固态成像装置和像机 【发明领域】
本发明涉及一种固态成像装置。特别是，本发明涉及一种其中多个像素设置成矩阵的固态成像装置和使用该装置的像机。
背景技术
在如CCD和MOS图像传感器等固态成像装置中，需要增加聚光率(light-condensing rate)以提高图像质量。为了增加聚光率，一般使用会聚透镜。下面将参照附图介绍固态成像装置的一般结构。
图9是表示固态成像装置中的像素和光敏区之间的位置关系的示意顶部平面图，在该固态成像装置中，多个像素设置成矩阵。
图9所示的固态成像装置包括半导体衬底1、像素2、和光光敏区3。作为半导体衬底1，一般使用p型硅衬底。在半导体衬底1上，多个像素设置成矩阵。应该指出的是这里所示的像素2是突出到半导体衬底1的主表面上的像素。作为突出到半导体衬底1上的像素2的中心的点m(下面将每个这样的点称为“像素的中心”)在纵向和水平方向以固定间隔设置。每个像素2包括将光转换成信号电荷的光电转换部分(未示出)。在像素2的预定区域中形成用于使光电转换部分接收入射光的光敏区3。相同形状地光敏区3形成在每个像素2中，光敏区3的中心与像素2的中心m一致。因此，光敏区3的中心p也在纵向和水平方向以固定间隔设置。
以下参照图10和11更具体地说明像素2和光敏区3的结构。图10是固态成像装置的顶部示意图。图11表示图10中所示的固态成像装置的沿着线A-B截取的剖面结构。图10和11所示固态成像装置包括半导体衬底1、像素2、光敏区3、光电转换部分4、漏区5、栅电极6、器件隔离区7、扫描电路部分8、光屏蔽膜22、滤色器9和会聚透镜10。
每个像素2包括一部分半导体衬底1、光电转换部分4(包括光电二极管)、漏区5、栅电极6、扫描电路部分8和器件隔离区7。光电转换部分4、漏区5和器件隔离区7形成在半导体衬底1上。在半导体衬底1上的光电转换部分4和漏区5之间形成栅电极6。在形成栅电极6的半导体衬底1的表面上，提供绝缘膜21。在绝缘膜21上形成光屏蔽膜22，该光屏蔽膜22留下光电转换部分4内的预定区域不覆盖以便限定光敏区3。在光屏蔽膜22上形成滤色器9，在该滤色器9上可进一步设置会聚透镜10。会聚透镜10与每个像素2对应设置。因此，实现了其中一个像素构成为一个单元(UNIT)的固态成像装置。
对应一个像素2提供的每个会聚透镜10设置成使得它的相应像素2在半导体衬底1的主表面内占据的面积可以尽可能有效地利用，以便允许尽可能多的光被会聚在像素2上。即，会聚透镜10如此设置，当从衬底主表面的正上方观察时会聚透镜10的中心与像素2的中心m一致。同样，形成在每个像素2上的光敏区3如此设置，以便从衬底主表面的正上方观看时像素2的中心m和光敏区3的中心p彼此一致，从而提高了聚光率。如果用这种方式构成固态成像装置，则像素2上的入射光11被会聚透镜10聚焦，然后向像素2的中心m行进。结果是，入射光会聚在光敏区3的中心p，从而可以实现高聚光率。
近年来，随着固态成像装置的微型化，希望使像素小型化。为满足这种需求，例如，如在日本特许公开专利公报No.8-316448中所述的那样，有人建议允许相邻的像素共享栅电极或漏区，以便可以实现像素的小型化。其细节将在下面关于其中每两个像素构成为一个单元(T)的示例固态成像装置进行说明。
图12是固态成像装置的顶部示意图，该固态成像装置构成为每两个像素构成像素的一个单元2a(CELL)。图12所示的固态成像装置与图10所述的固态成像装置相同，除了每两个相邻像素2共享漏区5a之外。通过这种方式，通过除去器件隔离区7可实现像素小型化，其中该器件隔离区7在图10中位于漏区5和光电转换部分4之间，并允许两个像素2共享漏区5a。
