(57)【要約】  本技術は、固体撮像装置の外観上の不具合を抑制することができるようにする固体撮像装置、カメラモジュール、及び、電子機器に関する。光電変換素子を有する複数の画素が形成された半導体基板と、半導体基板の上方に、画素に対応して形成されるオンチップレンズとを備え、オンチップレンズが形成された領域は、複数の画素からなる撮像領域に対して外側の領域となる外周領域に拡張されている固体撮像装置が提供される。本技術は、例えばCMOSイメージセンサ等の固体撮像装置に適用することができる。
2016072279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を有する複数の画素が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上方に、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズと
を備え、
前記オンチップレンズが形成された領域は、前記複数の画素からなる撮像領域に対して外側の領域となる外周領域に拡張されている
固体撮像装置。
【請求項２】
前記オンチップレンズが形成された領域は、前記固体撮像装置の構造上可能な限り前記外周領域に拡張されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記オンチップレンズが形成された領域は、その端部が面取りされた形状からなる
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記オンチップレンズが形成された領域における端部の面取りされた領域には、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズよりもサイズの小さいオンチップレンズが形成される
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記オンチップレンズが形成された領域は、任意の形状からなる
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記オンチップレンズが形成された領域は、円形又は楕円形の形状からなる
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記オンチップレンズが形成された領域は、所定の曲率を有する形状からなる
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
固体撮像装置と、光学系レンズと、信号処理装置とを備え、
前記固体撮像装置は、
光電変換素子を有する複数の画素が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上方に、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズと
を有し、
前記オンチップレンズが形成された領域は、前記複数の画素からなる撮像領域に対して外側の領域となる外周領域に拡張されている
カメラモジュール。
【請求項９】
光電変換素子を有する複数の画素が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上方に、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズと
を有し、
前記オンチップレンズが形成された領域は、前記複数の画素からなる撮像領域に対して外側の領域となる外周領域に拡張されている
固体撮像装置を備える
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像装置、カメラモジュール、及び、電子機器に関し、特に、外観上の不具合を抑制することができるようにした固体撮像装置、カメラモジュール、及び、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の固体撮像装置においては、光の入射面の上方に形成されたオンチップレンズ（OCL：On Chip Lens）により集光が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７２４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、固体撮像装置において、オンチップレンズが形成された領域よりも外側の平坦な領域では、熱や吸湿等による樹脂膨張の影響を受けて、樹脂が波打つなどの外観上の不具合が発生することがある。そのため、このような外観上の不具合を抑制したいという要請があった。【０００５】
本技術はこのような状況に鑑みてなされたものであり、固体撮像装置において、樹脂が波打つなどの外観上の不具合を抑制するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本技術の第１の側面の固体撮像装置は、光電変換素子を有する複数の画素が形成された半導体基板と、前記半導体基板の上方に、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズとを備え、前記オンチップレンズが形成された領域は、前記複数の画素からなる撮像領域に対して外側の領域となる外周領域に拡張されている固体撮像装置である。【０００７】
