(57)【要約】【課題】１つの実施形態は、例えば、シェーディングの発生を抑制できる固体撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】１つの実施形態によれば、固体撮像装置において、第１の傾斜角と第２の傾斜角とは、第１の画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタのフィルタ特性と第２の画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦのフィルタ特性とが均等になるように決定されている。第１の傾斜角は、複数の画素のうち第１の画素におけるダイクロイックフィルタの光入射面ＤＦａの半導体基板ＳＢの表面ＳＢａの法線に対する傾斜角である。第２の傾斜角は、複数の画素のうち第２の画素におけるダイクロイックフィルタの光入射面の半導体基板の表面の法線に対する傾斜角である。第２の画素は、第１の画素より撮像領域の中心から遠い画素である。【選択図】図７
2015138844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの色にそれぞれ対応した複数の画素が２次元状に配列された撮像領域を備え、
前記複数の画素のそれぞれは、
第１の光電変換部と、
第２の光電変換部と、
マイクロレンズと、
前記マイクロレンズを通過した光のうち第１の色の光を前記第１の光電変換部へ導くように透過するとともに第２の色の光を前記第２の光電変換部へ導くように反射するダイクロイックフィルタと、
を有し、
前記複数の画素のうち第１の画素における前記ダイクロイックフィルタの光入射面の半導体基板の表面の法線に対する第１の傾斜角と、前記複数の画素のうち前記第１の画素より前記撮像領域の中心から遠い第２の画素における前記ダイクロイックフィルタの光入射面の前記法線に対する第２の傾斜角とは、前記撮像領域への入射光に対する前記第１の画素における前記ダイクロイックフィルタのフィルタ特性と前記第２の画素における前記ダイクロイックフィルタのフィルタ特性とが均等化されるように決定されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第２の傾斜角は、前記第１の傾斜角より大きい
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】
前記複数の画素のうち前記第２の画素より前記撮像領域の中心から遠い第３の画素における前記ダイクロイックフィルタの光入射面の前記法線に対する第３の傾斜角は前記第２の傾斜角より大きい
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】
前記複数の画素のうち前記撮像領域の中心を間にして前記第１の画素の反対側であって前記第１の画素に対応する位置に配された第４の画素における前記ダイクロイックフィルタの光入射面は、前記法線に対して、前記第１の画素における前記ダイクロイックフィルタの光入射面と反対向きに傾いており、
前記複数の画素のうち前記撮像領域の中心を間にして前記第２の画素の反対側であって前記第２の画素に対応する位置に配された第５の画素における前記ダイクロイックフィルタの光入射面は、前記法線に対して、前記第２の画素における前記ダイクロイックフィルタの光入射面と反対向きに傾いており、
前記第５の画素における前記ダイクロイックフィルタの光入射面の前記法線に対する第５の傾斜角の絶対値は、前記第４の画素における前記ダイクロイックフィルタの光入射面の前記法線に対する第４の傾斜角の絶対値より大きい
ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記複数の画素のうち前記撮像領域の中心を間にして前記第３の画素の反対側であって前記第３の画素に対応する位置に配された第６の画素における前記ダイクロイックフィルタの光入射面は、前記法線に対して、前記第３の画素における前記ダイクロイックフィルタの光入射面と反対向きに傾いており、
前記第６の画素における前記ダイクロイックフィルタの光入射面の前記法線に対する第６の傾斜角の絶対値は前記第５の傾斜角の絶対値より大きい
ことを特徴とする請求項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】
カメラ等の撮像システムでは、撮影レンズの予定結像面に固体撮像装置が配置される。撮影レンズは、固体撮像装置の撮像領域（撮像面）に被写体の像を形成する。固体撮像装置は、被写体像に応じた画像信号を生成する。このとき、撮像領域における中心近傍の画素に比べて周辺の画素の受光光量が減衰すると、固体撮像装置で生成された画像信号において、撮像領域の中心近傍の画素信号に比べて撮像領域の周辺の画素信号の輝度（信号レベル）が減衰するシェーディングが発生する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１４３７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つの実施形態は、例えば、シェーディングの発生を抑制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】
【０００５】
１つの実施形態によれば、撮像領域を有する固体撮像装置が提供される。撮像領域では、複数の画素が２次元状に配列されている。複数の画素のそれぞれは、少なくとも２つの色に対応している。複数の画素のそれぞれは、第１の光電変換部と第２の光電変換部とマイクロレンズとダイクロイックフィルタとを有する。ダイクロイックフィルタは、マイクロレンズを通過した光のうち第１の色の光を第１の光電変換部へ導くように透過する。それとともに、ダイクロイックフィルタは、マイクロレンズを通過した光のうち第２の色の光を第２の光電変換部へ導くように反射する。第１の傾斜角と第２の傾斜角とは、撮像領域への入射光に対する第１の画素におけるダイクロイックフィルタのフィルタ特性と第２の画素におけるダイクロイックフィルタのフィルタ特性とが均等化されるように決定されている。第１の傾斜角は、複数の画素のうち第１の画素におけるダイクロイックフィルタの光入射面の半導体基板の表面の法線に対する傾斜角である。第２の傾斜角は、複数の画素のうち第２の画素におけるダイクロイックフィルタの光入射面の半導体基板の表面の法線に対する傾斜角である。第２の画素は、第１の画素より撮像領域の中心から遠い画素である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態にかかる固体撮像装置を適用した撮像システムの構成を示す図。
【図２】第１の実施形態にかかる固体撮像装置を適用した撮像システムの構成を示す図。
【図３】第１の実施形態にかかる固体撮像装置の回路構成を示す図。
【図４】第１の実施形態における各画素への主光線の入射角を示す図。
【図５】第１の実施形態における複数の画素の配列を示す図。
【図６】第１の実施形態における画素の回路構成を示す図。
【図７】第１の実施形態における画素の位置に応じたダイクロイックフィルタの光入射面の傾斜角を示す図。
【図８】第１の実施形態における撮像領域内の画素の位置を示す図。
【図９】第１の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法を示す図。
【図１０】第１の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法を示す図。
【図１１】第１の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法を示す図。
【図１２】第１の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法を示す図。
【図１３】第１の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法を示す図。
【図１４】第１の実施形態にかかる固体撮像装置の製造方法を示す図。
【図１５】第１の実施形態の変形例における画素の位置に応じたダイクロイックフィルタの光入射面の傾斜角を示す図。
【図１６】第１の実施形態及び第２の実施形態におけるダイクロイックフィルタの反射特性の違いを示す図。
【図１７】第２の実施形態における複数の画素の配列を示す図。
【図１８】第２の実施形態における画素の回路構成を示す図。
【図１９】第２の実施形態における画素の位置に応じたダイクロイックフィルタの光入射面の傾斜角を示す図。
【図２０】第２の実施形態の変形例における画素の位置に応じたダイクロイックフィルタの光入射面の傾斜角を示す図。
【図２１】第２の実施形態の他の変形例における複数の画素の配列を示す図。
【図２２】第２の実施形態の他の変形例における画素の回路構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる固体撮像装置を詳細に説明する。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。
【０００８】
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかる固体撮像装置について説明する。固体撮像装置は、例えば、図１及び図２に示す撮像システムに適用される。図１及び図２は、撮像システムの概略構成を示す図である。
【０００９】
撮像システム１は、例えば、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどであってもよいし、カメラモジュールが電子機器に適用されたもの（例えばカメラ付き携帯端末等）でもよい。撮像システム１は、図２に示すように、撮像部２及び後段処理部３を備える。撮像部２は、例えば、カメラモジュールである。撮像部２は、撮像光学系４及び固体撮像装置５を有する。後段処理部３は、ＩＳＰ（Ｉｍａｇｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）６、記憶部７、及び表示部８を有する。
【００１０】
撮像光学系４は、撮影レンズ４７、ハーフミラー４３、メカシャッタ４６、レンズ４４、プリズム４５、及びファインダー４８を有する。撮影レンズ４７は、撮影レンズ４７ａ，４７ｂ、絞り（図示せず）、及びレンズ駆動機構４７ｃを有する。絞りは、撮影レンズ４７ａと撮影レンズ４７ｂとの間に配され、撮影レンズ４７ｂへ導かれる光量を調節する。なお、図１では、撮影レンズ４７が２枚の撮影レンズ４７ａ，４７ｂを有する場合が例示的に示されているが、撮影レンズ４７は多数枚の撮影レンズを有していてもよい。
【００１１】
固体撮像装置５は、撮影レンズ４７の予定結像面に配置されている。例えば、撮影レンズ４７は、入射した光を屈折させて、ハーフミラー４３及びメカシャッタ４６経由で固体撮像装置５の撮像面へ導き、固体撮像装置５の撮像面（撮像領域ＩＲ）に被写体の像を形成する。固体撮像装置５は、被写体像に応じた画像信号を生成する。
【００１２】
固体撮像装置５は、図３に示すように、イメージセンサ１０、及び信号処理回路１１を有する。図３は、固体撮像装置の回路構成を示す図である。イメージセンサ１０は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサであってもよいし、ＣＣＤイメージセンサであっても良い。イメージセンサ１０は、画素配列１２、垂直シフトレジスタ１３、タイミング制御部１５、相関二重サンプリング部（ＣＤＳ）１６、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ）１７及びラインメモリ１８を有する。
【００１３】
画素配列１２は、固体撮像装置５における撮像領域ＩＲに配される。撮像領域ＩＲは、例えば、矩形状である。画素配列１２では、複数の画素Ｐが２次元的に配列されている。各画素Ｐは、マイクロレンズＭＬ及び光電変換部ＰＤ（図７参照）を有する。マイクロレンズＭＬは、画素Ｐへ入射した光を光電変換部ＰＤの受光面に集める。光電変換部ＰＤは、例えばフォトダイオードであり、受光した光量に応じた画素信号を生成する。すなわち、画素配列１２は、各画素Ｐへの入射光量に応じた画像信号（アナログ信号）を生成する。生成された画像信号は、タイミング制御部１５及び垂直シフトレジスタ１３により画素ＰからＣＤＳ１６側へ読み出され、ＣＤＳ１６／ＡＤＣ１７を経て画像信号（デジタル信号）へ変換され、ラインメモリ１８経由で信号処理回路１１に出力される。信号処理回路１１では、画像信号に対して信号処理が行われて画像データが生成される。生成された画像データは、ＩＳＰ６に出力される。
【００１４】
図１に示すレンズ駆動機構４７ｃは、ＩＳＰ６（図２参照）による制御のもと、撮影レンズ４７ｂを光軸ＯＰに沿って駆動する。例えば、ＩＳＰ６は、ＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）機能に従って、焦点調節情報を求め、焦点調節情報に基づいて、レンズ駆動機構４７ｃを制御して、撮影レンズ４７ａ，４７ｂを合焦状態（ジャストフォーカス）に調節する。
【００１５】
次に、撮像領域ＩＲにおける各画素Ｐへの光（主光線）の入射角度について図４を用いて説明する。図４は、撮像領域ＩＲにおける各画素Ｐへの光（主光線）の入射角度を示す図である。
【００１６】
図４では、光軸ＯＰに沿った方向をＺ軸とし、撮像領域ＩＲの横辺に沿った方向をＸ軸とし、撮像領域ＩＲの縦辺に沿った方向をＹ軸として示している。なお、Ｚ軸は、半導体基板ＳＢの表面ＳＢａ（図７参照）の法線に沿った方向でもある。
【００１７】
被写体ＯＢで反射した光が撮影レンズ４７により屈折されることで、固体撮像装置５の撮像領域ＩＲ（撮像面）に被写体ＯＢの像が形成される。撮像領域ＩＲでは、複数の画素Ｐが２次元的に配列されており、それに対応して複数のマイクロレンズＭＬが２次元的に配列されている（図５参照）。このとき、光軸ＯＰと撮像領域ＩＲ（撮像面）との交点を撮像領域の中心ＣＰとすると、撮像領域ＩＲの中心ＣＰ近傍に配された画素ＰのマイクロレンズＭＬに比べて、撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠い位置に配された画素ＰのマイクロレンズＭＬへの光の入射角度が大きくなる。
【００１８】
