(57)【要約】【課題】各画素へ入射した光量に対する光電変換部に到達した光量の比を向上するとともに、導波構造における機械的強度の低下を抑制する。【解決手段】撮像センサは、複数の画素が配列された画素配列を備え、前記複数の画素のそれぞれは、光電変換部と、前記光を前記光電変換部へ導くように、複数の絶縁膜より屈折率の高い物質が前記複数の絶縁膜で側面を囲まれた導波構造とを含み、前記複数の絶縁膜のうち、前記物質の側面における前記光が集中する領域を囲む絶縁膜の屈折率は、他の絶縁膜の屈折率より小さい。【選択図】図２
2010056247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が配列された画素配列を備え、
前記複数の画素のそれぞれは、
光電変換部と、
光を前記光電変換部へ導くように、複数の絶縁膜より屈折率の高い物質が前記複数の絶縁膜で側面を囲まれた導波構造と、
を含み、
前記複数の絶縁膜のうち、前記物質の側面における前記光が集中する領域を囲む絶縁膜の屈折率は、他の絶縁膜の屈折率より小さい
ことを特徴とする撮像センサ。
【請求項２】
前記光が集中する領域を囲む絶縁膜は、ポーラスＣＤＯ（ｃａｒｂｏｎ−ｄｏｐｅｄ  ｏｘｉｄｅｓ）で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像センサ。
【請求項３】
前記光が集中する領域は、前記物質の側面における上部であり、
前記複数の絶縁膜は、前記物質の側面の上部から下部へ、屈折率が高くなる順番に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像センサ。
【請求項４】
前記光が集中する領域は、前記物質の側面における上部と下部との間であり、
前記複数の絶縁膜は、前記物質の側面の上部から下部へ、屈折率が増減するように配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像センサ。
【請求項５】
前記導波構造における前記複数の絶縁膜は、それぞれ、前記画素配列における画素の位置に応じた厚さを有している
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像センサ。
【請求項６】
前記導波構造における前記複数の絶縁膜は、それぞれ、前記画素配列における画素の位置に応じた材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像センサ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像センサと、
前記撮像センサの撮像面へ像を形成する光学系と、
前記撮像センサ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装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像センサ及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像センサは、複数の画素が１次元的に又は２次元的に配列された画素配列を備える。近年では、鮮明な画像を撮像するために、撮像センサの画素配列の多画素化が進められている。デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置で用いられる撮像センサには、画素配列における画素数が数百万以上に及ぶものも登場している。
【０００３】
画素配列の各画素では、入射した光がフォトダイオードの受光面に到達し、その到達した光をフォトダイオードが光電変換することにより画像信号が生成される。そのため、各画素に入射した光を効率よくフォトダイオードへ導くことが重要である。すなわち、各画素に入射した光量に対するフォトダイオードに到達した光量の比を光利用効率とすれば、これを向上させることが撮像センサの性能向上に大きな効果をもつ。
【０００４】
また、近年では撮像装置の小型化および撮像センサの小サイズ化が求められてきており、入射角の小さな光のみならず、入射角の大きな光においても十分な光利用効率を確保することが撮像センサに求められている。
【０００５】
