(57)【要約】  本開示は、画質の劣化を抑制して高画質化を図ることができるようにする固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器に関する。固体撮像素子は、複数の画素ごとに、光電変換を行うフォトダイオードが形成される半導体基板と、半導体基板の光入射面側に積層され、画素ごとに対応する色の光を透過するカラーフィルタと、画素ごとのカラーフィルタの間に配置され、２種類の異なる材質が用いられる第１の遮光膜および第２の遮光膜が積層されて構成される遮光膜とを備える。そして、第１の遮光膜には遮光性を有する金属が用いられ、第２の遮光膜には感光性を有する樹脂が用いられる。本技術は、例えば、裏面照射型のCMOSイメージセンサに適用できる。
2016052249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素ごとに、光電変換を行うフォトダイオードが形成される半導体基板と、
前記半導体基板の光入射面側に積層され、前記画素ごとに対応する色の光を透過するカラーフィルタと、
前記画素ごとの前記カラーフィルタの間に配置され、２種類の異なる材質が用いられる第１の遮光膜および第２の遮光膜が積層されて構成される遮光膜と
を備える固体撮像素子。
【請求項２】
前記第１の遮光膜は、前記第２の遮光膜よりも前記半導体基板側に積層され、
前記第１の遮光膜には遮光性を有する金属が用いられ、
前記第２の遮光膜には感光性を有する樹脂が用いられる
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
複数の前記画素のうちの一部は、前記固体撮像素子の撮像面における位相差に基づいてオートフォーカスを制御するのに用いられるオートフォーカス画素であり、
前記オートフォーカス画素では、瞳分割を行うための遮光をするように前記第１の遮光膜および前記第２の遮光膜が形成される
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記オートフォーカス画素では、他の前記画素に設けられるカラーフィルタの代わりに、そのカラーフィルタに対応する部分に透明な材料が充填される
請求項３に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
複数の前記画素のうちの、赤色の光を受光する赤色画素において、前記赤色画素のカラーフィルタを覆うように前記第２の遮光膜が所定の厚み以下で成膜される
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
複数の前記画素ごとに配置されるカラーフィルタには、赤色、青色、緑色、シアン、マゼンタ、イエロー、透明、またはグレーのうちの少なくとも２種類以上から選択されて用いられる
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記半導体基板には、隣接する前記画素の前記フォトダイオード間を分離するように絶縁性を備えた画素分離部が設けられる
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
複数の画素ごとに、光電変換を行うフォトダイオードを半導体基板に形成し、
前記半導体基板の光入射面側に、前記画素ごとに対応する色の光を透過するカラーフィルタを積層し、
前記画素ごとの前記カラーフィルタの間に、２種類の異なる材質が用いられる第１の遮光膜および第２の遮光膜が積層されて構成される遮光膜を配置する
ステップを含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
複数の画素ごとに、光電変換を行うフォトダイオードが形成される半導体基板と、
前記半導体基板の光入射面側に積層され、前記画素ごとに対応する色の光を透過するカラーフィルタと、
前記画素ごとの前記カラーフィルタの間に配置され、２種類の異なる材質が用いられる第１の遮光膜および第２の遮光膜が積層されて構成される遮光膜と
を有する固体撮像素子を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器に関し、特に、画質の劣化を抑制して高画質化を図ることができるようにした固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像機能を備えた電子機器においては、例えば、CCD（Charge Coupled Device）やCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子が使用されている。固体撮像素子は、光電変換を行うフォトダイオードと複数のトランジスタとが組み合わされた画素を有しており、平面的に配置された複数の画素から出力される画素信号に基づいて画像が構築される。【０００３】
