(57)【要約】【課題】微細画素で、かつ、色再現性が高いカラーフィルタを備えた固体撮像素子を提供する。【解決手段】電気配線３と、濾光素子と、濾光素子の下にあり濾光素子で分光された入射光を受光する受光部６と、受光部６で光電変換された電気信号を演算する信号処理回路７０とを備えた固体撮像素子１００であって、濾光素子は、入射光の赤色領域から赤外領域までの第１の光を透過させる第１の濾光素子１１１と、入射光の緑色領域から長波長の赤外領域までの黄色領域の第２の光を透過させる第２の濾光素子１１２と、入射光の可視全領域と赤外領域までの第３の光を透過させる第３の濾光素子１１３とを含み、濾光素子のそれぞれには少なくとも一つの種類の金属を含む粒子が分散されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気配線と、濾光素子と、前記濾光素子の下にあり前記濾光素子で分光された入射光を受光する受光素子と、前記受光素子で光電変換された電気信号を演算する信号処理回路とを備えた固体撮像素子であって、
前記濾光素子は、前記入射光の赤色領域から赤外領域までの第１の光を透過させる第１の濾光素子と、前記入射光の緑色領域から長波長の赤外領域までの黄色領域の第２の光を透過させる第２の濾光素子と、前記入射光の可視全領域と赤外領域までの第３の光を透過させる第３の濾光素子とを含み、
前記第１〜第３の濾光素子のそれぞれには少なくとも一つの種類の金属を含む粒子が分散されている
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記濾光素子は、前記入射光の赤外領域から長波長の第４の光を透過させる第４の濾光素子をさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記濾光素子は、可視光から赤外光を５０％以上透過する、屈折率１．４以上の媒質であり、かつ、前記媒質中に粒径５ｎｍ〜５０ｎｍの前記粒子を含む
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記第１の濾光素子は、被分散粒子として少なくとも金、銅、クロムまたは鉄クロム酸化物を含み、
前記第２の濾光素子は、被分散粒子として少なくとも銀、クロム酸鉛、クロム酸ストロンチウム、クロム酸バリウム、チタンアンチモンクロム酸化物またはチタンニッケルバリウム酸化物を含む
ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記第４の濾光素子は、被分散粒子として少なくとも酸化マンガンまたは酸化クロムをコア部として含み、少なくとも酸化鉛または酸化シリコンをシェル部として含む
ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記濾光素子は、入射光の波長と同程度かそれよりも短い線幅で分割された同心構造の光透過膜で生じる実効屈折率分布を備えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記濾光素子は、前記受光素子の上方に、少なくとも電気配線レベル以下まで伸張した領域に形成された光導波領域からなる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記濾光素子は、前記受光素子および前記電気配線から電気的に絶縁されている
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記信号処理回路は、前記第１の光の電気信号と前記第２の光の電気信号により緑色領域の光の電気信号を演算する手段と、前記第２の光の電気信号と前記第３の光の電気信号により青色領域の光の電気信号を演算する手段とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記信号処理回路は、前記第３の光の輝度信号を、前記緑色領域の光に応じた電気信号と前記青色領域の光に応じた電気信号と前記赤色領域の光に応じた電気信号の合成信号として出力する
ことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記信号処理回路は、前記第１の光の電気信号と前記第４の光の電気信号により赤色領域の光の電気信号を演算する手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項９に記載の固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等に使用される固体撮像素子に関し、特に高画素数や小チップ面積を実現するために不可欠な微細な画素を有する固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやカメラ付携帯電話の普及に伴い、固体撮像素子の市場は著しく拡大してきた。そして、近年はデジタルスチルカメラの薄型化に対する要望が強くなっている。これは言い換えれば、カメラ部分に用いるレンズが短焦点になるということであり、固体撮像素子に入射する光は広角（固体撮像素子の入射面の垂直軸から測定して大きな角度）になることを意味する。また、広角から望遠まで、さまざまなレンズを交換して使用する１眼レフのデジタルカメラが普及してきている。
【０００３】
ＣＣＤやＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子では、複数の受光部分を有する半導体集積回路を２次元に配列して、被写体からの光信号を電気信号に変換している。固体撮像素子の感度は、入射光量に対する受光素子の出力電流の大きさによって定義されていることから、入射した光を確実に受光素子に導入することが感度向上のため重要な要素となっている。
【０００４】
図２０は、従来の一般的な画素の基本構造の一例を示す図である。図２０に示すように、マイクロレンズ５７に垂直に入射した光５３（破線で示した光）は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のいずれかのカラーフィルタ２によって色分離された後、受光部６において電気信号への変換がなされる。比較的高い集光効率が得られることから、マイクロレンズ５７は、ほとんど全ての固体撮像素子において使用されている。
【０００５】
しかしながら、マイクロレンズでは、集光効率が信号光の入射角度に依存して低下する。つまり、レンズに垂直に入射してくる光５３については高効率に集光することができるが、斜め入射の光５６に対しては集光効率が減少する。これは、斜め入射の光が、画素中の電気配線３に遮光されてしまい、受光部６まで到達できないためである。