例えば、図４では、画素Ｐ−１が、撮像領域ＩＲの中心ＣＰ近傍に配されている。画素Ｐ−２は、画素Ｐ−１より撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠い位置に配されている。これに応じて、画素Ｐ−１のマイクロレンズＭＬ−１への光の入射角度θ１に比べて、画素Ｐ−２のマイクロレンズＭＬ−２への光の入射角度θ２が大きくなっている。また、画素Ｐ−３は、画素Ｐ−１、画素Ｐ−２より撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠い位置に配されている。これに応じて、画素Ｐ−１，Ｐ−２のマイクロレンズＭＬ−１，ＭＬ−２への光の入射角度θ１，θ２に比べて、画素Ｐ−３のマイクロレンズＭＬ−３への光の入射角度θ３が大きくなっている。すなわち、撮像領域ＩＲに配列された複数の画素Ｐでは、撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠ざかるにつれて画素ＰのマイクロレンズＭＬへの光の入射角度が大きくなる。
【００１９】
ここで、各画素Ｐにおける光の利用効率を向上させるために、各画素Ｐを２つの色に対応するように構成して、撮像領域ＩＲにおいて複数の画素を２次元状に配列させることを考える。各画素では、マイクロレンズＭＬと２つの光電変換部ＰＤとの間にダイクロイックフィルタＤＦを設け、マイクロレンズＭＬを通過した光をダイクロイックフィルタＤＦで異なる２色の光に分離してそれぞれ２つの光電変換部ＰＤへ導く。例えば、ダイクロイックフィルタＤＦは、マイクロレンズＭＬと２つの光電変換部ＰＤｇ，ＰＤｂのうちの一方の光電変換部ＰＤｇとの間に設けられる（図７参照）。そして、ダイクロイックフィルタＤＦは、ダイクロイックフィルタＤＦに入射した光のうち第１の色（例えば、緑色）の光を光電変換部ＰＤｇへ導くように透過する。それとともに、ダイクロイックフィルタＤＦは、その光入射面が傾斜するように設けられており、ダイクロイックフィルタＤＦに入射した光のうち第２の色（例えば、青色又は赤色）の光を光電変換部ＰＤｂへ導くように反射する。これにより、２つの光電変換部ＰＤについてマイクロレンズＭＬを共通化でき、１つの光電変換部ＰＤごとに１つのマイクロレンズＭＬを設ける基本構成に比べて、マイクロレンズＭＬの面積を略２倍（２画素分）に大きくできる。すなわち、各画素Ｐで基本構成の２画素分の入射光を光電変換できるため、マイクロレンズＭＬへ入射した光の利用効率を向上できる可能性がある。
【００２０】
しかし、仮に、各画素ＰにおけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面の傾斜角が撮像領域ＩＲにおける各画素Ｐの位置によらず一様であると、撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠ざかるにつれてマイクロレンズＭＬへの光の入射角度が大きくなるので、それに対応してダイクロイックフィルタＤＦへの光の入射角が大きくなる可能性がある。これにより、ダイクロイックフィルタＤＦの光入射面への光の入射角度が大きくなりやすいので、ダイクロイックフィルタＤＦを透過する第１の色（例えば、５５０ｎｍ近傍）の波長域の光量が減衰しやすく（図１６（ａ）参照）ダイクロイックフィルタＤＦのフィルタ特性が劣化しやすい。すなわち、撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠ざかるにつれて、画素Ｐの光電変換部ＰＤで生成される画素信号の輝度レベル（信号レベル）が大幅に減衰するおそれがある。この結果、固体撮像装置５で生成された画像信号において、撮像領域ＩＲの中心ＣＰ近傍の画素信号に比べて撮像領域ＩＲの周辺の画素信号の輝度が減衰するシェーディングが発生する可能性がある。
【００２１】
また、ダイクロイックフィルタＤＦへの光の入射角が撮像領域ＩＲのＣＰから遠ざかるにつれて大きくなると、ダイクロイックフィルタＤＦを透過するピークの波長が短波長側にシフトしやすい（図１６（ａ）参照）。これにより、撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠ざかるにつれて、固体撮像装置５で生成される信号の色再現性が低下する可能性がある。
【００２２】
そこで、第１の実施形態では、撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠ざかることに応じてダイクロイックフィルタＤＦの光入射面のＺ軸方向（半導体基板の表面の法線に沿った方向）からの傾斜角を増加させることで、シェーディングの発生及び色再現性の低下をそれぞれ抑制させることを目指す。
【００２３】
具体的には、固体撮像装置５は、図５に示すように、複数の画素が２次元状に配列された撮像領域ＩＲを備える。図５は、複数の画素の配列を示す図である。固体撮像装置５は、例えば、３原色（赤色、緑色、青色）の画素信号を生成するように構成されているとともに、複数の画素のそれぞれは２つの色に対応している。
【００２４】
例えば、複数の画素では、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、複数の画素Ｐｇｂ（１，１）〜Ｐｇｂ（３，５）と複数の画素Ｐｇｒ（１，２）〜Ｐｇｂ（３，６）とがＹ方向に沿った列の単位でＸ方向に交互に配列されている。複数の画素Ｐｇｂ（１，１）〜Ｐｇｂ（３，５）のそれぞれは、緑色及び青色に対応している。複数の画素Ｐｇｒ（１，２）〜Ｐｇｒ（３，６）のそれぞれは、緑色及び赤色に対応している。
【００２５】
緑色及び青色に対応している各画素Ｐｇｂは、マイクロレンズＭＬ、有機カラーフィルタ膜（有機膜）ＣＦｃｙ、ダイクロイックフィルタＤＦ、反射構造ＲＳ、光電変換部（第１の光電変換部）ＰＤｇ、光電変換部（第２の光電変換部）ＰＤｂを有する。緑色及び赤色に対応している各画素Ｐｇｒは、マイクロレンズＭＬ、有機カラーフィルタ膜（有機膜）ＣＦｙｅ、ダイクロイックフィルタＤＦ、反射構造ＲＳ、光電変換部（第１の光電変換部）ＰＤｇ、光電変換部（第２の光電変換部）ＰＤｒを有する。
【００２６】
各画素Ｐｇｂ，ＰｇｒのマイクロレンズＭＬは、光電変換部ＰＤｇ，ＰＤｂ，ＰＤｒの上方に配され、例えば光電変換部ＰＤｇに対応する位置に配されている。また、各画素Ｐｇｂ，ＰｇｒのマイクロレンズＭＬは、対応する有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅの上に配されている（図７参照）。これにより、各画素Ｐｇｂ，ＰｇｒのマイクロレンズＭＬは、入射した光を、対応する有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅに導く。複数の画素において、図５（ａ）に示すように、画素ＰｇｂのマイクロレンズＭＬのＹ方向の配列ピッチと画素ＰｇｒのマイクロレンズＭＬのＹ方向の配列ピッチとは互いに均等である。画素ＰｇｂのマイクロレンズＭＬのＹ方向の配置位置とそれに対応する画素ＰｇｒのマイクロレンズＭＬのＹ方向の配置位置とは、Ｙ方向に、Ｙ方向の配列ピッチの略１／２でずれている。画素ＰｇｂのマイクロレンズＭＬのＸ方向の配列ピッチと画素ＰｇｒのマイクロレンズＭＬのＸ方向の配列ピッチとは互いに均等である。画素ＰｇｂのマイクロレンズＭＬのＸ方向の配置位置とそれに対応する画素ＰｇｒのマイクロレンズＭＬのＸ方向の配置位置とは、Ｘ方向に、Ｘ方向の配列ピッチの略１／２でずれている。
【００２７】
各マイクロレンズＭＬの受光面積は、平面視において、有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅの受光面積（図５（ｂ）参照）に略均等であり、光電変換部ＰＤｇ，ＰＤｂ，ＰＤｒの受光面積（図５（ｄ）参照）の略２倍である。
【００２８】
有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅは、マイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤｇ，ＰＤｂ，ＰＤｒとの間に配され、例えば光電変換部ＰＤｇに対応する位置に配されている。また、有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅは、その上面がマイクロレンズＭＬで覆われている（図７参照）。有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅは、平面視において、マイクロレンズＭＬに対応した形状を有する。これにより、有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅは、マイクロレンズＭＬを通過した光のうち第１の色の光及び第２の色の光を選択的に透過する。例えば、各画素Ｐｇｂの有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙは、例えばシアン色の顔料を含み、マイクロレンズＭＬを通過した光のうち緑色（第１の色）の光及び青色（第２の色）の光を選択的に透過する。例えば、各画素Ｐｇｒの有機カラーフィルタ膜ＣＦｙｅは、例えば黄色の顔料を含み、マイクロレンズＭＬを通過した光のうち緑色（第１の色）の光及び赤色（第２の色）の光を選択的に透過する。
【００２９】
各有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅは、図５（ｂ）に示すように、光電変換部ＰＤｇ，ＰＤｂ，ＰＤｒのうちの２つ分に対応付けて重ねられた大きさで設けられている。各有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅの受光面積は、平面視において、各マイクロレンズＭＬの受光面積（図５（ａ）参照）に略均等であり、光電変換部ＰＤｇ，ＰＤｂ，ＰＤｒの受光面積（図５（ｄ）参照）の略２倍である。
【００３０】
各画素Ｐｇｂ，ＰｇｒのダイクロイックフィルタＤＦは、有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅと光電変換部ＰＤｇ，ＰＤｂ，ＰＤｒとの間に配され、例えば光電変換部ＰＤｇに対応する位置に配されている（図７参照）。有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅとダイクロイックフィルタＤＦとの間に配された金属膜のパターンＰＴは、ダイクロイックフィルタＤＦに対応した位置に開口ＰＴａを有する。これにより、有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅを通過した光は、開口ＰＴａを介してダイクロイックフィルタＤＦへ導かれる。なお、平坦化膜ＦＬは金属膜のパターンＰＴ及び開口ＰＴａを覆うとともに有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅに平坦な表面を提供する。有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅは、平坦化膜ＦＬの表面を覆っている（図７参照）。
【００３１】
また、ダイクロイックフィルタＤＦは、光入射面ＤＦａ及び光出射面ＤＦｂを有する（図７参照）。光入射面ＤＦａは、半導体基板ＳＢの表面ＳＢａの法線（Ｚ軸方向）に対して傾斜した面である。光出射面ＤＦｂは、透過した光を出射させる面であり、光入射面ＤＦａに略平行な面である。ダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａは、Ｚ軸方向から透視した場合に光電変換部ＰＤｇに重なるように配されているとともに、光電変換部ＰＤｂ，ＰＤｒを向く方向に傾斜している。このとき、光入射面ＤＦａのＺ軸方向（半導体基板の表面の法線に沿った方向）からの傾斜角は、撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠ざかることに応じて増加させる。
【００３２】
これにより、ダイクロイックフィルタＤＦは、有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅを透過した光のうち第１の色の光を光電変換部ＰＤｇへ導くように透過するとともに第２の色の光を光電変換部ＰＤｂ，ＰＤｒへ導くように反射する。例えば、各画素ＰｇｂのダイクロイックフィルタＤＦは、有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙを透過した光のうち緑色（第１の色）の光を光電変換部ＰＤｇへ導くように透過するとともに青色（第２の色）の光を光電変換部ＰＤｂへ導くように反射する。例えば、各画素ＰｇｒのダイクロイックフィルタＤＦは、有機カラーフィルタ膜ＣＦｙｅを透過した光のうち緑色（第１の色）の光を光電変換部ＰＤｇへ導くように透過するとともに赤色（第２の色）の光を光電変換部ＰＤｒへ導くように反射する。すなわち、各画素ＰｇｂのダイクロイックフィルタＤＦと各画素ＰｇｒのダイクロイックフィルタＤＦとは、いずれも、緑色の光を透過し、緑色以外の光を反射するように構成されている。
【００３３】
例えば、ダイクロイックフィルタＤＦは、互いに屈折率の異なる第１の層と第２の層とが交互に積層された多層干渉フィルタ２０ｇと、多層干渉フィルタ２０ｇの側面を覆う絶縁膜３０ｇとを含む。具体的には、多層干渉フィルタ２０ｇでは、第１の層２１ｇ−１，２１ｇ−２，２１ｇ−３，２１ｇ−４と第２の層２２ｇ−１，２２ｇ−２，２２ｇ−３とが交互に複数回積層されている（図１２（ｂ）参照）。第１の層２１ｇ−１〜２１ｇ−４の屈折率は、第２の層２２ｇ−１〜２２ｇ−３の屈折率より大きい。第１の層２１ｇ−１〜２１ｇ−４は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２、屈折率２．５）で形成されている。第２の層２２ｇ−１〜２２ｇ−３は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２、屈折率１．４５）で形成されている。
【００３４】
