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JP2005302903A - Solid-state imaging apparatus - Google Patents

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JP2005302903A
JP2005302903A JP2004114689A JP2004114689A JP2005302903A JP 2005302903 A JP2005302903 A JP 2005302903A JP 2004114689 A JP2004114689 A JP 2004114689A JP 2004114689 A JP2004114689 A JP 2004114689A JP 2005302903 A JP2005302903 A JP 2005302903A
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light
light receiving
state imaging
solid
imaging device
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Application number
JP2004114689A
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Japanese (ja)
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Kimihiro Miura
公大 三浦
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging apparatus equalizing a sensitivity in a light-receiving region while having a constitution in which a manufacturing process is not complicated. <P>SOLUTION: In the solid-state imaging apparatus 20, a dummy pattern 2 is formed so as to surround a part or the whole of the outer periphery of a light receiver 8 formed on a semiconductor substrate 10, and the dummy pattern 2 reflects a light not to be incident on the light receiver 8 and makes it incident on the light receiver 8. According to such a solid-state imaging apparatus 20, the sensitivity in the light receiver can be equalized. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、固体撮像装置に係り、特に受光領域内の感度を均一にすることができる固体撮像装置に関するものである。   The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device capable of making the sensitivity in a light receiving region uniform.

従来の固体撮像装置では、受光部であるフォトダイオードの面積を大きくすることにより受光領域外周部での感度劣化を回避してきた。しかし、近年、固体撮像素子の小型化、高画素化に伴い受光部面積の減少による感度の低下が問題となっている。このため、この問題を解決するために、現在では受光部の上にマイクロレンズを備えた固体撮像装置が開発されている。   In the conventional solid-state imaging device, sensitivity deterioration at the outer periphery of the light receiving region has been avoided by increasing the area of the photodiode as the light receiving unit. However, in recent years, as the size of the solid-state imaging device is reduced and the number of pixels is increased, a decrease in sensitivity due to a reduction in the area of the light receiving portion has been a problem. For this reason, in order to solve this problem, a solid-state imaging device having a microlens on the light receiving unit has been developed at present.

以下に、従来のマイクロレンズを備えた固体撮像装置について図4、5を用いて説明する。図4は、従来の固体撮像装置の画素領域の構成を模式的に示す平面図である。図5は、図4の固体撮像装置の画素領域をD−D’線にて切断した場合の切断面を模式的に示す断面図である。なお、説明の便宜上、図4において、マイクロレンズ101、第1の中間層111、第2の中間層112は省略して示してある。   Hereinafter, a conventional solid-state imaging device including a microlens will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a plan view schematically showing a configuration of a pixel region of a conventional solid-state imaging device. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface when the pixel region of the solid-state imaging device of FIG. 4 is cut along the D-D ′ line. For convenience of explanation, in FIG. 4, the microlens 101, the first intermediate layer 111, and the second intermediate layer 112 are omitted.

図4および図5に示すように、従来の固体撮像装置100は、シリコンからなる半導体基板101上に、フォトダイオードおよび該フォトダイオードに蓄積した信号電荷を読み出すための素子からなる受光部108が形成されており、さらにこれらの上に第1の中間層111と第2の中間層112とが設けられており、第2の中間層112の上部にマイクロレンズ101が形成されている。この構成によって、受光部108の上方だけではなく素子分離領域105の上方にも入射してくる光がマイクロレンズ101を通り集光され、第2の中間層112、第1の中間層111を通った後、受光部108に入射するようになされている。そして、この受光部108に入射した光は、その光量に応じて受光部108で信号電荷に変換され読み出される。   As shown in FIGS. 4 and 5, in the conventional solid-state imaging device 100, a light receiving unit 108 made of a photodiode and an element for reading signal charges accumulated in the photodiode is formed on a semiconductor substrate 101 made of silicon. Furthermore, a first intermediate layer 111 and a second intermediate layer 112 are provided thereon, and a microlens 101 is formed on the second intermediate layer 112. With this configuration, light incident not only above the light receiving unit 108 but also above the element isolation region 105 is condensed through the microlens 101 and passes through the second intermediate layer 112 and the first intermediate layer 111. Then, the light enters the light receiving unit 108. Then, the light incident on the light receiving unit 108 is converted into a signal charge by the light receiving unit 108 according to the amount of light, and is read out.

次に、従来の固体撮像装置に入射光が照射された場合について、図6〜図10を用いて説明する。図6は、従来の固体撮像装置に対して、垂直な入射光Aを照射した場合の様子を模式的に示す図である。図7は、従来の固体撮像装置に対して、斜めの入射光Bを照射した場合の様子を模式的に示す図である。   Next, a case where incident light is irradiated onto a conventional solid-state imaging device will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a state in the case where a normal incident light A is irradiated to a conventional solid-state imaging device. FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a state where oblique incident light B is irradiated to a conventional solid-state imaging device.

