(57)【要約】【課題】  複数の受光層を積層することにより感度及び解像度の向上をはかることができ、且つｋＴＣ雑音を抑制して再生画像における雑音の低減をはかる。【解決手段】  裏面側から入射される光を受光して信号電荷を生成する光電変換部と、表面側に設けられて信号電荷を読み出す読み出しトランジスタを有し、互いに絶縁膜を介して光軸方向に積層された複数の受光層１１３，１２３，１３３と、複数の受光層の最上層１３３の表面側に絶縁膜を介して積層され、読み出しトランジスタで読み出された信号を処理する信号走査回路２１０が設けられた半導体層２１３と、各絶縁膜の少なくとも一つを貫通して設けられ、各読み出しトランジスタと信号走査回路２１０とをそれぞれ接続するビアと、を備えた固体撮像装置であって、各受光層１１３，１２３，１３３はそれぞれ異なる色信号を取得し、該色信号は信号走査回路２００により外部に出力される。【選択図】      図１
2011049240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元配置される複数の画素毎に、裏面側から入射される光を受光して信号電荷を生成する光電変換部と、表面側に設けられて前記光電変換部で生成された信号電荷を読み出す読み出しトランジスタを有し、互いに絶縁膜を介して光軸方向に積層された複数の受光層と、
前記複数の受光層の最上層の表面側に絶縁膜を介して積層され、前記各読み出しトランジスタで読み出された信号を処理する信号走査回路が設けられた半導体層と、
前記各絶縁膜の少なくとも一つを貫通して設けられ、前記各受光層の読み出しトランジスタと前記信号走査回路とをそれぞれ接続するビアと、
を具備してなり、前記各受光層はそれぞれ異なる色信号を取得し、該色信号は前記信号走査回路により外部に出力されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記ビアは、接続すべき読み出しトランジスタが形成された受光層よりも上層側の受光層を貫通して設けられ、該受光層とは電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１記の固体撮像装置。
【請求項３】
前記信号走査回路とそれぞれ接続するビアは、前記信号走査回路の同じ層にある配線に接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記各受光層の単位画素ピッチは色毎に異なることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記受光層は３層であり、最下層の受光層の裏面側から撮像光学系を介して光が入射されるものであり、
前記各受光層で生成される色信号は、前記撮像光学系に近い受光層から順番に、青を主波長とする信号、緑を主波長とする信号、赤を主波長とする信号であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記各受光層に、光電変換により生成された信号を蓄積するフォトダイオードと、フォトダイオードに蓄積された信号電荷を読み出す読み出しゲートと、読み出しゲートを介して読み出された信号電荷を蓄え電圧に変換する浮遊拡散層とが設けられ、前記浮遊拡散層に前記ビアが接続されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
裏面側から入射される光を受光して信号電荷を生成する光電変換部と、表面側に設けられて前記光電変換部で生成された信号電荷を読み出す読み出しトランジスタを、２次元配置される複数の画素毎に有する複数の受光層を、互いに絶縁膜を介して光軸方向に積層する工程と、
前記複数の受光層の最上層の表面側に絶縁膜を介して半導体層を積層する工程と、
前記半導体層の表面部に、前記読み出しトランジスタで読み出された信号を処理する信号走査回路を設ける工程と、
前記各絶縁膜の少なくとも一つを貫通し、前記各受光層の読み出しトランジスタと前記信号走査回路とをそれぞれ接続するビアを設ける工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
