(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部と、前記光電変換部を他の領域と分離するように素子分離領域の下に配置された半導体領域とを含む画素が２次元状に複数配列された撮像領域を有する撮像装置であって、
前記画素内における前記光電変換部の受光面の中心を通る法線に対する前記半導体領域の少なくとも一部の、前記中心から遠ざかる方向へのオフセット量は、前記撮像領域の中心に配された画素に比べて前記撮像領域の周辺部に配された画素が大きい
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記半導体領域は、複数の拡散層を含み、
前記画素内における前記光電変換部の受光面の中心を通る法線に対する前記複数の拡散層の少なくとも１つの拡散層の、前記中心から遠ざかる方向へのオフセット量は、前記撮像領域の中心に配された画素に比べて前記撮像領域の周辺部に配された画素が大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記画素内における前記半導体領域の重心軸は、前記光電変換部の受光面へ入射する光の光軸に沿った方向に傾いていて、
前記画素内における前記光電変換部の受光面の中心を通る法線に対する前記重心軸の傾斜角は、前記撮像領域の中心に配された画素に比べて前記撮像領域の周辺部に配された画素が大きい
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記画素は、複数の波長のいずれかの波長の光が光電変換部へ入射するように、前記いずれかの波長の光を選択的に透過するカラーフィルタをさらに含み、
前記半導体領域の一部の、前記中心から遠ざかる方向へのオフセット量は、前記撮像領域の中心に配された画素に比べて前記撮像領域の周辺部に配された画素が大きく、
前記半導体領域における前記一部は、前記カラーフィルタにより透過される光の波長が長いほど前記光電変換部の受光面から深く位置するように決定されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記オフセット量は、前記撮像領域の中心からの距離が等しい複数の画素において、前記カラーフィルタにより透過される光の波長が長いほど大きくなるように決定されている
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記画素は、前記光電変換部の上方に配された要素をさらに含み、
前記画素内における前記光電変換部の受光面の中心を通る法線に対する前記要素の重心の、前記中心から遠ざかる方向へのオフセット量は、前記撮像領域の中心に配された画素に比べて前記撮像領域の周辺部に配された画素が大きい
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記要素は、マイクロレンズ、カラーフィルタ、層内レンズ、及び配線層の少なくとも１つを含む
ことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置の撮像面へ像を形成する光学系と、
前記撮像装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラやディジタルスチルカメラ等において、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の撮像装置が広く使用されている。撮像装置は、フォトダイオードを含む画素が２次元的に複数配列された撮像領域を有する。
【０００３】
特許文献１に示された撮像装置では、図８に示すように、撮像領域の中心からの距離が遠くなるに従って、画素内におけるフォトダイオードＰＤへ入射する光の光軸ＰＡｃ，ＰＡｂ，ＰＡａがその受光面の法線ＰＬｃ，ＰＬｂ，ＰＬａに対して大きく傾く。この撮像装置では、フォトダイオードＰＤへ効率よく集光するために、フォトダイオードＰＤの上方にオンチップレンズ５４７が設けられている。そして、オンチップレンズ５４７とフォトダイオードＰＤとの間には、撮像領域の中心から画素までの距離（図８のｃ，ｂ，ａの順に距離が遠くなる）に応じて、光の光軸の傾きに沿うようにシフトされた信号線５４４，５４３，５４２が設けられている。これにより、特許文献１によれば、光軸が受光面の法線に対して大きく傾いても光を損失させずにフォトダイオードＰＤへ到達させるようにできるので、撮像領域の周辺部付近におけるフォトダイオードの受光感度を改善できるとされている。
【０００４】
