(57)【要約】【目的】赤感度の高い撮像センサを提供すること。【構成】半導体層を有し色毎の光検出を行う撮像センサにおいて、前記半導体層中には前記撮像センサに入射する光を電気信号に変換するための光電変換素子が設けられており、前記半導体層の下方には少なくとも特定の波長の光を反射するための反射構造が設けられており、前記撮像センサに入射した光の少なくとも一部が前記半導体層を透過し前記反射構造によって反射して再度前記光電変換素子方向に戻ることを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004071817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層を有し色毎の光検出を行う撮像センサにおいて、
前記半導体層中には前記撮像センサに入射する光を電気信号に変換するための光電変換素子が設けられており、前記半導体層の下方には少なくとも特定の波長の光を反射するための反射構造が設けられており、前記撮像センサに入射した光の少なくとも一部が前記半導体層を透過し前記反射構造によって反射して再度前記光電変換素子方向に戻ることを特徴とする撮像センサ。
【請求項２】
前記半導体層は、単結晶シリコン層であることを特徴とする請求項１記載の撮像センサ。
【請求項３】
前記色とは、赤、緑、青であることを特徴とする請求項１記載の撮像センサ。
【請求項４】
撮像センサとは、ＣＭＯＳセンサであることを特徴とする請求項１記載の撮像センサ。
【請求項５】
前記光電変換素子部の半導体層の厚さは、特定の波長の光の吸収係数或は光電変換効率が最大となるように設計されていることを特徴とする請求項１記載の撮像センサ。
【請求項６】
前記光電変換素子とは、ホトダイオードであることを特徴とする請求項１記載の撮像センサ。
【請求項７】
前記特定の波長の光とは、赤色光であることを特徴とする請求項１記載の撮像センサ。
【請求項８】
前記反射構造とは、前記特定の波長の光を反射させるように膜厚を設計した単一な絶縁膜であることを特徴とする請求項１記載の撮像センサ。
【請求項９】
前記反射構造とは、光学干渉膜を積層した反射フィルタであることを特徴とする請求項１記載の撮像センサ。
【請求項１０】
前記光電変換素子部の縦構造は、前記特定の波長の光の吸収係数或は光電変換効率が最大となるように半導体層、反射構造が最適化されていることを特徴とする請求項８又は９記載の撮像センサ。
【請求項１１】
前記反射構造とは、金属反射面又は金属酸化物のそれであることを特徴とする請求項１記載の撮像センサ。
【請求項１２】
前記金属とは、高融点金属であることを特徴とする請求項１１記載の撮像センサ。
【請求項１３】
前記半導体層はＳＯＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板のＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　層であることを特徴とする請求項１記載の撮像センサ。
【請求項１４】
前記ＳＯＩ基板は、前記反射構造の界面で接合され形成されたことを特徴とする請求項１３記載の撮像センサ。
【請求項１５】
前記撮像センサは、単結晶シリコン基板上に形成された集積回路をバックグラインドし、前記反射構造が形成された基板と接着することによって形成されたことを特徴とする請求項１記載の撮像センサ。
【請求項１６】
半導体層を有して色毎の光検出を行う撮像センサにおいて、
前記半導体層の上方には前記撮像光を集光するための第１集光レンズと、前記集光した光を前記半導体層に対して垂直に入射させるための第２レンズが配置されており、前記半導体層中には前記撮像センサに入射する光を電気信号に変換するための光電変換素子が設けられており、前記半導体層の下方には少なくとも特定の波長の光を反射するための反射構造が設けられており、前記撮像センサに入射した光の少なくとも一部が前記半導体層を透過し前記反射構造によって反射して再度前記光電変換素子方向に戻ることを特徴とする撮像センサ。