第１のＳｉ層に青を主波長とする光を検出する光電変換部と読み出しトランジスタを、２次元配置される複数の画素毎に対応させて形成する工程と、
前記第１のＳｉ層上に第１の層間絶縁膜を介して第２のＳｉ層を形成する工程と、
前記第２のＳｉ層に緑を主波長とする光を検出する光電変換部と読み出しトランジスタを前記画素に対応して形成する工程と、
前記読み出しトランジスタが形成された前記第２のＳｉ層上に第２の層間絶縁膜を介して第３のＳｉ層を形成する工程と、
前記第３のＳｉ層に赤を主波長とする光を検出する光電変換部と読み出しトランジスタを前記画素に対応して形成する工程と、
前記読み出しトランジスタが形成された前記第３のＳｉ層上に、第３の層間絶縁膜を介して第４のＳｉ層を形成する工程と、
前記第４のＳｉ層に前記各読み出しトランジスタで読み出される信号を処理する信号走査回路を形成する工程と、
前記各層間絶縁膜の少なくとも一つを貫通し、前記第１乃至第３のＳｉ層の各読み出しトランジスタと前記信号走査回路とを接続するビアを形成する工程と、
前記ビアを形成した後に、前記第４のＳｉ層上に第４の層間絶縁膜を介して配線層を形成する工程と、
前記配線層上に支持基板を接着する工程と、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＯＳ型の固体撮像装置に係わり、特に複数の受光層を光軸方向に積層した固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像光学系サイズの縮小の要求は強く、一方で高い解像度に対する要求も同時に高まっている。このため、受光領域の縮小と画素数の増加を同時に実現する必要があり、単位画素サイズの縮小が要求されるようになってきている。
【０００３】
そのような課題を解決するために、Ｓｉ基板中に深さ方向に異なるｎ型拡散層を設け、各々の拡散層に異なる色の信号電荷を蓄積するようにした固体撮像装置が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この装置では、単位Ｓｉ面積当たり通常の構成の画素の３倍の色情報を取得することができる。しかし、同一Ｓｉ内で隣接する３つの信号蓄積領域を設けているために、Ｓｉ内で光電変換された電子が熱拡散により、横方向に隣接する信号蓄積領域間に流入してしまい、それが再生画像において解像度低下、混色の原因となり画質の劣化をもたらしてしまうという問題がある。さらに、同一Ｓｉ内に光電変換領域と信号走査領域の両方が設けられているため、受光領域の面積を大きく取ることはできず、そのために再生画像において感度が低いと云う問題が発生してしまう。
【０００４】
また、信号読み出し回路を設けた半導体基板の上方に透明電極膜によって挟まれた３つの光電変換膜を設け、各々の光電変換膜で異なる色の信号電荷を蓄積するようにした固体撮像層が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、光電変換膜で発生した光電子は金属配線を介してＳｉ基板表面に設けられた蓄積ダイオードに一旦蓄積された後、Ｓｉ上に設けられた信号走査回路により読み出される。そして、非特許文献１と同様に、単位画素当たりで３つの色信号を取得することができる。しかし、光導電膜に金属配線が直接接続されているために、ｋＴＣ雑音等の雑音が発生してしまい、再生画像において大きな雑音が発生してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９４２６３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Keynote paper at the 13th IS&T Color Imaging Conference, Scottsdale, AZ, 2005, pages 314-317
