(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分して形成されたフォトダイオードと、
前記半導体基板に形成され、前記フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または前記信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部と、
前記フォトダイオードを被覆して前記半導体基板上に形成され、光導波路を含む絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタ上に形成されたオンチップレンズと
を有し、
前記カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第１画素組と、水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組であり、赤色のカラーフィルタを有する赤画素と青色のカラーフィルタを有する青画素が対角に２画素ずつ配置して並べられている第２画素組とが、水平方向及び垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトされている
固体撮像装置。
【請求項２】
前記オンチップレンズとして、前記第１画素組の各組に対して１個のオンチップレンズが形成されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記オンチップレンズとして、前記第２画素組に対して画素毎に１個のオンチップレンズが形成され、前記第２画素組の画素に対するオンチップレンズの１個の直径が前記第１画素組に対するオンチップレンズの１個の直径と異なっている
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記光導波路として、前記第１画素組の各組に対して１個の光導波路が形成されている
請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記光導波路として、前記第２画素組に対して画素毎に１個の光導波路が形成され、前記第２画素組の画素に対する光導波路の１個の開口径が前記第１画素組に対する光導波路の１個の開口径と異なっている
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記絶縁膜内に配線が埋め込まれて形成されており、
前記配線が前記第１画素組の領域を横切らないように配置されている
請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分したフォトダイオードと、前記フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または前記信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部を形成する工程と、
前記フォトダイオードを被覆して前記半導体基板上に、光導波路を含む絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上にカラーフィルタを形成する工程と、
前記カラーフィルタ上にオンチップレンズを形成する工程と
を有し、
前記カラーフィルタを形成する工程において、前記カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第１画素組と、水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組であり、赤色のカラーフィルタを有する赤画素と青色のカラーフィルタを有する青画素が対角に２画素ずつ配置して並べられている第２画素組とが、水平方向及び垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトする
固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の撮像部に入射光を導く光学系と、
前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路と
を有し、
前記固体撮像装置は、
半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分して形成されたフォトダイオードと、
前記半導体基板に形成され、前記フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または前記信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部と、
前記フォトダイオードを被覆して前記半導体基板上に形成され、光導波路を含む絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタ上に形成されたオンチップレンズと
を有し、
前記カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第１画素組と、水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組であり、赤色のカラーフィルタを有する赤画素と青色のカラーフィルタを有する青画素が対角に２画素ずつ配置して並べられている第２画素組とが、水平方向及び垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトされている
カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像装置とその製造方法並びにカメラに関し、特に、受光面にフォトダイオードを有する画素がマトリクス状に並べられてなる固体撮像装置とその製造方法並びに当該固体撮像装置を備えたカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置において、画素微細化に伴い、入射光量が光電変換部に効率的に届かず、感度が低下してしまう課題があった。
この課題を解決するため、例えば、特許文献１で開示されているように、１画素内で、受光部の上方かつオンチップレンズ（ＯＣＬ）の下部に、光伝搬ロスを低減することを目的として光導波路が提案されている。
【０００３】
固体撮像装置の画素に配置するカラーフィルタ配列としてはベイヤー配列が広く知られている。
例えば、各画素に対してＯＣＬが形成され、また、各画素においてフォトダイオードとＯＣＬの間に光導波路が形成されている。例えば、フォトダイオードの面積は画素毎に同一である。
【０００４】
上記の構成の固体撮像装置においては、例えば、カラーフィルタの各色の画素において、ＯＣＬ形状と導波路形状が同じである。
また、特許文献２で開示されているように、ＯＣＬ形状をカラーフィルタの色ごとに変更した構造も知られている。
【０００５】
ＣＭＯＳイメージセンサにおいては、ロジック回路と親和性が高いＣＭＯＳプロセスを採用するため、デジタル信号処理プロセッサなどの周辺回路を同一半導体チップ上に搭載できるメリットを有している。
その周辺回路は、例えば４層の多層配線を駆使し、できる限り占有面積を小さくするような工夫がなされている。
周辺回路部に合わせて画素の配線層数を増やすと、フォトダイオード（ＰＤ）が形成された半導体基板からＯＣＬまでの距離が長くなり、集光効率の低下懸念となる。
【０００６】
また、携帯電話用のカメラモジュールは、携帯電話を小型化、薄型化するため、モジュールの高さを低くする要求がある。
これに応えるため、搭載するイメージセンサの画角周辺部に入射する光線の角度が大きくなる傾向にある。
画角周辺部での斜め入射光を効率よくフォトダイオードに導かないと、画角周辺部と画角中心部で感度差が大きくでてしまいシェーディングと呼ばれる画素特性の劣化が起きてしまう。
【０００７】
一般に、カラーフィルタ形成は、隣接画素で色配列が異なると、隣接画素間でのカラーフィルタの重なりが生じてしまうおそれがあり、その部分が光の透過を遮断し、無効領域となってしまう。
具体的には、ベイヤー配列では、緑画素（Ｇ）の隣接画素は赤画素（Ｒ）及び青画素（Ｂ）で、隣接部でＧとＢのカラーフィルタの重なり及びＧとＲのカラーフィルタの重なりが発生し、無効領域となってしまう。
また、導波路開口が小さくなると、集光効果が薄れてしまう懸念がある。
【０００８】
