(57)【要約】【課題】  混色の影響を低減しかつ感度を向上することが可能な固体撮像装置を提供する。【解決手段】  この固体撮像装置は、Ｓｉ基板２０に形成された受光部２２と、受光部２２に光を集光するためのマイクロレンズ２６と、マイクロレンズ２６の上に設けられた第１の樹脂層１２ａと、第１の樹脂層１２ａの上に設けられ、複数の色のうちいずれか１つの色を有するカラーフィルタ２７と、カラーフィルタ２７の上に設けられた第２の樹脂層１２ｂと、第２の樹脂層１２ｂの上に設けられたガラス基板１３とを備えたユニットを含む。【選択図】  図５
2005057058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成された受光部と、
前記受光部に光を集光するためのレンズと、
前記レンズの上に設けられた第１の樹脂層と、
前記第１の樹脂層の上に設けられ、複数の色のうちいずれか１つの色を有するカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの上に設けられた第２の樹脂層と、
前記第２の樹脂層の上に設けられたガラス基板とを備えたユニットを含む、固体撮像装置。
【請求項２】
前記ユニットは、複数配列されており、隣り合う前記ユニットの前記カラーフィルタの色は互いに異なる、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記レンズは、前記第１の樹脂層の屈折率よりも大きい屈折率を有する、請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記レンズは、隣接する前記レンズの境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、前記境界部は所定の厚みを有する、請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記レンズは、無機絶縁体で形成されており、１．６以上の屈折率を有する、請求項１〜４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記レンズは、単一層によって形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記レンズは、隣接する前記レンズの境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、２μｍ以上７μｍ以下の曲率半径を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記レンズは、隣接する前記レンズの境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、
隣接する前記レンズの境界部間の距離に対する前記基板と前記レンズの頂上部との距離の比は、０．７以上１．３以下となるように構成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記複数の受光部に実質的に結像する光のうち、前記カラーフィルタ上面における法線となす角度が最大になる光の線と、前記カラーフィルタ上面における法線とがなす角度をαとし、前記カラーフィルタ上面から前記レンズの境界における最深部までの高さをｈとし、前記レンズの境界間の幅をＷとした場合、Ｗ／２ｈ≧ｔａｎαを満たす、請求項２または３に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固体撮像装置に関し、特に、カラーフィルタを有するカラー固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カラー画像を扱う固体撮像装置として、受光部と光を受光部に集光するためのレンズとの間にカラーフィルタを設けたトップレンズ構造の固体撮像装置と、受光部に集光するためのレンズの上にカラーフィルタを設けたトップフィルタ構造の固体撮像装置（たとえば、特許文献１参照）とが知られている。この特許文献１に開示されたトップフィルタ構造の固体撮像装置における固体撮像素子は、トップレンズ構造の固体撮像装置における固体撮像素子と比較して、受光部と光を受光部に集光するためのレンズとの間隔を小さくすることが出来るため、感度が高いとともに、微細化に適している。従って、高解像度が要求される場合、トップフィルタ構造の固体撮像装置は、トップレンズ構造の固体撮像装置よりも有利である。
【０００３】
図１６は、上記特許文献１に開示された従来の一例による固体撮像装置の構造を示した断面図である。図１６を参照して、従来の一例による固体撮像装置では、Ｓｉ基板１２０の主表面に所定の間隔で、入射した光を信号電荷に変換する光電変換機能を有する複数の受光部１２２が形成されている。Ｓｉ基板１２０の上には、隣接する受光部間の中央付近に突出した素子分離部１２３を有する膜１２４が形成されている。素子分離部１２３間には、釣鐘型のレンズ１２６ａ、１２６ｂおよび１２６ｃが形成されている。素子分離部１２３上およびレンズ１２６ａ、１２６ｂおよび１２７ｃの上面上には、有機系ＳｉＯ２からなる中間層１２１が形成されている。中間層１２１の上面上とレンズ１２６の上面とは、同一平面になるように形成されており、この上面上に、カラーフィルタ１２７が形成されている。カラーフィルタ１２７は、各レンズに対応してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のうち何れか１つの色を有する領域１２７ａ、１２７ｂおよび１２７ｃの集合体として形成されている。通常、カラーフィルタ１２７の領域１２７ａに入射した光は、領域１２７ａの直下に位置するレンズ１２６ａによって受光部１２２に集光される。
【特許文献１】特開平０７−７４３３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の一例による固体撮像装置では、図１７に示すように、光がカラーフィルタ１２７上面における法線方向と大きな角度をなして入射した場合、カラーフィルタ１２７の領域１２７ｂを通過した光は、本来到達すべき領域１２７ｂ真下にある受光部１２２ではなく、隣の受光部１２２に到達する。つまり、カラーフィルタ１２７の領域１２７ａの直下に位置する受光部１２２には、カラーフィルタ１２７の領域１２７ａを通過する光と領域１２７ｂを通過する光とが両方到達するため、混色が生じるという不都合がある。このように、トップフィルタ構造の固体撮像装置では、混色が生じやすいため、撮影した画像が、実物とは異なる色合いになるという問題点があった。
【０００５】
また、従来の一例による固体撮像装置では、隣接するレンズ１２６間に素子分離部１２３としての平坦な領域が存在するため、素子分離部１２３に入射した光はレンズ１２６によって受光部１２２に集光されない。このように、従来の一例による固体撮像装置では、受光部１２２に集光されない光が生じるため、感度向上が困難であるという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、混色の影響を低減し、かつ、感度を向上することが可能な固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による固体撮像装置は、基板に形成された受光部と、受光部に光を集光するためのレンズと、レンズの上に設けられた第１の樹脂層と、第１の樹脂層の上に設けられ、複数の色のうちいずれか１つの色を有するカラーフィルタと、カラーフィルタの上に設けられた第２の樹脂層と、第２の樹脂層の上に設けられたガラス基板とを備えたユニットを備えている。