本技術の第１の側面の固体撮像装置においては、光電変換素子を有する複数の画素が形成された半導体基板と、前記半導体基板の上方に、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズとが設けられている。また、前記オンチップレンズが形成された領域は、前記複数の画素からなる撮像領域に対して外側の領域となる外周領域に拡張されている。【０００８】
本技術の第２の側面のカメラモジュールは、固体撮像装置と、光学系レンズと、信号処理装置とを備え、前記固体撮像装置は、光電変換素子を有する複数の画素が形成された半導体基板と、前記半導体基板の上方に、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズとを有し、前記オンチップレンズが形成された領域は、前記複数の画素からなる撮像領域に対して外側の領域となる外周領域に拡張されているカメラモジュールである。【０００９】
本技術の第２の側面のカメラモジュールにおいては、固体撮像装置と、光学系レンズと、信号処理装置とが設けられている。また、前記固体撮像装置には、光電変換素子を有する複数の画素が形成された半導体基板と、前記半導体基板の上方に、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズとが設けられ、前記オンチップレンズが形成された領域は、前記複数の画素からなる撮像領域に対して外側の領域となる外周領域に拡張されている。【００１０】
本技術の第３の側面の電子機器は、光電変換素子を有する複数の画素が形成された半導体基板と、前記半導体基板の上方に、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズとを有し、前記オンチップレンズが形成された領域は、前記複数の画素からなる撮像領域に対して外側の領域となる外周領域に拡張されている固体撮像装置を備える電子機器である。【００１１】
本技術の第３の側面の電子機器においては、光電変換素子を有する複数の画素が形成された半導体基板と、前記半導体基板の上方に、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズとが設けられ、前記オンチップレンズが形成された領域は、前記複数の画素からなる撮像領域に対して外側の領域となる外周領域に拡張されている固体撮像装置が設けられる。
【発明の効果】
【００１２】
本技術の第１の側面乃至第３の側面によれば、固体撮像装置において、樹脂が波打つなどの外観上の不具合を抑制することができる。【００１３】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】固体撮像装置の構成例を示す図である。
【図２】固体撮像装置の一部分を拡大して示した断面図である。
【図３】オンチップレンズ形成領域とフラット領域の境界で発生する波打ち現象を説明する断面図である。
【図４】波打ち現象の具体例を示す図である。
【図５】波打ち現象を回避するための構造を示した断面図である。
【図６】構造体を形成する周辺の有機物層を除去した構造を示した断面図である。
【図７】本技術を適用前のモードＢにおける応力の解析結果を示す斜視図である。
【図８】本技術を適用前のモードＢにおける応力の解析結果を示す斜視図である。
【図９】本技術を適用後のモードＢにおける応力の解析結果を示す斜視図である。
【図１０】本技術を適用後のモードＡにおける応力の解析結果を示す斜視図である。
【図１１】本技術の適用前後におけるモードＡ，Ｂの応力と波打ち現象との関係を示す図である。
【図１２】オンチップレンズ形成領域における面取り構造を拡大して示した上面図である。
【図１３】オンチップレンズ形成領域における面取り構造を拡大して示した上面図である。
【図１４】楕円形の形状からなるオンチップレンズ形成領域の構造を示した上面図である。
【図１５】所定の曲率を有する形状からなるオンチップレンズ形成領域の構造を示した上面図である。
【図１６】固体撮像装置を有するカメラモジュールの構成例を示す図である。
【図１７】固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示す図である。
【図１８】固体撮像装置の使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本技術の実施の形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行うものとする。
【００１６】
１．固体撮像装置の構成
２．カメラモジュールの構成
３．電子機器の構成
４．固体撮像装置の使用例
【００１７】
＜１．固体撮像装置の構成＞
【００１８】
（固体撮像装置の構成）
図１は、固体撮像装置の構成例を示す図である。
【００１９】
図１の固体撮像装置１０は、例えば、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等のイメージセンサである。固体撮像装置１０は、光学レンズ系（不図示）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
【００２０】
図１において、固体撮像装置１０は、画素アレイ部２１、垂直駆動回路２２、カラム信号処理回路２３、水平駆動回路２４、出力回路２５、制御回路２６、及び、入出力端子２７を含んで構成される。