特許文献２に示された撮像装置（ＣＣＤ型イメージセンサ）では、撮像領域におけるその中心から所定の距離だけ離れた画素が、図９に示すような構成をしている。
【０００５】
特許文献２に示された技術では、撮像領域の中心から画素までの距離が遠くなるに従って、受光部（フォトダイオード）６０５へ入射する光の光軸ＰＡがその受光面の法線ＰＬに対して大きく傾く。この撮像装置では、受光部６０５へ効率よく集光するために、受光部６０５の上方であって光軸ＰＡに沿った位置にオンチップレンズ６５０が設けられている。そして、受光部６０５内では、撮像領域の中心から画素までの距離に応じて、光の光軸ＰＡの傾きに沿うようにシフトされた不純物領域６０５ａ〜６０５ｃが設けられている。これにより、特許文献２によれば、撮像領域の周辺部付近における斜め入射光によるスミアを抑制できるとされている。
【特許文献１】特開２００３−２７３３４２号公報
【特許文献２】特開２００３−０７８１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示された撮像装置では、図８に示すように、フォトダイオードＰＤに入射した光が光電変換されて電荷が発生する領域ＣＡ１〜ＣＡ３が、撮像領域の中心から画素までの距離が遠くなるに従って、隣接する画素のフォトダイオードＰＤに近くなる。これにより、特定の画素のフォトダイオードＰＤで光電変換された電荷がその特定の画素に隣接する画素のフォトダイオードＰＤへ漏れ込む可能性がある。すなわち、斜め入射光により隣接する画素へ電荷が漏れこむ可能性がある。
【０００７】
特許文献２に記載された撮像装置では、受光部６０５とチャネルストッパ６０９との位置関係が撮像領域内の各画素の間で一様であると考えられる。この場合、受光部６０５に入射した光が光電変換されて電荷が発生する領域が、撮像領域の中心から画素までの距離が遠くなるに従って、チャネルストッパ６０９に近くなることがある。
【０００８】
例えば、撮像領域内で図９に示す画素と撮像領域の中心に関して対称な画素では、受光部６０５の法線ＰＬに対してチャネルストッパ６０９に近づく方向（図９の光軸ＰＡと対称な方向）に光軸が傾いていると考えられる。この場合、受光部６０５におけるチャネルストッパ６０９に近い領域で斜め入射光が光電変換されるので、発生した電荷がチャネルストッパ６０９により形成されたポテンシャル障壁を越えて隣接する画素へ漏れこむ可能性がある。すなわち、斜め入射光により隣接する画素へ電荷が漏れこむ可能性がある。
【０００９】
本発明の目的は、斜め入射光による隣接する画素への電荷の漏れこみを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１側面に係る撮像装置は、光電変換部と、前記光電変換部を他の領域と分離するように素子分離領域の下に配置された半導体領域とを含む画素が２次元状に複数配列された撮像領域を有する撮像装置であって、前記画素内における前記光電変換部の受光面の中心を通る法線に対する前記半導体領域の少なくとも一部のオフセット量は、前記撮像領域の中心に配された画素に比べて前記撮像領域の周辺部に配された画素が大きいことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２側面に係る撮像システムは、上記の撮像装置と、前記撮像装置の撮像面へ像を形成する光学系と、前記撮像装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、斜め入射光による隣接する画素への電荷の漏れこみを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００の概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る撮像装置１００の概略構成を示す図である。
【００１４】
撮像装置１００は、撮像領域ＩＡ、垂直走査回路７９、列回路７０、水平走査回路７１、及び出力回路７２を備える。
【００１５】
撮像領域ＩＡでは、画素が２次元状に複数配列されている。図１には、撮像領域ＩＡの中心ＲＣに近い画素１ｃ１，１ｃ２と、その画素１ｃ１，１ｃ２より中心ＲＣから遠い画素１ｂ１，１ｂ２と、画素１ｂ１，１ｂ２より中心ＲＣから遠い画素１ａ１，１ａ２とが例示されている。画素１ｂ１，１ｂ２、１ａ１，１ａ２は画素１ｃ１，１ｃ２に比べて撮像領域の周辺部に配されているといえる。
【００１６】
垂直走査回路７９は、撮像領域ＩＡを垂直方向に走査することにより、撮像領域ＩＡにおける各画素を駆動する。各画素は、駆動されることにより信号を出力する。
【００１７】
列回路７０は、画素から出力された信号を受けて、所定期間だけその信号を保持する。