すなわち、図4、5に示した従来の固体撮像装置の構造では、入射光が垂直光(受光部に対して垂直な方向の光)の場合は、図6に示すように、垂直な入射光Aに対し−X°〜+X°の光が受光部108に入射する。その一方、入射光Aと同じ光量の入射光であって斜め光の入射光B(受光部に対して垂直な方向から角度がずれた、斜め方向の角度を有する光)の入射について考える場合、図7に示すように、入射光Bに対し−X°〜+X°の光が受光部108に入射する。しかし、入射光Bの−X°〜+X°の光のうち、一部の光が受光部108から外方にずれて受光部108に入射する光量が減少し、それによって感度が低下する。   That is, in the structure of the conventional solid-state imaging device shown in FIGS. 4 and 5, when the incident light is vertical light (light in a direction perpendicular to the light receiving portion), as shown in FIG. The light of −X ° to + X ° with respect to A enters the light receiving unit 108. On the other hand, when the incident light of the same light amount as the incident light A and the incident light B of the oblique light (light having an angle in the oblique direction shifted from the direction perpendicular to the light receiving portion) is considered, As shown in FIG. 7, light of −X ° to + X ° with respect to the incident light B enters the light receiving unit 108. However, of the incident light B having a light intensity of −X ° to + X °, a part of the light is shifted outward from the light receiving unit 108 to reduce the amount of light incident on the light receiving unit 108, thereby reducing the sensitivity.

上記図6および図7に示すように、従来の固体撮像装置に入射光が照射された場合、受光部へ入射する光の強度を調べた。その結果を図8、図9に示す。すなわち、図8は、従来の固体撮像装置に垂直な入射光Aを照射した場合の、受光部への入射光の強度を調べた結果を示す図である。図9は、従来の固体撮像装置に斜めの角度を有する入射光Bを照射した場合の、受光部への入射光の強度を調べた結果を示す図である。   As shown in FIG. 6 and FIG. 7, when the conventional solid-state imaging device was irradiated with incident light, the intensity of the light incident on the light receiving unit was examined. The results are shown in FIGS. That is, FIG. 8 is a diagram illustrating a result of examining the intensity of incident light on the light receiving unit when the incident light A perpendicular to the conventional solid-state imaging device is irradiated. FIG. 9 is a diagram illustrating a result of examining the intensity of incident light on the light receiving unit when the conventional solid-state imaging device is irradiated with incident light B having an oblique angle.

図8に示すように、固体撮像装置100における受光部108の中央部の画素には、入射光Aの−X°〜+X°の光の全てが入射し感度に寄与し、良好な感度を得られる。これに対して、図9に示すように、受光部108の周辺部の画素では、受光部108の表面の垂直方向からある角度を持った入射光Bの−X°〜+X°の光の全てが、受光部108に入射せず、受光部108へ入射する光量が減少するため、感度が低下してしまう。つまり、図9中、2つのアローヘッドで挟んだ領域の角度で入射する光は、受光部108に入射できず、感度に寄与しない。   As shown in FIG. 8, all of the light at −X ° to + X ° of the incident light A is incident on the central pixel of the light receiving unit 108 in the solid-state imaging device 100 and contributes to sensitivity, thereby obtaining good sensitivity. It is done. On the other hand, as shown in FIG. 9, in the peripheral pixels of the light receiving unit 108, all of the incident light B having a certain angle from the vertical direction of the surface of the light receiving unit 108 is −X ° to + X °. However, since the amount of light incident on the light receiving unit 108 is not incident on the light receiving unit 108, the sensitivity is lowered. That is, in FIG. 9, light incident at an angle between the two arrow heads cannot enter the light receiving unit 108 and does not contribute to sensitivity.

さらにいえば、図10に示すように、入射光の大部分が受光部108の領域外に照射され、受光部108にほとんど入射しない場合も考え得る。この場合は、一部の入射光が受光部108へ入射せず、受光領域の中央部に対して、外周部の感度が劣化する。すなわち、より一層、受光部108の周辺部での感度が低下し、受光部108の中央部との間で感度の差が大きくなる。   Furthermore, as shown in FIG. 10, it can be considered that most of the incident light is irradiated outside the region of the light receiving unit 108 and hardly enters the light receiving unit 108. In this case, part of the incident light does not enter the light receiving portion 108, and the sensitivity of the outer peripheral portion is deteriorated with respect to the central portion of the light receiving region. That is, the sensitivity at the periphery of the light receiving unit 108 is further reduced, and the difference in sensitivity between the center of the light receiving unit 108 is increased.