近年では、半導体基板に対してトランジスタや配線層などが積層される表面に対して反対側の面となる裏面側からフォトダイオードに光を照射する裏面照射型の固体撮像素子が多く利用されている。裏面照射型の固体撮像素子は、コンパクトデジタルスチルカメラやモバイル端末用のカメラなどの用途に用いられ、微細画素の感度の向上、および、シェーディング特性の改善を図ることができる。【０００４】
例えば、裏面照射型の固体撮像素子は、表面照射型の固体撮像素子と比較して、フォトダイオードの面積が広くすることができるとともに、光の入射側に配線層が形成されない特徴を備える。この特徴により、裏面照射型の固体撮像素子は、入射光を効率よくフォトダイオードに取り込むことができるため、良好な感度特性を得ることができる。その反面、裏面照射型の固体撮像素子は、シールガラス面や、赤外線カットフィルタ、カメラセットの光学系などからの反射光をより多くフォトダイオードに取り込んでしまうため、フレアやゴースト、混色が発生し易く、画質が劣化してしまう。特に、大型の固体撮像素子では、画素サイズが大きく受光領域が広いため、不要な光をフォトダイオードが多く取り込んでしまい、画質の劣化が目立つことになっていた。【０００５】
そこで、例えば、特許文献１および２に開示されているように、画素間に遮光部を設けることによって、不要な光がフォトダイオードに入り込むことを防止する技術が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９４６４７号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２９４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の固体撮像素子では反射光がフォトダイオードに入り込むことによって画質が劣化しており、そのような反射光の発生を防止することで、画質の劣化を抑制して高画質化を図ることが求められている。【０００８】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画質の劣化を抑制して高画質化を図ることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の一側面の固体撮像素子は、複数の画素ごとに、光電変換を行うフォトダイオードが形成される半導体基板と、前記半導体基板の光入射面側に積層され、前記画素ごとに対応する色の光を透過するカラーフィルタと、前記画素ごとの前記カラーフィルタの間に配置され、２種類の異なる材質が用いられる第１の遮光膜および第２の遮光膜が積層されて構成される遮光膜とを備える。【００１０】
本開示の一側面の製造方法は、複数の画素ごとに、光電変換を行うフォトダイオードを半導体基板に形成し、前記半導体基板の光入射面側に、前記画素ごとに対応する色の光を透過するカラーフィルタを積層し、前記画素ごとの前記カラーフィルタの間に、２種類の異なる材質が用いられる第１の遮光膜および第２の遮光膜が積層されて構成される遮光膜を配置するステップを含む。【００１１】
本開示の一側面の電子機器は、複数の画素ごとに、光電変換を行うフォトダイオードが形成される半導体基板と、前記半導体基板の光入射面側に積層され、前記画素ごとに対応する色の光を透過するカラーフィルタと、前記画素ごとの前記カラーフィルタの間に配置され、２種類の異なる材質が用いられる第１の遮光膜および第２の遮光膜が積層されて構成される遮光膜とを有する固体撮像素子を備える。【００１２】
本開示の一側面においては、複数の画素ごとに、光電変換を行うフォトダイオードが形成される半導体基板の光入射面側に画素ごとに対応する色の光を透過するカラーフィルタが積層される。そして、画素ごとのカラーフィルタの間に、２種類の異なる材質が用いられる第１の遮光膜および第２の遮光膜が積層されて構成される遮光膜が配置される。
【発明の効果】
【００１３】
本開示の一側面によれば、画質の劣化を抑制して高画質化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本技術を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態の構成例を示す図である。