例えば、特許文献３〜５には、受光面にフォトダイオードを有する画素がマトリクス状に並べられた固体撮像装置についての記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２２１５３２号公報
【特許文献２】特開２００８−１７２０９１号公報
【特許文献３】特開昭５８−１７５３７２号公報
【特許文献４】特開２０００−６９４９１号公報
【特許文献５】特開平５−２４３５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、従来のＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像装置においては、カラーフィルタの重なりにより無効領域が発生してしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の固体撮像装置は、半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分して形成されたフォトダイオードと、前記半導体基板に形成され、前記フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または前記信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部と、前記フォトダイオードを被覆して前記半導体基板上に形成され、光導波路を含む絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成されたカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上に形成されたオンチップレンズとを有し、前記カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第１画素組と、水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組であり、赤色のカラーフィルタを有する赤画素と青色のカラーフィルタを有する青画素が対角に２画素ずつ配置して並べられている第２画素組とが、水平方向及び垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトされている。
【００１２】
上記の本発明の固体撮像装置は、半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分してフォトダイオードが形成され、半導体基板に、フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部が形成されている。また、フォトダイオードを被覆して半導体基板上に、光導波路を含む絶縁膜が形成され、絶縁膜上にカラーフィルタが形成され、カラーフィルタ上にオンチップレンズが形成されている。
ここで、カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第１画素組と、水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組であり、赤色のカラーフィルタを有する赤画素と青色のカラーフィルタを有する青画素が対角に２画素ずつ配置して並べられている第２画素組とが、水平方向及び垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトされている。
【００１３】
また、本発明の固体撮像装置は、半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分して形成されたフォトダイオードと、前記半導体基板に形成され、前記フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または前記信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部と、前記フォトダイオードを被覆して前記半導体基板上に形成され、光導波路を含む絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成されたカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上に形成されたオンチップレンズとを有し、前記カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第１画素組と、青色のカラーフィルタを有する青画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組と、赤色のカラーフィルタを有する赤画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第３画素組とを有し、前記第１画素組と前記第２画素組が水平方向に交互に並べられた構成の第４画素組と、前記第１画素組と前記第３画素組が水平方向に交互に並べられた構成の第５画素組とが、前記第１画素組分ずつ水平方向にずれるようにして垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトされており、前記オンチップレンズとして、前記第１画素組、前記第２画素組及び前記第３画素組のそれぞれに対して１個のオンチップレンズが形成されている。
【００１４】
上記の本発明の固体撮像装置は、半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分してフォトダイオードが形成され、半導体基板に、フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部が形成されている。また、フォトダイオードを被覆して半導体基板上に、光導波路を含む絶縁膜が形成され、絶縁膜上にカラーフィルタが形成され、カラーフィルタ上にオンチップレンズが形成されている。
ここで、カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第１画素組と、青色のカラーフィルタを有する青画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組と、赤色のカラーフィルタを有する赤画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第３画素組とを有し、第１画素組と第２画素組が水平方向に交互に並べられた構成の第４画素組と、第１画素組と第３画素組が水平高校に交互に並べられた構成の第５画素組とが、第１画素組分ずつ水平方向にずれるようにして垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトされている。
また、オンチップレンズとして、第１画素組、第２画素組及び第３画素組のそれぞれに対して１個のオンチップレンズが形成されている。
【００１５】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分したフォトダイオードと、前記フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または前記信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部を形成する工程と、前記フォトダイオードを被覆して前記半導体基板上に、光導波路を含む絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上にカラーフィルタを形成する工程と、前記カラーフィルタ上にオンチップレンズを形成する工程とを有し、前記カラーフィルタを形成する工程において、前記カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第１画素組と、水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組であり、赤色のカラーフィルタを有する赤画素と青色のカラーフィルタを有する青画素が対角に２画素ずつ配置して並べられている第２画素組とが、水平方向及び垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトする。
【００１６】