【０００８】
この一の局面による固体撮像装置では、上記のように、カラーフィルタの上に、第２の樹脂層を設けるとともに、第２の樹脂層上にガラス基板を設けることによって、空気より屈折率が大きいガラス基板に斜めに入射した光は、ガラス基板の上面において、下向きの法線方向に近づくように屈折してガラス基板および第２の樹脂層を通過し、カラーフィルタに到達する。そのため、光がカラーフィルタに入射するときに、光と、カラーフィルタ上面における法線方向と成す角度が小さくなるため、受光部に集光されない光を低減することできる。その結果、固体撮像装置の感度を向上させることが可能になる。
【０００９】
上記一の局面による固体撮像装置において、好ましくは、上記ユニットは、複数配列されており、隣り合うユニットのカラーフィルタの色は互いに異なっている。上記のように、カラーフィルタの上に、第２の樹脂層を設けるとともに、第２の樹脂層上にガラス基板を設けることによって、空気より屈折率が大きいガラス基板に斜めに入射した光は、ガラス基板の上面において、下向きの法線方向に近づくように屈折してガラス基板および第２の樹脂層を通過し、カラーフィルタに到達する。従って、第２の樹脂層を通過した光がカラーフィルタに入射するときに、光と、カラーフィルタ上面における法線方向との成す角度を小さくすることができるため、光が入射したカラーフィルタに対応する受光部に隣接する受光部に光が入射するのを抑制することができる。これにより、トップフィルタ構造の固体撮像装置における混色の影響を低減することができる。なお、ユニットが複数配列されているとは、ユニットがブロック的に複数配列されている場合のみならず、複数のユニットが一体的に形成されている場合も含む意味である。
【００１０】
上記一の局面による固体撮像装置において、好ましくは、レンズの屈折率は、第１の樹脂層の屈折率よりも大きい。このように構成すれば、レンズによる集光率を高めることができるため、固体撮像素子の感度を向上させることが可能になる。
【００１１】
上記一の局面による固体撮像装置において、好ましくは、隣接するレンズは、境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、境界部は所定の厚みを有している。このように構成すれば、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合と異なり、隣接するレンズの境界部で受光部に集光されない入射光が発生するのを抑制することができる。これにより、隣接するレンズの境界部に、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合に比べて、受光部への集光率を向上させることができるので、固体撮像素子の感度を向上させることが可能になる。また、隣接するレンズの境界部を所定の厚みを有するように形成することによって、隣接するレンズの境界部の厚みが０の場合と比較して、隣接するレンズの境界部から水分が侵入するのを抑制することができる。これにより、固体撮像装置の耐湿性を向上させることができる。
【００１２】
上記一の局面による固体撮像装置において、好ましくは、無機絶縁体からなるレンズは、１．６以上の屈折率を有する。このように構成すれば、容易に大きな屈折率を有するマイクロレンズを形成することができる。これにより、より多くの光を受光部に集光することができるため、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００１３】
上記一の局面による固体撮像装置において、好ましくは、複数のレンズは、単一層によって形成されている。このように構成すれば、レンズを複数層によって形成する場合にその境界面で生じる光の反射を防止することができるため、より多くの光を受光部に集光することができる。従って、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００１４】
上記一の局面による固体撮像装置において、好ましくは、複数のレンズは、隣接するレンズの境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、２μｍ以上７μｍ以下の曲率半径を有している。このように構成すれば、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合と異なり、隣接するレンズの境界部で受光部に集光されない入射光が発生するのを抑制することができる。また、レンズが２μｍ以上７μｍ以下の曲率半径を有するように形成されているため、より多くの光を受光部に集光させることができる。これにより、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００１５】
上記一の局面による固体撮像装置において、好ましくは、複数のレンズは、隣接するレンズの境界部に実質的に平坦な領域を含まないように接続されており、隣接するレンズの境界部間の距離に対する基板とレンズの頂上部との距離の比は、０．７以上１．３以下となるように構成されている。このように構成すれば、光を受光部に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合と異なり、隣接するレンズの境界部で受光部に集光されない入射光が発生するのを抑制することができる。また、レンズによって集光される光の焦点を受光部において高感度を有する中央近傍の領域に合わせることができる。これにより、容易に固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００１６】
上記一の局面による固体撮像装置において、好ましくは、レンズは、所定の間隔を隔てて形成され、上に凸の形状を有する第１の膜と、隣接する第１の膜の間隙を埋め込むように形成され、第１の樹脂層よりも大きく、かつ、第１の膜と同等以下の屈折率を有する第２の膜とを含む。このように構成すれば、隣接する第１の膜の間隙の上方から入射する光を第２の膜に入射させることができる。この際、隣接する第１の膜の間隙の上方から第２の膜に入射する光は、第１の樹脂層の屈折率よりも第２の膜の屈折率が大きいため、内側に屈折する。これにより、第１の膜の上方から入射する光のみならず、隣接する第１の膜の間隙の上方から入射する光も、第２の膜を介して受光部に集光することができるので、固体撮像装置の感度を向上させることができる。また、第２の膜を第１の樹脂層の屈折率と第１の膜の屈折率との中間の屈折率を有するようにすれば、第２の膜により第１の樹脂層と第１の膜との間の屈折率差を緩和することができる。これにより、屈折率差が大きいことに起因して、第１の樹脂層から第１の膜に入射する光の反射量が多くなるのを抑制することができるので、固体撮像装置の感度が低下するのを抑制することができる。
【００１７】