然而，尽管实现了像素2的小型化，但是图12所示的固态成像装置存在的问题是：相对于整个固态成像装置的聚光率变低了。结果是，出现像差、色调发暗、感光度发暗、图像感光度下降等问题。
下面将参照附图进行详细说明。
图13是表示在半导体衬底1上在像素2和光敏区3之间的位置关系的顶部示意图。由于两个像素2在像素单元2a内共享漏区5a，如上所述，当从衬底主表面正上方观看时，像素2的中心m和每个像素2内的光敏区3的中心p彼此偏离。因此，尽管在衬底上像素2的中心m以固定间隔设置，但是光敏区3的中心p不像像素2的中心m那样以固定间隔设置，而是以不均匀的间隔设置。
图14表示图12所示的固态成像装置的沿着线A-B截取的剖面结构。如参照图12所述的，当从衬底主表面的正上方观看时像素2的中心m和其光敏区3的中心p彼此偏离。尽管像素2上的入射光11被会聚透镜10会聚，然后朝向像素2的中心m行进，如上所述，但是入射光11不会会聚到光敏区3的中心p上。结果是，与图11所示的固态成像装置的情况相比，光敏区3的光接收灵敏度下降了。可以想到设置每个会聚透镜10使它的中心被调节到光敏区3的中心p，以便提高聚光率。然而，在这种情况下，如上所述，由于衬底上的光敏区3的中心p不以固定间隔设置，因此会聚透镜10的结构不可避免地变得复杂。而且，如果将每个会聚透镜10的位置调整到光敏区3的中心p，则会聚透镜10的尺寸将不得不变小。因此，像素2的整个区域不将被较小的会聚透镜10覆盖。因此，不能有效地利用像素2的整个区域。结果是将降低聚光率。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提供一种固态成像装置，其中不仅实现了像素的小型化，而且实现了高聚光率、高图像灵敏度和优异的图像质量，同时减少色调发暗和感光度发暗。
本发明具有下列特征以实现上述目的。
根据本发明的固态成像装置包括：半导体衬底和多个像素，像素在半导体衬底上设置成两维形式，其中，多个像素的每个具有形成在预定区域内的用于接收入射光的光敏区，并包括用于将光敏区内接收到的入射光转换成信号电荷的光电转换部分；在多个像素的至少一些像素中，当从半导体衬底的主表面正上方观看时，光敏区的中心偏离像素的中心；和多个像素的每个还包括光路改变部分，用于偏转向像素中心行进的入射光，使入射光射向光敏区的中心。
此外，多个像素可设置成矩阵，以便多个像素的中心以固定间隔设置，并且多个光敏区的中心偏离固定间隔，因此当从半导体衬底主表面的上方观看时，多个光敏区的每个的中心偏离相应像素的中心。
优选的是，入射光经至少一个会聚透镜射向像素区。会聚透镜可以是处于循环排列的会聚透镜，从而一个循环对应多个像素或者双凸(柱面)透镜，沿着矩阵的列方向截取的这种透镜的垂直横截面在整个矩阵中是相同的。
多个光敏区可形成在由多个像素构成的一个像素单元中。例如在入射光射到光敏区之前通过的层中形成根据本发明的光路改变部分，其中所述层由折射率高于该层的直接上层和直接下层的材料的折射率的材料形成。通过相对于光敏区的光接收表面具有倾斜度，光路改变部分可偏转向像素中心行进的入射光，使入射光射向光敏区的中心。具体而言，作为这种光路改变部分，可以使用透镜形状或棱镜形状的部件。在本发明中，“透镜”指的是在入射侧具有凸起表面或凹入表面的具有透镜形状的物体，而“棱镜”指的是其入射表面在其至少一部分上相对于光接收表面具有倾斜度的形状的物体。可使用多个透镜状或棱镜状光路改变部分。而且，透镜状光路改变部分和棱镜状光路改变部分的任何组合都可以使用。而且，可以使用具有通过将三棱镜和凸透镜连接在一起而获得的形状的光路改变部分，其中在连接时前者的倾斜面和后者的水平面彼此粘接在一起。
可提供光路改变部分以便每个光路改变部分对应一个像素。或者，光路改变部分可以是循环设置的，以便每个循环对应多个像素。而且，可以使用双凸透镜、棱镜阵列或者这两个的某些组合，其中沿着像素的矩阵的行方向截取的垂直横截面或者沿着像素的矩阵的列方向截取的垂直横截面在整个矩阵中是相同的。