【０００６】
固体撮像装置は常に画質の向上が求められているため、高画素化することが常に求められている。しかし、固体撮像装置の実装上の制約からチップの大きさが制約されているため、一般に高画素化に対応するために、画素サイズの微細化にて対応しているが、画素サイズの微細化に伴い感度が低下してしまう。それと合わせて、高画素化に対応するため周辺回路の回路規模が大きくなるため電気配線３の数も増えてそのため受光部６からマイクロレンズ５７までの距離が長くなる。すなわち、高画素化により、受光部６からマイクロレンズ５７までの距離と受光部６の大きさの比であるアスペクト比がおおきくなり、斜入射光を効率的に受光部６に導入することが出来なくなる。
【０００７】
また、固体撮像素子は、複数の画素の２次元配列で構成されているため、広がり角を持つ入射光の場合、中央の画素と周辺の画素とでは入射角が異なる。その結果、周辺の画素の集光効率が中央の画素より低下するという問題が起こる。
【０００８】
このような入射角度の増加に伴う、固体撮像素子の感度減少を防ぐためには、入射角度に対応したマイクロレンズの設計が必要となる。しかしながら、現在の固体撮像素子の画素サイズが２．２μｍと非常に微細な構造であるにもかかわらず、今後、将来的には、高画素化のためにより微小なセルサイズが必要とされている。このため、マイクロレンズの加工はサブミクロンオーダーとなり、形成プロセスは複雑になる。
【０００９】
よって、少しでも減衰を少なく入射光を受光部６に導く必要がある。そこで、入射光の減衰を抑制して受光部６に導く技術として、従来、様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１〜５、非特許文献１参照）。
【００１０】
特許文献１では、白色透明フィルタと黄色フィルタと赤色フィルタと灰色フィルタとを備えた固体撮像素子が提案されている。特許文献１では、白色透明フィルタを透過した光（Ｗ）と黄色フィルタを透過した光（Ｙ）の差分から青色領域の光を演算し、黄色フィルタを透過した光と赤色フィルタを透過した光の差分から緑色領域の光を演算し、それと赤色フィルタを透過した赤色領域の光とを、白色フィルタを透過した光の輝度と灰色フィルタを透過した光の輝度の任意の閾値からのずれを輝度補正している。
【００１１】
また、特許文献２では、赤色フィルタと緑色フィルタと青色フィルタと黄色フィルタとを備えた固体撮像素子が提案されている。
【００１２】
また、特許文献３では、ハイパスタイプのシアン、マジェンタ、黄色の補色系フィルタに赤外フィルタを追加し、各色の信号から赤色信号、緑色信号、青色信号、赤外信号を演算する固体撮像素子が提案されている。
【００１３】
また、特許文献４では、ポリシリコンやアモルファスシリコンやシリコンからなるフィルタ膜厚を変えたハイパスタイプの赤色フィルタと緑色フィルタと青色フィルタを備えた固体撮像素子が提案されている。
【００１４】
また、特許文献５や非特許文献１では、樹脂中に金属ナノ粒子を用いたカラーフィルタが提案されている。
【特許文献１】特開２００７−２８１７８５号公報
【特許文献２】特開２００２−２７１８０４号公報
【特許文献３】特開２００２−１４２２２８号公報
【特許文献４】特開２００５−１７５４３０号公報
【特許文献５】特開２００４−１５１３１３号公報
【非特許文献１】伊藤征司郎監修、「機能性顔料とナノテクノロジー」、（株）シーエムシー出版、２００６年１０月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来の技術には様々な課題が残されている。
【００１６】
つまり、上記特許文献１の技術では、４画素のうち灰色フィルタを持つ１画素分は輝度補正にのみ要するだけで感度向上に寄与していない。さらに人間の視覚感度と固体撮像素子のシリコン感度とを合わせるために別に赤外線カットフィルタを用意する必要があり、可視光域においても赤外カットフィルタによる減衰をまねいてしまう。また、例示している黄色顔料を用いたハイパスタイプの黄色フィルタでは、バンドカット帯域が長波によっているため演算した青色領域の光は緑色を帯びてしまい、色再現性が損なわれてしまう。しかし、材料構造でバンドカット帯域が決定されるのでバンドカット帯域を短波側にシフトさせるのは難しい。
【００１７】
また、上記特許文献２の技術では、従来の赤色フィルタと緑色フィルタと青色フィルタと黄色フィルタの透過率が７０％から８０％と低く、かつ、各色で異なるため色バランスを厳密に再現することが出来ない。また、ハイパスタイプの透過特性を持つフィルタではなくバンドパスタイプのフィルタなので、各色のピーク間の波長域では例え白色光が入ったとしてもフィルタでの吸収ロスが発生してしまい、さらに演算の際にロスが発生してしまう。また、従来の顔料を用いたカラーフィルタでは、透過させたくない色領域での透過（色浮き）を除くことが出来ないので、色再現性を悪化させる要因となっている。
【００１８】
また、上記特許文献３の技術では、白色信号と黄色信号と赤色信号からの演算については記述が無く、かつ、具体的な実現手段について記述が無い。
【００１９】
また、上記特許文献４の技術では、ポリシリコンやアモルファスシリコンやシリコンでは特に低波長側の吸収が大きく、かつ、バンドカット帯域が急峻でないため、ロスが大きい。
【００２０】
また、上記特許文献５や非特許文献１の技術では、赤外線（透過）フィルタや固体撮像素子上への搭載方法など任意の分光特性を実現するための具体的な方法が開示されていない。
【００２１】
ところで、固体撮像装置は常に画質の向上が求められているため、画素サイズを微細化することにより高画素化し、かつ、色の再現性を高めてゆかねばならない。このような要請に対して上記従来技術に係る固体撮像装置は、カラー画像を得るためにはカラーフィルタを具備しないわけにはいかないので、カラーフィルタによる減衰や各色の透過率の違いによる色再現性の低下を複雑な演算で補おうとしている。
【００２２】
また、監視カメラ用や車載カメラ用など昼間時だけでなく、夜間時でも感度ロスや切り替えロスなく使用できることが求められている。
【００２３】
このように、従来の技術には様々な課題が残され、微細画素化と色の再現性とを両立させることができないという問題がある。
【００２４】
