(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子が配設される光電変換層と、
少なくとも１層の金属膜および前記金属膜の周囲を埋める層間絶縁膜とからなる配線層と、を有し、
前記配線層が前記光電変換層に対して光入射側と反対側の前記光電変換層より深い位置に配設された固体撮像素子において、
前記光入射側から前記光電変換層に入射し、光電変換されずに前記光電変換層を通過した赤外光が前記金属膜で反射して前記光電変換層に再入射しないように、前記光電変換層を通過した赤外光が到達する領域に前記金属膜を配置しないレイアウトに決定されていることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記光入射側に配設され、前記固体撮像素子に照射された光を、前記光電変換層へ向けて集光する集光部を更に有する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】
前記赤外光の波長は、７８０ｎｍよりも長いことを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記赤外光の波長は、前記光電変換層において吸収される最も長い波長以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
複数の画素を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に被写体からの光を照射するための光学系と、を有する撮像装置であって、
前記複数の画素のそれぞれは、前記光電変換層と、少なくとも１層の前記金属膜と、を備え、
前記光学系の光学中心と、前記複数の画素のそれぞれとの位置関係に応じて、前記金属膜のレイアウトが決定されている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、固体撮像素子の配線レイアウトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なデジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置においては、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子が用いられている。これらの固体撮像素子の主なものは、光電変換素子であるフォトダイオードなどの画素セルを構成する素子が配設された光電変換層が形成されたＳｉ基板の上に、回路部や配線、信号読み出し部等の複数の配線層が形成されている。複数の配線層は、各々の間が層間膜によって分離されており、最上面が平坦化され、その上にカラーフィルタが形成され、更にその上に集光用のマイクロレンズＭＬが形成される構成となっている。撮像装置に接続されたレンズなどの光学系から入射した光は、マイクロレンズの構成された面側から、固体撮像素子に照射される。
【０００３】
このような固体撮像素子では、撮像装置の光学系よりマイクロレンズ、及びカラーフィルタを通って入射した光が、配線層を介してフォトダイオードに入射する。入射光がフォトダイオードに至るまでの経路において、入射光が、例えば配線層の金属配線によって遮られたり反射すると、画質を低下させる要因となる様々な問題が生じる。例えば、配線の一部で遮光され、入射光の一部がフォトダイオードに届かないことによる感度の低下などが問題となる。また金属配線で反射した一部の光が本来入射すべき画素とは異なる画素に入射することで、色同士の分離が上手くいかずに色再現性が低下する混色などが問題となる。
【０００４】
これらの、配線層による遮光や反射による問題は、固体撮像素子の中でも、特に、配線レイアウトが複雑であるために配線層を複数層必要とする、ＣＭＯＳイメージセンサにおいて顕著である。
【０００５】
上記問題を解決した撮像素子として、近年、裏面照射型と呼ばれる固体撮像素子が、ＣＭＯＳイメージセンサにおいても実用化されている。
【０００６】
従来の固体撮像素子は配線層がカラーフィルタやマイクロレンズ、フォトダイオードの上方に配設されていたのに対し、裏面照射型固体撮像素子は、配線層がフォトダイオードの下方に形成されている（例えば、特許文献１の図３）。この構成により、マイクロレンズ及びカラーフィルタを通った光が、配線層を介することなくフォトダイオードに入射することになり、配線層による遮光や反射の問題が解決される。