各第１の層２１ｇ−１〜２１ｇ−４は、互いに同様な膜厚（例えば、光学的膜厚が中心波長（例えば、５５０ｎｍ）の１／４となるような膜厚）を有する。各第２の層２２ｇ−１，２２ｇ−３は、互いに同様な膜厚（例えば、光学的膜厚が中心波長（例えば、５５０ｎｍ）の１／４となるような膜厚）を有する。一方、第２の層２２ｇ−２の膜厚は、他の第２の層２２ｇ−１，２２ｇ−３の膜厚より厚い。以下では、この第２の層２２ｇ−２を特にスペーサ層２２ｇ−２と呼ぶこともある。例えば、スペーサ層２２ｇ−２の膜厚を３５ｎｍとすると、多層干渉フィルタ２０ｇは、緑色（Ｇ）の波長帯域に分光透過率のピークを有するようになる。
【００３５】
絶縁膜３０ｇ（図７参照）は、多層干渉フィルタ２０ｇの側面を覆う。絶縁膜３０ｇは、例えば、第１の層２１ｇ−１〜２１ｇ−４と第２の層２２ｇ−１〜２２ｇ−３とのいずれとも屈折率の異なる材料（例えば、窒化シリコン）で形成することができる。これにより、多層干渉フィルタ２０ｇと絶縁膜３０ｇとの界面を反射面として機能させることができ、多層干渉フィルタ２０ｇ内で多重反射された光が光電変換部ＰＤｂ，ＰＤｒ側へ漏れることを抑制できる。このため、多層干渉フィルタ２０ｇ内で多重反射された光を効率的に光電変換部ＰＤｇ側へ導くことができる。
【００３６】
各画素Ｐｇｂ，Ｐｇｒの反射構造ＲＳは、ダイクロイックフィルタＤＦで反射された第２の色の光を光電変換部ＰＤｂ，ＰＤｒへ導くようにさらに反射する。反射構造ＲＳは、例えば、反射面ＲＳｂ及び傾斜反射面ＲＳａを有する。反射面ＲＳｂは、金属膜のパターンＰＴと絶縁膜パターン５５との界面に形成されている（図７参照）。傾斜反射面ＲＳａは、金属膜のパターンＰＴの下端から半導体基板ＳＢまでＺ方向に延びたプラグＰＬと、絶縁膜パターン５５との界面に形成されている（図７参照）。傾斜反射面ＲＳａは、ダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａに対応するように、半導体基板ＳＢの表面ＳＢａの法線に対して傾斜している。
【００３７】
例えば、ダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａで反射された第２の色の光が反射面ＲＳｂで反射されて傾斜反射面ＲＳａに入射し、その入射した光が傾斜反射面ＲＳａで反射されて光電変換部ＰＤｂ，ＰＤｒへ導かれる。
【００３８】
各画素Ｐｇｂ，Ｐｇｒの光電変換部ＰＤｇは、ダイクロイックフィルタＤＦを透過した第１の色（例えば、緑色）の光を受光して、光に応じた電荷を発生させて蓄積する。光電変換部ＰＤｇは、例えば、フォトダイオードである。
【００３９】
各画素Ｐｇｂの光電変換部ＰＤｂは、ダイクロイックフィルタＤＦで反射され反射構造ＲＳでさらに反射された第２の光（例えば、青色）を受光して、光に応じた電荷を発生させて蓄積する。光電変換部ＰＤｂは、例えば、フォトダイオードである。
【００４０】
各画素Ｐｇｒの光電変換部ＰＤｒは、ダイクロイックフィルタＤＦで反射され反射構造ＲＳでさらに反射された第２の色（例えば、赤色）の光を受光して、光に応じた電荷を発生させて蓄積する。光電変換部ＰＤｒは、例えば、フォトダイオードである。
【００４１】
また、反射構造ＲＳは、図５（ｃ）に斜線で示すように、Ｚ方向から透視した場合に光電変換部ＰＤｂ，ＰＤｒを囲むプラグＰＬと絶縁膜パターン５５との界面に形成される傾斜反射面ＲＳａを有する（図７参照）。これによっても、第２の色の光を光電変換部ＰＤｂ，ＰＤｒへ導くことができる。
【００４２】
次に、各画素の回路構成について図６を用いて説明する。図６は、各画素の回路構成を示す図である。
【００４３】
各画素Ｐｇｂは、光電変換部ＰＤｇ，ＰＤｂ、転送部ＴＧ１１，ＴＧ１２、電荷電圧変換部ＦＤ１、リセット部ＴＳ１、選択部ＴＤ１、及び増幅部ＴＡ１を有する。
【００４４】
光電変換部ＰＤｇは、例えば、第１の色（例えば、緑色）の光に応じた電荷を発生させて蓄積する。光電変換部ＰＤｇは、例えば、フォトダイオードである。
【００４５】
光電変換部ＰＤｂは、例えば、第２の色（例えば、青色）の光に応じた電荷を発生させて蓄積する。光電変換部ＰＤｂは、例えば、フォトダイオードである。
【００４６】
転送部ＴＧ１１は、活性状態において、光電変換部ＰＤｇで発生した電荷を電荷電圧変換部ＦＤ１へ転送し、非活性状態において、光電変換部ＰＤｇ及び電荷電圧変換部ＦＤ１を互いに電気的に遮断する。転送部ＴＧ１１は、例えば転送トランジスタであり、アクティブレベルの制御信号がゲートに供給された際にオンして光電変換部ＰＤｇの電荷を電荷電圧変換部ＦＤ１へ転送し、ノンアクティブレベルの制御信号がゲートに供給された際にオフして光電変換部ＰＤｇ及び電荷電圧変換部ＦＤ１を互いに電気的に遮断する。
【００４７】
転送部ＴＧ１２は、活性状態において、光電変換部ＰＤｂで発生した電荷を電荷電圧変換部ＦＤ１へ転送し、非活性状態において、光電変換部ＰＤｂ及び電荷電圧変換部ＦＤ１を互いに電気的に遮断する。転送部ＴＧ１２は、例えば転送トランジスタであり、アクティブレベルの制御信号がゲートに供給された際にオンして光電変換部ＰＤｂの電荷を電荷電圧変換部ＦＤ１へ転送し、ノンアクティブレベルの制御信号がゲートに供給された際にオフして光電変換部ＰＤｂ及び電荷電圧変換部ＦＤ１を互いに電気的に遮断する。
【００４８】
電荷電圧変換部ＦＤ１は、転送された電荷を電圧に変換する。電荷電圧変換部ＦＤ１は、例えば、フローティングディフュージョンである。
【００４９】
リセット部ＴＳ１は、電荷電圧変換部ＦＤ１の電圧をリセットする。リセット部ＴＳ１は、例えばリセットトランジスタであり、アクティブレベルの制御信号がゲートに供給された際にオンして電荷電圧変換部ＦＤ１の電圧をリセットし、ノンアクティブレベルの制御信号がゲートに供給された際にオフして電荷電圧変換部ＦＤ１の電圧をリセットしない。
【００５０】
選択部ＴＤ１は、画素Ｐｇｂを選択状態又は非選択状態にする。選択部ＴＤ１は、例えば選択トランジスタであり、アクティブレベルの制御信号がゲートに供給された際にオンして画素Ｐｇｂを選択状態にし、ノンアクティブレベルの制御信号がゲートに供給された際にオフして画素Ｐｇｂを非選択状態にする。
【００５１】
増幅部ＴＡ１は、画素Ｐｇｂが選択状態である際に、電荷電圧変換部ＦＤ１の電圧に応じた信号を信号線Ｖｌｉｎ１へ出力する。増幅部ＴＡ１は、例えば増幅トランジスタであり、画素Ｐｇｂが選択状態である際に、信号線Ｖｌｉｎ１に接続された負荷電流源（図示せず）とともにソースフォロワ動作を行い、電荷電圧変換部ＦＤ１の電圧に応じた信号を信号線Ｖｌｉｎ１へ出力する。
【００５２】
画素Ｐｇｂでは、転送部ＴＧ１２を非活性状態に維持しながら転送部ＴＧ１１を活性状態にすることで、光電変換部ＰＤｇの電荷が電荷電圧変換部ＦＤ１で電圧に変換され、第１の色（例えば、緑色）の光の画素信号を増幅部ＴＡ１により信号線Ｖｌｉｎ１へ出力できる。そして、電荷電圧変換部ＦＤ１の電圧をリセット部ＴＳ１でリセットした後、転送部ＴＧ１１を非活性状態に維持しながら転送部ＴＧ１２を活性状態にすることで、光電変換部ＰＤｂの電荷が電荷電圧変換部ＦＤ１で電圧に変換され、第２の色（例えば、青色）の光の画素信号を増幅部ＴＡ１により信号線Ｖｌｉｎ１へ出力できる。
【００５３】
各画素Ｐｇｒは、光電変換部ＰＤｇ，ＰＤｒ、転送部ＴＧ２１，ＴＧ２２、電荷電圧変換部ＦＤ２、リセット部ＴＳ２、選択部ＴＤ２、及び増幅部ＴＡ２を有する。画素Ｐｇｒでは、転送部ＴＧ２２を非活性状態に維持しながら転送部ＴＧ２１を活性状態にすることで、光電変換部ＰＤｇの電荷が電荷電圧変換部ＦＤ２で電圧に変換され、第１の色（例えば、緑色）の光の画素信号を増幅部ＴＡ２により信号線Ｖｌｉｎ２へ出力できる。そして、電荷電圧変換部ＦＤ２の電圧をリセット部ＴＳ２でリセットした後、転送部ＴＧ２１を非活性状態に維持しながら転送部ＴＧ２２を活性状態にすることで、光電変換部ＰＤｒの電荷が電荷電圧変換部ＦＤ２で電圧に変換され、第２の色（例えば、赤色）の光の画素信号を増幅部ＴＡ２により信号線Ｖｌｉｎ２へ出力できる。
【００５４】
すなわち、画素Ｐｇｂ及び画素Ｐｇｒから、青色の１つの光電変換部ＰＤｂの画素信号、赤色の１つの光電変換部ＰＤｒの画素信号、緑色の２つの光電変換部ＰＤｇの画素信号を読み出すことができ、ベイヤー配列の単位となる４色（Ｒ，Ｇｒ，Ｂ，Ｇｂ）の画素信号を読み出すことができる。
【００５５】
次に、画素の位置に応じたダイクロイックフィルタの構成の工夫について図７及び図８を用いて説明する。図７は、画素の位置に応じたダイクロイックフィルタの光入射面の傾斜角を示す図である。図８は、撮像領域ＩＲにおける画素Ｐｇｂの位置を示す図である。なお、図８では、図示の簡略化のため、画素Ｐｇｒの図示を省略している。
【００５６】
具体的には、図８に示すように、撮像領域ＩＲ内を撮像領域ＩＲの中心ＣＰ付近の領域とその周辺の領域とに分ける。例えば、撮像領域ＩＲ内を、図８に破線の内側の領域として示される、撮像領域ＩＲの中心ＣＰを含む中心領域ＣＡと、図８に破線の外側の領域として示される、周辺領域ＰＡとに分ける。
【００５７】
そして、図７に示すように、複数の画素の間で、周辺領域ＰＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角を、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角より大きくする。
【００５８】
例えば、図７に示す画素Ｐｇｂ１，Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）は、いずれも、緑色（Ｇ）の光を選択的に光電変換部ＰＤｇに導くように配されている。画素Ｐｇｂ１は、中心領域ＣＡに含まれ、画素Ｐｇｂ２は、周辺領域ＰＡに含まれる（図８参照）。すなわち、画素Ｐｇｂ２は、画素Ｐｇｂ１より撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠い位置に配されている。中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１では、マイクロレンズＭＬへの光の入射角θ１に対応して、ダイクロイックフィルタＤＦが、Ｚ軸方向に対して傾斜角α１で傾斜した光入射面ＤＦａを有する。周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ２では、マイクロレンズＭＬへの光の入射角θ２（＞θ１）に対応して、ダイクロイックフィルタＤＦが、Ｚ軸方向に対して傾斜角α２（＞α１）で傾斜した光入射面ＤＦａを有する。すなわち、周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α２は、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α１より大きい。
【００５９】
これにより、周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角を、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角に近づけて、周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性と中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性とを均等化させることができる。この結果、周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ２における光電変換部ＰＤｇの受光光量を中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１における光電変換部ＰＤｇの受光光量に近づけることができる。
【００６０】
これに応じて、図７に示すように、複数の画素の間で、周辺領域ＰＡの画素における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａのＺ軸方向に対する傾斜角を、中心領域ＣＡの画素における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａのＺ軸方向に対する傾斜角より大きくする。
【００６１】
例えば、図７に示す画素Ｐｇｂ１，Ｐｇｂ２における反射構造ＲＳは、いずれも、青色（Ｂ）の光を光電変換部ＰＤｂに導くように構成されている。中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１における反射構造ＲＳは、Ｚ軸方向に対して傾斜角β１で傾斜した傾斜反射面ＲＳａを有する。周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ２における反射構造ＲＳは、Ｚ軸方向に対して傾斜角β２（＞β１）で傾斜した傾斜反射面ＲＳａを有する。すなわち、周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ２における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａの傾斜角β２は、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａの傾斜角β１より大きい。
【００６２】
これにより、周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ２における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａへの光の入射角を、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａへの光の入射角に近づけることができる。この結果、周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ２における光電変換部ＰＤｂの受光光量を中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１における光電変換部ＰＤｂの受光光量に近づけることができる。
【００６３】
なお、上記では、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角と周辺領域ＰＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角とについて２段階で大きくする場合を説明したが、多段階で大きくしてもよい。例えば、図８に示すように、撮像領域ＩＲ内を撮像領域ＩＲの中心ＣＰ付近の領域とその周辺の領域とそのさらに周辺の領域とに分ける。例えば、撮像領域ＩＲ内を、図８に破線の内側の領域として示される、撮像領域ＩＲの中心ＣＰを含む中心領域ＣＡと、図８に破線と１点鎖線との間の領域として示される、周辺領域ＰＡ１と、図８に１点鎖線と２点鎖線との間の領域として示される、周辺領域ＰＡ２とに分ける。すなわち、周辺領域ＰＡ１は、中心領域ＣＡの外側にあり、周辺領域ＰＡ２は、周辺領域ＰＡ１の外側にある。