上記一の局面による固体撮像装置において、好ましくは、複数の受光部の上に形成された凹形状の第３の膜をさらに備え、レンズは、第３の膜の凹形状部に埋め込まれ、第３の膜よりも大きい屈折率を有するとともに、下に凸の形状を有する第４の膜を含む。このように構成すれば、第４の膜の屈折率が第３の膜の屈折率よりも大きいため、第４の膜と第３の膜との境界面である第４の膜の下に凸の表面で光を内側に屈折させることができる。これにより、第１の樹脂層と第４の膜とで屈折率差を設ける必要がない。その結果、第４の膜の屈折率差を考慮することなく、第１の樹脂層の材料を選択することができるので、第１の樹脂層の材料の選択の自由度を拡大することができる。
【００１８】
上記一の局面による固体撮像装置において、好ましくは、複数の受光部に実質的に結像する光のうち、カラーフィルタ上面における法線となす角度が最大になる光の入射線と、カラーフィルタ上面における法線とがなす角度をαとし、カラーフィルタ上面からレンズの境界における最深部までの高さをｈとし、レンズの境界間の幅をＷとしたとき、Ｗ／２ｈ≧ｔａｎαを満たす。このように構成すると、実質的に無視することができない混色の原因となる光である、カラーフィルタへの入射角がαであり、かつ、レンズの境界部からＷ／２の距離より離れた位置に入射する光をなくすことができるため、Ｗおよびｈを調整することにより混色の影響を低減することができる。従って、トップフィルタ構造の固体撮像装置における混色の影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による固体撮像装置の全体構成を示した側面図である。図２は、図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサ（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）の断面図である。図３は、図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの下面図である。図４は、図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの上面図である。図５は、図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部分の断面図である。図６は、図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのマイクロレンズの構造を説明するための断面図である。まず、図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態によるＣＣＤイメージセンサを用いた固体撮像装置の構造について説明する。
【００２０】
第１実施形態による固体撮像装置の全体構造としては、図１に示すように、プリント基板１上にセラミックス製のホルダ２が設けられている。ホルダ２の上部には、セラミックス製のレンズホルダ３が固定的に取り付けられている。このレンズホルダ３によって、被写体からの反射光を集光するための光学レンズ４が支持されている。
【００２１】
ここで、第１実施形態では、プリント基板１上にＣＣＤイメージセンサ８が設けられている。また、ＣＣＤイメージセンサ８は、ＣＣＤイメージセンサ８の下面に設けられた半田ボール９によって、プリント基板１の上面に取り付けられている。ＣＣＤイメージセンサ８と光学レンズ４との間には、空気層５、赤外カットフィルタ６および空気層７が介在されている。赤外カットフィルタ６は、入射光から赤外領域の光をカットするために設けられており、約０．５ｍｍ〜約１ｍｍの厚みを有する。この赤外カットフィルタ６は、ＳｉＯ２ガラス基板に金属膜を蒸着することにより形成されている。
【００２２】
また、プリント基板１の下面には、ＣＣＤイメージセンサ８から供給された撮像信号の処理などを行うＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１０が設けられている。
【００２３】
また、ＣＣＤイメージセンサ８は、図２に示すように、ＣＣＤ１１を備えている。このＣＣＤ１１の上面上には、アクリル系樹脂からなる樹脂層１２ｂを介して、ガラス基板１３が一体的に設けられている。なお、樹脂層１２ｂは本発明における「第２の樹脂層」の一例である。また、ＣＣＤ１１の下面上には、樹脂層１４を介して、ガラス基板１５が一体的に設けられている。このガラス基板１５の下面上には、図２および図３に示すように、ＣＣＤイメージセンサ８をプリント基板１上に取り付けるための複数の半田ボール９が設けられている。この複数の半田ボール９には、配線１６が接続されている。この配線１６は、図２に示すように、ＣＣＤイメージセンサ８の下面から側面に沿って配置されるとともに、ＣＣＤ１１に接続されている。
【００２４】
また、ＣＣＤイメージセンサ８は、図４に示すように、光電変換を行う撮像部１７と、撮像部１７によって光電変換された電荷を一時的に蓄えておくための蓄積部１８と、蓄積部１８に蓄えられた電荷を出力部（図示せず）に転送するための転送部１９と、転送部１９から転送された電荷を出力するための出力部（図示せず）とを備えている。このＣＣＤイメージセンサ８の構成は、いわゆるフレーム転送方式の構成となっている。
【００２５】
ＣＣＤイメージセンサ８の動作としては、まず、撮像部１７において、照射された光像に対応した光電変換を行う。そして、光電変換された電荷は、撮像部１７から蓄積部１８に対して１フレーム毎に転送（フレームシフト）される。そして、この蓄積部１８に形成された電荷パターンは、転送部１９によって１ライン毎に出力部（図示せず）に転送される。この出力部（図示せず）に転送された信号が、ＣＣＤイメージセンサ８の撮像信号としてＤＳＰ１０（図１参照）などの信号処理系に出力される。
【００２６】
次に、図５を参照して、第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサ８のＣＣＤ１１部分の断面構造について説明する。この第１実施形によるＣＣＤイメージセンサ８のＣＣＤ１１部分は、Ｓｉ基板２０を備えている。なお、このＳｉ基板２０は、本発明における「基板」の一例である。Ｓｉ基板２０の表面の所定領域には、画素間を分離するための画素分離部２１が形成されている。また、Ｓｉ基板２０の画素分離部２１間には、入射された光を信号電荷に変換する光電変換機能を有する受光部２２が形成されている。この受光部２２は、受光部２２が形成された領域の中央近傍（受光部２２の形成領域の１／３程度の領域）が入射光に対して高感度を有するように形成されている。また、画素分離部２１および受光部２２が形成されたＳｉ基板２０上には、約０．２４μｍの厚みを有する層間絶縁膜２３が形成されている。この層間絶縁膜２３上の所定領域には、約１．０μｍの厚みと約０．２μｍ〜約０．４μｍの幅とを有する遮光膜２４が形成されている。この遮光膜２４は、図示しないが、Ｗ（タングステン）とポリシリコン膜とが積層された構造を有する。また、遮光膜２４は、所定領域に光が入射するのを防止する機能を有する。そして、遮光膜２４および層間絶縁膜２３を覆うように、約１．５μｍの厚みを有するシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜２５が形成されている。
【００２７】
