(57)【要約】【課題】カラーフィルタとして多層膜干渉フィルタを用いた場合において、平坦化膜やバリア膜による干渉の影響を低減し、さらに、平坦化膜の膜厚ばらつきによる分光特性のばらつきを抑制し得るカラーフィルタを備える固体撮像装置を提供する。【解決手段】入射光３５のうち所定の色の光を透過させるカラーフィルタ２９と平坦化膜２８、３０とバリア膜２６、３２を備える単位画素（１ａ、１ｂ、１ｃ）が２次元状に配列された固体撮像装置１０１であって、前記カラーフィルタ２９は高屈折率材料および低屈折率材料からなるλ／４膜からなり、前記バリア膜２６、３２の光学膜厚は、λ／２に略等しい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定波長をλとする多層膜構造のカラーフィルタ及びバリア膜を備える単位画素が２次元状に配列された固体撮像装置であって、
前記カラーフィルタは、高屈折率材料又は低屈折率材料から構成され、その光学膜厚がλ／４に略等しく、
前記バリア膜の光学膜厚がλ／２に略等しい
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記バリア膜は、前記カラーフィルタに隣接している
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】
前記バリア膜の上面および下面の少なくとも一方に、光学膜厚がλ／４に略等しい反射抑制膜が形成されている
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４】
前記バリア膜の前記カラーフィルタ側には、光学膜厚がλ／４に略等しい反射抑制膜が形成されている
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５】
前記バリア膜は、
前記カラーフィルタの入射光側の第１バリア膜と、
前記カラーフィルタの出射光側の第２バリア膜からなり、
前記第１バリア膜および前記第２バリア膜の各膜厚は等しい
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６】
前記高屈折率材料は二酸化チタンであり、
前記低屈折率材料は二酸化珪素である
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７】
前記バリア膜はシリコン窒化膜である
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８】
前記反射抑制膜はシリコン酸化窒化膜である
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９】
前記バリア膜はシリコン酸化窒化膜である
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１０】
前記カラーフィルタは、光学膜厚を同じくする２種類の誘電体層を交互に積層したλ／４膜と、λ／４膜以外の膜厚からなる絶縁体層からなり、
透過対象の色が異なる第１の単位画素および第２の単位画素において、前記絶縁体層の膜厚が異なる
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１１】
入射光のうち所定の色の光を透過させるカラーフィルタ、およびバリア膜を備える単位画素が２次元状に配列された固体撮像装置を有するカメラであって、
前記カラーフィルタは、高屈折率材料又は低屈折率材料から構成され、その光学膜厚がλ／４に略等しく、
前記バリア膜の光学膜厚がλ／２に略等しい
ことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等に使用される固体撮像装置に関し、特に、固体撮像装置が備える、入射光を分光するカラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等に使用される固体撮像装置は、半導体基板上に複数の単位画素（「受光セル」ともいう。）が２次元状に配列され、各単位画素は入射光を光電変換する光電変換部と色分離を行うカラーフィルタとを備える構造となっている。