【００１８】
水平走査回路７１は、列回路７０を水平方向に走査することにより、列回路７０により保持された信号を順次に出力回路７２へ転送する。
【００１９】
出力回路７２は、転送された信号を増幅して出力する。
【００２０】
次に、各画素の構成を、図２を用いて説明する。図２は、各画素の回路構成を示す図である。図２には、画素１ｃ２の回路構成が例示されているが、他の画素の回路構成も同様である。
【００２１】
画素１ｃ２は、光電変換部ＰＤ、転送部５０、電荷電圧変換部７、出力部６０、選択部３０、及びリセット部４０を含む。
【００２２】
光電変換部ＰＤは、受けた光を光電変換して電荷を発生させる。光電変換部ＰＤは、例えば、フォトダイオードである。光電変換部ＰＤは、電荷蓄積領域４を含む。
【００２３】
転送部５０は、光電変換部ＰＤで発生した電荷を電荷電圧変換部７へ転送する。転送部５０は、例えば、転送ＭＯＳトランジスタであり、そのゲート電極３に垂直走査回路７９からアクティブな信号が供給された際に、オンして、光電変換部ＰＤで発生した電荷を電荷電圧変換部７へ転送する。
【００２４】
電荷電圧変換部７は、電荷を電圧に変換する。電荷電圧変換部７は、光電変換部ＰＤから転送された電荷を電圧に変換して、変換した電圧を出力部６０へ入力する。電荷電圧変換部７は、例えば、フローティングディフュージョンである。
【００２５】
出力部６０は、電荷電圧変換部７から入力された電圧に応じた信号を選択部３０経由で列信号線ＲＬへ出力する。出力部６０は、例えば、増幅ＭＯＳトランジスタであり、そのゲート電極に入力された電圧に応じた信号を増幅して、増幅した信号をソース経由で列信号線ＲＬへ出力する。
【００２６】
選択部３０は、画素が選択状態にされた際に、出力部６０から出力された信号を列信号線ＲＬへ転送する。選択部３０は、例えば、選択ＭＯＳトランジスタであり、そのゲート電極に垂直走査回路７９からアクティブな信号が供給された際に、オンして、出力部６０から出力された信号を列信号線ＲＬへ転送する。
【００２７】
リセット部４０は、電荷電圧変換部７をリセットする。リセット部４０は、例えば、リセットＭＯＳトランジスタであり、そのゲート電極に垂直走査回路７９からアクティブな信号が供給された際に、オンして、電荷電圧変換部７をリセットする。
【００２８】
次に、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１００における画素の断面構成について、図３を用いて説明する。図３のａは、図１におけるＡ−Ａ’断面に対応する断面構成図である。図３のｂは、図１におけるＢ−Ｂ’断面に対応する断面構成図である。図３のｃは、図１におけるＣ−Ｃ’断面に対応する断面構成図である。
【００２９】
１９は、ｎ型の不純物を含む半導体領域である。２は、ｎ型の不純物を含む半導体領域であって、エピタキシャル成長により形成されたエピタキシャル層である。９は、ｐ型の不純物を高濃度に含む半導体領域であって、電荷のオーバーフローバリアを形成する。
【００３０】
これらの領域は、例えば、次のように形成される。ｎ型の不純物を含む下地基板を用意し、その下地基板の表面近傍にｐ型の不純物を注入することにより、下地基板内に半導体領域１９及び半導体領域９を形成する。その後、下地基板の上にエピタキシャル層２をエピタキシャル成長させる。これにより、半導体基板ＳＢが形成される。
【００３１】
なお、これらの領域は、他の方法で形成されても良い。例えば、半導体基板ＳＢを準備して、その半導体基板ＳＢに対してイオン注入を行うことにより半導体領域９やその上の半導体領域を形成しても良い。
【００３２】
３は、ポリシリコンなどで形成された電極であって、転送部５０（転送ＭＯＳトランジスタ）のゲート電極である。
【００３３】
４は、半導体基板ＳＢの内部におけるｎ型の不純物を含む半導体領域であって、光電変換により発生した電荷を蓄積する電荷蓄積領域である。５は、半導体基板ＳＢの表面におけるｐ型の不純物を含む半導体領域であって、電荷蓄積領域４を保護する保護領域である。エピタキシャル層２、電荷蓄積領域４、及び保護領域５は、光電変換部ＰＤ（埋め込み型のフォトダイオード）として機能するよう構成されている。光電変換部ＰＤでは、エピタキシャル層２と電荷蓄積領域４との界面近傍で光電変換が行われ、発生した電荷が電荷蓄積領域４に蓄積される。このとき、保護領域５により暗電流が低減されている。また、電荷蓄積領域４は、転送部５０（転送ＭＯＳトランジスタ）のソースとして機能する。
【００３４】
なお、光電変換部ＰＤの構成は、埋め込み型以外の構成であってもよい。