本発明は、上記のような問題に鑑みて為されたものであって、微細画素で、かつ、色再現性が高いカラーフィルタを備えた固体撮像装置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】
【００２５】
上記目的を達成するため、本発明の固体撮像素子は、電気配線とフィルタとフィルタの下にありフィルタで分光された入射光を受光する受光素子と受光素子の信号処理回路を有する固体撮像素子であって、フィルタは、入射光を赤色領域から赤外領域までの長波長までの第１の光（Ｒ）を透過させる第１の種類の赤色フィルタからなり、入射光を緑色領域から赤外領域までの長波長の黄色領域の第２の光（Ｙ）を透過させる第２の種類の黄色フィルタと、入射光を可視全領域と赤外領域までの第３の光（Ｗ）を透過させる第３の種類の白色フィルタを備え、フィルタには少なくとも一つの種類の金属を含む粒子が分散されている。また、第１の光（Ｒ）と第２の光（Ｙ）を信号処理回路により緑色領域の光を演算する手段と、第２の光（Ｙ）と第３の光（Ｗ）を信号処理回路により青色領域の光を演算する手段を備え、第３の光（Ｗ）の輝度を演算した緑色領域の光と演算した青色領域の光と赤色領域の光の合成画素の輝度とすることを特徴とする。このようにすることで、第１の光（Ｒ）と第２の光（Ｙ）と第３の光（Ｗ）のいずれも赤外領域までの入射光を含むので複雑な演算をする必要が無く、信号をロスさせること無く第１の光（Ｒ）と第２の光（Ｙ）と第３の光（Ｗ）の差分を取るなど簡便な演算で赤色領域の光と緑色領域の光と青色領域の光を色分離することが出来、また良好な色再現性も得ることが出来る。さらに、第３の光（Ｗ）の輝度情報を用いることで、演算による輝度情報の劣化を無くし、高色ＳＮの画像を得ることが出来る。
【００２６】
また、入射光を赤外領域から長波長の第４の光（ＩＲ）を透過させる第４の種類のフィルタを備えていることを特徴とする。また、第１の光と第４の光を信号処理回路により赤色領域の光を演算する手段を備えていることを特徴とする。このようにすることで、人間の色覚とシリコン感度を一致させるために従来において別に設置していた可動式の赤外線フィルタが不要になり、フィルタ切り替え時の不感時間やフォーカス等の再設定による稼動不能な時間をなくすことが出来る。さらに、全画素とも赤外線を透過するので赤外領域でのシリコン感度の低下を補うことが出来、昼間時だけで無く、夜間時でも赤外線撮像をすることが出来る。
【００２７】
また、フィルタは屈折率１．４以上の該固体撮像素子が受光する可視光から赤外光を５０％以上透過する媒質であって、かつ、媒質中に粒径５ｎｍ〜５０ｎｍの粒子を含むことを特徴とする。このようにすることにより、小粒径の金属を含む粒子の表面プラズモンと可視光とのカップリングによるプラズモン吸収と、金属や金属酸化物の電子遷移吸収による優れた分光特性が実現できる。
【００２８】
また、第１の種類のフィルタは被分散粒子として少なくとも金、銅、クロムまたは鉄クロム酸化物を含む第１の種類と、第２の種類のフィルタは被分散粒子として少なくとも銀、クロム酸鉛、クロム酸ストロンチウム、クロム酸バリウム、チタンアンチモンクロム酸化物またはチタンニッケルバリウム酸化物を含む第２の種類からなることを特徴とする。また、第４の種類のフィルタは被分散粒子として少なくとも酸化マンガンまたは酸化クロムをコア部とし、少なくとも酸化鉛または酸化シリコンをシェル部を含む第４の種類からなることを特徴とする。このようにすることにより、金属を含む粒子は媒質中に凝集なく均質に分散され、画素間の色ばらつきのない良好な色再現性を実現することが可能となる。また、第１の種類の分散粒子を用いると主に赤色領域を、第２の種類の分散粒子を用いると主に黄色領域を、第４の種類の分散粒子を用いると主に赤外領域の透過フィルタを実現できる。また、第１、２、４の種類の分散粒子の混合し、かつ、その割合を選択することにより任意領域の分光特性を実現できる。
【００２９】
また、フィルタは、入射光の波長と同程度かそれよりも短い線幅で分割された同心構造の光透過膜で生じる実効屈折率分布を備えたことを特徴とする。このようにフィルタとレンズを一体化することにより、微細画素においても、受光素子からレンズまでの距離を短くすることができ、斜め入射光での集光効率の増加や、解像度および感度の向上をはかり、高画素で、かつ、色の再現性が高い固体撮像素子が実現できる。集光と分光を同一素子で行うことによりレンズを透過させたい領域以外の入射光はレンズ材料で吸収するため、選択透過光以外の領域の光がレンズ材料の屈折率が空気より大きいことによるレンズ表面での反射を減らし、色再現性の悪化を防ぐことができる。
【００３０】
また、フィルタは、受光素子上に、少なくとも電気配線レベル以下まで伸張した領域に形成された光導波領域からなることを特徴とする。このようにすることにより、良好な色分離特性を導波路領域自体が発現することで、従来技術で必要であった導波路領域とは独立したカラーフィルタ層を除去することに成功し、カラーフィルタ層の厚み分だけ集光効率が低下するという従来技術の課題を解決することができる。
【００３１】
また、分光素子は、受光素子および電気配線から絶縁されていることを特徴とする。このようにすることにより、受光素子あるいは電気配線が意図しない導通から防ぐことができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、各フィルタを透過した第１の光（Ｒ）と第２の光（Ｙ）と第３の光（Ｗ）のいずれも赤外領域までの入射光を含むので、複雑な演算をする必要が無く、かつ、信号をロスさせることなく、赤色領域の光と緑色領域の光と青色領域の光を色分離することが出来、また、良好な色再現性を得ることが出来る。
【００３３】
また、本発明によれば、カラーフィルタを別に形成するのではなく、レンズとフィルタを同一素子で形成することで固体撮像素子の低背化し、高集光効率を有する微細画素で、かつ、色の再現性が高いカラーフィルタを備えた微細な画素を有する固体撮像装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を用いて具体的に説明する。なお、本発明について、以下の実施の形態および添付の図面を用いて説明を行うが、これは例示を目的としており、本発明はこれらに限定されることを意図しない。
【００３５】
（実施の形態１）
まず、本発明の第１の実施の形態（実施の形態１）に係る固体撮像素子について説明する。
【００３６】