【０００３】
上記のカラーフィルタは、有機の顔料や染料からなっており、このカラーフィルタにより、色分離が実現され、全ての単位画素における上記の光電変換された信号を収集することで、１枚分の撮像データを生成する事ができる（例えば、特許文献１、２又は４参照）。
【０００４】
このような固体撮像装置には、画素部や回路部の保護のために、通常、バリア膜（「保護膜」ともいう。）としてシリコン窒化膜が形成される。そして、例えば、固体撮像装置のカラーフィルタをシリコン酸化窒化膜とシリコン窒化膜を積層して構成することで、入射光の反射を抑制することもできる（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平７−３１１３１０号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０６２１号公報
【特許文献３】特開２０００−２５２４５１号公報
【特許文献４】国際公開第０５／０６９３７６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、カラーフィルタとして、保護膜を有する多層膜干渉フィルタ（例えば、特許文献４参照）を用いた場合には（一般に、カラーフィルタは低屈折率材料と高屈折率材料の積層膜を用いて形成されるが、カラーフィルタ以外にバリア膜などの保護膜も形成される。）、保護膜がカラーフィルタの分光特性に悪影響を与える場合がある（例えば、特許文献４）。
【０００６】
また、カラーフィルタの設定波長とバリア膜の膜厚が適切でない場合には、いわゆる「干渉」が発生し、入射光に対する分光特性（「透過特性」ともいう。）に影響を与える。また、バリア膜の位置も分光特性に大きな影響を及ぼす。
【０００７】
さらに、素子の平坦化膜等をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）を用いて形成する場合、膜厚ばらつきが大きくなってしまうため、分光特性もばらついてしまうという課題がある。
【０００８】
そこで本発明は、カラーフィルタとして多層膜干渉フィルタを用いた場合において、平坦化膜やバリア膜による干渉の影響を低減し、さらに、平坦化膜の膜厚ばらつきによる分光特性のばらつきを抑制し得るカラーフィルタを備え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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、設定波長をλとする多層膜構造のカラーフィルタ及びバリア膜を備える単位画素が２次元状に配列された固体撮像装置であって、前記カラーフィルタは、高屈折率材料又は低屈折率材料から構成され、その光学膜厚がλ／４に略等しく、前記バリア膜の光学膜厚がλ／２に略等しいことを特徴とする。
【００１０】
上記構成とすることで、カラーフィルタ以外のバリア膜による干渉の影響を低減することができ、カラーフィルタ以外にバリア膜を含めた場合に、トータルデバイスとして優れたカメラ１００を実現することができる。
【００１１】
また、前記バリア膜は、前記カラーフィルタに隣接していることを特徴とする。上記構成とすることで、屈折率が異なる材料がカラーフィルタに隣接していることにより、カラーフィルタとカラーフィルタ以外のバリア膜の間で発生する干渉に対する平坦化膜の影響を無くすことができ、優れた分光特性を実現することができる。
【００１２】
また、前記バリア膜の上面および下面の少なくとも一方に、光学膜厚がλ／４に略等しい反射抑制膜が形成されていることを特徴とする。上記構成とすることで、素子の平坦化工程（ＣＭＰ工程）に起因する膜厚ばらつきによる透過特性のばらつきを抑制することができる。さらに、反射抑制膜の効果により、透過率を向上させることが可能となり、高感度な固体撮像装置を実現することができる。
【００１３】
また、前記バリア膜の前記カラーフィルタ側には、光学膜厚がλ／４に略等しい反射抑制膜が形成されていることを特徴とする。上記構成とすることで、素子の平坦化工程に起因する膜厚ばらつきによる分光特性のばらつきを抑制することができる。さらに、反射抑制膜をフィルタ側にのみ形成することで、さらに透過率を向上させることが可能となり、高感度な固体撮像装置を実現することができる。