【００２１】
画素アレイ部２１には、単位画素３１が２次元アレイ状に配列される。単位画素３１は、光電変換素子としてのフォトダイオードと、複数の画素トランジスタを有して構成される。
【００２２】
垂直駆動回路２２は、例えばシフトレジスタによって構成され、所定の画素駆動配線４１を選択して、選択された画素駆動配線４１に単位画素３１を駆動するためのパルスを供給し、行単位で単位画素３１を駆動する。すなわち、垂直駆動回路２２は、画素アレイ部２１の各単位画素３１を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各単位画素３１のフォトダイオードにおいて受光量に応じて生成された信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線４２を通してカラム信号処理回路２３に供給する。
【００２３】
カラム信号処理回路２３は、単位画素３１の列ごとに配置されており、１行分の単位画素３１から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。例えば、カラム信号処理回路２３は、画素固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS（Correlated Double Sampling：相関２重サンプリング）及びAD（Analog Digital）変換等の信号処理を行う。
【００２４】
水平駆動回路２４は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路２３の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路２３の各々から画素信号を水平信号線４３に出力させる。
【００２５】
出力回路２５は、カラム信号処理回路２３の各々から水平信号線４３を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。出力回路２５は、例えば、バファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。
【００２６】
制御回路２６は、入力クロック信号と、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また、固体撮像装置１０の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路２６は、垂直同期信号、水平同期信号、及び、マスタクロック信号に基づいて、垂直駆動回路２２、カラム信号処理回路２３、及び、水平駆動回路２４などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。制御回路２６は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路２２、カラム信号処理回路２３、及び、水平駆動回路２４などに出力する。
【００２７】
入出力端子２７は、外部と信号のやりとりを行う。
【００２８】
以上のように構成される、図１の固体撮像装置１０は、CDS処理とAD変換処理を行うカラム信号処理回路２３が画素列ごとに配置されたカラムAD方式と呼ばれるCMOSイメージセンサとされる。
【００２９】
（固体撮像装置の詳細構造）
次に、図１の固体撮像装置１０の詳細構造について説明する。図２は、固体撮像装置１０の一部分を拡大して示した断面図である。
【００３０】
図２において、固体撮像装置１０は、半導体基板１０１と、その上方に形成された集光層１０２から構成される。半導体基板１０１において、シリコン基板１１１内には、PN接合により形成されたフォトダイオード１１２が、単位画素３１ごとに形成されている。
【００３１】
なお、図示は省略されているが、シリコン基板１１１には、転送トランジスタ等の複数の画素トランジスタやメモリ部なども形成されている。また、集光層１０２に形成された開口部には、パッド電極１１３が形成されており、ワイヤを介して外部電極と接続される。
【００３２】
また、半導体基板１０１の上方（上面）には、集光層１０２として、シリコン酸化窒化（SiON）膜等からなる無機膜１２１と、その平坦化膜１２２を介して、カラーフィルタ１２３や反射防止膜１２５が形成されている。なお、カラーフィルタ１２３と反射防止膜１２５との間には、レンズ樹脂膜１２４が形成されている。このように、カラーフィルタ１２３上に積層されたレンズ樹脂膜１２４や反射防止膜１２５等によって、単位画素３１に対応したオンチップレンズが形成されることになる。
【００３３】
（波打ち現象の発生原因とその回避方法）
上述したように、固体撮像装置において、オンチップレンズが形成された領域（以下、「オンチップレンズ形成領域ＡO」という）よりも外側の平坦な領域（以下、「フラット領域ＡF」という）では、熱や吸湿等による樹脂膨張の影響を受けて、樹脂が波打つなどの現象（以下、「波打ち現象」という）が生じることがある。この種の波打ち現象が発生すると、樹脂が波打ってしまい、固体撮像装置の外観上の不具合が生じることとなる。
【００３４】
例えば、図３には、固体撮像装置１０における、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界の断面図を示している。なお、図３においては、半導体基板１０１の上方（上面）に形成された集光層１０２のみが図示されている。
