固体撮像素子
【課題】画素部面内でのスミア比の差が抑制され、出力画像の画質が高い固体撮像素子を提供する。
【解決手段】マイクロレンズ１６と、赤色、緑色、青色の波長を選択するカラーフィルター１７とを有し、カラーフィルター１７透過後の入射光を、屈折率が周辺部よりも大きな材料を用いて画素開口部へ伝搬させる光導波路構造（光導波路１３、・・）を備える。そして、光導波路１３の開口径が、画素中心部から周辺部に行くに従って小さくなっている。具体的には、画素中心部における開口径ｄＧ１が、外周における開口径ｄＧ２よりも大きくなっている。なお、Ｒ画素およびＢ画素においても、同様の関係を以って光導波路の開口径が設定されている。
【解決手段】マイクロレンズ１６と、赤色、緑色、青色の波長を選択するカラーフィルター１７とを有し、カラーフィルター１７透過後の入射光を、屈折率が周辺部よりも大きな材料を用いて画素開口部へ伝搬させる光導波路構造（光導波路１３、・・）を備える。そして、光導波路１３の開口径が、画素中心部から周辺部に行くに従って小さくなっている。具体的には、画素中心部における開口径ｄＧ１が、外周における開口径ｄＧ２よりも大きくなっている。なお、Ｒ画素およびＢ画素においても、同様の関係を以って光導波路の開口径が設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の固体撮像素子の高画素化に伴い、１画素あたりのサイズ（面積）が縮小する方向にある。画素サイズの縮小に伴い、固体撮像素子への入射光の集光が難しくなってきているため、光導波路を用いて光電変換部へ光を導く手段が提案されている。
図１１は、導波路構造を用いた従来例に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
図１１に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板１００の上層部には、光電変換部としてのフォトダイオード部１０１が形成されており、その上面にシリコン酸化膜等によるゲート絶縁膜１０２を介してポリシリコン膜製の転送ゲート電極１０３が配置され、フォトダイオード部１０１に蓄積された信号電荷をフローティングデフュージョン（ＦＤ）１０４に転送する。
【０００３】
また、シリコン基板１０１の上には、複数層の配線膜（遮光膜を含む）１０５が層間絶縁膜１０６を介して形成されている。 また、絶縁膜１０６の上面には、パッシベーション膜及び平坦化膜を介してカラーフィルター１０９が配置され、その上にオンチップマイクロレンズ１１０が配置されている。
マイクロレンズ１１０とフォトダイオード部１０１の位置に対応して、絶縁膜１０６中に導波路１１１、１１２の透明膜１１１Ａ、１１２Ａが埋設されており、オンチップレンズ１１０とフォトダイオード部１０１が光学的に接続されている。
【０００４】
そして、図示のように、各導波路１１１、１１２が画素の位置に応じた開口径を有しており、画素部の中心側に配置された導波路１１１は相対的に小さい開口径に形成され、逆に画素部の周辺側に配置された導波路１１２は相対的に大きい開口径に形成されており、画素部の中心と画素周辺部の感度差（シェーディング）を抑制している。また、各画素の導波路１１１、１１２とマイクロレンズ１１０の光軸も画素の位置に応じてずれた状態で配置されており、画素部の周辺側では、マイクロレンズ１１０の位置が画素部の中心方向にずれて配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１９０７６６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術は、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子を用いた場合について説明されているが、ＣＣＤ型の固体撮像素子においてはスミア比（ノイズ/信号の対数表示）の低減が撮像画像の品質を向上させるためには非常に重要である。
上記従来技術では、画素部中心部に比べて周辺部で感度低下が発生することを抑制するため、光導波路の開口径を中心部より周辺部で大きくすることが開示されているが、上記の構成では感度差（シェーディング）は抑制できるが、中心部よりも周辺部でのスミア比の悪化が顕著となる。
【０００７】
画素部内の感度は、ＤＳＰなどを用いた信号処理により補正するのが容易であるが、光学的に発生するスミア比の補正は非常に困難であるため重大な課題となる。スミア比は入射光の色成分が変化すると画素アレイ内での発生が不規則に変化しやすいためである。信号処理により補正が機能しない場合出力画像が不均一に着色するなどの不具合が発生する。
【０００８】
本発明は、画素部面内でのスミア比の差が抑制され、出力画像の画質が高い固体撮像素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の固体撮像素子は、撮像領域に複数の受光部が形成された半導体基板と、前記半導体基板の上に形成された第１透明膜と、前記受光部の上であって、前記第１透明膜の内部に形成された第２透明膜とを備え、前記第２透明膜の屈折率は、前記第１透明膜の屈折率よりも大きく、前記撮像領域のうちの中央部に位置する前記第２透明膜の上面の径は、前記撮像領域のうちの周辺部に位置する前記第２透明膜の径よりも大きいことを特徴とする。
【００１０】
本発明の固体撮像素子は、上記構成において、前記受光部の上方であって、前記第２透明膜の上にカラーフィルタをさらに備え、前記撮像領域の中央部において、前記カラーフィルタにうちの赤色のカラーフィルタを備えた前記第２透明膜の上面の径は、前記カラーフィルタのうちの青色のカラーフィルタを備えた前期第２透明膜の上面の径よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
本発明の固体撮像素子は、上記構成において、前記撮像領域の中央部において、前記カラーフィルタにうちの緑色のカラーフィルタを備えた前記第２透明膜の上面の径は、前記カラーフィルタのうちの青色のカラーフィルタを備えた前期第２透明膜の上面の径よりも大きく、前記カラーフィルタにうちの赤色のカラーフィルタを備えた前記第２透明膜の上面の径よりも小さいことを特徴とする。
【００１２】
本発明の固体撮像素子は、上記構成において、前記第２透明膜は、前記複数の受光部ごとに独立して形成されていることを特徴とする。