【００１４】
また、前記バリア膜は、前記カラーフィルタの入射光側の第１バリア膜と、前記カラーフィルタの出射光側の第２バリア膜からなり、前記第１バリア膜および前記第２バリア膜の各膜厚は等しいことを特徴とする。上記構成とすることで、カラーフィルタの対称性を向上させることが可能となり、光透過率を改善することができる。したがって、高感度な固体撮像装置を実現することができる。
【００１５】
また、前記高屈折率材料は二酸化チタンであり、前記低屈折率材料は二酸化珪素であることを特徴とする。上記構成とすることにより、高屈折率材料と低屈折率材料の屈折率差を大きくすることができ、優れた分光特性を実現することができる。
【００１６】
また、前記バリア膜は、シリコン窒化膜であることを特徴とする。上記構成とすることにより、シリコン窒化膜の持つバリア効果により高信頼性の固体撮像装置を実現することができる。さらに、バリア膜としてエッチング時のエッチングストップ膜としての機能を実現することができる。
【００１７】
また、前記反射抑制膜はシリコン酸化窒化膜であることを特徴とする。上記構成とすることにより、シリコン酸化窒化膜はシリコン窒化膜よりも屈折率が低く、平坦化膜などで用いられる二酸化珪素より屈折率が大きいため、反射抑制膜として有効である。
【００１８】
また、前記バリア膜はシリコン酸化窒化膜であることを特徴とする。上記構成とすることにより、シリコン酸化窒化膜は、シリコン窒化膜よりも平坦化膜などで用いられる二酸化珪素と屈折率差が小さいため、膜厚ばらつきによるに二酸化珪素の界面での反射率を小さくすることが可能となり、干渉の影響を低減することができる。
【００１９】
また、本発明における前記カラーフィルタは、光学膜厚を同じくする２種類の誘電体層を交互に積層したλ／４膜と、λ／４膜以外の膜厚からなる絶縁体層からなり、透過対象の色が異なる第１の単位画素および第２の単位画素において、前記絶縁体層の膜厚が異なることを特徴とする。
【００２０】
上記構成とすることにより、各単位画素におけるＲＧＢの色分離を絶縁体層の膜厚変化のみで実現することができ、一般的なカラーフィルタと比較して薄膜化が可能となり、かつ、固体撮像装置の製造プロセスを簡略化することができる。
【００２１】
なお、本発明は、上記固体撮像装置を有するカメラとして実現することもできる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る固体撮像装置は、カラーフィルタとして多層膜干渉フィルタを用いた場合において、バリア膜の膜厚をλ／２に設定することで平坦化膜やバリア膜による干渉の影響を低減し、さらに、バリア膜に反射抑制膜を形成することで平坦化膜の膜厚ばらつきによる特性のばらつきを抑制し得る、優れた色分離特性を実現する固体撮像装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る固体撮像装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明について、以下の実施の形態および添付の図面を用いて説明を行うが、これは例示を目的としており、本発明がこれらに限定されることを意図しない。
【００２４】
（実施の形態１）
先ず、本発明に係るデジタルスチルカメラの構成について説明する。図１は、本発明に係るデジタルスチルカメラ１００の主要な機能構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１に示されるように、デジタルスチルカメラ１００は、レンズ１０１、固体撮像装置１０２、色信号合成部１０３、映像信号作成部１０４及び素子駆動部１０５を備えている。
【００２６】
