(57)【要約】【課題】  本発明は、クロストーク現象を抑制可能な固体撮像装置の構造を提供する。【解決手段】  本発明の固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板の受光面側に画素単位に形成されて入射光に応じた信号電荷を生成する複数の受光素子と、複数の受光素子で生成された信号電荷に基づいて画像信号を出力する読み出し回路と、受光面側に配置されて受光素子の入射光路に開口部を設けた遮光膜とを備える。さらに、少なくとも一部の前記受光素子の半導体面については、下記条件を満足する。（１）該受光素子の近辺の半導体面に対して突出したメサ（台地）型に形成される。（２）かつ、前記メサ型の上面部分は、前記遮光膜の下に潜り込んで前記画像信号にノイズを生じさせる斜入射光を遮る高さに達する。【選択図】      図２
2005209810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の受光面側に画素単位に形成され、入射光に応じた信号電荷を生成する複数の受光素子と、
前記複数の受光素子で生成された信号電荷に基づいて画像信号を出力する読み出し回路と、
前記受光面側に配置され、前記受光素子の入射光路に開口部を設けた遮光膜とを備え、
少なくとも一部の前記受光素子の半導体面は、
（１）該受光素子の近辺の半導体面に対して突出したメサ（台地）型に形成され、
（２）かつ、前記メサ型の上面部分は、前記遮光膜の下に潜り込んで前記画像信号にノイズを生じさせる斜入射光を遮る高さに達する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記メサ型の上面部分は、前記遮光膜と略同一面または前記遮光膜以上の高さに達する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記メサ型の受光素子内に前記信号電荷を捕捉する空乏化領域を備え、
前記空乏化領域は、少なくとも前記信号電荷の生成に際して、前記遮光膜と略同一面または前記遮光膜以上の高さに達する
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の固体撮像装置において、
前記メサ型の上面部分には、表面空乏化を阻止する空乏化阻止領域が形成される
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の固体撮像装置において、
前記メサ型の側面部分には、表面空乏化を阻止する空乏化阻止領域が形成される
ことを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のメサ型受光素子を用いて画像信号を生成する固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
《固体撮像装置の周辺画質向上に関する背景技術》
通常、非テレセントリック系の撮影レンズを使用すると、固体撮像装置の周辺撮像エリアにおいて、被写体光束が斜め向きに入射する。
図７は、この斜入射光が、従来の固体撮像装置（フラット型受光素子６０）に入射する様子を示す図である。
このフラット型受光素子６０では、斜入射光の一部が、遮光膜１８の下に潜り込む。このように潜り込んだ斜入射光は、遮光膜１８の裏面や半導体面に反射されて迷光となる。この迷光は、近傍の読み出し回路や隣接画素などに入射し、雑音電荷を発生させる。そのため、画像信号に雑音電荷が混入してクロストークが発生し、撮像画像の周辺画質が低下する。
【０００３】
さらに、図７に示すように、斜入射光の一部が迷光となることにより、固体撮像装置の周辺部分では受光効率が低くなる。その結果、撮像画像の周辺部分にシェーディングを生じたり、Ｓ／Ｎが低下するなどの問題を生じる。
【０００４】
一方、図８は、このような迷光の防止対策を施した従来技術を示す図である。
この図８では、遮光膜１８ａを立体的に折り曲げて、フラット型受光素子６１の周囲を囲むことにより、迷光を確実に遮ることに成功している。しかしながら、遮光膜１８ａを立体的に折り曲げたことにより、フラット型受光素子６１の開口面積が狭くなり、固体撮像装置の受光効率が低下する。その上、迷光は遮光膜１８ａで遮られ、無駄に捨てられる。このような理由から、図８に示す固体撮像装置の周辺撮像エリアでは、受光効率が低く、かつシェーディングが生じやすいといった問題が生じる。