【図２】固体撮像素子の平面的な構成、および断面的な構成を示す図である。
【図３】固体撮像素子の製造方法を説明する図である。
【図４】固体撮像素子の製造方法を説明する図である。
【図５】固体撮像素子の第２の実施の形態の構成例を示す図である。
【図６】表面照射型の固体撮像素子について説明する図である。
【図７】固体撮像素子の変形例を示す図である。
【図８】固体撮像素子の第３の実施の形態の構成例を示す図である。
【図９】固体撮像素子の第４の実施の形態の構成例を示す図である。
【図１０】画素サイズについて説明する図である。
【図１１】電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図１２】固体撮像素子を使用する使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本技術を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態の構成例を示す図である。
【００１７】
図１には、固体撮像素子１１のセンサ面に設けられる複数の画素のうち、赤色の画素１２Ｒおよび緑色の画素１２Ｇが配置されている領域近傍の断面的な構成が示されている。なお、以下適宜、赤色の画素１２Ｒおよび緑色の画素１２Ｇ、並びに、後述する青色の画素１２Ｂそれぞれを区別する必要がない場合、単に、画素１２と称する。
【００１８】
図１に示すように、固体撮像素子１１は、赤色の画素１２Ｒのフォトダイオード２１Ｒおよび緑色の画素１２Ｇのフォトダイオード２１Ｇが形成される半導体基板２２に対し、下層側から順に、絶縁膜２３、非平坦化密着性膜２４、カラーフィルタ２５、マイクロレンズ２６が積層されて構成される。また、固体撮像素子１１では、隣接する画素１２どうしの間に、第１の遮光膜２７および第２の遮光膜２８が形成される。
【００１９】
半導体基板２２は、例えば、高純度シリコンの単結晶が薄くスライスされたシリコンウェハであり、半導体基板２２には画素１２ごとに、入射した光を光電変換により電荷に変換するフォトダイオード２１が形成される。
【００２０】
絶縁膜２３は、半導体基板２２に光が入射する側の面（以下、適宜、光入射面と称する）を絶縁する。例えば、絶縁膜２３には、シリコン酸化膜上にハフニウム酸化膜を積層した積層構造が用いられ、半導体基板２２の光入射面における反射を防止する機能も備える。
【００２１】
非平坦化密着性膜２４は、絶縁膜２３および第１の遮光膜２７上に成膜され、カラーフィルタ２５および第２の遮光膜２８の密着性を向上させる。例えば、非平坦化密着性膜２４には、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、シロキサン系樹脂、およびエポキシ性樹脂のいずれか、または、それらの共重合系樹脂などが用いられる。
【００２２】
カラーフィルタ２５は、画素１２に応じて所定の色の光を透過し、各色の画素１２ごとに、それぞれの画素１２に対応する色のカラーフィルタ２５が配置される。即ち、図示するように、赤色の画素１２Ｒには、赤色のカラーフィルタ２５Ｒが配置され、緑色の画素１２Ｇには、緑色のカラーフィルタ２５Ｇが配置される。例えば、カラーフィルタ２５には、有機顔料を内添した樹脂が用いられ、膜厚が400〜1000ｎｍ程度となるように成膜される。
【００２３】
マイクロレンズ２６は、画素１２ごとに光を集光するように形成され、例えば、ポリスチレン系樹脂、およびアクリル系樹脂のいずれか、または、それらの共重合系樹脂などが用いられる。
【００２４】
第１の遮光膜２７は、隣接する画素１２どうしの間に配置されるように絶縁膜２３上に積層され、画素１２間を遮光する。第１の遮光膜２７には、例えば、タングステンや、アルミニウム、銅などの遮光性を有する金属が用いられ、厚みが200〜300ｎｍ程度となるように成膜される。
【００２５】
第２の遮光膜２８は、隣接する画素１２どうしの間に配置されるように、非平坦化密着性膜２４を介して第１の遮光膜２７に積層するように形成され、画素１２間を遮光する。第２の遮光膜２８には、例えば、カーボンブラック顔料や、チタンブラック顔料を内添した感光性（光吸収性）を有する樹脂が用いられる。
【００２６】
