving surface 2: Y direction).
  • the metal wiring 5c formed on the metal wiring 5b is formed at a position shifted further to the right side of the drawing (center O direction: Y direction of the light receiving surface 2) than the metal wiring 5b.
  • the metal wiring 5c is formed in substantially the same Cf standing manner as the metal wiring formed on the uppermost portion of the metal wiring layer 5 of the unit pixel 3a.
  • the metal wiring layer 5 of the unit pixel 3c is gradually shifted to the peripheral side (the left side in the drawing) from the metal wiring 5c formed at the top to the metal wiring 5a formed at the bottom. It will be formed.
  • the color filter 6 of the unit pixel 3c is also formed at a position shifted from the color filter 6 of the unit pixel 3a on the right side of the drawing (center O side of the light receiving surface 2: Y direction). Further, in the unit pixel 3c arranged on the peripheral side of the light receiving surface 2, the micro lens 7a is shifted to a position shifted from the center O ′ to the right side of the drawing (the center O side of the light receiving surface 2: Y direction). Is arranged. Note that, in the unit pixel 3 arranged near the center O of the light receiving surface 2, the microlens 7 is arranged almost at the center of the unit pixel 3a without being shifted. Similarly to the photodiode 4, the color filter 6 and the microlens 7a are formed at positions gradually shifted in the direction of the center O of the light receiving surface 2 as they approach the periphery from the center O of the light receiving surface 2. .
  • the photodiode 4 and the metal wiring layer 5 are gradually shifted toward the periphery of the light receiving surface 2 as they approach the peripheral O side of the center O force of the light receiving surface 2 to Is gradually shifted in the direction of the center O of the light receiving surface 2.
  • the closer the center O force of the light receiving surface 2 is to the peripheral side the relative position shift between the metal wirings 5a to 5c, the relative position shift between the metal wiring layer 5 and the photodiode 4, and the photo
  • a solid-state imaging device is formed by changing the structure of each unit pixel 3 so that the relative positional deviation between the diode 4 and the microlens 7 increases.
  • the color filter 6, the microlens 7 a, and the like are formed using a mask whose dimensions are gradually changed with respect to the opening 9. Further, the unit pixel 3 is formed using a mask whose dimensions are changed little by little between the metal wirings 5a to 5c and between the metal wiring 5 and the photodiode 4.
  • light is incident obliquely on the unit pixel 3b disposed on the peripheral side of the light receiving surface 2 with respect to the unit pixel 3a.
  • more oblique light is incident on the unit pixel 3c arranged on the peripheral side of the light receiving surface 2 than the unit pixel 3b than the light incident on the unit pixel 3b (increased incident angle).
  • the incident angles of the unit pixels 3d and 3e gradually increase toward the periphery.
  • the light beam In the vicinity of the center O of the light receiving surface 2, the light beam is represented by a solid line in FIG. 8B, and the incident light is irradiated perpendicularly to the photodiode 4. Further, on the peripheral portion side of the light receiving surface 2, the light beam is represented by the solid line in FIG. 8A, and the incident light is incident on the photodiode 4 obliquely. At this time, the photodiode 4 of the unit pixel 3c arranged on the peripheral side is formed on the left side (peripheral side) of the drawing further than the unit pixel 3a. It will be irradiated near the center.
  • the unit pixel 3a having the structure shown in FIG. 8 (b) is arranged on the peripheral side of the light receiving surface 2 and is on the right side from the center O ′ (the center O side of the light receiving surface 2: Y direction).