図１は、本実施の形態に係る固体撮像素子１００の基本構造を示す図である。図１に示されるように、固体撮像素子（画素１００ａ〜ｄの集まり）１００は、各画素１００ａ〜ｄのサイズが例えば２．２５μｍ角であり、屈折率分布型レンズ１、色分離６１、反射防止膜６０、電気配線３、層間絶縁膜５、受光素子（Ｓｉフォトダイオード）６、Ｓｉ基板７を備える（なお、図１に示すように、電気配線３からＳｉ基板７までを「半導体集積回路８」ともいう。）。屈折率分布型レンズ１は、濾光素子としても機能する赤色透過領域１１１、黄色透過領域１１２、白色透過領域１１３、赤外透過領域１１４で構成される。
【００３７】
屈折率分布型レンズ１には、分散粒子として、例えば、赤色透過領域１１１には粒径分布５ｎｍ〜５０ｎｍ（メジアン値：１５ｎｍ）の金が、黄色透過領域１１２には粒径分布５ｎｍ〜５０ｎｍ（メジアン値：２０ｎｍ）の銀が、赤外透過領域１１４には粒径分布５ｎｍ〜７０ｎｍ（メジアン値：３０ｎｍ）のコア部に酸化マンガンがシェル部に酸化鉛シリコンを持つ粒子が酸化シリコン中に分散されている。白色透過領域１１３は、例えば、酸化シリコンのみで構成されている。
【００３８】
屈折率分布型レンズ１は、電気配線３から、層間絶縁膜５と窒化シリコン膜を窒酸化シリコン膜の上下に積層した反射防止膜６０とで、電気絶縁されている。
【００３９】
色分離６１は、分散粒子として、例えば、粒径分布５ｎｍ〜５０ｎｍ（メジアン値：２５ｎｍ）の酸化銅が酸化シリコン中に分散された材料で構成されている。
【００４０】
図２に、上記図１における屈折率分布型レンズ１の上面図を示す。この屈折率分布型レンズ１の同心円構造は、上記図１のように、膜厚が０．４μｍと０．８μｍの２段同心円構造である。なお、本文中では、上段／下段の同心円構造を、上段／下段光透過膜と定義している。図２において、上段と下段とが重なった膜厚が１．２μｍの部分１０は「ハッチング」で示し、下段だけから構成される膜厚０．８μｍの部分１１は「ドットパターン」で示している。なお、膜厚が０μｍの部分１２は「パターンなし：白」で示している。また、本実施の形態に係る屈折率分布型レンズ１は、酸化シリコンを同心円形状に掘り込んだ構造であり、周りの媒質は空気（ｎ＝１）である。
【００４１】
ここで、屈折率分布型レンズ１を形成する領域は、各画素の開口に合わせて四角形状としている。一般に、入射窓の領域が円形の場合、レンズとレンズの間に隙間ができるため、漏れ光が発生し、集光ロスが増大する原因となる。しかしながら、入射窓の領域を四角形状とすると、画素の全領域で入射光を集光することができるので、漏れ光は無くなり、集光ロスを低減させることが可能となる。
【００４２】
図３は、本実施の形態に係る屈折率分布型レンズ１のより詳細な断面図の一例である。一般的な屈折率分布型レンズでは、その屈折率は光学中心で最も高くなる。図３に示すように、本実施の形態の場合においても、光学中心１４の付近では酸化シリコンが密に集まり、外側のゾーン領域になるに従って疎へと変わっていく。このとき、各ゾーン領域の幅（以下「線幅」という。）１３が入射光の波長と同程度かそれよりも小さければ、光が感じる有効屈折率は、そのゾーン領域内の高屈折率材料（例えば、酸化シリコン）と低屈折率材料（例えば、空気）の体積比によって決まる。つまり、ゾーン領域内の高屈折率材料を増やせば有効屈折率は高くなり、ゾーン領域内の高屈折率材料を減らせば、有効屈折率は低くなる。
【００４３】
図４（ａ）〜（ｆ）は、２段同心円構造の各ゾーン領域における高屈折率材料と低屈折率材料の体積比の基本パターン（基本構造）を示す図である。図４（ａ）が最も密な構造、つまり有効屈折率が最も高くなる構造であり、（ｂ）から（ｆ）になるに従って、有効屈折率は低くなる。このとき、光入射側の上段膜厚１５と基板側の下段膜厚１６は、上述したように、例えば、それぞれ０．４μｍ、０．８μｍであり、膜厚比（上段／下段）は０．５である。ここで、上記体積比を変化させることにより、有効屈折率を制御することができる。例えば、体積比を高くすれば、基本構造の変化（（ａ）→（ｆ））による、高屈折率材料の体積減少が大きいため、有効屈折率が高い領域における屈折率の減少が大きくなる。一方、体積比を低くすれば、高屈折率材料の体積減少が小さいため、有効屈折率が低い領域における屈折率の減少が大きくなる。
【００４４】
本実施の形態では、分りやすく説明するために、図４（ａ）〜（ｆ）のような基本構造を例としたが、その他の基本構造を用いても勿論よい。例えば、図４（ｃ）と図４（ｂ）とを組み合わせた凸形状の基本構造を用いたり、図４（ｂ）と図４（ｄ）を組み合わせた凹形状の基本構造を用いることもできる。このとき、入射光の半波長程度の領域で、これらを基本構造とすれば、同様の集光特性を得ることができる。
【００４５】
この屈折率分布型レンズ１は、それぞれ赤色透過領域１１１、黄色透過領域１１２、白色透過領域１１３ごとに異なる粒子が分散されているため屈折率分布型レンズ１を形成する材料の屈折率がそれぞれ異なる。そのため、屈折率分布型レンズ１の焦点位置を受光部６に合せるためには、特許文献６で開示しているように、屈折率の大きいものでは酸化シリコンが疎になるように、屈折率が小さいものでは酸化シリコンが密になるように形成しなければならない。
【特許文献６】特開２００６−３５１９７２号公報
【００４６】
また、この屈折率分布型レンズ１は、入射光の波長と同程度かそれよりも短い線幅で構成されるため、粒径がミクロン程度ある従来の顔料材料では線幅よりも大きいため形成することができない。
【００４７】
なお、屈折率分布型レンズ１は、層間絶縁膜５により受光部６および電気配線３から電気絶縁されている。
【００４８】
本実施の形態による固体撮像素子１００のフィルタ透過特性として、図５に、赤色透過領域１１１の画素の感度特性１４１、黄色透過領域１１２の画素の感度特性１４２、白色透過領域１１３の画素の感度特性１４３、赤外透過領域１１４の画素の感度特性１４４を示す。本図から分かるように、本実施の形態の構造によれば、長波側を透過するハイパスフィルタが実現でき、そのバンドカット特性は急峻である。また、いずれのフィルタも透過領域では透過率が赤外域までおおむね９０％以上で、かつ、波長に対しておおむねフラットな特性であり、かつ、カット帯域では透過率がおおむね１０％以下と、カラーフィルタの吸収ロスが小さい。
【００４９】
