(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略四角形状の受光部と、前記受光部上に設けられた前記受光部より狭い領域の開口と、前記受光部及び前記開口上に設けられたディスクリート型の集光レンズとを有し、
前記集光レンズは、前記開口より広い領域に形成され、前記開口コーナー部から前記集光レンズコーナー部までの距離は、前記開口周縁から前記集光レンズ周縁までの距離と略同一または小さくされて成り、
前記集光レンズコーナー部は、丸みを帯びた形状のコーナー部と、直線的にカットされた形状のコーナー部とから成る
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
略四角形状の受光部と、前記受光部上に設けられた前記受光部より狭い領域の開口と、前記受光部及び前記開口上に設けられたディスクリート型の集光レンズとを有する固体撮像装置の製造方法であって、
前記集光レンズを前記開口より広い領域に形成し、前記開口コーナー部から前記集光レンズコーナー部までの距離を、前記開口周縁から前記集光レンズ周縁までの距離と略同一または小さくなるように形成し、
前記集光レンズコーナー部を、丸みを帯びた形状のコーナー部と、直線的にカットした形状のコーナー部とで形成する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置及びその製造方法に関し、特に、受光部上に形成されたマイクロ集光レンズの形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像装置、例えばＣＣＤ固体撮像装置は、そのＣＣＤにおける信号電荷及び雑音と像面照度との関係をみた場合、低照度側において、信号電荷のゆらぎによる雑音（ショット雑音）と暗時雑音の影響が大きくなるということが知られている。
【０００３】
上記ショット雑音を減らすには、受光部の開口率が大きくすれば良いが、最近の微細化傾向に伴い、上記開口率の増大化には限界がある。そこで、現在、受光部上にマイクロ集光レンズを形成した構造が提案されている。このマイクロ集光レンズを形成した構造の場合、光の利用率が上がり、受光部における感度の向上を図ることができ、上記ショット雑音の低減化に有効となる（尚、マイクロ集光レンズの形成方法については、例えば特開昭６０−５３０７３号公報及び特開平１−１０６６６号公報参照）。
【０００４】
従来のマイクロ集光レンズの形状は、図２に示すように、１列あるいは１行に関する受光部（画素）１１群上に１つの連続した半円筒上のレンズＢを形成した所謂ストライプ型のものと、図３に示すように、受光部（画素）１１毎に分離してレンズＣを形成した所謂ディスクリート型の２種類が考えられている。これら２種類の集光レンズＢ及びＣを夫々同一ポイントに入射した光の利用率の面で比較すると、ポイントＰｘに入射した光は、両者とも受光部開口１２内に集光されるが、ポイントＰｙに入射した光は、上記ストライプ型の集光レンズＢの場合、該入射光を受光部開口１２内に集光することができない。即ち、このストライプ型の集光レンズＢにおいては軸方向における受光部開口１２以外の部分が入射光に対し、無効部分Ｍとなっている。一方、ディスクリート型の集光レンズＣの場合は、上記ポイントＰｙに入射した光も受光部開口１２内に集光させることができる。このことから、後者のディスクリート型の集光レンズＣは、光の利用率及び感度を向上させる上で有利となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のディスクリート型集光レンズＣの周縁形状は、そのほとんどが長方形状となっている。一方、実際の受光部開口１２の周縁形状は、開口１２の形成をエッチング等で行うことから、特にコーナー部１３において丸みを帯びた形状となっている。従って、レンズＣのコーナー部１４と開口１２のコーナー部１３との間の水平距離Ｌｎが長くなり、特に、レンズＣのコーナー部近傍の例えばポイントＰｃに入射した光は受光部開口１２に集光されなくなる。また、レンズＣの形成過程において、図４に示すように、レンズＣのコーナー部分に山状のカット面を形成した場合、カット面の境界線ｎ近傍（ポイントＰｄ）に入射した光が、図において矢印で示すように、受光部開口１２へは集光されずに隣接するカット面の方向に集光されてしまうため、光の利用率が更に低減するという不都合がある。