【００３５】
図３において、オンチップレンズ形成領域ＡOは、複数の単位画素３１からなる領域（以下、「撮像領域ＡI」という）に形成され、フラット領域ＡFは、撮像領域ＡIに対する外側の領域（以下、「外周領域ＡP」という）に形成されている。
【００３６】
ここで、図３において、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界では、図中の矢印で示した応力Ｓが集中してかかることで、その応力集中点の周辺のフラット領域ＡFで、波打ち現象が発生することが、本技術の発明者による詳細なるシミュレーションの結果により見出された。
【００３７】
図４には、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界で発生した波打ち現象を示している。図４において、円Ｃで囲まれた領域では、応力集中によって波打ち現象が発生している。すなわち、波打ち現象は、オンチップレンズ形成領域ＡOの内側の領域では発生せずに、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界でのみ発生していることになる。具体的には、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界には、スリット領域ＡSが形成されているが、このスリット領域ＡSのエッジで、応力集中が起きることで、フラット領域ＡFにおいて波打ち現象が発生することになる。
【００３８】
このように、波打ち現象は、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界での応力集中に起因して発生するため、この応力集中が起こらないようにすれば、波打ち現象の発生を抑制することができる。具体的には、図５に示すように、オンチップレンズ形成領域ＡOを、その構造上可能な限り、外周領域ＡP側に拡張して（図５ではエッチングの端まで拡張して）、応力集中が起こらないようにすればよい。
【００３９】
図５において、オンチップレンズ形成領域ＡOは、撮像領域ＡIと外周領域ＡPに形成されている。すなわち、図５の断面構造においては、図３の断面構造と比べて、５つであったオンチップレンズが、外周領域ＡP側に２つ増加して７つになって、オンチップレンズ形成領域ＡOが拡張される一方、フラット領域ＡFは消滅している。
【００４０】
そして、オンチップレンズ形成領域ＡOが拡張されることで、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界（スリット領域ＡSのエッジ）での応力集中が回避され、結果として波打ち現象を抑制することができる。
【００４１】
なお、図３及び図５の断面構造においては、図２の断面構造と比べて、パッド電極１１３の開口部の周辺において、反射防止膜１２５等の有機物層が除去されている。これにより、例えば、CSP（Chip Size Package）やウェハレベルCSP（WCSP：Wafer level Chip Size Package）等において、センサ面にリブ等の構造体１５１（図６）を配置する場合に、当該有機物層が除去された領域に、構造体１５１（図６）を配置することができる。特に、チップの最表層に反射防止膜１２５が形成されている場合に、このような構造を採用することができる。
【００４２】
図６においては、有機物層が除去された領域に配置された構造体１５１によって、ガラス１５２が固定されている。また、パッド電極１１３は、ワイヤ１５３を介して外部電極と接続されている。
【００４３】
（シミュレーションの詳細な内容）
次に、図７乃至図１１を参照して、上述したシミュレーションの詳細な内容について説明する。
【００４４】
なお、波打ち現象は、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界（スリット領域ＡSのエッジ）における応力集中に起因して発生することは先に述べたが、本技術の発明者によって、フラット領域ＡFにおける配線パターンの影響を受ける領域においても波打ち現象が発生することが確認されている。ここでは、説明の便宜上、この配線パターンの影響を受ける領域におけるシミュレーションを、「モードＡ」と称し、上述のオンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界におけるシミュレーションを、「モードＢ」と称して説明することとする。
【００４５】
（本技術の適用前のモードＢの解析結果）
図７と、図８は、本技術を適用前のモードＢにおける応力の解析結果を示す斜視図である。
【００４６】
図７においては、オンチップレンズ形成領域ＡOの拡張は行われておらず、外周領域ＡPには、フラット領域ＡFが形成されている。また、図７において、図中の左側の軸は応力の値を表しており、各領域では、その応力の値の範囲が、濃淡の変化で表されている。すなわち、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界（スリット領域ＡSのエッジ）において、枠Ｆ１内の領域では、応力集中が起こっていることになる。
【００４７】