【０００７】
更に、配線層の位置が、光の入射位置からフォトダイオードまでの間ではなくなることから、従来のように配線層がフォトダイオードに重畳する領域に対して、入射光がフォトダイオードに入射するために必要であった開口部が不要となる。これにより配線層における金属配線のレイアウトを、領域の制限なしに行えるようになり、配線レイアウトの自由度が高まって、複雑な配線を容易に行える点も、裏面照射型固体撮像素子の利点である。この利点を生かし、実用化されている裏面照射型固体撮像素子では、特許文献１（図６）のように、フォトダイオードの位置に応じて開口部を設けることなく、配線層における金属配線は自由な位置にレイアウトされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３１７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に開示された裏面照射型固体撮像素子では、光を配線層側とは反対側から入射することで、入射光がフォトダイオードに到達する前に金属配線によって遮られたり反射したりする不都合は解決される。
【００１０】
しかしながら、光の入射側から見て、配線層が光電変換層より深い位置に配設されることによって、新たな問題が生じる。具体的には、光電変換層を一旦通過した光が、光電変換層より深い位置に配設された配線層で反射し、再度光電変換層のフォトダイオードに入射してしまい、色再現性を低下させてしまう。
【００１１】
以下に、フォトダイオードへの反射光の入射により発生する色再現性の低下について説明する。固体撮像素子に使用されるＳｉ基板は、光吸収係数に波長依存性があり、Ｓｉ基板に形成されたフォトダイオードで光電変換される際の深さが、入射する光の波長に応じて異なっている。具体的には、青色に近い短波長側の光はＳｉ基板の比較的浅い位置で光電変換され、赤色に近い長波長側の光はＳｉ基板の比較的深い位置で光電変換される。赤外光については、赤色光よりも更にＳｉ基板の深い位置にまで侵入して光電変換される。つまり、青色に近い光に比べ、赤外寄りの光は、Ｓｉ基板のより深部まで侵入しやすい。
【００１２】
このため、光電変換層に入射したものの、光電変換層のフォトダイオードによって光電変換されなかった波長の光は、フォトダイオードのある光電変換層を通過して配線層にまで到達し、配線層の金属配線で反射する。反射した光は、再びフォトダイオードのある光電変換層に入射し、フォトダイオードが感度を持つ波長であれば、入射したフォトダイオードにより光電変換される。
【００１３】
Ｓｉは波長約１１００ｎｍ付近までの光を吸収する。すなわち、波長約１１００ｎｍ付近までの光に対して感度を持つことが知られている。一方、ヒトの目が感度を持つのは、波長７８０ｎｍ程度の光までと言われている。つまり、固体撮像素子によって得られる信号には、ヒトの目が感じることのできる波長領域外の光が含まれてしまう、ということになる。
【００１４】
一般的な写真・ビデオ撮影用途の撮像装置においては、目に見える被写体の再現性が重要となるため、ヒトの可視光にのみ感度を持つことが望ましい。このような撮像装置に実装される固体撮像素子が赤外光に感度を持ってしまうと、色再現性が低下してしまい、好ましい撮影画像を得ることができなくなる。
【００１５】
このような課題の対策として、一般的なデジタルカメラでは、光学フィルタの一種である赤外カットフィルタを固体撮像素子と光学レンズとの間に配設することで、赤外光が固体撮像素子に照射されないように構成している。例えば、赤外光を全波長にわたって完全に遮断できる、理想的な赤外カットフィルタを用いれば、赤外光が固体撮像素子に届かないようにすることが可能である。しかし、そのような理想的な赤外カットフィルタを用いると、撮像装置の部品コストが高くなってしまうため、できるだけ低価格で一般に提供したい撮像装置に採用することは現実的ではない。
【００１６】