  • the microlens 7a is arranged at a position shifted to ()
  • the obliquely incident light represented by the broken line is irradiated to the end of the photodiode 4.
  • unevenness in sensitivity and coloring can be reduced by correcting luminance shading and color shading of the solid-state imaging device.

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Abstract

　光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えた複数の単位画素が２次元的に配置された受光面と、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた光を集光するためのマイクロレンズと、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた前記光電変換部へ光を入射させるための開口部と、前記光電変換部と前記マイクロレンズとの間に形成された複数層からなる配線層と、を有する固体撮像装置であって、前記光電変換部の位置が前記受光面の略中心を通る第１の中心線を対称軸として線対称となるように前記複数の単位画素が配置されていることを特徴とする固体撮像装置。

Description

明 細 書
固体撮像装置
技術分野
[0001] この発明は、固体撮像装置に関し、特に、受光部に対して斜めに入射する光による シェーディングを補正することが可能な固体撮像装置に関する。
背景技術
[0002] 従来から、ビデオカメラや電子カメラ等において、 CCDイメージセンサや CMOSィ メージセンサや増幅型イメージセンサ等の固体撮像装置が広く使用されて 、る。一 般的に固体撮像装置の受光部は、縦横に画素ごとに所定のピッチで設けられ、その 1画素の受光部の周囲には、 CCDイメージセンサであれば電荷転送領域が設けられ 、 CMOSイメージセンサであれば、電荷検出アンプ、信号転送のためのゲート等を 含む配線領域が設けられて!/ヽる。
[0003] 図 10に固体撮像装置の単位画素の構造を模式的に示す。図 10 (a)は固体撮像 装置の単位画素 3を模式的に示す上面図であり、単位画素 3内における光電変換部 としてのフォトダイオード 4 (受光部）の位置を示して ヽる。一般的にフォトダイオード 4 は、単位画素の面積の 20〜30%の面積を有し、その面積が大きいほど感度が高く なる。同図においては、フォトダイオード 4とマイクロレンズ 7のみ示す力 実際にはフ オトダイオード 4に隣接して信号読み出し用のトランジスタやメタル配線等が形成され ている。
[0004] 図 10 (b)は単位画素 3の断面図である。図 10 (b)に示すように、シリコン基板 8に光 電変換部としてのフォトダイオード 4が埋め込まれて形成され、更に、その上にはメタ ル配線層 5、色フィルタ 6、及びマイクロレンズ 7が設けられている。このように、光電変 換部としてのフォトダイオード 4は表面からみて、マイクロレンズ 7、色フィルタ 6、メタル 配線層 5の下に形成されている。
[0005] 各単位画素 3にはトランジスタや配線等を配置する必要があるため、フォトダイォー ド 4は図 10 (a)、（b)に示すように、単位画素 3の中心 O'には通常、形成されない（単 位画素 3の中心 O'とフォトダイオード 4の中心とは一致しない）。例えば、図 10 (a)に 示すように、単位画素 3の中心 O'から Y方向（図面の左側）にずれ、更に僅かに X方 向（図面の下側）にずれて形成され、それ以外の領域にトランジスタや配線等が形成 されている。
[0006] このような構造を有する単位画素 3を 2次元的に配列することで、固体撮像装置を 構成している。従来の固体撮像装置では、同じ構造を有する単位画素 3を配列して いた。例えば、図 11に示す上面図のように、従来の固体撮像装置は図 10に示す構 造を有する単位画素 3を配列することで構成されている。従って、全ての単位画素 3 において、フォトダイオード 4は単位画素 3の中心 Ο'から同じ方向にずれて形成され ていること〖こなる。この従来技術の場合、全ての単位画素 3においてフォトダイオード 4は図面の左側にずれ、更に僅かに下側にずれて形成されている。
[0007] このような構造を有する固体撮像装置においては、 Ζ方向（図面に垂直な方向）か らの入射光は受光面 2の中心 Ο付近ではほぼ垂直に入射する力 受光面 2の中心 Ο 力も周辺部に近づくほど斜めに光が入射することになる。ここで、受光面 2とは固体撮 像装置において光が入射する面のことであり、単位画素 3全体の光電変換部の面に 平行な面を受光面 2とする。
[0008] この入射角の差について、図 12に示す単位画素の断面図を参照しつつ説明する 。図 12は、図 11に示す線分 Β— B'方向に沿った画素の断面図である。受光面 2の 中心 Ο付近に配置された単位画素 3では、図 12に示す実線で表す光線のように、光 は単位画素 3に対してほぼ垂直に入射する。一方、図 11に示す線分 A—A'よりも左 側に配置され、受光面 2の周辺部に配置された単位画素 3では、図 12に示す破線で 表す光線のように、光は単位画素 3に対して図 12の右側力 左側にかけて (受光面 2 の中心 Ο力も周辺部側にかけて)斜めに入射する。また、図 11に示す線分 A—A'よ りも右側で受光面 2の周辺部に配置されている単位画素 3では、図 12に示す一点鎖 線で表す光線のように、光は単位画素 3に対して図 12の左側から右側にかけて (受 光面 2の中心 Οから周辺部側にかけて)斜めに入射する。
[0009] 図 10及び図 12に示すように、各単位画素 3において実際に光電変換を行うフォト ダイオード 4は表面に設けられておらず、マイクロレンズ 7、色フィルタ 6、メタル配線 層 5の下に形成されている。このため、受光面 2に対して垂直に光が入射する場合は 問題がないが、光が斜めに入射した場合は、入射光は例えばメタル配線層 5で反射 あるいは遮られてフォトダイオード 4に到達する光量が減少する場合がある。
[0010] 図 10乃至図 12に示す画素構造の場合、線分 A—A'よりも図面の右側で受光面 2 の周辺部に配置された単位画素 3による受光量が減少する。図 12に示すように、左 側から斜めに入射した光（一点鎖破線で表される光線)の合焦位置は、フォトダイォ ード 4からずれ、入射光はメタル配線層 5等によって反射あるいは遮られるからである 。なお、線分 A— A'よりも左側で受光面 2の周辺部に配置された単位画素 3では、図 12に示すように、右側力 斜めに光が入射するが (破線で表される光線）、フォトダイ オード 4が単位画素 3内において左側に形成されているため、入射光はフォトダイォ ード 4に届く。
[0011] また、図 11の上下方向についても左右方向と同じように、受光面 2の周辺部に配置 された単位画素 3には、斜めから光が入射するためフォトダイオード 4に照射される光 量が減少する。
[0012] このように、受光面 2の中央 O付近に対して周辺部での受光量が減少するため、周 辺部が暗くなり、感度むら（いわゆる輝度シェーディング）が発生していた。
[0013] 図 13 (a)にシェーディングが生じている場合の受光量のグラフを示す。横軸は受光 面 2の横方向の位置を示し、縦軸は出力値 (受光量)を示している。このグラフにおい て、破線のグラフは理想的な出力を示し、実線のグラフは従来技術に係る固体撮像 装置で受光した場合の出力を示している。このグラフ力も分力るように、受光面 2の中 心 O付近では受光量は多ぐ理想的な出力値にほぼ等しくなる。ところが、周辺部に 近づくにつれて徐々に受光量が減り、理想的な出力値から離れていく。このように周 辺部では受光量が減少して暗くなつてしまう。なお、図 13 (a)においては、受光面 2 の横方向の受光量を示した力 縦方向及び斜めの方向も同様に、周辺部では受光 量が減少して暗くなつてしまう。
[0014] また、フォトダイオード 4の開口形状は対称とは限らず、図 12に示したように、例え ば光が右斜めから入射する場合と、左斜めから入射する場合とで、フォトダイオード 4 による受光量に差があるため、受光面 2の左右方向又は上下方向で受光量が異なつ てくる。例えば、図 11に示す画素構造において Y方向（左右方向）の受光量は、図 1 3 (b)に示すグラフのように、中心 Oの左側に配置された単位画素 3での受光量に比 ベて、右側に配置された単位画素 3での受光量は少なくなる。さらに、受光する光の 色によって差が異なる場合があるため、図 13 (c)に示すグラフのように、受光面 2の 左右方向又は上下方向で僅かな色付き（いわゆる色シェーディング）が発生すること もめる。