本発明の固体撮像素子は、上記構成において、前記第２の透明膜は、前記複数の受光部にまたがって形成されており、前記複数の受光部ごとの上方に凸状に突出していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の固体撮像素子は、上記構成において、前記撮像領域の周辺部において、前記第２透明膜の凸状の部分が、前記受光部に対して、前記撮像領域の中心部に向かってオフセットされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によりスミアの面内分布が低減され、画素部外周でのスミア比が改善されるため製品の品質劣化を防止できる。また、斜め光に対する光の閉じ込めが強化されるため隣接画素への混色も低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像素子１の概略構成を示す模式ブロック図である。
【図２】固体撮像素子１の一部構成を示す模式断面図である。
【図３】（ａ）は、固体撮像素子１の模式上面図であり、（ｂ）は、画素部面内での光導波路の構造を示す模式断面図である。
【図４】スミア比を示す特性図である。
【図５】（ａ）は、光導波路の径が細い場合におけるスミア比改善のメカニズムを説明するための模式断面図であり、（ｂ）は、光導波路の径が太い場合におけるスミア比改善のメカニズムを説明するための模式断面図である。
【図６】（ａ）は、青色光入射に際しての、開口径、入射角とスミア比の関係を示す特性図であり、（ｂ）は、赤色光入射に際しての、開口径、入射角とスミア比の関係を示す特性図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における固体撮像素子の構成を示す模式断面図である。
【図８】（ａ）は、第２の実施の形態における固体撮像素子の模式上面図であり、（ｂ）は、第２の実施の形態における画素部面内での光導波路の構造を示す模式断面図である。
【図９】凸部オフセット量と入射光強度の関係を示す特性図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る固体撮像素子のプロセスフローを示す模式工程図である。
【図１１】従来技術の固体撮像素子の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施の形態における固体撮像素子について図面を参照しながら説明する。とくに記載のない場合、同一記号で同一のものを指すこととする。なお、本発明のポイントは、撮像領域（画素部）周辺部でのスミア比を改善することにある。
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像素子の概略図である。なお、本実施の形態で示す固体撮像素子の画素ピッチは１．３４μmである。
【００１７】
本実施の形態に係る固体撮像素子１では、図１に示すように、垂直方向（図中Y方向）に電荷を転送するための垂直ＣＣＤ部５がＸ方向に周期状に配置されている。隣接する垂直ＣＣＤ部５の間には、赤色光（Ｒ）用のＲ画素２、緑色光（Ｇ）用のＧ画素３、青色光（Ｂ）用のＢ画素４が形成され、ベイヤ―（Ｂａｙｅｒ）配列で配置されている。
各画素には、読み出しゲート（図示せず）が形成されており、各画素で光の入力により発生した電荷が垂直ＣＣＤ部５に転送される。垂直ＣＣＤ部５には、電極（図示せず）が形成されており、電極に電位を順次与えることで、垂直ＣＣＤ部に転送された電荷は、水平ＣＣＤ部６へと転送される。
【００１８】
水平ＣＣＤ部では、電荷を図のＸ方向に転送し、アンプ部７に出力され、画像信号として処理される。
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像素子１の模式断面図である。
図２において、シリコン基板８の表層部分には、ｎ型不純物を注入などして形成された受光部（フォトダイオード：ＰＤ）９が離間して配置されている。受光部９では、光電変換により電荷が蓄積される。受光部９へはマイクロレンズ１６により取り込まれた光が入射する。マイクロレンズ１６により取り込まれた入射光は、グリーン（Ｇ）フィルター１７を透過する場合、緑色光（Ｇ光）以外の成分が吸収され中間層１５を透過後、Ｇ光用光導波路１３に導かれる。
【００１９】
中間層１５は、カラーフィルター形成前の平坦化に用いられる。光導波路１３は、屈折率の大きな（ｎ≒２）ＳｉＮ系の材料により形成されている。中間層１５の屈折率（ｎ≒１．５）よりも大きいため、光を閉じ込める能力がある。光導波路の高さは、Ｌ≒１．５μｍで作製した。
Ｇ光用光導波路１３に入射したＧ光は、Ｇ画素３に入射する。レッド（Ｒ）フィルター１８を透過する場合には赤色光（Ｒ光）がＲ光用光導波路１４を伝搬し、Ｒ画素２に到達する。
【００２０】
なお、図２で図示していない青色（Ｂ光）についても同様にブルーフィルター、Ｂ光用光導波路を通過して、Ｂ画素に入射する。
Ｇ画素３に入射したグリーン光は、Ｇ画素３における受光部（ＰＤ）９で光電変換され、電荷が蓄積される。蓄積された電荷は、読み出しゲート電極１１に電位を与えることで垂直ＣＣＤ部５に移動する。垂直ＣＣＤ部５と読み出しゲート電極１１は、ゲート酸化膜１０により分離されている。
【００２１】
読み出しゲート電極１１は、遮光膜１２で覆われており、読み出しゲート電極１１下部の垂直ＣＣＤ部５へ、不要な光が入射することを防止し、スミアの発生を抑制している。
図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像素子１の光導波路構造を上面から見た模式上面図である。ここで、図３（ａ）は、図２中のＡ−Ａ’断面を上から見た模式上面図であり、固体撮像素子１の画素（撮像）部は画素部２６の領域である。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各記号は、それぞれＲ光用光導波路１４、Ｇ光用光導波路１３、Ｂ光用光導波路１９を意味している。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、本実施の形態において、画素部中央のＧ光用光導波路１３の開口径をｄＧ１、画素部最外周水平端のＧ光用光導波路１３の開口径をｄＧ２、画素中央から最も離れた位置のＧ光用光導波路１３の開口径をｄＧ３とするとき、次の関係を満足するように光導波路の開口径を変化させている。
［数１］ｄＧ１＞ｄＧ２＞ｄＧ３
図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ’断面を示す模式断面図であり、画素部中央と画素部最外周水平端を示している。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、画素部中央では、光導波路に対し略垂直に光が入射するが、外周部分になるに従い光導波路へは斜め光が入射する構造となっている。近年のデジタルカメラの薄型化に伴い、画素部最外周での入射角は大きくなる傾向にある。ズーム時の入射角θが最大１５°になる場合もあるため、θ＝１５°までの特性を良好にする必要がある。