したがって、一般ユーザ向けのデジタルカメラは、実際には、遮断できる波長の範囲を限定した赤外カットフィルタを用いることで、コストを低く抑えている。具体的には、例えば、波長約７００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の赤外光を遮断し、固体撮像素子へ照射されないようにしている。しかし、これでは、赤外カットフィルタの特性上、波長約１０００ｎｍ以上の光は遮断できないため、一部の光が赤外カットフィルタを通過し固体撮像素子に入射してしまう。固体撮像素子に到達した波長約１０００ｎｍ以上の光のうち、Ｓｉが感度を持つ波長約１１００ｎｍ以下の光は、フォトダイオードで光電変換される。すなわち、固体撮像素子によって得られる信号には、ヒトの目が感じることのできる波長領域外の光が含まれてしまうことになる。
【００１７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、光電変換層より深い位置に配線層が配設された固体撮像素子において、光電変換層を通過する光に対する感度を抑え、色再現性を向上させる配線レイアウトを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の固体撮像素子は、光電変換素子が配設される光電変換層と、少なくとも１層の金属膜および前記金属膜の周囲を埋める層間絶縁膜とからなる配線層と、を有し、前記配線層が前記光電変換層に対して光入射側と反対側の前記光電変換層より深い位置に配設された固体撮像素子において、前記光入射側から前記光電変換層に入射し、光電変換されずに前記光電変換層を通過した赤外光が前記金属膜で反射して前記光電変換層に再入射しないように、前記光電変換層を通過した赤外光が到達する領域に前記金属膜を配置しないレイアウトに決定されている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光電変換層より深い位置に配線層が配設された固体撮像素子において、光電変換層を通過する光に対する感度を抑え、色再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１の固体撮像素子の画素の断面図。
【図２】実施形態１の固体撮像素子の画素の断面図。
【図３】実施形態１の固体撮像素子の画素のレイアウトを示す図。
【図４】実施形態２の固体撮像素子の全体的な概略図。
【図５】実施形態２の固体撮像素子の画素ごとの特性を説明する図。
【図６】本発明の固体撮像素子が実装される撮像装置のブロック図。
【図７】本発明の固体撮像素子の画素部の構成を示す等価回路図。
【図８】従来の裏面照射型固体撮像素子の画素部の断面図。
【図９】実施形態１の変形例の固体撮像素子の画素部の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、後述する各実施形態の一部を適宜組み合わせて構成しても良い。
【００２２】
＜撮像装置の構成＞まず図６を参照して、本発明の固体撮像素子が実装可能なデジタルカメラやデジタルビデオカメラなどに代表される撮像装置の構成について説明する。
【００２３】
図６に示すように、本実施形態の撮像装置は、レンズ１ａ及び絞り１ｂからなる光学系１、メカニカルシャッタ２、赤外光を遮断する赤外（ＩＲ）カットフィルタ３ａ、固体撮像素子３ｂ、アナログ画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４を備える。
【００２４】
また、撮像装置は、固体撮像素子３ｂを駆動する信号を発生するタイミング信号発生回路５、光学系１、シャッタ２及び固体撮像素子３ｂの駆動回路６、固体撮像素子３ｂから出力される画像データに必要な信号処理を行う信号処理回路７を備える。
【００２５】
また、撮像装置は、信号処理された画像データを記憶する画像メモリ８、撮像装置に対して着脱可能なメモリカードなどの記録媒体９、信号処理された画像データを記録媒体９に記録する記録回路１０を備える。
【００２６】
更に、撮像装置は、信号処理された画像データを表示する画像表示装置１１、画像表示装置１１に画像を表示する表示回路１２、撮像装置全体を制御するシステム制御部１３、不揮発性メモリ（ＲＯＭ）１４、揮発性メモリ（ＲＡＭ）１５を備える。
【００２７】
不揮発性メモリ１４には、システム制御部１３で実行される制御プログラム、プログラムを実行する際に使用されるパラメータやテーブル等の制御データ、及び、画像信号の補正に用いるデータが記憶されている。
【００２８】