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、複数の受光層を積層することにより感度及び解像度の向上をはかることができ、且つｋＴＣ雑音を抑制して再生画像における雑音の低減をはかり得る固体撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係わる固体撮像装置は、２次元配置される複数の画素毎に、裏面側から入射される光を受光して信号電荷を生成する光電変換部と、表面側に設けられて前記光電変換部で生成された信号電荷を読み出す読み出しトランジスタを有し、互いに絶縁膜を介して光軸方向に積層された複数の受光層と、前記複数の受光層の最上層の表面側に絶縁膜を介して積層され、前記各読み出しトランジスタで読み出された信号を処理する信号走査回路が設けられた半導体層と、前記各絶縁膜の少なくとも一つを貫通して設けられ、前記各受光層の読み出しトランジスタと前記信号走査回路とをそれぞれ接続するビアと、を具備してなり、前記各受光層はそれぞれ異なる色信号を取得し、該色信号は前記信号走査回路により外部に出力されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別の一態様に係わる固体撮像装置の製造方法は、裏面側から入射される光を受光して信号電荷を生成する光電変換部と、表面側に設けられて前記光電変換部で生成された信号電荷を読み出す読み出しトランジスタを、２次元配置される複数の画素毎に有する複数の受光層を、互いに絶縁膜を介して光軸方向に積層する工程と、前記複数の受光層の最上層の表面側に絶縁膜を介して半導体層を積層する工程と、前記半導体層の表面部に、前記読み出しトランジスタで読み出された信号を処理する信号走査回路を設ける工程と、前記各絶縁膜の少なくとも一つを貫通し、前記各受光層の読み出しトランジスタと前記信号走査回路とをそれぞれ接続するビアを設ける工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、受光層を積層することにより感度及び解像度の向上をはかるのは勿論のこと、ｋＴＣ雑音を抑制して再生画像における雑音の低減をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係わるＭＯＳ型固体撮像装置の単位画素の構造を示す断面図。
【図２】図１の固体撮像装置におけるビア部分を拡大して示す断面図。
【図３】図１の構造の単位画素の平面構造を示す図。
【図４】図１の構造の単位画素に対応する信号走査回路部の平面構造を示す図。
【図５】第１の実施形態に係わるＭＯＳ型固体撮像装置の単位画素の回路構成を示す図。
【図６】第１の実施形態に係わるＭＯＳ型固体撮像装置の色毎の画素ピッチを示す図。
【図７】第１の実施形態に係わるＭＯＳ型固体撮像装置の製造工程を示す断面図。
【図８】第１の実施形態に係わるＭＯＳ型固体撮像装置の製造工程を示す断面図。
【図９】第２の実施形態に係わるＭＯＳ型固体撮像装置の単位画素の構造を示す断面図。
【図１０】第３の実施形態に係わるＭＯＳ型固体撮像装置の単位画素の構造を示す断面図。
【図１１】第４の実施形態に係わるＭＯＳ型固体撮像装置の単位画素の構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるＭＯＳ型固体撮像装置の単位画素の構造を示す断面図である。なお、図には示さないが、単位画素はＸ方向（紙面左右方向）及びＹ方向（紙面表裏方向）に２次元配置されている。
【００１４】
図１では、受光層１００となる結晶Ｓｉが３層に光軸方向Ａに絶縁膜を挟んで互いに離間された状態で積層されている。光入射側に近い結晶Ｓｉ層では青色光を主とした信号が光電変換により生成される。光軸方向Ａにその下層に設けられた結晶Ｓｉ層では緑色を主とした信号が光電変換により生成される。その下層に設けられた結晶Ｓｉ層では赤色を主とした信号が光電変換により生成される。
【００１５】
