(57)【要約】【課題】受光感度を向上させることができる固体撮像装置を提供すること。【解決手段】実施形態に係る固体撮像装置は、半導体層と、有機光電変換層と、マイクロレンズとを備える。半導体層には、入射する光を光電変換する複数の光電変換素子が設けられる。有機光電変換層は、半導体層の受光面側に設けられ、所定波長域の光を吸収して光電変換し、所定波長域以外の波長域の光を透過させる。マイクロレンズは、有機光電変換層を介して複数の光電変換素子の各受光面とそれぞれ対向する位置に設けられ、入射する光を光電変換素子へ集光する。【選択図】図４
2015170620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する光を光電変換する複数の光電変換素子が設けられる半導体層と、
前記半導体層の受光面側に設けられ、所定波長域の光を吸収して光電変換し、前記所定波長域以外の波長域の光を透過させる有機光電変換層と、
前記有機光電変換層を介して前記複数の光電変換素子の各受光面とそれぞれ対向する位置に設けられ、入射する光を前記光電変換素子へ集光するマイクロレンズと
を備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記有機光電変換層は、
緑色に対応する前記所定波長域の光を吸収する
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記有機光電変換層の受光面側に設けられる第１の透明電極と、
前記有機光電変換層の受光面側とは逆の面側に設けられる複数の第２の透明電極と
を備え、
前記有機光電変換層および前記第１の透明電極は、
前記複数の光電変換素子の受光面側を含む領域を覆うように設けられ、
前記第２の透明電極は、
該第２の透明電極を前記半導体層へ投影して形成される投影領域の一部が隣接する前記光電変換素子の受光面側における一部を覆うように設けられる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記マイクロレンズは、
設置面積が対向する前記光電変換素子における受光面の面積よりも大きい
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記半導体層の内部における受光面側とは逆の面側に設けられ、前記第２の透明電極により集められた電荷を保持するストレージダイオードと、
前記半導体層内に埋設され、前記第２の透明電極と前記ストレージダイオードとを接続し、前記第２の透明電極から前記ストレージダイオードへ前記電荷を排出するコンタクトプラグと、
前記半導体層の内部における受光面側とは逆の面側に設けられ、前記ストレージダイオードから転送される前記電荷を蓄積するフローティングディフュージョンと、
前記半導体層の受光面側とは逆の表面側に設けられ、前記ストレージダイオードから前記フローティングディフュージョンへ前記電荷を転送する読み出し用ゲートと
をさらに備えことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像装置は、入射する光を光電変換する複数の光電変換素子を備える。各光電変換素子の受光面側には、例えば、赤色、青色、緑色のうち、いずれか一色の光を選択的に透過させるカラーフィルタが、２次元状にベイヤー配列される。
【０００３】
かかる固体撮像装置は、近年、小型化が進むにつれて撮像画像の各画素に対応する光電変換素子が微細化される傾向にある。これに伴い、固体撮像装置では、各光電変換素子の受光面の面積が縮小されるので、受光感度が低下するという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３０２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一つの実施形態は、受光感度を向上させることができる固体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】
【０００６】
本発明の一つの実施形態によれば、固体撮像装置が提供される。固体撮像装置は、半導体層と、有機光電変換層と、マイクロレンズとを備える。半導体層には、入射する光を光電変換する複数の光電変換素子が設けられる。有機光電変換層は、前記半導体層の受光面側に設けられ、所定波長域の光を吸収して光電変換し、前記所定波長域以外の波長域の光を透過させる。マイクロレンズは、前記有機光電変換層を介して前記複数の光電変換素子の各受光面とそれぞれ対向する位置に設けられ、入射する光を前記光電変換素子へ集光する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る固体撮像装置を備えるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態に係る画素アレイの上面を模式的に示す説明図。
【図４】図３に示す画素アレイのＰ−Ｐ´線における断面を示す説明図。
【図５】第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面模式図。
【図６】第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面模式図。
【図７】第１の実施形態に係る固体撮像装置の製造工程を示す断面模式図。
【図８】第１の実施形態に係る画素アレイの構成の一部を示す説明図。
【図９】第２の実施形態に係る画素アレイの構成の一部を示す説明図。
【図１０】第３の実施形態に係るイメージセンサの一部を示す断面視による説明図。
【図１１】第４の実施形態に係る画素アレイの平面を模式的に示す説明図。
【図１２】図１１に示す画素アレイのＱ−Ｑ´線における断面を示す説明図。
【図１３】第５の実施形態に係るイメージセンサの一部を示す断面視による説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法について詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１４を備えるデジタルカメラ１の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、デジタルカメラ１は、カメラモジュール１１と後段処理部１２とを備える。
【００１０】
カメラモジュール１１は、撮像光学系１３と固体撮像装置１４とを備える。撮像光学系１３は、被写体からの光を取り込み、被写体像を結像させる。固体撮像装置１４は、撮像光学系１３によって結像される被写体像を撮像し、撮像によって得られた画像信号を後段処理部１２へ出力する。かかるカメラモジュール１１は、デジタルカメラ１以外に、例えば、カメラ付き携帯端末などの電子機器に適用される。
【００１１】
後段処理部１２は、ＩＳＰ（Image  Signal  Processor）１５、記憶部１６および表示部１７を備える。ＩＳＰ１５は、固体撮像装置１４から入力される画像信号の信号処理を行う。かかるＩＳＰ１５は、例えば、ノイズ除去処理、欠陥画素補正処理、解像度変換処理などの高画質化処理を行う。
【００１２】
