(57)【要約】【課題】付加回路を必要としないで、撮影した画像に所定のパターンを写すことができる固体撮像素子を提供する。【解決手段】複数の受光センサ部３と、受光センサ部３上に対応して形成された集光レンズとを有する画素がマトリクス状に配置された撮像領域を有し、所定パターンに対応する一部の画素では、集光レンズの大きさ又は曲率が、一部の画素以外の画素の集光レンズの大きさ又は曲率とは異なる構成とされている固体撮像素子を提供する。【選択図】  図４
2004296705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光センサ部と、前記受光センサ部上に対応して形成された集光レンズとを有する画素がマトリクス状に配置された撮像領域を有し、
所定パターンに対応する一部の画素では、集光レンズの大きさ又は曲率が、前記一部の画素以外の画素の集光レンズの大きさ又は曲率とは異なる構成とされている
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記集光レンズが、オンチップレンズと層内レンズとから構成されていることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記所定のパターンは文字や絵であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項４】
複数の受光センサ部と、少なくとも前記受光センサ部以外を覆って形成された遮光膜とを有する画素がマトリクス状に配置された撮像領域を有し、
所定パターンに対応する一部の画素では、前記受光センサ部上の前記遮光膜の開口状態が、前記一部の画素以外の画素の前記受光センサ部上の遮光膜の開口状態とは異なる構成とされている
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項５】
前記所定のパターンは文字や絵であることを特徴とする請求項４記載の固体撮像素子。
【請求項６】
複数の受光センサ部と、少なくとも前記受光センサ部以外を覆って形成された遮光膜と、前記受光センサ部上に対応して形成された集光レンズとを有する画素がマトリクス状に配置された撮像領域を有し、
前記撮像領域の全体に、一定の繰り返しパターンで形成されたカラーフィルタが配置され、
所定パターンに対応する一部の画素に形成されたカラーフィルタの繰り返しパターンが、前記一部の画素以外の画素に形成されたカラーフィルタの繰り返しパターンとは異なる繰り返しパターンで形成されている
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項７】
前記所定のパターンは文字や絵であることを特徴とする請求項６記載の固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子、例えばＣＣＤ型固体撮像素子やＣＭＯＳ型固体撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像素子、例えばＣＣＤ型固体撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ）やＣＭＯＳ型固体撮像素子（ＣＭＯＳイメージセンサ）等は、例えばディジタルカメラやカメラ付き携帯電話等に広く用いられている。
【０００３】
このような固体撮像素子、例えばＣＣＤ型固体撮像素子の概略断面図を図１９に示す（特許文献１参照）。
尚、図１９の場合は１画素に対応する素子の断面図を示している。
ＣＣＤ型固体撮像素子４１は、半導体基板４２内の所定の位置に受光センサ部４３が形成され、受光センサ部４３以外の半導体基板４２上には、ゲート絶縁膜４４を介して所定の位置に転送電極４５が形成されている。転送電極４５上には層間絶縁膜４６を介して遮光膜４７が形成され、隣接する遮光膜４７により受光センサ部４３上に開口４８が形成されている。この開口４８の面積により受光センサ部４３へ入射する光の量が制御されている。
【０００４】
遮光膜４７上には、例えばＢＰＳＧ（ホウ素・リン・珪酸ガラス）からなる層間絶縁膜４９が形成され、この層間絶縁膜４９の受光センサ部４３に対応する位置には凹面５０が形成されている。そして、層間絶縁膜４９上には、例えばＳｉＮ膜からなる高屈折率層５１が形成されて、受光センサ部４３上に層間絶縁膜４９の凹面５０をレンズ面とする層内レンズ５２が形成されている。
尚、光を受光センサ部４３に集光させるために、層間絶縁膜４９の屈折率よりも、上層の高屈折率層５１の屈折率の方が大きくなるように調整されている。
【０００５】
高屈折率層５１の上面は平坦化され、この平坦化された高屈折率層５１上にはパッシベーション膜５３が形成されている。そして、パッシベーション膜５３上には、一定の繰り返しパターンのカラーフィルタ５４が形成されている。このカラーフィルタ５４は、１画素に１つの色が対応するように形成されている。尚、図１９の場合では例えば赤（Ｒ）が対応して形成されている。さらに、カラーフィルタ５４上には、層間絶縁膜（図示せず）を介して受光センサ部４３と対応する部分にオンチップマイクロレンズ５５が形成されている。
【０００６】
