(57)【要約】【課題】隣接画素へのクロストークの影響を低減しエッジの色が滲むのを防ぐことができる撮像装置を提供する。【解決手段】この撮像装置は、１つの画素部２００で複数の色の光を電気信号に変換する撮像装置１０１であって、画素部２００は、マイクロレンズ３００と、第１の色の光を光電変換して電荷を生成する光電変換膜３０３と、生成した電荷を収集する画素電極３０２と、第２の色の光を光電変換する光電変換部３０６及び３０７が画素電極３０２が形成された半導体層２０３と、配線層２０２と、第１の反射部材３０４及び第２の反射部材３０８とを備える。画素部２００は、撮像装置１０１の受光面において行および列方向に２次元に配列されており、第１の反射部材３０４と第２の反射部材３０８は、隣接する画素部２００との間に配されており、第１の反射部材３０４は、配線層２０２に設けられ、第２の反射部材３０８は、半導体層２０３に設けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの画素部で複数の色の光を電気信号に変換する撮像素子を備える撮像装置であって、
前記画素部は、
前記光を集光するマイクロレンズと、
前記マイクロレンズで集光して入射した第１の色の光を光電変換して電荷を生成する光電変換膜と、
前記光電変換膜で生成した電荷を収集する画素電極と、
前記第１の色の光とは異なる第２の色の光を光電変換する光電変換部が前記画素電極に対応して形成された半導体層と、
前記光電変換膜と前記半導体層との間に配置された配線層と、
第１の反射部材及び第２の反射部材と
を備え、
前記画素部は、前記撮像素子の受光面において行および列方向に２次元に配列されており、
前記第１の反射部材と第２の反射部材は、隣接する前記画素部との間に配されており、前記第１の反射部材は、前記配線層に設けられ、前記第２の反射部材は、前記半導体層に設けられる
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の反射部材は、前記光電変換部を囲うように配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の反射部材と前記第２の反射部材は、異なる部材で形成される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記配線層は、前記画素電極によって収集された電荷を前記半導体層に供給する電極を有し、
前記電極は、前記第１の反射部材と隣接するように配置されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光電変換膜は、瞳分割方式の焦点検出を行うために複数の前記画素電極を有する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光電変換膜は、前記第１の色として、緑色の光を光電変換し、
前記光電変換部は、前記第２の色として、赤色および青色の光を光電変換する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の反射部材は、アルミニウム、タングステン、銅のいずれかで構成される
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
１つの画素部で複数の色の光を電気信号に変換する撮像装置であって、
前記画素部は、
前記光を集光するマイクロレンズと、
前記マイクロレンズで集光して入射した第１の色の光を光電変換して電荷を生成する光電変換膜と、
前記光電変換膜で生成した電荷を収集する画素電極と、
前記第１の色の光とは異なる第２の色の光を光電変換する光電変換部が前記画素電極に対応して形成された半導体層と、
前記光電変換膜と前記半導体層との間に配置された配線層と、
前記光電変換膜よりも前記マイクロレンズ側に設けられた第１の遮光部と、
前記配線層または前記半導体層に設けられた第２の遮光部と
を備え、
前記第１の遮光部で仕切られた第１の開口領域と、前記第２の遮光部で仕切られた第２の開口領域とでは、面積が異なる
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
前記第１の開口領域は、前記第２の開口領域より広く構成されている
ことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記配線層は、前記画素電極によって収集された電荷を前記半導体層に供給する電極を有し、
前記電極は、前記第２の遮光部の外側に配置される