そして、ＩＳＰ１５は、信号処理後の画像信号を記憶部１６、表示部１７およびカメラモジュール１１内の固体撮像装置１４が備える後述の信号処理回路２１（図２参照）へ出力する。ＩＳＰ１５からカメラモジュール１１へフィードバックされる画像信号は、固体撮像装置１４の調整や制御に用いられる。
【００１３】
記憶部１６は、ＩＳＰ１５から入力される画像信号を画像として記憶する。また、記憶部１６は、記憶した画像の画像信号をユーザの操作などに応じて表示部１７へ出力する。表示部１７は、ＩＳＰ１５あるいは記憶部１６から入力される画像信号に応じて画像を表示する。かかる表示部１７は、例えば、液晶ディスプレイなどである。
【００１４】
次に、図２を参照しながらカメラモジュール１が備える固体撮像装置１４について説明する。図２は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１４の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、固体撮像装置１４は、イメージセンサ２０と、信号処理回路２１とを備える。
【００１５】
ここでは、イメージセンサ２０が、入射光を光電変換する光電変換素子における入射光が入射する面とは逆の面側に配線層が形成される所謂裏面照射型ＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサである場合について説明する。
【００１６】
なお、第１の実施形態に係るイメージセンサ２０は、裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサに限定するものではなく、表面照射型ＣＭＯＳイメージセンサや、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）イメージセンサ等といった任意のイメージセンサであってもよい。
【００１７】
イメージセンサ２０は、周辺回路２２と、画素アレイ２３とを備える。また、周辺回路２２は、垂直シフトレジスタ２４、タイミング制御部２５、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）２６、ＡＤＣ（アナログデジタル変換部）２７、およびラインメモリ２８を備える。
【００１８】
画素アレイ２３は、イメージセンサ２０の撮像領域に設けられる。かかる画素アレイ２３には、撮像画像の各画素に対応する複数の光電変換素子が配置されている。そして、画素アレイ２３は、各画素に対応する各光電変換素子が入射光量に応じた信号電荷（例えば、電子）を発生させて蓄積する。
【００１９】
タイミング制御部２５は、垂直シフトレジスタ２４に対して動作タイミングの基準となるパルス信号を出力する処理部である。垂直シフトレジスタ２４は、配置された複数の光電変換素子の中から信号電荷を読み出す光電変換素子を行単位で順次選択するための選択信号を画素アレイ２３へ出力する処理部である。
【００２０】
画素アレイ２３は、垂直シフトレジスタ２４から入力される選択信号によって行単位で選択される各光電変換素子に蓄積された信号電荷を、各画素の輝度を示す画素信号として光電変換素子からＣＤＳ２６へ出力する。
【００２１】
ＣＤＳ２６は、画素アレイ２３から入力される画素信号から、相関二重サンプリングによってノイズを除去してＡＤＣ２７へ出力する処理部である。ＡＤＣ２７は、ＣＤＳ２６から入力されるアナログの画素信号をデジタルの画素信号へ変換してラインメモリ２８へ出力する処理部である。ラインメモリ２８は、ＡＤＣ２７から入力される画素信号を一時的に保持し、画素アレイ２３における光電変換素子の行毎に信号処理回路２１へ出力する処理部である。
【００２２】
信号処理回路２１は、ラインメモリ２８から入力される画素信号に対して所定の信号処理を行って後段処理部１２へ出力する処理部である。信号処理回路２１は、画素信号に対して、例えば、レンズシェーディング補正、傷補正、ノイズ低減処理などの信号処理を行う。
【００２３】
このように、イメージセンサ２０では、画素アレイ２３に配置される複数の光電変換素子が入射光を受光量に応じた量の信号電荷へ光電変換して蓄積し、周辺回路２２が各光電変換素子に蓄積された信号電荷を画素信号として読み出すことによって撮像を行う。
【００２４】
このイメージセンサ２０は、所定波長域以外の波長域の光（例えば、青色光または赤色光）を受光して光電変換する光電変換素子の受光面側に、所定波長域の光（例えば、緑色光）を吸収して光電変換し、所定波長域以外の光を透過させる有機光電変換層を備える。
【００２５】
かかる有機光電変換層は、複数の光電変換素子の受光面を含む領域全体を覆うように設けられる。これにより、イメージセンサ２０では、例えば、緑色光を光電変換する有機光電変換層の光が入射する側の面全体が、緑色光用の受光面となる。したがって、イメージセンサ２０では、緑色光を有機光電変換層へ光を集光するマイクロレンズが不要となる。
【００２６】
このため、イメージセンサ２０では、従来、緑色光用のマイクロレンズが設けられていたスペースを青色光用または赤色光用のマイクロレンズの設置スペースとして使用することが可能となる。そこで、イメージセンサ２０では、有機光電変換層の受光面側に、所定波長域以外の波長域の光（例えば、青色光または赤色光）を光電変換素子へ集光する従来よりも受光面積が大きなマイクロレンズが設けられる。
【００２７】
かかるイメージセンサ２０によれば、例えば、有機光電変換層の受光面全体によって緑色光を受光し、従来よりも受光面積の大きなマイクロレンズによって、赤色光と青色光とを光電変換素子へ集光させることによって、受光感度を向上させることができる。
【００２８】
以下、受光感度を向上させた画素アレイ２３について、より具体的に説明する。図３は、第１の実施形態に係る画素アレイ２３の上面を模式的に示す説明図である。なお、図３においては、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
【００２９】
図３に示すように、画素アレイ２３では、半導体層内における赤色の光を受光する光電変換素子５ａと青色の光を受光する光電変換素子５ｂとが平面視において千鳥配列となるように配置される。
【００３０】
具体的には、平面視矩形状の光電変換素子５ａが行列状に所定の幅を空けて２次元配列され、各光電変換素子５ａによって四方を囲まれる領域の中心に平面視矩形状の光電変換素子５ｂがそれぞれ配置される。
【００３１】
また、図３において、赤色の光を受光する光電変換素子５ａを示す矩形内にはＲの文字を付し、青色の光を受光する光電変換素子５ｂを示す矩形内にはＢの文字を付して、各光電変換素子５ａ，５ｂの配置関係を明確にしている。なお、以下において、赤色の光を受光する光電変換素子５ａを赤色用の光電変換素子５ａと称し、青色の光を受光する光電変換素子５ｂを青色用の光電変換素子５ｂと称する。
【００３２】
また、画素アレイ２３は、Ｚ軸正方向において、赤色用の光電変換素子５ａに対向する位置に赤の色光を選択的に透過するカラーフィルタが設けられ、青色用の光電変換素子５ｂに対向する位置に青の色光を選択的に透過するカラーフィルタが設けられる。これらカラーフィルタについては、便宜上図３に示しておらず、後述の図４に示す。