本実施の形態による信号処理回路７０の模式構成図を図６に示す。赤色透過領域１１１、黄色透過領域１１２、白色透過領域１１３、赤外透過領域１１４を透過した入射光はそれぞれ固体撮像素子１００の受光部６で光電変換され、出力信号はＡ／Ｄ変換回路７１を経て赤色用、黄色用、白色用、赤外用のメモリ７２ａ〜７２ｄにそれぞれ格納される。図５に示すようなカラーフィルタの透過特性を持つので、差分回路７３ｂにおいて黄色信号と赤色信号の差分から緑色信号を、差分回路７３ａにおいて白色信号と黄色信号の差分から青色信号を、差分回路７３ｃにおいて赤色信号と赤外信号の差分から人間の色覚に合わせた赤色信号を、複雑な演算をする必要が無く簡便な演算で色分離することが出来、また色再現性も良く得ることが出来る。演算した赤色信号と緑色信号と青色信号の合成信号は、白色信号の輝度情報を用いる（つまり、白色信号を輝度信号として出力する）ことで、演算による輝度情報の劣化を無くし高色ＳＮの画像を得ることが出来る。
【００５０】
以上の信号処理により、従来は別に設置していた可動式の赤外線フィルタが不要になり、フィルタ切り替え時の不感時間やフォーカス等の再設定による稼動不能な時間をなくすことが出来る。さらに、全画素とも赤外線を透過するので赤外領域でのシリコン感度の低下を補うことが出来、昼間時だけで無く夜間時でも赤外線撮像をすることが出来る。
【００５１】
本実施の形態による演算したフィルタ透過特性として、図７に、赤色領域の光の透過特性１５１、緑光領域の色の透過特性１５２、青色領域の光の透過特性１５３、赤外領域の光の透過特性１５４を示す。本図から分かるように、この実施の形態で、透過率はおおむね９０％と高く、青色領域の光も緑色領域の光とのクロスポイントも十分低波長側なので青色信号に緑色の混色も無く、赤色領域、緑色領域、青色領域で優れた分光特性を示している。
【００５２】
次に本実施の形態による固体撮像素子１００の感度特性として、図８に、赤色透過領域１１１の画素の感度特性１６１、黄色透過領域１１２の画素の感度特性１６２、白色透過領域１１３の画素の感度特性１６３、赤外透過領域１１４の画素の感度特性１６４を示す。本図から分かるように、カラーフィルタの透過率が高いので、各色とも大きな感度特性を持っている。
【００５３】
次に本実施の形態による演算した感度特性として、図９に、赤色領域の光の感度特性１７１、緑光領域の色の感度特性１７２、青色領域の光の感度特性１７３、赤外領域の光の感度特性１７４を示す。本図から分かるように、各色ともピーク位置ではシリコン感度と同等の感度を有し、かつ、良好な色分離特性を示している。
【００５４】
本実施の形態により、高画素で、かつ、色の再現性が高いカラーフィルタを備えた固体撮像装置が実現できる。
【００５５】
（実施の形態１の製造法）
次に、本発明の実施の形態１に係る固体撮像素子１００の製造方法について説明する。
【００５６】
まず、通常の半導体プロセスを用いて、Ｓｉ基板上に受光素子、および配線、遮光層、信号伝送部、反射防止膜からなる半導体集積回路２４を形成する。１画素のサイズは、例えば、２．２５μｍ角であり、受光部は１．５μｍ角である。
【００５７】
次に、半導体集積回路２４上に色分離６１、赤色透過膜１３１、黄色透過膜１３２、白色透過膜１３３、赤外透過膜１３４を形成する。図１０（ａ）〜（ｇ）にその製作工程を示す。
【００５８】
まず、半導体集積回路２４上にＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）溶液中に分散させた酸化銅粒子溶液をスピンオン法で塗布し、４００℃で焼成し、光吸収材料１２０を形成する。光吸収材料１２０の上にレジスト２２を塗布する。その後、光露光２５によって、レジスト２２をパターニングする（以上、図１０（ａ））。
【００５９】
現像した後、ドライエッチ法とウェットエッチ法で、色分離６１を形成し、レジストを除去する（図１０（ｂ））。
【００６０】
続いて、ＳＯＧ溶液中に分散させた金粒子溶液をスピンオン法で塗布し、２５０℃で仮焼成し、赤色透過（吸収）材料１２１を形成し、レジストを塗布した後、再び光露光によってレジストをパターニングする（図１０（ｃ））。
【００６１】
ドライエッチ法やウェットエッチ法で、赤色透過膜１３１を形成し、レジストを除去し、４００℃で焼成する。続いて、ＳＯＧ溶液中に分散させた銀粒子溶液をスピンオン法で塗布し、２５０℃で仮焼成し、黄色透過（吸収）材料１２２を形成し、レジストを塗布した後、再び光露光によってレジストをパターニングする（図１０（ｄ））。
【００６２】
ドライエッチ法とウェットエッチ法で、黄色透過膜１３２を形成する。ここで、４００℃焼成をしている赤色透過膜１３１は、２５０℃焼成のみで十分結晶化していない黄色透過（吸収）材料１２２と比べドライエッチレートとウェットエッチレートが低いので、赤色透過膜１３１はほとんどエッチングされない。その後、レジストを除去し、４００℃で焼成する。続いて、ＳＯＧ溶液をスピンオン法で塗布し、２５０℃で仮焼成し、白色透過（吸収）材料１２３を形成し、レジストを塗布した後、再び光露光によってレジストをパターニングする（図１０（ｅ））。ここで、４００℃焼成をしている赤色透過膜１３１、黄色透過膜１３２は、２５０℃焼成のみで十分結晶化していない白色透過（吸収）材料１２３と比べドライエッチレートとウェットエッチレートが低いので、赤色透過膜１３１、黄色透過膜１３２はほとんどエッチングされない。
【００６３】
その後、レジストを除去し、４００℃で焼成する。続いて、ＳＯＧ溶液中に分散させたコア部に酸化マンガンがシェル部に酸化鉛シリコンを持つ粒子の溶液をスピンオン法で塗布し、２５０℃で仮焼成し、白色透過（吸収）材料１２３を形成し、レジストを塗布した後、再び光露光によってレジストをパターニングする（図１０（ｆ））。ここで、４００℃焼成をしている赤色透過膜１３１、黄色透過膜１３２、白色透過膜１３３は、２５０℃焼成のみで十分結晶化していない赤外透過（吸収）材料１２４と比べドライエッチレートとウェットエッチレートが低いので、赤色透過膜１３１、黄色透過膜１３２、白色透過膜１３３はほとんどエッチングされない。
【００６４】
その後、レジストを除去し、４００℃で焼成する（図１０（ｇ））。
【００６５】
図１１（ａ）〜（ｇ）は、任意の光透過膜１３５上の屈折率分布型レンズ１の作製工程を示す図である。本図では簡便のため、１種類の光透過膜のみ図示しているが、赤色透過膜１３１、黄色透過膜１３２、白色透過膜１３３において同時に形成している。屈折率分布型レンズ１は、２段同心円構造とし、その形成は２回のフォトリソグラフィとエッチングによって行った。
【００６６】
具体的には、まず、光透過膜１３５の上にレジスト２２を塗布する。その後、光露光２５によって、レジスト２２をパターニングする（以上、図１１（ａ））。酸化シリコン膜とレジストの厚みは、例えば、それぞれ、１．２μｍと０．５μｍである。