【請求項１７】
前記第２レンズは、凹レンズであることを特徴とする請求項１６記載の撮像センサ。
【請求項１８】
前記反射構造の反射特性は、光の散乱が少なく正反射率が高い特性であることを特徴とする請求項１６記載の撮像センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体を用いて色毎の光検出を行う撮像センサ、特に現在問題となっている赤感度を向上させたそれに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の撮像センサにはＣＣＤや図９に示したＣＭＯＳセンサ等がある。これら撮像デバイスは、半導体プロセスに用いられる微細化技術によってその集積度を増大させ、前記デバイスのチップ面積を縮小させてきている。
【０００３】
前記集積度の増大とは前記センサの画素数の増大であり、前記撮像する画像の解像度向上に寄与し、高精彩、高画質な絵を提供可能となっている。
【０００４】
又、前記チップ面積の縮小は前記チップの取れ数を増大させ、前記撮像センサの大幅な安価化を達成している。又、それだけでなく、用いる光学系の口径をも縮小させ、ポータブルな各種撮像機器を出現させている。近年、携帯電話にも搭載されていることは、周知の象徴的な出来事である。
【０００５】
このように前記センサの画素を微細化することは前記撮像センサのパフォーマンスとコストの両方の向上を達成するが、それに伴って前記微細化の制約となる要因が次第に明らかになりつつある。
【０００６】
１つは微細化技術そのものであり、これらはプロセスドライバーとなる例えばプロセッサやＤＲＡＭといったデバイスによって開発、蓄積される。
【０００７】
又、前記画素の大きさが光の波長程度になった場合には、前記画素に光が入射しない、といった問題が生じる。これらを解決する手段として、例えば特開平９−９７８９１号等が公知である。
【０００８】
又、以前は光電変換素子であるホトダイオードの直上には、電荷転送のためのポリシリコン電極が被されていたために、青色感度が低下していたが、今日では埋め込みホトダイオード構造を採用することによって、前記青色感度の低下の問題は解決されている。
【０００９】
更に、前記微細化によるホトダイオード開口率の低下に対処するため、例えば特許第３０４４７３４号に記載の層内レンズ、２重レンズ系等が公知である。
【００１０】
又、半導体基板の一種であるＳＯＩ基板の種類には例えば酸素イオンをＳｉウエハ中に注入して作成するＳＩＭＯＸ基板、２枚の基板を陽極接合によって貼り合わせて作る貼り合わせ基板等がある。本出願人のＥＬＴＲＡＮ基板も後者の一種である。
【００１１】
前記ＳＩＭＯＸ基板中の埋め込み酸化膜の膜厚は大略５００Å程度である。又、後者の基板の貼り合わせ酸化膜厚には、或る程度の膜厚自由度がある。
【００１２】
前記ＳＯＩ基板は微細化ＭＯＳ用に検討されている基板の一候補であるが、前記基板を用いて撮像センサを形成した例には、例えばＩＥＤＭ‘８６、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　　Ｄｉｇｅｓｔ　　ＰＰ３６９−３７２、特許第２５５９４６５号、第２５９４９９２号があるが、これらは主に前記画素構造を縮小するための構成手段を論じている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前記画素の微細化の制約となる他の重要な要因として、長波長光即ち赤色光の透過特性が挙げられる。前記画素の微細化は横方向だけでなく、縦方向にも進行する。すると、Ｓｉ基板の内方まで到達する比較的波長の長い光は、前記浅く形成された光電変換素子であるホトダイオードによっては充分に検出されなくなる。これが現在ＣＣＤカラーセンサやＣＭＯＳカラーセンサで問題となっている赤感度問題である。
【００１４】
例えば、波長５００ｎｍの緑色光は吸収係数は１．１×１０４　ｃｍ−１程度であるが、波長８００ｎｍの赤色光のそれは１．０×１０３　ｃｍ−１であり、両者の光強度が半減する距離は０．６３μｍと６．９μｍと大きく異なっている。