【０００６】
本発明は、このような架台に鑑み成されたもので、その目的とするところは、マイクロ集光レンズの形状を改善して、光の利用率及び感度の向上を図ることができると共に、スミアの低減化をも図ることができる固体撮像装置及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る固体撮像装置は、略四角形状の受光部と、受光部上に設けられた受光部より狭い領域の開口と、受光部及び開口上に設けられたディスクリート型の集光レンズとを有し、集光レンズが開口より広い領域に形成され、開口コーナー部から集光レンズコーナー部までの距離が開口周縁から集光レンズ周縁までの距離と略同一または小さくされて成り、集光レンズコーナー部が丸みを帯びた形状のコーナー部と直線的にカットされた形状のコーナー部とからなる構成とする。
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、略四角形状の受光部と、受光部上に設けられた受光部より狭い領域の開口と、受光部及び前記開口上に設けられたディスクリート型の集光レンズとを有する固体撮像装置の製造方法であって、集光レンズを開口より広い領域に形成し、開口コーナー部から集光レンズコーナー部までの距離を、開口周縁から集光レンズ周縁までの距離と略同一または小さくなるように形成し、集光レンズコーナー部を丸みを帯びた形状のコーナー部と直線的にカットした形状のコーナー部とで形成する。
【０００８】
上述の本発明の固体撮像装置によれば、ディスクリート型の集光レンズが、開口コーナー部から集光レンズコーナー部までの距離を、開口周縁から集光レンズ周縁までの距離と略同一または小さくなるように形成されるので、集光レンズのコーナー部以外並びにコーナー部近傍に入射した光を全て受光部開口内に集光させることができる。また、集光レンズコーナー部が、丸みを帯びた形状のコーナー部と直線的にカットされた形状のコーナー部とからなる非対称な形状に形成されるので、例えば受光部からの信号電荷を転送する転送電極が２層等の多層構造の場合、転送電極の重なり部分と重ならない部分があっても、開口部以外の部分における受光割合の違いに対応できる。  即ち、丸みを帯びた形状のコーナー部での集光は強く、これに比較して直線的にカットした形状のコーナー部での集光は弱くなる。転送電極の重なり部分と重ならない部分とでは、受光面からの高さが異なることから、斜め入射光に対する「けられ」(即ち入射光が転送電極により蹴られる)により受光部の受光割合が部分的に異なる。しかし、コーナー部が非対称な形状に形成されるので、「けられ」に対して集光のバランスを取ることができ、部分的な受光割合の違いを改善できる。その結果、光の利用率及び受光部における感度の向上を図ることができると共に、スミアの低減化をも図ることができる。
本発明の固体撮像装置の製造方法によれば、集光レンズを開口より広い領域に形成し、開口コーナー部から集光レンズコーナー部までの距離を、開口周縁から集光レンズ周縁までの距離と略同一または小さくなるように形成し、集光レンズコーナー部を、丸みを帯びた形状のコーナー部と直線的にカットした形状のコーナー部とで形成することにより、光の利用率及び受光部における感度の向上を図ることができると共に、スミアの低減化をも図ることができる固体撮像装置を製造することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本実施の形態に係るＣＣＤ固体撮像装置に形成されるマイクロ集光レンズＡの形状を示す平面図である。
【００１０】
この集光レンズＡは、図示するように、各受光部（画素）１毎に分離して形成される所謂ディスクリート型の集光レンズである。受光部１は、略四角形状に形成され、受光部１より狭い領域に開口２が形成される。
【００１１】
しかして、本例においては、集光レンズＡの周縁形状を受光部開口２の周縁形状に沿わせたかたちに形成する。即ち、図示の例では、４つのコーナー部３ａ〜３ｄのうち、３つのコーナー部３ａ〜３ｃの形状を受光部開口２のコーナー部４と同様に丸みを帯びさせて形成すると共に、残りのコーナー部３ｄを中心線ｍに対して斜め方向（傾斜角ほぼ４５度方向）にカットする。
【００１２】