【００２４】
図４に、画素部内で光導波路の開口径を変えた場合のスミア比の入射角特性を示す。
図４において、中央部の画素のスミア比は光導波路の開口径が大きくなるほうが良好となる。開口径は、７３０ｎｍ以上が望ましい。本実施の形態ではｄＧ１＝９３０ｎｍとした。
一方、水平方向端部（Ｈ端）のスミア比は、入射角が大きくなるに伴い光導波路の開口径を小さくすると良化する。入射角が１５°まで良好になることを前提とすると、５３０ｎｍ〜７３０ｎｍにするのが望ましい。本実施の形態ではｄＧ２＝６３０ｎｍとした。また、画素中央から最も離れた位置にあるＧ光用光導波路１３の開口径を、ｄＧ３＝６００ｎｍとした。
【００２５】
結果として、光導波路のサイズが面内で一様である場合に比べ、画素周辺部のスミア比が２．５ｄＢ改善した。
画素部面内でのスミア比を改善するためには、図３（ａ）で示すように、画素部を最低９分割し、それぞれの領域で光導波路の開口径を最適化すると効果が得られる。理想は、画素部中央から画素部周辺に向かって連続的に開口径を変化させる（縮小させる）のが最善であるが、マスクの分解能やマスク設計の制約上段階的に変化させるのが現実的である。
【００２６】
スミア比改善のメカニズムについて、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、光導波路の径が細い場合における外周部付近の模式断面図であり、図５（ｂ）は、光導波路の径が太い場合における外周部付近の模式断面図である。
入射角が大きくなり斜め光の成分が大きくなると、図５（ａ）に示す光導波路の径が細い場合、入射光は、光導波路１３と中間層１５の境界で反射され、受光部９へそのまま入射しやすい。
【００２７】
また、光導波路が細いと、入射光が細い領域に閉じ込められるため、遮光膜１２によって回折される光が少なくなるため、垂直ＣＣＤ部５へ直接入射する光が少ない。言い換えれば、斜めから入射した光を曲げて受光部９へ導く能力が高いことになる。
一方、図５（ｂ）のように光導波路の径が太い場合は、入射光の反射の箇所が変化し、遮光膜１２に当たり、回折光が発生しやすくなる。回折光は、垂直ＣＣＤ部１２へ入射し、スミアとなる主要因であるため光導波路径が太いのはデメリットとなる。
【００２８】
光の反射位置を変化させるために光導波路の高さを大きくするなどの対応も考えられるが、受光部９とマイクロレンズ１６との距離を大きくすることになるため、各部の重ね合わせ精度を非常に厳しくする必要があり現実的でない。
本実施の形態では、受光部９とマイクロレンズ１６の底面との間隔は、３μｍ程度である。
【００２９】
また、本実施の形態では、図３（ａ）に示すように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光用導波路の開口径を変えて形成している。各色に対応した光導波路の開口径をｄＲ、ｄＧ、ｄＢとすると、次の関係を満足する。
［数２］ｄＲ≧ｄＧ≧ｄＢ
Ｂ光は波長が短いため、開口径を小さくしても光導波路への閉じ込めが可能であり、狭範囲で光を閉じ込め散乱光を低減できるためスミア比の改善が可能である。
【００３０】
一方、Ｒ光は波長が長いため、開口径を大きくしたほうが閉じ込め能力が向上する。Ｒ光に対する開口径が小さいと、導波中に染み出し光が増加し、スミア比を悪化させる危険がある。
また、染み出し光が多いと隣接画素への混色として幣害がある。
図６に、色別に開口径を変えた場合のスミア比を示す。比較しやすいように波長の長いＢ光とＲ光の特性を示す。図６（ａ）は、Ｂ光用光導波路の特性、図６（ｂ）は、Ｒ光用光導波路の特性である。
【００３１】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｂ光とＲ光の特性を比較するとＢ光のほうがスミア比の良い開口径がＲ光よりも小さめであることがわかる。よって、本実施の形態では画素中央と画素周辺部の導波路開口径を変えるのと同時に、色毎でも導波路開口径を変えて固体撮像素子を作製した。上述のように各色で開口径を変え、全色でスミア比を改善することは非常に重要である。単一色に近い画像を撮影する際に、ある特定の色に対するスミア比が悪いと出力画像が着色しやすくなる。たとえばＲ光に対するスミア比が悪いと青い空を撮影した場合に出力画像が赤く着色してしまうなどの不具合が発生する。
【００３２】
本実施の形態では、光導波路の開口径が画素部周辺で小さいため、画素部周辺の感度が低下しやすいが、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサー）などを用いて画素部外周部の感度は補正できるため、出力画像の感度差（シェーディング）は防止できる。
本発明の第１の実施の形態によりスミアが低減され、画素部全体でのスミアが改善するため製品の品質劣化を防止できる。また、画素部周辺での斜め光に対する光の閉じ込めが強化されるため隣接画素への散乱光が減衰されるため混色も低減される。
【００３３】
なお、本実施の形態は、ＣＣＤデバイスを一例に説明したが、光導波路を用いた光学系を採用する固体撮像素子全般（たとえばＣＭＯＳセンサー）においてもノイズ低減効果や混色防止効果があることは明白である。
［第２の実施の形態］
本実施の形態においてもスミア低減の方法について説明する。
【００３４】
本実施の形態の固体撮像素子の基本構成は、上記第１の実施の形態と同様であるが、光導波路の構造が異なっている。図７に本実施の形態に係る固体撮像素子の一部の断面構造を示す。
第１の実施の形態では光導波路が直線状に形成されているのに対し、図７に示すように、本実施の形態の光導波路は、凸部１９と埋め込み部２０で形成されている。凸部や埋め込み部は、屈折率の大きな（ｎ≒２）ＳｉＮ系の材料により形成されているため、光を閉じ込めやすくなっている。凸部の高さｈは、１５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度がよい。高さｈが１５０ｎｍ以上あれば、入射光を曲げる能力がある。
【００３５】
一方、高さｈが６００ｎｍ以上になる場合は、凸部を導波中に発生する導波損失が大きくなり、感度低下が大きくなりやすい。また、凸部から染み出した光が散乱光となりやすいため、スミアを増やす危険性が大きくなる。