このように、第１の遮光膜２７および第２の遮光膜２８は、それぞれ異なる材質で形成され、第１の遮光膜２７が第２の遮光膜２８よりも半導体基板２２側に積層、即ち、第２の遮光膜２８が光の入射側に積層される。また、第１の遮光膜２７および第２の遮光膜２８は、カラーフィルタ２５と略同一の厚みとなるように形成される。即ち、第１の遮光膜２７および第２の遮光膜２８は、画素１２ごとに配置されるカラーフィルタ２５の間に配置されるように形成される。従って、固体撮像素子１１は、例えば、上述した特許文献１の構成よりも、低背化を図ることができる。
【００２７】
以上のように固体撮像素子１１は構成されており、第１の遮光膜２７および第２の遮光膜２８の２層構造を採用することで、画素１２間の遮光を確実に行うことができるとともに、画素１２間における光の反射を防止することができる。即ち、例えば、遮光性を有する金属が用いられる第１の遮光膜２７だけの構成と比較して、感光性を有する樹脂が用いられる第２の遮光膜２８を設けることによって光の反射を抑制することができる。
【００２８】
これにより、固体撮像素子１１は、光の反射を抑制した結果、反射光がフォトダイオード２１に再入射することを回避することができるので、フレアやゴーストなどによる画質の劣化を抑制して高画質化を図ることができる。
【００２９】
図２を参照して、固体撮像素子１１の構成についてさらに説明する。
【００３０】
図２のＡには、固体撮像素子１１の平面的な構成が示されており、図２のＢには、図２のＡに示すＡ−Ａ’断面、Ｂ−Ｂ’断面、およびＣ−Ｃ’断面の構成が示されている。
【００３１】
図２のＡに示すように、固体撮像素子１１では、赤色の画素１２Ｒ、緑色の画素１２Ｇ、および青色の画素１２Ｂが、いわゆるベイヤ配列に従って配置されている。
【００３２】
図２のＢには、赤色の画素１２Ｒおよび緑色の画素１２Ｇが配置される列に沿ったＡ−Ａ’断面、緑色の画素１２Ｇおよび青色の画素１２Ｂが配置される列に沿ったＢ−Ｂ’断面、並びに、緑色の画素１２Ｇの斜め方向に沿ったＣ−Ｃ’断面が示されている。
【００３３】
このように、固体撮像素子１１では、赤色の画素１２Ｒ、緑色の画素１２Ｇ、および青色の画素１２Ｂがそれぞれ独立するように、第１の遮光膜２７および第２の遮光膜２８が２層構造で画素１２間に形成される。これにより、固体撮像素子１１は、画素１２間の遮光性能の向上を図り、不要な光が画素１２に入射することを防止することができるので、より高画質な画像を撮像することができる。
【００３４】
次に、図３および図４を参照して、固体撮像素子１１の製造方法について説明する。図３および図４では、左側にＢ−Ｂ’断面（図２のＢ参照）が示されており、右側にＣ−Ｃ’断面（図２のＢ参照）が示されている。
【００３５】
図３に示すように、第１の工程において、フォトダイオード２１が形成された半導体基板２２の光入射面上に絶縁膜２３が成膜され、フォトダイオード２１どうしの間に配置されるように絶縁膜２３上に第１の遮光膜２７が形成される。例えば、カラーフィルタ２５が設けられる箇所を覆うようにレジストを形成し、そのレジストが形成されていない箇所に遮光性を有する金属を堆積した後にレジストを除去することによって、第１の遮光膜２７が形成される。
【００３６】
第２の工程において、絶縁膜２３および第１の遮光膜２７を覆うように、それらの凹凸の形状に沿って非平坦化密着性膜２４が成膜される。
【００３７】
第３の工程において、緑色の画素１２Ｇに対応する箇所に緑色のカラーフィルタ２５Ｇが積層され、第４の工程において、青色の画素１２Ｂに対応する箇所に青色のカラーフィルタ２５Ｂが積層される。なお、図示しないが、同様に、赤色の画素１２Ｒに対応する箇所に赤色のカラーフィルタ２５Ｒが積層される。
【００３８】
第５の工程において、各色のカラーフィルタ２５どうしの間に配置されるように、非平坦化密着性膜２４を介して第１の遮光膜２７に積層するように第２の遮光膜２８が形成される。例えば、カラーフィルタ２５を覆うようなレジストを形成し、そのレジストが形成されていない箇所に感光性を有する樹脂を埋め込んだ後にレジストを除去することによって、第２の遮光膜２８が形成される。
【００３９】
次に、図４に示すように、第６の工程において、カラーフィルタ２５および第２の遮光膜２８に積層するように、マイクロレンズ母材３１が形成される。
【００４０】
第７の工程において、マイクロレンズ２６の形状を形成するための感光性樹脂３２を、画素１２が形成される箇所ごとにマイクロレンズ母材３１上に形成する。
【００４１】
第８の工程において、第７の工程で形成した感光性樹脂３２をマスクにしてマイクロレンズ母材３１をエッチング転写することで、画素１２ごとに凸形状のマイクロレンズ２６が形成される。
【００４２】
