(57)【要約】【課題】周辺回路領域の各部のレイアウトの自由度を高める。【解決手段】固体撮像素子は、複数の画素２が２次元状に配置された画素領域Ｘと、画素２を駆動する回路を含み画素領域Ｘの周辺に配置された周辺回路領域Ｙとを備える。周辺回路領域Ｙ上に、遮光膜３６ａ，３６ｂが形成される。互いに積層された互いに異なる色の複数層のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂが、周辺回路領域Ｙ上の遮光膜３６ａ，３６ｂ間の隙間Ｓの少なくとも一部を光入射側から覆うように、周辺回路領域Ｙ上に形成される。【選択図】図３
2011165783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が２次元状に配置された画素領域と、
前記複数の画素を駆動する回路を含み前記画素領域の周辺に配置された周辺回路領域と、
前記周辺回路領域上に形成された複数の遮光膜と、
前記複数の遮光膜間の隙間の少なくとも一部を光入射側から覆うように、互いに異なる色のカラーフィルタが積層された多重カラーフィルタと、
を備えたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記画素領域上に配列された互いに異なる色のカラーフィルタを備えており、
前記周辺回路領域上に形成された互いに異なる色のカラーフィルタと、前記画素領域上に形成された互いに異なる色のカラーフィルタとは、同一色について同一の材料からなることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記周辺回路領域における前記画素領域寄りの一部の領域に、単層のカラーフィルタが形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記画素領域及び前記一部の領域にマイクロレンズが形成されたことを特徴とする請求項３記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記周辺回路領域上の前記遮光膜間の隙間の平面視における幅方向全体を光入射側から覆うように前記周辺回路領域上に形成され入射光を前記遮光膜上に導くレンズを、備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子。
【請求項６】
複数の画素が２次元状に配置された画素領域と、
前記複数の画素を駆動する回路を含み前記画素領域の周辺に配置された周辺回路領域と、
前記周辺回路領域上に形成された複数の遮光膜と、
前記周辺回路領域上の前記複数の遮光膜間の隙間の平面視における幅方向全体を光入射側から覆うように前記周辺回路領域上に形成され、入射光を前記遮光膜上に導くレンズと、
を備えたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項７】
前記レンズは、軸線が前記隙間の平面視における長さ方向に沿うように配置された柱状レンズであることを特徴とする請求項５又は６記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記遮光膜は、配線層を兼用することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか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、固体撮像素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１の図１８に開示された固体撮像素子は、複数の画素が２次元状に配置された画素領域と、前記複数の画素を駆動する回路を含み前記画素領域の周辺に配置された周辺回路領域と、を備えている。周辺回路領域は、トランジスタ等の能動素子が形成された領域（以下、「能動素子形成領域」という。）を含んでいる。
【０００３】
この従来の固体撮像素子では、画素領域上にカラーフィルタが形成されているのみならず、周辺回路領域上にも、ダミーのカラーフィルタが形成されている。そして、周辺回路領域上のダミーのカラーフィルタとして、特定色の１層のカラーフィルタが形成されている。このダミーのカラーフィルタによって、画素領域の周辺回路領域に近接する領域においてマイクロレンズのパターンのだれが低減され、画素領域の端でも中央付近と同様の光学特性を得ることが可能となる。
【０００４】