【００６４】
そして、図７に示すように、複数の画素Ｐｇｂ１，Ｐｇｂ２，Ｐｇｂ３の間で、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角を、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角より大きくする。また、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角を、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角より大きくする。
【００６５】
例えば、図７に示す画素Ｐｇｂ１，Ｐｇｂ２，Ｐｇｂ３におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）は、いずれも、緑色（Ｇ）の光を選択的に光電変換部ＰＤｇに導くように配されている。画素Ｐｇｂ１は、中心領域ＣＡに含まれ、画素Ｐｇｂ２は、周辺領域ＰＡ１に含まれ、画素Ｐｇｂ３は、周辺領域ＰＡ２に含まれる（図８参照）。すなわち、画素Ｐｇｂ２は、画素Ｐｇｂ１より撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠い位置に配されている。画素Ｐｇｂ３は、画素Ｐｇｂ２より撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠い位置に配されている。中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１では、マイクロレンズＭＬへの光の入射角θ１に対応して、ダイクロイックフィルタＤＦが、Ｚ軸方向に対して傾斜角α１で傾斜した光入射面ＤＦａを有する。周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２では、マイクロレンズＭＬへの光の入射角θ２（＞θ１）に対応して、ダイクロイックフィルタＤＦが、Ｚ軸方向に対して傾斜角α２（＞α１）で傾斜した光入射面ＤＦａを有する。周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３では、マイクロレンズＭＬへの光の入射角θ３（＞θ２）に対応して、ダイクロイックフィルタＤＦが、Ｚ軸方向に対して傾斜角α３（＞α２）で傾斜した光入射面ＤＦａを有する。すなわち、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α１、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α２、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α３を、多段階的に大きくすることができる。
【００６６】
これにより、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角を、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角に近づけることができる。周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角を、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角に近づけることができる。
【００６７】
このとき、被写体像が形成されるように撮像領域ＩＲに導かれる入射光（図４参照）に対して、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性と中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性とは均等である。周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性と周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性とは均等である。すなわち、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性と、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性と、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性とを、互いに均等化することができる。この結果、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３における光電変換部ＰＤｇの受光光量を中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１における光電変換部ＰＤｇの受光光量に近づけることができ、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２における光電変換部ＰＤｇの受光光量を中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１における光電変換部ＰＤｇの受光光量に近づけることができる。
【００６８】
これに応じて、図７に示すように、複数の画素Ｐｇｂ１，Ｐｇｂ２，Ｐｇｂ３の間で、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａのＺ軸方向に対する傾斜角、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａのＺ軸方向に対する傾斜角、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａのＺ軸方向に対する傾斜角を、多段階的に大きくする。
【００６９】
例えば、図７に示す画素Ｐｇｂ１，Ｐｇｂ２，Ｐｇｂ３における反射構造ＲＳは、いずれも、青色（Ｂ）の光を光電変換部ＰＤｂに導くように構成されている。中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１では、ダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α１に対応して、反射構造ＲＳが、Ｚ軸方向に対して傾斜角β１で傾斜した傾斜反射面ＲＳａを有する。周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２では、ダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α２（＞α１）に対応して、反射構造ＲＳが、Ｚ軸方向に対して傾斜角β２（＞β１）で傾斜した傾斜反射面ＲＳａを有する。周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３では、ダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α３（＞α２）に対応して、反射構造ＲＳが、Ｚ軸方向に対して傾斜角β３（＞β２）で傾斜した傾斜反射面ＲＳａを有する。すなわち、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａの傾斜角β１、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａの傾斜角β２、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａの傾斜角β３は、多段階的に大きくすることができる。
【００７０】
これにより、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａへの光の入射角を、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａへの光の入射角に近づけることができる。周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａへの光の入射角を、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａへの光の入射角に近づけることができる。この結果、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３における光電変換部ＰＤｂの受光光量を中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１における光電変換部ＰＤｂの受光光量に近づけることができ、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２における光電変換部ＰＤｂの受光光量を中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１における光電変換部ＰＤｂの受光光量に近づけることができる。
【００７１】
次に、固体撮像装置５の製造方法について図９〜１４及び図７を用いて説明する。図９〜１４は、固体撮像装置５の製造方法を示す工程断面図である。図７は、固体撮像装置５の構成を示す断面図であるが、製造方法を示す工程断面図として流用する。
【００７２】
図９（ａ）に示す工程では、半導体基板ＳＢとして、例えば、第１導電型（例えば、Ｐ型）の不純物を含むシリコン基板を準備する。半導体基板ＳＢに光電変換部ＰＤｇ及び光電変換部ＰＤｂを含む光電変換部群を形成し、光電変換部ＰＤｇ及び光電変換部ＰＤｒを含む光電変換部群を形成する。例えば、光電変換部ＰＤｇ，ＰＤｂ，ＰＤｒは、第２導電型（例えば、Ｎ型）の不純物を含む半導体領域として形成する。そして、半導体基板ＳＢの上、すなわち複数の光電変換部群の上方に、ダイクロイックフィルタＤＦの土台となるべき層間絶縁膜５１を堆積する。層間絶縁膜５１の材料は、例えばＳｉＯ２である。
【００７３】
図９（ｂ）に示す工程では、ダイクロイックフィルタＤＦのパターン形成に用いるリソグラフィーのレジスト５２を層間絶縁膜５１の上に塗布する。
【００７４】
図１０に示す工程では、グレーティングドットマスクを用いて、ダイクロイックフィルタＤＦに対応した傾斜形状の潜像をレジスト５２内に形成する。グレーティングドットマスクは、露光量の分布が傾斜形状になるように調整されたマスクパターンを有する。
【００７５】
例えば、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１（図８参照）のダイクロイックフィルタＤＦを形成すべき位置には、図１０（ａ）に示すマスクパターンＭＰ１を用いて傾斜角α１（図７参照）に対応した傾斜形状の潜像をレジスト５２内に形成する。マスクパターンＭＰ１では、傾斜形状に対応したドットのパターンが徐々に増大する間隔で配されている。
【００７６】
例えば、周辺領域ＰＡ又は周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２（図８参照）のダイクロイックフィルタＤＦを形成すべき位置には、図１０（ｂ）に示すマスクパターンＭＰ２を用いて傾斜角α２（図７参照）に対応した傾斜形状の潜像をレジスト５２内に形成する。マスクパターンＭＰ２では、傾斜形状に対応したドットのパターンが徐々に増大する間隔で配されている。マスクパターンＭＰ２におけるドットの間隔は、マスクパターンＭＰ１における対応するドットの間隔より狭くなっている。これにより、マスクパターンＭＰ２による傾斜形状の潜像の傾斜角を、マスクパターンＭＰ１による傾斜形状の潜像の傾斜角より大きくすることができる。
【００７７】
例えば、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３（図８参照）のダイクロイックフィルタＤＦを形成すべき位置には、図１０（ｃ）に示すマスクパターンＭＰ３を用いて傾斜角α３（図７参照）に対応した傾斜形状の潜像をレジスト５２内に形成する。マスクパターンＭＰ３では、傾斜形状に対応したドットのパターンが徐々に増大する間隔で配されている。マスクパターンＭＰ３におけるドットの間隔は、マスクパターンＭＰ２における対応するドットの間隔より狭くなっている。これにより、マスクパターンＭＰ３による傾斜形状の潜像の傾斜角を、マスクパターンＭＰ２による傾斜形状の潜像の傾斜角より大きくすることができる。
【００７８】
図１１（ａ）に示す工程では、レジスト５２内に形成された潜像を現像し、レジストパターン５３を形成する。レジストパターン５３は、光電変換部ＰＤｇの上方、すなわち各ダイクロイックフィルタＤＦが形成されるべき位置に複数の傾斜面パターン５３１〜５３３を有する。
【００７９】
例えば、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１（図８参照）のダイクロイックフィルタＤＦを形成すべき位置には、傾斜角α１（図７参照）に対応した角度で傾斜した傾斜面パターン５３１が形成される。
【００８０】
例えば、周辺領域ＰＡ又は周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２（図８参照）のダイクロイックフィルタＤＦを形成すべき位置には、傾斜角α２（図７参照）に対応した角度で傾斜した傾斜面パターン５３２が形成される。
【００８１】
例えば、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３（図８参照）のダイクロイックフィルタＤＦを形成すべき位置には、傾斜角α３（図７参照）に対応した角度で傾斜した傾斜面パターン５３３が形成される。
【００８２】
図１１（ｂ）に示す工程では、ＲＩＥ法により異方性エッチングを行い、レジストパターン５３を層間絶縁膜５１に転写する。すなわち、層間絶縁膜５１をパターニングして、複数のダイクロイックフィルタＤＦに対応した位置に複数の傾斜面パターン５１１〜５１３を形成する。
【００８３】
