WO2006040963A1

WO2006040963A1 - 固体撮像装置

Info

Publication number: WO2006040963A1
Application number: PCT/JP2005/018372
Authority: WO
Inventors: Jun Takayama; Masashi Saito
Original assignee: Konica Minolta Holdings, Inc.
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2006-04-20
Also published as: US7667174B2; JP5119668B2; US20090027541A1; JPWO2006040963A1

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

6

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

8

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。