また、この従来の固体撮像素子では、画素領域の周辺回路領域に近接する領域においてマイクロレンズのパターンのだれを低減するため、画素領域上に半球状のマイクロレンズが形成されているのみならず、前記周辺回路領域における前記画素領域寄りの一部の領域にも、ダミーの半球状のマイクロレンズが形成されている。特許文献１の図１８では、ダミーのマイクロレンズは、周辺回路領域上の配線層等の遮光膜間の隙間の平面視における幅方向の一部のみを光入射側から覆うように、周辺回路領域上に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９３６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したような従来の固体撮像素子では、周辺回路領域の能動素子形成領域に光が入射すると、その光によって励起されたキャリアにより、当該能動素子が誤動作してしまう。
【０００７】
このため、周辺回路領域上に形成された遮光膜（通常は配線層（電源層、グランド層、信号線層等）を兼ねる。）間の隙間に対応する位置を避けて、周辺回路領域の能動素子形成領域を配置することで、能動素子形成領域に光が入射しないようにしていた。あるいは、周辺回路領域上に形成された遮光膜間に光入射側から見た隙間が生じないように、複数層の遮光膜の配置を設定することで、能動素子形成領域に光が入射しないようにしていた。
【０００８】
しかしながら、このような周辺回路領域における遮光膜や能動素子形成領域のレイアウトを実現するには、周辺回路領域の各部のレイアウトの自由度が低くなってしまうため、周辺回路領域の面積が増加せざるを得なかった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、周辺回路領域の各部のレイアウトの自由度を高めることができる固体撮像素子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】
【００１０】
前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第１の態様による固体撮像素子は、複数の画素が２次元状に配置された画素領域と、前記複数の画素を駆動する回路を含み前記画素領域の周辺に配置された周辺回路領域と、前記周辺回路領域上に形成された複数の遮光膜と、前記複数の遮光膜間の隙間の少なくとも一部を光入射側から覆うように、互いに異なる色のカラーフィルタが積層された多重カラーフィルタと、を備えたものである。
【００１１】
第２の態様による固体撮像素子は、前記第１の態様において、前記画素領域上に配列された互いに異なる色のカラーフィルタを備えており、前記周辺回路領域上に形成された互いに異なる色のカラーフィルタと、前記画素領域上に形成された互いに異なる色のカラーフィルタとは、同一色について同一の材料からなるものである。
【００１２】
第３の態様による固体撮像素子は、前記第１又は第２の態様において、前記周辺回路領域における前記画素領域寄りの一部の領域に、単層のカラーフィルタが形成されているものである。
【００１３】
第４の態様による固体撮像素子は、前記第３の態様において、前記画素領域及び前記一部の領域にマイクロレンズが形成されたものである。
【００１４】
第５の態様による固体撮像素子は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記周辺回路領域上の前記遮光膜間の隙間の平面視における幅方向全体を光入射側から覆うように前記周辺回路領域上に形成され入射光を前記遮光膜上に導くレンズを、備えたものである。
【００１５】
第６の態様による固体撮像素子は、複数の画素が２次元状に配置された画素領域と、前記複数の画素を駆動する回路を含み前記画素領域の周辺に配置された周辺回路領域と、前記周辺回路領域上に形成された複数の遮光膜と、前記周辺回路領域上の前記複数の遮光膜間の隙間の平面視における幅方向全体を光入射側から覆うように前記周辺回路領域上に形成され、入射光を前記遮光膜上に導くレンズと、を備えたものである。
【００１６】
第７の態様による固体撮像素子は、前記第５又は第６の態様において、前記レンズは、軸線が前記隙間の平面視における長さ方向に沿うように配置された柱状レンズであるものである。
【００１７】
第８の態様による固体撮像素子は、前記第１乃至第７のいずれかの態様において、前記遮光膜は、配線層を兼用するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、周辺回路領域の各部のレイアウトの自由度を高めることができる固体撮像素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による固体撮像素子を示す回路図である。