[0015] このような感度むら (輝度シェーディング)を補正する方法として、各単位画素 3に設 けられているマイクロレンズ 7のピッチを単位画素 3のピッチに対して小さくし、受光面 2の周辺部に近づくにつれて各単位画素 3の中心方向にマイクロレンズ 7をシフトさせ る方法が知られている（例えば、特許文献 1)。
[0016] また、単位画素 3内の開口部 9の内壁に光反射部を設けて感度むら (輝度シエーデ イング)を補正する方法も知られて ヽる（例えば、特許文献 2)。
特許文献 1：特開平 1— 213079号公報
特許文献 2：特開 2000— 198505号公報
[0017] 特許文献 1に記載の方法によると、感度むら (輝度シェーディング)を補正すること ができる力 この方法によっても完全に感度むら (輝度シェーディング)を補正できず 、また、色付き（色シェーディング)を補正することができない。また、特許文献 2に記 載の方法によっても感度むら (輝度シェーディング)を完全に補正することは不可能 であり、特許文献 1に記載の方法と同様に、色付き (色シェーディング)を補正するこ とができない。
発明の開示
[0018] この発明は上記の課題を解決するものであり、固体撮像装置の輝度シェーディング 及び色シェーディングを補正することで、感度むら及び色付きを低減することを目的 とする。
[0019] 上記の目的を達成する為の本発明の一つの態様は、光信号を電気信号に変換す る光電変換部を備えた複数の単位画素が 2次元的に配置された受光面と、各光電変 換部に対応して各単位画素に設けられた光を集光するためのマイクロレンズと、各光 電変換部に対応して各単位画素に設けられた前記光電変換部へ光を入射させるた めの開口部と、前記光電変換部と前記マイクロレンズとの間に形成された複数層から なる配線層と、を有する固体撮像装置であって、
前記光電変換部の位置が前記受光面の略中心を通る第 1の中心線を対称軸とし て線対称となるように、前記複数の単位画素が配置されて 、ることを特徴とする固体 撮像装置である。
図面の簡単な説明
圆 1]この発明の第 1の実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示す上面図 である。
圆 2]この発明の第 1の実施形態に係る固体撮像装置の単位画素の構造を模式的に 示す断面図である。
圆 3]この発明の第 1の実施形態に係る固体撮像装置の単位画素の構造を模式的に 示す断面図である。
圆 4]この発明の第 1の実施形態に係る固体撮像装置の作用を説明するための単位 画素の断面図である。
圆 5]この発明の第 1の実施形態に係る固体撮像装置の作用を説明するための単位 画素の断面図である。
圆 6]この発明の第 2の実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示す上面図 である。
圆 7]この発明の第 3の実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示す上面図 である。
圆 8]この発明の第 3の実施形態に係る固体撮像装置の作用を説明するための単位 画素の断面図である。
圆 9]この発明の実施形態に係る固体撮像装置における光電変換部の種々の形状 を示す上面図である。
圆 10]固体撮像装置の構造を示す断面図である。
圆 11]従来技術に係る固体撮像装置の光電変換部の配列を示す上面図である。 圆 12]従来技術に係る固体撮像装置の作用を説明するための断面図である。
圆 13]従来技術に係る固体撮像装置で受光した光の光量を示すグラフである。 発明を実施するための最良の形態 [0021] 本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
(1)光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えた複数の単位画素が 2次元的 に配置された受光面と、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた光を集光 するためのマイクロレンズと、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた前記 光電変換部へ光を入射させるための開口部と、前記光電変換部と前記マイクロレン ズとの間に形成された複数層からなる配線層と、を有する固体撮像装置であって、前 記光電変換部の位置が前記受光面の略中心を軸にして対称となるように、前記複数 の単位画素が配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
( 2)前記受光面の略中心を通り、前記第 1の中心線に直交する第 2の中心線を対称 軸として、前記光電変換部の位置が線対称となるように、前記複数の単位画素が配 置されて!ヽることを特徴とする前記（1)項に記載の固体撮像装置。
(3)光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えた複数の単位画素が 2次元的 に配置された受光面と、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた光を集光 するためのマイクロレンズと、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた前記 光電変換部へ光を入射させるための開口部と、前記光電変換部と前記マイクロレン ズとの間に形成された複数層からなる配線層と、を有する固体撮像装置であって、 前記光電変換部の位置が前記受光面の略中心を対称の中心として回転対称とな るように、前記複数の単位画素が配置されて 、ることを特徴とする固体撮像装置。
[0022] (4)前記光電変換部の位置が前記受光面の略中心を対称の中心として 90度回転 対称又は 180度回転対称となるように、前記複数の単位画素が配置されていることを 特徴とする前記 (3)項に記載の固体撮像装置。
(5)前記開口部及び前記複数層からなる配線層の位置が前記受光面の略中心を通 る第 1の中心線を対称軸として線対称となるように、前記複数の単位画素が配置され て!、ることを特徴とする前記（1)項に記載の固体撮像装置。
(6)前記受光面の略中心を通り、前記第 1の中心線に直交する第 2の中心線を対称 軸として、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の位置が線対称となるように、 前記複数の単位画素が配置されて 、ることを特徴とする前記 (2)項に記載の固体撮 像装置。 (7)前記開口部及び前記複数層からなる配線層の位置が前記受光面の略中心を対 称の中心として回転対称となるように、前記複数の単位画素が配置されて 、ることを 特徴とする前記 (3)項に記載の固体撮像装置。
(8)前記開口部及び前記複数層からなる配線層の位置が前記受光面の略中心を対 称の中心として 90度回転対称又は 180度回転対称となるように、前記複数の単位画 素が配置されて 、ることを特徴とする前記 (4)項に記載の固体撮像装置。
(9)前記光電変換部の形状及び前記単位画素内における配置位置は、前記単位画 素の中心を通る第 3の中心線を対称軸として線対称となって 、ることを特徴とする前 記（1)乃至（8)項の 、ずれかに記載の固体撮像装置。
(10)前記光電変換部の前記単位画素内の位置は、前記受光面の略中心から周辺 部に近づくにつれて、前記周辺部側に徐々にずれて配置されていることを特徴とす る前記（ 1)乃至 (9)項の 、ずれかに記載の固体撮像装置。
(11)前記光電変換部に対する前記マイクロレンズの前記単位画素内の位置がずれ ており、前記光電変換部より前記マイクロレンズが前記受光面の略中心に近くなるよ うに、前記光電変換部及び前記マイクロレンズが配置されて 、ることを特徴とする前 記（1)乃至（10)項の 、ずれかに記載の固体撮像装置。
( 12)前記マイクロレンズの前記単位画素内の位置力 前記受光面の略中心力 周 辺部に近づくにつれて、前記受光面の略中心方向に徐々にずれて配置されている ことを特徴とする前記（10)項に記載の固体撮像装置。
(13)前記受光面の略中心力 周辺部に近づくにつれて、前記複数層の配線層間の 相対位置が徐々に変わることを特徴とする前記（10)又は（12)項のいずれかに記載 の固体撮像装置。
(14)前記受光面の略中心から周辺部に近づくにつれて、前記複数層の配線層と前 記光電変換部との間の相対位置が徐々に変わることを特徴とする前記（10)又は（1 2)項のいずれかに記載の固体撮像装置。
