(57)【要約】【課題】スミア特性を改善して表示品位を向上させる。【解決手段】入射光を光電変換して撮像する複数のフォトダイオード部３が２次元状でマトリクス状に配設され、複数のフォトダイオード部３にそれぞれ集光する複数のマイクロレンズ１７が複数のフォトダイオード部３の上方に配設された固体撮像素子１Ａにおいて、複数のマイクロレンズ１７のそれぞれと、マイクロレンズ１７毎に対応するフォトダイオード部３との間に回折光学素子レンズ１３がそれぞれ設けられ、回折光学素子レンズ１３は、フォトダイオード部３上にゲート絶縁膜６を介して配設された反射防止膜１２上に配設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換して撮像する複数のフォトダイオード部が２次元状に配設され、該複数のフォトダイオード部にそれぞれ集光する複数のマイクロレンズが該複数のフォトダイオード部の上方に配設された固体撮像素子において、
該複数のマイクロレンズのそれぞれと、該マイクロレンズ毎に対応するフォトダイオード部との間に、当該フォトダイオード部上に入射光を集光させる回折光学素子レンズ手段がそれぞれ設けられた固体撮像素子。
【請求項２】
前記回折光学素子レンズ手段は、前記フォトダイオード部上にゲート絶縁膜を介して配設されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記回折光学素子レンズ手段と前記ゲート絶縁膜の間に反射防止膜が配設されている請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記回折光学素子レンズ手段は反射防止膜を加工してパターン形成されている請求項１から３のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記回折光学素子レンズ手段はＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜で構成されている請求項４に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記フォトダイオード部に隣接して、該フォトダイオード部からの信号電荷を所定方向に電荷転送するための電荷転送部および、この上に、該フォトダイオード部から読み出された信号電荷を電荷転送制御するためのゲート電極およびその上方を覆うように遮光膜が配設されており、
該フォトダイオード部の上方で該遮光膜の凹部内には該遮光膜に開口部が形成され、該遮光膜の凹部内および前記回折光学素子レンズ手段上を埋め込むように層間絶縁膜が設けられている請求項２または３に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記層間絶縁膜上に、前記フォトダイオード部上に入射光を集光させる回折光学素子レンズ手段が別途配設されている請求項６に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記層間絶縁膜上に、前記フォトダイオード部上に入射光を集光させるインナーレンズ手段が配設されている請求項６に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記フォトダイオード部に隣接して、該フォトダイオード部からの信号電荷を所定方向に電荷転送するための電荷転送部および、この上に、該フォトダイオード部から読み出された信号電荷を電荷転送制御するためのゲート電極およびその上方を覆うように遮光膜が配設されており、
該フォトダイオード部の上方で該遮光膜の凹部内には該遮光膜に開口部が形成され、該フォトダイオード部上にゲート絶縁膜を介して反射防止膜が形成され、該遮光膜の凹部内の該反射防止膜上を埋め込むように層間絶縁膜が設けられ、該層間絶縁膜上に、該フォトダイオード部上に入射光を集光させる前記回折光学素子レンズ手段が配設されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記回折光学素子レンズ手段は平面視で外形が円形、楕円形、長円形、正方形および長方形のいずれかの凹凸パターン形状に形成されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記回折光学素子レンズ手段の回析格子の断面形状が、外側または内側に傾斜面を持つ断面三角形状であるかまたは、垂直面を持つ断面４角形状である請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
前記遮光膜と前記インナーレンズ手段または前記層間絶縁膜上の回折光学素子レンズ手段を埋め込んで表面を平坦化するための平坦化膜が形成され、該平坦化膜上にカラーフィルタが所定の色配列で前記複数のフォトダイオード部のそれぞれに対応するように形成され、該カラーフィルタ上に平坦化膜を介して前記マイクロレンズが該複数のフォトダイオード部のそれぞれに対応するように形成されている請求項７から９のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
前記カラーフィルタの所定の配列色に応じて前記回折光学素子レンズ手段の最適な幅とスペースの凹凸パターンが形成されている請求項１２に記載の固体撮像素子。
【請求項１４】
ＣＣＤ型固体撮像素子である請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子および、この固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置およびカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の固体撮像素子では、入射光を光電変換して撮像する複数の受光部が２次元状でマトリクス状に配設されている。この各受光部の上方に、入射光を各受光部にそれぞれ集光するために複数のマイクロレンズが配設されている。
【０００３】
各受光部への集光にマイクロレンズでのみ集光を行っているために、斜め光が存在し、各マイクロレンズに対応した各受光部（フォトダイオード）外の遮光領域下のＣＣＤ領域でも光電変換が行われてスミア特性が悪化していた。
【０００４】
これを解決するために、マイクロレンズを回析光学素子レンズで形成し、マイクロレンズの代わりに回析光学素子レンズを用いて集光効率を高めて、各回析光学素子レンズに対応した各受光部外の遮光ＣＣＤ領域下での光電変換を抑制している。
【０００５】
この回析光学素子レンズについては特許文献１にその一例が開示されている。この回析光学素子レンズを従来の固体撮像素子のマイクロレンズに適用した場合については特許文献２〜３にその各一例が開示されている。