【００１５】
不純物濃度が低い基板を用い、比較的高電圧な電圧を印加し、空乏層を前記Ｓｉ基板の内方深くまで張ることによっても前記長波長光の検出は可能となるが、深さ方向に深いホトダイオードは前記画素の微細化の妨げとなる。
【００１６】
又、例えば特許第３０４９０１５号に開示されているように、Ｓｉ−Ｇｅ等のＳｉとは異なるバンドギャップを持つ半導体層を前記光電変換素子部に形成することによっても前記長波長光の光電変換特性は改善されるが、前記Ｓｉ基板上に他種の半導体層を形成したりすることは、必然的にプロセスを複雑、困難、高価にする。
【００１７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、赤感度の高い撮像センサを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の問題を解決するものである。
【００１９】
本発明は光を検出する光電変換素子が形成された半導体層の下方に、少なくとも特定の波長の光、即ち現在問題となっている長波長光である赤色光を反射するための反射構造を設けることによって、前記赤色光の感度向上を図る。
【００２０】
前記光電変換素子に吸収されず透過した赤色光は前記反射構造により正反射され、元来た方向へと戻される。前記反射された赤色光は再び光電変換素子部へと戻され前記光電変換素子によって少なくともその一部は吸収される。これにより赤感度が向上する。
【００２１】
前記感度向上に反射膜を用いる特許には例えば特公平７−４４６６４号公報に記載されいるが、前記特許では光センサと反射膜の間には透光性絶縁膜が横たわっており、しかも、前記反射膜が島状である点が本発明とは異なっている。
【００２２】
本発明においては前記透光性絶縁膜は半導体層であり、前記反射膜は必ずしも島状に分離している必要はない。又、本発明に用いる反射構造は前記反射膜に限定しない。
【００２３】
又、本発明では前記反射構造によって反射される光は主に赤色光を含む長波長光のみであり、短波長光である青色光はその殆どが前記光電変換素子（光センサ）によって直接吸収、変換されるため、前記反射構造の深さまでは殆ど到達しない。従って、前記反射構造の前記短波長光である青色光に対する特性には殆ど制約がない。
【００２４】
本発明では前記反射構造は特定の厚さを有する絶縁膜、光学干渉膜を多層積層して形成された干渉フィルタ、或は金属又は金属酸化物を含む反射面によって実現される。
【００２５】
前記絶縁膜の材質としては半導体プロセスの実績があり、しかも、清浄な、例えばシリコン酸化膜（熱酸化膜）、シリコン窒化膜が適当である。前記膜厚は特定の光である赤色光、例えば波長λ＝６５０ｎｍの光に対して最適化される。
【００２６】
前記受光部が形成されている単結晶シリコン基板中に、反射構造として前述の特定の厚さを有する単層絶縁膜を形成した場合には、良く知られた干渉条件式
２＊ｎ＊ｔ＝（Ｎ＋１／２）λ
2004071817.tif 000003
ｔ：薄膜の膜厚
Ｎ：自然数
によって、前記絶縁膜の最適な膜厚をおおよそ決定することができる。前式を計算することにより熱酸化膜の場合には１１１ｎｍ、窒化膜の場合には８１ｎｍという値が求まる。
【００２７】
又、多層膜から成る干渉フィルタに関しても、市販の光学シミュレータによって容易に最適化設計することができる。前記干渉フィルタは反射バンドの幅を広く取れるので、単一膜による特定の波長の光（波長λ＝６５０ｎｍ）だけでなく、例えば赤色光全体（波長λ＝５７５−７００ｎｍ）に対して反射するように作成することも可能である。具体的な数値例は、後の実施例で開示することとする。
【００２８】
又、金属は特定の波長だけでなく全ての波長の光を反射するが、その存在は半導体プロセスにとっては有害となる場合が多い。従って、用いる金属は融点の高い高融点金属であり、しかも、プロセスの実績がある、例えばＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ等が望ましい。