上記の本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分したフォトダイオードと、フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または前記信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部を形成する。次に、フォトダイオードを被覆して半導体基板上に、光導波路を含む絶縁膜を形成する。次に、絶縁膜上にカラーフィルタを形成し、さらにカラーフィルタ上にオンチップレンズを形成する。
ここで、カラーフィルタを形成する工程において、カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第１画素組と、水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組であり、赤色のカラーフィルタを有する赤画素と青色のカラーフィルタを有する青画素が対角に２画素ずつ配置して並べられている第２画素組とが、水平方向及び垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトする。
【００１７】
また、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分したフォトダイオードと、前記フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または前記信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部を形成する工程と、前記フォトダイオードを被覆して前記半導体基板上に、光導波路を含む絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上にカラーフィルタを形成する工程と、前記カラーフィルタ上にオンチップレンズを形成する工程とを有し、前記カラーフィルタを形成する工程において、前記カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第１画素組と、青色のカラーフィルタを有する青画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組と、赤色のカラーフィルタを有する赤画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第３画素組とを有し、前記第１画素組と前記第２画素組が水平方向に交互に並べられた構成の第４画素組と、前記第１画素組と前記第３画素組が水平高校に交互に並べられた構成の第５画素組とが、前記第１画素組分ずつ水平方向にずれるようにして垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトし、前記オンチップレンズを形成する工程において、前記オンチップレンズとして、前記第１画素組、前記第２画素組及び前記第３画素組のそれぞれに対して１個のオンチップレンズを形成する。
【００１８】
上記の本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分したフォトダイオードと、フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または前記信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部を形成する。次に、フォトダイオードを被覆して半導体基板上に、光導波路を含む絶縁膜を形成する。次に、絶縁膜上にカラーフィルタを形成し、さらにカラーフィルタ上にオンチップレンズを形成する。
ここで、カラーフィルタを形成する工程において、カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第１画素組と、青色のカラーフィルタを有する青画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組と、赤色のカラーフィルタを有する赤画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第３画素組とを有し、第１画素組と第２画素組が水平方向に交互に並べられた構成の第４画素組と、第１画素組と第３画素組が水平高校に交互に並べられた構成の第５画素組とが、第１画素組分ずつ水平方向にずれるようにして垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトする。
また、オンチップレンズを形成する工程において、オンチップレンズとして、第１画素組、第２画素組及び第３画素組のそれぞれに対して１個のオンチップレンズを形成する。
【００１９】
本発明のカメラは、受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置と、前記固体撮像装置の撮像部に入射光を導く光学系と、前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを有し、前記固体撮像装置は、半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分して形成されたフォトダイオードと、前記半導体基板に形成され、前記フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または前記信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部と、前記フォトダイオードを被覆して前記半導体基板上に形成され、光導波路を含む絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成されたカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上に形成されたオンチップレンズとを有し、前記カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第１画素組と、水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組であり、赤色のカラーフィルタを有する赤画素と青色のカラーフィルタを有する青画素が対角に２画素ずつ配置して並べられている第２画素組とが、水平方向及び垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトされている。
【００２０】
また、本発明のカメラは、受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置と、前記固体撮像装置の撮像部に入射光を導く光学系と、前記固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを有し、前記固体撮像装置は、半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分して形成されたフォトダイオードと、前記半導体基板に形成され、前記フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または前記信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部と、前記フォトダイオードを被覆して前記半導体基板上に形成され、光導波路を含む絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成されたカラーフィルタと、前記カラーフィルタ上に形成されたオンチップレンズとを有し、前記カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第１画素組と、青色のカラーフィルタを有する青画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組と、赤色のカラーフィルタを有する赤画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第３画素組とを有し、前記第１画素組と前記第２画素組が水平方向に交互に並べられた構成の第４画素組と、前記第１画素組と前記第３画素組が水平高校に交互に並べられた構成の第５画素組とが、前記第１画素組分ずつ水平方向にずれるようにして垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトされており、前記オンチップレンズとして、前記第１画素組、前記第２画素組及び前記第３画素組のそれぞれに対して１個のオンチップレンズが形成されている。