このような構成を有する画素がマトリクス状に配列されて、ＣＣＤ型固体撮像素子の撮像領域が構成されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２９７９７４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような、ＣＣＤ型固体撮像素子４１では、受光センサ部４３の開口４８の幅Ｄが、各画素において全て同じ大きさで形成されているので、各画素では開口面積が全て同じとなり、感度が全て均一となっている。
従って、このようなＣＣＤ型固体撮像素子４１を備えたカメラで撮影した画像は、撮影した物がそのまま写し出されることになる。
【０００９】
ここで、撮影した画像の一部に文字や絵といった所定パターンが写るようにして、ＣＣＤ型固体撮像素子４１を様々な用途で用いることが考えられている。
【００１０】
しかしながら、上述したように、ＣＣＤ型固体撮像素子４１を備えたカメラで撮影した画像は、撮影した物がそのまま写し出されるので、撮影した画像に文字や絵といった所定パターンが写るようにする場合は、撮影された画像の一部に、例えばＰＣ（所謂パソコン）等を用いて所定パターンを入れ込むようにしなければならなかった。
【００１１】
しかしながら、例えばカメラ付き携帯電話で撮影し、撮影された画像にそのままカメラ付き携帯電話を用いて所定パターンを入れ込むような場合は、撮像機構のみではなく画像処理機構等の付加回路も携帯電話内に組み込まなければならなく、携帯電話といった限られたスペース内に撮像機構の他にさらに画像処理機構を組み込むことは、携帯電話の構成が大きくなってしまうため困難であった。
また、携帯電話の消費電力や製造コストを考えてみても、付加回路を携帯電話内に組み込むことは困難であった。
【００１２】
一方、予め所定パターンが描かれたフィルタをカメラのレンズの前に被せてから撮影することにより、撮影された画像に所定パターンが自動的に写るようにする方法もあるが、この場合は、フィルタを被せる分カメラ自体の構成が大掛りとなってしまう。
【００１３】
本発明は、上述した点に鑑み、付加回路を必要としないで、撮影した画像に所定のパターンを写すことができる固体撮像素子を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る固体撮像素子は、複数の受光センサ部と、受光センサ部上に対応して形成された集光レンズとを有する画素がマトリクス状に配置された撮像領域を有し、所定パターンに対応する一部の画素では、集光レンズの大きさ又は曲率が、一部の画素以外の画素の集光レンズの大きさ又は曲率とは異なる構成とされている。
【００１５】
上述の本発明に係る固体撮像素子によれば、所定のパターンに対応する一部の画素では、集光レンズの大きさ又は曲率が、一部の画素以外の画素の集光レンズの大きさ又は曲率とは異なる構成とされているので、所定パターンに対応した一部の画素のみの感度を変えることができる。これにより、所定パターンに対応する一部の画素と所定パターンに対応する一部の画素以外の画素との間に明るさの差が生じ、撮影した際に画像の一部に所定パターンを写すことができる。
従って、付加回路やフィルタを構成に加える必要なく、撮影された画像の一部に所定パターンを写すことができる。
【００１６】
本発明に係る固体撮像素子は、複数の受光センサ部と、少なくとも受光センサ部以外を覆って形成された遮光膜とを有する画素がマトリクス状に配置された撮像領域を有し、所定パターンに対応する一部の画素では、受光センサ部上の遮光膜の開口状態が、一部の画素以外の画素の受光センサ部上の遮光膜の開口状態とは異なる構成とされている。
【００１７】
上述の本発明に係る固体撮像素子によれば、所定のパターンに対応する一部の受光センサ部上の遮光膜の開口状態が、一部の画素以外の画素の受光センサ部上の遮光膜の開口状態とは異なる構成とされているので、上述した場合と同様に、所定パターンに対応する一部の画素のみの感度を変えることができる。これにより、所定パターンに対応する一部の画素と所定パターンに対応する一部の画素以外の画素との間に明るさの差が生じ、撮影した際に画像の一部に所定パターンを写すことができる。
従って、付加回路やフィルタを構成に加える必要なく、撮影された画像の一部に所定パターンを写すことができる。
【００１８】
本発明に係る固体撮像素子は、複数の受光センサ部と、少なくとも受光センサ部以外を覆って形成された遮光膜と、受光センサ部上に対応して形成された集光レンズとを有する画素がマトリクス状に配置された撮像領域を有し、撮像領域の全体に、一定の繰り返しパターンで形成されたカラーフィルタが配置され、所定パターンに対応する一部の画素に形成されたカラーフィルタの繰り返しパターンが、一部の画素以外の画素に形成されたカラーフィルタの繰り返しパターンとは異なる繰り返しパターンで形成されている。
【００１９】
上述の本発明に係る固体撮像素子によれば、所定パターンに対応する一部の画素に形成されたカラーフィルタの繰り返しパターンが、一部の画素以外の画素に形成されたカラーフィルタの繰り返しパターンとは異なる繰り返しパターンで形成されているので、付加回路やフィルタを構成に加える必要なく、所定パターンに対応する一部の画素の色合いを変化させて、撮影された画像の一部に写る所定パターンの色合いを目的とする色合いに変化させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