レンズ１０１は、デジタルスチルカメラ１００に入射した光（入射光３５）を固体撮像装置１０２の撮像領域上に結像させるための集光素子である。固体撮像装置１０２は、レンズ１０１によって集光された光を光電変換して色信号を生成するユニットである。素子駆動部１０５は、固体撮像装置１０２から色信号を取り出すユニットである。色信号合成部１０３は、固体撮像装置１０２から受け付けた色信号に色シェーディングを施すユニットである。映像信号作成部１０４は、色信号合成部１０３において色シェーディングが施された色信号からカラー映像信号を生成するユニットである。なお、カラー映像信号は、最終的にカラー画像データとして、ＲＡＭ又はメモリカード等の記録媒体（図示せず。）に記録される。
【００２７】
図２は、本実施の形態に係る固体撮像装置１０２の構成の概略を示す図である。図２に示されるように、固体撮像装置１０２は、単位画素１、垂直シフトレジスタ２、水平シフトレジスタ３及び駆動回路５を備える。２次元状に配列された単位画素１（図２には、模式的に１６個の単位画素１が示されている。）の各列を垂直シフトレジスタ２により選択し、１つの行を水平シフトレジスタ３により選択して、単位画素１毎のカラー信号を出力アンプ４から出力する。なお、駆動回路５が、垂直シフトレジスタ２、水平シフトレジスタ３及び出力アンプ４を駆動する。
【００２８】
図３は、本実施の形態に係る固体撮像装置１０２の一部（具体的には、３個の単位画素１ａ、１ｂおよび１ｃ）の構造を示す基板断面図である。各単位画素１ａ〜１ｃは、Ｎ型不純物が添加されたシリコンからなる基板１１を基礎として形成され、以下の各層を有している。
【００２９】
光電変換層１２は、基板１１にＰ型不純物をイオン注入することで形成したＰ型ウェル２１と、Ｐ型ウェル２１にＮ型不純物をイオン注入することで形成したＮ型領域である光電変換部２２を含む。
【００３０】
金属層１３は、垂直シフトレジスタ２からの配線や、信号電荷を水平シフトレジスタ３に転送する配線などがＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法などにより形成される層である。また、ＣＶＤ法を利用して遮光膜２４も形成され、遮光膜２４の開口部にＣＶＤ法などにより、素子の平坦化のため二酸化珪素２３も形成される。遮光膜２４には単位画素に光を導くための開口部を有する。
【００３１】
フィルタ層１４は、バリア膜であるシリコン窒化膜２６、素子の平坦化のための二酸化珪素２８、多層膜干渉フィルタからなるカラーフィルタ２９、カラーフィルタ２９の段差を平坦化するための二酸化珪素３０、及びマイクロレンズ３４の形成時におけるエッチバック時のバリア膜であるシリコン窒化膜３２を含む。
【００３２】
なお、入射光３５は、単位画素の上部から入射する光であり、マイクロレンズ３４により集光され、フィルタ層１４及び金属層１３を経て光電変換部２２に到達する。
【００３３】
次に、本実施の形態に係る固体撮像装置１０２の分光特性について説明する。
図４（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態に係る固体撮像装置１０２における各単位画素１ａ〜１ｃの分光特性を示す図である。図４（ａ）は、第１のバリア膜２６および第２のバリア膜３２の膜厚は同じ膜厚とし、カラーフィルタ２９の設定波長（λ）である５３０ｎｍに対する、λ／２膜の厚さを１３３ｎｍとした場合の固体撮像装置１０２の分光特性である。
【００３４】
カラーフィルタ２９においては、設定波長を５３０ｎｍとし、λ／４膜である二酸化チタンの膜厚が５２ｎｍ、λ／４膜である二酸化珪素の膜厚が９１ｎｍである。分光後のＲ（Red）、Ｇ（Green）およびＢ（Blue）の各色の光に対応する多層干渉フィルタの構成としては、Ｒ光に対応する単位画素１ｂの場合は、ＴiＯ2（５２ｎｍ）／ＳiＯ2（９１ｎｍ）／ＴiＯ2（５２ｎｍ）／ＳiＯ2（３０ｎｍ）／ＴiＯ2（５２ｎｍ）／ＳiＯ2（９１ｎｍ）／ＴiＯ2（５２ｎｍ）である。また、Ｇ光に対応する単位画素１ｃの場合は、ＴiＯ2（５２ｎｍ）／ＳiＯ2（９１ｎｍ）／ＴiＯ2（５２ｎｍ）／ＳiＯ2（０ｎｍ）／ＴiＯ2（５２ｎｍ）／ＳiＯ2（９１ｎｍ）／ＴiＯ2（５２ｎｍ）である。さらに、Ｂ光に対応する単位画素１ａの場合は、ＴiＯ2（５２ｎｍ）／ＳiＯ2（９１ｎｍ）／ＴiＯ2（５２ｎｍ）／ＳiＯ2（１３３ｎｍ）／ＴiＯ2（５２ｎｍ）／ＳiＯ2（９１ｎｍ）／ＴiＯ2（５２ｎｍ）である。