【００２１】
上記の本発明のカメラは、受光面に複数の画素が集積されてなる固体撮像装置と、固体撮像装置の撮像部に入射光を導く光学系と、固体撮像装置の出力信号を処理する信号処理回路とを有する。ここで、固体撮像装置は、上記の構成の本発明に係る固体撮像装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の固体撮像装置は、少なくとも緑画素からなる第１画素組内における画素境界のカラーフィルタの重なりが低減され、無効領域を減少させることができ、感度を高めることができる。
【００２３】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、少なくとも緑画素からなる第１画素組内における画素境界のカラーフィルタの重なりが低減され、無効領域を減少させることができ、感度を高めた固体撮像装置を製造することができる。
【００２４】
本発明のカメラは、構成する固体撮像装置において、少なくとも緑画素からなる第１画素組内における画素境界のカラーフィルタの重なりが低減され、無効領域を減少させることができ、感度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の画素及びオンチップレンズのレイアウトを示す平面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の模式断面図である。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施形態に係るカラーフィルタの構成を説明する断面図である。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１変形例に係る固体撮像装置の画素及びオンチップレンズのレイアウトを示す平面図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２変形例に係る固体撮像装置の画素及びオンチップレンズのレイアウトを示す平面図である。
【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２実施形態に係る固体撮像装置の画素及びオンチップレンズのレイアウトを示す平面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の第３実施形態に係る固体撮像装置の画素及びオンチップレンズのレイアウトを示す平面図であり、図８（ｂ）は画素の等価回路図である。
【図８】図８は本発明の第３実施形態に係る画素及びオンチップレンズのレイアウトを示す平面図である。
【図９】図９は本発明の第４実施形態に係る固体撮像装置の画素及びオンチップレンズのレイアウトを示す平面図である。
【図１０】図１０は本発明の第５実施形態に係る固体撮像装置の画素のレイアウトを示す平面図である。
【図１１】図１１は本発明の第１実施例に係る画素のレイアウトを示す平面図である。
【図１２】図１２は本発明の第２実施例に係る画素のレイアウトを示す平面図である。
【図１３】図１３は本発明の第３実施例に係る画素のレイアウトを示す平面図である。
【図１４】図１４は本発明の第４実施例に係る画素のレイアウトを示す平面図である。
【図１５】図１５は本発明の第６実施形態に係るカメラの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明に係る固体撮像装置とその製造方法並びに当該固体撮像装置を備えたカメラの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２７】
尚、説明は以下の順序で行う。
１．第１実施形態（緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する構成）
２．第１変形例
３．第２変形例
４．第２実施形態（緑画素、青画素及び赤画素がそれぞれ水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する構成）
５．第３実施形態（画素間でフローティングディフュージョンを共有する構成）
６．第４実施形態（上層配線の構成）
７．第５実施形態（緑画素が第１方向及び第２方向に複数画素並べられた構成）
８．第１実施例
９．第２実施例
１０．第３実施例
１１．第４実施例
１２．第６実施形態（固体撮像装置を用いたカメラ）
【００２８】
＜第１実施形態＞
［固体撮像装置の全体構成］
図１（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素レイアウトを示す平面図である。
本実施形態に係る固体撮像装置は、半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分してフォトダイオードが形成されている。また、半導体基板に、フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部が形成されている。また、フォトダイオードを被覆して半導体基板上に、光導波路を含む絶縁膜が形成され、絶縁膜上にカラーフィルタが形成され、カラーフィルタ上にオンチップレンズが形成されている。
【００２９】
［カラーフィルタ及びオンチップレンズのレイアウト］
例えば、上記のカラーフィルタとして、図１（ａ）に示すレイアウトを有する。
即ち、第１画素組１と第２画素組２を有する。第１画素組１は、緑色のカラーフィルタを有する緑画素（Ｇ）が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する。第２画素組２は、水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有し、赤色のカラーフィルタを有する赤画素（Ｒ）と青色のカラーフィルタを有する青画素（Ｂ）が対角に２画素ずつ配置して並べられている。これらの第１画素組１と第２画素組２とが、水平方向及び垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトされている。
図１（ａ）に示すレイアウトとしては、破線Ａで示す画素レイアウトが水平方向及び垂直方向に繰り返し並べられた構成ともいうことができる。
【００３０】
図１（ｂ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素レイアウトとオンチップレンズのレイアウトを示す平面図である。上記のように、本実施形態に係る固体撮像装置は、カラーフィルタ上にオンチップレンズが形成されている。
上記のオンチップレンズとしては、例えば、図１（ｂ）に示すように、オンチップレンズとして、第１画素組１に対して１個のオンチップレンズＯＣＬＧが形成されている。
また、オンチップレンズとして、第２画素組２に対して画素毎に１個のオンチップレンズ（ＯＣＬＢ，ＯＣＬＲ）が形成されている。第２画素組２の画素に対するオンチップレンズ（ＯＣＬＢ，ＯＣＬＲ）の１個の直径は、第１画素組１に対するオンチップレンズＯＣＬＧの１個の直径と異なっている。
あるいは、上記のオンチップレンズとしては、例えば、第１画素組１においても、第２画素組２と同様に、画素毎に１個のオンチップレンズが形成されていてもよい。
【００３１】
［固体撮像装置の層構成］
図２（ａ）及び（ｂ）は本実施形態に係る固体撮像装置の模式断面図である。ここでは、２個の緑画素（Ｇ１，Ｇ２）と１個の青画素Ｂ及び赤画素Ｒを横切る断面を示している。
図２（ａ）は、第１画素組１に対して１個のオンチップレンズが形成されている場合である。
本実施形態に係る固体撮像装置は、例えば、半導体基板１０に画素を区分する素子分離絶縁膜１１が形成されており、素子分離絶縁膜１１で区分された領域にフォトダイオードを含む半導体領域１２が形成されている。このようにして、半導体基板の受光面に画素がマトリクス状に配置されて形成されている。
また、半導体基板に、フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または信号電荷に応じた電圧を読み取る不図示の信号読み取り部が形成されている。これは、例えばＣＭＯＳイメージセンサにおいてはフローティングディフュージョンとソースフォロワと呼ばれるＭＯＳトランジスタなどから構成される。また、ＣＣＤイメージセンサにおいてはＣＣＤ転送路などから構成される。