即ち、第１のＳｉ層１１３の表面部（下面部）に読み出しゲート１１４，フォトダイオードを成すｎ型拡散層１１６，及び浮遊拡散層を成すｎ型拡散層１１５が形成され、これらから読み出しトランジスタが構成されている。Ｓｉ層１１３の表面側（下面側）に、第１の層間絶縁膜１１７を介して第２のＳｉ層１２３が接着されている。第２のＳｉ層１２３の表面部に読み出しゲート１２４，フォトダイオードを成すｎ型拡散層１２６，及び浮遊拡散層を成すｎ型拡散層１２５が形成され、Ｓｉ層１２３の表面側（下面側）に第２の層間絶縁膜１２７を介して第３のＳｉ層１３３が接着されている。第３のＳｉ層１３３の表面部に読み出しゲート１３４，フォトダイオードを成すｎ型拡散層１３６，及び浮遊拡散層を成すｎ型拡散層１３５が形成され、Ｓｉ層１３３の表面側（下面側）に第３の層間絶縁膜１３７を介して第４のＳｉ層（半導体層）２１３が接着されている。
【００１６】
Ｓｉ層２１３の表面部（下面部）には、信号走査回路層２１０を構成するための各種トランジスタが形成され、Ｓｉ層２１３の表面上には第４の層間絶縁膜２１７が形成されている。層間絶縁膜２１７の表面上には、第５の層間絶縁膜２２１及び金属配線２２２からなる配線層２２０が形成されている。そして、配線層２２０の表面上には支持基板３００が接着されている。
【００１７】
ここで、Ｓｉ層２１３，各種トランジスタ，及び層間絶縁膜２１７からなる信号走査回路層２１０と、層間絶縁膜２２１及び金属配線２２２からなる配線層２２０と、から信号走査回路２００が形成されている。信号走査回路２００と受光層１００とは、ビア１１８，１２８，１３８を介して接続されている。
【００１８】
図２に、図１中に破線で囲んだビアホール部分の拡大図を示す。ビアホールは結晶Ｓｉ（Ｓｉ層１３３）を貫通して設けられ、ビア１２８を成す金属とＳｉ層１３３とが短絡しないよう、その間には絶縁膜１３９が形成されている。
【００１９】
このような構造にすることにより、以下のような効果が得られる。即ち、単位画素面積当り３つの受光層が積層されているために一つの画素当たり３つの色信号が取得できるために、色解像度の高い画像を得ることができる。その際、各色の受光領域が異なるＳｉ層に設けられているので、光電子の熱拡散により異色隣接画素に信号電子が漏れ込むことにより起こるクロストークが発生しないので、色再現性の良い再生画像が得られる。
【００２０】
また、受光、光電変換、フォトダイオードからの信号電子の読み出しが結晶Ｓｉ内で行われるため、読み出し動作において信号電子の取り残しは発生せず、従って残像、ｋＴＣ雑音が発生しないので、そのため雑音の小さい再生画像を得ることができる。次に、受光領域と信号走査回路とが別々Ｓｉ層に設けられているために、受光層に設けられたフォトダイオードの面積を大きく取ることができるので、蓄積できる信号電子数が増えるので飽和電子数を十分にとることができる。
【００２１】
図３には、図１の構造の単位画素を光軸に垂直な方向に俯瞰した平面レイアウトを示した。図３（ａ）〜（ｃ）は各色信号を取得するためのＳｉ層をそれぞれ個別に表示した図面である。図３（ｄ）は３層の受光Ｓｉを光軸方向に俯瞰して重ねてみた図面である。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、Ｂ（青）信号取得Ｓｉ層１１３では、画素の左下に読み出しトランジスタ（読み出しゲート）１１４及び浮遊拡散層１１５が形成されている。図３（ｂ）に示すように、Ｇ（緑）信号取得Ｓｉ層１２３では、画素の右下に読み出しトランジスタ（読み出しゲート）１２４及び浮遊拡散層１２５が形成されている。図３（ｃ）に示すように、Ｒ（赤）信号取得Ｓｉ層１３４では、画素の右上に読み出しトランジスタ（読み出しゲート）１３４及び浮遊拡散層１３５が形成されている。
【００２３】
そして、これらを重ねた図３（ｄ）では、矩形の画素の３つの角部に読み出しトランジスタ１１４，１２４，１３４及び浮遊拡散層１１５，１２５，１３５が位置することになり、これらの配線が接触することはない。
【００２４】
図４は、信号走査回路を光軸方向に俯瞰した図である。１画素の領域内に、ＲＧＢの３つの層のそれぞれに対応するトランジスタが形成されている。
【００２５】
図５は、本実施形態の単位画素の回路構成を示す等価回路図である。
【００２６】