以上のような各工程を含む製造方法により、画素１２間を遮光する２層構造の第１の遮光膜２７および第２の遮光膜２８を備えた固体撮像素子１１を製造することができる。また、２層構造の第１の遮光膜２７および第２の遮光膜２８は、例えば、リソグラフィ技術を用いて形成することができ、例えば、エッチングなどを用いる製造方法と比較して、より低コストで製造することができる。さらに、第１の遮光膜２７および第２の遮光膜２８による２層構造とすることで、例えば、カラーフィルタ２５を塗布する際の塗布ムラの発生を抑制することができる。
【００４３】
次に、図５は、固体撮像素子の第２の実施の形態の構成例を示す図である。図５のＡには、図２のＡと同様に、固体撮像素子１１−１の平面的な構成が示されており、図５のＢには、図２のＢと同様に、図５のＡに示すＡ−Ａ’断面、Ｂ−Ｂ’断面、およびＣ−Ｃ’断面の構成が示されている。
【００４４】
図５に示す固体撮像素子１１−１は、固体撮像素子１１−１の撮像面における位相差に基づいてＡＦ（Auto Focus：オートフォーカス）を制御する像面位相差ＡＦに用いられるＡＦ画素１２Ｚを備えて構成される。像面位相差ＡＦでは、例えば、瞳分割するように片側半分が遮光されたＡＦ画素１２Ｚと、その反対側の片側半分が遮光されたＡＦ画素１２Ｚとが組み合わされて用いられ、図５には、いずれか一方のＡＦ画素２８Ｆが示されている。
【００４５】
図５に示すように、固体撮像素子１１−１において、第１の遮光膜２７−１および第２の遮光膜２８−１は、隣接する画素１２どうしの間を遮光するとともに、ＡＦ画素１２Ｚの略半分を遮光するように形成される。即ち、第１の遮光膜２７−１および第２の遮光膜２８−１は、ＡＦ画素１２Ｚにおいて、ＡＦ画素１２Ｚの中心方向に延在し、その略半分を覆うように形成される。
【００４６】
このように、固体撮像素子１１−１では、カラーフィルタ２５と同層に形成される第１の遮光膜２７−１および第２の遮光膜２８−１により、ＡＦ画素１２Ｚで瞳分割するための遮光を行うことができる。このように、固体撮像素子１１−１は、フォトダイオード２１の近傍で瞳分割を行うことができるので、より良好なＡＦ分離特性を得ることができる。
【００４７】
また、例えば、従来の固体撮像素子では、ＡＦ画素の遮光部分における反射光が迷光となり、他の画素（撮像を行う画素）のフォトダイオードに入射することがあり、これにより画質が悪化することがあった。これに対し、固体撮像素子１１−１では、ＡＦ画素１２Ｚの遮光部分での反射を抑制することができるので、従来の固体撮像素子よりも反射光を低減することができ、画質の悪化を回避することができる。
【００４８】
さらに、固体撮像素子１１−１は、光受光面の反対側の面に配線層が積層される構造の裏面照射型の固体撮像素子に適用することで、例えば、表面照射型の固体撮像素子と比較して、ＡＦ画素１２ＺによるＡＦ性能を向上させることができる。
【００４９】
ここで、図６を参照して、表面照射型の固体撮像素子１１Ｆについて説明する。
【００５０】
図６に示すように、表面照射型の固体撮像素子１１Ｆは、半導体基板２２に対して多層配線層２９が積層される側の面が光受光面とされ、半導体基板２２とカラーフィルタ２５との間に多層配線層２９が設けられる。このように、カラーフィルタ２５の下方に多層配線層２９が配置される構成では、ＡＦ画素１２Ｚにおいてカラーフィルタ２５と同層に設けられた遮光膜３０では瞳分割を正確に行うことができず、ＡＦ分離特性が著しく劣化することになる。即ち、ＡＦ分離特性の観点からは、例えば、フォトダイオード２１に最も近い第１配線層２９−１において瞳分割するための遮光を行うことが望ましく、遮光膜３０とは別に第１配線層２９−１に遮光膜を形成しなければならなかった。
【００５１】
このような表面照射型の固体撮像素子１１Ｆに対し、図５の固体撮像素子１１−１では、カラーフィルタ２５と同層に設けられた第１の遮光膜２７−１および第２の遮光膜２８−１はフォトダイオード２１の近傍に設けられるので、瞳分割を正確に行うことができる。即ち、固体撮像素子１１−１では、表面照射型の固体撮像素子１１Ｆの様に遮光膜３０とは別に第１配線層２９−１に遮光膜を形成することなく、より好適にＡＦ画素１２Ｚを実現することができる。
【００５２】
なお、図５の固体撮像素子１１−１では、ＡＦ画素１２Ｚの開口部（第１の遮光膜２７−１および第２の遮光膜２８−１により遮光されない部分）に、緑色のカラーフィルタ２５Ｇが形成されている。この他、ＡＦ画素１２Ｚの開口部には、黄色やシアン、グレーなどのカラーフィルタや、透明のフィルタが形成されるようにしてもよい。
【００５３】
図７を参照して、固体撮像素子１１−１の変形例について説明する。