【０００６】
図１１は、特許文献２に開示されている従来のＣＣＤ型固体撮像素子においてマイクロレンズの代わりに回析光学素子レンズを用いた要部構成例を示す縦断面図である。
【０００７】
図１１において、従来のＣＣＤ型固体撮像素子１００は、その画素サイズが２．２５μｍ×２．２５μｍであり、回析光学素子レンズとしての分布屈折率レンズ１０１と、その下のカラーフィルタ１０２と、さらにその下のＡl配線１０３と、さらにその下のＳi基板１０４と、Ｓi基板１０４の表面部に２次元状でマトリクス状に形成された光電変換部としての複数のＳiフォトダイオードで構成された複数の受光素子１０５と、各受光素子１０５からの信号電荷を電荷転送するための信号伝送部１０６と、Ｓi基板１０４の上方に設けられた平坦化層１０７とを有している。
【０００８】
このように、各画素（画素サイズ□２．２５μｍ；２．２５μｍ×２．２５μｍ）はそれぞれ、分布屈折率レンズ１０１、Ｇ用カラーフィルタ１０２ａ、Ａl配線１０３、Ｓi基板１０４、受光素子１０５、信号伝送部１０６および平坦化層１０７から構成されている。分布屈折率レンズ１０１の平面視同心円構造は、ＳiＯ2膜（ｎ＝２）によって構成されている。分布屈折率レンズ１０１は、その膜厚１．２μｍ（ｔ０）、０．８μm（ｔ２）、０μｍ（パターンなし：白）の２段同心円構造である。また、分布屈折率レンズ１０１の集光素子は、ＳiＯ2膜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。これによって、入射光を受光素子１０５に集光する回析光学素子レンズを構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２０９５７号公報
【特許文献２】特開２００６−３５１９７２号公報
【特許文献３】特開２００６−１９６２７号公報
【特許文献４】特開２０１０−１４１３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に開示されている上記従来のＣＣＤ型固体撮像素子１００では、回析光学素子レンズとして分布屈折率レンズ１０１がマイクロレンズの代わりに用いられて集光効率を高めているものの、分布屈折率レンズ１０１とＳi基板１０４の表面との間が離れていることから、斜めの入射光の一部が、分布屈折率レンズ１０１に対応した真下のフォトダイオードを構成する受光部１０５の領域外に回り込み、その外側の遮光ＣＣＤ領域下で光電変換が行われてしまう。これによって、本来、光が入らない遮光ＣＣＤ領域下に光が入ってスミア特性が悪化し、特に強い光が遮光ＣＣＤ領域下に入ると表示画面上に筋状の白い線になって表示されてしまって表示品位が低下するという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、スミア特性を改善して表示品位を向上させることができる固体撮像素子および、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器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】
【００１２】
本発明の固体撮像素子は、入射光を光電変換して撮像する複数のフォトダイオード部が２次元状に配設され、該複数のフォトダイオード部にそれぞれ集光する複数のマイクロレンズが該複数のフォトダイオード部の上方に配設された固体撮像素子において、
該複数のマイクロレンズのそれぞれと、該マイクロレンズ毎に対応するフォトダイオード部との間に、当該フォトダイオード部上に入射光を集光させる回折光学素子レンズ手段がそれぞれ設けられたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１３】
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子における回折光学素子レンズ手段は、前記フォトダイオード部上にゲート絶縁膜を介して配設されている。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における回折光学素子レンズ手段と前記ゲート絶縁膜の間に反射防止膜が配設されている。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における回折光学素子レンズ手段は反射防止膜を加工してパターン形成されている。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における回折光学素子レンズ手段はＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜で構成されている。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるフォトダイオード部に隣接して、該フォトダイオード部からの信号電荷を所定方向に電荷転送するための電荷転送部および、この上に、該フォトダイオード部から読み出された信号電荷を電荷転送制御するためのゲート電極およびその上方を覆うように遮光膜が配設されており、該フォトダイオード部の上方で該遮光膜の凹部内には該遮光膜に開口部が形成され、該遮光膜の凹部内および前記回折光学素子レンズ手段上を埋め込むように層間絶縁膜が設けられている。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における層間絶縁膜上に、前記フォトダイオード部上に入射光を集光させる回折光学素子レンズ手段が別途配設されている。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における層間絶縁膜上に、前記フォトダイオード部上に入射光を集光させるインナーレンズ手段が配設されている。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるフォトダイオード部に隣接して、該フォトダイオード部からの信号電荷を所定方向に電荷転送するための電荷転送部および、この上に、該フォトダイオード部から読み出された信号電荷を電荷転送制御するためのゲート電極およびその上方を覆うように遮光膜が配設されており、