この発明によると、光電変換部の位置が受光面の略中心に対して、対称となるよう に複数の単位画素を配置することで、各単位画素に入射する光の入射条件を等しく することが可能となり、更に、光電変換部に入射しない光を少なくすることが可能とな るため、受光面の周辺部における受光量の減少を抑えることが可能となる。そのこと により、感度むら (輝度シェーディング)や色むら (色シェーディング)の発生を抑える ことが可能となる。例えば、中心線を対称軸として光電変換部の形成位置が線対称と なるように、複数の単位画素を配置することで、互いに線対称の位置に形成された光 電変換部には同一の入射条件 (特に、入射角）で光を入射させることが可能となる。 このように入射条件が等しくなるため、受光面の上下又は左右における受光量の差 力 S小さくなり、感度むら (輝度シェーディング)や色むら (色シェーディング)の発生を 抑えることが可能となる。
[0024] また、受光面の略中心から周辺部に近づくにつれて、光電変換部を周辺部側に徐 々にずらして形成することで、受光面の略中心力 離れるほど斜めに入射する光を 良好に受光することができ、光電変換部に入射しない光を更に少なくすることができ るため、受光面の周辺部における受光量の減少を更に抑えることが可能となる。その ことにより、感度むら (輝度シェーディング)や色むら (色シェーディング)の発生を更 に抑えることが可能となる。
[0025] この発明の実施形態について、図 1乃至図 9を参照しつつ説明する。
[第 1の実施の形態]
この発明の第 1の実施形態に係る固体撮像装置について、図 1乃至図 5を参照し つつ説明する。
(構成）
まず、第 1の実施形態に係る固体撮像装置の構成について、図 1乃至図 3を参照し つつ説明する。図 1は、この発明の第 1の実施形態に係る固体撮像装置の構成を模 式的に示す上面図である。図 2及び図 3は、この発明の第 1の実施形態に係る固体 撮像装置の単位画素の構造を模式的に示す断面図である。図 2は、図 1に示す線分 B— B'方向に沿った画素の断面図であり、図 3は、図 1に示す線分 A—A'方向に沿 つた画素の断面図である。
[0026] 図 1に示すように、第 1の実施形態に係る固体撮像装置 1は、単位画素 3が行、列 に 2次元マトリクス (mX n)に配列された構成を有している。実際には、画素数を数十 万〜数百万としているが、ここでは便宜的に (4 X 6)画素にして説明する。 [0027] 単位画素 3には、入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積する光電変換部として のフォトダイオード 4が設けられている。また、図示しないが、単位画素 3は、フォトダイ オードからの信号を読み出す読み出しトランジスタと、読み出した信号を増幅する増 幅トランジスタと、信号を読み出す行を選択する行選択トランジスタと、信号電荷をリ セットするリセットトランジスタと、を備えて構成されて 、る。
[0028] 単位画素 3の行方向に隣接する領域には、リセット信号線及び読み出し信号線の ためのメタル配線層と、水平アドレス信号線等のためのメタル配線層とが、水平方向 に配設されている。さらに、単位画素 3の列方向に隣接する領域には垂直信号線等 のためのメタル配線層が垂直方向に配設されている。図 2及び図 3においては、これ らのメタル配線層 5をまとめて模式的に示して ヽる。
[0029] フォトダイオード 4は、図 2及び図 3に示すように、シリコン基板 8の上面に形成され ている埋込型のフォトダイオードとなっている。そして、シリコン基板 8上には複数層の 層間膜 (図示しない）が順次形成され、それらの層間膜上には垂直信号線、リセット 信号線、読み出し信号線、水平アドレス信号線等の各メタル配線層 5が選択的に形 成されている。さらに、メタル配線層 5の上にはフォトダイオード 4以外の領域を遮光 するための遮光層（図示しない)及び色フィルタ 6が形成されている。さらに、各単位 画素 3には、各画素に対して光を集めるためのマイクロレンズ 7が設けられている。ま た、フォトダイオード 4に光を入射させるため、遮光層（図示しない）には開口部 9が形 成されている。
[0030] 次に、この実施形態に係る固体撮像装置の特徴について詳しく説明する。図 1に示 すように、この実施形態におけるフォトダイオード 4の開口形状は、 X方向よりも Y方向 の辺が長い長方形の形状をなしている。そして、単位画素 3内のフォトダイオード 4の 開口の位置が中心 Oに対して図面の上下及び左右に対称となるように各単位画素 3 が形成されている。つまり、各単位画素 3の構造は、受光面 2の中心 Oを対称中心と して 180度回転対称となって 、る。
[0031] ここで、受光面 2を、中心 Oを通り X方向に平行な中心線 B— B'と中心 Oを通り Y方 向に平行な中心線 A—A'とによって領域 a、 b、 c、 dの 4つの領域に分ける。このよう に領域を分けると、中心線 A— A'を対称軸として領域 a、 bと領域 c、 dとに含まれる単 位画素 3の構造は線対称の関係となっている。また、中心線 B— B'を対称軸として領 域 a、 cと領域 b、 dとに含まれる単位画素 3の構造は線対称の関係となっている。この 対称性について更に詳しく説明する。
[0032] ここで、例えば、領域 aに含まれる単位画素 3に注目する。図 1に示すように、領域 a に含まれる単位画素 3においては、フォトダイオード 4は単位画素 3の中心 O'から図 面の左側（受光面 2の周辺部側: Y方向）にずれて、更に、図面の上側（受光面 2の周 辺部側: X方向）にずれた位置に形成されて!、る。
[0033] この領域 aに含まれる単位画素 3の構造を基にして領域 b〜dの単位画素 2の構造 を決定する。領域 bに含まれる単位画素 3の構造は、中心線 B— B'を対称軸として領 域 aに含まれる単位画素 3の構造と線対称の関係となっている。つまり、領域 bに含ま れる単位画素 3においては、フォトダイオード 4は単位画素 3の中心 O'から図面の左 側（受光面 2の周辺部側: Y方向）にずれて、更に、僅かに図面の下側（受光面 2の周 辺部側: X方向）にずれた位置に形成されて!、る。
[0034] 領域 cに含まれる単位画素 3の構造は、中心線 A— A'を対称軸として領域 aに含ま れる単位画素 3の構造と線対称の関係となっている。つまり、領域 cに含まれる単位 画素 3においては、フォトダイオード 4は単位画素 3の中心 O'から図面の右側（受光 面 2の周辺部側: Y方向）にずれて、更に、僅かに図面の上側（受光面 2の周辺部側： X方向）にずれた位置に形成されている。
[0035] また、領域 dに含まれる単位画素 3の構造は、中心線 A—A'及び中心線 B— B'を 対称軸として領域 aに含まれる単位画素 3の構造と線対称の関係となっている。つまり 、領域 dに含まれる単位画素 3においては、フォトダイオード 4は単位画素 3の中心 O' 力も図面の右側（受光面 2の周辺部側: Y方向）にずれて、更に、僅かに図面の下側 (受光面 2の周辺部側: X方向）にずれた位置に形成されている。
[0036] なお、領域 b〜dにおける単位画素 3内のフォトダイオード 4の X方向、 Y方向へのず れは、領域 aにおける単位画素 3内のフォトダイオード 4の X方向、 Y方向へのずれと 同じ距離だけずれている。
[0037] 次に、各領域の単位画素 3の断面構造について図 2及び図 3を参照しつつ説明す る。まず、線分 B—B'方向に沿った断面について図 2を参照しつつ説明する。図 2 (a )は中心線 A— A'に対して図面の左側にある領域 a、 bの線分 B— B'方向に沿った 画素の断面図である。また、図 2 (c)は中心線 A—A'に対して図面の右側にある領 域 dの線分 B— B '方向に沿った画素の断面図である。
[0038] 図 2 (a)に示すように、フォトダイオード 4は単位画素 3の中心 0，から図面の左側（ 受光面 2の周辺部側: Y方向）にずれた位置に形成されている。さらに、シリコン基板 8上に形成されているメタル配線層 5や遮光層（図示しない)も単位画素 3の中心 O' 力も図面の左側（受光面 2の周辺部側: Y方向）にずれた位置に形成されている。つ まり、開口部 9は中心 O'から図面の左側（受光面 2の周辺部側: Y方向）にずれた位 置に形成されていることになる。
[0039] また、図 2 (c)に示す単位領域 c、 dの単位画素 3の構造は、図 2 (a)に示す単位画 素 3の構造と対称関係となっている。つまり、フォトダイオード 4は単位画素 3の中心 O 'から図面の右側（受光面 2の周辺部側: Y方向）にずれた位置に形成されている。さ らに、シリコン基板 8上に形成されているメタル配線層 5や遮光層（図示しない)も単位 画素 3の中心 O'から図面の右側（受光面 2の周辺部側: Y方向）にずれた位置に形 成されている。そのことにより、開口部 9は中心 O'から図面の右側（受光面 2の周辺 部側: Y方向）にずれた位置に形成されていることになる。