【００３２】
フォトダイオードを被覆して半導体基板上に第１絶縁膜１３が形成されている。素子分離絶縁膜１１が形成されている領域の上方において、第１絶縁膜１３中に上層配線を構成する導電層１４が埋め込まれている。
また、フォトダイオードの上方において、第１絶縁膜１３に開口部１５が形成されている。開口部１５を埋め込んで、第２絶縁膜１６が形成されている。
第２絶縁膜１６は第１絶縁膜１３より屈折率が高い材料で形成されている。例えば、第１絶縁膜１３が酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン及びこれらの積層体などで構成されている。第２絶縁膜１６はシロキサン系樹脂あるいはポリイミドなどの高屈折率樹脂で構成され、特にシロキサン系樹脂が好ましい。
さらに、上記の樹脂中に例えば酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ハフニウムなどの金属酸化物微粒子が含有されており、屈折率が高められている。
上記のよう屈折率の低い絶縁膜（第１絶縁膜１２）の開口部１４に屈折率の高い絶縁膜（第２絶縁膜１６）が埋め込まれた構成により、上方から入射した光をフォトダイオードに導く光導波路が形成されている。
【００３３】
また、絶縁膜（１２，１６）上にカラーフィルタ（１７Ｂ，１７Ｇ，１７Ｒ）が形成され、カラーフィルタ（１７Ｂ,１７Ｇ,１７Ｒ）上にオンチップレンズ１８が形成されている。図２（ａ）に示すように、緑画素（Ｇ１，Ｇ２）などからなる第１画素組１の各組に対して１個のオンチップレンズ１８が形成されている。
ここで、図２（ａ）に示すように、緑画素（Ｇ１，Ｇ２）の光導波路として、第１画素組１の各組に対して１個の光導波路が形成されている。
例えば、光導波路として、第２画素組に対して画素毎に１個の光導波路が形成され、第２画素組２の画素に対する光導波路の１個の開口径が第１画素組１に対する光導波路の１個の開口径と異なっている。
【００３４】
一方、図２（ｂ）は、第１画素組１においても画素毎に１個のオンチップレンズが形成されている場合である。
図２（ａ）に対して、緑画素（Ｇ１，Ｇ２）におけるオンチップレンズが画素毎に１個形成されていることが異なる。この他は実質的に図２（ａ）と同様である。
【００３５】
［カラーフィルタの構成］
図３（ａ）及び（ｂ）は本実施形態に係るカラーフィルタの構成を説明する断面図である。
図３（ａ）は従来例に係る固体撮像装置のカラーフィルタの断面を示し、２個の青画素（Ｂ１，Ｂ２）、２個の赤画素（Ｒ１，Ｒ２）と１個の緑画素Ｇ１を横切る断面を示している。
緑画素Ｇ１と青画素Ｂ２のカラーフィルタの重なり及び緑画素Ｇ１と赤画素Ｒ１のカラーフィルタの重なりが発生し、無効領域となってしまう。ここで、重なりの上下関係はカラーフィルタの形成順により変わる。画素の境界においては、カラーフィルタの一部が重なるように形成するため、上述の構成となる。
【００３６】
一方、図３（ｂ）は本実施形態に係る固体撮像装置のカラーフィルタの断面を示し、２個の青画素（Ｂ１，Ｂ２）、２個の緑画素（Ｇ１，Ｇ２）と１個の赤画素Ｒ１を横切る断面を示している。
上記のように、本実施形態のカラーフィルタは、４個の緑画素が隣接して第１画素組が構成されているので、第１画素組内におけるカラーフィルタの重なりがなくなり、無効領域の面積が縮小して感度を向上させることができる。
特に、緑色の光は人の目に対する感度が高い領域の光であり、緑画素の感度を高めることにより、例えば得られる画像データの輝度データを向上させることができる。
【００３７】
また、上記のように、緑画素の光導波路として、第１画素組１の各組に対して１個の光導波路が形成されている。これにより、光導波路の開口径を大きく確保することができ、集光効果を高めることができる。
【００３８】
［固体撮像装置の製造方法］
まず、半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分したフォトダイオードと、フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または前記信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部を形成する。次に、フォトダイオードを被覆して半導体基板上に、光導波路を含む絶縁膜を形成する。次に、絶縁膜上にカラーフィルタを形成し、さらにカラーフィルタ上にオンチップレンズを形成する。
ここで、カラーフィルタを形成する工程において、第１画素組と第２画素組を有するレイアウトとする。第１画素組は、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する。第２画素組は、水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する第２画素組であり、赤色のカラーフィルタを有する赤画素と青色のカラーフィルタを有する青画素が対角に２画素ずつ配置して並べられている。上記の第１画素組と第２画素組とが、水平方向及び垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトする。
上記のようにして、４個の緑画素が隣接して第１画素組が構成されて、第１画素組内におけるカラーフィルタの重なりがなくなり、無効領域の面積が縮小して感度を向上させることができる個体撮像装置を製造できる。
【００３９】
特に、緑画素の光導波路として、第１画素組１の各組に対して１個の光導波路が形成することにより、光導波路の開口径を大きく確保することができ、集光効果を高めることができる。
【００４０】
＜第１変形例＞
［カラーフィルタ及びオンチップレンズのレイアウト］
図４（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素レイアウトを示す平面図である。
本実施形態に係る固体撮像装置は、赤色のカラーフィルタを有する赤画素（Ｒ）と青色のカラーフィルタを有する青画素（Ｂ）の位置が入れ替わっていることを除いて、実質的に第１実施形態と同様である。
即ち、第１画素組１と第２画素組２を有する。第１画素組１は、緑色のカラーフィルタを有する緑画素（Ｇ）が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する。第２画素組２は、水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有し、赤色のカラーフィルタを有する赤画素（Ｒ）と青色のカラーフィルタを有する青画素（Ｂ）が対角に２画素ずつ配置して並べられている。これらの第１画素組１と第２画素組２とが、水平方向及び垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトされている。
図４（ａ）に示すレイアウトとしては、破線Ａで示す画素レイアウトが水平方向及び垂直方向に繰り返し並べられた構成ともいうことができる。
【００４１】
図４（ｂ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素レイアウトとオンチップレンズのレイアウトを示す平面図である。本実施形態に係る固体撮像装置は、カラーフィルタ上にオンチップレンズが形成されている。
上記のオンチップレンズとしては、例えば、図４（ｂ）に示すように、オンチップレンズとして、第１画素組１に対して１個のオンチップレンズＯＣＬＧが形成されている。
また、オンチップレンズとして、第２画素組２に対して画素毎に１個のオンチップレンズ（ＯＣＬＢ，ＯＣＬＲ）が形成されている。第２画素組２の画素に対するオンチップレンズ（ＯＣＬＢ，ＯＣＬＲ）の１個の直径は、第１画素組１に対するオンチップレンズＯＣＬＧの１個の直径と異なっている。
【００４２】
また、例えば、緑画素（Ｇ）の光導波路として、第１画素組１の各組に対して１個の光導波路が形成されている。
一方、例えば、光導波路として、第２画素組に対して画素毎に１個の光導波路が形成され、第２画素組２の画素に対する光導波路の１個の開口径が第１画素組に対する光導波路の１個の開口径と異なっている。
【００４３】
上記のように、本実施形態のカラーフィルタは、４個の緑画素が隣接して第１画素組が構成されているので、第１画素組内におけるカラーフィルタの重なりがなくなり、無効領域の面積が縮小して感度を向上させることができる。