かかる問題を解決するために、例えば、特許文献1に、マイクロレンズが形成される面を素子中央部が隆起した凸状とすることにより、周辺部における感度の低下を抑制し、もって、マイクロレンズと受光部をずらせることなく、輝度シェーディングを抑制する固体撮像装置が開示されている。
特開平6−118209号公報(1994年 4月28日公開)
In order to solve such a problem, for example, in Patent Document 1, the surface on which the microlens is formed has a convex shape in which the central portion of the element is raised, thereby suppressing a decrease in sensitivity in the peripheral portion. And a solid-state imaging device that suppresses luminance shading without shifting the light receiving unit.
JP 6-118209 A (published April 28, 1994)

しかしながら、上記特許文献1の固体撮像装置では、該固体撮像装置の製造プロセスにおいて、その工程数が増えコスト増に繋がるだけでなく、さらに製造プロセスが複雑になることによる歩留りが低下するという問題がある。   However, the solid-state imaging device of Patent Document 1 has a problem that not only the number of steps increases in the manufacturing process of the solid-state imaging device, leading to an increase in cost, but also the yield due to the complicated manufacturing process is reduced. is there.

このため、受光領域内の感度を均一にするとともに、製造プロセスを複雑化させることのない構成を有する固体撮像装置の開発が強く求められていた。   For this reason, there has been a strong demand for the development of a solid-state imaging device having a configuration in which the sensitivity in the light receiving region is made uniform and the manufacturing process is not complicated.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、受光領域内の感度を均一にするとともに、製造プロセスを複雑化させることのない構成を有する固体撮像装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device having a configuration in which the sensitivity in the light receiving region is made uniform and the manufacturing process is not complicated. There is.

本発明に係る固体撮像装置は、上記課題を解決するために、半導体基板上に設けられた受光手段の外周の一部または全部を取り囲むように、反射手段が設けられており、上記反射手段は、上記受光手段に入射しない光を反射させて、上記受光手段に入射させるためのものであることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the solid-state imaging device according to the present invention is provided with reflecting means so as to surround a part or all of the outer periphery of the light receiving means provided on the semiconductor substrate. The light is not reflected on the light receiving means, and is reflected to enter the light receiving means.

上記の構成によれば、受光手段上に、その周りの全部もしくは一部を取り囲むように反射手段を配置することになる。このため、本来なら受光手段へ集光しない光、例えば、斜めの角度を有する入射光を該反射手段により反射させ受光手段へと入射させることができる。それゆえ、固体撮像装置における受光領域の中央部付近と、受光領域の外周部付近との間における感度の差の発生を防止でき、受光領域内の感度を均一にすることができるという効果を奏する。   According to the above configuration, the reflecting means is disposed on the light receiving means so as to surround all or part of the periphery thereof. For this reason, light that is not normally focused on the light receiving means, for example, incident light having an oblique angle, can be reflected by the reflecting means and incident on the light receiving means. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a difference in sensitivity between the vicinity of the center of the light receiving region and the vicinity of the outer periphery of the light receiving region in the solid-state imaging device, and there is an effect that the sensitivity in the light receiving region can be made uniform. .

さらに、上記の構成によれば、受光手段の周りの一部または全部に反射手段を形成するのみであるため、製造プロセスを複雑化させることがなく、歩留りの低下を防止することができるという効果を奏する。   Furthermore, according to the above configuration, the reflection means is only formed on a part or all of the periphery of the light receiving means, so that the manufacturing process is not complicated and the yield can be prevented from being lowered. Play.

また、本発明に係る固体撮像装置では、上記受光手段と反射手段との間には、絶縁層が設けられていることが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the present invention, it is preferable that an insulating layer is provided between the light receiving means and the reflecting means.

上記の構成によれば、受光手段上に絶縁層を介して反射手段が設けられることになるため、受光手段と反射手段との電気的な接続による短絡の発生等を防止することができる。   According to the above configuration, since the reflecting means is provided on the light receiving means via the insulating layer, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit due to the electrical connection between the light receiving means and the reflecting means.

また、本発明に係る固体撮像装置では、上記受光手段は、光変換素子と、該光変換素子に蓄積した信号電荷を読み出すための読出素子と、を有することが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the present invention, it is preferable that the light receiving unit includes a light conversion element and a reading element for reading signal charges accumulated in the light conversion element.

上記の構成によれば、感度の良好な受光手段を形成することができる。   According to the above configuration, it is possible to form a light receiving means with good sensitivity.

また、本発明に係る固体撮像装置では、上記反射手段は、金属配線であることが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the present invention, the reflecting means is preferably a metal wiring.