【００３５】
６は、絶縁膜（素子分離膜）を有しており、活性領域を他の活性領域と分離するための素子分離領域である。電荷電圧変換部７は、ｎ型の不純物を高濃度に含む半導体領域であって、光電変換部ＰＤにより転送された電荷を電圧に変換する領域（フローティングディフュージョン）である。電荷電圧変換部７は、転送部５０（転送ＭＯＳトランジスタ）のドレインとして機能する。
【００３６】
１３，１４は、それぞれ、半導体基板ＳＢの上方における所望の配線パターンを有するように形成された配線層である。配線層１３，１４は、例えば、金属で形成される。８，２１，２２は、それぞれ、ゲート電極３及び配線層１３，１４を互いに絶縁する層間絶縁膜である。１５は、最上の層間絶縁膜２２の上にプラズマシリコン窒化膜等で形成された層内レンズである。この層内レンズ１５は、光電変換部ＰＤの上方に配置されている。
【００３７】
２３は、光電変換部ＰＤの上方であって層内レンズ１５の上に設けられた平坦化層である。１６は、平坦化層２３の上に設けられた層であり、複数の波長のいずれかの波長の光を選択的に透過するカラーフィルタを含むカラーフィルタ層である。カラーフィルタ層１６に含まれるカラーフィルタは、例えば、ＲＧＢのいずれかの波長の光を選択的に透過する原色フィルターである。
【００３８】
１７は、光電変換部ＰＤの上方であってカラーフィルタ層１６のカラーフィルタの上に設けられたマイクロレンズである。
【００３９】
１０は、光電変換部ＰＤを他の領域（他の画素の光電変換部ＰＤ）と分離するように素子分離領域６の下に配置された半導体領域である。半導体領域１０は、複数の拡散層１０ａ〜１０ｄを含む。複数の拡散層１０ａ〜１０ｄは、それぞれ、ｐ型の不純物を高濃度に含む層であり、電荷蓄積領域４に蓄積されるべき電荷に対するポテンシャル障壁を形成する。
【００４０】
ところで、撮像装置１００に対して、用いられている撮影レンズ９２の絞り９３（図４参照）によって決定される射出瞳と呼ばれる擬似的な光源が存在する。レンズ焦点から射出瞳までの距離である射出瞳距離が有限であるために、撮像領域１８の中心ＲＣから周辺部へ行くに従って光電変換部ＰＤに入射する光の光軸ＰＡｃ〜ＰＡａが法線ＰＬｃ〜ＰＬａに対して傾き、入射角度が大きくなる。
【００４１】
ここで、仮に、画素内における光電変換部を他の画素の光電変換部と分離するための半導体領域が、撮像領域の中心から画素までの距離に関わらず、光電変換部の受光面の中心を通る法線に対して一定のオフセット量を有している場合を考える。この場合、光電変換部ＰＤにおけるその分離するための半導体領域に近い領域で斜め入射光が光電変換され得るので、発生した電荷がその半導体領域により形成されたポテンシャル障壁を越えて隣接する画素へ漏れこむ可能性がある。すなわち、斜め入射光により隣接する画素へ電荷が漏れこむ可能性がある。
【００４２】
それに対して、本実施形態の撮像装置１００では、撮像領域１８における各画素が次のような特徴を有する。すなわち、画素内における光電変換部ＰＤの受光面の中心を通る法線ＰＬｃ〜ＰＬａに対する半導体領域１０の少なくとも一部のオフセット量は、撮像領域１８の中心に配された画素に比べて前記撮像領域の周辺部に配された画素が大きい。すなわち、画素内における光電変換部ＰＤの受光面の中心を通る法線ＰＬｃ〜ＰＬａに対する半導体領域１０の一部の拡散層１０ｂのオフセット量ＯＦ１ｃ〜ＯＦ１ａは、撮像領域１８の中心に配された画素に比べて前記撮像領域の周辺部に配された画素が大きい。
【００４３】
例えば、撮像領域１８の中心ＲＣ（図１参照）に近い画素１ｃ２内では、法線ＰＬｃに対する拡散層１０ｂのオフセット量がＯＦ１ｃになる。中心ＲＣ（図１参照）から画素１ｃ２より遠い画素１ｂ２内では、法線ＰＬｂに対する拡散層１０ｂのオフセット量がＯＦ１ｂ（＞ＯＦ１ｃ）になる。中心ＲＣ（図１参照）から画素１ｂ２より遠い画素１ａ２内では、法線ＰＬａに対する拡散層１０ｂのオフセット量がＯＦ１ａ（＞ＯＦ１ｂ）になる。すなわち、画素１ｃ２，１ｂ２，１ａ２内におけるオフセット量は、