該フォトダイオード部の上方で該遮光膜の凹部内には該遮光膜に開口部が形成され、該フォトダイオード部上にゲート絶縁膜を介して反射防止膜が形成され、該遮光膜の凹部内の該反射防止膜上を埋め込むように層間絶縁膜が設けられ、該層間絶縁膜上に、該フォトダイオード部上に入射光を集光させる前記回折光学素子レンズ手段が配設されている。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における回折光学素子レンズ手段は平面視で外形が円形、楕円形、長円形、正方形および長方形のいずれかの凹凸パターン形状に形成されている。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における回折光学素子レンズ手段の回析格子の断面形状が、外側または内側に傾斜面を持つ断面三角形状であるかまたは、垂直面を持つ断面４角形状である。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記遮光膜と前記インナーレンズ手段または前記層間絶縁膜上の回折光学素子レンズ手段を埋め込んで表面を平坦化するための平坦化膜が形成され、該平坦化膜上にカラーフィルタが所定の色配列で前記複数のフォトダイオード部のそれぞれに対応するように形成され、該カラーフィルタ上に平坦化膜を介して前記マイクロレンズが該複数のフォトダイオード部のそれぞれに対応するように形成されている。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるカラーフィルタの所定の配列色に応じて前記回折光学素子レンズ手段の最適な幅とスペースの凹凸パターンが形成されている。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子におけるＣＣＤ型固体撮像素子である。
【００２６】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００２８】
本発明においては、入射光を光電変換して撮像する複数のフォトダイオード部が２次元状に配設され、複数のフォトダイオード部にそれぞれ集光する複数のマイクロレンズが複数のフォトダイオード部の上方に配設された固体撮像素子において、複数のマイクロレンズのそれぞれと、マイクロレンズ毎に対応するフォトダイオード部との間に回折光学素子レンズ手段がそれぞれ設けられている。
【００２９】
これによって、マイクロレンズとこれに対応するフォトダイオード部との間に回折光学素子レンズ手段を設けたので、従来のようにマイクロレンズに代えて回折光学素子レンズ手段を設けた場合に比べて回折光学素子レンズ手段からフォトダイオード部までの距離が短くなり、その分だけ斜め光がフォトダイオード部から外側に回り込んでスミア特性を悪化させることが抑制されて、表示品位を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
以上により、本発明によれば、マイクロレンズとこれに対応するフォトダイオード部との間に回折光学素子レンズ手段を設けたので、従来のようにマイクロレンズに代えて回折光学素子レンズ手段を設けた場合に比べて回折光学素子レンズ手段からフォトダイオード部までの距離を短くすることができて、斜め光がフォトダイオード部から外側に回り込んで生じるスミア特性を改善することができて表示品位を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態１におけるＣＣＤ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は、図１のＣＣＤ型固体撮像素子の一例を示す反射防止膜およびその上の回折光学素子レンズの平面図、（ｂ）は、図１のＣＣＤ型固体撮像素子の変形例を示す反射防止膜およびその上の回折光学素子レンズの平面図である。
【図３】（ａ）は、図１のＣＣＤ型固体撮像素子の他の一例を示す反射防止膜およびその上の回折光学素子レンズの平面図、（ｂ）は、図１のＣＣＤ型固体撮像素子の他の変形例を示す反射防止膜およびその上の回折光学素子レンズの平面図である。
【図４】図１のＣＣＤ型固体撮像素子の別の一例を示す反射防止膜およびその上の回折光学素子レンズの平面図である。
【図５】図２の反射防止膜およびその上の回折光学素子レンズのＸＸ’線と同様の位置で切った場合の回折光学素子レンズの拡大断面図であって、（ａ）はブレーズ形状を模式的に示す拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）の三角形の傾斜面方向とは逆方向の場合の拡大断面図である。
【図６】図６は、回析格子の断面形状が三角形の場合と四角形の場合とを比較した０次光とその周囲の１次光のレベルを示す図である。
【図７】本発明の実施形態２におけるＣＣＤ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施形態３におけるＣＣＤ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【図９】図１のＣＣＤ型固体撮像素子の要部構成例においてインナレンズと反射防止膜およびその上の折光学素子レンズとのそれぞれの寸法関係を示した縦断面図である。
【図１０】本発明の実施形態４として、本発明の実施形態１〜３のいずれかの固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図１１】特許文献２に開示されている従来のＣＣＤ型固体撮像素子でマイクロレンズの代わりに回析光学素子レンズを用いた要部構成例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に、本発明のＣＣＤ型固体撮像素子の実施形態１〜３および、このＣＣＤ型固体撮像素子の実施形態１〜３のいずれかを画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態４について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００３３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるＣＣＤ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
【００３４】
図１において、本実施形態１のＣＣＤ型固体撮像素子１Ａの各画素部にはそれぞれ、半導体基板２の表面部に、受光素子として入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数のフォトダイオード部３が設けられ、各フォトダイオード部３に隣接してフォトダイオード部３からの信号電荷を所定方向（例えば垂直方向）に電荷転送するための電荷転送部４およびこの上にこれを電荷転送制御するための電荷転送電極としてのゲート電極５がゲート絶縁膜６を介して配置されている。