【００３３】
また、図３に示すように、画素アレイ２３は、光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０側に第２の透明電極に相当する下部透明電極４が設けられる。この下部透明電極４は、後述する緑色の光を選択的に吸収する有機光電変換層により変換された信号電荷を１画素ごとに読み出す画素電極である。有機光電変換層は、下部透明電極４の受光面上に各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０を覆うように一枚のシートとして設けられる。
【００３４】
つまり、緑色の画素となる下部透明電極４および有機光電変換層は、千鳥配列された赤色の画素である光電変換素子５ａおよび青色の画素である光電変換素子５ｂの受光面５０側に積層される。
【００３５】
図３に示すように、下部透明電極４は平面視矩形状に形成され、各光電変換素子５ａ，５ｂによって四方を囲まれる領域とＺ軸正方向においてそれぞれ対向する位置に平面視においてハニカム配列される。具体的には、各下部透明電極４は、下部透明電極４のＹ軸方向に平行な対角線が光電変換素子５ａ，５ｂのＸ軸方向に平行な辺に対して９０度となるようにそれぞれ配列される。なお、図３において、下部透明電極４を示す矩形内にはＧの文字を付して下部透明電極４の配置関係を示している。
【００３６】
このように配置された各下部透明電極４は、下部透明電極４の中心が各光電変換素子５ａ，５ｂによって四方を囲まれる領域の中心に位置し、下部透明電極４の各頂点が光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０上に位置する。つまり、下部透明電極４は、下部透明電極４の四隅の一部が各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０の一部と重なっている。なお、光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０とは、光電変換素子５ａ，５ｂにおける光が入射する側の端面のことをいう。
【００３７】
また、図３に示すように、画素アレイ２３は、有機光電変換層の受光面側に、入射する光が各光電変換素子５ａ，５ｂへ集光するマイクロレンズ３が各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０とＺ軸正方向においてそれぞれ対向する位置に設けられる。
【００３８】
具体的には、平面視円状のマイクロレンズ３が光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０を平面視において内包するように設けられる。各マイクロレンズ３の光学中心は、各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０の中心にそれぞれある。赤色用の光電変換素子５ａの受光面５０が内包されるマイクロレンズ３の外周縁は、青色用の光電変換素子５ｂの受光面５０が内包されるマイクロレンズ３の外周縁に接している。つまり、マイクロレンズ３の平面視面積は、光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０の面積よりも大きくなっている。
【００３９】
このように、有機光電変換層の受光面側には、赤色用の光電変換素子５ａへ入射する光を集光するためのマイクロレンズ３と、青色用の光電変換素子５ｂへ入射する光を集光するためのマイクロレンズ３とが設けられる。
【００４０】
かかる画素アレイ２３では、下部透明電極４の受光面上に各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０を覆うように一枚のシートとして有機光電変換層が設けられる。このため、有機光電変換層は、画素アレイ２３の受光面の全面に向かって入射する光を容易に捕捉し感知することができる。つまり、画素アレイ２３では、赤色、青色および緑色の光のうち緑色の光を確実に有機光電変換層で捕捉することができるため、緑色の光をマイクロレンズ３で集光する必要がない。
【００４１】
一方、画素アレイ２３では、半導体層内において赤色用の光電変換素子５ａと青色用の光電変換素子５ｂが散在しているため、これらの光電変換素子５ａ，５ｂに光を集光するために赤色の画素用のマイクロレンズ３と青色の画素用のマイクロレンズ３が必要である。このため、画素アレイ２３では、有機光電変換層の受光面側において、赤色の画素用のマイクロレンズ３と、青色の画素用のマイクロレンズ３とが設けられる。
【００４２】
このことから、画素アレイ２３では、有機光電変換層の受光面側のマイクロレンズ３の敷設領域において、赤色の画素用のマイクロレンズ３および青色の画素用のマイクロレンズ３の設置に領域を十分に使用することができる。これにより、画素アレイ２３では、各光電変換素子５ａ，５ｂとそれぞれ対向する位置に設けられるマイクロレンズ３の設置面積を大きく設定することができる。
【００４３】
具体的に説明すると、半導体層内において赤色、青色および緑色の画素がベイヤー配列にある画素アレイでは、各画素に対応する位置にマイクロレンズが設置されるため、各マイクロレンズが四方にあるマイクロレンズに接した状態にある。つまり、マイクロレンズは、画素の受光面積以上に大きくすることができない。
【００４４】
一方、画素アレイ２３では、緑色の画素用のマイクロレンズが不要であるため、ベイヤー配列において対角に２個配置した緑色の画素の領域を赤色の画素用のマイクロレンズ３および青色の画素用のマイクロレンズ３の設置に使うことができる。
【００４５】
このため、画素アレイ２３では、ベイヤー配列された各画素とそれぞれ対向する位置に設けられたマイクロレンズに比べて、緑色２画素の占有領域を使用できるのでマイクロレンズ３の設置面積を約２倍に近い大きさに設定することができる。これにより、画素アレイ２３では、各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０に入射する光の量を大幅に増やすことができる。
【００４６】
また、画素アレイ２３では、各光電変換素子５ａ，５ｂによって四方を囲まれる領域とそれぞれ対向する位置に下部透明電極４を設けることで、同一平面上に光電変換素子５ａ，５ｂがないため下部透明電極４の画素面積を大きく設定することができる。
【００４７】
具体的には、下部透明電極４の四隅を光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０上に重ねることができるので、各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０の面積に比べて、下部透明電極４の画素面積を約２倍に近い大きさに設定することができる。これにより、画素アレイ２３では、有機光電変換層により変換された信号電荷を読み出す量を増やすことができる。
【００４８】
また、画素アレイ２３では、下部透明電極４および有機光電変換層が緑色の画素となるため、半導体層内において緑色の画素の設置に必要であった領域を赤色用の光電変換素子５ａおよび青色用の光電変換素子５ｂの設置領域として有効に使うことができる。