ことを特徴とする請求項８または９に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特にＣＭＯＳイメージセンサー等の撮像素子を用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の電子機器にＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子や撮像装置が広く使用されている。近年では、例えば、特許文献１に示すように、フォトダイオードを備えた半導体基板の上側に光電変換膜を積層した撮像装置が提案されている。特許文献１では、半導体基板に備えられた赤色と青色の光に反応するフォトダイオードで画像生成用の信号を生成し、緑色の光に反応する光電変換膜で画像生成用の信号と焦点検出用の信号の二つの信号を生成する。特許文献１の撮像装置の各画素は多層（積層）構造により上述の三色の色情報を得ることができるので、カラーフィルタがベイヤー配列の撮像装置と比べて、各色の高い解像度の画像が得られる。
【０００３】
また、撮像素子には、特許文献２やに示すように、光電変換部を備えた半導体基板の上側に光電変換膜を積層したものが提案されている。特許文献２では、半導体基板に備えられた光電変換部で画像生成用の信号を生成し、光電変換膜で焦点検出用の信号を生成する。具体的には、特許文献２は、光電変換膜にて赤外光を光電変換した信号を用いて焦点検出を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−５８５５９号公報
【特許文献２】特開２０１５−１６２５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で、光電変換膜にマイクロレンズのピントを合わせてしまうと、フォトダイオードに自身の上方に配置された同一画素の光電変換膜を透過した光だけでなく、隣接する画素の光電変換膜を透過した光も入射（クロストーク）してしまう。また、急峻なエッジを含む被写体を撮影した場合、光電変換膜で生成された緑色の画像のエッジに対して、上記クロストークの影響によりフォトダイオードで生成された赤色と青色の画像のエッジが不明瞭になり、エッジの色が滲んでしまう。
【０００６】
また、特許文献１に示すような光電変換部の積層化は、各々の光電変換部の特徴が異なる。例えば、上層の焦点検出を兼用する光電変換膜に関しては、画素内で分割され、各々の出力で位相差を検出しやすくするために、開口を広くする必要がある。しかしながら、該上層の焦点検出用の光電変換部が広い入射を受けられる場合、角度が急な光も入射しやすくなり、隣接画素の下層の光電変換部に光線漏れ（クロストーク）が発生しやすくなる。このようなクロストークは定常光では影響が少ないものの、入射角度が急なゴースト光などに色付きを発生させやすく、画質劣化につながる恐れがある。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みて、隣接画素へのクロストークの影響を低減しエッジの色が滲むのを防ぐことができる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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の撮像装置は、１つの画素部で複数の色の光を電気信号に変換する撮像装置であって、前記画素部は、前記光を集光するマイクロレンズと、前記マイクロレンズで集光して入射した第１の色の光を光電変換して電荷を生成する光電変換膜と、前記光電変換膜で生成した電荷を収集する画素電極と、前記第１の色の光とは異なる第２の色の光を光電変換する光電変換部が前記画素電極に対応して形成された半導体層と、前記光電変換膜と前記半導体層との間に配置された配線層と、第１の反射部材及び第２の反射部材とを備え、前記画素部は、前記撮像装置の受光面において行および列方向に２次元に配列されており、前記第１の反射部材と第２の反射部材は、隣接する前記画素部との間に配されており、前記第１の反射部材は、前記配線層に設けられ、前記第２の反射部材は、前記半導体層に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、隣接画素へのクロストークの影響を低減しエッジの色が滲むのを防ぐことができる撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】撮像装置を用いた電子機器の構成例を示すブロック図である。