【０００５】
このような周辺画質の問題を避けるため、受光面の周辺側において、オンチップマイクロレンズを画素単位に偏心させる従来技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、受光面の周辺側において、遮光膜やオンチップマイクロレンズの開口面積を段階的に大きくすることで、シェーディングを補正する従来技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
《メサ型受光素子を備えた固体撮像装置の背景技術》
また従来、受光素子の半導体面に、トレンチ（溝）や突出部分を設けて表面立体化（非平坦化）する従来技術も知られている（特許文献３参照）。特に、この特許文献３の図９や図１０には、受光素子の半導体面をメサ型（台地型）に形成したものが開示されている。
このような受光素子の表面立体化により、特許文献３では、受光素子の集積度を維持しつつ、受光素子一つ一つの表面積を拡大することで光感度を高めている。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２２７４６８号公報（図２）
【特許文献２】特開平４−２７４３６５号公報（図３）
【特許文献３】特開２０００−３１４５５号公報（図３，図９，図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１，２の対策は、斜入射光の入射角に合わせて実施する必要がある。しかしながら、この入射角は、撮影レンズの射出瞳位置や撮影Ｆ値や撮影距離などによって、大幅に変化する。
そのため、これら要因が変化する電子カメラ（レンズ交換式の電子カメラ、ズームレンズを搭載した電子カメラ、マクロ撮影機能を搭載した電子カメラ）では、上述した従来技術を用いて、周辺画質の劣化を恒常的（要因変化に拘わらず）に改善することが難しかった。
【０００９】
また、オンチップマイクロレンズの被覆面積を調整するなどのシェーディング対策では、撮像エリア中央における感度低下を招くという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した問題に鑑みて、撮像画質を高めることが可能な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】
【００１１】
《請求項１》
請求項１の固体撮像装置は、半導体基板と、半導体基板の受光面側に画素単位に形成されて入射光に応じた信号電荷を生成する複数の受光素子と、複数の受光素子で生成された信号電荷に基づいて画像信号を出力する読み出し回路と、受光面側に配置されて受光素子の入射光路に開口部を設けた遮光膜とを備える。
さらに、少なくとも一部の前記受光素子の半導体面については、下記条件を満足する。
（１）該受光素子の近辺の半導体面に対して突出したメサ（台地）型に形成される。
（２）かつ、前記メサ型の上面部分は、前記遮光膜の下に潜り込んで前記画像信号にノイズを生じさせる斜入射光を遮る高さに達する。
なお好ましくは、斜入射光の潜り込みが生じる可能性がある受光面周辺側において、受光素子を上記高さのメサ型構造に形成する。
さらに好ましくは、受光面の有効画素領域の全域にわたって、受光素子を上記高さのメサ型構造に形成する。
【００１２】
《請求項２》
請求項２の発明は、請求項１に記載の固体撮像装置において、メサ型の上面部分が、遮光膜と略同一面または遮光膜以上の高さに達することを特徴とする。
【００１３】
《請求項３》
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置において、メサ型の受光素子内に信号電荷を捕捉する空乏化領域を備える。さらに、この空乏化領域は、少なくとも信号電荷の生成に際して、遮光膜と略同一面または遮光膜以上の高さに達することを特徴とする。
【００１４】
《請求項４》
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の固体撮像装置において、メサ型の上面部分には、表面空乏化を阻止する空乏化阻止領域が形成されることを特徴とする。
【００１５】
《請求項５》