層間絶縁膜２５上には、受光部２２に光を集光するための複数のマイクロレンズ２６が、複数の受光部２２のそれぞれに対応して形成されている。なお、このマイクロレンズ２６は、本発明の「レンズ」の一例である。層間絶縁膜２５上には、受光部２２に光を集光するための複数のマイクロレンズ２６が、複数の受光部２２がそれぞれに対応して形成されている。さらにマイクロレンズ上には、約１．５の屈折率を有するアクリル系樹脂から成る樹脂層１２ａが設けられている。なお、この樹脂層１２ａは、本発明における「第１の樹脂層」の一例である。この樹脂層１２ａの上には、マイクロレンズ２６のそれぞれに対応して、有機高分子材料により、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）のうちいずれか１つの色を有し、厚さ約０．５μｍ〜１．２μｍからなるカラーフィルタ２７が形成されている。ここで、カラーフィルタの屈折率は、有機高分子材料により形成されているため、樹脂層１２ａの屈折率（約１．５）と実質的に同一である。カラーフィルタ２７の上には、約１．５の屈折率を有するアクリル系樹脂からなる樹脂層１２ｂが設けられており、さらに、この上面には厚さ約０．１ｍｍ〜０．６ｍｍからなるガラス基板１３（屈折率：約１．５）が一体的に設けられている（図２参照）。なお、任意の受光部２２と、その受光部２２の真上に位置するマイクロレンズ２６と、そのマイクロレンズ２６の上に位置する樹脂層２６ａの領域と、その樹脂層２６ａの領域の上に位置するカラーフィルタ２７の領域と、そのカラーフィルタ２７の領域の上に位置する樹脂層１２ｂの領域と、その樹脂層１２ｂの領域の上に位置するガラス基板１３の領域とで構成される部分が、本発明における「ユニット」の一例である。そして、隣り合うユニットのカラーフィルタの色は異なっている。
【００２８】
ここで、第１実施形態では、図５に示すように、隣接するマイクロレンズ２６は、境界部２６ａに実質的に平坦な領域を含まないように接続されている。また、マイクロレンズ２６は、約２．０の屈折率を有するＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）の単一層によって形成されている。なお、ＳｉＮは、本発明の「無機絶縁体」の一例である。また、マイクロレンズ２６は、図６に示す曲率半径Ｒが２μｍ以上７μｍ以下となるように形成されている。また、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａ間の距離Ｗに対するＳｉ基板２０と、マイクロレンズ２６の頂上部との間の距離Ｈとの比（アスペクト比：Ｈ／Ｗ）が、０．７以上１．３以下となるように構成されている。また、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａは、境界部２６ａの厚みｘが１０ｎｍ以上となるように形成されている。
【００２９】
第１実施形態では、上記のように、カラーフィルタ２７の上には、空気（屈折率：１．０）より屈折率が大きい樹脂層１２ｂおよびガラス基板１３（ともに屈折率：約１．５）が設けられているため、ガラス基板１３に角度θで入射した光は、屈折してガラス基板および樹脂層１２ｂを通過し、カラーフィルタ２７には角度αで入射する（図７参照）。このとき、空気の屈折率ｎ、樹脂層１２ｂの屈折率ｎ１、角度θ、および角度αの関係は、次式（１）で表すことができる。
【００３０】
ｎ／ｎ１  ＝  ｓｉｎα／ｓｉｎθ・・・・（１）
式（１）によると、カラーフィルタ２７への光の入射角αは、常に、ガラス基板１３への光の入射角θと比較して小さくなる。従って、カラーフィルタ２７への光の入射角αは、カラーフィルタ２７の上に樹脂層１２ｂおよびガラス基板１３がない場合と比較して常に小さくなる。
【００３１】
図８は、カラーフィルタ２７に光が角度α１で入射した場合において、混色の原因となる光を示しており、図９は、カラーフィルタ２７に光が角度α２で入射した場合において、混色の原因となる光を示している。なお、α１＞α２とする。次に、図８および図９を参照して、カラーフィルタ２７に入射する光の角度αと混色との関係について説明する。
【００３２】
まず、図８を参照して、角度α１で図中Ａに示す位置からカラーフィルタ２７に入射した光２８ａは、カラーフィルタの領域２７ａおよび領域２７ｂの両方を通過して受光部２２ａに到達するため、混色の原因となる。また、角度α１で図中Ｂに示す位置から入射した光２８ｂは、カラーフィルタの領域２７ｂのみを通過して受光部２２ａに到達する。このカラーフィルタの領域２７ｂを通過した光２８ｂは、本来、受光部２２ｂに到達するべきであるため、この光２８ｂも混色の原因となる。つまり、カラーフィルタ２７に角度α１で入射した光のうち、斜線部で示す領域２９ａを通過した光が混色の原因となる。
【００３３】
図９を参照して、角度α１より大きい角度α２で図中Ａに示す位置からカラーフィルタ２７に入射した光２８ａは、カラーフィルタの領域２７ａおよび領域２７ｂの両方を通過して受光部２２ａに到達するため、混色の原因となる。また、角度α２で図中Ｂに示す位置から入射した光２８ｂは、カラーフィルタの領域２７ｂのみを通過して受光部２２ａに到達する。このカラーフィルタの領域２７ｂを通過した光２８ｂは、本来、受光部２２ｂに到達するべきであるため、この光２８ｂも混色の原因となる。つまり、カラーフィルタ２７に角度α２で入射した光のうち、斜線部で示す領域２９ｂを通過した光が混色の原因となる。
【００３４】
ここで、図８における領域２９ａと図９における領域２９ｂとを比較すると、領域２９ａの方が領域２９ｂに比べて狭くなっていることが分かる。すなわち、カラーフィルタ２７に入射する光の角度が小さい場合（α１）の方が、カラーフィルタ２７に入射する光の角度が大きい場合（α２）と比較して、混色を生じる光が通過する領域が小さいため、混色の影響を低減することができる。従って、従来の固体撮像装置と比較して、光がカラーフィルタ２７に入射する角度を小さくすることができる第１実施形態による固体撮像装置では、従来の固体撮像装置と比較して混色の影響を低減することが可能となる。
【００３５】
次に、図１０〜図１２を参照して、第１実施形態による固体撮像装置におけるカラーフィルタ２７への光の入射角αと、カラーフィルタ２７の上面からマイクロレンズ２６の境界における最深部までの高さｈと、マイクロレンズ２６の境界間の幅Ｗとの関係について説明する。なお、ここでは、マイクロレンズ２６の境界部２６ａ間の幅をＷとしたとき、マイクロレンズ２６の境界部２６ａの真上に位置するカラーフィルタ２７上面の位置Ａから、光の進行方向と逆方向に向かう側に隣接するマイクロレンズ２６の方向にＷ／２の距離だけ離れたカラーフィルタ２７の上面の位置Ｂまでの領域に入射した光の光量は、位置Ａから、光の進行方向側にＷ／２の距離だけ離れたカラーフィルタ２７の上面の位置Ｄまでの領域に入射した混色を生じない光の光量を越えることがないため、位置Ａから位置Ｂまでの領域に入射した光による混色の影響は実質的に無視できるものとして説明する。
【００３６】
図１０を参照して、カラーフィルタ２７への光の入射角をαとし、カラーフィルタ２７の上面からマイクロレンズ２６の境界部２６ａにおける最深部までの高さをｈａとしたとき、領域３０を通過した光は混色の原因となる。このとき、混色の原因となる光は、マイクロレンズ２６の境界部２６ａの真上に位置するカラーフィルタ２７上面の位置Ａから、光の進行方向と逆方向に向かう側に隣接するマイクロレンズの方向にＷ／２の距離だけ離れたカラーフィルタ２７の上面の位置Ｂまでの領域内でカラーフィルタに入射しているため、この光によって生じる混色の影響は実質的に無視することができる。
【００３７】