【図２】撮像装置を構成する画素部の構成例を示す図と上面図である。
【図３】撮像装置を構成する画素部の断面図である。
【図４】撮像装置を構成する画素部の断面図である。
【図５】撮像光学系からの光が画素部に入射するときの光線を概念的に示す図である。
【図６】撮像光学系からの光が画素部に入射するときの光線を概念的に示す図である。
【図７】撮像装置の概念図である。
【図８】る単位画素の構成例を示す縦断面図である。
【図９】単位画素２００の構成例（横断面図）を示す図である。
【図１０】画素構成による入射光の概要（定常光・非合焦時）を示す図である。
【図１１】画素構成による入射光の概要（定常光・合焦時）を示す図である。
【図１２】画素構成による入射光の概要（斜入射光）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面などを参照して説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る撮像装置を用いた電子機器の構成例を示すブロック図である。電子機器１００は、撮像装置１０１、撮像光学系１０２、信号処理部１０３、制御部１０４、操作部１０５、タイミング発生部１０６、画像メモリ１０７、表示部１０８、記録媒体１０９から構成される。撮像光学系１０２は、被写体の光学像を撮像装置１０１に結像させる。撮像光学系１０２は、複数のレンズや絞り機構などで構成される。撮像装置１０１は、結像された光学像を光電変換し、電気信号を生成する。そして、撮像装置１０１は、電気信号を信号処理部１０３に供給する。信号処理部１０３は、撮像装置１０１から供給された電気信号を受け、各種の画像処理や圧縮処理を行い、画像データを生成する。また、信号処理部１０３は、電気信号から撮像光学系１０２のレンズや絞り機構を調整するための情報を生成し、その情報を制御部１０４に供給する。
【００１３】
制御部１０４は、信号処理部１０３や操作部１０５により供給された各種の情報や指示信号に基づいて撮像光学系１０２、信号処理部１０３、タイミング発生部１０６を制御する。操作部１０５はユーザによる操作指示に基づいた指示信号を制御部１０４に発信する。タイミング発生部１０６は所定の撮像駆動を行なうために生成した制御信号を撮像装置１０１に供給する。画像メモリ１０７には信号処理部１０３で生成された画像データが書き込まれる。画像メモリ１０７に書きこまれた画像データは、信号処理部１０３により記録媒体１０９に供給される。表示部１０８はユーザに行わせる各種の設定や、画像メモリ１０７に記録された画像データを表示する。表示部１０８は例えばＬＣＤを表示素子として用いる。記録媒体１０９は信号処理部１０３を介して画像メモリ１０７から供給された画像データを記録する。
【００１４】
次に、撮像装置１０１について説明する。図２（Ａ）は、撮像装置１０１を構成する画素部２００の構成例を示す図である。撮像装置１０１の受光面には、図２（Ａ）に示す画素部２００がＸ軸及びＹ軸方向（行及び列方向）の２次元に配列されている。画素部２００は、マイクロレンズ３００、有機層２０１、配線層２０２、半導体層２０３から構成されている。撮像光学系１０２からの光はマイクロレンズ３００により集光され、有機層２０１、配線層２０２、半導体層２０３の順に入射する。有機層２０１及び半導体層２０３は入射した光量に応じた電気信号を生成する。
【００１５】
有機層２０１は、緑色の光を光電変換する光電変換膜を有する。半導体層２０３は、シリコンを用いた半導体基板で形成されており、青色と赤色の光を光電変換するフォトダイオード（光電変換部）を有する。なお、有機層２０１および半導体層２０３の詳細な構成は後述する。配線層２０２は、タイミング生成部１０６から供給された画素部２００を駆動するための制御信号を画素部２００に供給する配線や、有機層２０１と半導体層２０３で生成した電気信号を信号処理部１０３に供給する配線などから構成される。なお、配線層２０２は、絶縁材料で構成され、各配線が電気的に接続されるのを防いでいる。以上より、画素部２００は、多層構造により三色の電気信号を得ることができる。このような多層構造の画素は、各色の高い解像度の画像が得られること、偽色などの現象が起きないことが利点として挙げられる。
【００１６】