具体而言，根据本发明的固态成像装置是如下固态成像装置，其中在半导体衬底上、在矩阵中设置的多个像素的每个中形成的光敏区中接收入射光，并且输出根据入射光强度的强度的电信号，该固态成像装置包括：多个会聚透镜，用于偏转入射光使入射光会聚在每个像素的中心上；和多个光路改变部分，每个对应一个像素设置，并且每个用于偏转向相应像素的中心行进的入射光使入射光射向相应光敏区的中心，其中，当从半导体衬底的主表面的正上方观看时，多个像素各满足在像素中心和光敏区中心之间的预定数量的位置关系之一，以便满足所有预定数量位置关系的预定数量相邻像素构成一个像素单元；因此每个像素单元具有含有预定数量相邻像素的相同结构；和限定一个单元的一个或多个光路改变部分形成得对应一个像素单元。根据上述结构，可进一步提高聚光率，限定一个单元的一个或多个光路改变部分可以形成为横跨多个相邻像素单元。
优选的是，根据本发明的固态成像装置是一种放大固态成像装置。
根据本发明的固态成像装置可以适当地用于像机。
根据本发明的固态成像装置在至少一部分像素中具有光路改变部分，用于偏转向它们的相应像素中心行进的入射光，使入射光射向光敏区的中心。因此，即使固态成像装置构成为使得当从半导体衬底的主表面正上方观看时光敏区的中心偏离它们的相应像素的中心，以便实现像素小型化，也能实现高聚光率。结果是，提供一种固态成像装置，其中同时实现像素小型化和高图像质量。
当结合附图从本发明的下面详细说明中可明显看出本发明的这些和其它目的、特征、方案和优点。
附图简述
图1是表示根据本发明的固态成像装置的像素和光敏区的相对设置的示意图；
图2是表示根据本发明的固态成像装置的平面结构的示意图；
图3A是表示根据本发明的固态成像装置的剖面结构的示意图；
图3B是表示根据本发明的固态成像装置的光路改变部分的结构的例子的示意图；
图3C是表示根据本发明的固态成像装置的光路改变部分的结构的另一例子的示意图；
图4A-4E是表示根据本发明的固态成像装置在其制造期间的剖面结构的示意图；
图5A-5C是表示根据本发明的固态成像装置在其制造期间的剖面结构的示意图；
图6A和6B是表示根据本发明的固态成像装置在其制造期间的剖面结构的示意图；
图7A是表示根据本发明的固态成像装置的光路改变部分的结构的另一例子的示意图；
图7B是表示根据本发明的固态成像装置的光路改变部分的结构的另一例子的示意图；
图7C是表示根据本发明的固态成像装置的光路改变部分的结构的另一例子的示意图；
图7D是表示根据本发明的固态成像装置的光路改变部分的结构的另一例子的示意图；
图7E是表示根据本发明的固态成像装置的光路改变部分的结构的另一例子的示意图；
图8是表示根据本发明的固态成像装置的结构的另一例子的示意图；
图9是表示其中一个像素限定一个单元的常规固态成像装置的像素和光敏区的相对设置的示意图；
图10是表示其中一个像素限定一个单元的常规固态成像装置的平面结构的示意图；
图11是表示其中一个像素限定一个单元的常规固态成像装置的剖面结构的示意图；
图12是表示其中两个像素限定一个单元的常规固态成像装置的平面结构的示意图；
图13是表示其中两个像素限定一个单元的常规固态成像装置的像素和光敏区的相对设置的示意图；和
图14是表示其中两个像素限定一个单元的常规固态成像装置的剖面结构的示意图。
【具体实施方式】
下面参照附图介绍根据本发明的固态成像装置，其中附图示出了其中每两个像素限定一个单元的示例固态成像装置。
图1是表示固态成像装置的像素和光敏区之间的位置关系的顶部平面示意图，其中在该固态成像装置中多个像素设置成二维排列，例如设置成矩阵。