【００２９】
これら金属製の反射膜は全ての波長の光を反射するので、赤色だけでなく短波長の青色の感度も同時に向上可能である。本構成は特に光電変換素子を内蔵する半導体層が薄膜化された極限においては、非常に有効である。
【００３０】
又、前記絶縁膜を反射構造として用いる実施例においては、前記撮像センサを製造する基板にＳＯＩ基板を選択することも可能である。
【００３１】
前記基板のＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　部分は半導体層に、Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　部分は反射膜としても用いることができる。
【００３２】
前述のように、ＳＯＩ基板は微細化ＭＯＳを形成する基板の候補に上がってきており、前記基板の採用は今後予定される撮像センサの微細化に際しては特に障害とはならない。
【００３３】
又、前記高融点金属から成る反射膜を表面上に形成した基板に、表面を熱酸化した単結晶シリコン基板を陽極接合等で貼り合わせて、本発明の半導体層、反射構造を形成することもできる。
【００３４】
又、特にＳＯＩ基板を用いなくとも、前記撮像センサを公知の単結晶シリコン基板上に形成した後に、表面に保護フィルム等を貼り付け公知のバックグラインド法により薄膜化し、その後反射膜が形成されている基板に接着することによって本発明の撮像センサを形成することもできる。
【００３５】
又、前記半導体層であるシリコン層には各種の半導体デバイスが形成されるので、或る一定以上の厚さは必要である。しかし、撮像センサにおいては前述したように赤感度を向上させる必要があることから、その厚さ以上に前記光電変換素子であるホトダイオード部においては更なる厚さが必要となる。
【００３６】
前記光電変換素子部における縦方向の構造は、検出すべき全ての光の中で最も検出感度の低い長波長光、即ち赤色光に対して最適化されるべきである。
【００３７】
前記シリコン層、反射膜等により形成される光学構造の光学特性は、前述のように市販のシミュレータでその縦構造を容易に最適化することができる。
【００３８】
又、前記光電変換素子部は画素が微細化されるに連れて更に小さくなり、光が入射しないような面積になることが想定される。その際にも前述した公報のように前記素子部の上方に集光用の第１レンズを設けることによって、前記入射光の減少を防止することができる。
【００３９】
本発明の特殊事情として、前記半導体層を透過し前記反射構造に斜め方向から光が入射すると、反射した光は入射方向とはずれて戻るため隣接する画素とクロストークを生じる可能性がある。従って、前記光電変換素子部に入射する光は、なるべくならば前記半導体層の垂線に対して平行な平行光（半導体層に対しては垂直）であることが望ましい。
【００４０】
そのような入射光の構成は、前記集光用第１レンズの下方に平行光作成のための第２レンズを追加することで実現することができる。
【００４１】
前記第２レンズは図１０に示したような公報に開示されている凸レンズ２重系ではなく、例えば凹レンズによって実現される。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００４３】
＜実施の形態１＞
図１に本発明に係る撮像センサの画素部の概略断面図を示す。
【００４４】
前記画素の大きさは１０μｍ角である。
【００４５】
１５は半導体層であるシリコン層であり、厚さは１０μｍである。又、１４は厚さ２０００ÅのＣＶＤシリコン酸化膜であり、前記シリコン層の裏面に蒸着、形成されている。
【００４６】
１６は厚さ１５０Åのゲート酸化膜であり、２１、２２はＭＯＳＦＥＴのゲート電極、２３は金属配線、１７はそれらを電気的に保護する保護膜である。
【００４７】
前記１５〜１７までの構造は公知の半導体プロセスにより、単結晶シリコン基板上に形成される。その後、前記基板を裏面から３０μｍの厚さになるまでバックグラインドする。その後、前記薄膜化された基板を更にフッ硝酸やアルカリ溶液によって化学的に薄膜化し、最終的に１０μｍの厚さまで仕上げる。その後、前記基板の裏面にＣＶＤ法でシリコン酸化膜を蒸着する。