【図２】図１に示す固体撮像素子の、画素領域と周辺回路領域との間の境界付近の一部を、模式的に示す概略平面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による固体撮像素子の、画素領域と周辺回路領域との間の境界付近の一部を、模式的に示す概略平面図である。
【図５】図４中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による固体撮像素子の、画素領域と周辺回路領域との間の境界付近の一部を、模式的に示す概略平面図である。
【図７】図６中のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態による固体撮像素子の、画素領域と周辺回路領域との間の境界付近の一部を、模式的に示す概略平面図である。
【図９】図８中のＤ−Ｄ’線に沿った概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明による固体撮像素子について、図面を参照して説明する。
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態による固体撮像素子１を示す回路図である。本実施の形態による固体撮像素子１は、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子として構成されているが、本発明はこれに限られるものではない。図１では、３×３個の画素２を有する構成としたが、画素数はこれに限られるものではない。
【００２２】
本実施の形態による固体撮像素子１は、半導体基板としてのシリコン基板３１（後述する図３参照）と、シリコン基板３１に複数の画素２が２次元状に配置された画素領域Ｘと、前記複数の画素２を駆動する回路を含み、シリコン基板３１における前記画素領域Ｘの周辺に配置された周辺回路領域Ｙと、を備えている。
【００２３】
各画素２は、光電変換部としてのフォトダイオード３、転送トランジスタ４、画素アンプ５、行選択トランジスタ６及びリセットトランジスタ７を有している。ここでは、転送トランジスタ４、画素アンプ５、行選択トランジスタ６、リセットトランジスタ７のいずれもＭＯＳトランジスタである。
【００２４】
転送トランジスタ４は、そのゲートが駆動配線１１によって行方向に共通に接続され、垂直走査回路１０からの駆動信号φＴＧ（ｎ，ｎ＋１）に従って動作する。行選択トランジスタ６は、そのゲートが駆動配線１２によって行方向に共通に接続され、垂直走査回路１０からの駆動信号φＬ（ｎ，ｎ＋１）に従って動作する。また、リセットトランジスタ７は、そのゲートが駆動配線１３によって行方向に共通に接続され、垂直走査回路１０からの駆動信号φＲＳ（ｎ，ｎ＋１）に従って動作する。画素アンプ５のドレインとリセットトランジスタ７のドレインは、全画素共通接続され、配線１４を介して電源電圧ＶＤＤに接続されている。画素アンプ５のソースは行選択トランジスタ６のドレインと接続され、行選択トランジスタ６のソースは垂直信号線２２と列方向に共通に接続されている。
【００２５】
フォトダイオード３は、入射光を光電変換し生じた電荷を蓄積する。フォトダイオード３の電荷蓄積層に蓄積された電荷は、転送トランジスタ４がオン状態とされることによって、フローティング拡散部（図示せず）に転送される。前記フローティング拡散部は、画素アンプ５のゲートと電気的に接続されている。
【００２６】
画素アンプ５のゲートは、転送トランジスタ４のソースに接続されている。そして、画素アンプ５は、そのゲートの電圧に応じた電気信号を出力する。行選択トランジスタ６は、オン状態にされることで、画素アンプ５のゲート電圧に応じた電気信号を垂直信号線２２に出力する。すなわち、画素アンプ５と行選択トランジスタ６によって、ソースフォロワによる読み出しが可能となっている。
【００２７】
各垂直信号線２２の一方の端部には定電流源２３と、垂直信号線２２をリセットする垂直信号線リセットトランジスタ２４が配置される。定電流源２３には一定電圧ＶＣＳが、垂直信号線リセットトランジスタ２４には一定電圧ＶＲＶが印加される。ここでは、ＶＣＳ、ＶＲＶの両方とも接地電位としている。垂直信号線リセットトランジスタ２４のゲートには駆動信号φＲＶが印加され、この駆動信号φＲＶに従って垂直信号線２２がリセットされる。
【００２８】
各垂直信号線２２の他方の端部は、列アンプ２５、サンプルホールド回路２６、水平スイッチトランジスタ２７を介して、水平信号線２１に接続されている。水平信号線２１には、出力アンプ２８、水平リセットトランジスタ２９が接続されている。水平スイッチトランジスタ２７のゲートは、駆動配線１５と接続されている。水平スイッチトランジスタ２７は、水平走査回路２０からの駆動信号φＨ１〜φＨ３によって動作する。水平リセットトランジスタ２９は駆動信号φＲＨで動作し、水平信号線２１を一定電位ＶＲＨにリセットする。