【００３５】
スペーサー層であるＳiＯ2の１層のみの膜厚変化（単位画素１ａ（Ｂ）において１３３ｎｍ、単位画素１ｂ（Ｒ）において３０ｎｍ、単位画素１ｃ（Ｇ）において０ｎｍ）でＲＧＢの色分離を実現することができる。
【００３６】
なお、図４（ｂ）〜（ｄ）は、本実施の形態に係る固体撮像装置１０２における、Ｂ光の単位画素１ａ、Ｒ光の単位画素１ｂ及びＧ光の単位画素１ｃにおける、各々の平坦化層である二酸化珪素３０の膜厚（５００ｎｍ）を、−２００ｎｍ、−１００ｎｍ、０ｎｍ、＋１００ｎｍ及び＋２００ｎｍそれぞれ変化させたときの分光特性を示している。
【００３７】
図５（ａ）は、上記図３の固体撮像装置１０２において、第１のバリア膜であるシリコン窒化膜３２の膜厚を１３３ｎｍから５０ｎｍに変化した場合（第２のバリア膜であるシリコン窒化膜２６の膜厚は１３３ｎｍで変化なし。）の分光特性を示している。この場合には、シリコン窒化膜の干渉の影響によりスペクトルにリップルが影響し、優れた分光特性を実現することができない。なお、図５（ｂ）〜（ｄ）は、上記図５（ａ）と同じく、シリコン窒化膜３２の膜厚を１３３ｎｍから５０ｎｍに変化させた場合の、Ｂ光の単位画素１ａ、Ｒ光の単位画素１ｂ、Ｇ光の単位画素１ｃにおける、各々の平坦化層である二酸化珪素３０の膜厚（５００ｎｍ）を、−２００ｎｍ、−１００ｎｍ、０ｎｍ、＋１００ｎｍ及び＋２００ｎｍそれぞれ変化させたときの分光特性を示している。
【００３８】
以上のように、本実施の形態に係るカラーフィルタを構成することにより、特にＧ光の分光特性において干渉の影響を低減することができ、優れた分光特性を有する固体撮像装置を実現することができる。
【００３９】
（実施の形態２）
図６は、本実施の形態に係る固体撮像装置２０２の単位画素（１ａ、１ｂ、１ｃ）の構造を示す基板断面図である。本実施の形態に係る単位画素１ａ〜１ｃは、第２のバリア膜２６および第１のバリア膜３２において、反射抑制膜であるシリコン酸化窒化膜２５、２７、およびシリコン酸化窒化膜３１、３３を各バリア膜の上面と下面に形成している点で、上記実施の形態１に係る単位画素１ａ〜１ｃとは異なる。その他の構成要素の関しては、上記実施の形態１と同じ内容であるため、その説明は省略する。
【００４０】
ここで、上記のシリコン酸化窒化膜２５、２７、３１、３３の屈折率は「１．５６」である。また、これらの膜厚はすべて同じであり、カラーフィルタ２９の設定波長５３０ｎｍのλ／４膜の膜厚である８５ｎｍである。
【００４１】
図７（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態に係る固体撮像装置２０２における各単位画素（１ａ、１ｂ、１ｃ）の分光特性を示した図である。
【００４２】
図７（ａ）と上記実施の形態１で示した分光特性である図４（ａ）とを比較すると、反射抑制膜の効果により、本実施の発明に係る固体撮像装置２０２の分光特性が、さらに干渉の影響を低減できていることが分かる。
【００４３】
なお、図７（ｂ）〜（ｄ）は、上記図７（ａ）の構成において、Ｂ光の単位画素１ａ、Ｒ光の単位画素１ｂ、Ｇ光の単位画素１ｃにおける、各々の平坦化層である二酸化珪素３０の膜厚（５００ｎｍ）を、−２００ｎｍ、−１００ｎｍ、０ｎｍ、＋１００ｎｍ及び＋２００ｎｍそれぞれ変化させたときの分光特性を示している。
【００４４】
ここで、二酸化珪素３０は、カラーフィルタ２９を平坦化する層であり、一般的にＣＭＰを用いて形成される。ＣＭＰ技術の膜厚ばらつきは、一般的に±２００ｎｍ程度であるので、これらの図７（ｂ）〜（ｄ）を比較すれば分かるように、二酸化珪素３０の膜厚が変化した場合であっても、本実施の形態における固体撮像装置２０２は、膜厚ばらつきの影響を低減することができる。同様に、二酸化珪素２８は、遮光膜２４による段差を平坦化する層であり、同様に反射抑制膜を形成することで、膜厚ばらつきの影響を低減することができる。
【００４５】
（実施の形態３）
図８は、本実施の形態に係る固体撮像装置３０２の単位画素（１ａ、１ｂ、１ｃ）の構造を示す基板断面図である。本実施の形態に係る単位画素１ａ〜１ｃは、第２のバリア膜であるシリコン窒化膜２６が、カラーフィルタ２９に隣接しているという点で、上記実施の形態１とは異なる。その他の構成要素に関しては、上記実施の形態１と同じ内容であるため、その説明は省略する。