【００４９】
このように、固体撮像装置１４では、赤色、青色および緑色の画素がベイヤー配列にある画素アレイと同じサイズであっても、緑色の画素となる下部透明電極４および有機光電変換層を設けることで従来の固体撮像装置に比べて受光感度を向上させることができる。
【００５０】
次に  第１の実施形態に係る画素アレイ２３の断面構造について図４を参照して説明する。図４は、図３に示す画素アレイ２３のＰ−Ｐ´線における断面を示す説明図である。
【００５１】
図４に示すように、画素アレイ２３は、第１導電型（ここでは、Ｐ型とする）の半導体（ここでは、Ｓｉ：シリコンとする）層５１を備える。Ｐ型のＳｉ層５１の内部には、第２導電型（ここでは、Ｎ型とする）のＳｉ領域５２が設けられる。画素アレイ２３では、Ｐ型のＳｉ層５１とＮ型のＳｉ領域５２とのＰＮ接合によって形成されるフォトダイオードが、前述の光電変換素子５ａ，５ｂとなる。
【００５２】
Ｐ型のＳｉ層５１における光９が入射する側の表面には、絶縁膜６２および透光性を有する絶縁材料からなる絶縁層７０がこの順に設けられる。絶縁層７０の内部には、赤の色光を選択的に透過するカラーフィルタ７ａと、青の色光を選択的に透過するカラーフィルタ７ｂと、遮光部材６３とが埋設される。
【００５３】
なお、図４では、画素アレイ２３におけるカラーフィルタ７ａが光電変換素子５ａの直上に設置された箇所の断面を示しており、カラーフィルタ７ｂが図示されていない。カラーフィルタ７ｂについては、以下において青の色光を選択的に透過するカラーフィルタを意味するものとして記載する。
【００５４】
かかるカラーフィルタ７ａ，７ｂは、絶縁層７０内における各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０と対向する位置にそれぞれ設けられる。具体的には、平面視矩形状のカラーフィルタ７ａが絶縁膜６２の上面に光電変換素子５ａの受光面５０全体を覆うように設けられる。また、平面視矩形状のカラーフィルタ７ｂが絶縁膜６２の上面に光電変換素子５ｂの受光面５０全体を覆うように設けられる。
【００５５】
遮光部材６３は、絶縁層７０における各光電変換素子５ａ，５ｂによって四方を囲まれる領域と対向する位置にそれぞれ設けられる。この遮光部材６３は、マイクロレンズ３に対して斜め方向に通過した光９が隣の光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０へ入射することによる、いわゆる光学的混色を抑制する。
【００５６】
また、絶縁層７０の光９が入射する側の表面には、下部透明電極４、有機光電変換層４０および第１の透明電極に相当する上部透明電極４１がこの順に設けられる。なお、上部透明電極４と上部透明電極４との間は、上部透明電極４を１画素として区画するための絶縁膜４５が設けられる。
【００５７】
前述の下部透明電極（画素電極）４は、絶縁層７０における光９が入射する側の表面に下部透明電極４をＰ型のＳｉ層５１へ投影して形成される投影領域の周縁部が平面視において光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０における一部と重なるように設けられる。下部透明電極４は、例えば、少なくとも赤色、青色の波長域の光９を透過する。
【００５８】
有機光電変換層４０は、下部透明電極４の受光面上に、複数の光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０を覆うように一枚のシートとして設けられる。有機光電変換層４０は、例えば、緑色の波長域の光９を吸収して、その光９に応じた電荷を発生させ、少なくとも赤色、青色の波長域の光９を透過する。
【００５９】
上部透明電極４１は、有機光電変換層４０の受光面上に、複数の光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０を覆うように一枚のシートとして設けられる。上部透明電極４１は、例えば、少なくとも赤色、青色及び緑色の波長域の光９を透過する。また、上部透明電極４１は、外部から供給されたバイアス電圧を有機光電変換層４０へ印加する。これにより、有機光電変換層４０で発生した電荷は、各下部透明電極４にそれぞれ集められる。
【００６０】
また、画素アレイ２３には、下部透明電極４で集められた電荷を排出するためのコンタクトプラグ６と、コンタクトプラグ６によって排出された電荷を保持するためのストレージダイオード５とが設けられる。コンタクトプラグ６は、導電膜６０と絶縁膜６１とで構成される。ストレージダイオード５３は、Ｐ型のＳｉ層５１における光９が入射する側とは逆側の表面にＮ型のＳｉ領域として形成される。
【００６１】
コンタクトプラグ６は、各光電変換素子５ａ，５ｂによって四方を囲まれる領域に位置し、絶縁層７０における光９が入射する側の表面から遮光部材６３を介してＰ型のＳｉ層５１における光９が入射する側とは逆側の表面へ向かって延びるように埋設される。
【００６２】
コンタクトプラグ６の上端は、下部透明電極４における光９が入射する側とは逆側の表面に電気的に接続される。コンタクトプラグ６の下端は、ストレージダイオード５３に電気的に接続される。
【００６３】
ストレージダイオード５３は、下部透明電極４で集められた電荷を一時的に保持する電荷保持部として機能する。なお、ストレージダイオード５３に保持された電荷は、後述するフローティングディフュージョンへ転送される。
【００６４】
このように、画素アレイ２３では、Ｐ型のＳｉ層５１における各光電変換素子５ａ，５ｂで四方を囲まれる領域に、コンタクトプラグ６およびストレージダイオード５３がそれぞれ設けられる。
【００６５】
また、上部透明電極４１の受光面上には、入射した光９をＰ型のＳｉ層５１側へ導く導波路４２を介して前述のマイクロレンズ３が各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０とそれぞれ対向する位置に設けられる。
【００６６】
また、画素アレイ２３は、Ｐ型のＳｉ層５１における光９が入射する側とは逆側の表面に、内部に多層配線３３や読み出し用ゲート３４などを備えた絶縁層３２、接着層３１および支持基板３０がこの順に設けられる。
【００６７】
多層配線３３などは、ストレージダイオード５３に蓄積された電荷を画素信号としてＣＤＳ２６へ出力するための構成の一部である。これらの構成については、図８を参照して後述する。
【００６８】
かかる画素アレイ２３では、先ず、各マイクロレンズ３によって集光された赤色、青色および緑色の波長域を含む光９が、有機光電変換層４０に入射する。なお、有機光電変換層４０は、各マイクロレンズ３で囲まれる空間を通過する赤色、青色および緑色の波長域を含む光９も受ける。
【００６９】
有機光電変換層４０は、緑色の波長域の光９を選択的に吸収して光電変換し、その吸収した光９に応じた電荷を発生させる。この電荷は、上部透明電極４１を通じて外部から供給されたバイアス電圧を有機光電変換層４０へ印加することで各下部透明電極４にそれぞれ集められる。下部透明電極４に集められた電荷は、コンタクトプラグ６を通じてストレージダイオード５３へ排出される。
【００７０】