【００５４】
図７には、図５のＢ−Ｂ’断面に対応する固体撮像素子１１−１’の断面的な構成例が示されている。図示するように、固体撮像素子１１−１’は、ＡＦ画素１２Ｚ’の開口部にマイクロレンズ２６と同一の透明な材料が埋め込まれている点で、図５の固体撮像素子１１−１と異なる構成となっており、その他の構成は同一である。
【００５５】
例えば、図３を参照して説明した製造方法の第３の工程において、ＡＦ画素１２Ｚ’に対応する箇所には緑色のカラーフィルタ２５Ｇを形成せずに、その後の第６の工程において、開口部にマイクロレンズ母材３１を充填する。これにより、図７に示すような固体撮像素子１１−１’を製造することができる。
【００５６】
このように構成される固体撮像素子１１−１’では、カラーフィルタ２５が配置されるＡＦ画素１２Ｚと比較して、ＡＦ画素１２Ｚ’は、より多くの光を受光することができる。これにより、固体撮像素子１１−１’は、より良好なＡＦ制御特性を得ることができる。
【００５７】
なお、固体撮像素子１１のカラーフィルタ２５には、上述した赤色、青色、および緑色を用いる構成に限定されるものではない。つまり、固体撮像素子１１のカラーフィルタ２５には、例えば、赤色、青色、緑色、シアン、マゼンタ、イエロー、透明、またはグレーのうちの少なくとも２種類以上から選択して用いることができる。
【００５８】
次に、図８は、固体撮像素子の第３の実施の形態の構成例を示す図である。図８のＡには、図２のＡと同様に、固体撮像素子１１−２の平面的な構成が示されており、図８のＢには、図２のＢと同様に、図８のＡに示すＡ−Ａ’断面、Ｂ−Ｂ’断面、およびＣ−Ｃ’断面の構成が示されている。
【００５９】
図８に示す固体撮像素子１１−２は、赤色の画素１２Ｒ’について、赤色のカラーフィルタ２５Ｒを覆うように第２の遮光膜２８−２が形成されている点で、図１および図２の固体撮像素子１１と異なる構成とされている。なお、その他の点で、固体撮像素子１１−２は、図１および図２の固体撮像素子１１と同様に構成されている。
【００６０】
即ち、固体撮像素子１１−２では、第１の遮光膜２７は画素１２どうしの間のみに形成され、第２の遮光膜２８−２は、画素１２どうしの間に形成されるのに加えて、赤色のカラーフィルタ２５Ｒを薄く覆うように形成されている。なお、第２の遮光膜２８は、赤色のカラーフィルタ２５Ｒ上における厚みが、画素１２間の部分における厚みよりも薄く、光を透過することができる程度に形成される。上述したように、第２の遮光膜２８は、カーボンブラック顔料や、チタンブラック顔料を内添した感光性を有する樹脂により形成され、所定の厚み以下で薄く成膜された場合には、光を透過することができる。
【００６１】
このように構成される固体撮像素子１１−２では、第２の遮光膜２８は、赤色の画素１２Ｒ’において、赤色のカラーフィルタ２５Ｒの表面における光の反射を抑制する反射抑制膜として機能する。従って、固体撮像素子１１−２では、赤色のカラーフィルタ２５Ｒの表面で反射した光による画質の劣化（いわゆる赤玉ゴースト）を抑制することができる。具体的には、従来、赤色のカラーフィルタの表面で反射した光が赤外線カットフィルタなどで反射して、他の画素に再入射することによって画質が劣化することあったのに対し、固体撮像素子１１−２では、このような画質の劣化を抑制することができる。
【００６２】
次に、図９は、固体撮像素子の第４の実施の形態の構成例を示す図である。図９には、図１と同様に、固体撮像素子１１−３の断面的な構成が示されている。
【００６３】
図９に示す固体撮像素子１１−３は、隣接する画素１２のフォトダイオード２１間を分離するように半導体基板２２に溝部（トレンチ）を形成し、その溝部に、絶縁膜２３−３を埋め込むことで画素分離部４１が形成された構成となっている。画素分離部４１は、絶縁膜２３−３と同様に、例えば、シリコン酸化膜２３ａ上にハフニウム酸化膜２３ｂを積層した積層構造が用いられる。このように、半導体基板２２の内部において画素１２どうしを画素分離部４１により分離することで、フォトダイオード２１における光電変換で発生した電荷による混色を防止することができる。
【００６４】
このように構成される固体撮像素子１１−３は、入射光による混色を第１の遮光膜２７および第２の遮光膜２８により防止するとともに、電荷による混色を画素分離部４１により防止することで、混色の発生をさらに抑制した高画質な画像を撮像することができる。
【００６５】
次に、図１０を参照して、固体撮像素子１１の画素サイズについて説明する。
【００６６】