図８（ａ）は、図７のＢ−Ｂ’断面を上面から見た模式上面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の一部を示す模式断面図であり、画素部中央と画素部最外周水平端の構造を示している。
【００３６】
本実施の形態の構造では光導波路の効果を有する凸部と埋め込み部が独立しているのが特徴である。
図８（ａ）、（ｂ）にしめすように、画素部外周では光が斜め方向から入射するので、シュリンク（光学構造を画素中央付近へオフセットさせる対応）が必要であるが、本実施の形態のように、凸部が独立で形成されていると凸部のみを画素中心方向にシフトさせ、画素部への入射光量を調整しやすい。
【００３７】
凸部の位置を最適化することで感度の低下を最大限防止できるので感度低下が発生しにくい。
図９に、凸部のみをずらした場合の感度変化を示す。図９は、図８（ａ）における水平方向端の画素（図８（ａ）中のＰ点）の感度である。図中の横軸は、凸部１９の画素中心方向へのずらし量、縦軸は、画素部への光の入射光強度を示している。図９は、Ｐ点へ８°の角度で入射させた場合の結果である。
【００３８】
図９からわかるように、凸部を１００ｎｍ程度、画素中央方向へずらした場合、入射光強度が最大となり、ずらさない場合に比べ、３．５％入射光強度が増加する。よって、画素部水平方向端での感度が向上するため、感度のシェーディングが小さくなる。
本実施の形態においても図８（ａ）で示すように画素部内で光導波路の開口径を変えている。上記第１の実施の形態と同様に、中央部の画素のスミアは、光導波路の開口径が水平方向端部（Ｈ端）の開口径よりも大きな構造を採用し、画素部内でのスミア比の変動を抑制し、水平方向端部でのスミア比を改善している。
【００３９】
図１０に、本実施の形態の固体撮像素子の光学構造のプロセスフローを示す。
図１０（ａ）に示すように、読み出しゲート電極１１や遮光膜１２を形成した後、遮光膜１２周辺を屈折率の低い酸化膜２２で覆う。屈折率の高いＳｉＮ系の材料から形成される埋め込み部２０との屈折率差を用いて光の閉じ込めを行うためである。
次に、酸化膜２２上に対しては、中間層２３を形成する。中間層２３は、反射率の調整や、中間膜２３に含まれる水素を用いたＳｉ基板の欠陥低減を目的として形成される。
【００４０】
次に、中間層２３の形成後、埋め込み部２０としてＳｉＮ系材料を成膜する。本実施の形態では、ＣＶＤ法により形成した。本実施の形態のように、埋め込み部と凸部を分けて形成すると、１回あたりのＳｉＮ形材料を成膜する厚みが減る。成膜量が多くなると膜中に空洞（ボイド）が発生しやすくなるが、埋め込み部だけ形成すると空洞は発生しにくいので、歩留まりの悪化が生じない。
【００４１】
空洞が発生した場合には、光が散乱するため感度低下やスミア比の悪化が生じやすい。
次に、ＳｉＮ形材料による埋め込み部２０を形成した後、表面をＣＭＰやエッチングにより平坦化する。
図１０（ｂ）に示すように、表面を平坦化した後、凸部用ＳｉＮ膜２４を成膜する。
次に、図１０（ｃ）に示すように、レジスト２５を塗布してマスクで露光し、パターニングを行う。
【００４２】
図１０（ｄ）に示すように、パターニング後ドライエッチングを行い、凸部２６を形成する。
上記プロセスフローからもわかるように、凸部２６は埋め込み部とは別工程で形成されているため、設計変更が容易である。具体的には、凸部の開口径を色別に変更するなどの対応が容易である。
【００４３】
なお、本実施の形態では、凸部の上面が平面の場合を一例として説明しているが、凸部の上面が曲線状（凸レンズ状）の場合でも同様の効果が期待できる。
本発明の実施の形態によりスミアが低減され、画素部全体でのスミアが改善するため製品の品質劣化を防止できる。また、画素部周辺での感度の低下も抑制される。
加えて、画素部周辺での斜め光に対する光の閉じ込めが強化されるため隣接画素への混色も低減される。
【００４４】
なお、本実施の形態は、ＣＣＤデバイスを一例として説明したが、光導波路を用いた光学系を採用する固体撮像素子全般（たとえばＣＭＯＳセンサー）においてもノイズ低減効果や混色防止効果があることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、受光部で取り込んだ入力光を、映像信号として利用する固体撮像素子を実現するのに有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１．固体撮像素子
２．Ｒ画素
３．Ｇ画素
４．Ｂ画素
５．垂直ＣＣＤ部
６．水平ＣＣＤ部
７．アンプ部
８．シリコン基板
９．受光部
１０．ゲート酸化膜
１１．読み出しゲート電極
１２．遮光膜
１３．Ｇ光用光導波路
１４．Ｒ光用光導波路
１５．中間層
１６．マイクロレンズ
１７．グリーンフィルター
１８．レッドフィルター
１９．凸部
２０．埋め込み部
２１．Ｂ光用光導波路
２２．酸化膜
２３．中間層
２４．凸部用ＳｉＮ膜
２５．レジスト
２６．画素部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の固体撮像素子の高画素化に伴い、１画素あたりのサイズ（面積）が縮小する方向にある。画素サイズの縮小に伴い、固体撮像素子への入射光の集光が難しくなってきているため、光導波路を用いて光電変換部へ光を導く手段が提案されている。
図１１は、導波路構造を用いた従来例に係る固体撮像素子の構成を示す図である。
図１１に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板１００の上層部には、光電変換部としてのフォトダイオード部１０１が形成されており、その上面にシリコン酸化膜等によるゲート絶縁膜１０２を介してポリシリコン膜製の転送ゲート電極１０３が配置され、フォトダイオード部１０１に蓄積された信号電荷をフローティングデフュージョン（ＦＤ）１０４に転送する。
【０００３】
また、シリコン基板１０１の上には、複数層の配線膜（遮光膜を含む）１０５が層間絶縁膜１０６を介して形成されている。 また、絶縁膜１０６の上面には、パッシベーション膜及び平坦化膜を介してカラーフィルター１０９が配置され、その上にオンチップマイクロレンズ１１０が配置されている。
マイクロレンズ１１０とフォトダイオード部１０１の位置に対応して、絶縁膜１０６中に導波路１１１、１１２の透明膜１１１Ａ、１１２Ａが埋設されており、オンチップレンズ１１０とフォトダイオード部１０１が光学的に接続されている。
【０００４】