光電変換のためのフォトダイオード１１、フォトダイオード１１の信号を読み出す読み出しトランジスタ１２、読み出した信号を増幅する増幅トランジスタ１３、信号を読み出すラインを選択する垂直選択トランジスタ１４、信号電荷をリセットするリセットトランジスタ１５が設けられている。ここで、フォトダイオード１１と読み出しトランジスタ１２がＳｉ層に形成されている。
【００２７】
図示しない垂直シフトレジスタから水平方向に配線されている水平アドレス線ＡＤＲ−Ｇ，Ｂ，Ｒは対応する垂直選択トランジスタ１４のゲートに接続され、信号を読み出すラインを決めている。リセット線ＲＥＳＥＴ−Ｇ，Ｂ，Ｒは対応するリセットトランジスタ１５のゲートに結線されている。読み出しトランジスタ１２のゲートには、読み出し線ＲＥＡＤ−Ｇ，Ｂ，Ｒが接続されている。
【００２８】
増幅トランジスタ１３のソースはＶＤＤに接続され、ドレインは垂直選択トランジスタ１４のソースに接続されている。垂直選択トランジスタ１４のドレインは、ＳＩＧ−Ｒ，Ｇ，Ｂにそれぞれ接続されている。
【００２９】
このような構成において、読み出し行の選択トランジスタ１４が、水平アドレス線ＡＤＲ−Ｇ，Ｂ，Ｒから送られる行選択パルスによりＯＮ状態になる。続いて、同様にしてリセット線ＲＥＳＥＴ−Ｇ，Ｂ，Ｒから送られたリセットパルスによりリセットトランジスタ１５がＯＮ状態になり浮遊拡散層の電位に近い電圧にリセットされ、その後リセットトランジスタ１５はＯＦＦ状態になる。その後、読み出しトランジスタ１２がＯＮ状態になりフォトダイオード１１に蓄積された信号電荷が浮遊拡散層に読み出され、浮遊拡散層の電位が読み出された信号電荷数に応じて変調される。変調された信号は垂直信号線に読み出される。
【００３０】
図６は、本実施形態のＭＯＳ型固体撮像装置の色毎の画素ピッチを示す図である。図６（ａ）は、前記図４に示したのと同様に各色（ＲＧＢ）の単位画素の占める面積が同じである場合の実施例について示した図面である。図６（ｂ）は、主に緑信号を取得する画素のみ単位画素のピッチを１／２にした場合の例について示している。
【００３１】
本実施形態では、色毎に異なるＳｉ受光層を設けているので、図６（ｂ）に示した例のように、色毎に異なるピッチで画素を配置することが可能である。このように本実施形態においては、色信号を取得するピッチを色毎に個別に変えることができるため、例えばＧ信号のみ解像度を高くでき、高い解像度を持つ輝度信号を得ることができる。なお、図６（ｂ）には緑信号を取得する画素のみピッチが異なる例について示したが、その他の色の場合であっても同様に適用することができる。
【００３２】
次に、本実施形態の固体撮像装置の製造方法について、図７及び図８を参照して説明する。
【００３３】
まず、図７（ａ）に示すように、Ｓｉ単結晶基板１１１上にＳｉＯ2 からなる絶縁膜１１２を介して第１のＳｉ層１１３を設けたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用意し、Ｓｉ層１１３の表面部にフォトダイオードを成すｎ型拡散層１１６と、浮遊拡散層を成すｎ型拡散層１１５を形成する。さらに、これらに隣接してＳｉ層１１３の表面上にポリＳｉから成るＭＯＳゲート電極１１４を形成することにより、前記読み出しトランジスタ１２を形成する。
【００３４】
次いで、図７（ｂ）に示すように、Ｓｉ層１１３の表面上にＴＥＯＳ膜等からなる第１の層間絶縁膜１１７を堆積形成する。
【００３５】
次いで、図７（ｃ）に示すように、Ｓｉ単結晶基板１２１上にＳｉＯ2 からなる絶縁膜１２２を介して第２のＳｉ層１２３を設けたＳＯＩ基板を用意し、Ｓｉ層１２３を層間絶縁膜１１７上に張り合わせる。
【００３６】
次いで、図７（ｄ）に示すように、張り合わせたＳＯＩ基板のうち、Ｓｉ基板１２１及び絶縁膜１２２のみを剥がし、絶縁膜１１７上に結晶Ｓｉ層１２３のみを残す。
【００３７】
次いで、図７（ｅ）に示すように、Ｓｉ層１２３上に前述と同様の方法で、フォトダイオード１２６、浮遊拡散層１２５、ＭＯＳゲート１２４を形成する。
【００３８】