【００３５】
このゲート電極５は、電荷転送機能の他にフォトダイオード部３から電荷転送部４に信号電荷を読み出す機能をも兼用している。電荷転送部４の反対側のフォトダイオード部３との間には、互いに対応しないフォトダイオード部３と電荷転送部４が電気的に絶縁されるようにストッパ層７が配置されている。
【００３６】
このゲート電極５上には絶縁膜を介して配線層８が形成されている。さらに、配線層８上には別の絶縁膜を介して、ゲート電極５およびその上方の配線層８を覆うように、入射光がゲート電極５や配線層８で反射してノイズが発生するのを防ぐために遮光膜９が形成されている。
【００３７】
これらのゲート電極５およびその上方の配線層８によって遮光膜９には段差部が生じている。フォトダイオード部３の上方は凹部になっており、その凹部の底に、光取り入れ窓を構成する遮光膜９の開口部９ａが形成されている。
【００３８】
そのフォトダイオード部３の上方の凹部には層間絶縁膜１０が埋め込まれており、層間絶縁膜１０上に、フォトダイオード部３に光を集光させるためのインナーレンズ手段としてのインナーレンズ１１（層内レンズ）が配置されている。
【００３９】
遮光膜９の開口部９ａ内において、フォトダイオード部３上にゲート絶縁膜６を介してＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜などで構成された反射防止膜１２が形成されている。反射防止膜１２上に、フォトダイオード部３上に入射光を集光させるための回析光学素子レンズ手段としての回析光学素子レンズ１３が所定の凹凸パターンで形成されている。これらの反射防止膜１２およびその上の回析光学素子レンズ１３上に、遮光膜９の段差部を埋め込むようにＳｉＯ２膜などの透明な層間絶縁膜１０が設けられている。
【００４０】
このように、反射防止膜１２上に回折光学素子レンズ１３として機能するレンズパターンを形成してフォトダイオード部３の受光領域内部へのインナーレンズ１１からの集光を回折光学素子レンズ１３により更に改善できて斜め光が隣の遮光ＣＣＤ領域下に回り込んで光電変換されることを防止または抑制することがができる。
【００４１】
間にゲート絶縁膜６と反射防止膜１２が存在するだけで、フォトダイオード部３と回折光学素子レンズ１３との距離が近いため、回折光学素子レンズ１３に対応するフォトダイオード部３外の遮光ＣＣＤ領域下に斜め光が回り込むのを減少させることができて、スミア特性の改善が見込める。回折光学素子レンズ１３の頂点（上面）と基板表面との距離は１０００オングストローム以下である。
【００４２】
ここでは、反射防止膜１２上に更に反射防止膜を形成し、形成した上側の反射防止膜を回折光学素子レンズ１３として所定の凹凸パターンに加工した膜厚分が増加しても、デバイス高さを維持できる。即ち、基板表面からマイクロレンズ１７までの距離を増やすことなくデバイス高さを維持することができる。つまり、遮光膜９の段差部内（凹部内）に、反射防止膜１２およびその上の回折光学素子レンズ１３を形成した後に層間絶縁膜１０により埋め込んでいるために、回折光学素子レンズ１３の膜厚分が増加しても、全体としてデバイス高さとしては影響がなく、基板表面からマイクロレンズ１７までの距離を増やすことなくデバイス高さを維持することができる。
【００４３】
このように、上側の反射防止膜を回折光学素子レンズ１３として所定の凹凸パターンに加工しているため、回折光学素子レンズ１３のパターン開口部にも下側の反射防止膜１２が存在することから、反射防止効果を維持することができる。
【００４４】
屈折率については、反射防止膜１２のＳｉＮ膜（屈折率２．０）またはＳｉＯＮ膜（屈折率１．８）、層間絶縁膜１０のＳｉＯ２膜（屈折率１．６）であり、半導体基板２のＳｉ基板（屈折率４．０）であることから、反射防止膜１２としてはＳｉＮ膜の方がＳｉＯＮ膜に比べて反射防止効果がある。
【００４５】
反射防止膜１２およびその上の回折光学素子レンズ１３の全膜厚は、２０ｎｍ〜１００ｎｍである。ここでは、反射防止膜１２およびその上の回折光学素子レンズ１３の全膜厚は５０ｎｍ程度である。
【００４６】
次に、遮光膜９とインナーレンズ１１上を平坦化するために平坦化膜１４が形成されている。平坦化膜１４上にはカラーフィルタ１５がベイヤ配列で各画素毎の色配列で設けられている。さらに、カラーフィルタ１５上に平坦化膜１６を介してマイクロレンズ１７が各画素毎に配設されている。
【００４７】
したがって、画素毎のフォトダイオード部３にそれぞれ、マイクロレンズ１７、カラーフィルタ１５、インナーレンズ１１および回折光学素子レンズ１３がそれぞれ対応して配設されている。
【００４８】
上記構成により、複数の画素部が２次元状に配置された撮像領域に入射した光は、まず、マイクロレンズ１７により集光された後に、所定色のカラーフィルタ１５を通してインナーレンズ１１によりフォトダイオード部３に向けて集光され、さらに回折光学素子レンズ１３に入射して集光されてフォトダイオード部３に入射される。これによって、フォトダイオード部３の外部領域に至る斜め光が回折光学素子レンズ１３によりフォトダイオード部３の内部に集光されるため、斜め光がフォトダイオード部３の隣の遮光ＣＣＤ領域に入射することを防止または抑制することができる。
【００４９】
次に、フォトダイオード部３に入射された光は、フォトダイオード部３で光電変換されて信号電荷となる。この信号電荷は電荷転送部４に読み出されて所定方向に順次電荷転送されて画素毎の撮像信号として増幅されて順次読み出される。
【００５０】
図２（ａ）は、図１のＣＣＤ型固体撮像素子１Ａの一例を示す反射防止膜１２およびその上の回折光学素子レンズ１３の平面図、図２（ｂ）は、図１のＣＣＤ型固体撮像素子１Ａの変形例を示す反射防止膜１２およびその上の回折光学素子レンズ１３Ａの平面図である。
【００５１】
図２（ａ）に示すように、本実施形態１のＣＣＤ型固体撮像素子１Ａにおける遮光膜９の開口部９ａおよびフォトダイオード部３が平面視正方形の場合に反射防止膜１２も平面視で一回り小さい正方形でその上の回折光学素子レンズ１３が平面視円形状である。フォトダイオード部３に対して、反射防止膜をパターン材料として、平面視同心円状の回折光学素子レンズ１３のパターンが形成されている。これらの反射防止膜１２およびその上の回折光学素子レンズ１３の左右近傍位置にはＣＣＤを構成するゲート電極５がそれぞれ配設されている。回折光学素子レンズ１３の同心円パターンにより、その外側の遮光領域下でゲート電極５およびその下領域に斜め光が入らないようになっている。この同心円パターンの黒部分が膜厚部分であり外側ほど細い幅の円になっている。