[0040] このように、領域 a、 bに含まれる単位画素 3の構造と領域 c、 dに含まれる単位画素 3 の構造とは、中心線 A—A'を対称軸として線対称の関係となっている。
[0041] 次に、線分 A— A'に沿った断面について図 3を参照しつつ説明する。図 3 (a)は中 心線 B— B，に対して図面の上側にある領域 a、 cの線分 A— A'方向に沿った画素の 断面図である。また、図 3 (c)は中心線 B— B'に対して図面の下側にある領域 b、 dの 線分 B— B '方向に沿った画素の断面図である。
[0042] 図 3 (a)に示すように、フォトダイオード 4は単位画素 3の中心 0，から図面の左側（ 受光面 2の周辺部側: X方向）にずれた位置に形成されている。さらに、シリコン基板 8上に形成されているメタル配線層 5や遮光層（図示しない)も単位画素 3の中心 O' カゝら図面の左側（受光面 2の周辺部側: X方向）にずれた位置に形成されている。つ まり、開口部 9は中心 O'から図面の左側（受光面 2の周辺部側: X方向）にずれた位 置に形成されていることになる。 [0043] また、図 3 (c)に示す領域 b、 dの単位画素 3の構造は、図 3 (a)に示す単位画素 3の 構造と対称関係となっている。つまり、フォトダイオード 4は単位画素 3の中心 O'から 図面の右側（受光面 2の周辺部側: X方向）にずれた位置に形成されている。さらに、 シリコン基板 8上に形成されているメタル配線層 5や遮光層（図示しない)も単位画素 3の中心 O'から図面の右側（受光面 2の周辺部側: X方向）にずれた位置に形成され ている。そのことにより、開口部 9は中心 O'から図面の右側（受光面 2の周辺部側: X 方向）にずれた位置に形成されていることになる。
[0044] このように、領域 a、 cに含まれる単位画素 3の構造と領域 b、 dに含まれる単位画素 3 の構造とは、中心線 B— B'を対称軸として線対称の関係となっている。
[0045] 以上のように、各領域の単位画素 3の構造 (フォトダイオード 4の形成位置、メタル配 線層 5の形成位置、開口部 9の形成位置）は、中心線 A— A，と中心線 B— B，とを対 称軸として線対称の関係となっている。
(作用）
以上のような構成を有する固体撮像装置 1によると、次に説明する作用及び効果を 奏することが可能となる。第 1の実施形態に係る固体撮像装置の作用について、図 2 乃至図 5を参照しつつ説明する。図 4及び図 5は、この発明の第 1の実施形態に係る 固体撮像装置の作用を説明するための単位画素の断面図である。図 4は、図 1に示 す線分 B— B '方向に沿った画素の断面図であり、マイクロレンズのシフトがない場合 における作用を説明するための図である。図 4 (a)、 （b)は、第 1の実施形態に係る固 体撮像装置の作用を説明するための図であり、図 4 (c)は、従来技術に係る固体撮 像装置の作用を説明するための図である。図 5は、図 1に示す線分 B— B'方向に沿 つた画素の断面図であり、マイクロレンズのシフトがある場合における作用を説明する ための図である。図 5 (a)、 （b)は、第 1の実施形態に係る固体撮像装置の作用を説 明するための図であり、図 5 (c)は、従来技術に係る固体撮像装置の作用を説明する ための図である。
[0046] Z方向（図面に垂直な方向）から入射する光は受光面 2の中心 O付近では、受光面 2に対してほぼ垂直に入射する力 受光面 2の周辺部になるほど受光面 2に対して斜 めに入射する。例えば、受光面 2の中心 O付近に配置されている単位画素 3には、図 2 (b) ,図 3 (b)に示すように、ほぼ垂直に光が入射する。一方、受光面 2の周辺部に 配置された単位画素 3には、図 2 (a)、（c)、図 3 (a)、（c)に示すように、斜めに光が 入射する。
[0047] 例えば、中心線 A— A'に対して図 1の左側に配置され、受光面 2の周辺部側に配 置されている単位画素 3には、図 2 (a)に示すように単位画素 3に対して右側力 左 側にかけて (受光面 2の中心 Oから周辺部側にかけて)斜めに光が入射する。このよう に斜めに入射する光に対応して、図 2 (a)に示すように、フォトダイオード 4や開口部 9 等が単位画素 3の中心 O'に対して左側（受光面 2の周辺部側）に形成されているた め、遮光層（図示しない）やメタル配線層 5等によって入射光が反射されずにフォトダ ィオード 4に照射されることになる。
[0048] 同様に、中心線 A— A'に対して図 1の右側に配置され、受光面 2の周辺部側に配 置されている単位画素 3には、図 2 (c)に示すように単位画素 3に対して左側力 右 側にかけて (受光面 2の中心 Oから周辺部側にかけて)斜めに光が入射する。このよう に斜めに入射する光に対応して、図 2 (c)に示すように、フォトダイオード 4や開口部 9 等が単位画素 3の中心 O'に対して右側（受光面 2の周辺部側）に形成されているた め、遮光層（図示しない）やメタル配線層 5等によって入射光が反射されずにフォトダ ィオード 3に照射されることになる。
[0049] さらに、中心線 B— B'に対して図 1の上側に配置され、受光面 2の周辺部側に配置 されている単位画素 3には、図 3 (a)に示すように単位画素 3に対して右側力 左側に かけて（受光面 2の中心 O力も周辺部側にかけて)斜めに光が入射する。図 1で説明 すると、図面の下側力 上側にかけて斜めに光が入射する。このように斜めに入射す る光に対応して、図 3 (a)に示すように、フォトダイオード 4や開口部 9等が単位画素 3 の中心 O'に対して左側（受光面 2の周辺部側：図 1では上側）に形成されているため 、遮光層（図示しない)やメタル配線層 5等によって入射光が反射されずにフォトダイ オード 4に照射されることになる。
[0050] 同様に、中心線 B— B'に対して図 1の下側に配置され、受光面 2の周辺部側に配 置されている単位画素 3には、図 3 (c)に示すように単位画素 3に対して左側力 右 側にかけて (受光面 2の中心 O力も周辺部にかけて)斜めに光が入射する。図 1で説 明すると、図面の上側から下側にかけて斜めに光が入射する。このように斜めに入射 する光に対応して、図 3 (c)に示すように、フォトダイオード 4や開口部 9等が単位画 素 3の中心 O 'に対して右側（受光面 2の周辺部側：図 1では下側）に形成されている ため、遮光層（図示しない)やメタル配線層 5等によって入射光が反射されずにフォト ダイオード 4に照射されることになる。
[0051] このように、受光面 2の中心 Oを軸として図 1の上下左右方向に対して、単位画素 3 の構造 (フォトダイオード 4やメタル配線層 5や開口部 9等の形成位置）が上下左右対 称になるように形成されて ヽることにより、受光面 2の各単位画素 3にお ヽて光の入射 条件をほぼ同一にすることが可能となるため、輝度シェーディングゃ色シエーデイン グを最小限に抑えることが可能となる。さらに、遮光層やメタル配線層 5等によって入 射光が反射されないため、フォトダイオード 4に入射しない光を最小限にすることがで き、そのことにより、受光面 2の周辺部側における受光量の減少を抑えることが可能と なる。
[0052] さらに、この第 1の実施形態に係る固体撮像装置 1によると、従来技術に係る固体 撮像装置よりも、より大きい入射角度を持った斜めの光をフォトダイオード 4に入射さ せることが可能となる。この作用について図 4を参照しつつ説明する。図 4において、 受光面 2の中心 O付近に配置されている単位画素 3に照射される光を実線で表し、 周辺部側に配置されている単位画素 3に照射される光を破線又は一転鎖線で表す。 また、単位画素 3への光の入射角度を 0 〜θ で表す。この入射角度は、単位画素
1 4
3に垂直な方向からの角度として定義される。
[0053] まず、図 4 (a)、（c)を参照しつつ受光面 2の中心線 Α— A'に対して左側 (領域 a、 b )に配置され、更に受光面 2の周辺部側に配置されている単位画素 3への光の入射 角度について説明する。左側 (領域 a、 b)に配置されている単位画素 3には、図 4 (a) 、（c)に示すように、図面の右側から左側にかけて (受光面 2の中心 Oから周辺部側 にかけて)斜めに光が入射する。図 4 (a)、（c)ではこの光線を破線で表す。
[0054] 図 4 (a)に示すように、この実施形態に係る固体撮像装置 1では、入射角 Θェで入射 する斜めの光をフォトダイオード 4に入射させることができる。一方、図 4 (c)に示すよ うに、従来技術に係る固体撮像装置では、入射角 Θ で入射する斜めの光をフォトダ ィオード 4に入射させることができる。この場合、入射角の大小関係は、入射角 Θェ> 入射角 0
3となる。