【００６７】
現像した後、ドライエッチ法とウェットエッチ法によるエッチングを行い（図１１（ｂ））、画素表面に微細構造を形成する（図１１（ｃ））。レジストを除去した後、バークを埋め込み、平坦化する（図１１（ｄ））。レジストを塗布した後、再び光露光２５によってパターニングを行う（図１１（ｅ））。ドライエッチ法とウェットエッチ法によるエッチングの後（図１１（ｆ））、レジストとバークを取り除くことによって本発明のレンズが形成される。（図１１（ｇ））。
【００６８】
なお、本実施の形態では、２段同心円構造のレンズ形成を試みたが、図１１（ａ）〜（ｇ）に示した、フォトリソグラフィとエッチングを組み合わせた工程を用いることにより、さらなる段数（即ち、３段以上）のレンズを構成することが可能である。段数が多ければ多いほど、屈折率分布の諧調数が増加することから、集光効率は向上する。
【００６９】
また、屈折率分布型レンズ１をナノインプリント法を用いて形成しても良い。
【００７０】
また、赤色透過領域１１１に分散する粒子として金を例示したが、少なくとも、銅、クロムまたは鉄クロム酸化物を含む材料でもよく、黄色透過領域１１２に分散する粒子として銀を例示したが、少なくとも、クロム酸鉛、クロム酸ストロンチウム、クロム酸バリウム、チタンアンチモンクロム酸化物またはチタンニッケルバリウム酸化物を含む材料でもよく、赤外透過領域１１４に分散する粒子としてコア部に酸化マンガンがシェル部に酸化鉛シリコンを持つ粒子を例示したが、酸化クロムをコア部に持つ材料でも良い。
【００７１】
また、実施の形態１では４種類の光透過領域をもつ固体撮像素子１００を例示したが、金、銅、クロム、鉄クロム酸化物、銀、クロム酸鉛、クロム酸ストロンチウム、クロム酸バリウム、チタンアンチモンクロム酸化物、チタンニッケルバリウム酸化物、コア部に酸化マンガンがシェル部に酸化鉛シリコン、コア部に酸化クロムがシェル部に酸化鉛シリコンからなる粒子を混合した、その他の種類の光透過領域を形成しても良い。
【００７２】
また、屈折率分布型レンズ１を構成する材料の一つとして酸化シリコンを例示したが、高屈折率材料である窒化シリコン、酸化チタンまたは酸化タンタルでも良い。
【００７３】
また、色分離６１を構成する材料として酸化シリコン中に酸化銅粒子を分散させた材料を例示したが、酸化シリコンの代わりに窒化シリコン、酸化チタンまたは酸化タンタルを使用し、酸化銅の代わりに、酸化スズまたは酸化コバルトの粒子を分散したものでも良い。
【００７４】
以上のように、本実施の形態によれば、各フィルタを透過した第１の光（Ｒ）と第２の光（Ｙ）と第３の光（Ｗ）のいずれも赤外領域までの入射光を含むので、複雑な演算をする必要が無く、かつ、信号をロスさせることなく、赤色領域の光と緑色領域の光と青色領域の光を色分離することが出来、また、良好な色再現性を得ることが出来る。
【００７５】
また、レンズとカラーフィルタを同一素子で形成することで固体撮像素子の低背化し、高集光効率を有する微細画素で、かつ、色の再現性が高いカラーフィルタを備えた微細な画素を有する固体撮像装置が実現できる。
【００７６】
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態（実施の形態２）に係る固体撮像装置について図１２を参照しながら説明する。
【００７７】
図１２は、本実施の形態に係る固体撮像素子１０１の赤色、黄色、白色、赤外の４画素部の断面を模式的に示したものである。図１２において、Ｓｉ基板７表面の各画素部に受光部６とその出力信号読出し回路３０３が形成され、酸化シリコンを主成分とする層間絶縁膜５を介して該読出し回路３０３を駆動するための配線３が形成されている。各画素のサイズは例えば１．５μｍ角である。各フォトダイオード上の層間絶縁膜５内には赤色波長領域より長波長の光を透過し、他の波長領域の光を吸収する光導波路２０１、黄色波長領域光より長波長の光を透過し、他の波長領域の光を吸収する光導波路２０２、白色波長領域光を透過し、可視光から赤外領域まで透過する光導波路２０３、赤外波長領域光を透過し、他の波長領域の光を吸収する光導波路２０４が形成されている。各光導波路２０１〜２０４は、本発明の濾光素子の一例である。各光導波路上には１００％光を透過する絶縁膜である平坦化層２０５が形成され、さらにその表面にマイクロレンズ５７を有する構成とした。ここでフォトダイオード（受光部６）表面からマイクロレンズ５７下面までの距離は例えば２．７５μｍであり、このようなセルのアスペクトでは本実施の形態２のような導波路を用いない通常の光学系では、回折限界から各画素への入射光を高効率で集光できない。ここで、各光導波路２０１、２０２、２０３、２０４は５ｎｍ〜１００ｎｍ（メジアン値：７５ｎｍ）の酸化チタン粒子が分散された酸化シリコンガラスからなり、その周囲を構成する酸化シリコンの屈折率（１．４５）よりも高い屈折率（１．６５）を有し、バンドギャップが広い絶縁体であるため、各受光波長域の光は９０％以上透過する。従って、入射光を効率よく導波路内に閉じ込めフォトダイオード（受光部６）まで確実に導波させることが可能である。
【００７８】
さらに、赤色波長を透過する光導波路２０１には分散粒子として、例えば、粒径分布５ｎｍ〜５０ｎｍ（メジアン値：１５ｎｍ）の金粒子が、黄色波長を透過する光導波路２０２には粒径分布５ｎｍ〜５０ｎｍ（メジアン値：２０ｎｍ）の銀が、赤外波長を透過する光導波路２０４には粒径分布５ｎｍ〜７０ｎｍ（メジアン値：３０ｎｍ）のコア部に酸化マンガンがシェル部に酸化鉛シリコンを持つ粒子が分散されている。
【００７９】
ここで、各導波路２０１、２０２、２０３、２０４は金属粒子を含むため若干の導電性（１０ｋΩ〜１ＭΩ）を示す。従って、配線３とは層間絶縁膜５を介して絶縁されていることが好ましい。また、フォトダイオード（受光部６）とも絶縁されていることがより好ましい。本実施の形態では層間絶縁膜５を介する構成とした。
【００８０】
また、実施の形態１と同様に信号処理回路７０も備える。
【００８１】
（実施の形態２の製造法）
次に、図１３（ａ）〜（ｃ）、図１４（ａ）〜（ｃ）、図１５（ａ）〜（ｃ）、図１６（ａ）〜（ｃ）、図１７（ａ）〜（ｃ）、図１８（ａ）〜（ｂ）を参照しながら、本実施の形態に関わる固体撮像素子１０１の製造工程について説明する。図１３（ａ）に示すようにＳｉ基板７表面にフォトダイオード領域（受光部６）を各画素に形成する。次に図１３（ｂ）に示すようにフォトダイオードからの読出し回路３０３を形成し、図１３（ｃ）に示すように配線３を酸化シリコンよりなる層間絶縁膜５中に形成する。