それに対して、特許文献１には、特許文献１の図３に示すように、固体撮像素子において、層間絶縁膜１０２が光電変換素子１００の直上まで除去された未貫通穴１０８に層間絶縁膜１０２より屈折率の高い透明材料２０３が充填された構成が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、特許文献２の図３に示すように、固体撮像素子において、絶縁層３が受光部２の表面まで除去された光導波路用穴５に絶縁層３より屈折率の高い材料１３が埋め込まれた光導波路５ａを設けることが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２４６５７９号公報
【特許文献２】特開２００２−１１８２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の図３に示された構成では、導波路の側面が一種類の物質からなっている。
【０００８】
特許文献２の図３に示された構成では、光導波路５ａの側壁において材料１３に絶縁層３のみが接している。
【０００９】
この構成では、材料１３の屈折率より十分に低い屈折率を有する材料で絶縁層３を形成すると、その十分に低い屈折率を有する材料の機械的強度が弱い場合に、絶縁層３として要求される機械的強度を確保できなくなる可能性がある。
【００１０】
仮に、絶縁層３を屈折率１．３のポーラスＣＤＯ（Ｃａｒｂｏｎ−ｄｏｐｅｄ  ｏｘｉｄｅｓ）で形成すれば、絶縁層３を屈折率１．４の酸化シリコンで形成する場合に比較して、光導波路５ａの側壁における材料１３と絶縁層３との屈折率の差を大きくできる。しかし、この場合、絶縁層３として要求される機械的強度を確保できなくなる可能性がある。
【００１１】
本発明の目的は、各画素へ入射した光量に対する光電変換部に到達した光量の比を向上するとともに、導波構造における機械的強度の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１側面に係る撮像センサは、複数の画素が配列された画素配列を備え、前記複数の画素のそれぞれは、光電変換部と、光を前記光電変換部へ導くように、複数の絶縁膜より屈折率の高い物質が前記複数の絶縁膜で側面を囲まれた導波構造とを含み、前記複数の絶縁膜のうち、前記物質の側面における前記光が集中する領域を囲む絶縁膜の屈折率は、他の絶縁膜の屈折率より小さいことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２側面に係る撮像装置は、本発明の第１側面に係る撮像センサと、前記撮像センサの撮像面へ像を形成する光学系と、前記撮像センサ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】
【００１４】
本発明によれば、各画素へ入射した光量に対する光電変換部に到達した光量の比を向上できるとともに、導波構造における機械的強度の低下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】
【００１５】
本明細書において、入射角とは、図６に示すように定義されたものとする。撮像素子の受光面ＡＳに対して垂直に入射する光の角度を０度とし、撮像素子の受光面ＡＳに垂直な任意のある面内において、図６に示すように正負の角度を取るものとする。また、入射角の大小はその絶対値についての大小とする。すなわち入射角が大きいとは、入射光の角度の絶対値が大きいことをさすものとする。
【００１６】
また、本明細書において、光利用効率とは、各画素に入射した光量に対する光電変換部ＰＤに到達した光量の比をさすものとする。
【００１７】
次に、本発明の課題を、図面を用いて詳細に説明する。
【００１８】
図７は、撮像センサの画素Ｐの断面構成の一例を示す図である。
【００１９】
図７に示す画素Ｐは、マイクロレンズ１１、カラーフィルタ１２、平坦化層１３、導波構造ＷＧ、及び、光電変換部１６ａを備える。
【００２０】
マイクロレンズ１１は、光が光電変換部１６ａへ入射するように、受けた光を屈折させて通過させる。マイクロレンズ１１は、例えば、屈折率１．６程度の樹脂材料で形成されている。
【００２１】
カラーフィルタ１２は、平坦化層１３の上に配されている。カラーフィルタ１２は、所定の波長の光が光電変換部１６ａへ入射するように、マイクロレンズ１１を通過した光のうちその所定の波長の光を選択的に透過する。
【００２２】
平坦化層１３は、導波構造ＷＧの上に配されている。平坦化層１３は、平坦な表面を提供する。平坦化層１３は、カラーフィルタ１２を透過した光を通過させる。平坦化層１３は、例えば、屈折率１．４程度の酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成されている。
【００２３】
導波構造ＷＧは、光を光電変換部１６ａへ導くように、絶縁膜２１より屈折率の高い物質１５が絶縁膜２１で側面１５ｂを囲まれた構造である。