ＯＦ１ｃ＜ＯＦ１ｂ＜ＯＦ１ａ・・・数式１の関係にある。ここで、異なるフォトマスクを用いて各拡散層１０ａ〜１０ｄごとにイオン注入を行うことにより、法線に対するオフセット量の互いに異なり得る複数の拡散層１０ａ〜１０ｄを得ることができる。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、画素内における光電変換部ＰＤの光電変換が行われる領域とポテンシャル障壁を形成するための半導体領域との距離を、撮像領域１８の各画素について均等にすることができる。このため、撮像領域の中心から画素までの距離が遠くなっても、光電変換により発生した電荷が半導体領域によるポテンシャル障壁を越えることを抑制できる。すなわち、斜め入射光による隣接する画素への電荷の漏れこみを抑制することができる。ここで光電変換部ＰＤの光電変換が行われる領域とポテンシャル障壁を形成するための半導体領域との距離は全画素で全て等しくする必要はない。撮像領域の中心からの距離に応じて複数の領域に分け、領域ごとにオフセット量をかえることもできる。更にはセンサチップのサイズによっては中心に配された画素に比べてオフセット量を大きくする画素を撮像領域内の周辺部の最も外側に配される画素のみにしてもよい。
【００４５】
また、斜め入射光が光電変換の行われるべき領域を通過して隣接する画素の光電変換部へ到達することも抑制できる。
【００４６】
さらに、画素内におけるポテンシャル障壁を形成するための半導体領域以外の部分は、構造の変更がないので、撮像領域の各画素の間での特性ばらつきも抑制できる。これにより、例えば、転送トランジスタ（転送部）のチャネルやフォトダイオード（光電変換部）の空乏領域を考慮してフォトダイオード（光電変換部）を決定できるので、設計の自由度が高くなる。
【００４７】
なお、撮像領域１８の中心ＲＣから距離に応じてオフセット量を変える半導体領域１０内の拡散層は、拡散層１０ｂ以外の拡散層１０ａ，１０ｃ，１０ｄであっても良いし、拡散層１０ｂと他の拡散層１０ａ，１０ｃ，１０ｄとの組み合わせでも良い。
【００４８】
また、半導体領域１０に含まれる拡散層の数は、図３に示される４つ以外であっても良い。
【００４９】
さらに、半導体領域１０におけるオフセット量を変える部分及びそのオフセット量は、カラーフィルタにより透過される光の波長に応じて決定されていてもよい。
【００５０】
例えば、図５に示すように、撮像領域１８の中心からの距離が画素１ｂ２と同様だが、カラーフィルタにより透過される光の波長が互いに異なる画素１ｂ２１〜１ｂ２３を考える。画素１ｂ２１では、カラーフィルタ１６１により青色の波長の光が透過される。画素１ｂ２２では、カラーフィルタ１６２により緑色の波長の光が透過される。画素１ｂ２３では、カラーフィルタ１６３により赤色の波長の光が透過される。この場合、画素１ｂ２１内で光電変換が行われる領域は、半導体基板ＳＢの表面に近く、画素１ｂ２３内で光電変換が行われる領域は、半導体基板ＳＢの表面から深く、画素１ｂ２２内で光電変換が行われる領域は、両者の中間付近に位置している。この場合でも、半導体領域１０における一部のオフセット量を、撮像領域１８の中心ＲＣから画素までの距離が遠くなるほど大きくなるように決定されている。半導体領域１０におけるその一部は、カラーフィルタにより透過される光の波長が長いほど光電変換部ＰＤの受光面から深く位置するように決定されている。そして、そのオフセット量ＯＦ１ｂ１〜ＯＦ１ｂ３は、撮像領域１８の中心ＲＣから画素までの距離が等しい場合、カラーフィルタ１６１〜１６３により透過される光の波長が長いほど大きくなるように決定されている。
【００５１】
これにより、画素内における光電変換部ＰＤの光電変換が行われる領域とポテンシャル障壁を形成するための半導体領域との距離を、光電変換部ＰＤへ入射する光の波長が画素の間で異なっても、撮像領域１８の各画素について均等にすることができる。
【００５２】
次に、本発明の撮像装置を適用した撮像システムの一例を図４に示す。
【００５３】
撮像システム９０は、図４に示すように、主として、光学系、撮像装置１００及び信号処理部を備える。光学系は、主として、シャッター９１、撮影レンズ９２及び絞り９３を備える。信号処理部は、主として、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６、画像信号処理部９７、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、タイミング発生部９８、全体制御・演算部９９、記録媒体８８及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を備える。なお、信号処理部は、記録媒体８８を備えなくても良い。
【００５４】
シャッター９１は、光路上において撮影レンズ９２の手前に設けられ、露出を制御する。
【００５５】
撮影レンズ９２は、入射した光を屈折させて、撮像装置１００の撮像領域１８（撮像面）に被写体の像を形成する。
【００５６】
絞り９３は、光路上において撮影レンズ９２と撮像装置１００との間に設けられ、撮影レンズ９２を通過後に撮像装置１００へ導かれる光の量を調節する。
【００５７】