【００４６】
図９（ａ）は、本実施の形態に係る固体撮像装置３０２における各単位画素（１ａ、１ｂ、１ｃ）の分光特性を示した図である。なお、図９（ｂ）〜（ｄ）は、上記図８の構成において、Ｂ光の単位画素１ａ、Ｒ光の単位画素１ｂ、Ｇ光の単位画素１ｃにおける、各々の平坦化層である二酸化珪素３０の膜厚（５００ｎｍ）を、−２００ｎｍ、−１００ｎｍ、０ｎｍ、＋１００ｎｍ及び＋２００ｎｍそれぞれ変化させたときの分光特性を示している。
【００４７】
上記実施の形態１では、カラーフィルタ２９とシリコン窒化膜２６の間に二酸化珪素２８が存在していたため膜厚ばらつきの影響があったが、図８に示す構成とすることにより、二酸化珪素からなる平坦化膜２８は、遮光膜２４の形成直後に成膜され、バリア膜２６とカラーフィルタ２９が隣接して形成されるため、ＣＭＰによる膜厚ばらつきが分光特性に与える影響を無くすことが可能となる。したがって、優れた分光特性を実現することができる。
【００４８】
（実施の形態４）
図１０は、実施の形態４に係る固体撮像装置４０２の単位画素（１ａ、１ｂ、１ｃ）の構造を示す基板断面図である。本実施の形態に係る単位画素１ａ〜１ｃは、第２のバリア膜２６および第１のバリア膜３２において、反射抑制膜としてシリコン酸化窒化膜２５、２７、およびシリコン酸化窒化膜３１、３３を各バリア膜の上面と下面に形成している点で上記実施の形態３とは異なる。その他の構成要素の関しては、上記実施の形態３と同じであるため、その説明は省略する。
【００４９】
図１１（ａ）は、本実施の形態に係る固体撮像装置４０２における各単位画素（１ａ、１ｂ、１ｃ）の分光特性を示した図である。上記図１０の構成とすることによっても、さらに干渉の影響を低減することができ、優れた分光特性を実現することができる。
【００５０】
なお、図１１（ｂ）〜（ｄ）は、本実施の形態に係る固体撮像装置４０２において、Ｂ光の単位画素１ａ、Ｒ光の単位画素１ｂ、Ｇ光の単位画素１ｃにおける、各々の平坦化層である二酸化珪素３０の膜厚（５００ｎｍ）を、−２００ｎｍ、−１００ｎｍ、０ｎｍ、＋１００ｎｍ及び＋２００ｎｍそれぞれ変化させたときの分光特性を示している。
【００５１】
上記実施の形態３に係る図９（ｂ）〜（ｄ）と図１１（ｂ）〜（ｄ）を比較すると、本実施の形態における固体撮像装置４０２を用いることで、二酸化珪素３０の膜厚ばらつきが分光特性に与える影響を低減し得ることが分かる。
【００５２】
（実施の形態５）
図１２は、実施の形態５に係る固体撮像装置５０２の単位画素（１ａ、１ｂ、１ｃ）の構造を示す基板断面図である。本実施の形態に係る単位画素１ａ〜１ｃは、第２のバリア膜２６において、反射抑制膜としてシリコン酸化窒化膜２５を除去している点で、上記実施の形態４とは異なる。その他の構成要素の関しては、上記実施の形態４と同じ内容であるため、その説明は省略する。
【００５３】
図１３（ａ）は、本実施の形態に係る固体撮像装置５０２における各単位画素（１ａ、１ｂ、１ｃ）の分光特性を示した図である。上記図１２に示す構成とすることで、上記実施の形態４の場合の分光特性である図１１（ａ）と比較してみると、透過帯域の幅を広げることができることがわかる。なお、図１３（ｂ）〜（ｄ）は、本実施の形態における固体撮像装置５０２において、Ｂ光の単位画素１ａ、Ｒ光の単位画素１ｂ、Ｇ光の単位画素１ｃにおける、各々の平坦化層である二酸化珪素３０の膜厚（５００ｎｍ）を、−２００ｎｍ、−１００ｎｍ、０ｎｍ、＋１００ｎｍ及び＋２００ｎｍそれぞれ変化させたときの分光特性を示している。
【００５４】
図１２に示す固体撮像装置５０２の第２のバリア膜３２には反射抑制膜３１、３３が形成されており、反射抑制膜２７とバリア膜２６がカラーフィルタ２９に隣接していることにより、平坦化する必要が無く、平坦化層の膜厚ばらつきが分光特性に与える影響を無くすことを可能としている。
【００５５】
したがって、本実施の形態における固体撮像装置５０２を用いることで、高感度かつ優れた分光特性を実現することができる。