【００２９】
サンプルホールド回路２６は、相関二重サンプリングを行う回路である。画素アンプ５から出力される電気信号には、固定パターンノイズやリセットノイズなど（以下、単にノイズと記載する）に対応するダークレベルが含まれている。ダークレベルは、画素アンプ５のゲート電位をリセットするごとに変化する。そこで、まず、リセット直後のノイズに対応する電気信号（ダークレベル）を画素から出力し、サンプルホールド回路２６に一旦蓄積させる。次いで、フォトダイオード３に蓄積されている光電荷を画素アンプ５のゲートに転送しノイズと重畳した光電荷に対応する電気信号を画素からサンプルホールド回路２６に出力し、両者を差し引いて光電荷に対応する真の電気信号を水平信号線２１に出力する。
【００３０】
サンプルホールド回路２６は、ここでは、各列ごとにダークレベルを一時的に蓄積するクランプ容量１６と、クランプ容量１６の一方の電極を一定電位ＶＲＨに設定するクランプトランジスタ１７とを有している。サンプルホールド回路及び相関二重サンプリングの手法は周知技術であり、ここでは詳細な説明は省略する。
【００３１】
本実施の形態による固体撮像素子１では、前述した各駆動信号が所定のタイミングで出力されることにより、信号の読み出し駆動が行われる。ここで、この信号の読み出し駆動に関して、簡単に説明する。
【００３２】
露光が開始され所定時間経過したのち、選択行の行選択トランジスタ６がオン状態とされ、ソースフォロワ読み出しが開始される。それと同時に、選択行のリセットトランジスタ７がオン状態とされる。これにより、前記フローティング拡散部及び画素アンプ５のゲートは、電源電圧ＶＤＤの電圧にリセットされる。次いで、リセットトランジスタ７はオフ状態とされるが、前記フローティング拡散部及び画素アンプ５のゲートは、リセット時の電位を保持する。
【００３３】
この動作と並行して、ソースフォロワ読み出しが行われ、行選択トランジスタ６を介して画素アンプ５から、上記のリセット時の電位に対応する信号（ダークレベル）が垂直信号線２２に出力されサンプルホールド回路２６に保持される。
【００３４】
次いで、転送トランジスタ４がオン状態とされてフォトダイオード３の電荷蓄積層に蓄積されていた入射光による電荷が前記フローティング拡散部に転送される。そして、リセット時の電位と入射光による電荷の重畳された電圧に対応する電気信号（信号レベル）が垂直信号線２２に出力されサンプルホールド回路２６に保持される。
【００３５】
サンプルホールド回路２６では、信号レベルからダークレベルを減算処理し、リセット時のノイズが除去された真の信号を、水平スイッチトランジスタ２７を介して出力アンプ２８に供給する。出力アンプ２８は、サンプルホールド回路２６から水平スイッチトランジスタ２７を介して受け取った信号を増幅して、外部へ出力する。
【００３６】
本実施の形態では、前述した垂直走査回路１０、水平走査回路２０、列アンプ２５、サンプルホールド回路２６、水平スイッチトランジスタ２７、出力アンプ２８、水平リセットトランジスタ２９等によって、周辺回路領域Ｙが構成されている。周辺回路領域Ｙの垂直走査回路１０及び水平走査回路２０等は、能動素子としてのトランジスタ（例えば、ＭＯＳトランジスタ）等を用いて構成されている。
【００３７】
図２は、本実施の形態による固体撮像素子１の、画素領域Ｘと周辺回路領域Ｙとの間の境界付近の一部を、模式的に示す概略平面図である。図２では、画素領域Ｘにおいて２×３個の画素２が現れている。図３は、図２中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図であり、簡略化して示している。
【００３８】
本実施の形態による固体撮像素子１では、図３に示すように、各画素２において、シリコン基板３１にフォトダイオード３が設けられている。また、周辺回路領域Ｙにおいて、シリコン基板３１に、能動素子形成領域（トランジスタ等の能動素子が形成された領域）３２ａ，３２ｂが形成されている。シリコン基板３１上には、例えばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜３３が形成されている。層間絶縁膜３３中には、１層目の金属層３４、２層目の金属層３５及び３層目の金属層３６ａ，３６ｂが形成されている。これらの金属層は、遮光膜及び配線層として兼用されている。もっとも、本発明では、遮光膜は必ずしも配線層を兼用する必要はない。