そして、図示のように、各導波路１１１、１１２が画素の位置に応じた開口径を有しており、画素部の中心側に配置された導波路１１１は相対的に小さい開口径に形成され、逆に画素部の周辺側に配置された導波路１１２は相対的に大きい開口径に形成されており、画素部の中心と画素周辺部の感度差（シェーディング）を抑制している。また、各画素の導波路１１１、１１２とマイクロレンズ１１０の光軸も画素の位置に応じてずれた状態で配置されており、画素部の周辺側では、マイクロレンズ１１０の位置が画素部の中心方向にずれて配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１９０７６６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術は、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子を用いた場合について説明されているが、ＣＣＤ型の固体撮像素子においてはスミア比（ノイズ/信号の対数表示）の低減が撮像画像の品質を向上させるためには非常に重要である。
上記従来技術では、画素部中心部に比べて周辺部で感度低下が発生することを抑制するため、光導波路の開口径を中心部より周辺部で大きくすることが開示されているが、上記の構成では感度差（シェーディング）は抑制できるが、中心部よりも周辺部でのスミア比の悪化が顕著となる。
【０００７】
画素部内の感度は、ＤＳＰなどを用いた信号処理により補正するのが容易であるが、光学的に発生するスミア比の補正は非常に困難であるため重大な課題となる。スミア比は入射光の色成分が変化すると画素アレイ内での発生が不規則に変化しやすいためである。信号処理により補正が機能しない場合出力画像が不均一に着色するなどの不具合が発生する。
【０００８】
本発明は、画素部面内でのスミア比の差が抑制され、出力画像の画質が高い固体撮像素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の固体撮像素子は、撮像領域に複数の受光部が形成された半導体基板と、前記半導体基板の上に形成された第１透明膜と、前記受光部の上であって、前記第１透明膜の内部に形成された第２透明膜とを備え、前記第２透明膜の屈折率は、前記第１透明膜の屈折率よりも大きく、前記撮像領域のうちの中央部に位置する前記第２透明膜の上面の径は、前記撮像領域のうちの周辺部に位置する前記第２透明膜の径よりも大きいことを特徴とする。
【００１０】
本発明の固体撮像素子は、上記構成において、前記受光部の上方であって、前記第２透明膜の上にカラーフィルタをさらに備え、前記撮像領域の中央部において、前記カラーフィルタにうちの赤色のカラーフィルタを備えた前記第２透明膜の上面の径は、前記カラーフィルタのうちの青色のカラーフィルタを備えた前期第２透明膜の上面の径よりも大きいことを特徴とする。
【００１１】
本発明の固体撮像素子は、上記構成において、前記撮像領域の中央部において、前記カラーフィルタにうちの緑色のカラーフィルタを備えた前記第２透明膜の上面の径は、前記カラーフィルタのうちの青色のカラーフィルタを備えた前期第２透明膜の上面の径よりも大きく、前記カラーフィルタにうちの赤色のカラーフィルタを備えた前記第２透明膜の上面の径よりも小さいことを特徴とする。
【００１２】
本発明の固体撮像素子は、上記構成において、前記第２透明膜は、前記複数の受光部ごとに独立して形成されていることを特徴とする。
本発明の固体撮像素子は、上記構成において、前記第２の透明膜は、前記複数の受光部にまたがって形成されており、前記複数の受光部ごとの上方に凸状に突出していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の固体撮像素子は、上記構成において、前記撮像領域の周辺部において、前記第２透明膜の凸状の部分が、前記受光部に対して、前記撮像領域の中心部に向かってオフセットされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によりスミアの面内分布が低減され、画素部外周でのスミア比が改善されるため製品の品質劣化を防止できる。また、斜め光に対する光の閉じ込めが強化されるため隣接画素への混色も低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像素子１の概略構成を示す模式ブロック図である。
【図２】固体撮像素子１の一部構成を示す模式断面図である。
【図３】（ａ）は、固体撮像素子１の模式上面図であり、（ｂ）は、画素部面内での光導波路の構造を示す模式断面図である。
【図４】スミア比を示す特性図である。
【図５】（ａ）は、光導波路の径が細い場合におけるスミア比改善のメカニズムを説明するための模式断面図であり、（ｂ）は、光導波路の径が太い場合におけるスミア比改善のメカニズムを説明するための模式断面図である。
【図６】（ａ）は、青色光入射に際しての、開口径、入射角とスミア比の関係を示す特性図であり、（ｂ）は、赤色光入射に際しての、開口径、入射角とスミア比の関係を示す特性図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における固体撮像素子の構成を示す模式断面図である。
【図８】（ａ）は、第２の実施の形態における固体撮像素子の模式上面図であり、（ｂ）は、第２の実施の形態における画素部面内での光導波路の構造を示す模式断面図である。
【図９】凸部オフセット量と入射光強度の関係を示す特性図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る固体撮像素子のプロセスフローを示す模式工程図である。
【図１１】従来技術の固体撮像素子の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施の形態における固体撮像素子について図面を参照しながら説明する。とくに記載のない場合、同一記号で同一のものを指すこととする。なお、本発明のポイントは、撮像領域（画素部）周辺部でのスミア比を改善することにある。
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像素子の概略図である。なお、本実施の形態で示す固体撮像素子の画素ピッチは１．３４μmである。
【００１７】
本実施の形態に係る固体撮像素子１では、図１に示すように、垂直方向（図中Y方向）に電荷を転送するための垂直ＣＣＤ部５がＸ方向に周期状に配置されている。隣接する垂直ＣＣＤ部５の間には、赤色光（Ｒ）用のＲ画素２、緑色光（Ｇ）用のＧ画素３、青色光（Ｂ）用のＢ画素４が形成され、ベイヤ―（Ｂａｙｅｒ）配列で配置されている。
各画素には、読み出しゲート（図示せず）が形成されており、各画素で光の入力により発生した電荷が垂直ＣＣＤ部５に転送される。垂直ＣＣＤ部５には、電極（図示せず）が形成されており、電極に電位を順次与えることで、垂直ＣＣＤ部に転送された電荷は、水平ＣＣＤ部６へと転送される。