【００４８】
１２は厚さ７００μｍのサファイア基板であり、前記基板の表面は還元され、Ａｌ光沢を有している。１３は前記サファイア基板１２と前記薄膜化されたシリコン基板とを接着するための厚さ３０μｍの接着剤であり、波長６５０ｎｍの赤色光を透過する性質を有する。
【００４９】
撮像センサに入射する撮像光である赤色光２４は、その一部が光電変換素子であるホトダイオード１９によって吸収され、光電荷として前記ダイオード中に蓄積される。他方、吸収されなかった光は、前記半導体層１５を透過し、前記酸化膜１４、接着剤１３をも通り前記サファイア基板１２との界面まで到達する。前述のようにこの界面に形成されたＡｌ反射面によって前記赤色光は反射され、元来た方向へと戻される。前記反射された赤色光は再び前記ホトダイオード１９によってその一部が吸収され、前記光電荷となる。
【００５０】
本実施の形態によれば、従来基板内方へと透過逸散していた前記赤色光を有効に検出することができるため、赤感度が向上する。
【００５１】
本実施の形態に用いる基板１２は何もサファイア基板である必要はなく、その他の安価で清浄な赤色光反射特性を有する金属基板であっても良い。
【００５２】
又、前記基板を還元して作成したＡｌ反射面は、新たに基板上に金属膜を蒸着して形成しても良い。
【００５３】
又、前記両基板を接着するための手段は何も接着材によらずとも、例えば陽極接合等の直接接合手段であっても良い。
【００５４】
更に、前記半導体層は何も単結晶シリコン層である必要はなく、例えばポリシリコン層、アモルファスシリコン層、Ｓｉ−Ｇｅ層等他の半導体層であっても構わない。
【００５５】
＜実施の形態２＞
図２に本発明の実施の形態２に係るＣＭＯＳ撮像センサの画素部の概略断面図を示す。
【００５６】
前記画素の大きさは３μｍ角である。
【００５７】
３１は厚さ６２５μｍのＳＩＭＯＸ基板である。３２は基板部分であり、３４は厚さ１１１０Åの埋め込み酸化膜である。３５は厚さ３μｍの半導体層である単結晶シリコン層である。
【００５８】
前記埋め込み酸化膜３４の厚さは、波長６５０ｎｍの赤色光の反射率が高くなる値に設定されている。
【００５９】
又、前記半導体層３５の厚さは、赤色光の半減距離（６μｍ程度）の約半分の値に設定している。
【００６０】
３６は厚さ１５０Åの熱酸化膜であり、ＭＯＳＦＥＴのゲート酸化膜を形成している。
【００６１】
３９は拡散深さ０．３μｍのｎ＋拡散層から成るホトダイオードであり、入射した光４４を吸収して光電荷である電子を発生させる。
【００６２】
４０はフローティング拡散層であり、ＭＯＳＦＥＴのゲート４１が開かれると、前記ホトダイオード３９に蓄積した電荷が流れ込む。前記拡散層４０は金属配線４３によってアンプＦＥＴのゲート４２に接続されており、前記ＦＥＴを流れる信号電流を前記光蓄積電荷によって変調させる。
【００６３】
前記各画素は隣接する画素と、ｐ＋拡散層から成るアイソレーション拡散層３８と保護膜３７によって電気的に絶縁されている。
【００６４】
本実施の形態によれば、図１０に示した従来例とは異なり、特定の波長を有する光、即ち波長６５０ｎｍの赤色光は前述のようにＳｉ基板下方に透過逸散することなく前記反射膜３４によってその大部分は反射されるため、前記赤色光に対してその検出感度を高めることができる。
【００６５】
前記感度の制約となっている赤色光の感度を高められるということは、それだけ画素を小さくできることを意味する。これは前記撮像センサの低コスト化或は多画素化が可能であることを意味している。
【００６６】
又、本実施の形態がＳＯＩ基板を使用することによって生じるコストアップは、前記プロセスコストの１０分の１程度であるので、前記画素の縮小化によるコストダウンメリットの方がより大きく、問題とならない。
【００６７】