【００３９】
本実施の形態では、３層目の金属層３６ａ，３６ｂ間に隙間（本実施の形態では、スリット）Ｓが形成されて、金属層３６ａと金属層３６ｂとが電気的に分離されている。これにより、金属層３６ａ，３６ｂにそれぞれ異なる電位や信号を印加することが可能となっている。例えば、金属層３６ａ，３６ｂの一方を電源（ＶＤＤ）用配線とし他方をグランド用配線としたり、一方を電源用配線又はグランド配線とし他方を電気信号用配線としたり、一方を電気信号用配線とし他方を他の電気信号用配線としたりすることができる。
【００４０】
隙間Ｓは、平面視（図３中の上方向から見た状態）で、図２中の縦方向に直線状に延びている。もっとも、これに限定されるものではなく、例えば、隙間Ｓは平面視でクランク状に延びていてもよい。図２中、４０は、能動素子形成領域３２ａと共に能動素子としてのトランジスタを構成するゲート電極である。能動素子形成領域３２ａと隙間Ｓとが平面視で重なっている。能動素子形成領域３２ａ及びゲート電極４０の一部が、図２及び図３に示すように、隙間Ｓの下方に配置され、隙間Ｓに臨んでいる。なお、図２では、能動素子形成領域３２ａ及びゲート電極４０は、隙間Ｓに臨む部分のみを示している。
【００４１】
各画素２において、層間絶縁膜３３上には、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂのいずれかが設けられ、更にその上に、平坦化膜３８を介して半球状のマイクロレンズ３９が形成されている。画素領域Ｘにおけるカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂの配列として、例えば、ベイヤー配列が採用される。各マイクロレンズ３９は、画素領域Ｘに入射する光束１００を対応するフォトダイオード３に集光させる。
【００４２】
本実施の形態では、周辺回路領域Ｙの全体において、層間絶縁膜３３上にカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂが積層された多重カラーフィルタ（multi-layered color filter）が形成されており、更にその上に平坦化膜３８が形成されている。もっとも、３層のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂからなる多重カラーフィルタは、例えば、能動素子形成領域３２ａと重なる隙間Ｓの一部分のみを覆うように形成してもよいし、隙間Ｓのみを覆うように形成してもよいし、隙間Ｓと重なる部分を含む周辺回路領域Ｙの一部の領域のみに形成してもよい。これらの場合、周辺回路領域Ｙにおいて３層のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂを積層しない領域には、例えば、カラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂのうちの１層のみを形成してもよいし、カラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂのいずれも形成しなくてもよい。
【００４３】
本実施の形態では、周辺回路領域Ｙのカラーフィルタ３７Ｒは、画素領域Ｘのカラーフィルタ３７Ｒと同時に形成され、画素領域Ｘのカラーフィルタ３７Ｒと同一の材料で構成されている。同様に、周辺回路領域Ｙのカラーフィルタ３７Ｇ，３７Ｂは、画素領域Ｘのカラーフィルタ３７Ｇ，３７Ｂとそれぞれ同時に形成され、画素領域Ｘのカラーフィルタ３７Ｇ，３７Ｂとそれぞれ同一の材料で構成されている。したがって、本実施の形態による固体撮像素子１を製造する際に、周辺回路領域Ｙ上に３層のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂを積層するための特別な工程を追加する必要はなく、製造コストが増えることはない。
【００４４】
本実施の形態によれば、図３に示すように、周辺回路領域Ｙの隙間Ｓを介して能動素子形成領域３２ａに入射しようとする光束１０１は、３層のＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂにより吸収されるので、能動素子形成領域３２ａに入射せず、能動素子形成領域３２ａの能動素子が誤動作しない。したがって、能動素子形成領域３２ａが隙間Ｓと重なるようなレイアウトが許容される。
【００４５】