图1所示的固态成像装置包括半导体衬底1、像素2、和光敏区3。作为半导体衬底1，一般使用p型硅衬底。在半导体衬底1上，多个像素2设置成矩阵，此外，构成像素单元2a，每个像素单元2a由限定一个单元(unit)的两个像素构成。这里，所示的像素2和像素单元2a是半导体衬底1的主表面上的突起。
每个像素2包括将入射光转换成信号电荷的光电转换部分(未示出)。在像素2的预定区域内形成用于使光电转换部分接收入射光的光敏区3。多个像素2设置成使得半导体衬底1上的像素2的中心的所有突出点m(以下称为“像素中心”)以固定间隔设置。
应该指出的是，根据本实施例的一个像素单元2a由预定数量(n)的相邻像素构成，其中这些像素满足相对于像素中心m和光敏区中心的所有预定数量(n)的位置关系。具体而言，构成一个单元的预定数量(n)的相邻像素的每个满足预定数量(n)的位置关系的不同一个。因此每个像素单元2a具有相同的结构。
以下参照图2和3A，更具体地介绍像素2和光敏区3的结构。
图2是表示固态成像装置的顶部示意图。图3A表示图2所示的固态成像装置的沿着线A-B截取的剖面结构。图2和3A所示的固态成像装置包括半导体衬底1、像素2、像素单元2a、光敏区3、光电转换部分4、漏区5a、栅电极6、光屏蔽膜22、器件隔离区7、扫描电路部分8、绝缘膜21、滤色器9、会聚透镜10、层间绝缘膜23、用作光路改变部分的棱镜12a和12b。
每个像素2包括半导体衬底1的一部分、光电转换部分4(包括光电二极管)、漏区5a的一部分、栅电极6、扫描电路部分8、和器件隔离区7。光电转换部分4、漏区5a和器件隔离区7形成在半导体衬底1上。在半导体衬底1上、在光电转换部分4和漏区5a之间形成栅电极6。在其上形成栅电极6的半导体衬底1上提供绝缘膜21。在绝缘膜21上形成光屏蔽膜22，该光屏蔽膜22留下光电转换部分4内的预定区域不覆盖，以便限定光敏区3。在其上形成光屏蔽膜22的半导体衬底1的表面上，提供层间绝缘膜23。在层间绝缘膜23上，形成棱镜12a、或12b。在棱镜12a或12b上形成滤色器9。在滤色器9上，设置会聚透镜10。这里，每对两个像素2共享漏区5a和构成像素单元2a，其中两个像素被看作是一个单元(unit)。
在两个像素构成一个单元的结构的情况下，由于两个像素共享漏区5a，如上所述，在每个像素2内，当从衬底的主表面正上方观看时，像素2的中心m和光敏区3的中心p彼此偏离。因此，参照图1更清楚地理解，尽管在衬底上，像素2的中心m以固定间隔设置，光敏区3的中心p不像像素2的中心m那样以固定间隔设置，而是以不均匀的间隔设置。
包含在每个像素中的会聚透镜10设置成使得可以有效地利用在半导体衬底1的主表面内它的相应像素所占据的面积，以便允许尽可能多的光会聚在像素2上。即，会聚透镜10如此设置，当从半导体衬底1的主表面正上方观看时，会聚透镜10的中心与像素2的中心m一致。这里，会聚透镜10设置成阵列，以便每个会聚透镜10对应一个光敏区3，并且会聚透镜10设置成使得相邻会聚透镜10的边缘彼此接触。
将入射到像素2上的入射光11被会聚透镜10聚焦，然后向像素2的中心m行进。如上所述，当从衬底主表面的正上方观看时，像素2的中心m和光敏区3的中心p彼此偏离。因此，除非像素2包括一个光路改变部分，入射光将在远离光敏区3的中心p的位置被接收，如图14所示。在这种情况下，不能实现足够的聚光率。
因此，在本实施例中，为了增加聚光率，每个像素2设有光路改变部分。作为本实施例的特性部件的光路改变部分将在下面介绍。