【００５６】
また、図１２に示す固体撮像装置５０２の変形例として、上記実施の形態４における図１０の構造において反射抑制膜２７を除去した構造（即ち、反射抑制膜２５のみを形成した場合）の固体撮像装置における各単位画素（１ａ、１ｂ、１ｃ）の分光特性を図１４（ａ）に示す。なお、図１４（ｂ）〜（ｄ）は、この場合のＢ光の単位画素１ａ、Ｒ光の単位画素１ｂ、Ｇ光の単位画素１ｃにおける、各々の平坦化層である二酸化珪素３０の膜厚（５００ｎｍ）を、−２００ｎｍ、−１００ｎｍ、０ｎｍ、＋１００ｎｍ及び＋２００ｎｍそれぞれ変化させたときの分光特性を示している。
【００５７】
同様に、図１２に示す固体撮像装置５０２の変形例として、上記実施の形態４における図１０の構造において、反射抑制膜２５、２７の両方を除去した構造（即ち、第２のバリア膜２６のみを形成した場合）の固体撮像装置における各単位画素（１ａ、１ｂ、１ｃ）の分光特性を図１５（ａ）に示す。なお、図１５（ｂ）〜（ｄ）は、この場合のＢ光の単位画素１ａ、Ｒ光の単位画素１ｂ、Ｇ光の単位画素１ｃにおける、各々の平坦化層である二酸化珪素３０の膜厚（５００ｎｍ）を、−２００ｎｍ、−１００ｎｍ、０ｎｍ、＋１００ｎｍ及び＋２００ｎｍそれぞれ変化させたときの分光特性を示している。
【００５８】
上記の変形例の両構造においては、透過帯域の幅は小さくなっているが、二酸化珪素３０の膜厚ばらつきが分光特性に与える影響はほとんど無いことが分かる。
【００５９】
したがって、感度を重要視する場合の用途では図１１及び図１３における分光特性を有する構造を採用し、単色性を求める用途では図１４及び図１５における分光特性を有する構造を採用すればよいことが分かる。
【００６０】
以上、どの構造においても、二酸化珪素３０の膜厚ばらつきが分光特性に与える影響が低減されていることがわかる。
【００６１】
（実施の形態６）
図１６は、実施の形態６に係る固体撮像装置６０２の単位画素（１ａ、１ｂ、１ｃ）の構造を示す基板断面図である。本実施の形態に係る単位画素１ａ〜１ｃは、レンズのエッチバック時のバリア膜が第１のバリア膜３２と、反射抑制膜であるシリコン酸化窒化膜３１、３３からなっているのに対して、エッチング制止する膜をシリコン酸化窒化膜３７のみで構成している点で、上記実施の形態４とは異なる。その他の構成要素の関しては、上記実施の形態４と同じ内容であるため、その説明は省略する。
【００６２】
ここで、シリコン酸化窒化膜３７の膜厚は、カラーフィルタ２９の設定波長である５３０ｎｍのλ／２膜である１７０ｎｍとしている。
【００６３】
図１７（ａ）は、本実施の形態に係る固体撮像装置６０２における各単位画素（１ａ、１ｂ、１ｃ）の分光特性を示した図である。また、図１７（ｂ）〜（ｄ）は、本実施の形態の固体撮像装置６０２における、Ｂ光の単位画素１ａ、Ｒ光の単位画素１ｂ、Ｇ光の単位画素１ｃにおける、各々の平坦化層である二酸化珪素３０の膜厚（５００ｎｍ）を、−２００ｎｍ、−１００ｎｍ、０ｎｍ、＋１００ｎｍ及び＋２００ｎｍそれぞれ変化させたときの分光特性を示している。
【００６４】
図１６の構成とすることで、二酸化珪素３０（ｎ＝１．４６）とシリコン酸化窒化膜３７（ｎ＝１．５６）の屈折率差が「０．１０」となり、二酸化珪素３０（ｎ＝１．４６）とバリア膜であるシリコン窒化膜（ｎ＝２．０）の屈折率差「０．５４」よりも小さくなっているため、反射率が小さくなる。したがって、二酸化珪素３０での膜厚ばらつきが分光特性に与える影響が低減される。
【００６５】
したがって、本実施の形態における構造を用いることで、高感度で分光特性の優れた固体撮像装置を実現することができる。
【００６６】