一方、図１１には、カラーフィルタ２７への光の入射角をαとし、カラーフィルタ２７の上面からマイクロレンズ２６の境界における最深部までの高さをｈｂ（ｈｂ＞ｈａ）としたとき、混色の原因となる光が通過する領域３１が示されている。このとき、混色の原因となる光は、マイクロレンズ２６の境界部２６ａの真上に位置するカラーフィルタ２７上面の位置Ａから、光の進行方向と逆方向に向かう側に隣接するマイクロレンズの方向にＷ／２の距離より離れたカラーフィルタ２７の上面の位置Ｃまでの領域でカラーフィルタ２７に入射するため、無視できない混色が生じる。すなわち、領域３１ａを通過する光が生じる混色の影響は実質的に無視することができるが、領域３１ｂを通過する光が生じる混色の影響は実質的に無視することができない。以上のことより、カラーフィルタ２７への光の入射角をαとした場合、混色の影響は、カラーフィルタ２７の上面からマイクロレンズ２６の境界部２６ａにおける最深部までの高さｈに依存することが分かる。
【００３８】
次に、図１２を参照して、カラーフィルタ２７への光の入射角をα、カラーフィルタ２７の上面からマイクロレンズ２６の境界における最深部までの高さをｈとしたとき、混色の影響を無視することができる限界の高さｈｃについて説明する。上記の通り、マイクロレンズ２６の境界部の真上に位置するカラーフィルタ２７上面の位置Ａから、光の進行方向と逆方向に向かう側に隣接するマイクロレンズの方向にＷ／２の距離だけ離れたカラーフィルタ２７の上面の位置Ｂまでの領域に入射した光の光量は、位置Ａから、光の進行方向側にＷ／２の距離だけ離れたカラーフィルタ２７の上面の位置Ｄまでの領域に入射した混色を生じない光の光量を越えることがないため、位置Ａから位置Ｂまでの領域に入射した光による混色の影響は、実質的に無視できる。従って、カラーフィルタ２７に入射する光が位置Ｂを通過したときが、混色の影響を実質的に無視することができる限界となる。つまり、位置Ｂよりカラーフィルタ２７に入射する光が、マイクロレンズ２６の境界部２６ａにおける最深部を通過するように引いたカラーフィルタ２７上面における法線と交差する点と、カラーフィルタ２７の上面までとの距離が、混色の影響を無視することができる限界の高さｈｃとなる。図１２より、カラーフィルタ２７への光の入射角αと限界の高さｈｃとＷ／２とは、次式（２）の関係があることが分かる。
【００３９】
Ｗ／２ｈｃ  ＝  ｔａｎα  ・・・・（２）
ここで、カラーフィルタ２７の上面からマイクロレンズ２６の境界部２６ａにおける最深部までの高さｈが、式（２）中のｈｃよりも小さければ、混色の影響は実質的に無視することができるので、混色の影響を実質的に無視することができるときの条件は次式（３）のようになる。
【００４０】
Ｗ／２ｈ  ≧  ｔａｎα  ・・・・（３）
第１実施形態による固体撮像装置では、式（３）を満たすように、隣接するマイクロレンズ間の距離Ｗと、カラーフィルタ２７の上面からマイクロレンズ２６の境界における最深部までの高さｈとを調整することにより、混色の影響を実質的に無視することができる。従って、トップフィルタ構造の固体撮像装置における混色の影響を低減することができる。
【００４１】
また、第１実施形態では、上記のように、隣接するマイクロレンズ２６を、境界部２６ａに実質的に平坦な領域を含まないように接続することによって、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａに、光を受光部２２に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合と異なり、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａで集光されない入射光が発生するのを抑制することができる。これにより、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａに、光を受光部２２に集光する機能を有しない実質的に平坦な領域を有する場合に比べて、受光部２２への集光率を向上させることができるので、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００４２】
また、第１実施形態では、マイクロレンズ２６を約２．０の屈折率を有するＳｉＮ膜により形成することによって、樹脂（屈折率：約１．５）でマイクロレンズ２６を形成する場合に比べて、大きな屈折率（約２．０）を有するマイクロレンズ２６を形成することができる。これにより、マイクロレンズ２６による集光率を向上させることが可能になる。また、マイクロレンズ２６を単一層によって形成することにより、マイクロレンズ２６を複数層によって形成する場合のように複数層間の界面が形成されないので、複数層間の界面における光の反射が生じることがない。従って、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００４３】
また、第１実施形態では、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａ間の距離Ｗに対するＳｉ基板２０とマイクロレンズ２６の頂上部との間の距離Ｈの比（アスペクト比：Ｈ／Ｗ）を０．７以上１．３以下となるように構成することによって、容易に、マイクロレンズ２６によって集光される光の焦点を高感度を有する受光部２２の中央近傍に合わせることができる。これにより、容易に、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００４４】
また、第１実施形態では、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａを１０ｎｍ以上の厚みを有するように形成することによって、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａから水分が浸入するのを有効に抑制することができる。これにより、固体撮像装置の耐湿性を向上させることができる。また、隣接するマイクロレンズ２６の境界部２６ａを１０ｎｍ以上の厚みを有するように形成することによって、水分の浸入を防止するためにマイクロレンズ２６上にパッシベーション膜を別に設ける必要がないので、その分、固体撮像装置の厚みが増大するのを抑制することができる。
【００４５】
また、第１実施形態では、第２の樹脂層１２ｂ（屈折率：約１．５）を介してガラス基板１３（屈折率：約１．５）をＣＣＤ１１と一体的に設けることにより、ＣＣＤ１１の強度を向上させることができるので、Ｓｉ基板２０の厚み調整や平坦度の向上のためにＳｉ基板２０の下面の研磨などを行う際にＣＣＤ１１が破損するのを抑制することができる。また、ガラス基板１３は、第２の樹脂層１２ｂと同程度の屈折率（約１．５）を有するので、ガラス基板１３と樹脂層１２との界面で光の反射が生じるのを抑制することができる。従って、固体撮像装置の感度が低下するのを防止することができる。
【００４６】
なお、以上の説明では、一例として、マイクロレンズ２６の境界部２６ａの真上に位置するカラーフィルタ２７上面の位置Ａから、光の進行方向と逆方向に向かう側に隣接するマイクロレンズの方向にＷ／２の距離だけ離れたカラーフィルタ２７の上面の位置Ｂまでの領域に入射した光による混色の影響は、実質的に無視できると仮定したが、本発明の適用は上記の条件に限られるものではない。例えば、混色の影響をより低減するために、カラーフィルタ２７の上面の位置Ｂを、位置ＡからＷ／４あるいはＷ／５．５の距離だけ離れた位置としても良い。このとき、式（３）は、Ｗ／４ｈ  ≧  ｔａｎα  あるいはＷ／５．５ｈ  ≧  ｔａｎα  のように変形される。