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の固体撮像装置において、メサ型の側面部分には、表面空乏化を阻止する空乏化阻止領域が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の固体撮像装置は、メサ型の受光素子を備える。このメサ型の上面部分は、遮光膜の下に潜り込んで前記画像信号にノイズを生じさせる斜入射光（すなわち、迷光）に届く高さに達する。
このような遮光膜とメサ型受光素子との位置関係の設定により、迷光を遮って低減することが可能になる。その結果、従来の課題であったシェーディングやクロストーク現象を効果的に改善することができる。
【００１７】
（補足事項）
ちなみに、上述した特許文献３もメサ型の受光素子を備える。しかしながら、特許文献３が望ましいと明記するメサ型の高さ（０．５〜１．０μｍ）は、一般的な遮光膜の高さに比べて明らかに低すぎる。そのため、特許文献３では、シェーディングやクロストーク現象を改善するには足りない。
また、特許文献３は、光感度の向上を目的とする。そのため、遮光膜とメサ型受光素子との位置関係を工夫してシェーディングやクロストーク現象を改善するという本願の着想に到達することは、当業者にとって困難な事項である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
《実施形態の構成説明》
図１は、固体撮像装置１１の画素構造を示す上面図である。
図２は、図１中のＡ−Ａ′ラインの断面図である。
以下、図１および図２を用いて、固体撮像装置１１の構成説明を行う。
【００１９】
この固体撮像装置１１は、Ｎ型半導体基板１２を土台にして形成される。このＮ型半導体基板１２の受光面側には、Ｎ型エピタキシャル層１３が設けられる。このＮ型エピタキシャル層１３は、複数の画素領域に区分される。これらの画素領域には、メサ型受光素子１４、増幅素子１５、およびリセットドレイン１６がそれぞれ設けられる。さらに、この増幅素子１５およびリセットドレイン１６の上方を覆うように、遮光膜１８が設けられる。この遮光膜１８は、金属配線層などを兼ねて形成され、メサ型受光素子１４の入射光路に合わせて開口する。
【００２０】
一方、上述したメサ型受光素子１４は、Ｎ型エピタキシャル層１３とＰ型半導体領域１７のＰＮ接合１７ａによって形成される。このＰ型半導体領域１７は、Ｎ型エピタキシャル層１３の界面から突出し、メサ（台地）型の形状をなす。さらに、このＰ型半導体領域１７の上面部分および側面部分には、Ｎ型の空乏化阻止領域１９が設けられる。この空乏化阻止領域１９によって、Ｐ型半導体領域１７の上面部分および側面部分の表面空乏化が阻止される。
【００２１】
このようなメサ型受光素子１４の上面部分は、遮光膜１８の下に潜り込んでクロストーク現象などを生じさせる斜入射光（迷光）を有効に遮る高さに到達する。例えば、このようなメサ型の高さは、遮光膜の高さを３．０〜１０．０μｍとした場合に、１．０μｍより高く、１０．０μｍ程度までが好ましい。この場合、メサ型の上面部分（または空乏化領域の上端）の高さを、１．５〜２．０μｍ以上にすることが更に好ましい。
【００２２】
また、一般的に好ましくは、メサ型の上面部分（または空乏化領域の上端）を、遮光膜の半分の高さ以上にすることが好ましい。
さらに好ましくは、このメサ型の上面部分は、遮光膜１８と略同一面またはそれ以上の高さに達するように形成される。
また好ましくは、メサ型受光素子１４の内部の空乏化領域４５（図４参照）は、少なくとも信号電荷の蓄積期間において、遮光膜１８と略同一面またはそれ以上の高さに達する。このような空乏化領域４５の高さは、Ｐ型半導体領域１７の不純物濃度などによって調整可能である。
【００２３】
また一方、上述した増幅素子１５は、Ｐ型ゲート領域２０とＮ型ソース領域２１とを備え、ＪＦＥＴ構造をなす。このＮ型ソース領域２１は、垂直読み出し線２２と電気的に接続される。
このＰ型半導体領域１７とＰ型ゲート領域２０との中間には、信号電荷を移送するために、移送ゲート２３が設けられる。
【００２４】
また、Ｐ型ゲート領域２０とリセットドレイン１６との中間には、Ｐ型ゲート領域２０内の電荷をリセットするために、リセットゲート２４が設けられる。
さらに、遮光膜１８およびメサ型受光素子１４の上面部分を覆って平坦化膜３１が設けられる。この平坦化膜３１の上には、カラーフィルタ３２の層、無反射コート膜３３の層、およびオンチップマイクロレンズ３４が形成される。