図２（Ｂ）は、Ｚ座標Ｅから配線層２０２及び半導体層２０３の構成を示した上面図である。第１のフォトダイオード３０６は、青色の光を光電変換するフォトダイオードである。第２のフォトダイオード３０７は、赤色の光を光電変換するフォトダイオードである。それぞれのフォトダイオードは、半導体層２０３内に形成される。シリコンの吸収特性を活用し、入射面（紙面の手前側）から浅い位置で短波長の青色（紙面の手前側）、深い位置で長波長の赤色（紙面の奥側）をフォトダイオードの深さ方向に分光している。それ故、長波長の赤色を光電変換する層のレイアウトは、上方に位置する短波長の青色を光電変換する層と重なっている。
【００１７】
第１の反射部材３０４は、配線層２０２内にあり、第１のフォトダイオード３０６及び第２のフォトダイオード３０７を囲うように配置される。第１の反射部材３０４を構成する材料は、第１のフォトダイオード３０６の上方（紙面の手前側）に位置する配線層２０２を構成する絶縁材料よりも低屈折率とする。これにより、有機層２０１を透過したそれぞれの色の光を反射させ、第１のフォトダイオード３０６及び第２のフォトダイオード３０７に導光させることができる。また、第１の反射部材３０４は、色ずれの原因である隣接する画素部２００から入射する光を低減することができる。なお、第１の反射部材３０４をアルミニウム、銅、タングステンなどの金属部材で構成し、特に表面をそれぞれの反射特性を鑑みて選択してもよい。
【００１８】
ビア３０９は、配線層２０２内に配置され、画素電極３０２によって収集された電荷を半導体層２０３内に配置される第１容量３１０に供給する。ビア３０９は、低抵抗の金属部材で形成される。なお、画素電極３０２は、光電変換膜が発生した電荷を収集する電極であり、詳細は後述する。また、ビア３０９と第１の反射部材３０４で、第１のフォトダイオード３０６及び第２のフォトダイオード３０７を囲うように配置し、色ずれの原因となる隣接画素部２００からの光を低減する。第１容量３１０は、ビア３０９を介して供給される電荷を蓄積する。第１容量３１０は、紙面の奥側に配置されており、後述する配線３０５とは電気的に接続していない。
【００１９】
転送トランジスタ３１２は、半導体層２０３内にあり、第１のフォトダイオード３０６及び第２のフォトダイオード３０７で生成した電荷を第２容量３１１へ転送する。第２容量３１１は、半導体層２０３内にあり、転送トランジスタ３１２により転送された電荷を蓄積する。配線３０５は、配線層２０２内にあり、有機層２０１や半導体層２０３を駆動させるため制御信号や電圧を供給する。配線３０５は、第１のフォトダイオード３０６及び第２のフォトダイオード３０７による光電変換を妨げない位置に配置される。配線３０５は、金属部材で形成される。なお、第１の反射部材３０４が金属部材で形成される場合、配線３０５は、第１の反射部材３０４と接触しないような配置にする。第１容量３１０及び第２容量３１１に蓄積された電荷は、不図示の選択トランジスタやＡＤ変換回路などを介して、電気信号として信号処理部１０３に供給される。
【００２０】
配線層２０２は、絶縁材料で構成されるが、第１の反射部材３０４とビア３０９とで囲まれた領域と、それ以外の領域、つまり配線３０５が配置される領域とで絶縁材料を異ならせてもよい。例えば、配線３０５が配置される領域の絶縁材料に、配線３０５間の容量を低減させる低誘電率の絶縁材料を用いてもよい。このように、配線層２０２に設けた第１の反射部材３０４だけでは、本発明の課題の一部を解決したに過ぎず、以下に記すように、半導体層２０３に設けた第２の反射部材３０８も必要であり、本発明の構成要件の一つを成す。
【００２１】
次に、図２の点線ＡからＤの各面で切断した場合の断面図を図３及び図４に示す。なお、図３及び図４に示す画素部２００の構成要素の役割が、前述した図２（Ｂ）の構成要素の役割と同様である場合は説明を省略する。まず、図３（Ａ）の画素部２００の断面図について説明する。有機層２０１の上にマイクロレンズ３００が配置される。有機層２０１は、上部電極３０１、画素電極３０２と光電変換膜３０３で構成される。上部電極３０１と画素電極３０２とで光電変換膜３０３を挟む構成となっている。上部電極３０１の電圧を制御することで、画素電極３０２は、光電変換膜３０３によって生成された電荷を収集する。上部電極３０１と画素電極３０２は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの可視光の透過率が高い材料で形成される。光電変換膜３０３はキナクリドンなどの有機材料で形成される。
【００２２】