（第２実施形態）
この第２実施形態による固体撮像装置は、第１実施形態による固体撮像装置において、ＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部１１の構造を変更したものである。図１３は、第２実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部１１ａの断面図である。図１３を参照して、本発明の第２実施形態によるＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部１１ａの構造について説明する。
【００４７】
図１３を参照して、本発明の第２実施形態によるＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部１１ａは、Ｓｉ基板３２の所定の領域に、入射された光を信号電荷に変換する光電変換機能を有する受光部３３が形成されている。受光部３３が形成されたＳｉ基板３２上には、約０．６μｍの厚みを有するＳｉＯ２から成る層間絶縁膜３４が形成されている。このＳｉＯ２からなる層間絶縁膜３４は、約１．４６の屈折率を有する。そして、層間絶縁膜３４上の所定領域には、約１５０ｎｍ（約０．１５μｍ）の厚みを有するＡｌからなる遮光膜３５が形成されている。この遮光膜３５は所定の領域に光が入射するのを防止する機能を有する。そして、遮光膜３５および層間絶縁膜３４を覆うように、約１．７μｍの厚みを有するＳｉＯ２からなる層間絶縁膜３６が形成されている。このＳｉＯ２からなる層間絶縁膜３６は、約１．４６の屈折率を有する。
【００４８】
ここで、第２実施形態では、図１３に示すように、層間絶縁膜３６上に、上に凸の形状を有する凸部３７ｄと、平坦部３７ｅとを有するＳｉＮ膜３７が形成されている。このＳｉＮ膜３７の凸部３７ｄは、受光部３３の上方および遮光膜３５の一部領域の上方に配置されているとともに、平坦部３７ｅからの高さが約１．５２μｍでかつ、約２．８２μｍの曲率半径を有する。そして、ＳｉＮ膜３７の平坦部３７ｅは、遮光膜３５の一部領域の上方に配置されているとともに、約０．２μｍの幅と約０．３μｍの厚みとを有する。このＳｉＮ膜３７は、約２．０５の屈折率を有する。そして、ＳｉＮ膜３７上には、約０．１μｍの厚みを有するＳｉＮ膜３８がＳｉＮ膜３７の平坦部３７ｅを埋め込むように形成されている。このＳｉＮ膜３８は、隣接するＳｉＮ膜３７間の境界部に平坦な領域を有しないととともに、約２．０５の屈折率を有する。そして、ＳｉＮ膜３７およびＳｉＮ膜３８は、光を集光するマイクロレンズとしての機能を有する。なお、ＳｉＮ膜３７は、本発明の「レンズ」および「第１の膜」の一例であり、ＳｉＮ膜３８は、本発明の「レンズ」および「第２の膜」の一例である。
【００４９】
ＳｉＮ膜３８上には、約１．５の屈折率を有するアクリル系樹脂から成る樹脂層３９が設けられている。なお、この樹脂層３９は、本発明における「第１の樹脂層」の一例である。この樹脂層３９の上には、マイクロレンズとして機能するＳｉＮ膜３７および３８の、上に凸形状の領域のそれぞれに対応して、高分子化合物材料により、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）のうちいずれか１つの色を有し、厚さ約０．５μｍ〜１．２μｍからなるカラーフィルタ２７が形成されている。ここで、カラーフィルタ２７の屈折率は、樹脂層３９の屈折率（約１．５）と実質的に同一である。カラーフィルタ２７の上には、樹脂層３９と同一材料からなる樹脂層１２ｂ（屈折率：約１．５）が設けられており、さらに、この上面には厚さ約０．１ｍｍ〜０．６ｍｍのガラス基板１３（屈折率：約１．５）が一体的に設けられている（図２参照）。なお、樹脂層１２ｂは、本発明における「第２の樹脂層」の一例である。また、任意の受光部３３と、その受光部３３の真上に位置するマイクロレンズ２６と、そのマイクロレンズ３７および３８の上に位置する樹脂層３９の領域と、その樹脂層３９の領域の上に位置するカラーフィルタ２７の領域と、そのカラーフィルタ２７の領域の上に位置する樹脂層１２ｂの領域と、その樹脂層１２ｂの領域の上に位置するガラス基板１３の領域とで構成される部分が、本発明における「ユニット」の一例である。そして、隣り合うユニットのカラーフィルタの色は異なっている。
【００５０】
この第２実施形態による固体撮像装置では、第１実施形態による固体撮像装置と同様、カラーフィルタ２７の上に、空気（屈折率：１．０）より屈折率が大きい樹脂層１２ｂおよびガラス基板１３（ともに屈折率：約１．５）（図２参照）が設けられている。従って、第２実施形態による固体撮像装置においても、カラーフィルタ２７への光の入射角αは、カラーフィルタ２７の上に樹脂層１２ｂおよびガラス基板１３がない場合と比較して常に小さくなる。これにより、第２実施形態による固体撮像装置では、第１実施形態による固体撮像装置と同様、混色の影響を低減することができる。
【００５１】
また、第２実施形態による固体撮像装置において、カラーフィルタ２７への光の入射角をαとし、カラーフィルタ２７の上面からマイクロレンズとしてのＳｉＮ膜３８の膜の境界部における最深部までの高さをｈとし、マイクロレンズの境界間の幅をＷとしたとき、第１実施形態による固体撮像装置と同様の式（３）を満たすように高さｈを調整すると、混色の影響を実質的に無視することができる。
【００５２】
また、第２実施形態による固体撮像装置では、上記のように、ＳｉＮ膜３７上に、ＳｉＮ膜３７の受光部３３の近傍の上方に配置された平坦部３７ｅを埋め込むように、ＳｉＮ膜３８を形成することによって、ＳｉＮ膜３７の平坦部３７ｅの上方から入射する光をＳｉＮ膜３７に入射させることができる。この際、ＳｉＮ膜３７の平坦部３７ｅの上方からＳｉＮ膜３８に入射する光は、樹脂層３９の屈折率（約１．５）よりもＳｉＮ膜３８の屈折率（約２．０５）が大きいため、内側に屈折する。これにより、ＳｉＮ膜３７ｅの上方から入射する光も、ＳｉＮ膜３７を介して、受光部３３に集光させることができる。従って、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
（第３実施形態）
この第３実施形態による固体撮像装置は、第１実施形態による固体撮像装置において、ＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部１１を変更したものである。図１４は、第３実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部１１ｂの断面図である。図１４を参照して、本発明の第３実施形態によるＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部１１ｂの構造について説明する。
【００５３】