【００５２】
図２（ａ）の反射防止膜１２の４角部には平面視円形の回折光学素子レンズ１３は存在しないが、図２（ｂ）では、この反射防止膜１２の４角部にも回折光学素子レンズ１３Ａの一部（円弧状部）が存在している。この回折光学素子レンズ１３Ａによって、反射防止膜１２の４角部に至る斜め光をも内側に曲げてフォトダイオード部３内に集光させることができる。
【００５３】
図３（ａ）は、図１のＣＣＤ型固体撮像素子１Ａの他の一例を示す反射防止膜１２Ｂおよびその上の回折光学素子レンズ１３Ｂの平面図、図３（ｂ）は、図１のＣＣＤ型固体撮像素子１Ａの他の変形例を示す反射防止膜１２Ｂおよびその上の回折光学素子レンズ１３Ｃの平面図である。
【００５４】
図３（ａ）に示すように、本実施形態１のＣＣＤ型固体撮像素子１Ａにおける遮光膜９の開口部９ａおよびフォトダイオード部３Ｂが平面視長方形の場合に反射防止膜１２Ｂも平面視で一回り小さい長方形でその上の回折光学素子レンズ１３Ｂが平面視楕円形状（または長円形状）である。フォトダイオード部３Ｂに対して、反射防止膜をパターン材料として、楕円状に回折光学素子レンズ１３Ｂが順次大きい複数の環状の楕円形状でパターン形成されている。これらの反射防止膜１２Ｂおよびその上の回折光学素子レンズ１３Ｂの左右近傍位置にはゲート電極５がそれぞれ配設されている。この場合、平面視長方形の反射防止膜１２Ｂはその短辺方向が両ゲート電極５間に配置されている。
【００５５】
図３（ａ）の反射防止膜１２Ｂの４角部には平面視楕円形の回折光学素子レンズ１３Ｂは存在しないが、図３（ｂ）では、この反射防止膜１２Ｂの４角部にも回折光学素子レンズ１３Ｃの一部の円弧状部が存在している。この回折光学素子レンズ１３Ｃによって、反射防止膜１２Ｂの４角部に至る斜め光をも内側に曲げられてフォトダイオード部３内に集光させることができる。
【００５６】
図４は、図１のＣＣＤ型固体撮像素子１Ａの別の一例を示す反射防止膜１２およびその上の回折光学素子レンズ１３Ｄの平面図である。
【００５７】
図４に示すように、本実施形態１のＣＣＤ型固体撮像素子１Ａにおける遮光膜９の開口部９ａおよびフォトダイオード部３が平面視４角形（平面視正方形および平面視長方形のうち、ここでは平面視正方形）の場合に反射防止膜１２も平面視で一回り小さい正方形でその上の回折光学素子レンズ１３Ｄが平面視正方形である。この場合、回折光学素子レンズ１３Ｄは左右方向（横方向）にのみ集光させるように構成されている。これらの反射防止膜１２およびその上の回折光学素子レンズ１３Ｄの左右近傍位置にはＣＣＤを構成するゲート電極５がそれぞれ配設されている。回折光学素子レンズ１３Ｄの平面視複数縦筋状の凹凸パターンにより、その外側の遮光ＣＣＤ領域下でゲート電極５およびその下に斜め光が入らないようになっている。スミア特性に影響を及ぼす方向（図４ではゲート電極５がある横方向）に対してのみ、集光するように回折格子を形成している。回折格子は所定形状で周囲との屈折率差を有していればよい。
【００５８】
マイクロレンズ１７からカラーフィルタ１５に光入射し、カラーフィルタ１５により分光された色光（波長の限定された光）に対して、回折光学素子レンズ１３（または１３Ａ〜１３Ｅ）のパターンをそれぞれの色の波長に対して最適な幅とスペースの凹凸パターンとして形成することができる。色光の波長に応じて回折光学素子パターンが異なる。光の周波数が小さいほど回折光学素子パターンのピッチが小さくなる。これによって、赤、緑および青毎の集光が得られることになる。
【００５９】
以上により、回折光学素子レンズ１３、１３Ａ〜１３Ｄ（後述の回折光学素子レンズ手段１３Ｅおよび１３Ｅ’を含む）などの回折光学素子レンズ手段としては、平面視で外形が円形、楕円形、長円形、正方形および長方形のいずれかの凹凸パターンに形成されて、入射光がフォトダイオード部３上に集光するようになっていればよい。
【００６０】
図５は、図２の反射防止膜１２およびその上の回折光学素子レンズ１３のＸＸ’線と同様の位置で切った場合の回折光学素子レンズ１３Ｅの拡大断面図であって、図５（ａ）はブレーズ形状を模式的に示す拡大断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の三角形の傾斜面方向とは逆方向の場合の拡大断面図である。
【００６１】
図５（ａ）に示すように、ブレーズ形状の回折光学素子レンズ１３は、回析格子の断面形状が外側に傾斜を持った断面三角形（直角三角形）の場合を示している。実際にはもっと多数の凹凸パターンがある。
【００６２】
図５（ｂ）に示すように、回折光学素子レンズ１３Ｅ’は、図５（ａ）の回折光学素子レンズ１３の断面形状が断面三角形（直角三角形）の傾斜面方向とは逆の場合で、内側に傾斜を持った断面三角形（直角三角形）の場合を示している。
【００６３】
以上により、回折光学素子レンズ１３、１３Ａ〜１３Ｅおよび１３Ｅ’の回析格子の断面形状は、外側または内側に傾斜面を持った断面三角形状かまたは、垂直面を持った断面４角形状である。
【００６４】
図６は、回析格子の断面形状が三角形の場合と四角形の場合とを比較した０次光とその周囲の１次光の集光レベルを示す図である。
【００６５】
図６に示すように、回析格子の断面形状が四角形の場合、つまり、図２（ａ）および図２（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）および図４の回折光学素子レンズ１３、１３Ａ〜１３Ｄの場合には、０次光の周囲の１次光にも集光レベルが現れるが、回析格子の断面形状が三角形の場合、つまり、図５（ａ）および図５（ｂ）の回折光学素子レンズ１３Ｅまたは１３Ｅ’の場合には、０次光の周囲の１次光の集光レベルが下がって０次光が増える。つまり、回析格子の断面形状が三角形の方が、回析格子の断面形状が四角形の場合８よりもより集光することを示している。
【００６６】
したがって、回折光学素子レンズ１３、１３Ａ〜１３Ｄの回折光学素子の断面凹凸パターンを断面四角形から、回折光学素子の断面凹凸パターンを三角形状に形成することにより、回折光を特定の回折次数に集中させることができる。図６の場合は１次光の集光レベルを０次光に集中させることができてより集光させることができる。
【００６７】
以上により、本実施形態１によれば、入射光を光電変換して撮像する複数のフォトダイオード部３が２次元状でマトリクス状に配設され、複数のフォトダイオード部３にそれぞれ集光する複数のマイクロレンズ１７が複数のフォトダイオード部３の上方に配設された固体撮像素子１Ａにおいて、複数のマイクロレンズ１７のそれぞれと、マイクロレンズ１７毎に対応するフォトダイオード部３との間に回折光学素子レンズ１３がそれぞれ設けられ、回折光学素子レンズ１３は、フォトダイオード部３上にゲート絶縁膜６を介して配設された反射防止膜１２上に配設されている。