先ず、固体撮像素子、例えばＣＣＤ型固体撮像素子の概略断面図を図１に示す。
尚、図１の場合は１画素に対応する素子の断面図を示している。
本実施の形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子１は、半導体基板２内の所定の位置に受光センサ部３が形成され、受光センサ部３以外の半導体基板２上には、ゲート絶縁膜４を介して所定の位置に転送電極５が形成されている。転送電極５上には層間絶縁膜６を介して遮光膜７が形成され、隣接する遮光膜７により受光センサ部３上に開口８が形成されている。この開口８の面積により受光センサ部３へ入射する光の量が制御されている。
【００２１】
遮光膜７上には、例えばＢＰＳＧ（ホウ素・リン・珪酸ガラス）からなる層間絶縁膜９が形成され、この層間絶縁膜９の受光センサ部３に対応する位置には凹面１０が形成されている。そして、層間絶縁膜９上には、例えばＳｉＮ膜からなる高屈折率層１１が形成されて、受光センサ部３上に層間絶縁膜９の凹面１０をレンズ面とする層内レンズ１２が形成されている。
尚、光を受光センサ部３に集光させるために、層間絶縁膜９の屈折率よりも、上層の高屈折率層１１の屈折率の方が大きくなるように調整されている。
【００２２】
高屈折率層１１の上面は平坦化され、平坦化された高屈折率層１１上にはパッシベーション膜１３が形成されている。そして、パッシベーション膜１３上にはカラーフィルタ１４が形成されている。このカラーフィルタ１４は、１画素に１つの色が対応するように配置されている。尚、図１に示す画素では例えば赤（Ｒ）が対応して配置されている。さらに、カラーフィルタ１４上には、層間絶縁膜（図示せず）を介して受光センサ部３と対応する部分にオンチップマイクロレンズ１５が形成されている。
【００２３】
このような構成を有する画素がマトリクス状に配列されて、ＣＣＤ型固体撮像素子１の撮像領域が構成されている。
【００２４】
カラーフィルタ１４は、例えば図２Ａ〜図２Ｇに示すように、各色が一定の繰り返しパターンで配列されている。
図２Ａ〜図２Ｇは、例えば原色系のカラーフィルタの配列パターンを示している。図２Ａはベイヤー配列のカラーフィルタを、図２Ｂはインタライン配列のカラーフィルタを、図２ＣはＧストライプＲＢ市松配列のカラーフィルタを、図２ＤはＧストライプＲＢ完全市松のカラーフィルタを示している。また、図２Ｅはストライプ配列のカラーフィルタを、図２Ｆは斜めストライプ配列のカラーフィルタを、図２Ｇは原色色差配列のカラーフィルタを示している。
【００２５】
そして、本実施の形態においては、特に、所定パターンに対応する一部の画素の構成を、これ以外の画素の構成とは異なるように形成する。
即ち、図３に示すように、撮影した際に、画像２３の一部に文字や絵（例えば文字“Ｓａｍｐｌｅ”）が写るようにしたい場合、この文字や絵に対応する部分の画素を、これ以外の部分の画素とは異なる構成で形成する。
【００２６】
先ず、例えば集光レンズの構成を異なるようにした場合の実施の形態を図４に示す。具体的にはオンチップマイクロレンズ１５の大きさを異なるようにした場合である。
尚、図中左側には所定パターンに対応する画素以外の１画素に対応する断面図を示し、図中右側には所定パターンに対応する画素の１画素に対応する断面図を示している。
本実施の形態では、図３に示したような文字“Ｓａｍｐｌｅ”が写る部分に対応する画素では、オンチップマイクロレンズ１５を大きく形成し、これ以外の文字が写らない部分の画素では、オンチップマイクロレンズ１５を小さく形成する。その他の部分は、図１に示したものと同様であるので、対応する部分には同一符号を付している。
即ち、“Ｓａｍｐｌｅ”のうち、例えば“Ｓ”の部分の周辺の画素のオンチップマイクロレンズ１５の拡大平面図を図５に示すように、“Ｓ”の字に沿って対応する画素には、大きいオンチップマイクロレンズ１５１（図中黒塗り部分）を形成し、“Ｓ”の字に沿って対応する画素以外の画素では、小さいオンチップマイクロレンズ１５２（図中白塗り部分）を形成する。
尚、図５では“Ｓａｍｐｌｅ”のうち“Ｓ”の字に対応する画素の場合を例にして説明したが、それ以外の文字に対応する画素でも、上述した場合と同様に大きいオンチップマイクロレンズ１５１を形成する。
このように、文字に対応する画素では、これ以外の画素よりも大きいオンチップレンズ１５１が形成されているので、受光量が大きくなり感度を高くすることができる。
【００２７】
このように、所定パターンに対応する画素のみ大きいオンチップマイクロレンズ１５１を形成するには、オンチップマイクロレンズ１５を形成する際、所定パターンに対応する画素のみレジストパターンを変えればよい。
【００２８】
以下、所定パターンに対応する画素のみオンチップマイクロレンズを大きくする場合を図６〜図８を参照して説明する。
尚、図６及び図７では、左側に所定パターンに対応する画素以外の１画素に対応する断面図を示し、右側に所定パターンに対応する画素の１画素に対応する断面図を示している。
また、既にカラーフィルタ１４を含む全面にオンチップマイクロレンズ形成用材料が形成された状態から説明する。また、図１と対応する部分には同一符号を付している。