撮像装置１００は、撮像領域１８に形成された被写体の像を画像信号に変換する。撮像装置１００は、その画像信号を撮像領域１８から読み出して出力する。
【００５８】
撮像信号処理回路９５は、撮像装置１００に接続されており、撮像装置１００から出力された画像信号を処理する。
【００５９】
Ａ／Ｄ変換器９６は、撮像信号処理回路９５に接続されており、撮像信号処理回路９５から出力された処理後の画像信号（アナログ信号）をデジタル信号へ変換する。
【００６０】
画像信号処理部９７は、Ａ／Ｄ変換器９６に接続されており、Ａ／Ｄ変換器９６から出力された画像信号（デジタル信号）に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、全体制御・演算部９９及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４などへ供給される。
【００６１】
メモリ部８７は、画像信号処理部９７に接続されており、画像信号処理部９７から出力された画像データを記憶する。
【００６２】
外部Ｉ／Ｆ部８９は、画像信号処理部９７に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、外部Ｉ／Ｆ部８９を介して外部の機器（パソコン等）へ転送する。
【００６３】
タイミング発生部９８は、撮像装置１００、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７に接続されている。これにより、撮像装置＊、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７へタイミング信号を供給する。そして、撮像装置１００、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７がタイミング信号に同期して動作する。
【００６４】
全体制御・演算部９９は、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に接続されており、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を全体的に制御する。
【００６５】
記録媒体８８は、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に取り外し可能に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を介して記録媒体８８へ記録する。
【００６６】
以上の構成により、撮像装置１００において良好な画像信号が得られれば、良好な画像（画像データ）を得ることができる。
【００６７】
次に、本発明の第２実施形態に係る撮像装置について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置における画素の断面構成を示す図である。図６のａは、図１におけるＡ−Ａ’断面に対応する断面構成図である。図６のｂは、図１におけるＢ−Ｂ’断面に対応する断面構成図である。図６のｃは、図１におけるＣ−Ｃ’断面に対応する断面構成図である。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分の説明を省略する。
【００６８】
本実施形態の撮像装置では、撮像領域１８における各画素が次のような特徴を有する。すなわち、画素内における光電変換部ＰＤの受光面の中心を通る法線ＰＬｃ，ＰＬｂ，ＰＬａに対する半導体領域１０の重心軸ＧＡｃ，ＧＡｂ，ＧＡａの傾斜角は、撮像領域１８の中心ＲＣから画素までの距離が遠くなるほど大きくなるように決定されている。すなわち、画素内における半導体領域１０の重心軸ＧＡｃ，ＧＡｂ，ＧＡａは、光電変換部ＰＤの受光面へ入射する光の光軸ＰＡｃ，ＰＡｂ，ＰＡａに沿った方向に傾いている。
【００６９】
例えば、撮像領域１８の中心ＲＣ（図１参照）に近い画素１ｃ２内では、法線ＰＬｃに対する重心軸ＧＡｃの傾斜角がγ（≒０）になる。中心ＲＣ（図１参照）から画素１ｃ２より遠い画素１ｂ２内では、法線ＰＬｂに対する重心軸ＧＡｂの傾斜角がβ（＞γ）になる。中心ＲＣ（図１参照）から画素１ｂ２より遠い画素１ａ２内では、法線ＰＬａに対する重心軸ＧＡａの傾斜角がα（＞β）になる。すなわち、画素１ｃ２，１ｂ２，１ａ２内における傾斜角は、
γ（≒０）＜β＜α・・・数式２
の関係にある。ここで、異なるフォトマスクを用いて各拡散層１０ａ〜１０ｄごとにイオン注入を行うことにより、法線に対するオフセット量の互いに異なる複数の拡散層１０ａ〜１０ｄを得ることができる。