【００６８】
このように、回折光学素子レンズ１３、１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｅおよび１３Ｅ’を、反射防止膜１２を介してフォトダイオード部３の直上に配設したため、斜めの入射光の一部が、フォトダイオード部３の外側に回り込んで遮光膜下でゲート電極５およびその下のＣＣＤ領域での反射や光電変換を防止または抑制することができる。このように、反射防止膜１２上の反射防止膜を回折光学素子レンズ１３、１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｅおよび１３Ｅ’として機能させ、入射光をフォトダイオード部３または３Ｂにより集光させることができる。したがって、フォトダイオード部３または３Ｂの外側に回りこむ光が減少させて、スミア特性を改善することができる。
【００６９】
即ち、反射防止膜１２上の反射防止膜に回折光学素子レンズ１３、１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｅおよび１３Ｅ’として機能する回折光学素子パターンの断面凹凸形状を形成したため、フォトダイオード部３または３Ｂの内部への集光を改善して、従来のようにフォトダイオード部３または３Ｂの外側領域に光が回り込むようなことはない。これによって、スミア特性を改善して表示品位を向上させることができる。
【００７０】
（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２におけるＣＣＤ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。なお、図７では、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する構成部材には同一の部材番号を付してその説明を省略する。
【００７１】
図７において、本実施形態２のＣＣＤ型固体撮像素子１Ｂは、遮光膜９の光取り入れ窓の開口部９ａ内において、フォトダイオード部３上にゲート絶縁膜６を介して、反射防止膜材料のＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜などで構成された回析光学素子レンズ１３がパターン形成されている。この回析光学素子レンズ１３はゲート絶縁膜６上に直に設けられることから、回析光学素子レンズ１３のパターンの開口部では反射防止機能がないが全体としては反射防止機能を有している。遮光膜９の段差部内（凹部内）の回析光学素子レンズ１３上を埋め込むように透明の層間絶縁膜１０が設けられ、その上に、フォトダイオード部３上に入射光を集光させるためのインナーレンズ１１が形成されている。
【００７２】
要するに、本実施形態２の固体撮像素子１Ｂが上記実施形態１の固体撮像素子１Ａの場合と異なるのは、回析光学素子レンズ１３の直下に、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜などで構成された反射防止膜１２を配置しない点である。
【００７３】
このように、フォトダイオード部３上にゲート絶縁膜６を介して回折光学素子レンズ１３として機能する回折光学素子パターンを形成してフォトダイオード部３の領域内部へのインナーレンズ１１からの集光を回折光学素子レンズ１３により更に改善できて斜め光が隣の遮光領域下のゲート電極５およびその下に回り込んで入射することを防止または抑制することがができる。
【００７４】
フォトダイオード部３と回折光学素子レンズ１３との上下の距離が上記実施形態１の場合に比べても反射防止膜１２の厚さの分だけ更に近いため、回折光学素子レンズ１３に対応するフォトダイオード部３外の遮光領域下に斜め光が回り込む光をさらに減少させることができ、スミア特性の改善が更に見込める。
【００７５】
ここでは、反射防止膜を回折光学素子レンズ１３として所定の凹凸パターンに加工した膜厚分が増加しても、デバイス高さ、即ち、基板表面からマイクロレンズ１７までの距離を増やすことなく維持することができる。つまり、遮光膜９の段差部内（凹部内）に、回折光学素子レンズ１３を形成した後に層間絶縁膜１０により埋め込んでいるために、回折光学素子レンズ１３の膜厚分が増加しても、全体として、基板表面からマイクロレンズ１７までの距離を増やすことなくデバイス高さを維持することができる。
【００７６】
このように、反射防止膜自体を回折光学素子レンズ１３として所定の凹凸パターンに加工しているため、回折光学素子レンズ１３のパターン開口部にはその下側に反射防止膜１２がなくゲート絶縁膜６が存在する。したがって、上記実施形態１の方が本実施形態２よりも反射防止機能は優れている。
【００７７】
屈折率については、反射防止膜材料を加工した回折光学素子レンズ１３のＳｉＮ膜（屈折率２．０）またはＳｉＯＮ膜（屈折率１．８）、層間絶縁膜１０のＳｉＯ２膜（屈折率１．６）であり、半導体基板２のＳｉ基板（屈折率４．０）であることから、回折光学素子レンズ１３としてＳｉＮ膜の方がＳｉＯＮ膜に比べて反射防止効果がある。要するに、回折光学素子レンズ１３はレンズ効果の他に反射防止機能を兼ねている。この場合の回折光学素子レンズ１３の膜厚は５０ｎｍ程度である。
【００７８】
以上により、本実施形態２によれば、回折光学素子レンズ１３を形成する際に、回折光学素子パターン間のスペース部（断面凹凸パターンの凹部）下の反射防止膜１２を取った形状であるため、反射防止膜１２の膜厚分だけ回折光学素子レンズ１３がフォトダイオード部３側に近づくため、斜め光がフォトダイオード部３外の遮光領域下に回りこむことがより抑制される。
【００７９】
したがって、回折光学素子レンズ１３に限らず、回折光学素子レンズ１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｅおよび１３Ｅ’を、反射防止膜１２がない状態でフォトダイオード部３上のゲート酸化膜６の直上に配設することができる。このため、斜めの入射光の一部が、フォトダイオード部３の外側に回り込んで遮光膜下でゲート電極５の反射や、その下の領域での光電変換を防止または抑制することができる。
【００８０】
このように、反射防止膜を加工して回折光学素子レンズ１３、１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｅおよび１３Ｅ’として機能させ、入射光をフォトダイオード部３または３Ｂに集光させることができる。したがって、フォトダイオード部３または３Ｂの外側の遮光膜下に回りこむ光を減少させて、スミア特性を改善することができる。