先ず、図６に示すように、オンチップマイクロレンズ形成材料１９上にレジスト層２０を成膜する。この際、文字に対応する画素及び文字に対応する画素以外の画素の両方では均一な膜厚のレジスト層２０が形成されている。
尚、レジスト層２０は、オンチップマイクロレンズ形成材料１９に対して選択比の小さいものを使用している。
【００２９】
次に、公知のリソグラフィ技術により、レジスト層２０から、オンチップマイクロレンズ形成用のパターンを有するレジストマスク２１を形成する。
この際、図７に示すように、レジストマスク２１において、所定パターンに対応する画素では、パターンの大きいレジストマスク２１１を形成し、所定パターンに対応する画素以外の画素では、パターンの小さいレジストマスク２１２を形成する。
即ち、“Ｓａｍｐｌｅ”のうち、例えば“Ｓ”の部分の周辺の画素のレジストマスク２１の拡大平面図を図８に示すように、レジストマスク２１において、“Ｓ”の字に沿って対応する画素には、パターンの大きいレジストマスク２１１を形成し、“Ｓ”の字に沿って対応する画素以外の画素では、パターンの小さいレジストマスク２１２を形成する。
尚、図８では“Ｓａｍｐｌｅ”のうち“Ｓ”の字に対応する画素の場合を例にして説明したが、それ以外の文字に対応する画素でも、上述した場合と同様に大きいレジストマスク２１１を形成する。
【００３０】
このように、所定パターンに対応する画素のみ大きいレジストマスク２１１を形成するには、例えば所定パターンに対応するレジスト層の粘性（流動性）を調整したり、露光時間を調整することにより形成することができる。
【００３１】
次に、このようなレジストマスク２１をマスクとして用いて、例えば等方性エッチングによりオンチップマイクロレンズ形成材料１９をエッチング除去する。これにより、図４に示したように、所定パターンに対応する画素では、大きいオンチップマイクロレンズ１５１が形成され、所定パターンに対応する画素以外の画素では、小さいオンチップマイクロレンズ１５２が形成される。
【００３２】
本実施の形態のＣＣＤ型固体撮像素子１によれば、所定のパターンに対応する画素では、大きいオンチップマイクロレンズ１５１が形成され、所定のパターンに対応する画素以外の画素では、小さいオンチップマイクロレンズ１５２が形成されているので、複数の画素のうち所定パターンに対応した一部の画素のみ、感度を変化させることができる。
これにより、所定パターンに対応する一部の画素と所定パターンに対応する一部の画素以外の画素との間に明るさの差が生じ、所定パターンのみが浮き出たような状態にすることができる。
従って、このようなＣＣＤ型固体撮像素子１を備えたカメラで撮影を行った際、図３に示したように、画像２３の一部に所定パターン（文字“Ｓａｍｐｌｅ”）を写すことができる。
このように、撮影した際に、画像の一部にそのまま所定パターンを写すことができるので、従来のように、付加回路やフィルタ等を構成に加える必要がなくなる。
【００３３】
次に、集光レンズの構成を異なるようにした場合の他の実施の形態を図９に示す。具体的には、前述したようなオンチップマイクロレンズではなく、層内レンズの大きさを異なるようにした場合である。
尚、図９の場合も、図中左側には所定パターンに対応する画素以外の１画素に対応する断面図を示し、図中右側には所定パターンに対応する画素の１画素に対応する断面図を示している。その他の部分は、図１に示したものと同様であるので、対応する部分には同一符号を付している。
本実施の形態の場合においても、図５に示したオンチップマイクロレンズ１５の大きさを異ならせる場合と同様に、文字“Ｓａｍｐｌｅ”に沿って対応する画素のみ、大きい層内レンズ１２１を形成し、文字に沿って対応する画素以外では、小さい層内レンズ１２２を形成する。
このように、文字に対応する一部の画素では、文字に対応する一部の画素以外の画素よりも大きい層内レンズ１２１が形成されているので、所定パターンに対応する画素のみ受光量を増加させて感度を高くすることができる。
【００３４】
このように、所定パターンに対応する画素のみ層内レンズ１２を大きく形成するには、上述したオンチップマイクロレンズ１５の場合と同様に、層内レンズ１２を形成する際、所定パターンに対応する画素のみレジストパターンを変えればよい。
【００３５】
以下、所定パターンに対応する各画素のみ層内レンズを大きくする場合の工程図を図１０〜図１１に示す。
尚、図中左側には、所定パターンに対応する画素の断面を示し、図中右側には、所定パターンに対応する画素以外の画素の断面を示している。また、既に遮光膜７を覆って全面に層間絶縁膜９（例えばＢＰＳＧ）が形成された状態から説明する。
先ず、図１０Ａに示すように、層間絶縁膜９上にレジスト層２０を形成する。
この際、文字に対応する画素及び文字に対応する画素以外の画素の両方では均一な膜厚のレジスト層２０が形成されている。
【００３６】
次に、公知のリソグラフィ技術により、レジスト層２０から、層内レンズ１２が形成される位置に開口２５が形成されたパターンのレジストマスク２６を形成する。
この際、図１０Ｂに示すように、レジストマスク２６は、文字に対応する画素では、開口幅Ｄ１を大きく形成し、文字に対応する画素以外の画素では、開口幅Ｄ２を小さく形成する。