揮発性メモリ１５には、不揮発性メモリ１４に記憶されたプログラム、制御データ及び補正データが転送・記憶され、システム制御部１３が撮像装置を制御する際にワークエリアとして使用する。
【００２９】
なお、１６は撮像装置の電源をオン・オフするための電源スイッチ、１７はＡＦやＡＥ等の撮影スタンバイ動作を行うためのスイッチ（ＳＷ１）、１８はＳＷ１の操作後、撮影動作を行う撮影スイッチ（ＳＷ２）である。
【００３０】
＜撮影動作＞次に、本実施形態の撮像装置による撮影動作について説明する。
【００３１】
撮影動作に先立ち、撮像装置の電源投入時等の、システム制御部１３の起動時において、不揮発性メモリ１４から必要なプログラム、制御データ及び補正データを揮発性メモリ１５が転送されて記憶される。これらのプログラムやデータは、システム制御部１３が撮像装置を制御する際に使用する。また、必要に応じて、追加のプログラムやデータを不揮発性メモリ１４から揮発性メモリ１５に転送し、あるいは、システム制御部１３が直接不揮発性メモリ１４に格納されたデータを読み出して使用する。
【００３２】
まず、光学系１は、システム制御部１３からの制御信号に応じて、レンズ１ａと絞り１ｂを駆動して、適切な明るさに設定された被写体像を固体撮像素子３ｂの受光面に結像させる。
【００３３】
次に、メカニカルシャッタ２は、システム制御部１３からの制御信号に応じて、適正な露光時間となるように固体撮像素子３ｂの駆動に合わせて固体撮像素子３ｂを遮光するように作動する。ここで、固体撮像素子３ｂが電子シャッタ機能を有する場合は、メカニカルシャッタ２と併用して、適正な露光時間を確保してもよい。
【００３４】
固体撮像素子３ｂは、システム制御部１３の制御下でタイミング信号発生回路５が発生する動作パルスに応じた駆動パルスにより駆動され、被写体像を光電変換により電気信号に変換してアナログ画像信号として出力する。
【００３５】
固体撮像素子３ｂから出力されるアナログ画像信号は、システム制御部１３の制御下でタイミング信号発生回路５が発生する動作パルスによりＡ／Ｄ変換器４でデジタル信号に変換される。
【００３６】
次に、システム制御部１３の制御下で信号処理回路７は、デジタル信号に変換された画像データに対して各種補正、色変換、ホワイトバランス、ガンマ補正等の画像処理、解像度変換処理、画像圧縮処理等を行う。
【００３７】
画像メモリ８は、信号処理中のデジタル画像信号を一時的に記憶したり、信号処理された画像データを記憶する。
【００３８】
信号処理回路７で信号処理された画像データや画像メモリ８に記憶されている画像データは、記録回路１０によって記録媒体９に適合するフォーマットデータ（例えば、階層構造を持つファイルシステムデータ）に変換されて記録媒体９に記録される。
【００３９】
また、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル信号に変換された画像データは、信号処理回路７で解像度変換処理が施された後、表示回路１２により画像表示装置１１に適合する信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のアナログ信号等）に変換されて、画像表示装置１１に表示される。
【００４０】
ここで、信号処理回路７は、システム制御部１３からの制御信号に応じて信号処理を行わずに、デジタル信号に変換された画像データ（ＲＡＷ画像データ）をそのまま、画像メモリ８や記録回路１０に出力し、記録してもよい。
【００４１】
また、信号処理回路７は、システム制御部１３からの要求に応じて、信号処理の過程で生じたデジタル信号や画像データの情報、あるいは、それらから抽出された情報をシステム制御部１３に出力する。デジタル信号や画像データの情報としては、例えば、画像の空間周波数、指定領域の平均値、圧縮画像のデータ量等の情報がある。
【００４２】
記録回路１０は、システム制御部１３からの要求に応じて、記録媒体９の種類や空き容量等の情報をシステム制御部１３に出力する。
【００４３】
＜再生動作＞次に、本実施形態の撮像装置による画像再生動作について説明する。
【００４４】
システム制御部１３からの制御信号に応じて記録回路１０は、記録媒体９から画像データを読み出す。
【００４５】