提供光路改变部分，以便偏转向像素2的中心m的方向行进的入射光11，使入射光11射向光敏区3的中心p。例如在入射光射到光敏区之前通过的层中形成该光路改变部分，其中所述层由折射率高于该层的直接上层和直接下层的材料的折射率的材料形成。通过相对于光敏区的光接收表面具有倾斜度，光路改变部分可偏转向像素中心行进的入射光，使入射光射向光敏区的中心。该光路改变部分可以是在入射侧具有凸起表面和凹陷表面的透镜形式的，或者是其入射表面在其至少一部分上具有相对于光接收表面的倾斜度的棱镜形式的。除了前述棱镜12a或12b之外，如图3B所示的其垂直横截面为三角形的四棱锥形棱镜12d等可用作棱镜形光路改变部分。而且，也可采用具有通过将三棱镜31a和凸透镜32a连接在一起获得的形状的透镜33等，如图3C所示，其中在上述连接时前者的入射面31b和后者的水平面32b彼此粘接。在本发明中，使用从上述类型中选择的至少一种类型的透镜形或棱镜形光路改变部分就足够了，并且还可以使用从上述类型中选择的光路改变部分的组合形式。还可以同时采用多种类型的透镜形和/或棱镜形光路改变部分。透镜形或棱镜形光路改变部分的曲率或梯度角可以根据当向像素2的中心m行进的入射光11向光敏区3的中心p的方向弯曲时应该偏转的入射光11的量而任意设定。光路改变部分可以设置成每个光路改变部分对应一个像素。作为选择，可以提供循环设置的光路改变部分，以便每个光路改变部分对应限定一个单元的多个像素(即在其上延伸)。
本实施例示出了循环设置以便每个棱镜对应限定一个单元的两个像素的棱镜12a和12b用作光路改变部分的示例情况，如图3A所示。由于棱镜12a和12b具有在入射表面上具有曲率的凸起形状，因此它们还应该被称为具有棱镜功能的凸透镜；然而，为了从在入射表面上具有凸起形状的透镜(下述)即凸透镜中区别它们，棱镜12a和12b将继续被称为“棱镜”。各对应作为一个单元的两个像素的棱镜12a和12b分别设置在半导体衬底1和会聚透镜10之间，以便在两个像素2上延伸。在每个像素单元2a中，每个棱镜12a和12b的子部分(对应一个像素)在像素单元2a上延伸，并且每个棱镜12a和12b的入射面向像素单元2a的中心下降。当从衬底上表面正上方观看像素单元2a时，棱镜12a和12b呈现椭圆形。当从半导体衬底1的主表面的正上方观看时，每个棱镜12a或12b的中心偏离像素单元2a的中心。
棱镜12a和12b由其折射率高于直接位于棱镜12a和12b上面和下面的滤色器9和层间绝缘膜23的材料的折射率的材料(例如SiN(氮化硅))形成。通过下面进一步说明的制造工艺可以很容易地获得棱镜12a和12b。
在其中棱镜12a和12b(光路改变部分)按照图3A所示的方式设置成对应像素单元2a的固态成像装置中，在像素2的方向行进的入射光11首先被会聚透镜10以入射光11会聚在像素2的中心m上的角度聚焦(在这个阶段入射光由参考标记11a表示)。然后，聚焦的入射光11a被棱镜12a或12b折射，以便射向光敏区3的中心p(在这个阶段入射光由参考标记11b表示)。然后，被折射的入射光11b在光敏区3的中心p被接收，并被形成在光敏区3中的光电转换部分转换成信号电荷。
如上所述，即使在当从衬底主表面的正上方观看时像素2的中心m和它们的相应光敏区3的中心p彼此偏离的固态成像装置中，给像素2备有光路改变部分，对于在像素2的中心m方向行进的入射光，可以在不必改变相应会聚透镜10的设置的情况下在相应光敏区3的中心p接收它，由此实现了高聚光率。结果是，实现了一种固态成像装置，其中实现了像素2的小型化和实现了优异的图像质量，同时减少了色调发暗、感光度发暗、图像感光度和光接收灵敏度的下降等。例如，一个3兆像素固态成像装置的情况下，其中像素的一侧长度为2.2im，以相对于光轴L的25度角进入的光的聚光率提高了大约15％，其中光轴L在图3A中由虚线表示。