本実施の形態によれば、隙間Ｓと能動素子形成領域３２ａとが重なるレイアウトが許容されるので、隙間Ｓと能動素子形成領域３２ａとが重なることが許されない場合に比べて、周辺回路領域Ｙの各部のレイアウトの自由度が高まる。その結果、周辺回路領域Ｙに要する面積を縮小することが可能となり、固体撮像素子１の小型化を図ることができる。
【００４６】
なお、本発明では、周辺回路領域Ｙにおいて、３層のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂを積層する代わりに、カラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂのうち２つのカラーフィルタのみを積層してもよい。この場合、３層のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂを積層する場合に比べれば光吸収性は低下するものの、１層のカラーフィルタのみしか形成しない場合に比べれば、格段に光吸収性は高まり、隙間Ｓへ向かう入射光束１０１が能動素子形成領域３２ａに入射するのを低減することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂを用いているが、その代わりに、例えば、ＣＭＹのカラーフィルタを用いてもよい。
【００４８】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態による固体撮像素子の、画素領域Ｘと周辺回路領域Ｙとの間の境界付近の一部を、模式的に示す概略平面図であり、図２に対応している。図５は、図４中のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図であり、図３に対応している。図４及び図５において、図２及び図３中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００４９】
本実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点のみである。前記第１の実施の形態では、周辺回路領域Ｙの全体に３層のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂを積層した多重カラーフィルタが形成されているのに対し、本実施の形態では、周辺回路領域Ｙにおける画素領域Ｘ寄りの一部の領域Ｒ１には、カラーフィルタ３７Ｇ，３７Ｂが形成されておらず、カラーフィルタ３７Ｒのみの単層のカラーフィルタが形成されている。また、本実施の形態では、領域Ｒ１における画素領域Ｘ寄りの一部の領域Ｒ２には、マイクロレンズ４１が画素領域Ｘのマイクロレンズ３９とほぼ同じ形状・ピッチで、ダミーのパターンとして形成されている。本実施の形態では、領域Ｒ１の幅は２画素ピッチ分とされ、領域Ｒ２の幅は１画素ピッチ分とされているが、領域Ｒ１，Ｒ２の幅はその例に限定されるものではない。それらの幅は、例えば、数画素ピッチ分としてもよい。
【００５０】
リフロー法によりマイクロレンズ３９を形成する場合、通常、チップ全面にマイクロレンズ３９の材料となる膜を積層した後、その膜を所定形状にエッチング加工し、その後熱をかけることなどにより表面張力を利用して、マイクロレンズ３９を形成する。前記第１の実施の形態では、周辺回路領域Ｙの全体に３層のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂを積層することにより、周辺回路領域Ｙと画素領域Ｘとの境界にはカラーフィルタ２層分の段差が生じる。
【００５１】
前記第１の実施の形態では、画素領域Ｘの周辺部に形成されるマイクロレンズ３９のパターンの周りの状況は、画素領域Ｘの中央部に形成されるマイクロレンズ３９のパターンの周りの状況と異なるために、マイクロレンズ３９を熱リフロー法で製造する場合、その形状が中央部と周辺部とで異なってしまうおそれがある。
【００５２】
このように、前記第１の実施の形態では、周辺回路領域Ｙの全領域において良好な遮光性を確保できるものの、画素領域Ｘの周辺側のマイクロレンズ３９の形状が画素領域Ｘの中央付近のマイクロレンズ３９の形状に対して不均一な形状となる可能性があり、その結果、画素領域Ｘの端の光学特性が画素領域Ｘの中央付近の光学特性と異なってしまうおそれがある。
【００５３】
これに対し、本実施の形態では、領域Ｒ１にカラーフィルタ３７Ｇ，３７Ｂが形成されていないことで、３層のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂの積層による段差が周辺回路領域Ｙと画素領域Ｘとの境界から領域Ｒ１の幅の分だけ離れ、しかも、領域Ｒ２にダミーのマイクロレンズ４１が形成されている。したがって、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態に比べて、画素領域Ｘの周辺側のマイクロレンズ３９の形状が画素領域Ｘの中央付近のマイクロレンズ３９の形状に近づき、前記第１の実施の形態と比較して、画素領域Ｘの端でも中央付近と同様な均一な光学特性を得ることが可能となる。