また、図８において、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界（スリット領域ＡSのエッジ）における枠Ｆ２内の領域では、図７の枠Ｆ１内の領域と同様に、応力集中が起こっており、波打ち現象が発生している。一方、図８において、オンチップレンズ形成領域ＡO上の枠Ｆ３内の領域では、最大で951Mpaの応力がかかっているが、波打ち現象は発生してない。
【００４８】
すなわち、図８において、枠Ｆ３内の領域のほうが、枠Ｆ２内の領域よりも応力の最大値が大きいにもかかわらず、枠Ｆ３内の領域では、応力に起因した波打ち現象は発生していない。このことは、オンチップレンズ形成領域ＡO上の枠Ｆ３内の領域における応力に起因した波打ち現象が発生しなかったのであるから、オンチップレンズ形成領域ＡO上の領域であって、枠Ｆ３内の領域での応力の最大値（951Mpa）よりも、小さい応力がかかっている領域であれば、その領域における応力に起因した波打ち現象は発生しないという結論（仮説）を導くことができる。以下、この仮説に基づいたシミュレーションの結果について述べる。
【００４９】
（本技術の適用後のモードＢの解析結果）
図９は、本技術を適用後のモードＢにおける応力の解析結果を示す斜視図である。
【００５０】
図９において、オンチップレンズ形成領域ＡO上の枠Ｆ４内の領域では、最大で940Mpaの応力がかかっているが、図８の枠Ｆ３内の領域での応力の最大値（951Mpa）よりも小さいので、波打ち現象は発生しないことが確認された。また、図９において、外周領域ＡPまで拡張されたオンチップレンズ形成領域ＡO（オンチップレンズ拡張領域）上の枠Ｆ５内の領域では、最大で816Mpaの応力がかかっているが、図８の枠Ｆ３内の領域での応力の最大値（951Mpa）よりも小さいので、波打ち現象は発生しないことが確認された。
【００５１】
（本技術の適用後のモードＡの解析結果）
図１０は、本技術を適用後のモードＡにおける応力の解析結果を示す斜視図である。
【００５２】
図１０において、オンチップレンズ形成領域ＡO上の枠Ｆ６内における、配線パターン１７１の影響を受ける領域では、最大で236Mpaの応力がかかっているが、図８の枠Ｆ３内の領域での応力の最大値（951Mpa）よりも小さいので、波打ち現象は発生しないことが確認された。
【００５３】
（本技術の適用前後の応力と波打ち現象との関係）
図１１は、上述した本技術の適用前後におけるモードＡ，Ｂの応力と波打ち現象との関係を示す図である。図１１において、縦軸は、応力の値（単位：Mpa）を表している。また、横軸は、本技術の適用前後におけるモードＡ，Ｂにおける、応力の解析対象となる撮像領域ＡI又は外周領域ＡP上の領域を表している。すなわち、撮像領域ＡIには、オンチップレンズ形成領域ＡOが形成されているが、外周領域ＡPでは、本技術の適用前であればフラット領域ＡFが形成され、本技術の適用後であればオンチップレンズ形成領域ＡOが形成されることになる。
【００５４】
図１１において、本技術の適用前のモードＢにおける撮像領域ＡI（図８の枠Ｆ３内の領域）では、最大で951Mpaの応力がかかっているが、波打ち現象は発生してない。したがって、オンチップレンズ形成領域ＡO上の領域において、951Mpaである応力よりも、小さい応力がかかっている領域であれば、波打ち現象は発生しないという仮説を導くことができる。
【００５５】
また、図１１において、本技術を適用後のモードＢにおける撮像領域ＡI（図９の枠Ｆ４内の領域）では、最大で940Mpaの応力がかかっているが、波打ち不発生の領域（図８の枠Ｆ３内の領域）における応力の最大値（951Mpa）よりも小さいので、波打ち現象は発生しないことが確認された。一方、本技術を適用後のモードＢにおける外周領域ＡP（図９の枠Ｆ５内の領域）では、最大で816Mpaの応力がかかっているが、波打ち不発生の領域（図８の枠Ｆ３内の領域）における応力の最大値（951Mpa）よりも小さいので、波打ち現象は発生しないことが確認された。
【００５６】
さらに、図１１において、本技術を適用後のモードＡにおける外周領域ＡP（図１０の枠Ｆ６内の領域）では、最大で236Mpaの応力がかかっているが、波打ち不発生の領域（図８の枠Ｆ３内の領域）における応力の最大値（951Mpa）よりも小さいので、波打ち現象は発生しないことが確認された。
【００５７】
以上のシミュレーションによって、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界（スリット領域ＡSのエッジ）で応力集中が起こることで、波打ち現象が発生することと、オンチップレンズ形成領域ＡOを拡張することで、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界（スリット領域ＡSのエッジ）での応力集中が回避され、結果として波打ち現象を抑制することができることが確認された。
【００５８】
（オンチップレンズ形成領域ＡOの変形例）
上述した説明では、オンチップレンズ形成領域ＡOを、その構造上可能な限り外周領域ＡPに拡張することで、応力集中が起こらないようにしたが、波打ち現象の原因である応力集中が起こらなければ、上述した形態以外の他の形態を採用するようにしてもよい。すなわち、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界（スリット領域ＡSのエッジ）において、波打ち現象の原因である応力集中さえ起こらなければよいのであって、オンチップレンズ形成領域ＡOは、様々な形態を採用することができる。