【００３７】
次に、このようなレジストマスク２６をマスクとして、例えば等方性エッチングにより層間絶縁膜９をエッチング除去する。
これにより、図１１Ｃに示すように、文字に対応する画素では、層間絶縁膜９の受光センサ部３と対応する位置に大きい凹面１０１が形成され、文字に対応する画素以外の画素では、小さい凹面１０２が形成される。
【００３８】
次に、図１１Ｄに示すように、層間絶縁膜９に形成された凹面１０（１０１、１０２）を覆って全面に、例えば層間絶縁膜９よりも高い屈折率を有する高屈折率材層１１（例えばＳｉＮ膜）を形成する。
これにより、文字に対応する画素では、大きい層内レンズ１２１が形成され、文字に対応する画素以外の画素では、小さい層内レンズ１２２が形成される。
【００３９】
この後は、図示せざるも、高屈折率層の上面が平坦化され、平坦化された高屈折率層上にパッシベーション膜が形成され、パッシベーション膜上にはカラーフィルタが形成され、カラーフィルタ上に層間絶縁膜を介して受光センサ部と対応する部分にオンチップマイクロレンズが形成される。
【００４０】
本実施の形態のＣＣＤ型固体撮像素子によれば、所定のパターンに対応する画素では大きい層内レンズ１２１が形成され、所定パターンに対応する画素以外の画素では小さい層内レンズ１２２が形成されているので、複数の画素のうち、所定パターンに沿って対応した一部の画素のみ感度を変化させることができる。
これにより、所定パターンに対応する一部の画素と所定パターンに対応する一部の画素以外の画素との間に明るさの差が生じ、所定パターンのみが浮き出たような状態にすることができる。
従って、上述した実施の形態の場合と同様に、このようなＣＣＤ型固体撮像素子を備えたカメラで撮影を行った際、図３に示したように、画像２３の一部に所定パターン（文字“Ｓａｍｐｌｅ”）を写すことができる。
このように、撮影した際に、画像の一部にそのまま所定パターンを写すことができるので、従来のように、付加回路やフィルタ等を構成に加える必要がなくなる。
【００４１】
上述した本実施の形態では、所定パターンに対応する一部の画素の全てを大きい集光レンズ（オンチップマイクロレンズ１５や層内レンズ１２）で形成し、それ以外の画素の全てを小さい集光レンズで形成して説明したが、例えば、所定パターンに対応する一部の画素の周辺の画素の集光レンズの大きさも変更することにより、文字の周囲に明るさや暗さ等のグラデーションを付けて、画像に写る文字を濃艶のあるものとすることができる。
このような場合も、集光レンズを形成する際に、所定パターンに対応する画素のレジストパターンを変えると共に、その周辺の画素のレジストパターンも変えるようにすればよい。
【００４２】
また、上述した本実施の形態では、所定のパターンに対応する画素のみ、集光レンズを大きく形成したが、図１２に示すように、例えば集光レンズの曲率を、所定パターンに対応する一部の画素と、所定パターンに対応する一部の画素以外の画素とで異なるようにすることもできる。尚、図１２の場合は、図中左側に所定のパターンに対応する画素以外の画素に形成された曲率の小さいオンチップマイクロレンズ１５２を示し、図中右側に所定パターンに対応する画素に形成された曲率の大きいオンチップマイクロレンズ１５１を示している。
【００４３】
尚、この場合は、集光レンズを形成する際に、レジスト層の膜厚やエッチング量（エッチング速度×エッチング時間）により、例えば全体的にある程度連続した所定パターンであれば比較的容易に曲率を制御することができるが、１画素毎にランダムに曲率を変えることは困難である。
【００４４】
また、上述した実施の形態では、オンチップマイクロレンズ１５と集光レンズ１２を備えたＣＣＤ型固体撮像素子を例にして説明したが、本発明は例えば層内レンズ１２が形成されていないＣＣＤ型固体撮像素子にも適用することができる。
【００４５】
また、上述したように、所定パターンに対応する一部の画素のみのレジストパターンを変えるだけで、所定パターンに対応する一部の画素のみ集光レンズを大きく形成することができるので、製造工程を大きく変更することなく、また工程数の増加も少ない。
【００４６】
尚、集光レンズの大きさの範囲としては、最大で隣接する画素の集光レンズに干渉しない程度までとなる。一方、小さく形成する場合は、例えば集光レンズを形成しないようにしても構わない。
この場合は、受光量が減少して感度が低くなり暗くなる。
【００４７】
次に、受光センサ部上の遮光膜の開口状態を異なるようにした場合の実施の形態を図１３に示す。
尚、図１３の場合も、図中左側には所定パターンに対応する一部の画素以外の画素の断面図を示し、図中右側には所定パターンに対応する一部の画素の断面図を示している。
本実施の形態においては、文字“Ｓａｍｐｌｅ”に沿って対応する画素のみ、受光センサ部３上の遮光膜７の開口幅Ｄ３を大きく形成し、文字に沿って対応する画素以外では、受光センサ部３上の遮光膜７の開口幅Ｄ４を小さく形成する。
これにより、文字にのみ対応する画素では、文字に対応する画素以外の画素よりも開口面積を大きくすることができ、光の受光量が増加して感度が高くなる。
【００４８】