上記の構成によれば、確実かつ容易に反射手段を設けることができる。なお、ここでいう「金属配線」としては、ダミーパターンであることがより好適である。このような構成によれば、金属配線層へ反射用のダミーパターンを追加することで受光領域外周部の感度劣化を抑制することが可能となり、製造プロセスを複雑化させることなく、より簡便に受光領域内の感度を均一にすることができる。   According to said structure, a reflection means can be provided reliably and easily. The “metal wiring” here is more preferably a dummy pattern. According to such a configuration, it is possible to suppress the sensitivity deterioration of the outer periphery of the light receiving region by adding a dummy pattern for reflection to the metal wiring layer, and to receive light more easily without complicating the manufacturing process. The sensitivity in the area can be made uniform.

また、本発明に係る固体撮像装置では、上記受光手段の上方には、入射光を集光させるための集光手段が設けられており、上記受光手段に入射しない光とは、上記集光手段によって、受光手段に集光しない角度を有する入射光であることが好ましい。   In the solid-state imaging device according to the present invention, a light collecting unit for collecting incident light is provided above the light receiving unit, and the light not incident on the light receiving unit is the light collecting unit. Therefore, it is preferable that the incident light has an angle that is not condensed on the light receiving means.

上記の構成によれば、集光手段が設けられているため、より確実に受光手段へ入射光を集光させることができる。さらに、反射手段が設けられているため、上記集光手段によって受光手段に対して集光されない角度を有する光(例えば、斜め入射光等)を反射手段によって反射させ、受光手段に入射させることが可能となる。このため、より一層確実に、固体撮像装置における受光領域の中央部付近の感度と、受光領域の外周部付近の感度とを均一にすることができる。   According to said structure, since the condensing means is provided, incident light can be more reliably condensed to a light-receiving means. Further, since the reflecting means is provided, light having an angle that is not collected by the light collecting means with respect to the light receiving means (for example, oblique incident light) can be reflected by the reflecting means and incident on the light receiving means. It becomes possible. For this reason, the sensitivity in the vicinity of the central portion of the light receiving region and the sensitivity in the vicinity of the outer peripheral portion of the light receiving region in the solid-state imaging device can be made even more reliably.

なお、ここでいう「受光手段に集光しない角度を有する入射光」とは、集光手段によって集光された光のうち、受光手段が設けられている領域に照射しない光をいい、例えば、受光手段に対して垂直な方向からずれている角度(斜めの角度)を有する光であって、受光手段に照射しない光等が挙げられる。   Here, “incident light having an angle that does not collect light on the light receiving means” refers to light that does not irradiate the region where the light receiving means is provided among the light collected by the light collecting means. For example, light having an angle (oblique angle) deviating from a direction perpendicular to the light receiving means and not irradiating the light receiving means may be used.

また、ここでいう「集光手段」としては、例えば、マイクロレンズが好ましい。   Moreover, as the “light collecting means” here, for example, a microlens is preferable.

本発明に係る固体撮像装置は、以上のように、半導体基板上に設けられた受光手段の外周の一部または全部を取り囲むように、反射手段が設けられており、
上記反射手段は、上記受光手段に入射しない光を反射させて、上記受光手段に入射させるためのものであるので、固体撮像装置における受光領域の中央部付近の感度と、受光領域の外周部付近の感度とを均一にすることができるという効果を奏する。すなわち、本発明に係る固体撮像装置によれば、輝度シェーディングを抑制することができるという効果を奏する。
As described above, the solid-state imaging device according to the present invention is provided with the reflecting means so as to surround a part or all of the outer periphery of the light receiving means provided on the semiconductor substrate.
The reflecting means is for reflecting light that is not incident on the light receiving means so that the light is incident on the light receiving means. There is an effect that the sensitivity can be made uniform. That is, according to the solid-state imaging device according to the present invention, there is an effect that luminance shading can be suppressed.

さらに、本発明に係る固体撮像装置によれば、受光手段の周りの一部または全部に反射手段を形成するだけであるため、製造プロセスを複雑化させることがなく、歩留りの低下を防止することができるという効果を奏する。   Furthermore, according to the solid-state imaging device according to the present invention, since the reflecting means is only formed in part or all around the light receiving means, the manufacturing process is not complicated and the yield is prevented from being lowered. There is an effect that can be.

本発明の一実施形態について図1〜図3に基づいて説明すると以下の通りである。図1は、本実施の形態に係る固体撮像装置の画素領域の構成を模式的に示す平面図である。図2は、図1の固体撮像装置の画素領域をC−C’線にて切断した場合の切断面を模式的に示す断面図である。なお、説明の便宜上、図1において、マイクロレンズ1、第1の中間層11、第2の中間層12は省略して示してある。   One embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of the pixel region of the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface when the pixel region of the solid-state imaging device of FIG. 1 is cut along the C-C ′ line. For convenience of description, in FIG. 1, the microlens 1, the first intermediate layer 11, and the second intermediate layer 12 are omitted.