特に、緑色の光は人の目に対する感度が高い領域の光であり、緑画素の感度を高めることにより、例えば得られる画像データの輝度データを向上させることができる。
また、緑画素の光導波路として、第１画素組１の各組に対して１個の光導波路が形成されている。これにより、光導波路の開口径を大きく確保することができ、集光効果を高めることができる。
【００４４】
＜第２変形例＞
［カラーフィルタ及びオンチップレンズのレイアウト］
図５（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素レイアウトを示す平面図である。
本実施形態に係る固体撮像装置は、一部の赤色のカラーフィルタを有する赤画素（Ｒ）と青色のカラーフィルタを有する青画素（Ｂ）の位置が入れ替わっていることを除いて、実質的に第１実施形態と同様である。
即ち、第１画素組１と第２画素組２を有する。第１画素組１は、緑色のカラーフィルタを有する緑画素（Ｇ）が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する。第２画素組２は、水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有し、赤色のカラーフィルタを有する赤画素（Ｒ）と青色のカラーフィルタを有する青画素（Ｂ）が対角に２画素ずつ配置して並べられている。これらの第１画素組１と第２画素組２とが、水平方向及び垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトされている。
【００４５】
上記のように赤画素（Ｒ）と青画素（Ｂ）の位置が入れ替わっているのは第１実施形態に対して一部であり、図５（ａ）に示すように、赤画素（Ｒ）と青画素（Ｂ）がそれぞれ斜めに並んでいる構成となっている。
図５（ａ）に示すレイアウトとしては、破線Ａで示す画素レイアウトが水平方向及び垂直方向に繰り返し並べられた構成ともいうことができる。
【００４６】
図５（ｂ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素レイアウトとオンチップレンズのレイアウトを示す平面図である。本実施形態に係る固体撮像装置は、カラーフィルタ上にオンチップレンズが形成されている。
上記のオンチップレンズとしては、例えば、図５（ｂ）に示すように、オンチップレンズとして、第１画素組１に対して１個のオンチップレンズＯＣＬＧが形成されている。
また、オンチップレンズとして、第２画素組２に対して画素毎に１個のオンチップレンズ（ＯＣＬＢ，ＯＣＬＲ）が形成されている。第２画素組２の画素に対するオンチップレンズ（ＯＣＬＢ，ＯＣＬＲ）の１個の直径は、第１画素組１に対するオンチップレンズＯＣＬＧの１個の直径と異なっている。
【００４７】
また、例えば、緑画素（Ｇ）の光導波路として、第１画素組１の各組に対して１個の光導波路が形成されている。
一方、例えば、光導波路として、第２画素組に対して画素毎に１個の光導波路が形成され、第２画素組２の画素に対する光導波路の１個の開口径が第１画素組に対する光導波路の１個の開口径と異なっている。
【００４８】
上記のように、本実施形態のカラーフィルタは、４個の緑画素が隣接して第１画素組が構成されているので、第１画素組内におけるカラーフィルタの重なりがなくなり、無効領域の面積が縮小して感度を向上させることができる。
特に、緑色の光は人の目に対する感度が高い領域の光であり、緑画素の感度を高めることにより、例えば得られる画像データの輝度データを向上させることができる。
また、緑画素の光導波路として、第１画素組１の各組に対して１個の光導波路が形成されている。これにより、光導波路の開口径を大きく確保することができ、集光効果を高めることができる。
【００４９】
＜第２実施形態＞
［カラーフィルタ及びオンチップレンズのレイアウト］
図６（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素レイアウトを示す平面図である。
本実施形態に係る固体撮像装置は、カラーフィルタ、オンチップレンズ及び光導波路の構成を除いて、実質的に第１実施形態と同様である。
カラーフィルタとして、第１画素組１、第２画素組２及び第３画素組３を有する。第１画素組１は、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する。第２画素組２は、青色のカラーフィルタを有する青画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する。第３画素組３は、赤色のカラーフィルタを有する赤画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する。ここで、第１画素組と第２画素組が水平方向に交互に並べられた第４画素組が構成され、第１画素組と第３画素組が水平方向に交互に並べられて第５画素組が構成されている。第４画素組と第５画素組が、第１画素組分ずつ水平方向にずれるようにして垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトされている。
図６（ａ）に示すレイアウトとしては、破線Ａで示す画素レイアウトが水平方向及び垂直方向に繰り返し並べられた構成ともいうことができる。
【００５０】
図６（ｂ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素レイアウトとオンチップレンズのレイアウトを示す平面図である。本実施形態に係る固体撮像装置は、カラーフィルタ上にオンチップレンズが形成されている。
上記のオンチップレンズとしては、例えば、図６（ｂ）に示すように、オンチップレンズとして、第１画素組１に対して１個のオンチップレンズＯＣＬＧが形成されている。
また、オンチップレンズとして、第２画素組２及び第３画素組３に対して各組に１個のオンチップレンズ（ＯＣＬＢ，ＯＣＬＲ）が形成されている。第２画素組２及び第３画素組３の画素に対するオンチップレンズ（ＯＣＬＢ，ＯＣＬＲ）の１個の直径は、第１画素組１に対するオンチップレンズＯＣＬＧと同等である。
【００５１】
また、例えば、緑画素（Ｇ）の光導波路として、第１画素組１の各組に対して１個の光導波路が形成されている。
また、例えば、光導波路として、第２画素組２及び第３画素組３に対して各組に１個の光導波路が形成され、第２画素組２及び第３画素組３の各組に対する光導波路の１個の開口径が第１画素組１に対する光導波路の１個の開口径と同等である。
【００５２】
上記のように、本実施形態のカラーフィルタは、４個の緑画素が隣接して第１画素組が構成されているので、第１画素組内におけるカラーフィルタの重なりがなくなり、無効領域の面積が縮小して感度を向上させることができる。また、青画素及び赤画素も同様に隣接して第２画素組及び第３画素組が構成されているので、第２画素組及び第３画素組内におけるカラーフィルタの重なりがなくなり、無効領域の面積が縮小して感度を向上させることができる。
特に、緑色の光は人の目に対する感度が高い領域の光であり、緑画素の感度を高めることにより、例えば得られる画像データの輝度データを向上させることができる。
また、緑画素、青画素及び赤画素の光導波路として、第１画素組、第２画素組２及び第３画素組３の各組に対して１個の光導波路が形成されている。これにより、光導波路の開口径を大きく確保することができ、集光効果を高めることができる。
【００５３】
［固体撮像装置の製造方法］
まず、半導体基板の受光面にマトリクス状に配置された画素ごとに区分したフォトダイオードと、フォトダイオードに生成及び蓄積される信号電荷または前記信号電荷に応じた電圧を読み取る信号読み取り部を形成する。次に、フォトダイオードを被覆して半導体基板上に、光導波路を含む絶縁膜を形成する。次に、絶縁膜上にカラーフィルタを形成し、さらにカラーフィルタ上にオンチップレンズを形成する。
ここで、カラーフィルタを形成する工程において、第１画素組、第２画素組及び第３画素組を有するレイアウトとする。第１画素組は、カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する。第２画素組は、青色のカラーフィルタを有する青画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する。第３画素組は、赤色のカラーフィルタを有する赤画素が水平方向及び垂直方向に２画素ずつ並べられた４画素を有する。第１画素組と第２画素組が水平方向に交互に並べられた構成の第４画素組と、第１画素組と第３画素組が水平方向に交互に並べられた構成の第５画素組が、第１画素組分ずつ水平方向にずれるようにして垂直方向に交互に並べられた構成となるようにレイアウトする。