このように、所定パターンに対応する画素のみ、開口幅Ｄ３を大きく形成するには、上述した集光レンズの場合のように、例えば遮光膜７を形成する際、所定パターンに対応する各画素のみレジストパターンを変えればよい。
【００４９】
以下、所定パターンに対応する各画素のみ開口幅Ｄ３を大きくする場合の工程図を図１４〜図１５に示す。
尚、図中左側には所定パターンに対応する画素以外の画素の断面図を示し、図中右側には所定パターンに対応する画素の断面図を示す。また、既に半導体基板２上の所定の位置にゲート絶縁膜４を介して転送電極５が形成され、転送電極５を覆って層間絶縁膜６が形成された状態から説明する。
先ず、図１４Ａに示すように、層間絶縁膜６を覆って全面に遮光膜形成材料膜２９を形成する。次いで、図１４Ｂに示すように、遮光膜形成材料膜２９を覆って全面にレジスト層３０を成膜する。
この際、所定のパターンに対応する画素及び所定のパターンに対応する画素以外の画素では、同じ膜厚のレジスト層３０が形成される。
【００５０】
次に、公知のリソグラフィ技術により、図１５Ｃに示すように、レジスト層３０から、受光センサ部３に開口３１を有するパターンのレジストマスク３２を形成する。
この際、文字に対応する画素では、レジストマスク３１の開口３１１を大きく形成し、所定パターン以外の画素では、レジストマスク３１の開口３１２を小さく形成する。
【００５１】
次に、このようなレジストマスク３１をマスクとして、例えば等方性エッチングにより遮光膜形成材料膜２９をエッチング除去する。これにより、図１５Ｄに示すように、所定パターンの遮光膜７が形成される。
この際、文字に対応する画素では、受光センサ部３上への張り出しが小さい遮光膜７２が形成されることにより、受光センサ部３上の開口幅Ｄ１が大きく形成され、文字に対応する画素以外の画素では、受光センサ部３上への張り出しが大きい遮光膜７２が形成されることにより、受光センサ部３上の開口幅Ｄ２が小さく形成される。
【００５２】
この後は、図示せざるも、遮光膜を覆って全面に層間絶縁膜、高屈折率層が順次形成され、さらに、高屈折率層上にはパッシベーション膜が形成される。そして、パッシベーション膜上にはカラーフィルタが形成され、カラーフィルタ上には層間絶縁膜を介して受光センサ部と対応する部分にオンチップマイクロレンズが形成される。
【００５３】
本実施の形態に係るＣＣＤ型固体撮像素子によれば、所定のパターンに対応する画素の受光センサ部３上の遮光膜７１の開口幅Ｄ３が大きく形成され、所定パターンに対応する画素以外の画素の受光センサ部３上の遮光膜７２の開口幅Ｄ４が小さく形成されているので、複数の画素のうち、所定パターンに沿って対応した一部の画素のみ感度を大きくすることができる。
これにより、所定パターンに対応する一部の画素と所定パターンに対応する一部の画素以外の画素との間に明るさの差が生じ、所定パターンのみが浮き出たような状態にすることができる。
従って、上述した実施の形態の場合と同様に、このようなＣＣＤ型固体撮像素子を備えたカメラで撮影を行った際、図３に示したように、画像２３の一部に所定パターン（文字“Ｓａｍｐｌｅ”）を写すことができる。
このように、撮影した際に、画像の一部にそのまま所定パターンを写すことができるので、従来のように、付加回路やフィルタ等を構成に加える必要がなくなる。
【００５４】
本実施の形態においては、受光センサ部３上への遮光膜７の張り出しを小さくすることで、所定パターンに対応する画素の受光センサ部３上の遮光膜７の開口幅Ｄ３を大きく形成するようにしたが、例えば、図１６に示すように、受光センサ部３上を完全に覆うように遮光膜７を形成して開口のない状態にすることもできる。
この場合は、受光センサ部３上が遮光膜７で完全に覆われているので、開口面積がゼロとなり暗くなる。
【００５５】
本実施の形態においても、上述した実施の形態の場合と同様に、所定パターンに対応する画素の周辺の受光センサ部上の遮光膜の開口状態をそれぞれ変えることで、文字の周囲に明るさや暗さ等のグラデーションを付けて、画像に写る文字を濃艶のあるものとすることができる。
このような場合も、遮光膜を形成する際に、所定パターンに対応する各画素のレジストパターンを変えると共に、その周辺の各画素のレジストパターンも変えればよい。
【００５６】
また、上述した本実施の形態においても、所定パターンに対応する一部の画素のみのレジストパターンを変えるだけで、所定パターンに対応する一部の画素のみ受光センサ部３上の遮光膜７の開口幅を大きく形成することができるので、製造工程を大きく変更することなく、また工程数の増加も少ない。
【００５７】
次に、カラーフィルタの繰り返しパターンを異なるようにした場合の実施の形態を図１７に示す。
尚、図１７Ａには撮像領域の全体に形成されたカラーフィルタの配列規則を示し、図１７Ｂには所定パターンに対応する画素に形成されたカラーフィルタの配列規則を示す。
即ち、図２（Ａ〜Ｇ）に示したように、ＣＣＤ型固体撮像素子の撮像領域の全体には、１画素に１つの色が対応するように一定の繰り返しパターンを有する各種のカラーフィルタ１４が形成されている。
しかし、本実施の形態では、所定のパターンに対応する一部の画素では、撮像領域の全体に形成されている一定の繰り返しパターンのカラーフィルタ１４２とは異なる繰り返しパターンのカラーフィルタ１４１を形成するようにする。
【００５８】