【００１８】
水平ＣＣＤ部では、電荷を図のＸ方向に転送し、アンプ部７に出力され、画像信号として処理される。
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像素子１の模式断面図である。
図２において、シリコン基板８の表層部分には、ｎ型不純物を注入などして形成された受光部（フォトダイオード：ＰＤ）９が離間して配置されている。受光部９では、光電変換により電荷が蓄積される。受光部９へはマイクロレンズ１６により取り込まれた光が入射する。マイクロレンズ１６により取り込まれた入射光は、グリーン（Ｇ）フィルター１７を透過する場合、緑色光（Ｇ光）以外の成分が吸収され中間層１５を透過後、Ｇ光用光導波路１３に導かれる。
【００１９】
中間層１５は、カラーフィルター形成前の平坦化に用いられる。光導波路１３は、屈折率の大きな（ｎ≒２）ＳｉＮ系の材料により形成されている。中間層１５の屈折率（ｎ≒１．５）よりも大きいため、光を閉じ込める能力がある。光導波路の高さは、Ｌ≒１．５μｍで作製した。
Ｇ光用光導波路１３に入射したＧ光は、Ｇ画素３に入射する。レッド（Ｒ）フィルター１８を透過する場合には赤色光（Ｒ光）がＲ光用光導波路１４を伝搬し、Ｒ画素２に到達する。
【００２０】
なお、図２で図示していない青色（Ｂ光）についても同様にブルーフィルター、Ｂ光用光導波路を通過して、Ｂ画素に入射する。
Ｇ画素３に入射したグリーン光は、Ｇ画素３における受光部（ＰＤ）９で光電変換され、電荷が蓄積される。蓄積された電荷は、読み出しゲート電極１１に電位を与えることで垂直ＣＣＤ部５に移動する。垂直ＣＣＤ部５と読み出しゲート電極１１は、ゲート酸化膜１０により分離されている。
【００２１】
読み出しゲート電極１１は、遮光膜１２で覆われており、読み出しゲート電極１１下部の垂直ＣＣＤ部５へ、不要な光が入射することを防止し、スミアの発生を抑制している。
図３（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像素子１の光導波路構造を上面から見た模式上面図である。ここで、図３（ａ）は、図２中のＡ−Ａ’断面を上から見た模式上面図であり、固体撮像素子１の画素（撮像）部は画素部２６の領域である。また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各記号は、それぞれＲ光用光導波路１４、Ｇ光用光導波路１３、Ｂ光用光導波路１９を意味している。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、本実施の形態において、画素部中央のＧ光用光導波路１３の開口径をｄＧ１、画素部最外周水平端のＧ光用光導波路１３の開口径をｄＧ２、画素中央から最も離れた位置のＧ光用光導波路１３の開口径をｄＧ３とするとき、次の関係を満足するように光導波路の開口径を変化させている。
［数１］ｄＧ１＞ｄＧ２＞ｄＧ３
図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ’断面を示す模式断面図であり、画素部中央と画素部最外周水平端を示している。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、画素部中央では、光導波路に対し略垂直に光が入射するが、外周部分になるに従い光導波路へは斜め光が入射する構造となっている。近年のデジタルカメラの薄型化に伴い、画素部最外周での入射角は大きくなる傾向にある。ズーム時の入射角θが最大１５°になる場合もあるため、θ＝１５°までの特性を良好にする必要がある。
【００２４】
図４に、画素部内で光導波路の開口径を変えた場合のスミア比の入射角特性を示す。
図４において、中央部の画素のスミア比は光導波路の開口径が大きくなるほうが良好となる。開口径は、７３０ｎｍ以上が望ましい。本実施の形態ではｄＧ１＝９３０ｎｍとした。
一方、水平方向端部（Ｈ端）のスミア比は、入射角が大きくなるに伴い光導波路の開口径を小さくすると良化する。入射角が１５°まで良好になることを前提とすると、５３０ｎｍ〜７３０ｎｍにするのが望ましい。本実施の形態ではｄＧ２＝６３０ｎｍとした。また、画素中央から最も離れた位置にあるＧ光用光導波路１３の開口径を、ｄＧ３＝６００ｎｍとした。
【００２５】
結果として、光導波路のサイズが面内で一様である場合に比べ、画素周辺部のスミア比が２．５ｄＢ改善した。
画素部面内でのスミア比を改善するためには、図３（ａ）で示すように、画素部を最低９分割し、それぞれの領域で光導波路の開口径を最適化すると効果が得られる。理想は、画素部中央から画素部周辺に向かって連続的に開口径を変化させる（縮小させる）のが最善であるが、マスクの分解能やマスク設計の制約上段階的に変化させるのが現実的である。
【００２６】
スミア比改善のメカニズムについて、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、光導波路の径が細い場合における外周部付近の模式断面図であり、図５（ｂ）は、光導波路の径が太い場合における外周部付近の模式断面図である。
入射角が大きくなり斜め光の成分が大きくなると、図５（ａ）に示す光導波路の径が細い場合、入射光は、光導波路１３と中間層１５の境界で反射され、受光部９へそのまま入射しやすい。
【００２７】
また、光導波路が細いと、入射光が細い領域に閉じ込められるため、遮光膜１２によって回折される光が少なくなるため、垂直ＣＣＤ部５へ直接入射する光が少ない。言い換えれば、斜めから入射した光を曲げて受光部９へ導く能力が高いことになる。
一方、図５（ｂ）のように光導波路の径が太い場合は、入射光の反射の箇所が変化し、遮光膜１２に当たり、回折光が発生しやすくなる。回折光は、垂直ＣＣＤ部１２へ入射し、スミアとなる主要因であるため光導波路径が太いのはデメリットとなる。
【００２８】
光の反射位置を変化させるために光導波路の高さを大きくするなどの対応も考えられるが、受光部９とマイクロレンズ１６との距離を大きくすることになるため、各部の重ね合わせ精度を非常に厳しくする必要があり現実的でない。
本実施の形態では、受光部９とマイクロレンズ１６の底面との間隔は、３μｍ程度である。
【００２９】
また、本実施の形態では、図３（ａ）に示すように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光用導波路の開口径を変えて形成している。各色に対応した光導波路の開口径をｄＲ、ｄＧ、ｄＢとすると、次の関係を満足する。