[0055] 次に、図 4 (b)、（c)を参照しつつ受光面 2の中心線 A—A'に対して右側 (領域 c、 d )に配置され、更に受光面 2の周辺部側に配置されている単位画素 3への光の入射 角度について説明する。右側に配置されている単位画素 3には、図 4 (b)、（c)に示 すように、図面の左側力 右側にかけて（受光面 2の中心 O力 周辺部にかけて)斜 めに光が入射する。図 4 (b)ではこの光線を破線で表し、図 4 (c)では一点鎖線で表 す。
[0056] 図 4 (b)に示すように、この実施形態に係る固体撮像装置 1では、入射角 Θ で入射
2 する斜めの光をフォトダイオード 4に入射させることができる。一方、図 4 (c)に示すよ うに、従来技術に係る固体撮像装置では、入射角 Θ で入射する斜めの光をフォトダ
4
ィオード 4に入射させることができる。この場合、入射角の大小関係は、入射角 Θ >
2 入射角 Θ となる。この実施形態に係る固体撮像装置 1の単位画素 3は図 4 (b)に示
4
すように、フォトダイオード 4や開口部 9等が単位画素 3の中心 O'に対して右側（受光 面 2の周辺部側）に形成されているからである。
[0057] このように、第 1の実施形態に係る固体撮像装置 1によると、中心線 A—A'又は中 心線 B— B'を対称軸として各単位画素 3が線対称の位置に配置されているため、従 来技術に係る固体撮像装置よりも、より大きな入射角を持つ斜めの光をフォトダイォ ード 4に入射させることが可能となる。図 4 (c)では、左右いずれの方向力もの入射光 に対してもバランス良くなるようにフォトダイオード 4を配置する必要がある。これに対 して、図 4 (a)、（b)では、左右一方だけを考えておけば良ぐ入射角度を大きくできる
[0058] 次に、本実施形態の固体撮像装置 1の変形例について図 5を参照しつつ説明する 。この変形例では、マイクロレンズ 7をシフトさせる場合について説明する。マイクロレ ンズ 7をシフトさせることにより、従来技術に係る固体撮像装置であっても斜めの光を フォトダイオード 4に入射させることができる力 同じ入射角度であれば、この実施形 態に係る固体撮像装置 1によると、フォトダイオード 4に入射する光の入射条件を良 好にすることが可能となり、そのことにより、感度むら (輝度シェーディング)及び色む ら（色シェーディング)の発生を抑えることが可能となる。
[0059] 図 5に、入射角度が同じ場合における従来技術とこの実施形態との比較例を示す。
図 5 (a)は、受光面 2の中心線 A— A'に対して左側 (領域 a、 b)に配置され、受光面 2 の周辺部側に配置されている単位画素 3の断面図である。図 5 (b)は、受光面 2の中 心線 A— A'に対して右側 (領域 c, d)に配置され、受光面 2の周辺部側に配置され ている単位画素 3の断面図である。また、図 5 (c)は、従来技術の単位画素の断面図 である。この変形例においては、マイクロレンズ 7aは受光面 2の中心 O側にシフトして 配置されている。つまり、フォトダイオード 4よりもマイクロレンズ 7aが受光面 2の中心 O に近くなるよう〖こ、フォトダイオード 4及びマイクロレンズ 7aが配置されている。図 5に は、受光面 2の中心 O側にずらして配置されたマイクロレンズ 7aを破線又は一点鎖線 で表す。
[0060] 受光面 2の中心線 A— A'に対して左側（領域 a、 b)に配置され、受光面 2の周辺部 側に配置されている単位画素 3には、図 5 (a)に示すように、図面の右側から左側に かけて（受光面 2の中心 O力も周辺部にかけて)入射角度 Θ で斜めに光が入射する
5
。また、従来技術の単位画素 3には、図 5 (c)に示すように、図面の右側から左側にか けて、入射角度 Θ で斜めに光が入射する。図 5 (a)ではこの光線を破線で表し、図 5 (c)では一点鎖線で表す。また、マイクロレンズ 7aは図面の右側（受光面 2の中心 O 側）にずらして配置されている。
[0061] また、受光面 2の中心線 A— A'に対して右側 (領域 d)に配置され、受光面 2の 周辺部側に配置されている単位画素 3には、図 5 (b)に示すように、図面の左側から 右側にかけて (受光面 2の中心 O力 周辺部にかけて)入射角度 Θ で斜めに光が入
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射する。また、従来技術の単位画素 3には、図 5 (c)に示すように、図面の左側から図 面の右側にかけて、入射角度 Θ で斜めに光が入射する。図 5 (b)ではこの光線を破
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線であらわし、図 5 (c)では一点鎖線で表す。また、マイクロレンズ 7aは図面の左側（ 受光面 2の中心 O側）にずらして配置されている。
[0062] マイクロレンズ 7aを受光面 2の中心 O側にずらして配置することで、従来技術であつ ても、合焦位置が中心 O'からずれる斜めに入射する光を受光することができるが、こ の実施形態に係る固体撮像装置 1によると、合焦位置が中心 O'から更にずれる斜め に入射する光を受光することが可能となる。図 5 (a)、（b)に示すように、この実施形態 では、中心 O'からの合焦位置のずれが dまでの光を受光することができる。一方、 図 5 (c)に示すように、従来技術では、中心 O'からの合焦位置のずれが dまでの光
2 を受光することができる。ここで、 dl >d2となるため、この実施形態によると、より合焦 位置がずれる光であっても良好に受光することが可能となる。なお、このときの入射 角度の関係は、 5 7 6 8 5 6 7 8 )となっている。このように、 入射角度が大きい斜めの光であっても、従来技術よりも良好な条件で受光することが 可能となる。従って、同じ入射角度で入射する光であれば、従来技術よりもこの実施 形態に係る固体撮像装置の方が、光の入射条件が良くなり、従来技術と比べて感度 むら (輝度シェーディング)や色むら (色シェーディング)の発生を抑えることが可能と なる。
[0063] また、図 9の上面図に示されている単位画素構造を有する固体撮像装置であっても 良い。例えば、図 9 (a)に示すように、フォトダイオード 4が単位画素 3の中心 O'を通 る中心線に対して左右対称に形成されて ヽる単位画素 3を用いる場合は、この単位 画素 3を受光面 2の中心線 B— B'に対して上下対称に配置すれば、図 1に示すよう に上下左右対称の固体撮像装置が形成されることになる。
[0064] また、図 9 (b)に示すように、フォトダイオード 4が単位画素 3の中心 0，を通る中心線 に対して上下対称に形成されている単位画素 3を用いる場合は、この単位画素 3を 受光面 2の中心線 A— A'に対して左右対称に配置すれば、図 1に示すように上下左 右対称の固体撮像装置が形成されることになる。
[0065] なお、この発明においては、フォトダイオード 4等を単位画素 3内で上下対称又は左 右対称に配置する必要はなぐ例え図 9 (c)に示すように単位画素 3内で非対称の単 位画素 3を用いても、受光面 2の中心線 A—A'に対して上下対称及び左右対称に 配置すれば図 1に示す固体撮像装置になる。従って、単位画素 3内でフォトダイォー ド 4等が対称に形成されていなくても、この発明の効果を奏することが可能である。
[0066] さらに、この実施形態においては、フォトダイオード 4は X方向よりも Y方向の辺が長 い長方形の形状をなしている力 図 9 (c)に示すよう、 X方向の辺の長さと Y方向の辺 の長さが等し 、正方形の形状をなして 、ても良 、。このような正方形のフォトダイォー ド 4が形成された単位画素 3を、中心線 A— A'及び中心線 B— B'を対称軸として線 対称となるように配置すると、各領域 a〜dの単位画素 3は、受光面 2の中心 Oを回転 軸として 90度回転対称となる。以上のように、フォトダイオード 4の形状によって単位 画素 3の構造は 180度回転対称にもなり、 90度回転対称にもなる。
[第 2の実施の形態]
この発明の第 2の実施形態に係る固体撮像装置について、図 6を参照しつつ説明 する。図 6は、この発明の第 2の実施形態に係る固体撮像装置の構成を模式的に示 す上面図である。
[0067] この実施形態におけるフォトダイオード 4は、第 1の実施形態に係る固体撮像装置 1 と同様に、 X方向よりも Y方向の辺が長い長方形の形状をなしている。第 1の実施形 態に係る固体撮像装置 1の各単位画素 3の構造は、受光面 2の中心を通る中心軸 A —A'と中心軸 B— B'とを対称軸として線対称の関係になっている。これに対して、こ の実施形態に係る固体撮像装置 1の各単位画素 3の構造は、中心 Oを通る中心軸 A —A'を対称軸として線対称の関係となっている。つまり、領域 a、 bに含まれる単位画 素 3におけるフォトダイオード 4や開口部 9等は全て同じ位置に形成され、領域 dに 含まれる単位画素 3におけるフォトダイオード 4や開口部 9等は領域 a、 bに対して中 心線 A—A'を対称軸として線対称の位置に形成されている。