上部電極３０１と画素電極３０２は、瞳分割方式の位相差検出を行うため、不図示の光軸に対して対称な位置関係になるようＸ軸及びＹ軸方向に２つに分割されている。光電変換膜３０３を用いて瞳分割方式の位相差検出を行なうため、光電変換膜３０３と撮像光学系１０２の射出瞳面は、マイクロレンズ３００によって共役関係となるように設計される。マイクロレンズ３００を透過した光を光電変換膜３０３で光電変換し、それぞれの画素電極３０２で収集した電荷を比較することで、位相差の検出が可能となる。また、収集した電荷を加算することで、画像生成用の電気信号に用いることができる。
【００２３】
第２の反射部材３０８は、半導体層２０３内にあり、配線層２０２を透過した光を第２のフォトダイオード３０７に導光させることができる。また、第２の反射部材３０８で第１のフォトダイオード３０６と第２のフォトダイオード３０７を囲うように配置することにより、隣接する画素部２００のマイクロレンズ３００を透過した光と、金属部材で形成される配線３０５が反射する光を低減することができる。なお、第２の反射部材３０８は、酸化シリコンや窒化シリコンなどの材料で形成し、その周囲を酸化ハフニウムなどで覆うような構成にしてもよい。また、酸化シリコンや窒化シリコンの替わりに、アルミニウムや銅、タングステンなどの金属部材を用いてもよい。第２の反射部材３０８の周囲を酸化ハフニウムなどで覆うことで、ピンニングが強化され暗電流の発生を抑制することもできる。
【００２４】
次に、第２の反射部材３０８の形状について説明する。第２の反射部材３０８と第１の反射部材３０４の配線３０５側の面は、同じＸ座標Ｌに位置している。また、本実施形態では、第２の反射部材３０８のＸ軸方向の幅は、第１の反射部材３０４のものよりも小さくする。従って、第２の反射部材３０８の第１のフォトダイオード３０６側の面（Ｘ座標Ｊ）は、第１の反射部材３０４の第１のフォトダイオード３０６側の面（Ｘ座標Ｋ）よりもＸ座標Ｌに近い。加えて、第２の反射部材３０８の底面（Ｚ座標Ｆ）は、第１のフォトダイオード３０６の底面（Ｚ座標Ｇ）よりもＺ軸方向下に位置し、第２のフォトダイオード３０７の底面（Ｚ座標Ｈ）よりもＺ軸方向上に位置する。これにより、第１の反射部材３０４で反射した光を必要に応じて再反射することができる。
【００２５】
次に、図３（Ｂ）の画素部２００の断面図について説明する。図３（Ｂ）が図３（Ａ）と異なる点は、第１の反射部材３０４が無く、ビア３０９と第１容量３１０が配置されている点である。つまり、画素電極３０２と第１容量３１０がビア３０９を介して電気的に接続されている。なお、第１容量３１０は第２の反射部材３０８とは接触しない位置に配置されている。
【００２６】
図４（Ａ）の画素部２００の断面図について説明する。図４（Ａ）は、図３（Ａ）の構成と図３（Ｂ）の構成が混在する位置の断面図である。図４（Ａ）の断面において、第１のフォトダイオード３０６と第２のフォトダイオード３０７を囲うように、第１の反射部材３０４とビア３０９を配置する。このとき、第１の反射部材３０４とビア３０９が隣接するように配置するが、それぞれが電気的に接続しないよう、ビア３０９の周囲を覆う薄い絶縁材料を備えることが望ましい。
【００２７】
図４（Ｂ）の画素部２００の断面図について説明する。図４（Ｂ）が図３（Ａ）及び図３（Ｂ）と異なる点として、第２容量３１１が半導体層２０３内、転送トランジスタ３１２が配線層２０２内に配置されている。加えて、配線３０５−１及び３０５−２が配置されている層に第１の反射部材３０４を配置する。これにより、第１のフォトダイオード３０６と第２のフォトダイオード３０７に入射する光から、色ずれの原因である隣接画素部２００からの光を低減することができる。
【００２８】
この第２の反射部材３０８と前述の第１の反射部材３０４とを備えることで、第１のフォトダイオード３０６および第２のフォトダイオード３０７に、直上の光電変換膜３０３を透過した光を集光することができる。これにより、はじめて本発明の課題を解決することができる。この仕組みについて、図５及び図６を用いて以下に詳細な説明をする。
【００２９】
図５及び図６は、撮像光学系１０２から出た光が画素部２００に入射するときの光線を概念的に示す図である。図５及び図６は、急峻なエッジを含む被写体を撮影した場面を想定している。なお、画素部２００は図３（Ａ）に示す構成とする。図５及び図６の射出瞳４００は、撮像光学系１０２によって作られる。射出瞳４００から出た光束の中心を光軸４０１とする。射出瞳４００を透過した光は、光軸４０１を中心として、撮像装置１０１の受光面にある画素部２００に入射する。以下では、射出瞳４００からエッジとなる画素に対応する画素部２００に入射する白色光の光線（緑色Ｇ、青色Ｂ、赤色Ｒの三色光）について説明する。