【００８１】
即ち、反射防止膜を加工して反射防止機能を持たせた状態で回折光学素子レンズ１３、１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｅおよび１３Ｅ’として集光機能を有する回折光学素子パターンを形成して、反射防止膜１２を取り去ってその膜厚分だけフォトダイオード部３または３Ｂに接近させたため、フォトダイオード部３または３Ｂの内部への集光を改善して、フォトダイオード部３または３Ｂの外側領域に光が回り込み難くして、スミア特性を向上することができる。
【００８２】
（実施形態３）
図８は、本発明の実施形態３におけるＣＣＤ型固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。なお、図８では、図１および図７の構成部材と同一の作用効果を奏する構成部材には同一の部材番号を付してその説明を省略する。
【００８３】
図８において、本実施形態３のＣＣＤ型固体撮像装置１Ｃには、ゲート電極５上に絶縁膜を介して配線層８が設けられ、配線層８上に別の絶縁膜が設けられ、絶縁膜上を覆うように入射光がゲート電極５や配線層８で反射してノイズが発生するのを防ぐために遮光膜９が設けられている。また、フォトダイオード部３の上方には、光取り入れ窓としての遮光膜９の開口部９ａが設けられている。遮光膜９の開口部９ａにおいて、フォトダイオード部３上にはゲート絶縁膜６を介して回析光学素子レンズ１３が設けられ、回析光学素子レンズ１３上には、遮光膜９の段差部（凹部）を埋め込むように透明な層間絶縁膜１０が設けられている。層間絶縁膜１０上のフォトダイオード部３に対応する位置に、フォトダイオード部３に入射光を集光させるための回析光学素子レンズ１３Ｆの凹凸パターンが配置されている。
【００８４】
このように、遮光膜９の光取り入れ窓の開口部９ａ内において、フォトダイオード部３上にゲート絶縁膜６を介して、反射防止膜材料のＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜などで構成された回析光学素子レンズ１３が断面凹凸形状にパターン形成されている。この回析光学素子レンズ１３はゲート絶縁膜６上に直に設けられることから、回析光学素子レンズ１３のパターンの開口部では反射防止機能がないが全体としては反射防止機能を有している。遮光膜９の段差部（凹部）内の回析光学素子レンズ１３上を埋め込むように層間絶縁膜１０が設けられ、その上にインナーレンズ１１の代わりに回析光学素子レンズ１３Ｆがパターン形成されている。
【００８５】
要するに、本実施形態３のＣＣＤ型固体撮像素子１Ｃが上記実施形態２のＣＣＤ型固体撮像素子１Ｂの場合と異なるのは、埋め込み用の層間絶縁膜１０上にインナーレンズ１１の代わりに回析光学素子レンズ１３Ｆがパターン形成されている点である。
【００８６】
図９に示すようにインナーレンズ１１の厚さは４００ｎｍ〜１０００ｎｍ（ここでは６００ｎｍ）で、回析光学素子レンズ１３の厚さが１０ｎｍ〜５０ｎｍ（ここでは３０ｎｍ；図９では反射防止膜１２を含めた膜厚として２０ｎｍ〜１００ｎｍで、ここでは５０ｎｍ）として、インナーレンズ１１の代わりに回析光学素子レンズ１３Ｆを設けると、差し引き５７０ｎｍ分だけ基板を含むマイクロレンズ１７までのデバイス高さを低く構成することができる。
【００８７】
また、フォトダイオード部３と回折光学素子レンズ１３との距離が上記実施形態１の場合に比べても更に近いため、回折光学素子レンズ１３に対応するフォトダイオード部３外の遮光領域下に斜め光が回り込む光をさらに減少させることができ、スミア特性の改善が更に見込める。
【００８８】
以上により、本実施形態３によれば、インナーレンズ１１の厚さが回析光学素子レンズ１３Ｆの厚さに比べて圧倒的に厚いため、インナーレンズ１１に代えて回析光学素子レンズ１３Ｆを設けることによりデバイス高さを大幅に低くすることができる。
【００８９】
また、回折光学素子レンズ１３を形成する際に、回折光学素子パターン間のスペース部下の反射防止膜１２を取った形状であるため、反射防止膜１２の膜厚分だけ回折光学素子レンズ１３がフォトダイオード部３に近づくため、斜め光がフォトダイオード部３外の領域に回り込むことをより抑制することができる。
【００９０】
したがって、回折光学素子レンズ１３の代わりに回折光学素子レンズ１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｅおよび１３Ｅ’を、反射防止膜１２がない状態でフォトダイオード部３の直上に配設することができる。また、回折光学素子レンズ１３Ｆの代わりに回折光学素子レンズ１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｅおよび１３Ｅ’を、インナーレンズ１１の代わりに配設することもできる。このため、斜めの入射光の一部が、フォトダイオード部３の外に回り込んで遮光膜下でゲート電極５の反射やその下の領域での光電変換を防止または抑制することができる。
【００９１】
このように、反射防止膜を加工して反射防止機能を有した状態で回折光学素子レンズ１３、１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｅおよび１３Ｅ’、１３Ｆとして機能させて、入射光をフォトダイオード部３または３Ｂに集光させることができる。したがって、フォトダイオード部３または３Ｂの外側に回りこむ光を減少させて、スミア特性を改善することができる。
【００９２】
なお、本実施形態３では、上記実施形態２のインナーレンズ１１の代わりに回折光学素子レンズ１３Ｆとして反射防止膜を加工して反射防止機能を有した状態で回折光学素子レンズ１３、１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｅおよび１３Ｅ’のいずれかを設けた場合について説明したが、これに限らず、図９に示すように、上記実施形態１のインナーレンズ１１の代わりに回折光学素子レンズ１３Ｆとして、反射防止膜１２上に、反射防止膜を加工した回折光学素子レンズ１３、１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｅおよび１３Ｅ’のいずれかを設けてもよい。この場合、インナーレンズ１１の厚さは６００ｎｍで、反射防止膜１２およびその上の回析光学素子レンズ１３の合計厚さが５０ｎｍとして、インナーレンズ１１の代わりに反射防止膜１２およびその上の回析光学素子レンズ１３Ｆを設けると、差し引き５５０ｎｍ分だけ基板を含むマイクロレンズ１７までのデバイス高さを低くすることができるようになる。