次いで、図７（ｆ）に示すように、Ｓｉ層１２３上に同様にＴＥＯＳ等から成る第２の層間絶縁膜１２７を形成し、その上に第３のＳｉ層１３３を形成する。
【００３９】
次いで、図７（ｇ）に示すように、同様の方法で結晶Ｓｉ層１３３にフォトダイオード１３６、浮遊拡散層１３５、読出しゲート１３４を形成する。
【００４０】
次いで、図７（ｈ）に示すように、同様の方法でＳｉ層１３上に第３の絶縁膜１３７及び第４のＳｉ層２１３を形成し、そこにｎ型拡散層、ＭＯＳゲートを形成するが、このＳｉ層２１３にはｎ型拡散層からなるＳ／Ｄ領域、ポリＳｉからなるＭＯＳゲートが形成される。それらは素子動作時には行選択トランジスタ１４、増幅トランジスタ１３、リセットトランジスタ１５を成す信号走査回路として動作する。そして、Ｓｉ層２１３上に、ＴＥＯＳ等による第４の層間絶縁膜２１７を形成する。
【００４１】
次いで、図８（ｉ）に示すように、最上層絶縁膜２１７の表面からビアホールとＳｉ貫通ビアを形成する。具体的には、Ｂ信号取得層に関しては、絶縁膜２１７，１３７，１２７，１１７及びＳｉ層２１３，１３３，１２３を貫通するビアホールを形成し、ゲート電極１１４及び拡散層１１５に繋がるビア１１８を形成する。Ｇ信号取得層に関しては、絶縁膜２１７，１３７，１２７及びＳｉ層２１３，１３３を貫通するビアホールを形成し、ゲート電極１２４及び拡散層１２５に繋がるビア１２８を形成する。Ｒ信号取得層に関しては、絶縁膜２１７，１３７及びＳｉ層２１３を貫通するビアホールを形成し、ゲート電極１３４及び拡散層１３５に繋がるビア１３８を形成する。
【００４２】
次いで、図８（ｊ）に示すように、絶縁膜２１７上に、Ｓｉ貫通ビアに接続される金属配線２２１及び層間絶縁膜２２２からなる配線層２２０を形成する。
【００４３】
次いで、図８（ｋ）に示すように、配線層２２０上に支持基板３００を接着する。なお、この図では配線層２２０における金属配線を一部省略している。
【００４４】
次いで、図８（ｌ）に示すように、ＳＯＩ基板のＳｉ基板１１１及び絶縁膜１１２をＳｉ層１１３から剥離することにより、Ｓｉ層１１３の裏面を露出させる。そして、露出したＳｉ層１１３の裏面にマイクロレンズ等を形成することにより、固体撮像装置が完成することになる。
【００４５】
このように本実施形態によれば、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色信号を取得するＳｉ層１１３，１２３，１３３を撮像光学系の光軸方向に積層し、それらＳｉ層を互いに絶縁膜で離間して形成することにより、単位画素当たり３倍の色信号を取得することができる。各受光Ｓｉ層１１３，１２３，１３３上には配線層が無いために高い量子効率を実現することができる。また、各色信号を取得するＳｉ層１１３，１２３，１３３は絶縁膜で離間されていることから電気的なクロストークは発生しないため、混色が低減した色信号を取得することができる。
【００４６】
さらに、各Ｓｉ層１１３，１２３，１３３において光電変換により生成された信号電荷は、受光Ｓｉ層と同一Ｓｉ内に設けられた読出しゲートを介して、同様に同一Ｓｉ層内に設けられた浮遊拡散層に一旦読出され、浮遊拡散層に読み出された信号電荷は配線によりＳｉ受光層とは異なるＳｉ層に配線により伝達されて信号走査回路により読み出される。このため、フォトダイオード面積が大きく飽和電荷量を大きくすることができ、尚且つｋＴＣ雑音、残像の無い低雑音を実現することができる。
【００４７】
（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態に係わるＭＯＳ型固体撮像装置の単位画素の構成を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００４８】
本実施形態の基本構成は先に説明した第１の実施形態と同様であり、本実施形態が先の第１の実施形態と異なる点は、受光層となるＳｉ層の厚みが異なっていることである。
【００４９】