【００２４】
絶縁膜２１は、半導体基板１６、配線層１４、及び配線層１８を互いに絶縁するために設けられている。配線層１４、及び配線層１８は、それぞれ、光電変換部１６ａで生成された電荷に応じた画像信号を伝達する。配線層１４、及び配線層１８は、例えば、アルミニウム又は銅で形成されている。
【００２５】
物質１５は、光を光電変換部１６ａへ導くように、透明な材料で形成される。物質１５は、例えば、屈折率１．８程度の窒化シリコン（ＳｉＮ）、又は、屈折率１．６程度の樹脂材料で形成される。
【００２６】
導波構造ＷＧでは、物質１５の屈折率が絶縁膜２１の屈折率より高いので、物質１５に導かれた光が物質１５の側面１５ｂで全反射することにより光電変換部１６ａの受光面１６ａ１へ導かれる。すなわち、物質１５に入射した光の物質１５外への散逸が抑えられ、光利用効率が向上する。
【００２７】
光電変換部１６ａは、受光面１６ａ１へ導かれた光を光電変換することにより電荷を生成する。光電変換部１６ａは、例えば、フォトダイオードである。
【００２８】
光電変換部１６ａは、半導体基板１６における不純物を含む半導体領域として形成されている。例えば、半導体基板１６において、ｎ型の不純物を含むウエル１６ｂに囲まれるように、ｐ型の不純物を含む光電変換部１６ａが形成される。
【００２９】
図７に示す画素Ｐでは、導波構造ＷＧにおいて物質１５が側面１５ｂを絶縁膜２１のみで囲まれるように構成している。この構成では、物質１５の屈折率より十分に低い屈折率を有する材料で絶縁膜２１を形成すると、その十分に低い屈折率を有する材料の機械的強度が弱い場合に、絶縁膜２１として要求される機械的強度を確保できなくなる可能性がある。
【００３０】
仮に、絶縁膜２１を屈折率１．３のポーラスＣＤＯ（Ｃａｒｂｏｎ−ｄｏｐｅｄ  ｏｘｉｄｅｓ）で形成する場合を考える。この場合、絶縁膜２１を屈折率１．４の酸化シリコンで形成する場合に比較して、物質１５の側面１５ｂにおける物質１５と絶縁膜２１との屈折率の差を大きくできるので、物質１５に導かれた光が物質１５の側面１５ｂでさらに全反射しやすくなる。しかし、この場合、絶縁膜２１として要求される機械的強度を確保できなくなる可能性がある。すなわち、導波構造ＷＧにおける機械的強度が低下する。
【００３１】
あるいは、仮に、酸化シリコンより屈折率及び比誘電率がともに小さい材料で絶縁膜２１を形成する場合を考える。この場合、絶縁膜２１を酸化シリコンで形成する場合に比較して、物質１５の側面１５ｂにおける物質１５と絶縁膜２１との屈折率の差を大きくできるので、物質１５に導かれた光が物質１５の側面１５ｂでさらに全反射しやすくなる。しかし、この場合、絶縁膜２１として要求される電気的な絶縁性能を確保できなくなる可能性がある。
【００３２】
図８は、撮像センサの画素Ｐｉの断面構成の他の一例を示す図である。以下では、図７に示す画素Ｐの断面構成と異なる部分を中心に説明する。
【００３３】
図８に示す画素Ｐｉは、導波構造ＷＧｉを備える点で、図７に示す画素Ｐと異なる。
【００３４】
導波構造ＷＧｉは、光を光電変換部１６ａへ導くように、物質１５と絶縁膜２１との間に隙間１７ｉが設けられたエアギャップ構造である。隙間１７ｉは、所定のガス（空気、不活性ガス等）で満たされている、又は、真空に近い状態になっている。これにより、部材１６の屈折率は、隙間１７ｉの屈折率（例えば、１．０）より高くなる。
【００３５】
この場合、物質１５が側面１５ｂを絶縁膜２１で囲まれるように導波構造ＷＧ（図７参照）が形成される場合に比較して、物質１５の側面１５ｂにおける物質１５と隙間１７ｉとの屈折率の差が大きい。このため、物質１５に導かれた光が物質１５の側面１５ｂでさらに全反射しやすくなる。しかし、この場合、絶縁膜２１として要求される機械的強度を確保できなくなる可能性がある。すなわち、導波構造ＷＧにおける機械的強度が低下する。
【００３６】
また、隙間１７ｉを設けるためには、物質１５と絶縁膜２１との間に一旦別の材料で所定の膜を作ったあとその膜を削り取る又は溶かすという、従来にないプロセス技術が必要となる。これにより、撮像センサの製造プロセスが複雑になる可能性がある。
【００３７】
次に、本発明の第１実施形態に係る撮像センサ１００の概略構成を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像センサ１００の構成を示す図である。
【００３８】
撮像センサ１００は、画素配列ＰＡ及び周辺回路ＰＣを備える。画素配列ＰＡでは、複数の画素Ｐ１００が行方向及び列方向に配列されている。周辺回路ＰＣは、画素配列ＰＡの周辺に配されている。