また、オンチップレンズを形成する工程において、オンチップレンズとして、第１画素組、第２画素組及び第３画素組のそれぞれに対して１個のオンチップレンズを形成する。
上記のようにして、４個の緑画素が隣接して第１画素組が構成されているので、第１画素組内におけるカラーフィルタの重なりがなくなり、無効領域の面積が縮小して感度を向上させた固体撮像装置を製造できる。特に、青画素及び赤画素も同様に隣接して第２画素組及び第３画素組を形成するので、第２画素組及び第３画素組内におけるカラーフィルタの重なりがなくなり、無効領域の面積が縮小して感度を向上させることができる。
【００５４】
また、緑画素の光導波路として、第１画素組１の各組に対して１個の光導波路が形成することにより、光導波路の開口径を大きく確保することができ、集光効果を高めることができる。青画素及び赤画素においても同様に４画素で共有された光導波路を形成することで、光導波路の開口径を大きく確保することができ、集光効果を高めることができる。
【００５５】
＜第３実施形態＞
［フローティングディフュージョンを共有する構成］
図７（ａ）は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素レイアウトを示す平面図である。
本実施形態に係る固体撮像装置は、ＣＭＯＳイメージセンサである。
画素及びオンチップレンズのレイアウトは、第１実施形態と同様であるが、これは第１変形例、第２変形例あるいは第２実施形態と同様でもよい。
ＣＭＯＳイメージセンサは、例えば、後述のように各画素にフローティングディフュージョンとソースフォロワと呼ばれるＭＯＳトランジスタなどが設けられている。ここで、本実施形態においては、フローティングディフュージョン以降の回路が複数の画素間で共有されている構成となっている。
図７（ａ）に示すように、例えば２個の緑画素Ｇ、１個の青画素Ｂ及び１個の赤画素Ｒの４画素の間にフローティングディフュージョンＦＤが形成されている。上記の４個の画素がそれぞれの転送トランジスタを介してフローティングディフュージョンに接続されている。即ち、４画素で１個のフローティングディフュージョンが共有されている構成である。
【００５６】
図７（ｂ）は、本実施形態に係る固体撮像装置において複数個の画素でフローティングディフュージョンを共有している場合の画素の等価回路図である。図７（ｂ）では、２画素で１個のフローティングディフュージョンを共有する場合を示している。
例えば、一方の画素３１にフォトダイオード３３が形成されており、転送トランジスタ３５を介してフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。
また、他方の画素３２においても同様に、フォトダイオード３４が形成されており、転送トランジスタ３６を介してフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。
転送トランジスタ（３５，３６）のゲートに接続する制御ライン（４２，４３）により、各転送トランジスタ（３５，３６）のオン／オフが制御され、フォトダイオード（３３，３４）に蓄積された信号電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送される。
フローティングディフュージョンＦＤにはソースフォロワと称せられる増幅トランジスタ３８のゲート電極が接続されており、フローティングディフュージョンＦＤの電荷の量に応じた出力が出力ライン４０から出力される。
また、フローティングディフュージョンＦＤにはリセットトランジスタ３７が接続されており、リセットトランジスタ３７のオン／オフにより読み出しが終了した後のフローティングディフュージョン中の信号電荷を除去してリセットすることができる。
上記において、転送トランジスタによる転送と信号の読み出し、及びリセット動作を各画素について順に行うことで、フローティングディフュージョンを共有していても各画素の信号を得ることができる。
【００５７】
［オンチップレンズの大きさに応じたフォトダイオードのレイアウト］
図８は、図７（ａ）において２個の緑画素Ｇ、１個の青画素Ｂ及び１個の赤画素Ｒの４画素の間にフローティングディフュージョンＦＤが形成されている４画素分を拡大した平面図である。各画素には、それぞれフォトダイオード（ＰＤＧ，ＰＤＢ，ＰＤＲ）が設けられている。
フォトダイオード（ＰＤＧ，ＰＤＢ，ＰＤＲ）は、各転送ゲート（ＧＧ，ＧＢ，ＧＲ）を有する転送トランジスタを介してフローティングディフュージョンＰＤに接続されている。４画素で１個のフローティングディフュージョンが共有されている。
【００５８】
上記の構成において、青画素Ｂ及び赤画素Ｒにおいては画素毎にオンチップレンズ（ＯＣＬＢ，ＯＣＬＲ）が形成されている。一方、緑画素Ｇにおいては、４個の緑画素Ｇからなる画素組で共有する１個のオンチップレンズＯＣＬＧが形成されている。オンチップレンズは中央部ほど集光効率が高く、周縁部に近づくにつれて集光効率が低下してくる。
青画素Ｂ及び赤画素Ｒにおけるフォトダイオード（ＰＤＢ，ＰＤＲ）は青画素Ｂ及び赤画素Ｒの中央に設けられていることが好ましい。
一方、例えば図８に示すように、緑画素ＧにおけるフォトダイオードＰＤＧは青画素Ｂ及び赤画素Ｒにおけるフォトダイオード（ＰＤＢ，ＰＤＲ）よりも画素の中央よりオンチップレンズＯＣＬＧの中央寄りの位置に設けることが好ましい。
上記のように画素によってフォトダイオードの位置がずれている場合には、図８に示すようにフローティングディフュージョンＦＤを緑画素ＧにおけるフォトダイオードＰＤＧに延伸した形状のレイアウトとすることが好ましい。上記の形状のフローティングディフュージョンＦＤとフォトダイオード（ＰＤＧ，ＰＤＢ，ＰＤＲ）の間の領域に転送ゲート（ＧＧ，ＧＢ，ＧＲ）が形成されており、転送トランジスタが構成されている。
【００５９】
上記以外については、第１実施形態と同様であるが、これは第１変形例、第２変形例あるいは第２実施形態と同様とすることができる。
【００６０】
上記のように、本実施形態のカラーフィルタは、４個の緑画素が隣接して第１画素組が構成されているので、第１画素組内におけるカラーフィルタの重なりがなくなり、無効領域の面積が縮小して感度を向上させることができる。特に、緑色の光は人の目に対する感度が高い領域の光であり、緑画素の感度を高めることにより、例えば得られる画像データの輝度データを向上させることができる。
また、緑画素の光導波路として、第１画素組に対して１個の光導波路が形成されている場合、光導波路の開口径を大きく確保することができ、集光効果を高めることができる。
【００６１】
＜第４実施形態＞
［上層配線の構成］
図９は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素レイアウトを示す平面図である。
画素及びオンチップレンズのレイアウトは、第１実施形態と同様であるが、これは第１変形例、第２変形例あるいは第２実施形態と同様でもよい。また、ＣＭＯＳイメージセンサの場合に、第３実施形態の構成としてもよい。
例えば、第１実施形態の図２（ａ）に示すように、フォトダイオードを被覆して半導体基板上に第１絶縁膜１３が形成されている。素子分離絶縁膜１１が形成されている領域の上方において、第１絶縁膜１３中に上層配線を構成する導電層１４が埋め込まれている。
上記の導電層１４は、光を透過しない金属あるいは光透過性の低いポリシリコンなどが用いられる。従って、従来は画素の境界部分であれば画素のフォトダイオードへの光の入射を邪魔することなかった。しかし、本実施形態においては、４個の緑画素が隣接して第１画素組が構成されており、この第１画素組を貫くような位置は画素の境界であっても導電層が光入射の邪魔をする可能性がある。
そこで、本実施形態においては、図９に示すように、上層配線となる導電層Ｗが第１画素組を貫かない位置に配置されている。具体的には、第１画素組及び第２画素組の各組の境界に配置されている。
上記の構成により、上層配線となる導電層Ｗによってフォトダイオードへの光入射が邪魔される可能性を低減することができる。
上記以外については、上記各実施形態あるいは変形例と同様とすることができる。
【００６２】
＜第５実施形態＞