例えば、固体撮像素子１１のマイクロレンズ２６に入射する入射光が回折した回折光は、図１０の上側に示すように、マイクロレンズ２６の配置ピッチｄ、入射光に対する回折光の回折角度θ、および入射光の波長λを用いて、ｄ・ｓｉｎθ＝ｍ・λで表される。そして、可視光(400〜700nm)を取り扱う固体撮像素子１１では、この式より、回折光次数の増加しやすい短波長側の400nmにおける回折光の次数が、1.75μｍ□サイズで発生する次数比で増加しないことが求められる。
【００６７】
例えば、図１０の下側に示すように、1.75μｍ□および1.979μｍ□の画素サイズでは、発生する回折光の次数に変化はないが、1.980μｍ以上の画素サイズでは、発生する回折光の次数が増加する。このように、画素サイズを大型化したのに応じて大きなマイクロレンズが形成されると、その表面の回折反射光次も多くなるため、フレアや、ゴースト、混色成分などのノイズとなる光が増えることになり、画質劣化が顕著となる。
【００６８】
そこで、固体撮像素子１１を、例えば、APS-C（Advanced Photo System typeC）サイズや３５ｍｍサイズの大型の固体撮像素子に適用した場合には、画質劣化を抑制する効果を有効に得ることができ、より好適である。即ち、大型の固体撮像素子では画素サイズも大きくなり、図１０に示すような1.980μｍ以上の画素サイズにおいて、回折光が多く発生する結果、画質が劣化することが想定される。これに対し、固体撮像素子１１を大型の固体撮像素子に適用した場合には、回折光の発生が多くても、第１の遮光膜２７および第２の遮光膜２８によって回折光による悪影響を抑制することができる。
【００６９】
特に、近年、大型の固体撮像素子について、より高感度で高精細な画像を撮像するために、裏面照射型の固体撮像素子の適用が検討されている。従って、固体撮像素子１１の構造を大型の裏面照射型の固体撮像素子に適用することによって、不要な光がフォトダイオード２１に入り込むことを防止して、画質の劣化を回避することができる。これにより、大型の固体撮像素子に裏面照射型を適用する際の生産コストの増加に見合うような高画質な画像を撮像することができる。
【００７０】
なお、固体撮像素子１１は、上述した各実施の形態および変形例を組み合わせることができ、例えば、図１の固体撮像素子１１、図５の固体撮像素子１１−１、および図８の固体撮像素子１１−２の全ての構成を組み合わせて適用することができる。即ち、画素１２間を第１の遮光膜２７および第２の遮光膜２８で遮光し、ＡＦ画素１２Ｚ’を備え、赤色の画素１２Ｒ’を薄く第２の遮光膜２８で覆うように固体撮像素子を構成することができる。この構成において、フレア・ゴースト特性を改善し、かつ、ＡＦ特性が良好で、より高画質な画像を撮像することができる。
【００７１】
なお、上述したような各実施の形態の固体撮像素子１１は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
【００７２】
図１１は、電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【００７３】
図１１に示すように、撮像装置１０１は、光学系１０２、撮像素子１０３、信号処理回路１０４、モニタ１０５、およびメモリ１０６を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
【００７４】
光学系１０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を撮像素子１０３に導き、撮像素子１０３の受光面（センサ部）に結像させる。
【００７５】
撮像素子１０３としては、上述した各実施の形態の固体撮像素子１１が適用される。撮像素子１０３には、光学系１０２を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電子が蓄積される。そして、撮像素子１０３に蓄積された電子に応じた信号が信号処理回路１０４に供給される。
【００７６】
信号処理回路１０４は、撮像素子１０３から出力された画素信号に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路１０４が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ１０５に供給されて表示されたり、メモリ１０６に供給されて記憶（記録）されたりする。
【００７７】
このように構成されている撮像装置１０１では、上述した各実施の形態の固体撮像素子１１を適用することによって、例えば、より高画質な画像を撮像することができる。