システム制御部１３からの制御信号に応じて信号処理回路７は、画像データが圧縮画像であった場合には伸長処理を行い、画像メモリ８に記憶する。画像メモリ８に記憶されている画像データは、信号処理回路７で解像度変換処理が施された後、表示回路１２によって画像表示装置１１に適合する信号に変換されて画像表示装置１１に表示される。
【００４６】
なお、上述した撮像装置の構成や動作は一例であり、本発明の固体撮像素子が実装される撮像装置は、上述した構成に限定されるものではない。
【００４７】
＜画素部の回路構成＞次に、図７を参照して、本実施形態の固体撮像素子の画素部の回路構成について説明する。
【００４８】
図７は、本実施形態の固体撮像素子の画素部の回路構成の一例として、ＣＭＯＳイメージセンサにおける画素部の等価回路図である。図７において、画素部は、光信号を電荷に変換するフォトダイオードＰＤを備える。また画素部は、フォトダイオードＰＤに蓄積された光信号電荷を転送する画素転送スイッチＭ１、フォトダイオードＰＤおよびフローティングディフュージョンＦＤ（Ｍ３のゲート）の電荷をリセットするための画素リセットスイッチＭ２を備える。更に画素部は、画素の電荷を電圧に変換し、増幅する増幅ＭＯＳ Ｍ３、信号の転送を行う画素を選択し、信号を垂直出力線に出力する行選択スイッチＭ４を備える。
【００４９】
画素転送スイッチＭ１のゲート（図２の１３１）は不図示の垂直走査回路に接続され、垂直走査回路から入力される画素転送信号ＰＴＸによって制御される。リセットスイッチＭ２のゲートは垂直走査回路に接続され、垂直走査回路から入力される画素リセット信号ＰＲＥＳによって制御される。行選択スイッチＭ４のゲートは垂直走査回路に接続され、垂直走査回路から入力される行選択信号ＰＳＥＬによって制御される。
【００５０】
なお、上述した固体撮像素子の画素部の構成は一例であり、本発明の固体撮像素子の画素部の構成は、上述した構成に限定されるものではない。
【００５１】
＜画素部の層構成＞次に、図１乃至図３を参照して、本実施形態の固体撮像素子の画素部の層構成について説明する。
【００５２】
本実施形態の固体撮像素子は、複数の画素部を備える。画素部のそれぞれは、光電変換素子としてのフォトダイオードＰＤが配設される光電変換層１２０と、少なくとも１層の金属膜１０１〜１０３と、これら金属膜の周囲を埋める層間絶縁膜とからなる、少なくとも１層の配線層１２１と、を有する。そして、上記配線層１２１のうち少なくとも１層が、光電変換層１２０より深い位置に配設されている。
【００５３】
［実施形態１］本発明の特徴の１つは、固体撮像素子の配線層における金属膜のレイアウト及びその決定方法にある。特に、配線層のうち、少なくとも光電変換層に最も近い金属膜（以下、第１の金属膜）でフォトダイオードを通過した光が反射し、フォトダイオードへ再入射しないように、第１の金属膜のレイアウトを決定することが特徴である。
【００５４】
本発明の目的を実現する実施形態として、図１及び図２に示す第１の金属膜１０１が配設される深さ位置では、光電変換層１２０において吸収・光電変換されずに通過した光が照射される領域１００に、第１の金属膜１０１をレイアウトしないようにする。こうすることで、光電変換層を通過した光が配線層の第１の金属膜１０１で反射することによる、フォトダイオードＰＤへの再入射を低減できる。
【００５５】
図１乃至図３を参照して、実施形態１による固体撮像素子の配線レイアウトについて説明する。
【００５６】
図３は実施形態１における固体撮像素子の一部を拡大し、光入射面側から見た、画素レイアウトを簡素化して例示している。また図１は図３に示す固体撮像素子の一部を、破線Ｉに沿って切断した模式的断面図であって、光入射面側から入射する、ある２種類の波長の光が通過する進路（矢印１１０，１１１）と、第１の金属膜１０１をレイアウトしない領域１００との位置関係を示す。図２は図３に示す固体撮像素子の一部を、破線IIに沿って切断した模式的断面図であって、光入射面側から入射する、ある２種類の波長の光が通過する進路（矢印１１０，１１１）と、第１の金属膜１０１をレイアウトしない領域１００との位置関係を示す。
【００５７】