［緑画素が第１方向及び第２方向に複数画素並べられた構成］
図１０は、本実施形態に係る固体撮像装置の画素レイアウトを示す平面図である。
緑画素Ｇ、青画素Ｂ及び赤画素Ｒが、それぞれ図１０に示すように配置されている。各画素は、一般的な水平方向と垂直方向から４５度傾けられた斜めの第１方向及び第２方向に並べられている。
ここで、カラーフィルタとして、緑色のカラーフィルタを有する緑画素Ｇが第１方向及び第２方向に複数の画素が並べられている。青画素Ｂと赤画素Ｒは全方位を緑画素Ｇで囲われている。
また、オンチップレンズとして、複数の緑画素で共有されたオンチップレンズが形成されている。複数の画素であればいくつの画素でもよく、適当な箇所で分離されていてもよい。
また、緑画素の光導波路は複数の画素で連通するようにして形成されていてもよい。
【００６３】
上記のレイアウトを有する固体撮像装置は、得られる画像データの質を低下させずに各画素の大きさを拡大させることが可能となり、感度の向上を実現できる。
【００６４】
＜第１実施例＞
第１実施形態に従って、図１１に示すようなレイアウトの画素を有する固体撮像装置を想定する。
図１１に示すように、B11〜G68まで、緑画素Ｇ、青画素Ｂ及び赤画素Ｒがレイアウトされている。
上記の構成において、緑画素G35,G36,G45,G46における青色信号及び赤色信号は、以下のようにして、各画素の周辺に存在する画素の青信号及び赤信号のデータから演算により求めることができる。
【００６５】
［数１］
R36=(R16+R56)/2，R46=(R44+R48)/2
B36=(B34+B38)/2，B46=(B26+B66)/2
R35=(R33+R37)/2，R45=(R25+R65)/2
B35=(B15+B55)/2，B45=(B43+B47)/2
【００６６】
また、赤画素R33,R44及び青画素B34,B43における緑信号は、以下のようにして、各画素の周辺に存在する画素の緑信号のデータから演算により求めることができる。
【００６７】
［数２］
G34=(G14+G54+G32+G36)/4，G44=(G24+G64+G42+G46)/4
G33=(G13+G53+G31+G35)/4，G43=(G23+G63+G41+G45)/4
【００６８】
＜第２実施例＞
第１変形例に従って、図１２に示すようなレイアウトの画素を有する固体撮像装置を想定する。
図１２に示すように、R11〜G68まで、緑画素Ｇ、青画素Ｂ及び赤画素Ｒがレイアウトされている。
上記の構成において、緑画素G35,G36,G45,G46における青色信号及び赤色信号は、以下のようにして、各画素の周辺に存在する画素の青信号及び赤信号のデータから演算により求めることができる。
【００６９】
［数３］
R36=(R34+R38)/2，R46=(R26+R66)/2
B36=(B16+B56)/2，B46=(B44+B48)/2
R35=(R15+R55)/2，R45=(R43+R47)/2
B35=(B33+B37)/2，B45=(B25+B65)/2
【００７０】
また、青画素B33,B44及び赤画素R34,R43における緑信号は、以下のようにして、各画素の周辺に存在する画素の緑信号のデータから演算により求めることができる。
【００７１】
［数４］
G34=(G14+G54+G32+G36)/4，G44=(G24+G64+G42+G46)/4
G33=(G13+G53+G31+G35)/4，G43=(G23+G63+G41+G45)/4
【００７２】
＜第３実施例＞
第２変形例に従って、図１３に示すようなレイアウトの画素を有する固体撮像装置を想定する。
図１３に示すように、R11〜G68まで、緑画素Ｇ、青画素Ｂ及び赤画素Ｒがレイアウトされている。
上記の構成において、緑画素G35,G36,G45,G46における青色信号及び赤色信号は、以下のようにして、各画素の周辺に存在する画素の青信号及び赤信号のデータから演算により求めることができる。
【００７３】
［数５］
B36=(B25+B47)/2，R46=(R37+R55)/2
R35=(R26+R44)/2，B45=(B34+B56)/2
【００７４】
また、赤画素R33,R44及び青画素B34,B43における緑信号は、以下のようにして、各画素の周辺に存在する画素の緑信号のデータから演算により求めることができる。
【００７５】
［数６］
G34=(G14+G54+G32+G36)/4，G44=(G24+G64+G42+G46)/4
G33=(G13+G53+G31+G35)/4，G43=(G23+G63+G41+G45)/4
【００７６】
＜第４実施例＞
第２実施形態に従って、図１４に示すようなレイアウトの画素を有する固体撮像装置を想定する。
図１４に示すように、R11〜G68まで、緑画素Ｇ、青画素Ｂ及び赤画素Ｒがレイアウトされている。
上記の構成において、緑画素G35,G36,G45,G46における青色信号及び赤色信号は、以下のようにして、各画素の周辺に存在する画素の青信号及び赤信号のデータから演算により求めることができる。
【００７７】
［数７］
R36=(R16+R56)/2，R46=(R44+R48)/2
B36=(B34+B38)/2，B46=(B26+B66)/2
R35=(R33+R37)/2，R45=(R25+R65)/2
B35=(B15+B55)/2，B45=(B43+B47)/2
【００７８】
また、青画素B33,B34,B43,B44における緑信号は、以下のようにして、各画素の周辺に存在する画素の緑信号のデータから演算により求めることができる。
【００７９】
［数６］
G34=(G14+G54+G32+G36)/4，G44=(G24+G64+G42+G46)/4
G33=(G13+G53+G31+G35)/4，G43=(G23+G63+G41+G45)/4
【００８０】
＜第６実施形態＞
［固体撮像装置を用いたカメラ］
図１５は、本実施形態に係るカメラの概略構成図である。
複数の画素が集積されてなる固体撮像装置５０、光学系５１、信号処理回路５３を備えている。
本実施形態において、上記の固体撮像装置５０は、上記の第１実施形態〜第５実施形態及び第１〜第２変形例のいずれかに係る固体撮像装置が組み込まれてなる。
【００８１】
光学系５１は被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置５０の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置５０の撮像面上の各画素を構成するフォトダイオードにおいて入射光量に応じて信号電荷に変換され、一定期間、該当する信号電荷が蓄積される。
蓄積された信号電荷は、例えばＣＣＤ電荷転送路を経て、出力信号Ｖｏｕｔとして取り出される。
信号処理回路５３は、固体撮像装置５０の出力信号Ｖｏｕｔに対して種々の信号処理を施して映像信号として出力する。
上記の本実施形態に係るカメラによれば、斜め入射光の集光率低下及び感度低下を招かずに、色シェーディング特性や分光特性を改善でき、さらにマイクロレンズを簡便な方法、工程で形成することが可能である。
【００８２】
本発明は上記の説明に限定されない。
例えば、実施形態においてはＣＭＯＳセンサとＣＣＤ素子のいずれにも適用できる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の固体撮像装置は、ＣＭＯＳカメラあるいはＣＣＤカメラに搭載される固体撮像装置に適用できる。
本発明のカメラは、ＣＭＯＳカメラあるいはＣＣＤカメラなどの固体撮像装置を搭載したカメラに適用できる。
【符号の説明】
【００８４】
１…第１画素組、２…第２画素組、３…第３画素組、１０…半導体基板、１１…素子分離絶縁膜、１２…半導体領域、１３…第１絶縁膜，１４…導電層、１５…開口部、１６…第２絶縁膜、１７Ｂ，１７Ｇ，１７Ｒ…カラーフィルタ、１８…オンチップレンズ、３１，３２…画素、３３，３４フォトダイオード、３５，３６…転送トランジスタ、３７…リセットトランジスタ、３８…増幅トランジスタ、３９…前面選択信号配線、４０…出力ライン、４１，４２，４３…制御ライン、５０…固体撮像装置、５１…光学系、５３…信号処理回路、Ｂ…青画素、Ｇ…緑画素、Ｒ…赤画素、ＯＣＬＢ，ＯＣＬＧ，ＯＣＬＲ…オンチップレンズ、Ｗ…導電層
【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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