[0068] このように中心線 A—A'に対して図 6において左右対称となるように各単位画素 3 を形成することで、例えば、図 2に示すように、受光面 2の周辺部で斜めに入射する 光が遮光層やメタル配線層 5等で反射されずにフォトダイオード 3に照射される。その ことにより、周辺部での受光量の減少を抑えることが可能となるため、感度むら (輝度 シェーディング)や色むら（色シェーディング)の発生を抑えることが可能となる。
[0069] なお、この実施形態に係る固体撮像装置 1では、中心線 B— B'に対して図 6におい て上下対称となるように各単位画素 3が形成されて 、な 、ため、上下方向でシエーデ イングが発生する力 S、左右方向ではシェーディングの発生を抑えることが可能となる。 また、中心線 B— B'に対して図 6において上下対称となるように各単位画素 3を形成 しても良い。この場合は、上下方向でのシェーディングの発生を抑えることが可能とな る。そして、上下左右方向でのシェーディングを抑えるためには、第 1の実施形態で 説明したように、上下左右方向に対称になるように各単位画素 3を形成すれば良 、。 なお、受光面 2は通常、横長の長方形であり、この場合は、長手方向の方が光の入 射角度が大きくなるため、感度むら (輝度シェーディング)や色むら (色シェーディング )が発生しやすい。このため、横方向だけでも中心線に対して対称に配置すれば、そ れだけでも長手方向の輝度シェーディング等の発生を抑えることができるため、高い 効果を奏することが可能なる。
[0070] さらに、図 9 (a)、 (b)に示す単位画素 2を用いるだけで、図 6に示すように上下対称 又は左右対称の固体撮像装置が形成されることになる。なお、この発明においては、 フォトダイオード 4等を単位画素 3内で上下対称又は左右対称に配置する必要はなく 、例え図 9 (c)に示すように単位画素 3内で非対称の単位画素 3を用いても、受光面 2 の中心線 A— A'に対して左右対称に画素を配置すれば図 6に示す固体撮像装置 になり、更に上下対称に配置すれば図 1に示す固体撮像装置になる。従って、単位 画素 3内でフォトダイオード 4等が対称に形成されていなくても、この発明の効果を奏 することが可能である。
[第 3の実施の形態]
この発明の第 3の実施形態に係る固体撮像装置について、図 7及び図 8を参照し つつ説明する。図 7は、この発明の第 3の実施形態に係る固体撮像装置の構成を模 式的に示す上面図である。図 8は、第 3の実施形態に係る固体撮像装置の作用を説 明するための単位画素の断面図である。
(構成）
図 7に示すように、この第 3の実施形態に係る固体撮像装置は、第 1の実施形態に 係る固体撮像装置と同様に、各単位画素 3は受光面 2の中心 Oを通る中心線 A—A' と中心線 B— B，とを対称軸として線対称の関係となつている力 受光面 2の中心 Oか ら周辺部に近づくにつれて徐々にフォトダイオード 4等の位置が変わっている点が特 徴である。つまり、周辺部に配置された単位画素 3ほど、受光面 2に垂直な方向から の入射角が大きくなるため、その入射角に対応させて単位画素 3内におけるフォトダ ィオード 4等の位置を周辺部側にずらして形成している。
[0071] ここで、領域 aに含まれる単位画素 3を例にして位置の変化について具体的に説明 する。なお、フォトダイオード 4の形状は第 1の実施形態に係る固体撮像装置 1のフォ トダイオード 4の形状と同じであり、長方形をなしている。領域 aに含まれる単位画素 3 のうち、中心 O付近に配置された単位画素 3aを基準に考える。例えば、中心 O付近 力も図 7の左側（受光面 2の周辺部側: Y方向）に配置された単位画素 3bにおいては 、フォトダイオード 4は、中心 O付近に配置された単位画素 3aのフォトダイオード 4の 位置に比べて、やや左側（受光面 2の周辺部側: Y方向）にずれた位置に形成されて いる。更に左側（受光面 2の周辺部側: Y方向）に配置された単位画素 3cにおいては 、フォトダイオード 4は更に左側（受光面 2の周辺部側: Y方向）にずれた位置に形成 されている。つまり、フォトダイオード 4は、単位画素 3が受光面 2の中心 O付近力も周 辺部側に近くなるに従って、単位画素 3内で徐々に周辺部側にずれた位置に形成さ れて ヽること〖こなる。
[0072] また、中心 O付近から図 7の上側（受光面 2の周辺部側: X方向）に配置された単位 画素 3dにおいては、フォトダイオード 4は、中心 O付近に配置された単位画素 3aのフ オトダイオード 4の形成位置に比べて、やや上側（受光面 2の周辺部側: X方向）にず れた位置に形成されている。更に上側（受光面 2の周辺部側: X方向）に配置された 単位画素 3eにおいては、フォトダイオード 4は更に上側（受光面 2の周辺部側: X方 向）に形成されている。つまり、フォトダイオード 4は、単位画素 3が受光面 2の中心 O 付近力 周辺部側に近くなるに従って、単位画素 3内で徐々に周辺部側にずれた位 置に形成されていることになる。
[0073] 以上のように、フォトダイオード 4は、受光面 2の中心 O付近から周辺部に近づくに つれて、各単位画素 3内で徐々に周辺部側にずれた位置に形成されていることにな る。
[0074] そして、領域 b〜dに含まれる各単位画素 3の構造は、第 1の実施形態と同様に中 心線 A—A'と中心線 B— B'とを対称軸として、領域 aに含まれる単位画素 3に対して 線対称となるように形成されているため、領域 aに含まれる単位画素 3と同様に、フォト ダイオード 4は中心 O付近力も周辺部に近づくにつれて、各単位画素 3内で徐々に 周辺部側にずれた位置に形成されていることになる。
[0075] ここで、単位画素 2の断面構造について図 8に示す断面図を参照しつつ説明する。 図 8は、図 7に示す線分 B— B'方向に沿った画素の断面図である。図 8 (a)は、中心 線 A— A'に対して図 7の左側 (領域 a、 b)に配置され、受光面 2の周辺部側に配置さ れた単位画素 3cの断面構造を示す断面図である。図 8 (b)は、受光面 2の中心 O付 近 (領域 a、 b)に配置された単位画素 3aの断面構造を示す断面図である。
[0076] 図 8 (b)に示すように、受光面 2の中心 O付近に配置されている単位画素 3aにおい ては、フォトダイオード 4は単位画素 3aの中心 O'から Y方向（図面の左側）に僅かに ずれた位置に形成されている。さらに、メタル配線層 5や遮光層（図示しない)も単位 画素 3aの中心 O'から Y方向（図面の左側）に僅かにずれた位置に形成されている。
[0077] 一方、図 8 (a)に示すように、例えば、受光面 2の周辺部側に配置された単位画素 3 cにおいては、フォトダイオード 4は、単位画素 3aよりも更に図面の左側（受光面 2の 周辺部側: Y方向）にずれた位置に形成されている。つまり、単位画素 3cにおけるフ オトダイオード 4は、単位画素 3aにおけるフォトダイオード 4よりも更に周辺部側にず れた位置に形成されている。また、複数層からなるメタル配線層 5の構造も単位画素 3aよりも図面の左側（受光面 2の周辺部側: Y方向）にずらして形成されている。つま り、単位画素 3cにおけるメタル配線層 5は、単位画素 3aにおけるメタル配線層 5よりも 更に周辺部側にずれた位置に形成されている。
[0078] このメタル配線層 5の構造について詳しく説明する。図 8に示すように、例えばメタ ル配線層 5が 3層の場合、単位画素 3cの最下部に形成されたメタル配線 5aは、単位 画素 3aのメタル配線層よりも更に図面の左側（受光面 2の周辺部側: Y方向）にずれ た位置に形成されている。つまり、単位画素 3cのメタル配線 5aはより周辺部側にず れた位置に形成されている。メタル配線 5aの上に形成されているメタル配線 5bは、メ タル配線 5aよりも図面の右側（受光面 2の中心 O方向： Y方向）にずれた位置に形成 されている。さらに、メタル配線 5bの上に形成されているメタル配線 5cは、メタル配線 5bよりも更に図面の右側（受光面 2の中心 O方向： Y方向）にずれた位置に形成され ている。このメタル配線 5cは、単位画素 3aのメタル配線層 5の最上部に形成されてい るメタル配線とほぼ同 Cf立置に形成されている。このように、単位画素 3cのメタル配線 層 5は、最上部に形成されたメタル配線 5cから最下部に形成されたメタル配線 5aに なるにつれて、徐々に周辺部側（図面の左側）にずらして形成されていることになる。 [0079] さらに、単位画素 3cの色フィルタ 6も、単位画素 3aの色フィルタ 6よりも図面の右側（ 受光面 2の中心 O側: Y方向）にずれた位置に形成されている。また、受光面 2の周 辺部側に配置されている単位画素 3cにおいては、中心 O'から図面の右側（受光面 2の中心 O側： Y方向）にずれた位置にマイクロレンズ 7aがシフトして配置されている 。なお、受光面 2の中心 O付近に配置されている単位画素 3においては、マイクロレン ズ 7はシフトされずに単位画素 3aのほぼ中心に配置されている。そして、フォトダイォ ード 4と同様に、色フィルタ 6やマイクロレンズ 7aは、受光面 2の中心 Oから周辺部に 近づくにつれて、徐々に受光面 2の中心 O方向にずれた位置に形成されている。