【００７８】
図１２は、上述の固体撮像素子１１を使用する使用例を示す図である。
【００７９】
上述した固体撮像素子１１（イメージセンサ）は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
【００８０】
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
【００８１】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
複数の画素ごとに、光電変換を行うフォトダイオードが形成される半導体基板と、
前記半導体基板の光入射面側に積層され、前記画素ごとに対応する色の光を透過するカラーフィルタと、
前記画素ごとの前記カラーフィルタの間に配置され、２種類の異なる材質が用いられる第１の遮光膜および第２の遮光膜が積層されて構成される遮光膜と
を備える固体撮像素子。
（２）
前記第１の遮光膜は、前記第２の遮光膜よりも前記半導体基板側に積層され、
前記第１の遮光膜には遮光性を有する金属が用いられ、
前記第２の遮光膜には感光性を有する樹脂が用いられる
上記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
複数の前記画素のうちの一部は、前記固体撮像素子の撮像面における位相差に基づいてオートフォーカスを制御するのに用いられるオートフォーカス画素であり、
前記オートフォーカス画素では、瞳分割を行うための遮光をするように前記第１の遮光膜および前記第２の遮光膜が形成される
上記（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記オートフォーカス画素では、他の前記画素に設けられるカラーフィルタの代わりに、そのカラーフィルタに対応する部分に透明な材料が充填される
上記（３）に記載の固体撮像素子。
（５）
複数の前記画素のうちの、赤色の光を受光する赤色画素において、前記赤色画素のカラーフィルタを覆うように前記第２の遮光膜が所定の厚み以下で成膜される
上記（１）から（４）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（６）
複数の前記画素ごとに配置されるカラーフィルタには、赤色、青色、緑色、シアン、マゼンタ、イエロー、透明、またはグレーのうちの少なくとも２種類以上から選択されて用いられる
上記（１）から（５）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（７）
前記半導体基板には、隣接する前記画素の前記フォトダイオード間を分離するように絶縁性を備えた画素分離部が設けられる
上記（１）から（６）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（８）
複数の画素ごとに、光電変換を行うフォトダイオードを半導体基板に形成し、
前記半導体基板の光入射面側に、前記画素ごとに対応する色の光を透過するカラーフィルタを積層し、
前記画素ごとの前記カラーフィルタの間に、２種類の異なる材質が用いられる第１の遮光膜および第２の遮光膜が積層されて構成される遮光膜を配置する
ステップを含む固体撮像素子の製造方法。
（９）
複数の画素ごとに、光電変換を行うフォトダイオードが形成される半導体基板と、
前記半導体基板の光入射面側に積層され、前記画素ごとに対応する色の光を透過するカラーフィルタと、
前記画素ごとの前記カラーフィルタの間に配置され、２種類の異なる材質が用いられる第１の遮光膜および第２の遮光膜が積層されて構成される遮光膜と
を有する固体撮像素子を備える電子機器。
【００８２】
なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１１  固体撮像素子，  １２  画素，  ２１  フォトダイオード，  ２２  半導体基板，  ２３  絶縁膜，  ２４  非平坦化密着性膜，  ２５  カラーフィルタ，  ２６  マイクロレンズ，  ２７  第１の遮光膜，  ２８  第２の遮光膜，  ２９  多層配線層，  ３０  遮光膜，  ３１  マイクロレンズ母材，  ３２  感光性樹脂，  ４１  画素分離部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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