例えば、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１（図８参照）のダイクロイックフィルタＤＦを形成すべき位置には、傾斜角α１（図７参照）に均等な角度で傾斜した傾斜面パターン５１１が形成される。
【００８４】
例えば、周辺領域ＰＡ又は周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２（図８参照）のダイクロイックフィルタＤＦを形成すべき位置には、傾斜角α２（図７参照）に均等な角度で傾斜した傾斜面パターン５１２が形成される。
【００８５】
例えば、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３（図８参照）のダイクロイックフィルタＤＦを形成すべき位置には、傾斜角α３（図７参照）に均等な角度で傾斜した傾斜面パターン５１３が形成される。
【００８６】
すなわち、図９（ａ）〜図１１（ｂ）に示す工程では、複数のダイクロイックフィルタＤＦの土台となる複数の傾斜面パターン５１１〜５１３を形成する。
【００８７】
図１２（ａ）に示す工程では、無機材料のフォトニック結晶を使ったダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）となるべき積層構造ＳＳＴを形成する。具体的には、スパッタ法などにより、第１の層２１ｉ−１、第２の層２２ｉ−１、第１の層２１ｉ−２、第２の層２２ｉ−２、第１の層２１ｉ−３、第２の層２２ｉ−３、第１の層２１ｉ−４を順に堆積して形成する。第１の層２１ｉ−１、２１ｉ−２、２１ｉ−３、２１ｉ−４は、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２）で形成する。各第１の層２１ｉ−１、２１ｉ−２、２１ｉ−３、２１ｉ−４は、同じ膜厚で形成する。
【００８８】
このとき、第２の層２２ｉ−１、２２ｉ−２、２２ｉ−３は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成する。
【００８９】
例えば、各第１の層２１ｉ−１〜２１ｉ−４は、例えば、その光学的膜厚が中心波長（例えば、５５０ｎｍ）の１／４となるような膜厚で形成する。つまり材料（例えば、ＴｉＯ２）の屈折率をｎ１とし、中心波長をλとしたとき、各第１の層２１ｉ−１〜２１ｉ−４は、
ｎ１×ｄ１＝（１／４）×λ・・・数式１
を満たす膜厚ｄ１で形成する。例えば、ｎ１＝２．５、λ＝５５０ｎｍを数式１に代入すると、ｄ１＝５５ｎｍになる。
【００９０】
また、各第２の層２２ｉ−１，２２ｉ−３は、例えば、その光学的膜厚が中心波長（例えば、５５０ｎｍ）の１／４となるような膜厚で形成する。つまり材料（例えば、ＳｉＯ２）の屈折率をｎ２とし、中心波長をλとしたとき、第２の層２２ｉ−１，２２ｉ−３は、
ｎ２×ｄ２＝（１／４）×λ・・・数式２
を満たす膜厚ｄ２で形成する。例えば、ｎ２＝１．４６、λ＝５５０ｎｍを数式２に代入すると、ｄ２＝９４ｎｍになる。
【００９１】
一方、第２の層（スペーサ層）２２ｉ−２の膜厚は、多層干渉フィルタ２０ｇが緑色（Ｇ）の波長帯域に分光透過率のピークを有するように、例えば３５ｎｍで形成する。
【００９２】
そして、リソグラフィー法により、積層構造ＳＳＴにおける光電変換層ＰＤｇの上方に対応した部分、すなわちダイクロイックフィルタＤＦとなるべき部分ＳＳＴ１〜ＳＳＴ３を覆うレジストパターン５４１〜５４３を形成する。
【００９３】
図１２（ｂ）に示す工程では、ＲＩＥ法により、例えばＣＦ４系のガスを使って異方性エッチングを行う。これにより、レジストパターン５４１〜５４３をマスクとして積層構造ＳＳＴをパターニングして、多層干渉フィルタ２０ｇを形成する。
【００９４】
例えば、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１（図８参照）のダイクロイックフィルタＤＦを形成すべき位置には、傾斜角α１（図７参照）に均等な角度で傾斜した光入射面ＤＦａを有する多層干渉フィルタ２０ｇ−１が形成される。
【００９５】
例えば、周辺領域ＰＡ又は周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２（図８参照）のダイクロイックフィルタＤＦを形成すべき位置には、傾斜角α２（図７参照）に均等な角度で傾斜した光入射面ＤＦａを有する多層干渉フィルタ２０ｇ−２が形成される。
【００９６】
例えば、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３（図８参照）のダイクロイックフィルタＤＦを形成すべき位置には、傾斜角α３（図７参照）に均等な角度で傾斜した光入射面ＤＦａを有する多層干渉フィルタ２０ｇ−３が形成される。
【００９７】
図１３（ａ）に示す工程では、絶縁膜３０ｇとなるべき絶縁膜３０ｉを全面的に堆積する。絶縁膜３０ｉは、第１の層２１ｉ−１〜第１の層２１ｉ−４及び第２の層２２ｉ−１〜第２の層２２ｉ−３のいずれとも屈折率の異なる材料（例えば、窒化シリコン）で形成する。
【００９８】
図１３（ｂ）に示す工程では、ＲＩＥ法により異方性エッチングを行い、多層干渉フィルタ２０ｇの側面に絶縁膜３０ｇを残しながら、絶縁膜３０ｉにおける他の部分を除去する。
【００９９】
すなわち、図１２（ａ）、（ｂ）、図１３（ａ）、（ｂ）に示す工程により、複数の傾斜面パターン５１１〜５１３に沿うように複数のダイクロイックフィルタＤＦが形成される。
【０１００】
そして、各ダイクロイックフィルタＤＦを覆うように絶縁膜を全面的に堆積し、プラグＰＬを埋めるべき位置に開口５５ａを形成する。これにより、反射構造ＲＳの土台となる絶縁膜パターン５５を形成する。このとき、テーパーエッチングを行うことにより、開口５５ａの内側面における傾斜反射面ＲＳａに対応した領域が傾斜反射面ＲＳａの傾斜角に均等な角で傾斜するように形成する。このときのテーパー角は例えば６０°〜７５°の範囲の角度に設定すればよい。
【０１０１】
例えば、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１（図８参照）の反射構造ＲＳを形成すべき位置には、傾斜角β１（図７参照）に均等な角度で傾斜した傾斜内側面５５ａ１を有する開口５５ａが形成される。
【０１０２】
例えば、周辺領域ＰＡ又は周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ２（図８参照）の反射構造ＲＳを形成すべき位置には、傾斜角β２（図７参照）に均等な角度で傾斜した傾斜内側面５５ａ１を有する開口５５ａが形成される。
【０１０３】
例えば、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３（図８参照）の反射構造ＲＳを形成すべき位置には、傾斜角β３（図７参照）に均等な角度で傾斜した傾斜内側面５５ａ１を有する開口５５ａが形成される。
【０１０４】
図１４（ａ）に示す工程では、スパッタ法により、開口５５ａを埋めてプラグＰＬを形成する。プラグＰＬは、例えば、タングステンを主成分とする金属で形成する。さらに、スパッタ法により、絶縁膜パターン５５及びプラグＰＬを覆うように、金属膜ＰＴｉを全面的に堆積する。そして、その上面をＣＭＰ法により平坦化する。金属膜ＰＴｉは、例えば、アルミニウム及び／又は銀を主成分とする金属で形成する。
【０１０５】
図１４（ｂ）に示す工程では、リソグラフィー法により開口ＰＴａに対応した開口を有するレジストパターン（図示せず）を形成する。そして、そのレジストパターンをマスクとして、ＲＩＥ法によりエッチングを行い、金属膜ＰＴｉに開口ＰＴａを形成するとともに金属膜のパターンＰＴを形成する。これにより、反射面ＲＳｂ及び傾斜反射面ＲＳａを有する反射構造ＲＳが形成される。
【０１０６】
図７に示す工程では、金属膜のパターンＰＴ及び絶縁膜パターン５５（図１３（ｂ）参照）を覆う平坦化膜ＦＬを形成する。そして、平坦化膜ＦＬの上に有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅを形成し、有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅの上にマイクロレンズＭＬを形成する。これにより、固体撮像装置５が形成される。
【０１０７】
以上のように、第１の実施形態では、固体撮像装置５において、例えば、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角と周辺領域ＰＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角とは、撮像領域ＩＲへの入射光に対する中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦのフィルタ特性と周辺領域ＰＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦのフィルタ特性とが均等化されるように決定されている。例えば、周辺領域ＰＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角は、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角より大きい。すなわち、撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠ざかることに応じてダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向（半導体基板の表面の法線に沿った方向）からの傾斜角を増加させる。これにより、周辺領域ＰＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角を、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角に近づけることができる。この結果、周辺領域ＰＡの画素における光電変換部（第１の光電変換部）ＰＤｇの受光光量を中心領域ＣＡの画素における光電変換部（第１の光電変換部）ＰＤｇの受光光量に近づけることができる。したがって、固体撮像装置５におけるシェーディングの発生を抑制できる。
【０１０８】
また、第１の実施形態では、固体撮像装置５において、周辺領域ＰＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角を、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角に近づけることで、周辺領域ＰＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの分光透過率のピーク波長を中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの分光透過率のピーク波長に近づけることができる。この結果、固体撮像装置５における色再現性の低下を抑制でき、固体撮像装置５で撮像された画像信号により得られる画像の画質の劣化を抑制できる。
【０１０９】
また、第１の実施形態では、固体撮像装置５において、例えば、周辺領域ＰＡ１の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角は、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角より大きい。周辺領域ＰＡ２の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角は、周辺領域ＰＡ１の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角より大きい。すなわち、撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠ざかることに応じてダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向（半導体基板の表面の法線に沿った方向）からの傾斜角を多段階的に増加させる。これにより、周辺領域ＰＡ１の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角と、周辺領域ＰＡ２の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角とのそれぞれを、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角に近づけることができる。この結果、周辺領域ＰＡ１の画素における光電変換部（第１の光電変換部）ＰＤｇの受光光量と周辺領域ＰＡ２の画素における光電変換部（第１の光電変換部）ＰＤｇの受光光量とのそれぞれを中心領域ＣＡの画素における光電変換部（第１の光電変換部）ＰＤｇの受光光量に近づけることができる。したがって、固体撮像装置５におけるシェーディングの発生をさらに抑制できる。
【０１１０】
また、第１の実施形態では、固体撮像装置５において、周辺領域ＰＡ１の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角と周辺領域ＰＡ２の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角とのそれぞれを、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角に近づけることで、周辺領域ＰＡ１の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの分光透過率のピーク波長と周辺領域ＰＡ２の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの分光透過率のピーク波長とのそれぞれを中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの分光透過率のピーク波長に近づけることができる。この結果、固体撮像装置５における色再現性の低下をさらに抑制でき、固体撮像装置５で撮像された画像信号により得られる画像の画質の劣化をさらに抑制できる。
【０１１１】