【００２５】
また、メサ型受光素子１４とリセットドレイン１６との間には、オーバーフロー制御領域３５が設けられ、メサ型受光素子１４に生じた過剰な電荷をリセットドレイン１６へ排出する。
【００２６】
［発明との対応関係］
以下、発明と本実施形態との対応関係について説明する。なお、ここでの対応関係は、参考のために一解釈を例示するものであり、本発明を徒らに限定するものではない。
請求項記載の半導体基板は、Ｎ型半導体基板１２およびＮ型エピタキシャル層１３に対応する。
請求項記載の受光素子は、メサ型受光素子１４に対応する。
請求項記載の読み出し回路は、増幅素子１５、移送ゲート２３、および垂直読み出し線２２などに対応する。
請求項記載の遮光膜は、遮光膜１８に対応する。
請求項記載の空乏化領域は、空乏化領域４５（図４参照）に対応する。
請求項記載の空乏化阻止領域は、空乏化阻止領域１９に対応する。
【００２７】
《固体撮像装置１１の製造方法》
続いて、固体撮像装置１１の製造方法の一例について説明する。
図３は、メサ型受光素子１４の製造工程を示す図である。
まず、図３［Ａ］に示すように、Ｎ型半導体基板１２の受光面側に、Ｎ型半導体をエピタキシャル成長させ、３〜１０μｍ厚のＮ型エピタキシャル層１３を生成する。
このＮ型エピタキシャル層１３にフォトレジスト４０をパターンニングし、このフォトレジスト４０をマスクにして、ボロンなどをイオン注入する。
このイオン注入は、図２に示すＰＮ接合１７ａの深さに到達し、Ｐ型半導体領域１７が形成される。
なお、Ｐ型半導体領域１７の不純物濃度を低濃度化することにより、ＰＮ接合１７ａの周辺に発生する空乏化領域４５（図４参照）を、Ｐ型半導体領域１７の表層近くまで拡げることが好ましい。
【００２８】
次に、図３［Ｂ］に示すように、Ｐ型半導体領域１７をフォトレジスト４１でマスクし、プラズマエッチングまたはウェットエッチングによりＰ型半導体領域１７の周囲を除去する。このエッチング処理により、Ｐ型半導体領域１７をメサ型に形成する。
ここでのエッチング深さは、Ｎ型エピタキシャル層１３の層厚や、周辺回路の厚みを考慮して、１μｍよりも大きく、１０．０μｍ程度までが好ましい。
【００２９】
なお、Ｐ型半導体領域１７の側面を垂直に近づけることにより、Ｐ型半導体領域１７の上面面積を拡げて、Ｐ型半導体領域１７内の空乏化領域４５を拡大することができる。その結果、Ｐ型半導体領域１７における受光効率と信号電荷の蓄積容量を共に向上させることができ、固体撮像装置１１の感度向上に寄与する。なお、この垂直の側面に対して、空乏化阻止領域１９を形成する際には、Ｎ型半導体基板１２の面に対して斜め方向からイオンを回転注入することが望ましい。
一方、Ｐ型半導体領域１７の側面を７０〜８８°程度のテーパー状に形成する場合は、通常のイオン注入工程によって空乏化阻止領域１９を側面部分に容易に形成できる。
【００３０】
続いて、図３［Ｃ］に示すように、フォトレジスト４１を剥離した後、ゲート酸化膜４２や空乏化阻止領域１９を形成する。
続いて、増幅素子１５、移送ゲート２３、リセットゲート２４その他の回路素子を形成する。さらに、メサ型受光素子１４の上面部分を避けて遮光膜１８を形成する。
その後、平坦化膜３１などの表層部分を形成して、固体撮像装置１１を完成する。
【００３１】
《本実施形態の効果など》
次に、本実施形態における構造上の留意点と、その作用効果について、詳細に説明する。
【００３２】
（１）  メサ型受光素子１４の上面部分は、迷光を遮るのに有効な高さに達する。その結果、固体撮像装置１１のシェーディングやクロストーク現象を抑制し、画像信号に混入するノイズも低減できる。
図４は、このシェーディングやクロストーク現象の抑制効果を説明する図である。
メサ型受光素子１４の上面部分は、遮光膜１８の高さに近接する。そのため、従来であれば遮光膜１８の下に潜り込んでいた斜入射光（図４中の縦ストライプ範囲）が、メサ型受光素子１４によって遮られる。
ちなみに、斜入射光の一部については、メサ型受光素子１４と遮光膜１８との隙間から潜り込んだり、回折して潜り込んだり、メサ型受光素子１４を透過して潜り込む可能性がある。しかしながら、このようにして発生するクロストークは、例えば画像信号のノイズレベル程度に収めることが十分可能であり、従来のクロストーク現象に比べれば実使用において問題にならないレベルにできる。