図１４を参照して、第３実施形態によるＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部１１ｂは、Ｓｉ基板４０の所定領域に、入射された光を信号電荷に変換する光電変換機能を有する受光部４１が形成されている。受光部４１が形成されたＳｉ基板４０上には、約０．６μｍの厚みを有するＳｉＯ２から成る層間絶縁膜４２が形成されている。このＳｉＯ２からなる層間絶縁膜４２は、約１．４６の屈折率を有する。そして、層間絶縁膜４２上の所定領域には、約１５０ｎｍ（約０．１５μｍ）の厚みを有するＡｌからなる遮光膜４３が形成されている。この遮光膜４３は所定の領域に光が入射するのを防止する機能を有する。そして、遮光膜４３および層間絶縁膜４２を覆うように、約１．７μｍの厚みを有するＳｉＯ２からなる層間絶縁膜４４が形成されている。このＳｉＯ２からなる層間絶縁膜４４は、約１．４６の屈折率を有する。
【００５４】
ここで、第３実施形態では、図１４に示すように、層間絶縁膜４４上の無感度領域に、ＳｉＯ２からなる柱状部４６が形成されている。この柱状部４６は、約０．１３μｍの幅と約２．５μｍの高さとを有するとともに、隣接する柱状部４６間の距離が、約５μｍの間隔になるように、平面的に見て格子状に形成されている。また、柱状部４６は、上部と下部とで実質的に同じ幅を有する長方形状に形成されている。また、層間絶縁膜４４の上面と柱状部４６の側面とを覆うように、凹形状のＳＯＧ膜４５が形成されている。このＳＯＧ膜４５は、約１．４の屈折率を有する。また、ＳＯＧ膜４５の平坦部４５ａは、受光部４１の上方に形成されているとともに、約２μｍの幅と約０．５μｍの厚みとを有する。そして、ＳＯＧ膜４５の曲面部４５ｂは、遮光膜４３の近傍の上方に配置されているとともに、約２．３μｍの曲率半径を有する。そして、ＳＯＧ膜４５の平坦部４５ａおよび曲面部４５ｂからなる凹形状部には、約２μｍの厚みを有するＳｉＮ膜４７が埋め込まれている。これにより、このＳｉＮ膜４７は、下に凸の形状を有することになる。この下に凸の形状を有するＳｉＮ膜４７は、約２．０５の屈折率を有する。また、ＳｉＮ膜４７の凸形状の下面は、光を集光するマイクロレンズとしての機能を有する。なお、ＳＯＧ膜４５は、本発明の「第３の膜」の一例であり、ＳｉＮ膜４７は、本発明の「レンズ」および「第４の膜」の一例である。
【００５５】
ＳｉＮ膜４７および柱状部４６の上には、約１．５の屈折率を有するアクリル系樹脂から成る樹脂層４８が設けられている。なお、この樹脂層４８は、本発明における「第１の樹脂層」の一例である。この樹脂層４８の上には、マイクロレンズとして機能するＳｉＮ膜４７の下に凸形状の領域のそれぞれに対応して、      高分子化合物材料により、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）のうちいずれか１つの色を有し、厚さ約０．５μｍ〜１．２μｍからなるカラーフィルタ２７が形成されている。ここで、カラーフィルタ２７の屈折率は、樹脂層４８の屈折率（約１．５）と実質的に同一である。カラーフィルタ２７の上には、樹脂層４８と同一材料からなる樹脂層１２ｂ（屈折率：約１．５）が設けられており、さらに、この上面には厚さ約０．１ｍｍ〜０．６ｍｍのガラス基板１３（屈折率：約１．５）が一体的に設けられている（図２参照）。なお、樹脂層１２ｂは、本発明における「第２の樹脂層」の一例である。また、任意の受光部４１と、その受光部４１の真上に位置するマイクロレンズ４７と、そのマイクロレンズ４７の上に位置する樹脂層４８の領域と、その樹脂層４８の領域の上に位置するカラーフィルタ２７の領域と、そのカラーフィルタ２７の領域の上に位置する樹脂層１２ｂの領域と、その樹脂層１２ｂの領域の上に位置するガラス基板１３の領域とで構成される部分が、本発明における「ユニット」の一例である。そして、隣り合うユニットのカラーフィルタの色は異なっている。
【００５６】
この第３実施形態による固体撮像装置では、第１実施形態による固体撮像装置と同様、カラーフィルタ２７の上に、空気（屈折率：１．０）より屈折率が大きい樹脂層１２ｂおよびガラス基板１３（ともに屈折率：約１．５）（図２参照）を設けることによって、第３実施形態による固体撮像装置においても、カラーフィルタ２７への光の入射角αは、カラーフィルタ２７の上に樹脂層１２ｂおよびガラス基板１３がない場合と比較して常に小さくなる。これにより、第３実施形態による固体撮像装置では、第１実施形態による固体撮像装置と同様、混色の影響を低減することができる。
【００５７】
また、図１４に示すように、第３実施形態による固体撮像装置において、カラーフィルタ２７への光の入射角をαとし、カラーフィルタ２７の上面からマイクロレンズとしてのＳｉＮ膜４７の上面までの高さをｈとし、マイクロレンズの境界間の幅をＷとしたとき、第１実施形態による固体撮像装置と同様の式（３）を満たすように高さｈを調整すると、混色の影響を実質的に無視することができる。
【００５８】
また、第３実施形態では、上記のように、受光部４１上に、凹形状のＳＯＧ膜４５と、ＳＯＧ膜４５の屈折率（約１．４）よりも大きい屈折率（約２．０５）を有すると共に、ＳＯＧ膜４５の凹形状部を埋め込むように形成された下に凸形状を有するＳｉＮ膜４７とを設けることによって、マイクロレンズとしてのＳｉＮ膜４７からＳＯＧ膜４５に入射する光をＳｉＮ膜４７とＳＯＧ膜４５との境界面であるＳｉＮ膜４７の下に凸の表面（下面）で内側に屈折させることができる。これにより、下に凸の形状のＳｉＮ膜４７からＳＯＧ膜４５に入射する光を効率良く集光することができるので、固体撮像装置の感度を向上することができる。
【００５９】
また、第３実施形態では、ＳｉＮ膜４７とＳＯＧ膜４５との境界面であるＳｉＮ膜４７の下面で光を屈折させることができるので、ＳｉＮ膜４７の上にある領域の屈折率を考慮する必要がない。従って、固体撮像装置の感度の向上を実現しながら、ＳｉＮ膜４７の上に形成する樹脂層１２ｂの材料の選択の自由度を拡大することができる。
【００６０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６１】
たとえば、上記実施形態では、本発明をＣＣＤイメージセンサに適用した例について説明したが、本発明はこれに限らず、ＣＣＤイメージセンサ以外のトップフィルタ構造を有する他のイメージセンサに適用してもよい。ＣＭＯＳイメージセンサなどの他のトップフィルタ構造を有するイメージセンサに本発明を適用した場合にも、混色の影響を低減しかつ感度を向上させることができるなどの上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
また、上記実施形態では、本発明を、フレーム転送方式を採用するトップフィルタ構造のＣＣＤイメージセンサに適用したが、本発明はこれに限らず、いわゆるインターライン転送方式などの他の転送方式を採用するトップフィルタ構造のＣＣＤイメージセンサに本発明を適用してもよい。他の転送方式を採用するトップフィルタ構造のＣＣＤイメージセンサに本発明を適用した場合にも、混色の影響を低減しかつ感度を向上させることができるなどの上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、光学レンズ４を支持するレンズホルダ３をホルダ２に固定的に取り付けることにより、光学レンズ４を固定式にしたが、本発明はこれに限らず、光学レンズ４を支持するレンズホルダ３をホルダ２に対して上下方向に移動可能とすることにより、光学レンズ４を上下方向に移動可能な可動式にしてもよい。このように構成すれば、レンズホルダ３に支持される光学レンズ４とプリント基板１上に設置されたＣＣＤイメージセンサ８との間の距離を調節することができるので、光学レンズ４の焦点を調節することができる。また、レンズホルダ３およびホルダ２以外の手段を用いて、光学レンズ４とＣＣＤイメージセンサ８との間の距離を調整することができるようにしてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、マイクロレンズ上に設ける樹脂層、カラーフィルタの上に設ける樹脂層、ガラス基板と赤外カットフィルタとの間、赤外カットフィルタと光学レンズとの間、および、Ｓｉ基板の下面とガラス基板との間をそれぞれ接着するための樹脂層として、アクリル系樹脂を用いたが、本発明はこれに限らず、アクリル系樹脂以外の他の樹脂材料を用いてもよい。たとえば、エポキシ樹脂などを用いてもよい。さらにそれぞれの樹脂層において異なる材料を用いても良い。