また、第１の実施形態では、固体撮像装置５において、例えば、周辺領域ＰＡの画素における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａのＺ軸方向に対する傾斜角は、中心領域ＣＡの画素における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａのＺ軸方向に対する傾斜角より大きい。これにより、撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠ざかることに応じて反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａのＺ軸方向（半導体基板の表面の法線に沿った方向）からの傾斜角を増加させることができる。この結果、周辺領域ＰＡの画素における光電変換部（第２の光電変換部）ＰＤｂ，ＰＤｒの受光光量を中心領域ＣＡの画素における光電変換部（第２の光電変換部）ＰＤｂ，ＰＤｒの受光光量に近づけることができる。したがって、固体撮像装置５におけるシェーディングの発生を抑制できる。
【０１１２】
また、第１の実施形態では、固体撮像装置５において、例えば、周辺領域ＰＡ１の画素における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａのＺ軸方向に対する傾斜角は、中心領域ＣＡの画素における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａのＺ軸方向に対する傾斜角より大きい。周辺領域ＰＡ２の画素における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａのＺ軸方向に対する傾斜角は、周辺領域ＰＡ１の画素における反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａのＺ軸方向に対する傾斜角より大きい。これにより、撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠ざかることに応じて反射構造ＲＳの傾斜反射面ＲＳａのＺ軸方向（半導体基板の表面の法線に沿った方向）からの傾斜角を多段階的に増加させることができる。この結果、周辺領域ＰＡ１の画素における光電変換部（第２の光電変換部）ＰＤｂ，ＰＤｒの受光光量と周辺領域ＰＡ２の画素における光電変換部（第２の光電変換部）ＰＤｂ，ＰＤｒの受光光量とのそれぞれを中心領域ＣＡの画素における光電変換部（第２の光電変換部）ＰＤｂ，ＰＤｒの受光光量に近づけることができる。したがって、固体撮像装置５におけるシェーディングの発生をさらに抑制できる。
【０１１３】
また、第１の実施形態では、２つの画素から、ベイヤー配列の単位となる４色（Ｒ，Ｇｒ，Ｂ，Ｇｂ）のそれぞれについて１画素分（合計：４×１＝４画素分）の画素信号を読み出すことができる。すなわち、１つの光電変換部ＰＤごとに１つのマイクロレンズＭＬを設けて１画素とする基本構成に比べて、４色（Ｒ，Ｇｒ，Ｂ，Ｇｂ）のそれぞれの感度を略２倍にすることができる。これにより、４色（Ｒ，Ｇｒ，Ｂ，Ｇｂ）のそれぞれの感度を容易に向上できる。
【０１１４】
なお、第１の実施形態では、各ダイクロイックフィルタＤＦが主として多層干渉フィルタ２０ｇを有する場合について例示的に説明しているが、各ダイクロイックフィルタＤＦは、第１の色（例えば、緑色）の光を光電変換部ＰＤｇへ導くように透過するとともに第２の色（例えば、青色又は赤色）の光を光電変換部ＰＤｂ，ＰＤｒへ導くように反射する機能を有すれば他の構成を有してもよい。例えば、各ダイクロイックフィルタＤＦは、多層干渉フィルタ２０ｇに代えて、波長選択性を持たせた（すなわち、緑色の光を選択的に透過させる）反射膜を有していてもよい。
【０１１５】
あるいは、固体撮像装置５において、撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠ざかる向きに応じて、ダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜する向きをさらに変えてもよい。すなわち、図１５に示すように、複数の画素の間で、撮像領域ＩＲの中心ＣＰを挟んで反対側に位置する画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜の向きを互いに反対にしてもよい。図１５は、画素の位置に応じたダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角を示す図である。
【０１１６】
例えば、画素Ｐｇｂ４は、撮像領域ＩＲの中心ＣＰに関して、画素Ｐｇｂ１の反対側であって画素Ｐｇｂ１に対応した位置に配されている（図８参照）。画素Ｐｇｂ４では、ダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａが、画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａ（図７参照）と反対向きに傾いている。同様に、画素Ｐｇｂ５は、撮像領域ＩＲの中心ＣＰに関して、画素Ｐｇｂ２の反対側であって画素Ｐｇｂ２に対応した位置に配されている（図８参照）。画素Ｐｇｂ５では、ダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａが、画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａ（図７参照）と反対向きに傾いている。
【０１１７】
このとき、図１５に示すように、複数の画素の間で、周辺領域ＰＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角を、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角より大きくする。光の入射角度を向きも考慮して、Ｚ軸方向に対して−Ｘ方向に傾く場合の角度を負の角度とすることができる。
【０１１８】
例えば、図１５に示す画素Ｐｇｂ４，Ｐｇｂ５におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）は、いずれも、緑色（Ｇ）の光を選択的に光電変換部ＰＤｇに導くように配されている。画素Ｐｇｂ４は、中心領域ＣＡに含まれ、画素Ｐｇｂ５は、周辺領域ＰＡに含まれる（図８参照）。すなわち、画素Ｐｇｂ５は、画素Ｐｇｂ４より撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠い位置に配されている。中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ４では、マイクロレンズＭＬへの光の入射角θ４に対応して、ダイクロイックフィルタＤＦが、Ｚ軸方向に対して傾斜角α４で傾斜した光入射面ＤＦａを有する。周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ５では、マイクロレンズＭＬへの光の入射角θ５（｜θ５｜＞｜θ４｜）に対応して、ダイクロイックフィルタＤＦが、Ｚ軸方向に対して傾斜角α５（｜α５｜＞｜α４｜）で傾斜した光入射面ＤＦａを有する。すなわち、周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ５におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α５の絶対値は、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ４におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α４の絶対値より大きい。
【０１１９】
これにより、周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ５におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角を、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ４におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角に近づけて、撮像領域ＩＲへの入射光に対する周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ５におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性と中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ４におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性とを均等化させることができる。この結果、周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ５における光電変換部ＰＤｇの受光光量を中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ４における光電変換部ＰＤｇの受光光量に近づけることができる。したがって、固体撮像装置５におけるシェーディングの発生をさらに抑制できる。
【０１２０】
また、画素Ｐｇｂ４におけるマイクロレンズＭＬへの光の入射角θ４について、｜θ４｜≒｜θ１｜であり、θ４とθ１との符号が逆である場合（図７参照）、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ４におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α４について、次の数式３が成り立っていてもよい。
【０１２１】
｜α４｜≒｜α１｜（α４とα１との符号が逆）・・・数式３
【０１２２】
すなわち、画素Ｐｇｂ４におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α４の絶対値は、画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α１の絶対値（図７参照）と均等であってもよい。
【０１２３】
同様に、画素Ｐｇｂ５におけるマイクロレンズＭＬへの光の入射角θ５について、｜θ５｜≒｜θ２｜であり、θ５とθ２との符号が逆である場合（図７参照）、周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ５におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α５について、次の数式４が成り立っていてもよい。
【０１２４】
｜α５｜≒｜α２｜（α５とα２との符号が逆）・・・数式４
【０１２５】
すなわち、画素Ｐｇｂ５におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α５の絶対値は、画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α２の絶対値（図７参照）と均等であってもよい。
【０１２６】
この場合、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ４におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角の絶対値を、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角の絶対値に近づくようにすることができる。周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ５におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角の絶対値を、周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角の絶対値に近づくようにすることができる。これにより、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ４におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性と中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性とを均等なものにすることができる。周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ５におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性と周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性とを均等なものにすることができる。この結果、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ４における光電変換部ＰＤｇの受光光量を中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ１における光電変換部ＰＤｇの受光光量に近づけることができる。周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ５における光電変換部ＰＤｇの受光光量を周辺領域ＰＡの画素Ｐｇｂ２における光電変換部ＰＤｇの受光光量に近づけることができる。したがって、固体撮像装置５におけるシェーディングの発生をさらに抑制できる。
【０１２７】
また、例えば、画素Ｐｇｂ６は、撮像領域ＩＲの中心ＣＰに関して、画素Ｐｇｂ３の反対側であって画素Ｐｇｂ３に対応した位置に配されている（図８参照）。画素Ｐｇｂ６では、ダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａが、画素Ｐｇｂ３におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａ（図７参照）と反対向きに傾いている。
【０１２８】
このとき、図１５に示すように、複数の画素の間で、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角の絶対値、周辺領域ＰＡ１の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角の絶対値、周辺領域ＰＡ２の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角の絶対値を、段階的に大きくしてもよい。