【００８２】
次に、図１４（ａ）に示すように赤色画素のフォトダイオード上の赤色透過導波路形成領域に開口７０１をドライエッチングにより形成する。次にホスト樹脂媒質と金粒子が分散された溶媒をスピンコート法によって塗布した後、４００℃で焼結する（図１４（ｂ））。開口７０１のアスペクト比が高いので、本工程を二回繰り返し、開口７０１を焼結体７０２で完全に充填した後、表面研磨によって表面層を除去し、図１４（ｃ）のように赤色透過光導波路２０１が完成する。
【００８３】
同様にして、図１５（ａ）に示すように緑色画素のフォトダイオード上の黄色透過導波路形成領域に開口８０１をドライエッチングにより形成する。次にホスト樹脂媒質と粒径分布５ｎｍ〜５０ｎｍ（メジアン値：２０ｎｍ）の銀が分散された溶媒をスピンコート法によって塗布した後、４００℃で焼結する（図１５（ｂ））。開口８０１のアスペクト比が高いので、本工程を二回繰り返し、開口８０１を焼結体８０２で完全に充填した後、表面研磨によって表面層を除去し、図１５（ｃ）のように黄色透過光導波路２０２が完成する。
【００８４】
同様にして、図１６（ａ）に示すように白色画素のフォトダイオード上の白色透過導波路形成領域に開口９０１をドライエッチングにより形成する。次にホスト樹脂媒質が分散された溶媒をスピンコート法によって塗布した後、４００℃で焼結する（図１６（ｂ））。開口９０１のアスペクト比が高いので、本工程を二回繰り返し、開口９０１を焼結体９０２で完全に充填した後、表面研磨によって表面層を除去し、図１６（ｃ）のように白色透過光導波路２０３が完成する。
【００８５】
同様にして、図１７（ａ）に示すように白色画素のフォトダイオード上の赤外透過導波路形成領域に開口１００１をドライエッチングにより形成する。次にホスト樹脂媒質と粒径分布５ｎｍ〜７０ｎｍ（メジアン値：３０ｎｍ）のコア部に酸化マンガンがシェル部に酸化鉛シリコンを持つ粒子が分散された溶媒をスピンコート法によって塗布した後、４００℃で焼結する（図１７（ｂ））。開口１００１のアスペクト比が高いので、本工程を二回繰り返し、開口１００１を焼結体１００２で完全に充填した後、表面研磨によって表面層を除去し、図１７（ｃ）のように赤外透過光導波路２０４が完成する。
【００８６】
次に、図１８（ａ）に示すように最表面に層間絶縁膜５１を形成し、表面を平坦化した後、図１８（ｂ）に示すように最表面にマイクロレンズ５７を形成する。
【００８７】
なお、実施の形態２では４種類の光透過領域をもつ固体撮像素子１０１を例示したが、金、銅、クロム、鉄クロム酸化物、銀、クロム酸鉛、クロム酸ストロンチウム、クロム酸バリウム、チタンアンチモンクロム酸化物、チタンニッケルバリウム酸化物、コア部に酸化マンガンがシェル部に酸化鉛シリコン、コア部に酸化クロムがシェル部に酸化鉛シリコンからなる粒子を混合した、その他の種類の光透過領域を形成しても良い。
【００８８】
以上のように、本実施の形態によれば、各フィルタを透過した第１の光（Ｒ）と第２の光（Ｙ）と第３の光（Ｗ）のいずれも赤外領域までの入射光を含むので、複雑な演算をする必要が無く、かつ、信号をロスさせることなく、赤色領域の光と緑色領域の光と青色領域の光を色分離することが出来、また、良好な色再現性を得ることが出来る。
【００８９】
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施の形態（実施の形態３）に係る固体撮像素子１０２について説明する。
【００９０】
図１９は、本実施の形態に係る固体撮像素子１０２の基本構造を示す図である。図１９に示されるように、固体撮像素子１０２（画素１０２ａ〜ｄの集まり）は、各画素１００ａ〜ｄのサイズが例えば２．２５μｍ角であり、マイクロレンズ５７、層間絶縁膜５１、反射防止膜６２、反射防止膜６０、電気配線３、層間絶縁膜５、受光部６、Ｓｉ基板７を備える。カラーフィルタ２は、色分離６１、赤色透過領域１１１、黄色透過領域１１２、白色透過領域１１３、赤外透過領域１１４で構成される。各赤色透過領域１１１〜１１４は、本発明の濾光素子の一例である。
【００９１】
カラーフィルタ２は分散粒子として、赤色透過領域１１１には粒径分布５ｎｍ〜５０ｎｍ（メジアン値：１５ｎｍ）の金が、黄色透過領域１１２には粒径分布５ｎｍ〜５０ｎｍ（メジアン値：２０ｎｍ）の銀が、赤外透過領域１１４には粒径分布５ｎｍ〜７０ｎｍ（メジアン値：３０ｎｍ）のコア部に酸化マンガンがシェル部に酸化鉛シリコンを持つ粒子が酸化シリコン中に分散されている。白色透過領域１１３は酸化シリコンのみで構成されている。
【００９２】
カラーフィルタ２は、電気配線３から層間絶縁膜５と窒化シリコン膜を窒酸化シリコン膜の上下に積層した反射防止膜６０で、電気絶縁されている。
【００９３】
色分離６１は分散粒子として、例えば、粒径分布５ｎｍ〜５０ｎｍ（メジアン値：２５ｎｍ）の酸化銅が酸化シリコン中に分散された材料で構成されている。
【００９４】
本実施の形態により、高画素で、かつ、色の再現性が高いカラーフィルタを備えた固体撮像装置が実現できる。
【００９５】
（実施の形態３の製造方法）
次に、本発明の実施の形態３に係る固体撮像素子１０２の製造方法について説明する。
【００９６】
赤色透過膜１３１、黄色透過膜１３２、白色透過膜１３３、赤外透過膜１３４の形成までは、実施の形態１に例示した製造方法と同様に行う。
【００９７】
赤色透過膜１３１、黄色透過膜１３２、白色透過膜１３３形成後、最表面に反射防止膜６２と層間絶縁膜５１を形成し、表面を平坦化した後、最表面にマイクロレンズ５７を形成する。
【００９８】
なお、実施の形態３では４種類のカラーフィルタをもつ固体撮像素子１０２を例示したが、金、銅、クロム、鉄クロム酸化物、銀、クロム酸鉛、クロム酸ストロンチウム、クロム酸バリウム、チタンアンチモンクロム酸化物、チタンニッケルバリウム酸化物、コア部に酸化マンガンがシェル部に酸化鉛シリコン、コア部に酸化クロムがシェル部に酸化鉛シリコンからなる粒子を混合した、その他の種類の光透過領域を形成しても良い。
【００９９】
マイクロレンズ５７を構成する材料として少なくとも酸化シリコン、窒化シリコン、酸化チタンまたは酸化タンタルを含む材料である。
【０１００】
色分離６１を構成する材料としては、媒質として少なくとも酸化シリコン、窒化シリコン、酸化チタンまたは酸化タンタルを含む材料であり、分散する粒子として少なくとも酸化銅、炭素、酸化スズまたは酸化コバルトの粒子を含むものである。