【００３９】
撮像センサ１００がＣＭＯＳイメージセンサである場合について説明する。周辺回路ＰＣは、各画素Ｐ１００を駆動するための垂直走査回路、各画素Ｐ１００から信号を読み出して保持する読み出し回路、出力回路、及び、読み出し回路に保持された信号を出力回路へ転送する垂直走査回路を含む。
【００４０】
各画素Ｐ１００は、光電変換部、転送部、電荷電圧変換部、リセット部、及び出力部を含む。光電変換部は、光に応じた電荷を発生させ、発生した電荷を信号として蓄積する。転送部は、光電変換部で発生した電荷を電荷電圧変換部へ転送する。転送部は、例えば、転送ＭＯＳトランジスタであり、アクティブな転送信号が垂直走査回路からゲート（転送電極）に供給された際にオンして転送動作を行う。電荷電圧変換部は、転送された電荷を電圧に変換する。電荷電圧変換部は、例えば、フローティングディフュージョン（ＦＤ）である。リセット部は、電荷電圧変換部をリセットする。リセット部は、例えば、リセットＭＯＳトランジスタであり、アクティブなリセット信号が垂直走査回路からゲートに供給された際にオンしてリセット動作を行う。出力部は、電荷電圧変換部の電圧に応じた信号を信号線へ出力する。出力部は、例えば、増幅ＭＯＳトランジスタであり、電荷電圧変換部の電圧がゲートに入力され、その電圧に応じた信号をソースから信号線へ出力する。
【００４１】
なお、撮像センサ１００がＣＣＤイメージセンサである場合、転送部、電荷電圧変換部、リセット部、及び出力部が、各画素Ｐ１００ではなく周辺回路ＰＣに含まれる点で、撮像センサ１００がＣＭＯＳイメージセンサである場合と異なる。この場合、転送部は、例えば、垂直転送ＣＣＤ及び水平転送ＣＣＤであり、転送電極に供給された転送信号の位相に応じて転送動作を行う。
【００４２】
次に、各画素Ｐ１００の断面構成を、図２を用いて説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る撮像センサ１００の画素配列ＰＡにおける画素Ｐ１００の断面構造を示す図である。以下では、図７に示す画素Ｐ及び図８に示す画素Ｐｉと異なる部分を中心に説明する。
【００４３】
画素Ｐ１００は、導波構造ＷＧ１００を備える点で、図７に示す画素Ｐ及び図８に示す画素Ｐｉと異なる。
【００４４】
導波構造ＷＧ１００は、光を光電変換部１６ａへ導くように、複数の絶縁膜１２１，１２２より屈折率の高い物質１５が複数の絶縁膜１２１，１２２で側面１５ｂを囲まれた構造である。複数の絶縁膜１２１，１２２のうち、物質１５の側面１５ｂにおける光が集中する領域を囲む絶縁膜１２２の屈折率は、他の絶縁膜１２１の屈折率より小さい。
【００４５】
ここで、光が集中する領域は、物質の側面１５ｂにおける上部１５ｂ１である。複数の絶縁膜１２１，１２２は、物質１５の側面１５ｂの上部１５ｂ１から下部１５ｂ２へ、屈折率が高くなる順番に配置されている。すなわち、絶縁膜１２１の屈折率をｎ１、絶縁膜１２２の屈折率をｎ２、物質１５の屈折率をｎ０とすると、
ｎ２＜ｎ１＜ｎ０・・・数式１
が成り立つ。例えば、次の場合に、数式１が成り立つ。
【００４６】
絶縁膜１２２は、例えば、屈折率１．３程度のポーラスＣＤＯ（ｃａｒｂｏｎ−ｄｏｐｅｄ  ｏｘｉｄｅｓ）で形成されている。この場合、ｎ２＝１．３である。絶縁膜１２１は、例えば、屈折率１．４程度の酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成されている。この場合、ｎ１＝１．４である。物質１５は、例えば、マイクロレンズと同様に屈折率１．６程度の樹脂材料で形成されている。この場合、ｎ０＝１．６である。
【００４７】
次に、上記の材料で形成された画素Ｐ１００における光利用効率について数値計算シミュレーションを行った結果を、図３に示す。図３は、ＦＤＴＤ法を用いて、画素Ｐ１００における光利用効率について数値計算シミュレーションを行った結果を示す図である。図３では、横軸が、図６に示すように定義した画素に対する光の入射角度を示し、縦軸が、画素へ入射した光量に対する光電変換部に到達した光量の比すなわち光利用効率を示す。
【００４８】
図３に示すように、実線で示す画素Ｐ１００における光利用効率は、破線で示す画素Ｐ（図７参照）における光使用効率に比較して、特に入射角度が大きい場合に向上している。例えば、画素Ｐ１００における光利用効率は、画素Ｐにおける光利用効率に比較して、入射角度が１５度又は２０度の場合に、１.２倍以上向上している。
【００４９】