【００７０】
このように、本実施形態によれば、画素内における光電変換部ＰＤの光電変換が行われる領域と半導体領域１０との距離を、光電変換が行われる領域の深さが画素の間で異なっていても、撮像領域１８の各画素について均等にすることができる。すなわち、画素内における光電変換部ＰＤの光電変換が行われる領域と半導体領域１０との距離を、光電変換部ＰＤへ入射する光の波長が画素の間で異なっても、撮像領域１８の各画素について均等にすることができる。ここで光電変換部ＰＤの光電変換が行われる領域とポテンシャル障壁を形成するための半導体領域との距離は全画素で全て等しくする必要はない。撮像領域の中心からの距離に応じて複数の領域に分け、領域ごとにオフセット量をかえることもできる。更にはセンサチップのサイズによっては中心に配された画素に比べてオフセット量を大きくする画素を撮像領域内の周辺部の最も外側に配される画素のみにしてもよい。
【００７１】
また、全ての色に対応して、撮像領域１８における隣接する画素の間で同様なシュリンク率でのレイアウトパターンを用いて各画素のパターンを形成することができる。
【００７２】
次に、本発明の第３実施形態に係る撮像装置について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る撮像装置における画素の断面構成を示す図である。図７のａは、図１におけるＡ−Ａ’断面に対応する断面構成図である。図７のｂは、図１におけるＢ−Ｂ’断面に対応する断面構成図である。図７のｃは、図１におけるＣ−Ｃ’断面に対応する断面構成図である。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様の部分の説明を省略する。
【００７３】
本実施形態の撮像装置では、撮像領域１８における各画素が次のような特徴を有する。すなわち、画素内における光電変換部ＰＤの受光面の中心を通る法線ＰＬｃ，ＰＬｂ，ＰＬａに対する要素の重心のオフセット量は、撮像領域１８の中心ＲＣから画素までの距離が遠くなるほど大きくなるように決定されている。ここで、要素は、マイクロレンズ１７、カラーフィルタ１６、層内レンズ１５、及び配線層１３，１４の少なくとも１つを含む。
【００７４】
例えば、撮像領域１８の中心ＲＣ（図１参照）に近い画素１ｃ２内では、法線ＰＬｃに対するマイクロレンズ１７のオフセット量がＯＦ３ｃ（≒０）になる。中心ＲＣ（図１参照）から画素１ｃ２より遠い画素１ｂ２内では、法線ＰＬｂに対するマイクロレンズ１７のオフセット量がＯＦ３ｂ（＞ＯＦ１ｃ）になる。中心ＲＣ（図１参照）から画素１ｂ２より遠い画素１ａ２内では、法線ＰＬａに対するマイクロレンズ１７のオフセット量がＯＦ１ａ（＞ＯＦ１ｂ）になる。すなわち、画素１ｃ２，１ｂ２，１ａ２内におけるオフセット量は、
ＯＦ３ｃ（≒０）＜ＯＦ３ｂ＜ＯＦ３ａ・・・数式３
の関係にある。
【００７５】
このように、本実施形態によれば、要素を光軸ＰＡｃ〜ＰＡａの傾きに沿うようにシフトさせるので、光軸ＰＡｃ〜ＰＡａが受光面の法線ＰＬｃ〜ＰＬａに対して大きく傾いても光を損失させずに光電変換部ＰＤへ到達させるようにできる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す図。
【図２】各画素の回路構成を示す図。
【図３】本発明の第１実施形態に係る撮像装置における画素の断面構成を示す図。
【図４】第１実施形態に係る撮像装置を適用した撮像システムの構成図。。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例に係る撮像装置における画素の断面構成を示す図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る撮像装置における画素の断面構成を示す図。
【図７】本発明の第３実施形態に係る撮像装置における画素の断面構成を示す図。
【図８】背景技術を説明するための図。
【図９】背景技術を説明するための図。
【符号の説明】
【００７７】
９０  撮像システム
１００  撮像装置
【図１】
0005173496.tif 000002
【図２】
0005173496.tif 000003
【図３】
0005173496.tif 000004
【図４】
0005173496.tif 000005
【図５】
0005173496.tif 000006
【図６】
0005173496.tif 000007
【図７】
0005173496.tif 000008
【図８】
0005173496.tif 000009
【図９】
0005173496.tif 000010