図２及び図３に示すように、図７に示した画素を構成する各要素のうち、フォトダイオードＰＤ、フローティングディフュージョンＦＤは、光電変換層１２０に配置される。図２に示すように、光電変換層１２０と配線層１２１との間に、画素転送スイッチＭ１のゲート１３１をはじめとする、画素部の各スイッチ及びＭＯＳのゲート電極が配設されている。図１乃至図３に示すように、配線層１２１のうち光電変換層１２０に最も近い深さに配置される第１の金属膜１０１として、主に画素部の配線（ＡｌやＣｕなどの金属で構成された金属薄膜）がレイアウトされる。ここでは、画素リセットスイッチＭ２のゲート電極と画素リセット信号線ＰＲＥＳとを結ぶ金属配線、ＦＤと増幅ＭＯＳ Ｍ３のゲート電極とを結ぶ金属配線、画素と垂直出力線とを結ぶ金属配線などがレイアウトされている。
【００５８】
図１及び図３に示すように、光電変換層１２０に対して光入射側とは反対側の、第１の金属膜１０１より深い位置に、第２の金属膜１０２が配設される。第２の金属膜１０２には、画素部の信号の出力に用いられる垂直出力線が配設されている。また、図１乃至図３には示していないが、垂直出力線と同方向に延びる配線がある場合は、主にこの層に配設される。更に、図２及び図３に示すように、光電変換層１２０に対して、第１の金属膜１０１及び第２の金属膜１０２より深い位置に、第３の金属膜１０３が配設される。第３の金属膜１０３には、第２の金属膜１０２における配線の向きとは直交するように延びる配線が配設される。ここでは、画素部の各ゲート電極に制御用のパルス信号を送るための金属配線が配設されている。各々の金属膜の間は層間絶縁膜によって埋められている。
【００５９】
本実施形態の固体撮像素子は、配線層１２１のうち、特に第１の金属膜１０１と同一の深さ位置における、所定範囲の波長の光（矢印１１０，１１１）が通過する領域１００に、第１の金属膜１０１をレイアウトしないようにしている。換言すると、第１の金属膜１０１に光電変換層１２０を通過した所定範囲の波長の光が照射しないように、第１の金属膜１０１における光電変換層１２０を通過した光が到達する領域１００に、第１の金属膜１０１が配置されないようにレイアウトを決定している。
【００６０】
所定範囲の波長の光とは可視光よりも波長が長く、光電変換層１２０において吸収される最も長い波長以下の光であり、具体的には波長が７８０ｎｍよりも長い赤外光である。この赤外光は、固体撮像素子３ｂに入射した光のうち、光電変換層１２０で光電変換・吸収されずに通過し、更に基板の特性上光電変換される可能性のある光である。
【００６１】
本実施形態では、例えば、赤外光の一部である波長１０００ｎｍ（矢印１１０）から１１００ｎｍ（矢印１１１）の光が、第１の金属膜１０１と同一の深さ位置を通過する領域１００に、第１の金属膜１０１をレイアウトしないようにしている。
【００６２】
この場合、固体撮像素子３ｂへの光の入射側に、図１及び図２に示すように、画素ごとに入射光をフォトダイオードＰＤへ向けて集光させるための集光部としてのマイクロレンズＭＬを配設するとよい。あるいは、不図示であるが、固体撮像素子３ｂへの光の入射側と、フォトダイオードＰＤの光の入射面との間に、マイクロレンズＭＬと同様の機能を持つレンズであるインナーレンズや、光を所定の位置に導く導波路などの光学部材を設けてもよい。これらの画素部の光学部材によって入射光を集光させることで、本実施形態では第１の金属膜１０１をレイアウトしない領域１００の位置及び面積を限定することが可能となる。
【００６３】
特にマイクロレンズＭＬとインナーレンズの少なくともいずれかにより、固体撮像素子３ｂに感度を持たせたくない波長範囲の光のうち、最短の波長の光（矢印１１０）を、第１の金属膜１０１の深さ位置（入射面）における、画素ごとの光学部材の光学中心に集光させることが望ましい。
【００６４】
例えば、可視光にのみ感度を持つことが望ましい静止画や動画撮影用の撮像装置に搭載される固体撮像素子の前段には、所定の赤外光を遮光可能な光学フィルタが設けられている。この光学フィルタによって波長７００ｎｍ〜１０００ｎｍの光が遮断される場合について説明すると、光学フィルタによって遮断されずに固体撮像素子に到達する波長約１０００ｎｍ以上の赤外光の中で、フォトダイオードＰＤが比較的高い感度を持つ短波長側の、波長１０００ｎｍの光が、固体撮像素子の入射側から見たときに第１の金属膜１０１における光電変換層側の表面が位置する深さで、画素ごとの光学中心に焦点を結ぶようにする（矢印１１０）。そして、配線層１２１のレイアウトの際には波長約１０００ｎｍ（矢印１１０）から、フォトダイオードＰＤが感度を持つ波長１１００ｎｍ（矢印１１１）の光が照射される領域１００に第１の金属膜１０１が配線されないようにレイアウトする。