[0080] 以上のように、受光面 2の中心 O力 周辺部側に近づくにつれて、フォトダイオード 4とメタル配線層 5とを受光面 2の周辺部側に徐々にずらし、色フィルタ 6とマイクロレ ンズ 7とを受光面 2の中心 O方向に徐々にずらしている。換言すると、受光面 2の中心 O力も周辺部側に近くなるほど、メタル配線 5a〜5cの間の相対位置のずれ、メタル配 線層 5とフォトダイオード 4との間の相対位置のずれ、及びフォトダイオード 4とマイクロ レンズ 7との相対位置のずれが大きくなるように、単位画素 3個々の構造を変えて固 体撮像装置を形成して!/ヽる。
[0081] なお、色フィルタ 6やマイクロレンズ 7a等については、開口部 9に対して少しずつ寸 法を変えたマスクを用いて形成する。さらに、メタル配線 5a〜5c間や、メタル配線 5と フォトダイオード 4との間でも寸法を少しずつ変えたマスクを用いて単位画素 3を形成 していく。
(作用）
受光面 2の中心 O付近に配置された単位画素 3aには、ほぼ垂直に光が入射する。 一方、単位画素 3aよりも受光面 2の周辺部側に配置された単位画素 3bには斜めに 光が入射する。また、単位画素 3bよりも受光面 2の周辺部側に配置された単位画素 3 cには、単位画素 3bに入射する光よりも、より斜めの光が入射する (入射角度が大きく なる)。単位画素 3d、 3eも同様に、周辺部になるほど徐々に入射角度が大きくなつて いく。このように周辺部になるほど入射角度が大きくなる光に対して、以上のような構 成を有する固体撮像装置 1によると、次に説明する作用及び効果を奏することが可能 となる。 [0082] 受光面 2の中心 O付近では、図 8 (b)の実線で表される光線となり、入射光はフォト ダイオード 4に垂直に照射される。また、受光面 2の周辺部側では、図 8 (a)の実線で 表される光線となり、入射光はフォトダイオード 4に斜めに照射される。このとき、周辺 部側に配置された単位画素 3cのフォトダイオード 4は、単位画素 3aよりも更に図面の 左側 (周辺部側）に形成されているため、斜めに入射した光はフォトダイオード 4に中 心付近に照射されることになる。
[0083] ここで、仮に、図 8 (b)に示す構造を有する単位画素 3aを受光面 2の周辺部側に配 置し、中心 O'から右側（受光面 2の中心 O側: Y方向）にずらした位置にマイクロレン ズ 7aを配置した場合は、破線で表される斜めに入射した光は、フォトダイオード 4の 端部に照射されることになる。
[0084] このように、受光面 2の周辺部側になるほど光が斜めに入射し、入射角度が徐々に 大きくなつていくが、受光面 2の周辺部側になるほどフォトダイオード 4の位置を受光 面 2の周辺部側にずらして形成することで、受光面 2の中心力 離れるほど斜めに入 射する光をフォトダイオード 4の中心付近で受光することができ、好条件で光を受光 することが可能となる。そのことにより、第 1の実施形態に係る固体撮像装置 1に比べ て、周辺部での受光量を更に多くすることができ、輝度シェーディングゃ色シエーデ イングを更に減少させることが可能となる。つまり、光の入射角度に応じて各単位画素 3を形成することで、各単位画素 3において好条件で光を受光することが可能となる。 産業上の利用可能性
[0085] 本発明によれば、固体撮像装置の輝度シェーディング及び色シェーディングを補 正することで、感度むら及び色付きを低減することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えた複数の単位画素が 2次元的に 配置された受光面と、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた光を集光 するためのマイクロレンズと、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた前記 光電変換部へ光を入射させるための開口部と、前記光電変換部と前記マイクロレン ズとの間に形成された複数層からなる配線層と、を有する固体撮像装置であって、 前記光電変換部の位置が前記受光面の略中心を通る第 1の中心線を対称軸とし て線対称となるように、前記複数の単位画素が配置されて 、ることを特徴とする固体 撮像装置。
[2] 前記受光面の略中心を通り、前記第 1の中心線に直交する第 2の中心線を対称軸 として、前記光電変換部の位置が線対称となるように、前記複数の単位画素が配置 されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の固体撮像装置。
[3] 光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えた複数の単位画素が 2次元的に 配置された受光面と、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた光を集光 するためのマイクロレンズと、各光電変換部に対応して各単位画素に設けられた前記 光電変換部へ光を入射させるための開口部と、前記光電変換部と前記マイクロレン ズとの間に形成された複数層からなる配線層と、を有する固体撮像装置であって、 前記光電変換部の位置が前記受光面の略中心を対称の中心として回転対称とな るように、前記複数の単位画素が配置されて 、ることを特徴とする固体撮像装置。
[4] 前記光電変換部の位置が前記受光面の略中心を対称の中心として 90度回転対称 又は 180度回転対称となるように、前記複数の単位画素が配置されていることを特徴 とする請求の範囲第 3項に記載の固体撮像装置。
[5] 前記開口部及び前記複数層からなる配線層の位置が前記受光面の略中心を通る 第 1の中心線を対称軸として線対称となるように、前記複数の単位画素が配置されて いることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の固体撮像装置。
[6] 前記受光面の略中心を通り、前記第 1の中心線に直交する第 2の中心線を対称軸 として、前記開口部及び前記複数層からなる配線層の位置が線対称となるように、前 記複数の単位画素が配置されていることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の固 体撮像装置。
[7] 前記開口部及び前記複数層からなる配線層の位置が前記受光面の略中心を対称 の中心として回転対称となるように、前記複数の単位画素が配置されて 、ることを特 徴とする請求の範囲第 3項に記載の固体撮像装置。
[8] 前記開口部及び前記複数層からなる配線層の位置が前記受光面の略中心を対称 の中心として 90度回転対称又は 180度回転対称となるように、前記複数の単位画素 が配置されていることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の固体撮像装置。
[9] 前記光電変換部の形状及び前記単位画素内における配置位置は、前記単位画素 の中心を通る第 3の中心線を対称軸として線対称となって 、ることを特徴とする請求 の範囲第 1項乃至第 8項のいずれかに記載の固体撮像装置。
[10] 前記光電変換部の前記単位画素内の位置は、前記受光面の略中心から周辺部に 近づくにつれて、前記周辺部側に徐々にずれて配置されていることを特徴とする請 求の範囲第 1項乃至第 8項のいずれかに記載の固体撮像装置。
[11] 前記光電変換部に対する前記マイクロレンズの前記単位画素内の位置がずれて おり、前記光電変換部より前記マイクロレンズが前記受光面の略中心に近くなるよう に、前記光電変換部及び前記マイクロレンズが配置されて 、ることを特徴とする請求 の範囲第 1項乃至第 8項のいずれかに記載の固体撮像装置。
[12] 前記マイクロレンズの前記単位画素内の位置が、前記受光面の略中心から周辺部 に近づくにつれて、前記受光面の略中心方向に徐々にずれて配置されていることを 特徴とする請求の範囲第 10項に記載の固体撮像装置。
[13] 前記受光面の略中心から周辺部に近づくにつれて、前記複数層の配線層間の相 対位置が徐々に変わることを特徴とする請求の範囲第 10項に記載の固体撮像装置
[14] 前記受光面の略中心から周辺部に近づくにつれて、前記複数層の配線層と前記 光電変換部との間の相対位置が徐々に変わることを特徴とする請求の範囲第 10項 に記載の固体撮像装置。
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