なお、上記図１６では示していないが、実施の形態５で示したのと同様に、シリコン酸化窒化膜からなる反射抑制膜２５、２７はあってもなくても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの固体撮像装置に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係るデジタルスチルカメラの主要な機能構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る固体撮像装置の構成の概略を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る単位画素の構造を示す基板断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１に係る単位画素における分光特性を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態１においてシリコン窒化膜の膜厚を変化させたときの分光特性を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る単位画素の構造を示す基板断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態２に係る単位画素における分光特性を示す図である。
【図８】実施の形態３に係る単位画素の構造を示す基板断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態３に係る単位画素における分光特性を示す図である。
【図１０】実施の形態４に係る単位画素の構造を示す基板断面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態４に係る単位画素における分光特性を示す図である。
【図１２】実施の形態５に係る単位画素の構造を示す基板断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態５に係る単位画素における分光特性を示す図である。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態５に係る単位画素における変形例の分光特性を示す図である。
【図１５】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態５に係る単位画素におけるその他の変形例の分光特性を示す図である。
【図１６】実施の形態６に係る単位画素の構造を示す基板断面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｄ）は、実施の形態６に係る単位画素における分光特性を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ａ、１ｂ、１ｃ    単位画素
２      垂直シフトレジスタ
３      水平シフトレジスタ
４      アンプ
５      駆動回路
１１      基板
１２      光電変換層
１３      金属層
１４      フィルタ層
１５      レンズ層
１６      Ｐ型ウェル
２１      Ｐ型ウェル
２２      光電変換部
２３      二酸化珪素
２４      遮光膜
２５      シリコン酸化窒化膜（膜厚：８５ｎｍ）
２６      シリコン窒化膜（膜厚：１３３ｎｍ）
２７      シリコン酸化窒化膜（膜厚：８５ｎｍ）
２８      二酸化珪素（平坦化膜：５００ｎｍ）
２９      カラーフィルタ
３０      二酸化珪素（平坦化膜：５００ｎｍ）
３１      シリコン酸化窒化膜（膜厚：８５ｎｍ）
３２      シリコン窒化膜（膜厚：１３３ｎｍ）
３３      シリコン酸化窒化膜（膜厚：８５ｎｍ）
３４      マイクロレンズ
３５      入射光
３７      シリコン酸化窒化膜（膜厚：１７０ｎｍ）
１００      デジタルスチルカメラ
１０２、２０２、３０２      固体撮像装置
４０２、５０２，６０２      固体撮像装置
【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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【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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