なお、上述した作用効果を得る範囲であれば、メサ型受光素子１４の上面部分を遮光膜１８より低くしてもよい。
【００３３】
（２）  また、メサ型受光素子１４の上面部分を、遮光膜１８と略同一面、または遮光膜１８以上の高さに設定した場合には、図４に示すように、隙間や回折によって直に潜り込む迷光が殆どゼロとなり、極めて高いシェーディング及びクロストークの抑止効果を得ることができる。
【００３４】
（３）  さらに、本実施形態では、図４に示すように、メサ型受光素子１４の内部に発生する空乏化領域４５が、上述した遮光膜１８と略同一面、または遮光膜１８以上の高さに届く。
したがって、従来であれば迷光となっていた斜入射光（図４中の縦ストライプ範囲）を、この空乏化領域４５に入射させることが可能になる。この空乏化領域４５は、この斜入射光によって生じる信号電荷を捕捉することができる。
その結果、従来は邪魔な存在であった迷光を、信号電荷に変換して有効に蓄積することが可能になり、メサ型受光素子１４の受光効率を高めることが可能になる。
その結果、受光面の周辺部分におけるシェーディングを効果的に改善することが可能になる。
【００３５】
（４）  また、図４に示すように空乏化領域４５が縦方向に拡幅されることにより、空乏化領域４５が蓄積可能な信号電荷の容量を、画素面積を拡大することなく、増加させることができる。その結果、次のような副次的な効果が得られる。
【００３６】
［Ａ］信号電荷の蓄積量が増すことにより、画像信号の信号ダイナミックレンジを拡大し、より階調の豊かな画像信号が得られる。特に、光像の高輝度領域において信号電荷のオーバーフローが少なくなり、白飛びの少ない良質な画像信号を得ることが可能になる。
【００３７】
［Ｂ］信号ダイナミックレンジの拡大に伴って、画像信号のＳ／Ｎを改善することも容易になる。
【００３８】
［Ｃ］従来は、固体撮像装置の高画素化に伴う画素の微小化に起因して、最低撮像感度が高くなるという問題があった。しかしながら、固体撮像装置１１では、信号電荷の蓄積容量が増大するため、画素面積を拡大することなく、この最低撮像感度を下げることが可能になる。このように最低撮像感度が下がることにより、電子カメラにおいて使用可能な撮像感度の幅が広がり、露出設定の自由度が高くなる。
その結果、例えば、大口径レンズを絞り解放で使用できる撮影範囲を拡大することが可能になり、撮影者の撮影意図により柔軟に応えることが可能になる。
【００３９】
（５）  さらに、空乏化領域４５が縦方向に拡幅されることにより、従来通過してしまっていた長波長側の光を一段と確実に光電変換することが可能になる。
その結果、メサ型受光素子１４の赤側の受光感度が一段と高くなり、視覚的に目立つ赤色のノイズを効果的に低減することが可能になる。その結果、赤色が綺麗で鮮明な画像信号を得ることが可能になる。
【００４０】
（６）  その上、縦方向に拡幅されたＰ型半導体領域１７によって、長波長側の光の通過を抑止できる。したがって、長波長側の光が受光素子の裏側へ透過して周辺画素や周辺回路に回り込むといった『もう一つのクロストーク現象』を改善することも可能になる。
【００４１】
（７）  また、本実施形態では、メサ型受光素子１４の上面部分に空乏化阻止領域１９を設ける。そのため、上面部分の界面において発生する雑音電荷が、空乏化領域４５に混入する弊害を抑止できる。その結果、画像信号のＳ／Ｎを高めることができる。
【００４２】
（８）  さらに、本実施形態では、メサ型受光素子１４の側面部分に空乏化阻止領域１９を設ける。そのため、側面部分の界面において発生する雑音電荷が、空乏化領域４５に混入する弊害を抑止できる。その結果、画像信号のＳ／Ｎを高めることができる。
【００４３】
（９）  なお、Ｐ型ゲート領域２０についても空乏化阻止領域を設けることにより、Ｐ型ゲート領域２０の表面空乏化を阻止することが好ましい。また、移送ゲート２３のチャネル領域にも空乏化阻止層を設けて、表面空乏化を阻止することが尚好ましい。
これらの構造により、信号電荷の経路（空乏化領域４５からＰ型ゲート領域２０まで）のほぼ全域について埋込型構造にすることができる。その結果、信号電荷に界面部からの雑音電荷が混入する機会が殆どなくなり、画像信号のＳ／Ｎを顕著に高めることができる。
【００４４】