図1、2に示すように、本実施の形態に係る固体撮像装置20は、半導体基板10上に、集光手段として機能するマイクロレンズ1、反射手段として機能する金属配線のダミーパターン2、N+領域6とコンタクトホール4を介して電気的に接続されている金属配線3、素子分離領域5、ゲート電極7、受光部8、絶縁層として機能する第1の中間層11、第2の中間層12を備えている。半導体基板10は、例えばシリコンから形成されている。また、第1の中間層11および第2の中間層12は、例えばアクリル系の透明基板によって形成することができる。また、受光部8は、フォトダイオード等の光変換素子と該光変換素子に蓄積した信号電荷を読み出すための素子とを備える構成である。また、本実施の形態では、ダミーパターン2は電気的接続手段を有さないダミーパターンとして形成されているが、これに限定されるものではなく、通常の電気的接続機能を有する金属配線であってもよい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the solid-state imaging device 20 according to the present embodiment includes a microlens 1 that functions as a condensing unit, a dummy pattern 2 of metal wiring that functions as a reflecting unit, and N + on a semiconductor substrate 10. Metal wiring 3 electrically connected to region 6 through contact hole 4, element isolation region 5, gate electrode 7, light receiving portion 8, first intermediate layer 11 functioning as an insulating layer, second intermediate layer 12 is provided. The semiconductor substrate 10 is made of, for example, silicon. Moreover, the 1st intermediate | middle layer 11 and the 2nd intermediate | middle layer 12 can be formed with an acrylic transparent substrate, for example. In addition, the light receiving unit 8 includes a light conversion element such as a photodiode and an element for reading signal charges accumulated in the light conversion element. In this embodiment, the dummy pattern 2 is formed as a dummy pattern having no electrical connection means. However, the present invention is not limited to this and is a metal wiring having a normal electrical connection function. May be.

半導体基板10上には、素子分離領域5、N+領域6、受光部8が形成されている。そして、これらの上方に、コンタクトホール4、ゲート電極7、第1の中間層11が形成されている。また、これらの上方に、ダミーパターン2、金属配線3が形成されており、その上方に第2の中間層12、マイクロレンズ1が形成されている。すなわち、半導体基板10上に第1の中間層11が形成され、この第1の中間層11上に金属配線層が形成された後、第2の中間層12が形成され、第2の中間層12上にマイクロレンズ1が形成されているといえる。   On the semiconductor substrate 10, an element isolation region 5, an N + region 6, and a light receiving portion 8 are formed. Above these, the contact hole 4, the gate electrode 7, and the first intermediate layer 11 are formed. In addition, a dummy pattern 2 and a metal wiring 3 are formed above them, and a second intermediate layer 12 and a microlens 1 are formed above them. That is, the first intermediate layer 11 is formed on the semiconductor substrate 10, the metal wiring layer is formed on the first intermediate layer 11, the second intermediate layer 12 is formed, and the second intermediate layer is formed. It can be said that the microlens 1 is formed on 12.

半導体基板10上に形成される素子分離領域5、N+領域6、受光部8、コンタクトホール4、ゲート電極7、金属配線3の構成は、特に限定されるものではなく、従来公知の固体撮像装置と同様に形成することができる。また、第1の中間層11および第2の中間層12は、光を透過させる性質を有する材料からなる透明基板であればよく、具体的な厚みや形状、材質等は、従来公知の固体撮像装置に使用可能な厚みや形状、材質等を好適に利用することができる。マイクロレンズ1の構成も、従来公知の固体撮像装置に使用可能な集光手段として形成されていればよく、具体的な厚みや形状、材質等は特に限定されるものではない。   The configurations of the element isolation region 5, the N + region 6, the light receiving portion 8, the contact hole 4, the gate electrode 7, and the metal wiring 3 formed on the semiconductor substrate 10 are not particularly limited, and a conventionally known solid-state imaging device It can be formed similarly. The first intermediate layer 11 and the second intermediate layer 12 may be a transparent substrate made of a material having a property of transmitting light. Specific thickness, shape, material, and the like are conventionally known solid-state imaging. The thickness, shape, material, and the like that can be used in the apparatus can be suitably used. The configuration of the microlens 1 is not particularly limited as long as it is formed as a light collecting unit that can be used in a conventionally known solid-state imaging device.

つまり、本実施の形態に係る固体撮像装置20は、ダミーパターン2を除けば、従来の固体撮像装置とほぼ同様の構成を有しているといえる。このため、本実施の形態に係る固体撮像装置20の最も特徴的な構成である、このダミーパターン2について、以下に詳細に説明する。   That is, it can be said that the solid-state imaging device 20 according to the present embodiment has substantially the same configuration as the conventional solid-state imaging device except for the dummy pattern 2. Therefore, the dummy pattern 2 which is the most characteristic configuration of the solid-state imaging device 20 according to the present embodiment will be described in detail below.