本実施形態においては、主に青色の光を受光するための第１のＳｉ層１１３の厚さはその他のＳｉ層１２３，１３３の厚さに比べて薄くなっている。また、主に緑色の光を受光するための第２のＳｉ層１２３の厚さは青色の光を受光するための第１のＳｉ層１１３の厚さよりも厚く、更に主に赤色の光を受光するための第３のＳｉ層１３３の厚さよりも薄くなっている。
【００５０】
このような構成であれば、先の第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、次のような効果も得られる。即ち、青信号取得のための第１のＳｉ層１１３の厚みを薄くしているため、Ｓｉ層１１３での長波長側の光（緑、赤）の受光効率が低減する。このため、長波長側に混色の少ない青色信号が得られる。また、緑色信号取得のためのＳｉ層１２３の厚みをＳｉ層１３３よりも薄くしているため、Ｓｉ層１２３での（赤）の受光効率が低減する。このため、長波長側に混色の少ない緑色信号が得られる。従って、色再現性の向上をはかることができる。
【００５１】
（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係わるＭＯＳ型固体撮像装置の単位画素の構成を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００５２】
本実施形態においても、図１に示したのと同様に、受光層となる半導体層が３層に光軸方向Ａに絶縁膜を挟んで互いに離間された状態で積層されている。本実施形態が、先の第１の実施形態と異なる点は、各受光層となる半導体層がそれぞれ異なるバンドギャップを持つことである。
【００５３】
本実施形態においては、主に青色の光を受光するための半導体層はＳｉ層１１３、また主に緑色の光を受光するための半導体層はＳｉ層１２３、更に主に赤色の光を受光するための半導体層はＧｅ層１４３の場合について示した。
【００５４】
このような構成であれば、赤信号取得のためのＧｅ層１３３での長波長側の光（赤）の受光効率が増加するために、長波長側での感度が高い撮像素子を実現することができる。
【００５５】
（第４の実施形態）
図１１は、本発明の第４の実施形態に係わるＭＯＳ型固体撮像装置の単位画素の構成を示す断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００５６】
本実施形態では、前記図１に示したものと同様に、受光層となる結晶Ｓｉが光軸方向Ａに絶縁膜を挟んで互いに離間された状態で積層されている。本実施形態が先の第１の実施形態と異なる点は、受光層となる結晶Ｓｉが３層ではなく２層で構成されていることである。即ち、図１１に示した実施形態においては、主に青色の光と緑色の光を受光するための第１及び第２のＳｉ層が一つの結晶Ｓｉ層１５３で形成されている。
【００５７】
このような構成であれば、青色信号と緑色信号の分光特性は長波長側に混色を持たない良好な分光特性となり、色再現性の良い良好な再生画像を得ることができるという利点がある。このように、積層する受光Ｓｉ層の数は３層に限ることなく、２層、或いは４層での構成も可能である。
【００５８】
（変形例）
以上、第１乃至第３の実施形態および比較例を用いて本発明の説明を行ったが、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００５９】
１１…フォトダイオード
１２…読み出しトランジスタ
１３…増幅トランジスタ
１４…垂直選択トランジスタ
１５…リセットトランジスタ
１００…受光層
１１１，１２１…Ｓｉ単結晶基板
１１２，１２２…埋め込み絶縁膜
１１３…第１のＳｉ層
１１４，１２４，１３４…ゲート電極
１１５，１１６，１２５，１２６，１３５，１３６…拡散層
１１７，１２７，１３７，２１７…層間絶縁膜
１１８，１２８，１３８…ビア
１２３…第２のＳｉ層
１３３…第３のＳｉ層
１３９…絶縁膜
２００…信号走査回路部
２１３…第４のＳｉ層
２２０…配線層
【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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