接着，参照附图介绍具有上述结构的固态成像装置的制造工艺。图4A-4E、图5A-5C和图6A和6B表示在制造根据本发明的固态成像装置的过程中各个阶段的固态成像装置的剖面结构。
首先，以矩阵形式形成包括若干个光电二极管的光电转换部分4，以便使其以固定间隔设置在半导体衬底1上。得到的固态成像装置的剖面结构示于图4A中。
接着，在半导体衬底1的表面上，通过硅衬底的热氧化形成栅极绝缘膜(由氧化硅构成)，图中未示出。然后，在栅极绝缘膜上形成栅电极6。具体而言，栅电极6是如下形成的：通过CVD工艺在半导体衬底1的表面上淀积多晶硅膜，之后通过干刻蚀选择性地除去预定区域内的多晶硅膜。得到的固态成像装置的剖面结构示于图4B中。
然后，利用CVD工艺通过淀积形成绝缘膜21(由氧化硅构成)。注意，绝缘膜21包括布线层，这里省略了它的说明。之后，形成覆盖绝缘膜21的光屏蔽膜22。具体而言，通过PVD工艺或CVD工艺形成由钨、铜、铝等形成的薄膜，以便覆盖绝缘膜21，然后通过干刻蚀选择除去薄膜。这样，除了光屏蔽膜22之外，形成光敏区3。得到的固态成像装置的剖面结构示于图4C中。
随后，通过CVD工艺在光屏蔽膜22和光敏区3上淀积氧化硅膜。之后通过利用CMP工艺对氧化硅膜进行平面化，形成层间绝缘膜23。得到的固态成像装置示于图4D中。
然后，形成折射率比层间绝缘膜23的折射率高的SiN膜24，以便覆盖层间绝缘膜23。具体而言，SiN膜24是通过PVD工艺或CVD工艺形成的，以便覆盖层间绝缘膜23。得到的固态成像装置示于图4E中。
接着，通过向SiN膜24上施加光敏树脂(抗蚀剂)而形成光敏树脂膜25，并且进行构图，以便以固定间隔形成若干个孔26。在一个像素单元2a内，一个孔26形成在相邻光敏区3之间，从而获得这些孔26的栅格。孔26的宽度根据进行下述热处理时转变的光敏树脂(抗蚀剂)膜25的量而设置。得到的固态成像装置的剖面结构示于图5A中。
接着，通过在接近树脂的熔点的温度下加热使已经进行构图的光敏树脂膜25熔化，具体而言，在大约190℃的温度下加热。这样，在每个像素单元2a中，形成具有倾斜平面的棱镜形状25a和25b，其中所述的倾斜平面朝向像素单元2a的中心下降。得到的固态成像装置的剖面结构示于图5B中。
接着，使用棱镜形状25a和25b作掩模，对SiN膜24进行刻蚀。这里，作为刻蚀装置，使用干刻蚀装置，对于SiN(氮化硅)和光敏树脂设置相同的刻蚀率。然后，光(紫外线)27发射在棱镜形状25a和25b上，由此对SiN膜24进行刻蚀处理，因而获得用作光路改变部分的棱镜12a和12b。得到的固态成像装置的剖面结构示于图5C中。
接着，形成覆盖棱镜12a和12b的滤色器9。具体而言，通过利用着色技术或通过施加彩色抗蚀剂在颜色编码基础上淀积三个或四个膜。滤色器9具有低于SiN的折射率的折射率，而SiN是形成棱镜12a和12b的材料。得到的固态成像装置的剖面结构示于图6A中。
最后，在滤色器9上形成会聚透镜10。具体而言，作为会聚透镜10，使用用于热熔透明树脂的叠加抗蚀剂，通过热回流抄写技术形成设置成阵列的微透镜，以便每个微透镜对应像素2的光敏区3。结果是，完成了具有如图6B所示结构的固态成像装置。
如上所述，在根据本实施例的固态成像装置中，即使从半导体衬底的主表面的正上方观看时光敏区的中心偏离相应像素2的中心，也可以在不必改变会聚透镜的设置的情况下实现了高聚光率。结果是，提供一种实现了像素2的小型化和同时实现了高图像质量的固态成像装置。
本实施例已经示出了示例情况，其中使用了各对应作为一个单元的两个像素提供的棱镜12a和12b。或者，可以使用凸透镜30，来代替棱镜，每个凸透镜30对应作为一个单元的两个像素而设置，如图7A所示。