【００５９】
（面取りされた形状）
例えば、図１２のＡにおいては、オンチップレンズ形成領域ＡOにおける、８×８のオンチップレンズからなる端部の領域（例えば、矩形の領域の左上角）を拡大して表している。ここで、図１２のＢに示すように、オンチップレンズ形成領域ＡOにおける端部の領域（以下、「端部領域ＡE」という）において、左上角の近傍のオンチップレンズ（この例では、１０個のオンチップレンズ）を斜め方向に取り除いて、面取りを行うようにする。
【００６０】
なお、図１２のＢにおいては、オンチップレンズ形成領域ＡO（矩形の領域）の四隅のうちの一隅（左上角）を例示しているが、残りの三隅（左下角、右上角、及び、右下角）についても、同様に斜め方向にオンチップレンズを取り除いて面取りが行われるようにする。
【００６１】
これにより、矩形の形状からなるオンチップレンズ形成領域ＡOにおいては、その四隅が面取りされることになる。すなわち、オンチップレンズ形成領域ＡOを矩形の形状とした場合、その端部に応力が集中してしまい、波打ち現象が発生する可能性があるが、面取りを行うことで、応力の集中をやわらげて、波打ち現象の発生を抑制することができる。
【００６２】
また、図１２のＢ（図１３のＡ）のオンチップレンズ形成領域ＡOの端部領域ＡEを、オンチップレンズ単位で見れば、矩形構造となっているので、これを避けるためには、面取りされた端部領域ＡEに、単位画素３１に対応して形成されるオンチップレンズよりもサイズ（径）の小さいオンチップレンズをさらに設けて、より細かい矩形構造となるようにすればよい。
【００６３】
例えば、図１３のＢにおいて、オンチップレンズ形成領域ＡOの端部領域ＡEには、オンチップレンズを４分割した大きさからなる複数の４分割オンチップレンズが、斜め方向に取り除かれたオンチップレンズの位置に合わせて配置されている。ここでは、３個の４分割オンチップレンズを一組として、４組の４分割オンチップレンズを、逆Ｌ字型に配置することで、より滑らかに面取りされることになる。
【００６４】
なお、同様にして、４分割オンチップレンズをさらに４分割した１６分割オンチップレンズを、３個を一組として逆Ｌ字型に配置することで、さらに滑らかに面取りされることになる。つまり、オンチップレンズの４分割を繰り返して、順次、３個を一組として逆Ｌ字型に、端部領域ＡEに配置していくことで、より完全な面取りに近づくことになる。また、ここでも、オンチップレンズ形成領域ＡOの四隅のうちの一隅（左上角）を例示したが、残りの三隅（左下角、右上角、及び、右下角）についても同様に面取りが行われることになる。
【００６５】
（円形又は楕円形の形状）
また、拡張後のオンチップレンズ形成領域ＡOは、撮像領域ＡIと同様の矩形の形状だけでなく、任意の形状とすることができる。
【００６６】
例えば、図１４のＡにおいて、拡張後のオンチップレンズ形成領域ＡOは、面取りされた矩形の形状から構成されているが、図１４のＢに示すように、拡張後のオンチップレンズ形成領域ＡOを、楕円の形状とすることができる。また、図示はしていないが、拡張後のオンチップレンズ形成領域ＡOは、撮像領域ＡIと重なる領域が確保されていれば、円形などの他の形状とすることもできる。すなわち、応力の集中を抑制する観点からすれば、円形又はそれに近い形状が理想的であるが、円形又はそれに近い形状にすると、その分だけ外周領域ＡPが増えることになるため、それらを考慮して最適な形状とすればよい。
【００６７】
（所定の曲率を有する形状）
また、例えば、図１５のＢに示すように、オンチップレンズ形成領域ＡOの四隅の拡張領域（オンチップレンズ拡張領域）を、所定の曲率を有する形状とするようにしてもよい。すなわち、この場合、オンチップレンズ拡張領域は、いわば耳構造として形成されることになる。図１５のＢに示した所定の曲率を有する形状を採用することで、例えばコレット接触領域を確保することができるというメリットがある。
【００６８】
（湾曲イメージセンサ）
固体撮像装置１０としては、光入射側の面（撮像領域ＡI）が凹曲面を有する曲面形状のイメージセンサ（湾曲イメージセンサ）を採用することができる。特に、固体撮像装置１０として湾曲イメージセンサを用いた場合には、撮像領域ＡIの中央側により大きな圧力が加わることになるので、波打ち現象の発生がより顕著になることが想定されるが、本技術を適用して、オンチップレンズ形成領域ＡOを拡張することで、オンチップレンズ形成領域ＡOとフラット領域ＡFとの境界での応力集中が回避され、波打ち現象を抑制することができる。
【００６９】
＜２．カメラモジュールの構成＞
【００７０】
本技術は、固体撮像装置への適用に限られるものではない。すなわち、本技術は、固体撮像装置のほかに光学レンズ系等を有するカメラモジュール、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置、撮像機能を有する携帯端末装置（例えばスマートフォンやタブレット型端末）、又は画像読取部に固体撮像装置を用いる複写機など、固体撮像装置を有する電子機器全般に対して適用可能である。
【００７１】
図１６は、固体撮像装置を有するカメラモジュールの構成例を示す図である。
【００７２】