【０１０１】
なお、凸レンズ形状の形成にナノインプリント法を用いて形成しても良い。
【０１０２】
以上のように、本実施の形態によれば、各フィルタを透過した第１の光（Ｒ）と第２の光（Ｙ）と第３の光（Ｗ）のいずれも赤外領域までの入射光を含むので、複雑な演算をする必要が無く、かつ、信号をロスさせることなく、赤色領域の光と緑色領域の光と青色領域の光を色分離することが出来、また、良好な色再現性を得ることが出来る。
【０１０３】
以上、本発明について、実施の形態１〜３を用いて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で、これらの実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる別の形態や、各実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて実現される別の形態も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明の固体撮像素子は、微細画素化と色の再現性とを両立させることができる固体撮像素子として、例えば、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話の固体撮像素子として、産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における固体撮像素子の断面構造を示す図
【図２】本発明の第１の実施の形態における屈折率分布型レンズの上面構造を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態における屈折率分布型レンズの断面構造を示す図
【図４】本発明の第１の実施の形態における屈折率分布型レンズ（等ピッチ）を構成する基本構造を示す図
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるカラーフィルタの透過特性のグラフ
【図６】本発明の第１の実施の形態における信号処理回路の模式構成図
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲに演算された透過特性のグラフ
【図８】本発明の第１の実施の形態におけるカラーフィルタの感度特性のグラフ
【図９】本発明の第１の実施の形態におけるＲ、Ｇ、Ｂ、ＩＲに演算された感度特性のグラフ
【図１０】本発明の第１の実施の形態における光透過膜の作製工程を示す図
【図１１】本発明の第１の実施の形態における集光素子の作製工程を示す図
【図１２】本発明の第２の実施の形態における固体撮像素子の断面構造を示す図
【図１３】本発明の第２の実施の形態における作製工程を示す図
【図１４】本発明の第２の実施の形態における作製工程を示す図
【図１５】本発明の第２の実施の形態における作製工程（続き）を示す図
【図１６】本発明の第２の実施の形態における作製工程（続き）を示す図
【図１７】本発明の第２の実施の形態における作製工程（続き）を示す図
【図１８】本発明の第２の実施の形態における作製工程（続き）を示す図
【図１９】本発明の第３の実施の形態における固体撮像素子の断面構造を示す図
【図２０】従来に係る固体撮像素子の基本構造を示す図
【符号の説明】
【０１０６】
１    屈折率分布型レンズ（同心円構造）
２    カラーフィルタ
３    電気配線  兼  遮光膜
４    電気信号伝送部
５    層間絶縁膜
６    受光素子（Ｓｉフォトダイオード）
７    Ｓｉ基板
８    半導体集積回路
９    入射光
１０  酸化シリコン層（膜厚１．２μｍ；ｎ＝１．４５）
１１  酸化シリコン層（膜厚０．８μｍ）
１２  酸化シリコン層（膜厚０μｍ＝空気（ｎ＝１．０）
１３  等ピッチ（０．２μｍ）
１４  光学中心
１５  総膜厚（１．２μｍ）
１６  上段膜厚（０．４μｍ）
２２  レジスト
２３  酸化シリコン
２４  半導体集積回路
２５  光リソグラフィ
２６  エッチング
２７  バーク
４１  酸化シリコン（埋め込み材料）
４２  酸化シリコン埋め込み
５１  層間絶縁膜
５３  入射光
５４  光学レンズ
５６  斜め入射光
５７  マイクロレンズ
６０  反射防止膜
６１  色分離
６２  反射防止膜
７０  信号処理回路
７１  Ａ／Ｄ変換回路
７２ａ〜ｄ  メモリ
７３a〜ｃ  差分回路
１００、１０１、１０２  固体撮像素子
１００ａ〜ｄ、１０２ａ〜ｄ  画素
１１１  赤色透過領域
１１２  黄色透過領域
１１３  白色透過領域
１１４  赤外透過領域
１２０  光吸収材料
１２１  赤色透過材料
１２２  黄色透過材料
１２３  白色透過材料
１２４  赤外透過材料
１３１  赤色透過膜
１３２  黄色透過膜
１３３  白色透過膜
１３４  赤外透過膜
１３５  任意の光透過膜
１４１  赤色透過領域の画素の透過特性
１４２  黄色透過領域の画素の透過特性
１４３  白色透過領域の画素の透過特性
１４４  赤外透過領域の画素の透過特性
１５１  赤色透過領域の画素の透過特性
１５２  緑色透過領域の画素の透過特性
１５３  青色透過領域の画素の透過特性
１５４  赤外透過領域の画素の透過特性
１６１  赤色透過領域の画素の感度特性
１６２  黄色透過領域の画素の感度特性
１６３  白色透過領域の画素の感度特性
１６４  赤外透過領域の画素の感度特性
１７１  赤色透過領域の画素の感度特性
１７２  緑色透過領域の画素の感度特性
１７３  青色透過領域の画素の感度特性
１７４  赤外透過領域の画素の感度特性
２０１  赤色透過光導波路
２０２  黄色透過光導波路
２０３  白色透過光導波路
２０４  赤外透過光導波路
３０３  読出し回路
７０１、８０１、９０１、１００１  開口
７０２  赤色透過光導波路用媒質
８０２  黄色透過光導波路用媒質
９０２  白色透過光導波路用媒質
１００２  赤外透過光導波路用媒質
【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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【図１９】
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【図２０】
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