このように、本実施形態によれば、複数の絶縁膜１２１，１２２のうち、物質１５の側面１５ｂにおける光が集中する領域を囲む絶縁膜１２２の屈折率を、他の絶縁膜１２１の屈折率より小さくする。これにより、各画素へ入射した光量に対する光電変換部に到達した光量の比、すなわち各画素における光利用効率を容易に向上できる。
【００５０】
また、物質１５の屈折率より十分に低い屈折率を有する材料で絶縁膜１２２を形成した場合、その十分に低い屈折率を有する材料の機械的強度が弱くても、機械的強度が強い材料で他の絶縁膜１２１を形成することができる。この場合、複数の絶縁膜１２１，１２２の全体として要求される機械的強度を確保できる。
【００５１】
すなわち、各画素へ入射した光量に対する光電変換部に到達した光量の比を向上できるとともに、導波構造における機械的強度の低下を抑制することができる。
【００５２】
なお、導波構造を形成する複数の絶縁膜は、２層以上の絶縁膜であってもよい。
【００５３】
次に、本発明の撮像センサを適用した撮像装置の一例を図４に示す。
【００５４】
撮像装置９０は、図４に示すように、主として、光学系、撮像センサ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、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。
【００５５】
シャッター９１は、光路上においてレンズ９２の手前に設けられ、露出を制御する。
【００５６】
レンズ９２は、入射した光を屈折させて、撮像センサ１００の画素配列（撮像面）に被写体の像を形成する。
【００５７】
絞り９３は、光路上においてレンズ９２と撮像センサ１００との間に設けられ、レンズ９２を通過後に撮像センサ１００へ導かれる光の量を調節する。
【００５８】
撮像センサ１００は、画素配列に形成された被写体の像を画像信号に変換する。撮像センサ１００は、その画像信号を画素配列から読み出して出力する。
【００５９】
撮像信号処理回路９５は、撮像センサ１００に接続されており、撮像センサ１００から出力された画像信号を処理する。
【００６０】
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）を画像信号（デジタル信号）へ変換する。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
タイミング発生部９８は、撮像センサ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、撮像センサ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へタイミング信号を供給する。そして、撮像センサ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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
以上の構成により、撮像センサ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。
【００６８】
次に、本発明の第２実施形態に係る撮像センサ２００について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る撮像センサ２００の画素配列ＰＡ２００における画素Ｐ２００の断面構造を示す図である。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６９】
撮像センサ２００は、画素配列ＰＡ２００を備える。画素配列ＰＡでは、複数の画素Ｐ２００が配列されている。
【００７０】
画素Ｐ２００は、導波構造ＷＧ２００を備える点で、第１実施形態と異なる。
【００７１】
導波構造ＷＧ２００における光が集中する領域は、物質１５の側面１５ｂにおける上部１５ｂ１と下部１５ｂ２との間の部分１５ｂ３である。導波構造ＷＧ２００を形成する複数の絶縁膜２２１，２２２，２２３は、物質１５の側面１５ｂの上部１５ｂ１から下部１５ｂ２へ、屈折率が増減するように配置されている。すなわち、絶縁膜２２１の屈折率をｎ２１、絶縁膜２２２の屈折率をｎ２２、絶縁膜２２３の屈折率をｎ２３、物質１５の屈折率をｎ０とすると、
ｎ２３＞ｎ２１＞ｎ２２・・・数式２
又は、
ｎ２１＞ｎ２３＞ｎ２２・・・数式３
又は、
ｎ２１＝ｎ２３＞ｎ２２・・・数式４
が成り立つ。例えば、次の場合に数式２が成り立つ。
【００７２】