一方、赤色および青色の波長域を含む光９は、有機光電変換層４０を透過し、各光電変換素子５ａ，５ｂに対応して設けられたカラーフィルタ７ａ，７ｂにそれぞれ入射する。カラーフィルタ７ａは、赤色の波長域の光９を選択的に透過させる。そして、光電変換素子５ａは、入射する赤色の波長域の光９を光電変換し、入射光量に応じた電荷を蓄積する。また、カラーフィルタ７ｂは、青色の波長域の光９を選択的に透過させる。そして、光電変換素子５ｂは、入射する青色の波長域の光９を光電変換し、入射光量に応じた電荷を蓄積する。
【００７１】
第１の実施形態に係る画素アレイ２３では、Ｐ型のＳｉ層５１の受光面側にカラーフィルタ７ａ，７ｂを介してマイクロレンズ３による集光が不要な緑色の波長域の光を選択的に吸収する有機光電変換層４０が設けられる。
【００７２】
このことから、画素アレイ２３では、有機光電変換層４０の受光面側のマイクロレンズ３の敷設領域において、赤色の画素用のマイクロレンズ３および青色の画素用のマイクロレンズ３の設置に領域を十分に使用することができる。
【００７３】
このため、画素アレイ２３では、各光電変換素子５ａ，５ｂとそれぞれ対向する位置に設けられるマイクロレンズ３の設置面積を大きく設定することができ、光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０に入射する光の量を大幅に増やすことができる。
【００７４】
また、画素アレイ２３では、各光電変換素子５ａ，５ｂによって四方を囲まれる領域とそれぞれ対向する位置に下部透明電極４を設けることで、下部透明電極４の画素面積を大きく設定することができる。これにより、有機光電変換層４０により変換された信号電荷を読み出す量を増やすことができる。
【００７５】
また、画素アレイ２３では、Ｐ型のＳｉ層５１内において緑色の画素の設置に必要であった領域を赤色用の光電変換素子５ａおよび青色用の光電変換素子５ｂの設置領域として有効に使うことができる。これにより、各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０の面積を大きくすることができる。
【００７６】
また、画素アレイ２３では、Ｐ型のＳｉ層５１内において光電変換素子５ａ，５ｂが平面視において千鳥配列となるように配置される。このため、Ｐ型のＳｉ層５１内における各光電変換素子５ａ，５ｂによって四方を囲まれる領域に、コンタクトプラグ６およびストレージダイオード５３を設置することができる。
【００７７】
また、画素アレイ２３では、平面視においてＰ型のＳｉ層５１内におけるコンタクトプラグ６およびストレージダイオード５３の占有面積が、各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０の面積に比べて小さい。このため、Ｐ型のＳｉ層５１内におけるコンタクトプラグ６およびストレージダイオード５３の周辺の空き領域を利用して各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０の面積を大きくすることができる。
【００７８】
次に、かかる画素アレイ２３の形成方法を含む固体撮像装置１４の製造方法について、図５〜図７を参照して説明する。なお、固体撮像装置１４における画素アレイ２３以外の部分の製造方法は、一般的なＣＭＯＳイメージセンサと同様である。このため、以下では、固体撮像装置１４における画素アレイ２３部分の製造方法について説明する。
【００７９】
図５〜図７は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１４の製造工程を示す断面模式図である。図５（ａ）に示すように、画素アレイ２３を製造する場合には、先ず、Ｓｉウェハなどの半導体基板４３上に、例えばボロンなどのＰ型の不純物がドープされたＳｉ層をエピタキシャル成長させることにより、Ｐ型のＳｉ層５１を形成する。
【００８０】
続いて、Ｐ型のＳｉ層５１における光電変換素子５ａ，５ｂの形成位置へ、例えば、リンなどのＮ型の不純物をイオン注入してアニール処理を行うことによって、Ｐ型のＳｉ層５１内にＮ型のＳｉ領域５２を千鳥配列となるように配置する。これにより、画素アレイ２３には、Ｐ型のＳｉ層５１とＮ型のＳｉ領域５２とのＰＮ接合によって、フォトダイオードである光電変換素子５ａ，５ｂが形成される。
【００８１】
その後、Ｐ型のＳｉ層５１の内面に、例えば、リンなどのＮ型の不純物をイオン注入してアニール処理を行うことによって、ストレージダイオード５３および後述するフォローディングディフュージョンなどの他の半導体領域を形成する。
【００８２】
続いて、Ｐ型のＳｉ層５１上に多層配線３３や読み出し用ゲート３４とともに、絶縁層３２を形成する。かかる工程では、Ｐ型のＳｉ層５１の上面に読み出し用ゲート３４などを形成した後、酸化Ｓｉ層を形成する工程と、酸化Ｓｉ層に所定の配線パターンを形成する工程と、配線パターン内にＣｕなどを埋め込んで多層配線３３を形成する工程とを繰り返す。これにより、内部に多層配線３３や読み出し用ゲート３４などが設けられた絶縁層３２が形成される。
【００８３】
そして、絶縁層３２の上面に接着剤を塗布して接着層３１を設け、接着層３１の上面に、例えば、Ｓｉウェハなどの支持基板３０を貼着する。この後、図５（ａ）に示す構造体の天地を反転させた後、例えば、グラインダ等の研磨装置によって半導体基板４３を裏面側（ここでは、上面側）から研磨し、半導体基板４３を所定の厚さになるまで薄化する。
【００８４】
そして、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）によって半導体基板４３の裏面側をさらに研磨し、図５（ｂ）に示すように、Ｐ型のＳｉ層５１の受光面となる裏面（ここでは、上面）を露出させる。
【００８５】
続いて、図５（ｃ）に示すように、Ｐ型のＳｉ層５１の上面に、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＨｆＯ、ＴａＯなどの透明な絶縁材料からなる絶縁膜６２を形成する。そして、この絶縁膜６２における遮光部材６３の形成位置に、例えば、Ｗ、Ａｌなどの金属からなる遮光部材６３をパターニングにより形成する。
【００８６】
しかる後、絶縁膜６２における各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０と対向する位置に、赤色フィルター用および青色フィルター用の顔料もしくは染料を用いてフォトリソグラフィーによってカラーフィルタ７ａ，７ｂを形成する。
【００８７】
この後、図５（ｄ）に示すように、絶縁膜６２、カラーフィルタ７ａ，７ｂおよび遮光部材６３の表面に、例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、例えば、ＳｉＯ２などの絶縁材料からなる絶縁層７０を形成する。これにより、カラーフィルタ７ａ，７ｂおよび遮光部材６３が絶縁層７０に埋め込まれることになる。
【００８８】
続いて、図６（ａ）に示すように、コンタクトプラグ６（図４参照）の形成位置における絶縁層７０、遮光部材６３、絶縁膜６２およびＰ型のＳｉ層５１を、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によって、ストレージダイオード５３の上端まで除去することによって、トレンチ８０を形成する。