【００３０】
まず、図５の場合について説明する。白色光の光線（Ｇ＋Ｂ＋Ｒ）は、マイクロレンズ３００を介して有機層２０１に入射する。白色光の中、緑色の光線（Ｇ）が光電変換膜３０３によって吸収され、残りの青色と赤色の光線（Ｂ＋Ｒ）が有機層２０１を透過する。青色と赤色の光線（Ｂ＋Ｒ）は、有機層２０１を透過した後、第１の反射部材３０４により反射され、半導体層２０３に入射することができる。また、第１の反射部材３０４により、隣接する画素部２００−１に入射する光線を低減することができる。同様に、第１の反射部材３０４によって画素部２００−１から画素部２００に入射する光を低減することもできる。
【００３１】
次に、半導体層２０３に入射した青色と赤色の光線（Ｂ＋Ｒ）のうち、青色の光線（Ｂ）が第１のフォトダイオード３０６により吸収される。残りの赤色の光線（Ｒ）は、第１のフォトダイオード３０６を透過し、第２のフォトダイオード３０７に入射する。最後に、第２のフォトダイオード３０７によって赤色の光線（Ｒ）が吸収される。
【００３２】
次に、図６の場合について説明する。図６は、射出瞳４００の直径が図５のものよりも小さい状態で被写体を撮影した場面を想定している。白色光の光線（Ｇ＋Ｂ＋Ｒ）は、マイクロレンズ３００を介して有機層２０１に入射する。白色光の中、緑色の光線（Ｇ）が光電変換膜３０３によって吸収され、残りの青色と赤色の光線（Ｂ＋Ｒ）が有機層２０１を透過する。青色と赤色の光線（Ｂ＋Ｒ）は、有機層２０１を透過した後、半導体層２０３に入射し、青色の光線（Ｂ）が第１のフォトダイオード３０６により吸収される。残りの赤色の光線（Ｒ）は、第１のフォトダイオード３０６を透過するが、第２の反射部材３０８により反射され、第２のフォトダイオード３０７に入射することができる。また、第２の反射部材３０８により、隣接する画素部２００−１に入射する光線を低減することができる。同様に、第２の反射部材３０８によって画素部２００−１から画素部２００に入射する光を低減することもできる。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、隣接画素へのクロストークの影響を低減しエッジの色が滲むのを防ぐことができる撮像装置を提供することができる。従って、画素部２００を構成する配線層２０２と半導体層２０３に第１の反射部材３０４と第２の反射部材３０８を備えることで、被写体に急峻なエッジがあっても、そのエッジの色が滲むことはない。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは、第１及び第２の反射部材の代わりに、光の入射方向に複数配置された遮光層を設けた点である。本実施形態では、第１実施形態との違いについて説明し、第１実施形態で説明した箇所についての説明を省略する。まず、図７は、本実施形態に係る撮像装置１０００の概念図を示す図である。画素部１００は、単位画素２００が行列状に配置される。垂直走査部１０１は、シフトレジスタやデコーダーなどの画素部１００に制御信号を供給する。読み出し信号処理部１０２は、増幅回路や相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路を含んだ信号増幅・ノイズ除去する。ＡＤ変換部１０３は、該読み出し信号処理部１０２からの信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号処理部（ＤＦＥ）１０４は、該ＡＤ変換部１０３から出力されたデジタル信号に、増幅やノイズ除去などの任意の信号処理を施す。信号出力部１０５は、ＤＦＥ部１０４からの信号を後段の回路に出力するる。
【００３５】
図８、図９は、本実施形態に係る単位画素２００の構成例である。図８は、単位画素２００の縦断面図を示しており、図９は、該単位画素２００の横断面図を示している。単位画素２００は、光電変換膜３０３を含む光電変換層２０１、アルミ配線などを配設する配線層２０２、光電変換部２０５（フォトダイオード３０６、３０７）を含む半導体層２０３、入射光を透過する光学層２０４で構成されている。
【００３６】