【００５４】
以上の点を除いて、本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、領域Ｒ１の幅は領域Ｒ２の幅よりも広くなっているが、両者は同一でもよい。また、領域Ｒ２に、ダミーのマイクロレンズ４１を形成しなくてもよい。これらの場合も、前記第１の実施の形態に比べれば、画素領域Ｘの周辺側のマイクロレンズ３９の形状が画素領域Ｘの中央付近のマイクロレンズ３９の形状に近づく。
【００５６】
［第３の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態による固体撮像素子の、画素領域Ｘと周辺回路領域Ｙとの間の境界付近の一部を、模式的に示す概略平面図であり、図４に対応している。図７は、図６中のＣ−Ｃ’線に沿った概略断面図であり、図５に対応している。図６及び図７において、図４及び図５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００５７】
本実施の形態が前記第２の実施の形態と異なる所は、以下に説明する点のみである。本実施の形態では、周辺回路領域Ｙには、いずれのカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂも形成されていない。その代わりに、本実施の形態では、周辺回路領域Ｙにおいて平坦化膜３８上に、入射光束１０２を遮光膜としての金属層３６ａ上に導くレンズ４２が、隙間Ｓの平面視における幅方向全体（隙間Ｓの図６中の左右方向全体）を光入射側（図７中の上側）から覆うように形成されている。なお、周辺回路領域Ｙにも、カラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂのうちのいずれか１層のカラーフィルタを、ダミーのパターンとして形成してもよい。
【００５８】
本実施の形態では、レンズ４２として、柱状レンズとしての円柱状レンズが用いられ、レンズ４２は、その軸線４２ｘが隙間Ｓの平面視における長さ方向（図６中の縦方向）に沿うように配置されている。隙間Ｓが平面視でクランク状に延びているような場合には、レンズ４２の軸線４２ｘが隙間Ｓの長さ方向に沿ってクランク状をなすように、レンズ４２を設ければよい。
【００５９】
本実施の形態では、レンズ４２は、隙間Ｓの長さ方向の全体を覆うように設けられているが、能動素子形成領域３２ａに対応する隙間Ｓの長さ方向の一部のみを覆うようにしてもよい。レンズ４２は、マイクロレンズ３９と同時に、リフロー法等により形成することができる。レンズ４２として用いる柱状レンズの、軸線４２ｘと直交する断面の形状は、必ずしも半円形状に限定されるものではなく、非半円形状であってもよい。
【００６０】
本発明では、レンズ４２は、柱状レンズに限定されるものではなく、例えば、マイクロレンズ３９，４１と同様の半球状のレンズでもよい。レンズ４２として半球状レンズを用いる場合、その半球状レンズの曲率は、マイクロレンズ３９，４１の曲率と同じでもよいし異なっていてもよい。レンズ４２として半球状レンズを用いる場合、１つの半球状レンズのみを、能動素子形成領域３２ａに対応す位置に設けてもよい。隙間Ｓの長さ方向に沿って複数の能動素子形成領域が配置されているような場合には、レンズ４２として半球状レンズを隙間Ｓの長さ方向に沿って複数並設してもよい。もっとも、隙間Ｓの長さ方向に沿って複数の能動素子形成領域が配置されているような場合は、能動素子形成領域への光の入射をより完全に防止するためには、レンズ４２として柱状レンズを用いることが好ましい。
【００６１】
本実施の形態によれば、図７に示すように、周辺回路領域Ｙの隙間Ｓを介して能動素子形成領域３２ａに入射しようとする光束を含むレンズ４２への入射光束１０２は、レンズ４２によって金属層３６ａ上に導かれて金属層３６ａにより反射・吸収されるので、能動素子形成領域３２ａに入射せず、能動素子形成領域３２ａの能動素子が誤動作しない。したがって、能動素子形成領域３２ａが隙間Ｓと重なるようなレイアウトが許容される。
【００６２】