【００８９】
このトレンチ８０の形成により、遮光部材６３の表面中央に貫通孔が形成される。そして、トレンチ８０の内側面に、例えば、ＣＶＤ法により、例えば、ＳｉＮなどの絶縁材料からなる絶縁膜６１を形成する。
【００９０】
しかる後、図６（ｂ）に示すように、絶縁膜６１によって内側面が被覆されたトレンチ８０の内部に、例えば、ＣＶＤ法により、例えば、Ｓｉ、Ｗなどの導電性材料からなる導電膜６０を埋設する。
【００９１】
続いて、図６（ｃ）に示すように、絶縁層７０の上面および露出したコンタクトプラグ６の上面に、例えば、ＣＶＤ法により、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＺｎＯなどの透明な導電性材料からなる導電層４６を形成する。
【００９２】
そして、図７（ａ）に示すように、導電層４６の上面に、例えば、レジスト４４を塗布し、フォトリソグラフィーによって下部透明電極４の形成位置となる部分（図３および図４参照）のレジスト４４を残し、それ以外のレジスト４４を除去する。具体的に説明すると、レジスト４４は、光電変換素子５ａ，５ｂまたはカラーフィルタ７ａ，７ｂの受光面よりも平面視において小さい開口を有する。
【００９３】
かかるレジスト４４をマスクとして使用して、例えば、ＲＩＥを行い、図７（ｂ）に示すように、レジスト４４に覆われていない部分の導電層４６を除去し、下部透明電極４を形成する。この後、マスクとして使用したレジスト４４は、除去される。
【００９４】
そして、下部透明電極４を１画素として画定するために下部透明電極４と下部透明電極４との間に形成された開口に、例えば、ＣＶＤ法により、絶縁膜４５を形成する。こうして、下部透明電極４における光９が入射する側の逆側の表面にコンタクトプラグ６が接続される。
【００９５】
しかる後、図７（ｃ）に示すように、下部透明電極４の上面に、例えば、ＣＶＤ法により、有機光電変換層４０を形成する。この有機光電変換層４０は、緑色の波長域の光を選択的に吸収し、他の波長域の光を透過させる性質を有する有機物からなる。この後、有機光電変換層４０の上面に、例えば、ＣＶＤ法により、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＺｎＯなどの透明な導電性材料からなる上部透明電極４１を形成する。
【００９６】
そして、上部透明電極４１の上面に、例えば、ＳｉＮなどからなる導波路４２を形成する。この後、導波路４２における各光電変換素子５ａ，５ｂとそれぞれ対向する位置の上面に、例えば、アクリル系の有機化合物などからなるマイクロレンズ３を、平面視において受光面５０を内包する大きさに形成することによって、図４に示す画素アレイ２３が形成される。
【００９７】
このように、画素アレイ２３では、Ｐ型のＳｉ層５１の受光面側にカラーフィルタ７ａ，７ｂを介してマイクロレンズ３による集光が不要な緑色の波長域の光９を選択的に吸収する有機光電変換層４０が形成される。
【００９８】
このことから、画素アレイ２３では、有機光電変換層４０の受光面側のマイクロレンズ３の敷設領域において、赤色の画素用のマイクロレンズ３および青色の画素用のマイクロレンズ３の設置に十分な領域を確保できる。
【００９９】
このため、画素アレイ２３では、各光電変換素子５ａ，５ｂとそれぞれ対向する位置に設けられるマイクロレンズ３を大きく形成することができ、光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０に入射する光の量を大幅に増やすことができる。
【０１００】
また、画素アレイ２３では、各光電変換素子５ａ，５ｂによって四方を囲まれる領域とそれぞれ対向する位置に下部透明電極４を形成することで、下部透明電極４を大きくすることができる。これにより、有機光電変換層４０により変換された信号電荷を読み出す量を増やすことができる。
【０１０１】
また、画素アレイ２３では、Ｐ型のＳｉ層５１内において光電変換素子５ａ，５ｂが平面視において千鳥配列となるように形成される。このため、Ｐ型のＳｉ層５１内における各光電変換素子５ａ，５ｂによって四方を囲まれる領域に、コンタクトプラグ６およびストレージダイオード５３を形成することができる。
【０１０２】
次に、下部透明電極４からコンタクトプラグ６を介してストレージダイオード５３に保持された電荷を画素信号としてＣＤＳ２６へ出力するための構成について、図８を参照して説明する。
【０１０３】
図８は、第１の実施形態に係る画素アレイ２３の構成の一部を示す説明図ある。具体的には、図８は、図４において多層配線３３や読み出し用ゲート３４などを埋設した絶縁層３２の部分を示している。
【０１０４】
図８に示すように、画素アレイ２３は、Ｐ型のＳｉ層５１における光９が入射する側とは逆側の表面上に、例えば、読み出し用ゲート（読み出し電極）６４、リセット用ゲート６５、アドレス用ゲート６６および増幅用ゲート６７が図示しない絶縁膜を介して設けられる。これらのゲートは、例えば、ポリシリコンなどにより形成される。
【０１０５】
また、画素アレイ２３は、Ｐ型のＳｉ層５１の内部における光９が入射する側とは逆側の面側に、前述のストレージダイオード５３、フローティングディフュージョン６８、ソース／ドレインとなるＮ型拡散領域６９ａ，６９ｂ，６９ｃが形成される。ストレージダイオード５３、フローティングディフュージョン６８およびＮ型拡散領域６９ａ，６９ｂ，６９ｃは、Ｐ型のＳｉ層５１における光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０とは逆の面よりも下側の領域にそれぞれ形成される。
【０１０６】
読み出し用ゲート６４は、ストレージダイオード５３とフローティングディフュージョン６８との間に設けられ、これにより転送トランジスタが構成される。リセット用ゲート６５は、フローティングディフュージョン６８とＮ型拡散領域６９ａとの間に設けられ、これによりリセットトランジスタが構成される。
【０１０７】
アドレス用ゲート６６は、Ｎ型拡散領域６９ａ，６９ｂの間に設けられ、これによりアドレストランジスタが構成される。増幅用ゲート６７は、Ｎ型拡散領域６９ｂ，６９ｃの間に設けられ、これにより増幅トランジスタが構成される。
【０１０８】
また、フローティングディフュージョン６８には増幅用ゲート６７へつながる配線７１が、Ｎ型拡散領域６９ａにはドレイン線７２が、Ｎ型拡散領域６９ｃには信号線７３がそれぞれ接続される。なお、配線７１、ドレイン線７２および信号線７３は、絶縁層３２に設けられた多層配線３３の一部に相当する。
【０１０９】
下部透明電極４に集められた電荷は、コンタクトプラグ６を通じてストレージダイオード５３へ排出される。ストレージダイオード５３に保持された電荷は、転送トランジスタによってフォローディングディフュージョン６８へ転送される。この転送動作は、読み出し用ゲート６４へ制御信号を供給することにより行われる。
【０１１０】