除此之外，本实施例已经示出了如下示例情况：每个会聚透镜10被形成以对应一个光敏区3，即对应一个像素2；光路改变部分循环地排列，以便每个对应作为一个单元的多个像素，并且每个光路改变部分横跨多个像素单元2a形成。或者，可以采用如图7B所示的结构，其中每个会聚透镜10被形成以对应一个像素2，每个光路改变部分被形成以对应一个像素单元2a。而且，如图7C所示，可形成会聚透镜10和棱镜12c，以便每个对应一个像素2。
在上述说明中，棱镜12a和12b被表述为“在入射侧具有凸起表面的棱镜”。然而，根据棱镜的入射表面的曲率，如图7D所示，由T表示的棱镜的部分可以一起被看作是在入射侧具有凹陷表面的凹透镜40。
如上所述，根据本发明的光路改变部分将形成在一层中，在入射光射到光敏区上之前通过所述层，并且所述层由其折射率比直接位于其上的层和其下的层的材料的折射率高的材料形成。此外，根据本发明的光路改变部分具有相对于光敏区的光接收表面的倾斜度。因此，除了图7A-7D中所示的改变之外，也可以采用图7E中所示的替换的光路改变结构，其中向下突出的凸透镜60形成在上凹表面上，所述上凹表面形成在层间绝缘膜23中，凸透镜60由SiN膜形成，该SiN膜的折射率比层间绝缘膜23的折射率高。注意，光路改变部分的材料不只限于SiN，并且光路改变部分的形状也不只限于棱镜形状和透镜形状。
本实施例已经示出了如下例子：其中用作光路改变部分的棱镜12a或12b位于半导体衬底1和会聚透镜8之间，以便棱镜12a或12b使已经被会聚透镜8聚焦的光折射。然而，光路改变部分和会聚透镜8之间的位置关系不限于上述关系，并且光路改变部分可设置在其它部位。例如，光路改变部分可以位于会聚透镜8的上方，使得光路改变部分在入射光进入会聚透镜8之前使其偏转。此外，由于可为一个会聚透镜8提供多个光路改变部分，光路改变部分可放置在会聚透镜8的上方和下面。
而且，尽管本实施例已经示出了其中两个像素构成为一个单元的示例固态成像装置，但是本发明的结构不限于上述结构。本发明还可以适用于一个单元由两个以上像素、例如三个、四个或更多个像素构成的固态成像装置。
而且，作为会聚透镜10，本实施例已经示出了各对应一个像素2的示例微透镜，但是可以采用循环设置从而每个透镜对应一个像素单元(一个以上的像素)的透镜。此外，如图8所示，可以采用透镜形(圆筒形)透镜13，沿着像素矩阵的行方向截取的其垂直横截面在整个矩阵中是相同的。在这种情况下，棱镜阵列14可用作光路改变部分，其中沿着像素矩阵的行方向截取的棱镜阵列14的垂直横截面在整个矩阵中是相同的。此外，代替棱镜阵列14，可使用双凸透镜，其中沿着像素矩阵行方向截取的垂直横截面在整个矩阵中是相同的。尽管在沿着矩阵行方向截取的其垂直横截面中观看时图8所示的每个双凸透镜13具有对应一个像素的宽度，每个透镜也可具有对应多个像素的宽度。同样，在沿着像素矩阵的行方向截取的垂直横截面中观看时，用作光路改变部分的棱镜阵列14或双凸透镜可具有对应一个像素的宽度或对应多个像素的宽度。而且，可以使用会聚透镜和/或光路改变部分，其中沿着像素矩阵的列方向截取的其垂直横截面在整个矩阵中是相同的。
而且，本实施例已经示出了作为固态成像装置的示例MOS型固态成像装置，但是固态成像装置可以是CCD固态成像装置。
根据本实施例的固态成像装置可以适当地用于像机，特别是数码照像机。
根据本发明的固态成像装置可适用于放大固态成像装置，特别是具有沟槽隔离结构的MOS型固态成像装置。具体而言，根据本发明的固态成像装置可适当地用作在配备有像机的移动电话、摄像机、数码照像机等中使用的固态成像装置，并且可以用作打印机等中使用的线传感器。
尽管前面已经详细介绍了本发明，前面的说明只是示意性的而非限制性的。应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以做各种其他修改和改变。