本実施の形態に用いる反射膜１３の材質は、Ｓｉプロセスを制約せず汚染を生じない他の材質、例えばシリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜等であっても良い。
【００６８】
又、本発明に用いる基板は何もＳＩＭＯＸ基板である必要はなく、他の貼り合わせ基板、例えばＥＬＴＲＡＮ基板であっても良い。
【００６９】
＜実施の形態３＞
本発明の撮像センサの第３の実施の形態として、前記赤色光を反射する反射膜に干渉薄膜の多層膜から成る反射フィルタを用いたそれを示す。
【００７０】
図３は本実施の形態で使用されている前記反射フィルタの縦構造であり、６１は厚さ６２５μｍの単結晶シリコン基板、６２は厚さ９８０ÅのＳｉＯ２　、６３は厚さ９２０ÅのＳｉＮ、６４は厚さ９４０ÅのＳｉＯ２　、６５は厚さ９１０ÅのＳｉＮ、６６は厚さ９００ÅのＳｉＯ２　、６７は厚さ３μｍの単結晶シリコン層である。受光部であるホトダイオード６８は、前記シリコン層６７中に形成されている。又、前記ＳｉＯ２　の光学屈折率は１．４６、ＳｉＮのそれは２．０である。
【００７１】
図７に本実施の形態の受光部における分光透過特性を、幾何光学シミュレータで計算した結果を示す。図から分かるように、λ＝５７０〜７００ｎｍの範囲では透過率が４０％以下であり、前記干渉フィルタによって効率良く界面反射が生じていることが分かる。
【００７２】
前記干渉薄膜から成る反射フィルタは、図５に示した製造方法により作成することができる。
【００７３】
即ち、先ず前記干渉薄膜の全部或は一部が、ＳＩＯ基板となる基板８１，８２の貼り合わせ面の一方或は両方に形成され（８３，８６）、その後、両者の基板を公知の手法、例えば陽極接合法等により貼り合わせる。その結果、本発明の撮像センサが製造可能なＳＯＩ基板８８が最終的に形成される。ここで、８４は前記単結晶シリコン層である半導体層である。
【００７４】
本実施の形態によれば、前記反射膜の材質に汚染の心配がある各種金属を用いておらず、又、前記シリコン酸化膜やシリコン窒化膜は長い間Ｓｉプロセスに使用されてきた公知の材料であるので、撮像センサチップの歩留まりを低下させる恐れがない。
【００７５】
又、前記干渉薄膜の膜面は金属膜に見られるような凹凸が少なく平坦平滑であり、散乱成分の少ない正反射成分の多い反射光を得ることができる。そのため、それだけ隣接する画素へのクロストークが減少し、良好な光電変換、画素特性を得ることができる。これにより、高歩留まり安価に前記撮像センサを製造することができる。
【００７６】
＜実施の形態４＞
図４に本発明の第４の実施の形態に係る撮像センサの受光部の断面図を示す。
【００７７】
本実施の形態は、撮像センサの微細化が進行し、受光部であるホトダイオード等のデバイスを作り込む活性層の厚さが極限に達した例である。７１は単結晶シリコン基板であり、７４は厚さ１５００Åの熱酸化膜である。又、７７は前記活性層である厚さ４５０Åの単結晶シリコン層であり、その中には拡散深さ２００Åの前記ホトダイオード７８が形成されている。
【００７８】
本実施の形態の前記受光部の分光透過特性を図８に示す。図８によれば、波長λ＝４７０ｎｍから前記透過率は単調に減少し、前記赤色領域では充分に低い透過率、即ち高い反射率を示している。
【００７９】
本実施の形態によれば、微細化された撮像センサにおいても、従来の撮像センサよりも高い赤色感度を得ることができる。
【００８０】
＜実施の形態５＞
本発明の第５の実施の形態として、反射構造に干渉薄膜の多層膜ではなく、金属或は金属酸化物の反射面を用いた構成を以下に示す。
【００８１】
世の中では無酸素銅やコバール合金とホウケイ酸ガラスとの陽極接合は良く知られている。
【００８２】
従って、一方の基板に半導体層とアルカリ金属を含むガラスを形成しておき、他方に前記半導体プロセスに耐えるような例えば高融点金属の薄膜を蒸着しておき、両者の基板を陽極接合することで前記反射構造が金属反射面であるＳＯＩ基板を作製することができる。
【００８３】
その後の撮像センサのプロセスは上述したプロセスと同様である。
【００８４】