【００６５】
こうすることで、第１の金属膜１０１をレイアウトしない領域１００の位置及び面積を限定し、配線レイアウトの自由度の低下を極力抑えた上で、目的とする効果を得ることができる。
【００６６】
第１の金属膜１０１をレイアウトしない領域１００は、画素ごとに、第１の金属膜１０１の深さ位置において、所定範囲の波長の光が通過する領域を含むよう、各画素の光学部材の形状や用いる材料、各光学部材の構成に応じて決定される。領域１００の位置及び面積は、例えば各画素の光学部材の形状や用いる材料、各光学部材の構成などを考慮したシミュレーションや実験などによって得られた結果から決定すればよい。
【００６７】
上述したように固体撮像素子の配線層をレイアウトすることで、図１及び図２に示すように、第１の金属膜１０１を通過した所定範囲の波長の光の一部が、第２の金属膜１０２を更に通過することで光電変換層１２０から更に遠ざけることができる。また、第２の金属膜１０２で反射した光は、一部の光を除き、第１の金属膜１０１における光電変換層１２０とは反対側の面で反射されるため、第１の金属膜１０１の開口部を通過した光が再度光電変換層１２０に到達する割合は大幅に減少する。
【００６８】
ここで、不図示であるが、第２の金属膜１０２を通過したごく一部の光は第１の金属膜１０１によって再反射されずに光電変換層１２０まで到達する可能性が考えられる。しかし、入射光（図８の矢印８１０，８１１）が第１の金属膜（図８の８０１）によって反射されてそのままフォトダイオードＰＤに入射していた従来の構成と比較して、本実施形態の固体撮像素子は、入射光がフォトダイオードＰＤに到達する経路が長くなる。光の経路が長い分、光は層間のＳｉによって減衰され、フォトダイオードＰＤへ到達したとしても、その光の強度は従来に比べて小さくなる。なお、図８では、図１及び図２と対応する構成には下二桁の数字は同一とし、三桁目の数字を８とした符号を付して示している。
【００６９】
以上のように、本発明の目的である、赤外光に対する固体撮像素子の感度の低減を達成できる。
【００７０】
本実施形態では第１の金属膜１０１のレイアウトについてのみ言及し、第２の金属膜１０２以下のレイアウトについては特に規定していない。しかしながら、それぞれの金属膜が配設される深さ位置において、光電変換層を通過した光が到達する領域に金属膜をレイアウトしない開口部を形成することで、光電変換層１２０から、光が反射されうる金属膜表面までの距離を更に遠ざける構成としてもよい。
【００７１】
なお、本実施形態では、第１の金属膜１０１が配設される深さ位置において、光電変換層１２０にて吸収・光電変換されずに通過した光が照射される領域１００に、第１の金属膜１０１をレイアウトしない開口部を形成した。しかしながら、実際上は、図９に示すように、光が光電変換層９２０側に反射しないように、配線層９２１の第１の金属膜９０１がレイアウトされていれば、赤外光に対する固体撮像素子の感度の低減を達成することが可能である。例えば、領域９００の側面（第１の金属膜９０１の端面）で反射した光が光電変換層９２０へ向かわないようにレイアウトしてもよい（つまり、領域９００を金属膜９０１で覆わないようにすればよい）。なお、図９では、図１及び図２と対応する構成には下二桁の数字は同一とし、三桁目の数字を９とした符号を付して示している。
【００７２】
また、より深い位置に配設された金属膜で反射した光が、この金属膜より浅い位置に配設された金属膜の隙間を通過してフォトダイオードＰＤに入射しないよう、浅い位置に配設された金属膜の裏面で光を反射するように、各金属膜のレイアウトを決定する。例えば、図９において、第２の金属膜９０２で反射した光９１１が、第１の金属膜９０１との隙間を通過してフォトダイオードＰＤに入射しないよう、第１の金属膜９０１が領域９００を除き第２の金属膜９０２を覆うようにレイアウトを決定する。このようなレイアウトでも、赤外光に対する固体撮像素子の感度を低減することが可能となる。
【００７３】
［実施形態２］撮像装置において固体撮像素子に入射する光の角度は様々である。