［数２］ｄＲ≧ｄＧ≧ｄＢ
Ｂ光は波長が短いため、開口径を小さくしても光導波路への閉じ込めが可能であり、狭範囲で光を閉じ込め散乱光を低減できるためスミア比の改善が可能である。
【００３０】
一方、Ｒ光は波長が長いため、開口径を大きくしたほうが閉じ込め能力が向上する。Ｒ光に対する開口径が小さいと、導波中に染み出し光が増加し、スミア比を悪化させる危険がある。
また、染み出し光が多いと隣接画素への混色として幣害がある。
図６に、色別に開口径を変えた場合のスミア比を示す。比較しやすいように波長の長いＢ光とＲ光の特性を示す。図６（ａ）は、Ｂ光用光導波路の特性、図６（ｂ）は、Ｒ光用光導波路の特性である。
【００３１】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｂ光とＲ光の特性を比較するとＢ光のほうがスミア比の良い開口径がＲ光よりも小さめであることがわかる。よって、本実施の形態では画素中央と画素周辺部の導波路開口径を変えるのと同時に、色毎でも導波路開口径を変えて固体撮像素子を作製した。上述のように各色で開口径を変え、全色でスミア比を改善することは非常に重要である。単一色に近い画像を撮影する際に、ある特定の色に対するスミア比が悪いと出力画像が着色しやすくなる。たとえばＲ光に対するスミア比が悪いと青い空を撮影した場合に出力画像が赤く着色してしまうなどの不具合が発生する。
【００３２】
本実施の形態では、光導波路の開口径が画素部周辺で小さいため、画素部周辺の感度が低下しやすいが、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサー）などを用いて画素部外周部の感度は補正できるため、出力画像の感度差（シェーディング）は防止できる。
本発明の第１の実施の形態によりスミアが低減され、画素部全体でのスミアが改善するため製品の品質劣化を防止できる。また、画素部周辺での斜め光に対する光の閉じ込めが強化されるため隣接画素への散乱光が減衰されるため混色も低減される。
【００３３】
なお、本実施の形態は、ＣＣＤデバイスを一例に説明したが、光導波路を用いた光学系を採用する固体撮像素子全般（たとえばＣＭＯＳセンサー）においてもノイズ低減効果や混色防止効果があることは明白である。
［第２の実施の形態］
本実施の形態においてもスミア低減の方法について説明する。
【００３４】
本実施の形態の固体撮像素子の基本構成は、上記第１の実施の形態と同様であるが、光導波路の構造が異なっている。図７に本実施の形態に係る固体撮像素子の一部の断面構造を示す。
第１の実施の形態では光導波路が直線状に形成されているのに対し、図７に示すように、本実施の形態の光導波路は、凸部１９と埋め込み部２０で形成されている。凸部や埋め込み部は、屈折率の大きな（ｎ≒２）ＳｉＮ系の材料により形成されているため、光を閉じ込めやすくなっている。凸部の高さｈは、１５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度がよい。高さｈが１５０ｎｍ以上あれば、入射光を曲げる能力がある。
【００３５】
一方、高さｈが６００ｎｍ以上になる場合は、凸部を導波中に発生する導波損失が大きくなり、感度低下が大きくなりやすい。また、凸部から染み出した光が散乱光となりやすいため、スミアを増やす危険性が大きくなる。
図８（ａ）は、図７のＢ−Ｂ’断面を上面から見た模式上面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の一部を示す模式断面図であり、画素部中央と画素部最外周水平端の構造を示している。
【００３６】
本実施の形態の構造では光導波路の効果を有する凸部と埋め込み部が独立しているのが特徴である。
図８（ａ）、（ｂ）にしめすように、画素部外周では光が斜め方向から入射するので、シュリンク（光学構造を画素中央付近へオフセットさせる対応）が必要であるが、本実施の形態のように、凸部が独立で形成されていると凸部のみを画素中心方向にシフトさせ、画素部への入射光量を調整しやすい。
【００３７】
凸部の位置を最適化することで感度の低下を最大限防止できるので感度低下が発生しにくい。
図９に、凸部のみをずらした場合の感度変化を示す。図９は、図８（ａ）における水平方向端の画素（図８（ａ）中のＰ点）の感度である。図中の横軸は、凸部１９の画素中心方向へのずらし量、縦軸は、画素部への光の入射光強度を示している。図９は、Ｐ点へ８°の角度で入射させた場合の結果である。
【００３８】
図９からわかるように、凸部を１００ｎｍ程度、画素中央方向へずらした場合、入射光強度が最大となり、ずらさない場合に比べ、３．５％入射光強度が増加する。よって、画素部水平方向端での感度が向上するため、感度のシェーディングが小さくなる。
本実施の形態においても図８（ａ）で示すように画素部内で光導波路の開口径を変えている。上記第１の実施の形態と同様に、中央部の画素のスミアは、光導波路の開口径が水平方向端部（Ｈ端）の開口径よりも大きな構造を採用し、画素部内でのスミア比の変動を抑制し、水平方向端部でのスミア比を改善している。
【００３９】
図１０に、本実施の形態の固体撮像素子の光学構造のプロセスフローを示す。
図１０（ａ）に示すように、読み出しゲート電極１１や遮光膜１２を形成した後、遮光膜１２周辺を屈折率の低い酸化膜２２で覆う。屈折率の高いＳｉＮ系の材料から形成される埋め込み部２０との屈折率差を用いて光の閉じ込めを行うためである。
次に、酸化膜２２上に対しては、中間層２３を形成する。中間層２３は、反射率の調整や、中間膜２３に含まれる水素を用いたＳｉ基板の欠陥低減を目的として形成される。
【００４０】
次に、中間層２３の形成後、埋め込み部２０としてＳｉＮ系材料を成膜する。本実施の形態では、ＣＶＤ法により形成した。本実施の形態のように、埋め込み部と凸部を分けて形成すると、１回あたりのＳｉＮ形材料を成膜する厚みが減る。成膜量が多くなると膜中に空洞（ボイド）が発生しやすくなるが、埋め込み部だけ形成すると空洞は発生しにくいので、歩留まりの悪化が生じない。
【００４１】
空洞が発生した場合には、光が散乱するため感度低下やスミア比の悪化が生じやすい。
次に、ＳｉＮ形材料による埋め込み部２０を形成した後、表面をＣＭＰやエッチングにより平坦化する。
図１０（ｂ）に示すように、表面を平坦化した後、凸部用ＳｉＮ膜２４を成膜する。
次に、図１０（ｃ）に示すように、レジスト２５を塗布してマスクで露光し、パターニングを行う。
【００４２】
図１０（ｄ）に示すように、パターニング後ドライエッチングを行い、凸部２６を形成する。