フォローディングディフュージョン６８へ転送された信号電荷は、増幅トランジスタによって配線７１を介して信号電荷の電荷量に応じた増幅信号として取り出され、信号線７３を介してＣＤＳ２６へ出力される。この出力動作は、アドレストランジスタへアドレス信号を入力することにより行われる。
【０１１１】
一方、光電変換素子５ａ，５ｂに蓄積された電荷は、Ｐ型のＳｉ層５１上に形成された読み出し用ゲート３４によって転送され、絶縁層３２に設けられた多層配線３３を介してＣＤＳ２６へ出力される。
【０１１２】
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態について説明する。第１の実施形態に係る画素アレイ２３では、読み出し用ゲート６４を用いることで、ストレージダイオード５３からフローティングディフュージョン６８への電荷の転送動作を行っている。
【０１１３】
第２の実施形態に係る画素アレイ２３ａでは、読み出し用ゲート６４を用いずに、増幅トランジスタによってストレージダイオード５３からフローティングディフュージョン６８への転送を行っている。このような構成について、図９を参照しながら説明する。
【０１１４】
図９は、第２の実施形態に係る画素アレイ２３ａの構成の一部を示す説明図である。なお、図９に示す構成要素のうち、図８に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、図８に示す符号と同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。
【０１１５】
図９に示すように、画素アレイ２３ａは、読み出し用ゲート６４が設けられていない点、増幅用ゲート６７に近接する位置にコンタクトプラグ６が設けられる点、および、フローティングディフュージョン６８に隣接してストレージダイオード５３が設けられる点を除き、図８に示す画素アレイ２３と同様の構成である。
【０１１６】
下部透明電極４（図４参照）に集まった電荷は、コンタクトプラグ６、コンタクトプラグ６と配線７１とを電気的につなぐ接続部（図示せず）、配線７１およびフローティングディフュージョン６８を介してストレージダイオード５３へ排送される。なお、図示しない接続部は、図９に示す増幅用ゲート６７の奥側に設けられている。
【０１１７】
そして、ストレージダイオード５３に保持された電荷は、増幅トランジスタによってフォローディングディフュージョン６８へ転送される。この転送動作は、増幅用ゲート６７へ制御信号を供給することにより行われる。
【０１１８】
フォローディングディフュージョン６８へ転送された信号電荷は、さらに増幅トランジスタによって配線７１を介して信号電荷の電荷量に応じた増幅信号として取り出され、信号線７３を介してＣＤＳ２６へ出力される。この出力動作は、アドレストランジスタへアドレス信号を入力することにより行われる。
【０１１９】
このように、画素アレイ２３ａでは、フローティングディフュージョン６８に隣接してストレージダイオード５３を設ける構成とすることで、読み出し用ゲート６４が不要となり、読み出し用ゲート６４に起因したノイズ電荷の発生を抑えることができる。
【０１２０】
また、画素アレイ２３ａでは、増幅用ゲート６７に近接する位置にコンタクトプラグ６を設けることで、下部透明電極４からストレージダイオード５３への電荷の排送およびフローティングディフュージョン６８からの信号の取り出しを、一つの配線７１で行うことができる。
【０１２１】
（第３の実施形態）
次に第３の実施形態について説明する。第１の実施形態に係る画素アレイ２３では、カラーフィルタ７ａ，７ｂが有機光電変換層４０における光９が入射する側とは逆側の位置に設けられる。この形態に限られず、カラーフィルタは有機光電変換層４０における光９が入射する側の位置に設けてもよい。
【０１２２】
この場合、有機光電変換層４０の受光面側には、赤色および緑色の波長域の光を選択的に透過するイエロー（Ｙｅ）のカラーフィルタ８ａと青色および緑色の波長域の光を選択的に透過するシアン（Ｃｙ）のカラーフィルタ８ｂとが設けられる。つまり、画素アレイ２３ｂでは、補色型のカラーフィルタ８ａ，８ｂが用いられる。
【０１２３】
図１０は、第３の実施形態に係るイメージセンサの一部を示す断面視による説明図である。図１０には、裏面照射型のイメージセンサにおける画素アレイ２３ｂの模式的な断面の一部を示している。なお、図１０に示す構成要素のうち、図４に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、図４に示す符号と同一の符号を付すことによりその説明を省略する。
【０１２４】
図１０に示すように、画素アレイ２３ｂでは、上部透明電極４１における光９が入射する側の表面に絶縁膜６２と、イエローのカラーフィルタ８ａとシアンのカラーフィルタ８ｂとを埋設した絶縁層７０とがこの順に設けられる。
【０１２５】
イエローのカラーフィルタ８ａは、絶縁層７０における赤色用の光電変換素子５ａと対向する位置に設けられ、シアンのカラーフィルタ８ｂは、絶縁層７０における青色用の光電変換素子５ｂと対向する位置に設けられる。
【０１２６】
画素アレイ２３ｂでは、イエローのカラーフィルタ８ａを透過した赤色および緑色の波長域の光９のうち緑色の波長域の光９が有機光電変換層４０で吸収される。そして、有機光電変換層４０を透過した赤色の波長域の光９が、光電変換素子５ａの受光面５０に入射する。
【０１２７】
また、画素アレイ２３ｂでは、シアンのカラーフィルタ８ｂを透過した青色および緑色の波長域の光９のうち緑色の波長域の光９が有機光電変換層４０で吸収される。そして、有機光電変換層４０を透過した青色の波長域の光９が、光電変換素子５ｂの受光面５０に入射する。
【０１２８】
第３の実施形態に係る画素アレイ２３ｂを備えた固体撮像装置１４においても、第１の実施形態に係る画素アレイ２３と同様にして、各画素における入射する光９の量や画素電極により信号電荷を読み出す量を増やしているので、受光感度が向上する。
【０１２９】
また、第３の実施形態に係る画素アレイ２３ｂでは、有機光電変換層４０の受光面側にカラーフィルタ８ａ，８ｂを形成することで、絶縁層７０に埋め込むカラーフィルタ８ａ，８ｂを簡単に形成することができ、画素アレイ２３ｂの製造を容易にすることができる。
【０１３０】
（第４の実施形態）
次に第４の実施形態について説明する。第１の実施形態に係る画素アレイ２３では、Ｐ型のＳｉ層５１内における平面視矩形状の光電変換素子５ａ，５ｂが平面視において千鳥配列となるように配置している。この形態に限られず、Ｐ型のＳｉ層５１内における平面視矩形状の光電変換素子５ａ，５ｂは、平面視において等間隔に交互にハニカム配列してもよい。
【０１３１】
図１１は、第４の実施形態に係る画素アレイ２３ｃの上面を模式的に示す説明図である。図１１に示すように、画素アレイ２３ｃでは、赤色用の光電変換素子５ａと青色用の光電変換素子５ｂが平面視において等間隔に交互にハニカム配列される。そして、下部透明電極４ａおよびマイクロレンズ３ａが、各光電変換素子５ａ，５ｂとＺ軸正方向においてそれぞれ対向する位置に設けられる。
【０１３２】