特に撮像装置の光学系の光学中心（固体撮像素子の撮像領域の中心が撮像装置の光学中心に位置するように設計されることが多い）に相当する位置に配設された画素と、撮像装置の光学中心から離れた位置（固体撮像素子の撮像領域の中心が撮像装置の光学中心に位置するよう設計されたとき、固体撮像素子の撮像領域の端部に相当）に配設された画素とでは、入射光の角度は大きく異なる。例えば、撮像装置の光学中心に配設された画素に入射する主光線は、固体撮像素子の受光面に対して鉛直に入射するのに対し、撮像装置の光学中心から離れた位置に配設された画素に入射する主光線は、光学中心から離れるほど斜めに傾く。
【００７４】
よって、金属配線による光の反射を好適に低減するためには、固体撮像素子の全ての画素について、配線層１２１のレイアウトを同一にするのではなく、画素ごとに配線層１２１における第１の金属膜１０１をレイアウトしない領域を異ならせることが好ましい。具体的には、撮像装置の光学系の光学中心との位置関係に応じて、画素ごとに最適に第１の金属膜１０１をレイアウトしない領域を決定することが好ましい。
【００７５】
以下に、実施形態２として、画素と撮像装置の光学系の光学中心との位置関係に応じて、第１の金属膜１０１をレイアウトしない領域を異ならせる方法について、図４及び図５を参照して説明する。
【００７６】
なお、本実施形態において、配線層の各金属膜のレイアウトを決定する方法は、実施形態１と同様であり、金属膜のレイアウトが画素ごとに最適化され、画素ごとに第１の金属膜１０１をレイアウトしない領域を異なるようにしている点が特徴である。
【００７７】
図４は、本実施形態の固体撮像素子の全体を概略的に示している。また、図５は、図４の固体撮像素子の画素Ａ、Ｂ、Ｃについて、金属膜をレイアウトしない領域（１００ａ、１００ｂ、１００ｃ）と、マイクロレンズＭＬやフォトダイオードＰＤとの位置関係を簡易的に示している。図５（Ａ）は、図４において撮像装置の光学系の光学中心に対応する位置に配設された画素Ａを示している。また、図５（Ｂ）、（Ｃ）は、図４において撮像装置の光学系の光学中心に配設された画素と同じ行の画素のうち、光学中心から離れた位置に配設された画素Ｂ、Ｃを示している。
【００７８】
図４において、画素Ａは、図５（Ａ）に示すように、該当画素の光学系の光学中心とほぼ同じ位置を中心とする領域１００ａに、第１の金属膜１０１をレイアウトしないようにする。
【００７９】
また、画素Ｂは、撮像装置の光学系と画素Ｂの光学系を介して入射した光の進路に対応するように、ここでは画素Ａに比べて左方向にオフセットした領域１００ｂに、第１の金属膜１０１をレイアウトしないようにする。同様に、画素Ｃは、撮像装置の光学系と画素Ｃの光学系を介して入射した光の進路に対応するように、ここでは、画素Ａに比べて右方向（画素Ｂの１００ｂとは反対の方向）にオフセットした領域１００ｃに、第１の金属膜１０１をレイアウトしないようにする。
【００８０】
同様に、他の不図示の画素についても、例えば、撮像装置の光学系の光学中心に配設された画素と同じ列の画素のうち、光学中心から離れた位置に配設された画素は、縦方向にオフセットした領域に第１の金属膜１０１をレイアウトしないようにする。このように、撮像装置の光学系と各々の画素の光学系を介して入射した光の進路に対応して、適宜、画素Ａに比べてオフセットした位置に第１の金属膜１０１をレイアウトしないように、配線層１２１の金属膜の配置が決定される。
【００８１】
上記実施形態２によれば、配線層による光の反射を、画素の位置によらず、好適に低減することが可能である。
【００８２】
第１の金属膜１０１をレイアウトしない領域は、全ての画素で最適な位置になるよう画素ごとにそれぞれ異ならせることが望ましいが、簡易化のため、所定のまとまった領域ごとに異ならせてもよい。
【００８３】
また不図示であるが、固体撮像素子の基準信号を得るために、撮像領域とは別に画素を遮光した領域を設けた固体撮像素子では、遮光領域に、撮像領域を通過した光が入射しないよう（遮光領域に入射する光を遮断できるよう）、金属膜をレイアウトしてもよい。あるいは、配線のレイアウトに起因して発生してしまう、配線間の隙間への光の入射を遮断するように、光電変換層といずれかの金属膜との間に、光を遮断する遮光層や光を反射する反射層を設けてもよい。
【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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