上記プロセスフローからもわかるように、凸部２６は埋め込み部とは別工程で形成されているため、設計変更が容易である。具体的には、凸部の開口径を色別に変更するなどの対応が容易である。
【００４３】
なお、本実施の形態では、凸部の上面が平面の場合を一例として説明しているが、凸部の上面が曲線状（凸レンズ状）の場合でも同様の効果が期待できる。
本発明の実施の形態によりスミアが低減され、画素部全体でのスミアが改善するため製品の品質劣化を防止できる。また、画素部周辺での感度の低下も抑制される。
加えて、画素部周辺での斜め光に対する光の閉じ込めが強化されるため隣接画素への混色も低減される。
【００４４】
なお、本実施の形態は、ＣＣＤデバイスを一例として説明したが、光導波路を用いた光学系を採用する固体撮像素子全般（たとえばＣＭＯＳセンサー）においてもノイズ低減効果や混色防止効果があることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、受光部で取り込んだ入力光を、映像信号として利用する固体撮像素子を実現するのに有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１．固体撮像素子
２．Ｒ画素
３．Ｇ画素
４．Ｂ画素
５．垂直ＣＣＤ部
６．水平ＣＣＤ部
７．アンプ部
８．シリコン基板
９．受光部
１０．ゲート酸化膜
１１．読み出しゲート電極
１２．遮光膜
１３．Ｇ光用光導波路
１４．Ｒ光用光導波路
１５．中間層
１６．マイクロレンズ
１７．グリーンフィルター
１８．レッドフィルター
１９．凸部
２０．埋め込み部
２１．Ｂ光用光導波路
２２．酸化膜
２３．中間層
２４．凸部用ＳｉＮ膜
２５．レジスト
２６．画素部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像領域に複数の受光部が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上に形成された第１透明膜と、
前記受光部の上であって、前記第１透明膜の内部に形成された第２透明膜とを備え、
前記第２透明膜の屈折率は、前記第１透明膜の屈折率よりも大きく、
前記撮像領域のうちの中央部に位置する前記第２透明膜の上面の径は、前記撮像領域のうちの周辺部に位置する前記第２透明膜の径よりも大きいことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記受光部の上方であって、前記第２透明膜の上にカラーフィルタをさらに備え、
前記撮像領域の中央部において、前記カラーフィルタにうちの赤色のカラーフィルタを備えた前記第２透明膜の上面の径は、前記カラーフィルタのうちの青色のカラーフィルタを備えた前期第２透明膜の上面の径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記撮像領域の中央部において、
前記カラーフィルタにうちの緑色のカラーフィルタを備えた前記第２透明膜の上面の径は、前記カラーフィルタのうちの青色のカラーフィルタを備えた前期第２透明膜の上面の径よりも大きく、前記カラーフィルタにうちの赤色のカラーフィルタを備えた前記第２透明膜の上面の径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第２透明膜は、前記複数の受光部ごとに独立して形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第２の透明膜は、前記複数の受光部にまたがって形成されており、前記複数の受光部ごとの上方に凸状に突出していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記撮像領域の周辺部において、
前記第２透明膜の凸状の部分が、前記受光部に対して、前記撮像領域の中心部に向かってオフセットされていることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像素子。
【請求項１】
撮像領域に複数の受光部が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の上に形成された第１透明膜と、
前記受光部の上であって、前記第１透明膜の内部に形成された第２透明膜とを備え、
前記第２透明膜の屈折率は、前記第１透明膜の屈折率よりも大きく、
前記撮像領域のうちの中央部に位置する前記第２透明膜の上面の径は、前記撮像領域のうちの周辺部に位置する前記第２透明膜の径よりも大きいことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記受光部の上方であって、前記第２透明膜の上にカラーフィルタをさらに備え、
前記撮像領域の中央部において、前記カラーフィルタにうちの赤色のカラーフィルタを備えた前記第２透明膜の上面の径は、前記カラーフィルタのうちの青色のカラーフィルタを備えた前期第２透明膜の上面の径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記撮像領域の中央部において、
前記カラーフィルタにうちの緑色のカラーフィルタを備えた前記第２透明膜の上面の径は、前記カラーフィルタのうちの青色のカラーフィルタを備えた前期第２透明膜の上面の径よりも大きく、前記カラーフィルタにうちの赤色のカラーフィルタを備えた前記第２透明膜の上面の径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第２透明膜は、前記複数の受光部ごとに独立して形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第２の透明膜は、前記複数の受光部にまたがって形成されており、前記複数の受光部ごとの上方に凸状に突出していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記撮像領域の周辺部において、
前記第２透明膜の凸状の部分が、前記受光部に対して、前記撮像領域の中心部に向かってオフセットされていることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１６６８７（Ｐ２０１３−１６６８７Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９０５９（Ｐ２０１１−１４９０５９）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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