【０１２９】
例えば、図１５に示す画素Ｐｇｂ４，Ｐｇｂ５，Ｐｇｂ６におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）は、いずれも、緑色（Ｇ）の光を選択的に光電変換部ＰＤｇに導くように配されている。画素Ｐｇｂ４は、中心領域ＣＡに含まれ、画素Ｐｇｂ５は、周辺領域ＰＡ１に含まれ、画素Ｐｇｂ６は、周辺領域ＰＡ２に含まれる（図８参照）。すなわち、画素Ｐｇｂ５は、画素Ｐｇｂ４より撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠い位置に配されている。画素Ｐｇｂ６は、画素Ｐｇｂ５より撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠い位置に配されている。中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ４では、マイクロレンズＭＬへの光の入射角θ４に対応して、ダイクロイックフィルタＤＦが、Ｚ軸方向に対して傾斜角α４で傾斜した光入射面ＤＦａを有する。周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ５では、マイクロレンズＭＬへの光の入射角θ５（｜θ５｜＞｜θ４｜）に対応して、ダイクロイックフィルタＤＦが、Ｚ軸方向に対して傾斜角α５（｜α５｜＞｜α４｜）で傾斜した光入射面ＤＦａを有する。周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ６では、マイクロレンズＭＬへの光の入射角θ６（｜θ６｜＞｜θ５｜）に対応して、ダイクロイックフィルタＤＦが、Ｚ軸方向に対して傾斜角α６（｜α６｜＞｜α５｜）で傾斜した光入射面ＤＦａを有する。すなわち、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ４におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α４の絶対値、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ５におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α５の絶対値、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ６におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α６の絶対値を、多段階的に大きくすることができる。
【０１３０】
これにより、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｇｂ５におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角の絶対値を、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ４におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角の絶対値に近づけることができる。周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ６におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角の絶対値を、中心領域ＣＡの画素Ｐｇｂ４におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角の絶対値に近づけることができる。
【０１３１】
また、上記の数式３，４が成り立つことに加えて、下記の数式５が成り立っていてもよい。すなわち、画素Ｐｇｂ６におけるマイクロレンズＭＬへの光の入射角θ６について、｜θ６｜≒｜θ３｜であり、θ６とθ３との符号が逆である場合（図７参照）、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ６におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α６について、次の数式５が成り立っていてもよい。
【０１３２】
｜α６｜≒｜α３｜（α６とα３との符号が逆）・・・数式５
【０１３３】
すなわち、画素Ｐｇｂ６におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α６の絶対値は、画素Ｐｇｂ３におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α３の絶対値（図７参照）と均等であってもよい。
【０１３４】
この場合、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ６におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角の絶対値を、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角の絶対値に近づくようにすることができる。これにより、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ６におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性と周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３におけるダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｇ）のフィルタ特性とを均等なものにすることができる。この結果、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ６における光電変換部ＰＤｇの受光光量を周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｇｂ３における光電変換部ＰＤｇの受光光量に近づけることができる。したがって、固体撮像装置５におけるシェーディングの発生をさらに抑制できる。
【０１３５】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかる固体撮像装置２０５について説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１３６】
第１の実施形態では、ダイクロイックフィルタＤＦとして緑色の波長域に分光透過率のピークを有する多層干渉フィルタ２０ｇを用いているので、図１６（ａ）に示すように、長波長側の反射率が、要求される反射率に対して不十分な傾向にある。このため、赤側の感度が低下する可能性がある。
【０１３７】
多層干渉フィルタ２０ｇは緑色（Ｇ）の光を透過させるフィルタであり、図１６（ａ）の分光特性をみればわかるように青色（Ｂ）の光の透過率は低い、つまり青色（Ｂ）の光の反射率は高いが、赤色（Ｒ）の光の透過率は青色（Ｂ）の光の透過率よりも大きく、つまり赤色（Ｒ）の光の反射率が低い。すなわち、多層干渉フィルタ２０ｇは、基本的に透過波長よりも長い波長の反射率は悪くなる傾向にある。よって、反射させて分離する場合は、透過波長よりも短い波長を反射させるほうが反射の効率を上げることができる。多層干渉フィルタ２０ｇにおけるスペーサ層２２ｇ−２の膜厚を３５ｎｍから８５ｎｍに変更すれば、図１６（ｂ）に示すように、赤色（Ｒ）の光を透過させる多層干渉フィルタ２０ｒに変更することができる。
【０１３８】
しかしながら、現状のベイヤー配列を考慮すると、緑色（Ｇ）の光、青色（Ｂ）の光を分離する必要があるため、赤色（Ｒ）の光を透過させる多層干渉フィルタ２０ｒを第１の実施形態の多層干渉フィルタ２０ｇに代えてダイクロイックフィルタＤＦとして用いることは難しい。すなわち、図１６（ｂ）に示すように、多層干渉フィルタ２０ｒは、緑色（Ｇ）の光の反射率が、要求される反射率に対して不十分な傾向にある。
【０１３９】
そこで、第２の実施形態では、ダイクロイックフィルタＤＦとして赤色（Ｒ）の波長域に分光透過率のピークを有する多層干渉フィルタ２０ｒを用いるとともに、緑色（Ｇ）の光の分離をダイクロイックフィルタＤＦに代えて有機光電変換膜で行うようにする。
【０１４０】
具体的には、固体撮像装置２０５において、図１７に示すように、複数の画素のそれぞれは３つの色（赤色、緑色、青色）に対応している。図１７（ａ）〜（ｄ）は、固体撮像装置２０５における複数の画素Ｐｒｇｂ（１，１）〜Ｐｒｇｂ（３，６）の配列を示す図である。
【０１４１】
各画素Ｐｒｇｂ（１，１）〜Ｐｒｇｂ（３，６）は、図１７（ｂ）に示すように、有機カラーフィルタ膜ＣＦｃｙ，ＣＦｙｅ（図５参照）に代えて有機光電変換膜ＰＥｇを有する。有機光電変換膜ＰＥｇは、マイクロレンズＭＬを通過した光のうち第３の色（例えば、緑色）の光を光電変換するとともに第１の色（例えば、赤色）の光及び第２の色（例えば、青色）の光を透過する。
【０１４２】
各画素Ｐｒｇｂ（１，１）〜Ｐｒｇｂ（３，６）は、図１７（ｃ）に示すように、ダイクロイックフィルタＤＦとして、緑色の波長域に分光透過率のピークを有する多層干渉フィルタ２０ｇ（図５参照）に代えて、赤色の波長域に分光透過率のピークを有する多層干渉フィルタ２０ｒを用いる。多層干渉フィルタ２０ｒは、スペーサ層２２ｇ−２の膜厚が赤色用の膜厚（例えば、８５ｎｍ）である点で多層干渉フィルタ２０ｇと異なるが、他の点で多層干渉フィルタ２０ｇと同様である。これにより、各画素Ｐｒｇｂにおいて、ダイクロイックフィルタＤＦは、有機光電変換膜ＰＥｇを透過した光のうち赤色（第１の色）の光を光電変換部ＰＤｒへ導くように透過するとともに青色（第２の色）の光を光電変換部ＰＤｂへ導くように反射する。
【０１４３】
また、各画素Ｐｒｇｂ（１，１）〜Ｐｒｇｂ（３，６）は、図１７（ｃ）に示すように、コンタクトプラグＣＴＰをさらに有する。コンタクトプラグＣＴＰは、有機光電変換膜ＰＥｇと半導体基板ＳＢ内の電荷保持部ＳＤｇ（図１８参照）とを電気的に接続している。有機光電変換膜ＰＥｇは、その上面が共通電極膜ＶＢ（図１８参照）で覆われ、その下面が画素電極膜ＯＰＤｇ（図１８参照）で覆われている。画素電極膜ＯＰＤｇは、絶縁膜６１（図１９参照）により画素ごとに電気的に分離されている。共通電極膜ＶＢと画素電極膜ＯＰＤｇとの間には、有機光電変換膜ＰＥｇで発生した電荷が画素電極膜ＯＰＤｇに集まるようなバイアスが印加される。これにより、有機光電変換膜ＰＥｇで第３の色（例えば、緑色）の光に応じて発生した電荷をコンタクトプラグＣＴＰ経由で電荷保持部ＳＤｇに転送できる。また、コンタクトプラグＣＴＰは、反射構造ＲＳを形成するプラグＰＬとの界面に絶縁膜が形成されており、プラグＰＬと電気的に絶縁され、画素電極膜ＯＰＤｇは、反射構造ＲＳを形成する金属膜のパターンＰＴとの界面に絶縁膜が形成されており、金属膜のパターンＰＴと電気的に絶縁されている。
【０１４４】
複数の光電変換部ＰＤｒ，ＰＤｂの配列では、図１７（ｄ）に示すように、赤用の光電変換部ＰＤｒと青用の光電変換部ＰＤｂとが千鳥状に配列されている。
【０１４５】
各画素Ｐｒｇｂの光電変換部ＰＤｒは、ダイクロイックフィルタＤＦを透過した第１の色（例えば、赤色）の光を受光して、光に応じた電荷を発生させて蓄積する。光電変換部ＰＤｒは、例えば、フォトダイオードである。
【０１４６】
各画素Ｐｒｇｂの光電変換部ＰＤｂは、ダイクロイックフィルタＤＦで反射され反射構造ＲＳでさらに反射された第２の光（例えば、青色）を受光して、光に応じた電荷を発生させて蓄積する。光電変換部ＰＤｂは、例えば、フォトダイオードである。
【０１４７】
このように、有機光電変換膜ＰＥｇで第３の色（例えば、緑色）の光を吸収させるとともに、第１の色（例えば、赤色）の光及び第２の色（例えば、青色）の光を有機光電変換膜ＰＥｇで透過させダイクロイックフィルタＤＦに導くように積層構造にしている。ダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｒ）では、赤色（第１の色）の光を光電変換部ＰＤｒへ導くように透過するとともに青色（第２の色）の光を光電変換部ＰＤｂへ導くように反射する。この構造により、ダイクロイックフィルタＤＦ（多層干渉フィルタ２０ｒ）で青色（Ｂ）の反射率を高いものとすることができ（図１６（ｂ）参照）、赤色（第１の色）の感度と青色（第２の色）の感度とをそれぞれ第１の実施形態に比べて向上できる。また、緑色（第３の色）の感度は、有機光電変換膜ＰＥｇが光電変換部ＰＤｒ，ＰＤｂの２つ分に対応した面積を有するので、第１の実施形態と同等程度に確保できる。また、この構造により、読み出す画素信号量を２倍にすることで全体的に感度も向上することができる。
【０１４８】
例えば、各画素の回路構成が図１８に示すように次の点で第１の実施形態と異なる。図１８は、各画素の回路構成を示す図である。
【０１４９】
同じ信号線Ｖｌｉｎ１に接続された２つの画素Ｐｒｇｂ（１，１），Ｐｒｇｂ（２，１）について例示的に説明する。画素Ｐｒｇｂ（１，１）は、光電変換部ＰＤｇ（図６参照）に代えて光電変換部ＰＤｒ−１を有し、画素Ｐｒｇｂ（２，１）は、光電変換部ＰＤｇ（図６参照）に代えて光電変換部ＰＤｒ−２を有する。画素Ｐｒｇｂ（１，１）及び画素Ｐｒｇｂ（２，１）では、電荷電圧変換部ＦＤ１、リセット部ＴＳ１、選択部ＴＤ１、及び増幅部ＴＡ１（図６参照）が共通化されている。光電変換部ＰＤｒ−１，ＰＤｂ−１，ＰＤｒ−２，ＰＤｂ−２が転送部ＴＧ１１，ＴＧ１２，ＴＧ１３，ＴＧ１４経由で電荷電圧変換部ＦＤ１にそれぞれ接続されている。
【０１５０】
２つの画素Ｐｒｇｂ（１，１），Ｐｒｇｂ（２，１）では、転送部ＴＧ１２，ＴＧ１４を非活性状態に維持しながら転送部ＴＧ１１，ＴＧ１３を活性状態にすることで、光電変換部ＰＤｒ−１の電荷及び光電変換部ＰＤｒ−２の電荷が電荷電圧変換部ＦＤ１で加算されるとともに加算結果が電圧に変換される。そして、第１の色（例えば、赤色）の光の画素信号を２画素分にして増幅部ＴＡ１により信号線Ｖｌｉｎ１へ出力できる。そして、電荷電圧変換部ＦＤ１の電圧をリセット部ＴＳ１でリセットした後、転送部ＴＧ１１，ＴＧ１３を非活性状態に維持しながら転送部ＴＧ１２，ＴＧ１４を活性状態にすることで、光電変換部ＰＤｂ−１の電荷及び光電変換部ＰＤｂ−２の電荷が電荷電圧変換部ＦＤ１で加算されるとともに加算結果が電圧に変換される。そして、第２の色（例えば、青色）の光の画素信号を２画素分にして増幅部ＴＡ１により信号線Ｖｌｉｎ１へ出力できる。