本実施の形態によれば、特定の波長ではなく、ほぼ全域に亘って反射する反射構造を入手することができるため、必要であるならば赤色光だけでなくより短波長光である青色光の感度をも向上させることが可能である。
【００８５】
＜実施の形態６＞
本発明の第６の実施の形態に係る撮像センサの画素部の概略断面図を図５に示す。
【００８６】
本発明では前記長波長側の光電変換効率を向上させるためにＳＯＩ基板中に形成された反射膜１００を利用しているが、前記反射膜１００に入射光が斜めに入射すると、前記入射した光は来た方向に戻らないで隣接する画素に入射し、クロストークの原因となってしまう。
【００８７】
そこで、本実施の形態では、前記画素に入射する光を集光する集光構造に工夫を凝らしている。
【００８８】
撮像センサに使用する集光構造は図１０に示したような２重レンズ系が一般的であるが、これだとホトダイオード２３６に入射する光は可成りの角度をもって入射するようになる。
【００８９】
それに対して、本実施の形態では、図５に示したように、第２レンズ１０７に凹レンズを採用し、前記第１凸レンズ１０９を通して入射する集光光を前記第２レンズ１０７で平行光線化することによって、前記シリコン層１０１と前記反射膜１００の界面に対してなるべく垂直に入射させるようにすることで、前述の画素間のクロストークを防いでいる。
【００９０】
本実施の形態によれば、クロストークの少ない良好な画像を得ることができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、赤感度の高い撮像センサを提供することが可能であり、更に多画素低コストな撮像センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る撮像センサの画素部の概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係るＣＭＯＳ撮像センサの画素部の概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る撮像センサの反射フィルタの縦構造図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る撮像センサの受光部の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態６に係る撮像センサの画素部の概略断面図である。
【図６】本発明の実施の形態６に係る撮像センサの画素部の概略断面図である。
【図７】本発明に係る撮像センサの受光部における分光透過特性を幾何光学シミュレータで計算した結果を示す図である。
【図８】本発明に係る撮像センサの受光部の分光透過特性を示す図である。
【図９】従来のＣＭＯＳセンサの断面図である。
【図１０】従来の撮像センサ（凸レンズ２重系）の断面図である。
【符号の説明】
１２，３２　　基板部分
１３　　　　　接着材
１４，３４　　酸化膜
１５，３５　　半導体層
１６，３６　　ゲート膜
１７，３７　　保護膜
１８，３８　　イソレーション
１９，３９　　ホトダイオード
２０，４０　　拡散層
２１，４１　　ゲート電極
２２，４２　　ゲート電極
２３，４３　　配線
２４，４４　　赤色光
３１　　　　　基板
６１，７１　　基板
６２，６４，６６，７４　　ＳｉＯ２
６３，６５　　ＳｉＮ
６７，７７　　シリコン
６８，７８　　ホトダイオード
８１，８２　　基板
８３，８６　　干渉膜
８４　　　　　半導体層
８５，８７　　基板部分
８８　　　　　ＳＯＩ基板
１００　　　　反射構造
１０１　　　　半導体層
１０２　　　　保護膜
１０３　　　　カラーフィルタ
１０４　　　　平坦化層
１０５　　　　ｐ型シリコン
１０６　　　　ホトダイオード
１０７　　　　凹レンズ
１０８　　　　赤色カラーフィルタ
１０９　　　　凸レンズ
【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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