図１６において、カメラモジュール２００は、光学レンズ系２１１、固体撮像装置２１２、入出力部２１３、DSP（Digital Signal Processor）回路２１４、及び、CPU２１５を１つに組み込んで、モジュールを構成している。
【００７３】
固体撮像装置２１２は、図１の固体撮像装置１０に対応しており、その構造として、例えば、図５の断面構造が採用されている。すなわち、固体撮像装置２１２においては、オンチップレンズ形成領域ＡOがその構造上可能な限り拡張されている。固体撮像装置２１２は、光学レンズ系２１１を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
【００７４】
入出力部２１３は、外部との入出力のインターフェースとしての機能を有する。DSP回路２１４は、固体撮像装置２１２から供給される信号を処理するカメラ信号処理回路である。CPU２１５は、光学レンズ系２１１の制御や、入出力部２１３との間でデータのやりとりなどを行う。
【００７５】
また、カメラモジュール２０１としては、例えば、光学レンズ系２１１、固体撮像装置２１２、及び、入出力部２１３のみでモジュールが構成されるようにしてもよい。この場合、固体撮像装置２１２からの画素信号が入出力部２１３を介して出力される。さらに、カメラモジュール２０２としては、光学レンズ系２１１、固体撮像装置２１２、入出力部２１３、及び、DSP回路２１４によりモジュールが構成されるようにしてもよい。この場合、固体撮像装置２１２からの画素信号は、DSP回路２１４により処理され、入出力部２１３を介して出力される。
【００７６】
カメラモジュール２００，２０１，２０２は、以上のように構成される。カメラモジュール２００，２０１，２０２においては、波打ち現象の原因である応力集中を回避するための構造を有する固体撮像装置２１２が設けられているため、固体撮像装置２１２において、樹脂が波打つなどの外観上の不具合を抑制することができる。
【００７７】
＜３．電子機器の構成＞
【００７８】
図１７は、固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示すブロック図である。
【００７９】
図１７の電子機器３００は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯端末装置などの電子機器である。
【００８０】
図１７において、電子機器３００は、固体撮像装置３０１、DSP回路３０２、フレームメモリ３０３、表示部３０４、記録部３０５、操作部３０６、及び、電源部３０７から構成される。また、電子機器３００において、DSP回路３０２、フレームメモリ３０３、表示部３０４、記録部３０５、操作部３０６、及び、電源部３０７は、バスライン３０８を介して相互に接続されている。
【００８１】
固体撮像装置３０１は、図１の固体撮像装置１０に対応しており、その構造として、例えば、図５の断面構造が採用されている。すなわち、固体撮像装置３０１においては、オンチップレンズ形成領域ＡOがその構造上可能な限り拡張されている。固体撮像装置３０１は、光学レンズ系（不図示）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
【００８２】
DSP回路３０２は、固体撮像装置３０１から供給される信号を処理するカメラ信号処理回路である。DSP回路３０２は、固体撮像装置３０１からの信号を処理して得られる画像データを出力する。フレームメモリ３０３は、DSP回路３０２により処理された画像データを、フレーム単位で一時的に保持する。
【００８３】
表示部３０４は、例えば、液晶パネルや有機EL（Electro Luminescence）パネル等のパネル型表示装置からなり、固体撮像装置３０１で撮像された動画又は静止画を表示する。記録部３０５は、固体撮像装置３０１で撮像された動画又は静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体に記録する。
【００８４】
操作部３０６は、ユーザによる操作に従い、電子機器３００が有する各種の機能についての操作指令を出力する。電源部３０７は、DSP回路３０２、フレームメモリ３０３、表示部３０４、記録部３０５、及び、操作部３０６の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
【００８５】
電子機器３００は、以上のように構成される。電子機器３００においては、波打ち現象の原因である応力集中を回避するための構造を有する固体撮像装置３０１が設けられているため、固体撮像装置３０１において、樹脂が波打つなどの外観上の不具合を抑制することができる。
【００８６】
＜４．固体撮像装置の使用例＞
【００８７】
図１８は、イメージセンサとしての固体撮像装置１０の使用例を示す図である。
【００８８】
上述した固体撮像装置１０は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。すなわち、図１８に示すように、上述した、鑑賞の用に供される画像を撮影する鑑賞の分野だけでなく、例えば、交通の分野、家電の分野、医療・ヘルスケアの分野、セキュリティの分野、美容の分野、スポーツの分野、又は、農業の分野などにおいて用いられる装置でも、固体撮像装置１０を使用することができる。
【００８９】