ダミーパターン2は、図1に示すように、受光部8の外周の全体を取り囲むように形成されている。すなわち、ダミーパターン2は、半導体基板10上に形成された受光部8の受光部8の外縁部分に沿って、受光部8の端部を取り囲むように形成されている。また、上述したように、ダミーパターン2は、受光部8に入射しない光を反射させて、受光部8に入射させるための反射手段として機能するように形成されている。ここでいう「受光部8に入射しない光」とは、マイクロレンズ1によって集光された光のうち、受光部8に入射しない光をいう。上述したように、固体撮像装置20に照射される光のうち、受光部8(の表面)に対して垂直な方向からずれる角度を有する光には、マイクロレンズ1によって集光されても、受光部8に入射せず、受光部8の外部に入射する光が存在するが、このようないわゆる斜めの角度を有する光をいう。   As shown in FIG. 1, the dummy pattern 2 is formed so as to surround the entire outer periphery of the light receiving unit 8. That is, the dummy pattern 2 is formed so as to surround the end portion of the light receiving unit 8 along the outer edge portion of the light receiving unit 8 of the light receiving unit 8 formed on the semiconductor substrate 10. Further, as described above, the dummy pattern 2 is formed so as to function as reflecting means for reflecting light that is not incident on the light receiving unit 8 to be incident on the light receiving unit 8. Here, “light that does not enter the light receiving unit 8” refers to light that does not enter the light receiving unit 8 among the light collected by the microlens 1. As described above, among the light irradiated to the solid-state imaging device 20, the light having an angle deviated from the direction perpendicular to the light receiving unit 8 (the surface thereof) is received even if it is condensed by the microlens 1. There is light that is not incident on the portion 8 but is incident on the outside of the light receiving portion 8, which means light having such a so-called oblique angle.

なお、本実施の形態では、ダミーパターン2は、受光部8の全体を取り囲むように形成されているが、これに限られず、例えば、受光部8の外周の一部分のみを取り囲むように形成されていてもよい。ただし、ダミーパターン2は、受光部8に入射しない光を反射させて、受光部8に入射させるための反射手段として機能するものであるため、受光部8の周囲の一部分のみ形成されるより、受光部8の周囲の全体に形成されている方が好ましい。ダミーパターン2が受光部8の周囲全体に形成されている場合、あらゆる方向にはみ出す光を反射させ、確実に受光部8に入射させることができるためである。   In the present embodiment, the dummy pattern 2 is formed so as to surround the entire light receiving unit 8, but is not limited thereto, and is formed so as to surround only a part of the outer periphery of the light receiving unit 8, for example. May be. However, since the dummy pattern 2 functions as a reflecting means for reflecting light that is not incident on the light receiving unit 8 and entering the light receiving unit 8, only the part around the light receiving unit 8 is formed. It is preferable to be formed around the entire periphery of the light receiving portion 8. This is because when the dummy pattern 2 is formed around the entire periphery of the light receiving portion 8, the light that protrudes in all directions can be reflected and reliably incident on the light receiving portion 8.

また、図2に示すように、ダミーパターン2と受光部8が形成されている領域との間には、絶縁層として機能する第1の中間層11が形成されている。つまり、受光部8上には、第1の中間層11を介してダミーパターン2が設けられていることになる。   Further, as shown in FIG. 2, a first intermediate layer 11 that functions as an insulating layer is formed between the dummy pattern 2 and the region where the light receiving portion 8 is formed. That is, the dummy pattern 2 is provided on the light receiving unit 8 via the first intermediate layer 11.

以上のような構成のため、図2に示すように、ダミーパターン2が設けられていない場合は受光部8に入射しない光でも、本実施の形態に係る固体撮像装置20によれば、反射手段として機能するダミーパターン2が設けられているため、マイクロレンズ1により集光された後、ダミーパターン2の側面によって反射され、受光部8に入射することになる。   Due to the above-described configuration, as shown in FIG. 2, when the dummy pattern 2 is not provided, even the light that does not enter the light receiving unit 8 is reflected by the solid-state imaging device 20 according to the present embodiment. Since the dummy pattern 2 functioning as is provided, after being condensed by the microlens 1, it is reflected by the side surface of the dummy pattern 2 and enters the light receiving unit 8.