光学層２０４は、入射光を集光させるマイクロレンズ３００と、高屈折率層４００で構成されている。マイクロレンズ３００は、いわゆる被写体からの光の入射口であり、例えば、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）やスチレン系・アクリル系などの樹脂により形成されている。高屈折率層４００は、例えば、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）やシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）などの無機膜により形成されている。光学層２０４には、マイクロレンズ３００から入射する光を隣接に透過しにくくするために第１の遮光層（第１の遮光部）４０１が配置されている。第１の遮光層４０１は、可視光に対して透過率が低い材料であり、例えば、タングステン（Ｗ）やアルミニウム（Ａｌ）などにより形成されている。
【００３７】
光電変換層２０１は、光電変換膜３０３を上部電極３０１ａ・３０１ｂおよび下部電極３０２ａ・３０２ｂで挟んだ構成である。光電変換膜３０３は、緑色の波長を光電変換する有機光電変換材料（例えば、メラシアニン系色素など）で形成されている。また、上部電極３０１および下部電極３０２は、透明性電極膜（例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜など）で形成されている。この構成により、光電変換膜３０３に照射される光のうち、緑色の波長を、画素内の右領域（３０１ａ・３０２ａ）と左領域（３０１ｂ・３０２ｂ）に分割して光電変換することが可能となる。
【００３８】
配線層２０２には、透明絶縁膜内に各回路に接続するための配線３０５と、光電変換層２０１の下部電極３０２ａ・３０２ｂからの電荷を半導体層２０３に接続する読み出し用の電極（ビア）３０９ａ・３０９ｂと、第２の遮光層４０２が形成されている。配線３０５や電極（ビア）３０９ａ・３０９ｂは、例えば、タングステン（Ｗ）やアルミニウム（Ａｌ）の導電材料を使用する。また、第２の遮光層（第２の遮光部）４０２も透過率が低い材料として、同様に、例えば、タングステン（Ｗ）やアルミニウム（Ａｌ）などで形成してよい。
【００３９】
半導体層２０３は、第１のフォトダイオード３０６、第２のフォトダイオード３０７を備える。具体的には、第１導電型（例えば、Ｎ型半導体）の半導体領域に第２導電型（例えば、Ｐ型半導体）の半導体領域を積層で形成する。深さ方向により、第１のフォトダイオード３０６は、青色の感度を備え、第２のフォトダイオード３０７は、赤色の感度を備えるよう構成されている。なお、本実施形態では、第１のフォトダイオード３０６および第２のフォトダイオード３０７を、光電変換部２０５と称する。また、半導体層２０３には、電極（ビア）３０９ａ・３０９ｂで接続された光電変換層２０１からの電荷を読み出し、一時的に保持する電荷保持部（容量）３１０ａ・３１０ｂも備えている。
【００４０】
なお、半導体層２０３の第１のフォトダイオード３０６および第２のフォトダイオード３０７周辺にも、第２の遮光層４０２と同様に、透過率の低い材料による遮光層４０３を形成している。なお、遮光層４０３は、本実施形態の説明の便宜上、第２の遮光層４０２と同様に第２の遮光層とする。また、半導体層２０３としては、光線によるクロストークと同様に、電荷の漏れ込みについても対策が必要な場合がある。そのため、隣接画素への電荷漏れ込み（クロストーク）防止策としてチャネルストッパ領域（例えば、Ｐ型半導体）を遮光層４０３として形成してもよい。
【００４１】
図９は、図８に記載したＡ断面・Ｂ断面・Ｃ断面の各々の上視図を示している。図９（Ａ）は、図８のＡ断面上視図、図９（Ｂ）は、図８のＢ断面上視図、図９（Ｃ）は、図８のＣ断面上視図である。図９（Ａ）は、光電変換層２０１より上層側（入射側）の構成であり、第１の遮光層４０１が画素端部近傍に配設されている。第１の遮光層４０１の内側が光電変換層２０１に入射可能な第１の開口領域であり、第１の開口領域の面積は、Ｗ１×Ｔ１となる。
【００４２】
図９（Ｂ）は、光電変換層２０１より下層側の構成であり、第２の遮光層４０２が、ビア３０９ａ・３０９ｂの内側に配設されている。第２の遮光層４０２の内側が光電変換部２０５であるフォトダイオード３０６に入射可能な第２の開口領域であり、第２の開口領域の面積はＷ２×Ｔ２となる。同様に、図９（Ｃ）は、光電変換層２０１より下部の、フォトダイオード３０７周辺の構成であり、クロストーク防止として使用する遮光層（チャネルストッパ領域）４０３が、第２の遮光層４０２と略同等の領域に配設されている。遮光層４０３の内側が、光電変換部２０５であるフォトダイオード３０７に入射可能な開口領域であり、開口領域は第２の開口領域の面積と略同等のＷ２×Ｔ２となる。
【００４３】