【０１５１】
これにより、２つの画素Ｐｒｇｂ（１，１），Ｐｒｇｂ（２，１）において、赤色の２つの光電変換部の画素信号及び青色の２つの光電変換部の画素信号をそれぞれ読み出すことができる。すなわち、赤色及び青色のそれぞれについて、２画素分の画素信号を読み出すことができる。
【０１５２】
また、画素Ｐｒｇｂ（１，１）は、光電変換部ＰＣ−１、電荷保持部ＳＤｇ−１、電荷電圧変換部ＦＤ３、リセット部ＴＳ３、選択部ＴＤ３、及び増幅部ＴＡ３をさらに有する。
【０１５３】
光電変換部ＰＣ−１は、例えば、第３の色（例えば、緑色）の光に応じた電荷を発生させ電荷保持部ＳＤｇ−１へ転送する。光電変換部ＰＣ−１は、共通電極膜ＶＢ、有機光電変換膜ＰＥｇ、画素電極膜ＯＰＤｇ−１を有する。
【０１５４】
電荷保持部ＳＤｇ−１は、転送された電荷を保持する。電荷保持部ＳＤｇ−１は、例えば、ストレージダイオードである。
【０１５５】
電荷電圧変換部ＦＤ３は、電荷保持部ＳＤｇ−１に保持された電荷を電圧に変換する。電荷電圧変換部ＦＤ３は、例えば、フローティングディフュージョンである。
【０１５６】
リセット部ＴＳ３は、電荷保持部ＳＤｇ−１の電圧をリセットする。リセット部ＴＳ３は、例えばリセットトランジスタであり、アクティブレベルの制御信号がゲートに供給された際にオンして電荷保持部ＳＤｇ−１の電圧をリセットし、ノンアクティブレベルの制御信号がゲートに供給された際にオフして電荷保持部ＳＤｇ−１の電圧をリセットしない。
【０１５７】
選択部ＴＤ３は、画素Ｐｒｇｂ（１，１）の光電変換部ＰＣ−１側の部分を選択状態又は非選択状態にする。選択部ＴＤ３は、例えば選択トランジスタであり、アクティブレベルの制御信号がゲートに供給された際にオンして画素Ｐｒｇｂ（１，１）の光電変換部ＰＣ−１側の部分を選択状態にし、ノンアクティブレベルの制御信号がゲートに供給された際にオフして画素Ｐｒｇｂ（１，１）の光電変換部ＰＣ−１側の部分を非選択状態にする。なお、選択部ＴＤ１は、画素Ｐｒｇｂの光電変換部ＰＤｒ，ＰＤｂ側の部分を選択状態又は非選択状態にする。
【０１５８】
増幅部ＴＡ３は、画素Ｐｒｇｂ（１，１）の光電変換部ＰＣ−１側の部分が選択状態である際に、電荷保持部ＳＤｇ−１の電圧に応じた信号を信号線Ｖｌｉｎ１へ出力する。増幅部ＴＡ３は、例えば増幅トランジスタであり、画素Ｐｒｇｂ（１，１）の光電変換部ＰＣ−１側の部分が選択状態である際に、信号線Ｖｌｉｎ１に接続された負荷電流源（図示せず）とともにソースフォロワ動作を行い、電荷保持部ＳＤｇ−１の電圧に応じた信号を信号線Ｖｌｉｎ１へ出力する。
【０１５９】
画素Ｐｒｇｂ（１，１）では、共通電極膜ＶＢ及び画素電極膜ＯＰＤｇ−１にバイアスが印加され、それに応じて画素電極膜ＯＰＤｇ−１に集められた電荷が電荷保持部ＳＤｇ−１へ転送される。これにより、光電変換部ＰＣ−１の電荷が電荷電圧変換部ＦＤ３で電圧に変換され、第３の色（例えば、緑色）の光の画素信号を増幅部ＴＡ３により信号線Ｖｌｉｎ１へ出力できる。
【０１６０】
画素Ｐｒｇｂ（２，１）は、光電変換部ＰＣ−２、電荷保持部ＳＤｇ−２、電荷電圧変換部ＦＤ４、リセット部ＴＳ４、選択部ＴＤ４、及び増幅部ＴＡ４をさらに有する。画素Ｐｒｇｂ（２，１）では、共通電極膜ＶＢ及び画素電極膜ＯＰＤｇ−２にバイアスが印加され、それに応じて画素電極膜ＯＰＤｇ−２に集められた電荷が電荷保持部ＳＤｇ−２へ転送される。これにより、光電変換部ＰＣ−２の電荷が電荷電圧変換部ＦＤ４で電圧に変換され、第３の色（例えば、緑色）の光の画素信号を増幅部ＴＡ４により信号線Ｖｌｉｎ１へ出力できる。
【０１６１】
これにより、１つの光電変換部ＰＤごとに１つのマイクロレンズＭＬを設けて１画素とする基本構成に比べて、画素Ｐｒｇｂ（１，１）における光電変換部ＰＤ２つ分の面積を有する有機光電変換膜ＰＥｇから、２倍の量の画素信号を読み出すことができる。また、画素Ｐｒｇｂ（２，１）における光電変換部ＰＤ２つ分の面積を有する有機光電変換膜ＰＥｇから、２倍の量の画素信号を読み出すことができる。
【０１６２】
このように、１つの光電変換部ＰＤごとに１つのマイクロレンズＭＬを設けて１画素とする基本構成に比べて、図１８に示す回路構成では、ベイヤー配列の単位となる４色（Ｒ，Ｇｒ，Ｂ，Ｇｂ）のそれぞれについて２画素分の画素信号を読み出すことができる。
【０１６３】
なお、図１９に示すように、複数の画素の間で、周辺領域ＰＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角を、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａのＺ軸方向に対する傾斜角より大きくする点は、第１の実施形態と同様である。図１９は、画素の位置に応じたダイクロイックフィルタの光入射面の傾斜角を示す図である。例えば、図１９に示す周辺領域ＰＡの画素Ｐｒｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α２は、中心領域ＣＡの画素Ｐｒｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α１より大きい。
【０１６４】
あるいは、図１９に示すように、複数の画素の間で、周辺領域ＰＡ１の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角を、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角より大きくする。また、周辺領域ＰＡ２の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角を、周辺領域ＰＡ１の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角より大きくする。例えば、中心領域ＣＡの画素Ｐｒｇｂ１におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α１、周辺領域ＰＡ１の画素Ｐｒｇｂ２におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α２、周辺領域ＰＡ２の画素Ｐｒｇｂ３におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角α３を、多段階的に大きくすることができる。
【０１６５】
また、固体撮像装置２０５の製造方法が、次の点で第１の実施形態と異なる。
【０１６６】
図９（ａ）〜図１４（ｂ）に示す工程が第１の実施形態と同様に行われた後、図１９に示す工程が行われる。図１９は、コンタクトプラグＣＴＰ（図１７参照）や共通電極膜ＶＢ（図１８参照）を適宜省略しつつ固体撮像装置２０５の構成を示す断面図であるが、製造方法を示す工程断面図として流用する。
【０１６７】
図１９に示す工程では、界面の絶縁膜を介して金属膜のパターンＰＴ及び絶縁膜パターン５５（図１３（ｂ）参照）を覆う画素電極膜ＯＰＤｇを形成する。画素電極膜ＯＰＤｇは、例えば、ＩＴＯ又はＺｎＯなどの透明導電物質を主成分とする材料で形成する。リソグラフィー法により、画素電極膜ＯＰＤｇを画素ごとに区切るように溝を形成し、その溝に絶縁膜６１を埋め込む。そして、画素電極膜ＯＰＤｇの上に有機光電変換膜ＰＥｇを形成する。有機光電変換膜ＰＥｇは、緑色の波長領域の光を吸収し他の波長領域の光を透過させる性質を有した有機物で形成されている。さらに、有機光電変換膜ＰＥｇの上にマイクロレンズＭＬ等を形成する。これにより、固体撮像装置２０５が形成される。
【０１６８】
以上のように、第２の実施形態によっても、周辺領域ＰＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角を、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角に近づけることができる。この結果、周辺領域ＰＡの画素における光電変換部（第１の光電変換部）ＰＤｒの受光光量を中心領域ＣＡの画素における光電変換部（第１の光電変換部）ＰＤｒの受光光量に近づけることができる。したがって、固体撮像装置２０５におけるシェーディングの発生を抑制できる。
【０１６９】
あるいは、第２の実施形態によっても、周辺領域ＰＡ１の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角と、周辺領域ＰＡ２の画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角とのそれぞれを、中心領域ＣＡの画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａへの光の入射角に近づけることができる。この結果、周辺領域ＰＡ１の画素における光電変換部（第１の光電変換部）ＰＤｒの受光光量と周辺領域ＰＡ２の画素における光電変換部（第１の光電変換部）ＰＤｒの受光光量とのそれぞれを中心領域ＣＡの画素における光電変換部（第１の光電変換部）ＰＤｒの受光光量に近づけることができる。したがって、固体撮像装置２０５におけるシェーディングの発生をさらに抑制できる。
【０１７０】
また、第２の実施形態では、２つの画素から、ベイヤー配列の単位となる４色（Ｒ，Ｇｒ，Ｂ，Ｇｂ）のそれぞれについて２画素分（合計：４×２＝８画素分）の画素信号を読み出すことができる。すなわち、１つの光電変換部ＰＤごとに１つのマイクロレンズＭＬを設けて１画素とする基本構成に比べて、４色（Ｒ，Ｇｒ，Ｂ，Ｇｂ）のそれぞれの感度を略４倍にすることができる。これにより、４色（Ｒ，Ｇｒ，Ｂ，Ｇｂ）のそれぞれの感度を容易に向上できる。
【０１７１】
なお、固体撮像装置２０５においても、撮像領域ＩＲの中心ＣＰから遠ざかる向きに応じて、ダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜する向きをさらに変えてもよい。すなわち、図２０に示すように、複数の画素の間で、撮像領域ＩＲの中心ＣＰを挟んで反対側に位置する画素におけるダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜の向きを互いに反対にしてもよい。図２０は、画素の位置に応じたダイクロイックフィルタＤＦの光入射面ＤＦａの傾斜角を示す図である。詳細は、第１の実施形態の変形例と同様であるため、説明を省略する。
【０１７２】
あるいは、第２の実施形態では有機光電変換膜ＰＥｇの受光面積を２つの光電変換部ＰＤｒ，ＰＤｂのそれぞれの受光面積の略２倍とする一方、各光電変換部ＰＤｒ，ＰＤｂの２画素分の電荷を加算して読み出しているが、その代わりに、図２１（ｄ）に示すように、２つの光電変換部を電気的に接続してもよい。図２１（ａ）〜（ｄ）は、変形例における複数の画素Ｐｒｇｂの配列を示す図である。例えば、画素Ｐｒｇｂ（１，１）の光電変換部ＰＤｒと画素Ｐｒｇｂ（１，２）の光電変換部ＰＤｒと（図１７（ｄ）参照）を電気的に接続して光電変換部ＰＤｒｒを構成し、光電変換部ＰＤｒｒの電荷に応じた信号を画素Ｐｒｇｂ（１，２）から読み出すように回路を構成してもよい。画素Ｐｒｇｂ（１，２）の光電変換部ＰＤｂと画素Ｐｒｇｂ（２，３）の光電変換部ＰＤｂと（図１７（ｄ）参照）を電気的に接続して光電変換部ＰＤｂｂを構成し、光電変換部ＰＤｂｂの電荷に応じた信号を画素Ｐｒｇｂ（１，２）から読み出すように回路を構成してもよい。これにより、図２２に示すように、ベイヤー配列の単位となる４色（Ｒ，Ｇｒ，Ｂ，Ｇｂ）の画素信号を読み出すための回路構成を簡略化できる。図２２は、変形例における各画素の回路構成を示す図である。
【０１７３】
異なる信号線Ｖｌｉｎ１，Ｖｌｉｎ２に接続された２つの画素Ｐｒｇｂ（１，１），Ｐｒｇｂ（１，２）について例示的に説明する。画素Ｐｒｇｂ（１，１）は、光電変換部ＰＤｒ−１，ＰＤｂ−１、転送部ＴＧ１１，ＴＧ１２、電荷電圧変換部ＦＤ１、リセット部ＴＳ１、選択部ＴＤ１、及び増幅部ＴＡ１（図１８参照）を有さず、転送部ＴＧ３１をさらに有する。画素Ｐｒｇｂ（１，２）は、光電変換部ＰＤｇ，ＰＤｒ（図６参照）に代えて光電変換部ＰＤｒｒ，ＰＤｂｂを有し、光電変換部ＰＣ−３、電荷保持部ＳＤｇ−３、転送部ＴＧ３２、電荷電圧変換部ＦＤ３、リセット部ＴＳ３、選択部ＴＤ３、及び増幅部ＴＡ３をさらに有する。画素Ｐｒｇｂ（１，１）及び画素Ｐｒｇｂ（１，２）では、電荷電圧変換部ＦＤ３、リセット部ＴＳ３、選択部ＴＤ３、及び増幅部ＴＡ３が共通化されている。
【０１７４】
これにより、１つの光電変換部ごとに１つのマイクロレンズＭＬを設けて１画素とする基本構成に比べて、画素Ｐｒｇｂ（１，１）における２画素分の面積を有する有機光電変換膜ＰＥｇから、緑色の２画素分の画素信号を読み出すことができる。また、画素Ｐｒｇｂ（１，２）における２画素分の面積を有する有機光電変換膜ＰＥｇから、緑色の２画素分の画素信号を読み出すことができる。
【０１７５】
また、Ｐｒｇｂ（１，２）において、赤色の光電変換部ＰＤ２つ分の面積を有する光電変換部ＰＤｒｒの画素信号及び青色の光電変換部ＰＤ２つ分の面積を有する光電変換部ＰＤｂｂの画素信号をそれぞれ読み出すことができる。すなわち、１つの光電変換部ＰＤごとに１つのマイクロレンズＭＬを設けて１画素とする基本構成に比べて、赤色及び青色のそれぞれについて、２倍の量の画素信号を読み出すことができる。
【０１７６】
このように図２２に示す回路構成によっても、１つの光電変換部ＰＤごとに１つのマイクロレンズＭＬを設けて１画素とする基本構成に比べて、ベイヤー配列の単位となる４色（Ｒ，Ｇｒ，Ｂ，Ｇｂ）のそれぞれについて２画素分の画素信号を読み出すことができる。
【０１７７】
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】
【０１７８】
１  撮像システム、５，２０５  固体撮像装置。
【図１】
2015138844.tif 000003
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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