ここで、図3に本実施の形態に係る固体撮像装置に斜めの角度を有する入射光Bを照射した場合の、受光部への入射光の強度を調べた結果を示す。同図に示すように、本実施の形態に係る固体撮像装置20によれば、入射光Bの−X°〜+X°までの光のうち、図3中2つのアローヘッドで挟む領域の光が、ダミーパターン2で反射され受光部8に入射したことがわかる。この結果と従来の固体撮像装置における同様の試験結果を示す図9とを比較すると、本実施の形態に係る固体撮像装置20では、従来のものに比べて受光領域における感度の均一化が図られ、輝度シェーディングを抑制可能であることがわかる。   Here, FIG. 3 shows the result of examining the intensity of the incident light to the light receiving unit when the solid-state imaging device according to the present embodiment is irradiated with the incident light B having an oblique angle. As shown in the figure, according to the solid-state imaging device 20 according to the present embodiment, the light in the region sandwiched between the two arrow heads in FIG. It can be seen that the light is reflected by the dummy pattern 2 and is incident on the light receiving unit 8. Comparing this result with FIG. 9 showing the same test result in the conventional solid-state imaging device, the solid-state imaging device 20 according to the present embodiment can achieve uniform sensitivity in the light receiving region as compared with the conventional one. It can be seen that luminance shading can be suppressed.

以上のように、本実施の形態に係る固体撮像装置20によれば、本来なら受光部8へ集光しない光、例えば、斜めの角度を有する入射光を反射手段として機能するダミーパターン2により反射させ受光部8へと入射させることができる。それゆえ、本固体撮像装置20における受光部8の中央部付近と、受光部8の外周部付近との間における感度の差の発生を防止でき、受光部8内の感度を均一にすることができる。   As described above, according to the solid-state imaging device 20 according to the present embodiment, light that is not normally condensed on the light receiving unit 8, for example, incident light having an oblique angle is reflected by the dummy pattern 2 that functions as a reflecting means. And can be incident on the light receiving unit 8. Therefore, it is possible to prevent the difference in sensitivity between the vicinity of the central portion of the light receiving unit 8 and the vicinity of the outer peripheral portion of the light receiving unit 8 in the solid-state imaging device 20, and make the sensitivity in the light receiving unit 8 uniform. it can.

また、本実施の形態に係る固体撮像装置20では、金属配線層へ反射手段としてのダミーパターン2を追加することのみで受光部8の外周部の感度劣化を抑制することが可能となるため、製造プロセスを複雑化させることがない。このため、工程の複雑化による歩留りの低下を防止することもできる。つまり、レイアウト上での修正のみであるため、従来技術(上記特許文献1)のように工程が複雑になることもなく、コストを掛けずに実現できる。   Further, in the solid-state imaging device 20 according to the present embodiment, it is possible to suppress the sensitivity deterioration of the outer peripheral portion of the light receiving unit 8 only by adding the dummy pattern 2 as the reflecting means to the metal wiring layer. The manufacturing process is not complicated. For this reason, it is possible to prevent a decrease in yield due to the complexity of the process. That is, since the correction is only on the layout, the process is not complicated as in the prior art (the above-mentioned Patent Document 1), and can be realized without cost.

また、本実施の形態では、ダミーパターン2の側面によって光が反射しているが、この構成に限られるものではない。すなわち、反射手段として機能するダミーパターン2は、光を反射させて、受光手段である受光部8に入射させる構成であればよく、例えば、半円柱形状に形成されていてもよいであろうし、三角柱形状等の多角柱形状に形成されていてもよい。   In the present embodiment, the light is reflected by the side surface of the dummy pattern 2, but the present invention is not limited to this configuration. That is, the dummy pattern 2 functioning as the reflecting means may be configured to reflect light and enter the light receiving portion 8 as the light receiving means. For example, the dummy pattern 2 may be formed in a semi-cylindrical shape, or a triangular prism. It may be formed in a polygonal column shape such as a shape.

また、ダミーパターン2の材料や大きさ、形状等も反射手段として機能し得るように適宜設定・変更が可能であることはいうまでもない。   Needless to say, the material, size, shape, and the like of the dummy pattern 2 can be appropriately set and changed so as to function as a reflecting means.

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

例えば、半導体基板に設けられた光変換素子と光変換素子に蓄積した信号電荷を読み出す為の素子を有した固体撮像装置において、それら素子上に絶縁膜を介して配置してある金属配線において受光部の外側を取り囲むようにダミーパターンを配置する固体撮像装置も本発明に含まれる。   For example, in a solid-state imaging device having an optical conversion element provided on a semiconductor substrate and an element for reading out signal charges accumulated in the optical conversion element, the light is received by a metal wiring arranged on the element via an insulating film. A solid-state imaging device in which a dummy pattern is arranged so as to surround the outside of the unit is also included in the present invention.