例えば撮像領域の全体に、図１７Ａに示すように、Ｒｅｄ（赤）が４個、Ｇｒｅｅｎ（緑）が８個、Ｂｌｕｅ（青）が４個から構成された、垂直４画素×水平４画素の配列規則（所謂ベイヤー配列）のカラーフィルタ１４２が形成されている場合において、所定パターンが赤味を帯びるようにしたい場合は、このカラーフィルタ１４２の配列に対して赤を増やすようにすればよい。即ち、図１７Ｂに示すように、例えばＲｅｄ（赤）が８個、Ｇｒｅｅｎ（緑）が４個、Ｂｌｕｅ（青）が４個としたカラーフィルタ１４１を形成すればよい。
【００５９】
また、図１８Ａに示すように、所定パターンが青を帯びるようにしたい場合は、青が増加された（例えばＲｅｄが３個、Ｇｒｅｅｎが６個、Ｂｌｕｅが７個）カラーフィルタ１４３を形成すればよい。
また、図１８Ｂに示すように、所定パターンで青をあまり強調したくない場合は、青が低減された（例えばＲｅｄが７個、Ｇｒｅｅｎが６個、Ｂｌｕｅが３個）カラーフィルタ１４４を形成すればよい。
【００６０】
このように、本実施の形態では、所定のパターンに対応する一部の画素では、所定パターンにおいて強調したい色や抑えたい色に応じて、各色フィルタを増やしたり減らしたりすることで、色合いの調整ができるようにしている。
【００６１】
また、このように、所定パターンに対応する一部の画素のみ、カラーフィルタの繰り返しパターンを変えるには、上述した集光レンズや遮光膜の場合のように、カラーフィルタを形成する際、所定パターンに対応する画素のみレジストパターンを変えればよい。
【００６２】
尚、カラーフィルタ１４としては、原色系フィルタを例にして説明したが、この他補色系フィルタを用いることもできる。
このように、補色系フィルタを用いる場合においても、本実施の形態の場合と同様に、所定パターンに対応する一部の画素では、目的とする所定パターンの色合いに応じて、各色フィルタの配置を変更したカラーフィルタを形成すればよい。
【００６３】
本実施の形態のＣＣＤ型固体撮像素子によれば、所定のパターンに対応する一部の画素では、目的とする所定パターンの色合いに応じて、各色フィルタの配置を変更したカラーフィルタ１４１を形成するようにしているので、所定パターンの色合いに変化を加えることができる。
これにより、撮影された画像に写る所定パターンを、目的とする色合いに調整することができる。
【００６４】
上述した実施の形態では、所定パターンとして、文字“Ｓａｍｐｌｅ”を例にして説明したが、例えばキャラクター等の絵の場合は、上述した実施の形態の場合と同様に、そのキャラクターに対応する画素に沿ってのみ、集光レンズや受光センサ部上の開口状態、或いはカラーフィルタの繰り返しパターンを異なるように形成すればよい。
【００６５】
この場合、例えばキャラクターを表す線に沿って対応する画素に形成されたカラーフィルタ内において、例えば影のある部分に対応する部分では、暗くなるように各色フィルタの配列を変更し、影のない部分に対応する部分では明るくなるように各色フィルタの配列を変更することで、画像に写るキャラクターの色合いにグラデーションを付けて濃艶のあるものとすることができる。
【００６６】
また、集光レンズの大きさ又は曲率を異ならせる場合では、前述した場合と同様に、例えばキャラクターを表す線に沿って対応する画素に形成された集光レンズにおいて、例えば影のある部分に対応する部分では、暗くなるように集光レンズを小さく形成し、影のない部分に対応する部分では明るくなるように集光レンズを大きく形成することで、画像に写るキャラクターに明るさや暗さ等のグラデーションを付けて、キャラクターを濃艶のあるものとすることができる。
【００６７】
また、受光センサ部３の遮光膜の開口状態を異ならせる場合においても、キャラクターを表す線に沿って対応する一部の画素において、例えば影のある部分では遮光膜７の開口幅を小さく（狭く）形成し、影のない部分に対応する部分では遮光膜の開口幅を大きく（広く）形成することで、キャラクターを濃艶のあるものとすることができる。
【００６８】
上述した実施の形態においては、所定パターンに対応する一部の画素において、集光レンズの構成を異ならせる場合、受光センサ部上の遮光膜の開口状態を異ならせる場合、さらにはカラーフィルタの繰り返しパターンを異ならせる場合と、それぞれ分けて説明したが、例えば所定パターンに対応する画素において、これらを複数組み合わせて構成することも可能である。
【００６９】
また、上述した実施の形態では、所定パターンに対応する画素において、半導体基板上に形成された、集光レンズや遮光膜、さらにはカラーフィルタといった構成をそれぞれ異なるようにしたが、この他にも、例えば半導体基板内の受光センサ部の構成（例えば光電変換効率）を異なるようにすることもできる。
しかしながら、この場合は、固体撮像素子の製造初期段階で所定パターンに対応する受光センサ部の構成を異なるようにしなければならず、例えば所定パターンが変更しずらくなるという問題が生じてしまう。
【００７０】
また、上述した実施の形態では、所定パターンとして文字や絵を挙げて説明したが、所定パターンとしては、例えば記号やマーク、或いはロゴ等も含まれるものである。
【００７１】
また、上述した実施の形態では、ＣＣＤ型固体撮像素子を例にして説明したが、その他の固体撮像素子、例えばＣＭＯＳ型固体撮像素子にも適用することができる。