（１０）  また、本実施形態では、遮光膜１８の開口幅を、受光効率を下げることなく、メサ型受光素子１４の上面部分とほぼ同じ幅まで狭めることができる。
このことは容易に思えるが、従来は非常に実現困難であった。図５を用いてこのことを説明する。
図５［Ａ］は、従来のフラット型受光素子６０である。このフラット型受光素子６０と、遮光膜１８との間隔は光路方向に離れている。そのため、オンチップマイクロレンズ３４を透過したコーン状の集光光束が、遮光膜１８をケラレ無しに通過するためには、受光面積よりも大きな開口部Ｓｏを遮光膜１８に設けなければならない。逆に、遮光膜１８の開口幅を、受光面積とほぼ同じ幅まで狭めれば、コーン状の集光光束にケラレが生じ、受光効率が下がってしまう。
ところが、本実施形態のメサ型受光素子１４は、その上面部分が遮光膜１８と略同一面に達する。そのため、図５［Ｂ］に示すように、遮光膜１８によるケラレが殆ど生じない。その結果、遮光膜１８には上面面積とほぼ同じ開口面積Ｓｎを確保すればよく、従来よりも遮光膜１８の開口面積を狭めることが可能になる。
このような理由から、本実施形態では、遮光膜１８と上面部分との間隙を、なるべく狭くすることが可能であり、このような面からもクロストーク現象を格段に改善することが可能になる。
【００４５】
（１１）  なお、メサ型受光素子１４の上面部分が高くなった分だけ、この上面部分はオンチップマイクロレンズ３４に接近する。この場合、オンチップマイクロレンズ３４の屈折力Φｎをその接近分だけ強めることが好ましい。このような屈折力Φｎを強めるためには、オンチップマイクロレンズ３４の屈折率や曲率を調整すればよい。
また、オンチップマイクロレンズ３４の屈折力Φｎを増加できない場合には、『メサ型受光素子１４の上面部分』と『オンチップマイクロレンズ３４』との光学的距離を離すことが好ましい。例えば、光学的距離を離すためには、中間層の屈折率や厚さを調整すればよい。
【００４６】
（１２）  また、図６に示すように、メサ型受光素子１４の上面部分ＴＦを遮光膜１８よりも高くする場合には、上面部分ＴＦによる遮光効果を考慮して、次の点に留意することが好ましい。
例えば、シェーディングやクロストーク現象が問題となる斜入射光の角度をθとし、上面部分ＴＦと遮光膜１８との隙間をΔｇとした場合、上面部分ＴＦを遮光膜１８よりも下式の間隔Δｕだけ高くすることにより、隙間に入射する光をほぼ完全（回折光は除く）に遮ることが可能になる。
Δｕ≧Δｇ×ｔａｎθ    ・・・（１）
【００４７】
（１３）  また、メサ型受光素子１４の上面部分ＴＦを遮光膜１８よりも高くした場合、メサ型受光素子１４の側面部分が遮光膜１８よりも上に出る。図６に示すように、この上にはみ出した側面部分において、斜入射光を効率的に受光することが可能になる。その結果、図６の受光域Ａの範囲で斜入射光を受光することが可能になり、斜入射光の受光効率を更に高めることができる。
【００４８】
（１４）  上述した項目（１）〜（１３）については、受光面の中央画素において実施しても弊害が殆ど生じない。したがって、本実施形態の構造については、周辺画素に止まらず、中央画素も含めて有効画素領域の全域にわたって実施することができる。
また、本実施形態は、斜入射光の角度θに依らずに統一的に実施することができる。例えば、上述した項目（１２）であっても、最悪の角度θ（有効画素領域の対角域における最低角度）で設計した画素構造を、有効画素の全域にわたって統一的に採用すればよい。この場合も、中央画素における弊害はない。
このように斜入射光の角度が変動しても常に安定した改善効果を得られる点が、特許文献１および特許文献２と大きく違う点である。そのため、本実施形態の固体撮像装置１１で、撮影レンズの射出瞳位置や撮影Ｆ値や撮影距離などが変化しても、常に安定した改善効果を発揮することができる。
その結果、これら要因が変化する電子カメラ（レンズ交換式の電子カメラ、ズームレンズを搭載した電子カメラ、マクロ撮影機能を搭載した電子カメラ）に、好適な固体撮像装置１１が実現する。
【００４９】
（１５）  なお、斜入射光の受光効率を更に意図的に高める場合は、斜入射光の到来方向（例えば画面中心に向かう方向）について、遮光膜１８と上面部分ＴＦとの隙間ΔＧを拡大してもよい。
例えば、斜入射光の角度をθとし、遮光膜１８の高さをΔＵとした場合、下式の隙間ΔＧを設けることが好ましい。
ΔＧ＝ΔＵ／ｔａｎθ      ・・・（２）