以上のように、本発明に係る固体撮像装置によれば、上述したような利点を有するため、固体撮像装置を用いた、種々の電気機器、精密機械、医療機器等の製造産業、およびその関連産業において、広範な産業上の利用が可能であろう。   As described above, the solid-state imaging device according to the present invention has the advantages as described above. Therefore, various electrical equipment, precision machinery, medical equipment and other manufacturing industries using the solid-state imaging device, and the related industries. In industry, a wide range of industrial applications will be possible.

本実施の形態に係る固体撮像装置の画素領域の構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the structure of the pixel area | region of the solid-state imaging device which concerns on this Embodiment. 図1の固体撮像装置の画素領域をC−C’線にて切断した場合の切断面を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface when a pixel region of the solid-state imaging device of FIG. 1 is cut along a C-C ′ line. 本実施の形態に係る固体撮像装置に斜めの角度を有する入射光Bを照射した場合の、受光部への入射光の強度を調べた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having investigated the intensity | strength of the incident light to a light-receiving part at the time of irradiating the incident light B which has an oblique angle to the solid-state imaging device which concerns on this Embodiment. 従来の固体撮像装置の画素領域の構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the structure of the pixel area | region of the conventional solid-state imaging device. 図4の固体撮像装置の画素領域をD−D’線にて切断した場合の切断面を模式的に示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a cut surface when the pixel region of the solid-state imaging device of FIG. 4 is cut along a D-D ′ line. 従来の固体撮像装置に対して、垂直な入射光Aを照射した場合の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode at the time of irradiating the normal incident light A with respect to the conventional solid-state imaging device. 従来の固体撮像装置に対して、斜めの入射光Bを照射した場合の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode at the time of irradiating the diagonal incident light B with respect to the conventional solid-state imaging device. 従来の固体撮像装置に垂直な入射光Aを照射した場合の、受光部への入射光の強度を調べた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having investigated the intensity | strength of the incident light to a light-receiving part at the time of irradiating the normal incident light A to the conventional solid-state imaging device. 従来の固体撮像装置に斜めの角度を有する入射光Bを照射した場合の、受光部への入射光の強度を調べた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having investigated the intensity | strength of the incident light to a light-receiving part when the incident light B which has an oblique angle is irradiated to the conventional solid-state imaging device. 従来の固体撮像装置に対して、斜めの入射光であって、受光部に入射しない光を入射した場合の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode at the time of entering the incident light which is diagonally incident on the conventional solid-state imaging device and does not enter the light receiving part.

符号の説明Explanation of symbols

1 マイクロレンズ(集光手段)
2 ダミーパターン(反射手段、金属配線)
3 金属配線
4 コンタクトホール
5 素子分離領域
6 N+領域
7 ゲート電極
8 受光部(受光手段)
10 半導体基板
11 第1の中間層(絶縁層)
12 第2の中間層
20 固体撮像装置
1 Microlens (light collecting means)
2 Dummy pattern (reflecting means, metal wiring)
3 Metal wiring 4 Contact hole 5 Element isolation region 6 N + region 7 Gate electrode 8 Light receiving portion (light receiving means)
10 Semiconductor substrate 11 First intermediate layer (insulating layer)
12 Second intermediate layer 20 Solid-state imaging device

Claims (7)

半導体基板上に設けられた受光手段の外周の一部または全部を取り囲むように、反射手段が設けられており、
上記反射手段は、上記受光手段に入射しない光を反射させて、上記受光手段に入射させるためのものであることを特徴とする固体撮像装置。
Reflecting means is provided so as to surround part or all of the outer periphery of the light receiving means provided on the semiconductor substrate,
The solid-state image pickup device, wherein the reflecting means is for reflecting light that is not incident on the light receiving means so as to be incident on the light receiving means.
上記受光手段と反射手段との間には、絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein an insulating layer is provided between the light receiving unit and the reflecting unit. 上記受光手段は、光変換素子と、該光変換素子に蓄積した信号電荷を読み出すための読出素子と、を有することを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the light receiving unit includes a light conversion element and a reading element for reading signal charges accumulated in the light conversion element. 上記反射手段は、金属配線であることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the reflecting means is a metal wiring. 上記金属配線は、ダミーパターンであることを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。   The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the metal wiring is a dummy pattern. 上記受光手段の上方には、入射光を集光させるための集光手段が設けられており、
上記受光手段に入射しない光とは、上記集光手段によって、受光手段に集光しない角度を有する入射光であることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
Above the light receiving means, a light collecting means for collecting incident light is provided,
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the light that does not enter the light receiving unit is incident light having an angle that is not collected by the light collecting unit.
上記集光手段は、マイクロレンズであることを特徴とする請求項6に記載の固体撮像装置。


The solid-state imaging device according to claim 6, wherein the condensing unit is a microlens.


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