【００７２】
本発明の固体撮像素子は、限られたスペースや消費電力、また製造コスト等が要求されているカメラ付き携帯電話に用いて好適であるが、この他、例えばディジタルカメラ等にも用いることができる。
【００７３】
また、本発明の固体撮像素子は、例えばセキュリティー技術に用いられるカメラ（例えば監視カメラ）等に用いて好適である。
即ち、撮影した際に画像に写る所定パターンを、目視では判別できないが機械では判別できるような緻密なパターンとすることで、例えば偽造等を防ぐことができる。
【００７４】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【００７５】
【発明の効果】
本発明の固体撮像素子によれば、撮影した際に、画像の一部に所定パターンが写るようにすることができる。
また、所定パターンに対応する一部の画素のみカラーフィルタの繰り返しパターンを異なるようにすることで、画像の一部に写る所定パターンの色合いを目的とする色合いに変化させることができる。
【００７６】
これにより、画像処理回路等の付加回路や、所定パターンが描かれたフィルタを構成に加える必要がなく、撮影された画像の一部に所定パターンを写すことができる固体撮像素子を提供することができる。
【００７７】
また、このように、画像の一部に所定パターンを写すことが可能となることにより、セキュリティー分野等様々な用途で用いることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像素子の１画素に対応する概略断面図である。
【図２】Ａ〜Ｇ  各カラーフィルタの配列規則を示す平面図である。
【図３】所定パターンを含む画像を示す平面図である。
【図４】所定パターンに対応する画素の集光レンズの構成を異ならせる場合の一実施の形態を示す概略断面図である。
【図５】所定パターンに対応する画素の周辺の集光レンズの構成を示す拡大平面図である。
【図６】集光レンズの形成方法を示す工程図（その１）である。
【図７】集光レンズの形成方法を示す工程図（その２）である。
【図８】所定パターンに対応する画素の周辺のレジストマスクの構成を示す拡大平面図である。
【図９】所定パターンに対応する画素の集光レンズの構成の構成を異ならせる場合の一実施の形態を示す概略断面図である。
【図１０】Ａ〜Ｂ  図９の形態の製造方法を示す工程図（その１）である。
【図１１】Ｃ〜Ｄ  図９の形態の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図１２】集光レンズの曲率を変えた場合を示す概略断面図である。
【図１３】所定パターンに対応する画素の遮光膜の開口状態を異ならせる場合の一実施の形態を示す概略断面図である。
【図１４】Ａ〜Ｂ  図１３の形態の製造方法を示す工程図（その１）である。
【図１５】Ｃ〜Ｄ  図１３の形態の製造方法を示す工程図（その２）である。
【図１６】遮光膜の開口状態の他の形態を示す概略断面図である。
【図１７】Ａ、Ｂ  所定パターンに対応する画素のカラーフィルタの配列規則の一実施の形態を示す平面図である。
【図１８】Ａ、Ｂ  所定パターンに対応する画素のカラーフィルタの配列規則の他の形態を示す平面図である。
【図１９】従来の固体撮像素子の１画素に対応する概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・ＣＣＤ型固体撮像素子、２・・・半導体基板、３・・・受光センサ部、４・・・ゲート絶縁膜、５・・・転送電極、６・・・層間絶縁膜、７・・・遮光膜、８・・・開口、９・・・層間絶縁膜、１０（１０１、１０２）・・・凹面、１１・・・高屈折率層、１２（１２１、１２２）・・・層内レンズ、１３・・・パッシべーション膜、１４（１４１、１４２）・・・カラーフィルタ、１５（１５１、１５２）・・・オンチップマイクロレンズ、１９・・・オンチップ形成材料、２０、３０・・・レジスト層、２１（２１１、２１２）・・・レジストマスク、２３・・・画像、２９・・・遮光膜形成材料膜
【図１】
2004296705.tif 000003
【図２】
2004296705.tif 000004
【図３】
2004296705.tif 000005
【図４】
2004296705.tif 000006
【図５】
2004296705.tif 000007
【図６】
2004296705.tif 000008
【図７】
2004296705.tif 000009
【図８】
2004296705.tif 000010
【図９】
2004296705.tif 000011
【図１０】
2004296705.tif 000012
【図１１】
2004296705.tif 000013
【図１２】
2004296705.tif 000014
【図１３】
2004296705.tif 000015
【図１４】
2004296705.tif 000016
【図１５】
2004296705.tif 000017
【図１６】
2004296705.tif 000018
【図１７】
2004296705.tif 000019
【図１８】
2004296705.tif 000020
【図１９】
2004296705.tif 000021