このため、本実施の形態によっても、前記第１及び第２の実施の形態と同様に、周辺回路領域Ｙの各部のレイアウトの自由度が高まり、周辺回路領域Ｙに要する面積を縮小することが可能となる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、隙間Ｓが３層目の金属層３６ａ，３６ｂ間の隙間であり、レンズ４２が３層目の金属層３６ａ上に導くようになっているが、本発明ではこれに限らない。例えば、隙間Ｓは、１層目の金属層間の隙間であってもよいし、２層目の金属層間の隙間であってもよいし、異なる階層の金属層間の隙間であってもよい。また、レンズ４２が入射光束を導く先は、例えば、１層目の金属層や２層目の金属層やその他の遮光膜であってもよい。
【００６４】
なお、本実施の形態では、ダミーのマイクロレンズ４１が設けられているため、画素領域Ｘの端でも中央付近と同様な均一な光学特性を得ることが可能となる。もっとも、本実施の形態において、ダミーのマイクロレンズ４１は必ずしも設ける必要はない。
【００６５】
［第４の実施の形態］
図８は、本発明の第４の実施の形態による固体撮像素子の、画素領域Ｘと周辺回路領域Ｙとの間の境界付近の一部を、模式的に示す概略平面図であり、図４及び図６に対応している。図９は、図８中のＤ−Ｄ’線に沿った概略断面図であり、図５及び図７に対応している。図８及び図９において、図４及び図５中の要素や図６及び図７中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００６６】
本実施の形態による固体撮像素子は、前記第２の実施の形態による固体撮像素子において、前記第３の実施の形態におけるマイクロレンズ４２に相当するマイクロレンズ４２を、周辺回路領域Ｙ上に積層された３層のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂ上に追加したものである。
【００６７】
前記第２の実施の形態では、入射光束１０１（図５参照）のうち３層のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂが積層された多重カラーフィルタを通過する波長成分の光は、わずかながら能動素子形成領域３２ａに入射する。これに対し、本実施の形態では、３層のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂからなる多重カラーフィルタを通過する波長成分の光は、マイクロレンズ４２により金属層３６ａ上に導かれ、能動素子形成領域３２ａに入射しなくなる。したがって、本実施の形態によれば、前記第２の実施の形態に比べて、能動素子形成領域３２ａへの光の入射をより完全に防止することができる。
【００６８】
前記第３の実施の形態では、レンズ４２と隙間Ｓとの関係によっては、レンズ４２によって入射光束を金属層３６ａ上に集光しきれずに能動素子形成領域３２ａへ入射する光が、わずかながら存在する場合がある。このような場合であっても、レンズ４２によって集光しきれなかった光も、３層のカラーフィルタ３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂが積層された多重カラーフィルタにより吸収され、能動素子形成領域３２ａに入射しなくなる。したがって、本実施の形態によれば、前記第３の実施の形態に比べて、能動素子形成領域３２ａへの光の入射をより完全に防止することができる。
【００６９】
このように、本実施の形態によれば、前記第２及び第３の実施の形態と同様の利点が得られる上に、前記第２及び第３の実施の形態に比べて、能動素子形成領域３２ａへの光の入射をより完全に防止することができるという利点も得られる。
【００７０】
以上、本発明の各実施の形態及びその変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７１】
１  固体撮像素子
２  画素
３  フォトダイオード
３２ａ，３２ｂ  能動素子形成領域
３４，３５，３６ａ，３６ｂ  金属層（遮光膜）
３７Ｒ，３７Ｇ，３７Ｂ  カラーフィルタ
３９，４１  マイクロレンズ
４２  レンズ
Ｘ  画素領域
Ｙ  周辺回路領域
【図１】
2011165783.tif 000003
【図２】
2011165783.tif 000004
【図３】
2011165783.tif 000005
【図４】
2011165783.tif 000006
【図５】
2011165783.tif 000007
【図６】
2011165783.tif 000008
【図７】
2011165783.tif 000009
【図８】
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【図９】
2011165783.tif 000011