【００６５】
また、上記実施形態では、マイクロレンズを形成するための無機絶縁体として、約２．０の屈折率を有するＳｉＮを用いたが、本発明はこれに限らず、マイクロレンズを形成するために、他の無機絶縁体を用いてもよい。この場合、無機絶縁体は、１．６以上の屈折率を有することが好ましい。たとえば、酸化チタン（屈折率：約２．７６）、チタン酸鉛（屈折率：約２．７）、チタン酸カリウム（屈折率：約２．６８）、酸化チタンアナターゼ（屈折率：約２．５２）、酸化ジルコン（屈折率：約２．４）、硫化亜鉛（屈折率：約２．３７〜約２．４３）、酸化アンチモン（屈折率：約２．０９〜約２．２９）、酸化亜鉛（屈折率：約２．０１〜約２．０３）および鉛白（屈折率：約１．９４〜約２．０９）などが考えられる。
【００６６】
また、上記第２実施形態では、樹脂層３９とＳｉＮ膜３７との間にＳｉＮ膜３７と同一材料からなるＳｉＮ膜３８を形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、樹脂層３９の屈折率よりも大きく、かつ、下側のＳｉＮ膜３７の屈折率よりも小さい屈折率を有する膜を形成するようにしてもよい。例えば、樹脂層３９が約１．５の屈折率で、下側のＳｉＮ膜３７が約２．０５の屈折率である場合には、樹脂層３９と下側のＳｉＮ膜３７との間に、約１．８〜約１．９の屈折率を有するＳｉＯＮ膜を形成することが考えられる。この場合、ＳｉＯＮ膜により樹脂層３９とＳｉＮ膜３７との間の屈折率差を緩和することができる。これにより、屈折率差が大きいことに起因して、樹脂層３９からＳｉＮ膜３７に入射する光の反射量が多くなるのを抑制することができるので、固体撮像装置の感度が低下するのを抑制することができる。
【００６７】
また、上記第２実施形態では、約２．８２μｍの曲率半径を有するＳｉＮ膜３７を形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、他の曲率半径を有する膜を形成するようにしてもよい。この場合、膜の曲率半径を小さくすれば、より多くの光を受光部に集させることができるので、固体撮像装置の感度を向上させることができる。
【００６８】
また、上記第３実施形態では、柱状部４６を上部と下部とで同じ幅を有する長方形状にしたが、本発明はこれに限らず、柱状部の上部の幅が、下部の幅よりも小さい形状にしてもよい。すなわち、図１５に示す変形例のように、柱状部４６の上部の幅が下部の幅よりも小さくなるような先細り形状にしてもよい。この場合、隣接するマイクロレンズとしてのＳｉＮ膜４７間の間隔を小さくすることができるので、その分、ＳｉＮ膜４７の下に凸の表面の長さを長くすることができる。従って、より多くの光を受光部に集光させることができるため、固体撮像装置の感度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施形態による固体撮像装置の全体構造を示した側面図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの断面図である。
【図３】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの下面図である。
【図４】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサの上面図である。
【図５】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部分の断面図である。
【図６】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのマイクロレンズの構造を説明するための断面図である。
【図７】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサにおいて、カラーフィルタ近傍における光の屈折を説明するための断面図である。
【図８】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサにおいて、カラーフィルタに入射する光の角度αと、混色との関係を説明するための断面図である。
【図９】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサにおいて、カラーフィルタに入射する光の角度αと、混色との関係を説明するための断面図である。
【図１０】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサにおいて、カラーフィルタへの光の入射角αと、カラーフィルタの上面からマイクロレンズの境界における最深部までの高さｈと、マイクロレンズの境界間の幅Ｗとの関係について説明するための断面図である。
【図１１】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサにおいて、カラーフィルタへの光の入射角αと、カラーフィルタの上面からマイクロレンズの境界における最深部までの高さｈと、マイクロレンズの境界間の幅Ｗとの関係について説明するための断面図である。
【図１２】図１に示した第１実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサにおいて、カラーフィルタへの光の入射角αと、カラーフィルタの上面からマイクロレンズの境界における最深部までの高さｈと、マイクロレンズの境界間の幅Ｗとの関係について説明するための断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部分の断面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部分の断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態の変形例による固体撮像装置に用いるＣＣＤイメージセンサのＣＣＤ部分の断面図である。
【図１６】従来の一例による固体撮像装置の構造を示した断面図である。
【図１７】従来の一例による固体撮像装置の構造を示した断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１２ａ、３９、４８  樹脂層（第１の樹脂層）
１２ｂ  樹脂層（第２の樹脂層）
１３  ガラス基板
２０、３２、４０  Ｓｉ基板（基板）
２２、３３、４１  受光部
２６  マイクロレンズ
２７  カラーフィルタ
【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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