具体的には、上述したように、鑑賞の分野において、例えば、デジタルカメラやスマートフォン、カメラ機能付きの携帯電話機等の、鑑賞の用に供される画像を撮影するための装置（例えば図１７の電子機器３００）で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【００９０】
交通の分野において、例えば、自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【００９１】
家電の分野において、例えば、ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、テレビ受像機や冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。また、医療・ヘルスケアの分野において、例えば、内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【００９２】
セキュリティの分野において、例えば、防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。また、美容の分野において、例えば、肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【００９３】
スポーツの分野において、例えば、スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。また、農業の分野において、例えば、畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【００９４】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上述した複数の実施の形態の全て又は一部を組み合わせた形態を採用することができる。
【００９５】
また、本技術は、以下のような構成をとることができる。
【００９６】
（１）
光電変換素子を有する複数の画素が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上方に、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズと
を備え、
前記オンチップレンズが形成された領域は、前記複数の画素からなる撮像領域に対して外側の領域となる外周領域に拡張されている
固体撮像装置。
（２）
前記オンチップレンズが形成された領域は、前記固体撮像装置の構造上可能な限り前記外周領域に拡張されている
（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記オンチップレンズが形成された領域は、その端部が面取りされた形状からなる
（１）又は（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記オンチップレンズが形成された領域における端部の面取りされた領域には、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズよりもサイズの小さいオンチップレンズが形成される
（３）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記オンチップレンズが形成された領域は、任意の形状からなる
（１）又は（２）に記載の固体撮像装置。
（６）
前記オンチップレンズが形成された領域は、円形又は楕円形の形状からなる
（５）に記載の固体撮像装置。
（７）
前記オンチップレンズが形成された領域は、所定の曲率を有する形状からなる
（５）に記載の固体撮像装置。
（８）
固体撮像装置と、光学系レンズと、信号処理装置とを備え、
前記固体撮像装置は、
光電変換素子を有する複数の画素が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上方に、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズと
を有し、
前記オンチップレンズが形成された領域は、前記複数の画素からなる撮像領域に対して外側の領域となる外周領域に拡張されている
カメラモジュール。
（９）
光電変換素子を有する複数の画素が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上方に、前記画素に対応して形成されるオンチップレンズと
を有し、
前記オンチップレンズが形成された領域は、前記複数の画素からなる撮像領域に対して外側の領域となる外周領域に拡張されている
固体撮像装置を備える
電子機器。
【符号の説明】
【００９７】
１０  固体撮像装置，  ２１  画素アレイ部，  ３１  単位画素，  １０１  半導体基板，  １０２  集光層，  １１１  シリコン基板，  １１２  フォトダイオード，  １１３  パッド電極，  １２１  無機膜，  １２２  平坦化膜，  １２３  カラーフィルタ，  １２４  レンズ樹脂膜，  １２５  反射防止膜，  １５１  構造体，  １５２  ガラス，  ２００，２０１，２０２  カメラモジュール，  ２１２  固体撮像装置，  ３００  電子機器，  ３０１  固体撮像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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