絶縁膜２２３は、例えば、屈折率１．５程度のＳｉＯＣで形成されている。この場合、ｎ２３＝１．５である。絶縁膜２２１は、例えば、屈折率１．４程度の酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成されている。この場合、ｎ２１＝１．４である。絶縁膜２２２は、例えば、屈折率１．３程度のポーラスＣＤＯ（ｃａｒｂｏｎ−ｄｏｐｅｄ  ｏｘｉｄｅｓ）で形成されている。この場合、ｎ２２＝１．３である。
【００７３】
このように、本実施形態によれば、複数の絶縁膜２２１，２２２，２２３のうち、物質１５の側面１５ｂにおける光が集中する領域を囲む絶縁膜２２２の屈折率を、他の絶縁膜２２１，２２３の屈折率より小さくする。これにより、各画素へ入射した光量に対する光電変換部に到達した光量の比、すなわち各画素における光利用効率を容易に向上できる。
【００７４】
また、物質１５の屈折率より十分に低い屈折率を有する材料で絶縁膜２２２を形成した場合、その十分に低い屈折率を有する材料の機械的強度が弱くても、機械的強度が強い材料で他の絶縁膜２２１，２２３を形成することができる。この場合、複数の絶縁膜２２１，２２２，２２３の全体として要求される機械的強度を確保できる。
【００７５】
すなわち、各画素へ入射した光量に対する光電変換部に到達した光量の比を向上できるとともに、導波構造における機械的強度の低下を抑制することができる。
【００７６】
なお、導波構造における複数の絶縁膜は、それぞれ、画素配列における画素の位置に応じた厚さを有していてもよい。例えば、画素配列における中心付近の画素では、導波構造の物質の側面における下部に近い領域に光が集中するのに対して、画素配列における周辺付近の画素では、導波構造の物質の側面における下部から遠い領域に光が集中する場合を考える。この場合、中心付近の画素では、膜厚が絶縁膜２２２、絶縁膜２２１、絶縁膜２２３の順に厚くなるように構成し、周辺付近の画素では、膜厚が絶縁膜２２１、絶縁膜２２２、絶縁膜２２３の順に厚くなるように構成する。
【００７７】
また、導波構造における複数の絶縁膜は、それぞれ、画素配列における画素の位置に応じた材料で形成されていてもよい。例えば、画素配列における中心付近の画素では、導波構造の物質の側面における下部に光が集中し、画素配列における周辺付近の画素では、導波構造の物質の側面における上部に光が集中する場合を考える。また、画素配列における中心付近と周辺付近との間の画素では、導波構造の物質の側面における上部と下部との間に光が集中するとする。この場合、中心付近の画素では、絶縁膜２２１をポーラスＣＤＯで形成し、他の絶縁膜２２２，２２３を酸化シリコンで形成する。中心付近と周辺付近との間の画素では、絶縁膜２２２をポーラスＣＤＯで形成し、他の絶縁膜２２１，２２３を酸化シリコンで形成する。周辺付近の画素では、絶縁膜２２３をポーラスＣＤＯで形成し、他の絶縁膜２２１，２２２を酸化シリコンで形成する。
【００７８】
さらに、この場合、中心付近の画素では、絶縁膜２２２，２２３を酸化シリコンで１つの絶縁膜として形成してもよい。周辺付近の画素では、絶縁膜２２１，２２２を酸化シリコンで１つの絶縁膜として形成してもよい。この場合、中心付近の画素と周辺付近の画素とでは、それぞれ、導波構造を形成する絶縁膜の数が２層なのに対し、中心付近と周辺付近との間の画素では、導波構造を形成する絶縁膜の数が３層になる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撮像センサ１００の構成を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る撮像センサ１００の画素配列ＰＡにおける画素Ｐ１００の断面構造を示す図。
【図３】ＦＤＴＤ法を用いて、画素Ｐ１００における光利用効率について数値計算シミュレーションを行った結果を示す図。
【図４】第１実施形態に係る撮像センサ１００を適用した撮像システムの構成図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る撮像センサ２００の画素配列ＰＡ２００における画素Ｐ２００の断面構造を示す図。
【図６】入射角を定義するための図。
【図７】本発明の課題を説明するための図。
【図８】本発明の課題を説明するための図。
【符号の説明】
【００８０】
９０  撮像装置
１００、２００  撮像センサ
【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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