このような隙間ΔＧの調整により、メサ型受光素子１４の側面部分を広く使って、図６中の受光域Ｂの範囲で斜入射光を受光することが可能になる。
【００５０】
《実施形態の補足事項》
なお、上述した実施形態では、説明を簡明にするため、半導体の導電型を明記した。しかしながら、本発明はこれらの導電型に限定されるものではない。例えば、導電型を逆にすることも容易である。
【００５１】
また、上述した実施形態では、増幅型の固体撮像装置１１について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、遮光膜と受光素子とに由来する発明であるため、これらを有するＣＭＯＳ撮像装置やＣＣＤ撮像装置その他の固体撮像装置の全般に適用可能である。
【００５２】
なお、上述した実施形態では、メサ型受光素子１４を台地一つ分のメサ型に形成している。しかしながら、上記の作用効果を奏するものであれば、この構成に限定されるものではない。例えば、メサ型にトレンチを適当に形成してもよいし、メサ型の周囲に平坦部分や堀部分を設けてもよい。また、メサ型の上面や側面に凹凸を設けてもよい。
【００５３】
また、上述した実施形態では、画素面積を変更せずに、種々の効果を最大限に得ている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、受光効率などの改善効果の分を、画素面積の縮小化にバランスよく配分することにより、撮像画質をさほど下げずに、固体撮像装置を高画素化することが可能になる。
【００５４】
さらに、上述した実施形態では、ＰＮ接合１７ａをメサ型受光素子１４の上面部分から比較的離して配置している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。固体撮像装置１１では、背丈の高いメサ型構造を採用しているため、このＰＮ接合１７ａをもっと浅い位置に形成することも可能である。また、このＰＮ接合１７ａをもっと深い位置に形成することにより、空乏化領域４５を更に縦方向に拡幅することも可能である。
【００５５】
さらに、本発明は、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明は、特許請求の範囲によって示されるものであって、本発明は明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上説明したように、本発明は、固体撮像装置や電子カメラやスキャナ装置などに利用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】固体撮像装置１１の画素構造を示す上面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ′ラインの断面図である。
【図３】メサ型受光素子１４の製造工程を示す図である。
【図４】クロストーク現象の抑制効果を説明する図である。
【図５】本実施形態の構造によって、受光効率を下げずに遮光膜１８の開口面積を狭めることが可能になることを示す説明図である。
【図６】メサ型の上面部分を、遮光膜１８よりも高くした場合の利点を説明する図である。
【図７】フラット型受光素子の従来技術を示す図である。
【図８】遮光膜１８ａを立体的に形成した従来技術を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１１  固体撮像装置
１２  Ｎ型半導体基板
１３  Ｎ型エピタキシャル層
１４  メサ型受光素子
１５  増幅素子
１６  リセットドレイン
１７  Ｐ型半導体領域
１７ａ  ＰＮ接合
１８  遮光膜
１８ａ  遮光膜
１９  空乏化阻止領域
２０  Ｐ型ゲート領域
２１  Ｎ型ソース領域
２２  垂直読み出し線
２３  移送ゲート
２４  リセットゲート
３１  平坦化膜
３２  カラーフィルタ
３３  無反射コート膜
３４  オンチップマイクロレンズ
３５  オーバーフロー制御領域
４０，４１  フォトレジスト
４１  フォトレジスト
４２  ゲート酸化膜
４５  空乏化領域
６０，６１  フラット型受光素子
【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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