【００９３】
（実施形態４）
図１０は、本発明の実施形態４として、本発明の実施形態１〜３のいずれかの固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００９４】
図１０において、本実施形態４の電子情報機器９０は、上記実施形態１、２の固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示部９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信部９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力部９５とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示部９３と、通信部９４と、プリンタなどの画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【００９５】
この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
【００９６】
したがって、本実施形態４によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力部９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
【００９７】
なお、上記実施形態１〜３では、入射光を光電変換して撮像する複数のフォトダイオード部３が２次元状でマトリクス状に配設され、複数のフォトダイオード部３にそれぞれ集光する複数のマイクロレンズ１７が複数のフォトダイオード部３の上方に配設された固体撮像素子１Ａ、１Ｂまたは１Ｂのいずれかにおいて、回折光学素子レンズ手段１３、１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｅおよび１３Ｅ’のいずれかが、フォトダイオード部３上にゲート絶縁膜６を介して配設されているかまたは、回折光学素子レンズ手段１３、１３Ａ〜１３Ｄ、１３Ｅおよび１３Ｅ’のいずれかとゲート絶縁膜６との間に反射防止膜１２が配設されている場合について説明したが、これに限らず、複数のマイクロレンズ１７のそれぞれと、マイクロレンズ１７毎に対応するフォトダイオード部３との間に回折光学素子レンズ手段としての回折光学素子レンズ１３、１３Ａ〜１３Ｅまたは１３Ｅ’のいずれかがそれぞれ設けられていてもよい。
【００９８】
複数のマイクロレンズ１７のそれぞれと、マイクロレンズ１７毎に対応するフォトダイオード部３との間に、フォトダイオード部３上に入射光を集光させる回折光学素子レンズ手段として、上記実施形態３では、回折光学素子レンズ１３Ｆを設けている。
【００９９】
なお、上記実施形態３では、フォトダイオード部３に隣接して、フォトダイオード部３からの信号電荷を所定方向に電荷転送するための電荷転送部４および、この上に、フォトダイオード部３から読み出された信号電荷を電荷転送制御するためのゲート電極５およびその上方を覆うように遮光膜９が配置されており、フォトダイオード部３の上方で遮光膜９の凹部内には開口部９が形成され、遮光膜９の凹部内および、回折光学素子レンズ１３上を埋め込むように層間絶縁膜１０が設けられている。この層間絶縁膜１０上に、フォトダイオード部３上に入射光が集光させる回折光学素子レンズ１３Ｆが回折光学素子レンズ１３とは別に配設されている場合について説明したが、これに限らず、回折光学素子レンズ１３を設けず、フォトダイオード部３上に入射光が集光させる回折光学素子レンズ１３Ｆだけが層間絶縁膜１０上に設けられていてもよい。
【０１００】
要するに、フォトダイオード部３に隣接して、フォトダイオード部３からの信号電荷を所定方向の垂直方向に電荷転送するための電荷転送部４および、この上に、フォトダイオード部３から読み出された信号電荷を電荷転送制御するためのゲート電極５およびその上方を覆うように遮光膜９が配設れており、フォトダイオード部３の上方で遮光膜９の凹部内には開口部９ａが形成され、フォトダイオード部３上のゲート絶縁膜６を介して反射防止膜１２が形成され、遮光膜９の凹部内の反射防止膜１２上を埋め込むように層間絶縁膜１０が配設され、層間絶縁膜１０上に、フォトダイオード部３上に入射光が集光させる回折光学素子レンズ３Ｆのみが配設されていてもよい。
【０１０１】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜４を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜４に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜４の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子および、この固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、マイクロレンズとこれに対応するフォトダイオード部との間に回折光学素子レンズ手段を設けたので、従来のようにマイクロレンズに代えて回折光学素子レンズ手段を設けた場合に比べて回折光学素子レンズ手段からフォトダイオード部までの距離を短くすることができて、斜め光がフォトダイオード部から外側に回り込んで生じるスミア特性を改善することができて表示品位を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１Ａ〜１Ｃ  ＣＣＤ型固体撮像素子
２  半導体基板
３、３Ｂ  フォトダイオード部
４  電荷転送部
５  ゲート電極
６  ゲート絶縁膜
７  ストッパ層
８  配線層
９  遮光膜
９ａ  開口部
１０  層間絶縁膜
１１  インナーレンズ（インナーレンズ手段）
１２  反射防止膜
１３、１３Ａ〜１３Ｅ、１３Ｅ’、１３Ｆ  回折光学素子レンズ（回折光学素子レンズ手段）
１４  平坦化膜
１５  カラーフィルタ
１６  平坦化膜
１７  マイクロレンズ
９０  電子情報機器
９１  固体撮像装置
９２  メモリ部
９３  表示部
９４  通信部
９５  画像出力部
【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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