具体的には、開口２のコーナー部４における曲率中心ＯからレンズＡの周縁中、行方向並びに列方向に延びる各片ｈｘ，ｈｙまでの距離をＬｏとすると、上述３つのコーナー部３ａ〜３ｃは上記距離Ｌｏを曲率半径とする曲線形状に形成される。この場合、開口２の各コーナー部４から対応するレンズＡの各コーナー部３ａ〜３ｃまでの距離Ｌｃは、開口２の周縁中、行方向並びに列方向に延びる各片Ｎｘ，Ｎｙから対応するレンズＡの各片ｈｘ，ｈｙまでの距離Ｌとほぼ同じになる（Ｌ≒Ｌｃ）。即ち、開口２周縁とレンズＡ周縁間の水平距離Ｌｃ及びＬが各位置において略近似した値となる。また、レンズＡのコーナー部分は略球面状に形成される。一方、斜め方向にカットされたレンズＡのコーナー部３ｄにおいては、カットされた辺（コーナー部３ｄ）の中心点ａから上記開口２のコーナー部４までの距離をＬｄとすると、Ｌｄ＜Ｌｃの関係になる。
【００１３】
上述のように、本例によれば、開口２周縁とレンズＡ周縁間の水平距離Ｌｃ及びＬが各位置において略近似した値となるように集光レンズＡを形成したので、レンズＡのコーナ部以外の例えばポイントＰｘ及びＰｙ並びにコーナー部近傍の例えばポイントＰｃに入射した光を全て受光開口２内に集光させることがきる。また、コーナー部３ａ〜３ｃを丸みを帯びた形状にし、コーナー部３ｄを直線的にカットした形状とすることにより、コーナー部３ａ〜３ｃでの集光は強く、これに比較してコーナー部３ｄでの集光は弱くなる。受光部からの信号電荷を転送する転送電極が２層等の多層構造の場合、転送電極の重なり部分と重ならない部分とでは、受光面からの高さが異なることから、斜め入射光に対する「けられ」により受光部の受光割合が部分的に異なる。しかし、コーナー部３ａ〜３ｄが非対称な形状に形成されるので、「けられ」に対して集光のバランスを取ることができ、部分的な受光割合の違いを改善できる。その結果、光の利用率及び受光部（画素）１における感度の向上を図ることができると共に、スミアの低減化をも図ることができる。
【００１４】
尚、上記実施の形態は、ＣＣＤ固体撮像装置に適用した例を示したが、その他、画素の中に増幅回路を組み込んだＡＭＩ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  ＭＯＳ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｉｍａｇｅｒ）、１画素を静電誘導フォトトランジスタをもって構成したＳＩＴ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）による固体撮像装置、ＭＯＳフォトトランジスタで画素を構成したＣＭＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ）及びアバランシェフォトダイオードを用いたＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）固体撮像装置等にも適用可能である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明に係る固体撮像装置によれば、集光レンズのコーナー部以外並びにコーナー部近傍に入射した光を全て受光部開口内に集光させることができ、また、転送電極が２層等の多層構造の場合の、開口部以外の部分における受光割合の違いを改善することができる。従って、光の利用率及び受光部（画素）における感度の向上を図ることができると共に、スミアの低減化を図ることができる。
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、かかる固体撮像装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る固体撮像装置の要部（マイクロ集光レンズの形状）を示す平面図。
【図２】従来のストライプ型マイクロ集光レンズの形状を示す説明図。
【図３】従来のディスクリート型マイクロ集光レンズの形状を示す説明図。
【図４】従来のディスクリート型マイクロ集光レンズの他の例の形状を示す説明図。
【符号の説明】
Ａ‥‥集光レンズ、１‥‥受光部（画素）、２‥‥開口、３ａ〜３ｄ‥‥レンズコーナー部、４‥‥開口のコーナー部
【図１】
0003539340.tif 000002
【図２】
0003539340.tif 000003
【図３】
0003539340.tif 000004
【図４】
0003539340.tif 000005