すなわち、光電変換層２０１の上層側となる第１の遮光層４０１で仕切られた第１の開口領域と、光電変換層２０１より下層側となる第２の遮光層４０２で仕切られた第２の開口領域は、面積が異なることとなる。具体的には、第１の開口領域が第２の開口領域より広い構成となる。また、第２の遮光層４０２がビア（電極）３０９ａ・３０９ｂより内側に構成される＝ビア（電極）が第２の開口領域の外側に形成される為、ビア（電極）により受光効率を下げることがない。
【００４４】
図１０乃至図１２にて、本実施形態に係る画素構成による入射光の概要について説明する。図１０及び図１１は、撮像装置に設けられた周知の撮影光学系の射出瞳４０６を通過した定常光の光束が撮像素子１００に入射している状態を示しており、図１０は、非合焦状態、図１１は、合焦状態を示した図であり、共通符号で示している。
【００４５】
入射光は、撮影光学系の光軸４０９を中心として撮像素子の画素部１００に入射する。領域（瞳領域）４０７，４０８は、撮影光学系の射出瞳のうち、互いに異なる領域（瞳領域）を示している。瞳領域４０７を通過した光束の最外周の光線を光線４１０，４１１で示し、瞳領域４０８を通過した光束の最外周の光線を光線４１２，４１３で示す。
【００４６】
射出瞳を通過した光束のうち、光軸４０９よりも右側の光束は、分割された光電変換層２０１の左領域（Ｂ領域）に入射し、左側の光束は、光電変換層２０１の右領域（Ａ領域）に入射する。このように、光電変換層２０１のＡ領域・Ｂ領域は、互いに異なる瞳領域を通過した一対の光束を受光することができる。非合焦時は、図１０に示すように、光電変換層２０１上で合焦していないため、Ａ領域・Ｂ領域の出力に差が生じる。一方、合焦時である図１１では、光電変換層２０１上で合焦しているため、Ａ領域・Ｂ領域の出力に差が生じない。この一対の光束により、Ａ領域・Ｂ領域の出力差から、位相差を検出し、周知の焦点検出を行う。
【００４７】
なお、本実施形態に係る第１の遮光層４０１の配置は、定常光の入射光線が各瞳領域が分割された際にも光束に影響を及ぼさないような位置に配置する為に、第１の開口領域は広く設定することで、位相差による焦点検出の性能を低下させることはない。また、遮光性能向上のため、第２の開口領域を狭くなるように第２の遮光層４０２・４０３を配設している。図１１に示すように、有効光線の最外周光線４１０・４１２がフォトダイオード３０６・３０７に光線が届くように配設することで画質への影響は発生しない。
【００４８】
図１２は、定常光外の光束、例えば、撮影光学系から撮像装置内の筺体に反射して撮影光学系光束外からの急な角度からの斜入射４１５乃至４１８が発生した場合の、撮像素子１００への入射状態を示している。光束４１５乃至４１７は、光電変換層２０１を透過して隣接画素に入射する。隣接画素への入射光は、隣接画素の第２の遮光層４０２により遮光され、隣接画素の第２の光電変換部２０５へ直接入射されないため、クロストークによる影響を低減できる。もちろん、光電変換層２０１より上に入射してくる斜入射光は、第１の遮光層４０１により遮光し、クロストークによる影響を低減できる。
【００４９】
以上のように、本実施形態によれば、光電変換膜よりもマイクロレンズ側に設けられた第１の遮光層４０１および配線層や半導体層に設けられた第２の遮光層４０２を備える。これにより、隣接画素へのクロストークの影響を低減しエッジの色が滲むのを防ぐことができる撮像装置を提供することができる。
【００５０】
なお、本実施形態において、第１の遮光層４０１・第２の遮光層４０２は、タングステン（Ｗ）などの金属材質を使用する例を説明したが、本実施形態はそれに限定することなく、例えば、透過率の低い顔料を混ぜた樹脂などであってもよい。また、第２の遮光層４０２と、ビア（電極）３０９ａ・３０９ｂを別部材として説明しているが、本実施形態はそれに限定することなく、例えば、第２の遮光層４０２とビア（電極）３０９ａ・３０９ｂを一体的に生成したものであってもよい。
【００５１】
また、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０１  撮像装置
２００  画素部
２０２  配線層
２０３  半導体層
３００  マイクロレンズ
３０２  画素電極
３０３  光電変換膜
３０４  第１の反射部材
３０６  第１のフォトダイオード
３０７  第２のフォトダイオード
３０８  第２の反射部材
【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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