下部透明電極４ａは、各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０を覆うように平面視矩形状に形成され、下部透明電極４ａのＹ軸方向に平行な対角線が光電変換素子５ａ，５ｂのＸ軸方向に平行な対角線に対して９０度となるように配置される。マイクロレンズ３ａは、下部透明電極４ａ内に納まるように平面視円状に形成される。
【０１３３】
このような構成にすることで、画素アレイ２３ｃでは、赤色、青色、緑色の画素がベイヤー配列された画素アレイに比べて、赤色の画素および青色の画素を２倍に増やすことができ、赤色および青色の画素の解像度を上げることができる。
【０１３４】
かかる画素アレイ２３ｃの断面構造について図１２を参照して説明する。図１２は、図１１に示す画素アレイ２３ｃのＱ−Ｑ´線における断面を説明した図である。なお、図１２に示す構成要素のうち、図４に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、図４に示す符号と同一の符号を付すことによりその説明を省略する。
【０１３５】
画素アレイ２３ｃでは、平面視矩形状の光電変換素子５ａ，５ｂが平面視において等間隔に交互にハニカム配列されるため、Ｐ型のＳｉ層５１内における各光電変換素子５ａ，５ｂの間が狭くなっている。
【０１３６】
このため、かかる画素アレイ２３ｃでは、Ｐ型のＳｉ層５１内において各光電変換素子５ａ，５ｂ間に設けられたコンタクトプラグ６の下端にストレージダイオード５３を設けない構成となっている。つまり、かかる画素アレイ２３ｃでは、図９を用いて説明した読み出し用ゲート６４を用いない構成が採用される。
【０１３７】
第４の実施形態に係る画素アレイ２３ｃを備える固体撮像装置１４では、赤色の画素および青色の画素を平面視において等間隔に交互にハニカム配列し、各画素と対向する位置に緑を表示する下部透明電極（画素電極）４ａをそれぞれ設けているので、受光感度が向上する。
【０１３８】
（第５の実施形態）
次に第５の実施形態について説明する。図１３は、第５の実施形態に係るイメージセンサの一部を示す断面視による説明図である。図１３には、表面照射型のイメージセンサにおける画素アレイ２３ｄの模式的な断面の一部を示している。なお、図１３に示す構成要素のうち、図４に示す構成要素と同様の機能を有する構成要素については、図４に示す符号を付すことにより、その説明を省略する。
【０１３９】
図１３に示すように、画素アレイ２３ｄは、Ｐ型のＳｉ層５１が半導体基板４３上に設けられる点、および、多層配線３３や読み出し用ゲート３４などが設けられる絶縁層３２がＰ型のＳｉ層５１の受光面（上面）側に配置される点を除き、図４に示す画素アレイ２３と同様の構成である。
【０１４０】
表面照射型のイメージセンサにおける画素アレイ２３ｄでは、カラーフィルタ７ａ、７ｂを透過した光９が多層配線３３および読み出し用ゲート３４などを埋設した絶縁層３２を介して各光電変換素子５ａ，５ｂの受光面５０に入射する。
【０１４１】
第５の実施形態に係る画素アレイ２３ｄを備えた固体撮像装置１４においても、第１の実施形態に係る画素アレイ２３と同様にして、各画素における入射する光９の量や画素電極により信号電荷を読み出す量を増やしているので、受光感度が向上する。
【０１４２】
なお、第１、第２、第３および第５の実施形態では、有機光電変換層４０が緑色の波長域の光を選択的に吸収し、他の波長域の光を透過させる性質を有する材料により構成されるが、この構成に限られない。
【０１４３】
有機光電変換層４０は、赤色の波長域の光を選択的に吸収し、他の波長域の光を透過させる性質を有する材料により構成してもよいし、青色の波長域の光を選択的に吸収し、他の波長域の光を透過させる性質を有する材料により構成してもよい。
【０１４４】
有機光電変換層４０が赤色の波長域の光を選択的に吸収し、他の波長域の光を透過させる性質を有する材料である場合には、絶縁層７０の内部に、青の色光を選択的に透過するカラーフィルタ７と緑の色光を選択的に透過するカラーフィルタ７とが埋設される。
【０１４５】
また、有機光電変換層４０が青色の波長域の光を選択的に吸収し、他の波長域の光を透過させる性質を有する材料である場合には、絶縁層７０の内部に、赤の色光を選択的に透過するカラーフィルタ７と緑の色光を選択的に透過するカラーフィルタ７とが埋設される。
【０１４６】
また、第１から第５の実施形態では、Ｓｉ層５１をＰ型、Ｓｉ領域５２をＮ型としているが、Ｓｉ層５１をＮ型、Ｓｉ領域５２をＰ型として画素アレイ２３を構成するようにしてもよい。かかる場合、ストレージダイオード５３およびフォローディングディフュージョン６８などの他の半導体領域は、Ｐ型として構成される。
【０１４７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４８】
１  デジタルカメラ、  １１  カメラモジュール、  １２  後段処理部、  １３  撮像光学系、  １４  固体撮像装置、  １５  ＩＳＰ、  １６  記憶部、  １７  表示部、  ２０  イメージセンサ、  ２１  信号処理回路、  ２２  周辺回路、  ２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ  画素アレイ、  ２４  垂直シフトレジスタ、  ２５  タイミング制御部、  ２６  ＣＤＳ、  ２７  ＡＤＣ、  ２８  ラインメモリ、  ３  マイクロレンズ、  ３０  支持基板、  ３１  接着層、  ３２  絶縁層、  ３３  多層配線、  ３４  読み出し用ゲート、  ４、４ａ  下部透明電極、  ４０  有機光電変換層、  ４１  上部透明電極、  ４２  導波層、  ４３  半導体基板、  ４４  レジスト、  ４５  絶縁膜、  ４６  絶縁層、  ５ａ、５ｂ  光電変換素子、  ５０  受光面、  ５１  Ｐ型のＳｉ層、  ５２  Ｎ型のＳｉ領域、  ５３  ストレージダイオード、  ６  コンタクトプラグ、  ６０  導電膜、  ６１  絶縁膜、  ６２  絶縁膜、  ６３  遮光部材、  ６４  読み出し用ゲート、  ６５  リセット用ゲート、  ６６  アドレス用ゲート、  ６７  増幅用ゲート、  ６８  フローティングディフュージョン、  ６９  Ｎ型拡散領域、  ７ａ、７ｂ  カラーフィルタ、  ７０  絶縁層、  ７１  配線、  ７２  ドレイン線、  ７３  信号線、  ８ａ、８ｂ  カラーフィルタ、  ８０  トレンチ、  ９  光
【図１】
2015170620.tif 000003
【図２】
2015170620.tif 000004
【図３】
2015170620.tif 000005
【図４】
2015170620.tif 000006
【図５】
2015170620.tif 000007
【図６】
2015170620.tif 000008
【図７】
2015170620.tif 000009
【図８】
2015170620.tif 000010
【図９】
2015170620.tif 000011
【図１０】
2015170620.tif 000012
【図１１】
2015170620.tif 000013
【図１２】
2015170620.tif 000014
【図１３】
2015170620.tif 000015