(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の各受光部上をそれぞれ開口するように多層配線層が設けられ、該多層配線層の上方に、該各受光部に対応するように各色のカラーフィルタが設けられ、該各色のカラーフィルタ上に該各受光部に入射光を集光させるマイクロレンズが設けられた固体撮像素子において、
該多層配線層のうちの同層の配線層によって、該各受光部に入射される入射光の受光領域の面積が該各受光部間で均等に限定されており、
該同層の配線層が、上面から見て、該受光部の受光領域の中心位置または該マイクロレンズにより該受光部上に集光される光の焦点位置から上方向および下方向に等距離で左方向および右方向に等距離に、該受光領域上を開口するように配置され、
該同層の配線層によって該受光領域上を開口した開口部が、上面から見て、該受光部からの信号電荷を電荷検出部に電荷転送するための電荷転送電極よりも、該受光部の受光領域の中心位置または該マイクロレンズにより該受光部上に集光される光の焦点位置側に配置され、
該同層の配線層として、配線として使用されないダミー層が含まれている固体撮像素子。
【請求項２】
前記受光領域上を開口した開口部内に、上面から見て、平面視で前記電荷転送電極が入らないように該受光領域を最大限開口する請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記同層の配線層が、上面から見て、前記受光部の受光領域の中心位置または前記マイクロレンズにより集光される光の焦点位置から上方向と下方向の距離が等しく、左方向と右方向の距離が等しい楕円形または該楕円形に外接する多角形状に、該受光領域上を開口して配置されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記同層の配線層が、上面から見て、前記受光部の受光領域の中心位置または前記マイクロレンズにより集光される光の焦点位置から上方向、下方向、左方向および右方向の各距離が全て等しい円形または該円形に外接する多角形状に、該受光領域上を開口して配置されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記受光領域上を開口した開口部において、前記同層の配線層の縦方向間隔と横方向間隔との縦横比率が、該受光部が複数含まれる画素領域の縦横比率と同等の比率に設定されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記同層の配線層は前記多層配線層のうちの少なくとも最下層の配線層であって、該少なくとも最下層の配線層によって前記受光部に入射される光が限定されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記同層の配線層は前記多層配線層のうちの少なくとも一層の配線層であって、該少なくとも一層の配線層によって前記受光部に入射される光が限定されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記同層の配線層は、前記受光領域上を開口する開口部を形成するように断続的または連続的に設けられている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記同層の配線層を迂回させたり、切り欠いだり、所定幅で突出させたり、配線として使用されない前記ダミー層を用いたりして、前記受光領域上を開口する開口部を形成する請求項１または８に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記受光領域上を開口する開口部として、該受光領域の面積よりも狭い面積の開口部が開口しており、該開口部内に前記マイクロレンズからの集光スポットが納まるように該開口部の開口サイズが設定されている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
Ｎ型基板上にＰウェル層が設けられ、該Ｐウェル層内に前記受光部のＮ層が設けられているかまたは、Ｐ型基板上にＮウェル層が設けられ、該Ｎウェル層内に該受光部のＰ層が設けられている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
前記同層の配線層が、前記各色のカラーフィルタのうち、隣の色のカラーフィルタから斜め入射された入射光が、隣接する別の色のカラーフィルタに対応した受光部に入射されないように、前記開口部の開口サイズが設定されて配置されている請求項１または１１に記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
前記入射光が赤色光である請求項１２に記載の固体撮像素子。
【請求項１４】
前記同層の配線層は金属材料からなっている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１５】
前記各受光部から電荷転送された信号電荷を電圧に変換する電荷検出部と、該電荷検出部で変換された電圧に応じて増幅して撮像信号として信号出力する信号読出回路とを有するＭＯＳ型イメージセンサである請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１６】
前記信号読出回路を構成する各素子が前記多層配線層により互いに接続されている請求項１５に記載の固体撮像素子。
【請求項１７】
前記受光部が複数で、前記電荷検出部と前記信号読出回路とを共有している複数画素共有構造である請求項１５または１６に記載の固体撮像素子。
【請求項１８】
前記受光部が複数で、該受光部から電荷転送された信号電荷を電圧に変換する電荷検出部と、該電荷検出部で変換された電圧に応じて増幅して撮像信号として信号出力する信号読出回路とを共有した複数画素共有構造である請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１９】
前記受光部の受光領域が矩形状または正方形で、上下方向に互いに隣接して対向した各角部分にそれぞれ電荷転送電極が掛け渡されて設けられている請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項２０】
前記受光部の受光領域の中心位置は上下方向および左右方向に等ピッチになるように配列されている請求項１または１８に記載の固体撮像素子。
【請求項２１】
前記受光部の受光領域の中心位置および前記マイクロレンズにより該受光部上に集光される光の焦点位置が全て一致し、かつ該受光部の受光領域の中心位置が上下方向および左右方向に等ピッチになるように配列されている請求項１または１８に記載の固体撮像素子。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれかに記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成されたＭＯＳ型イメージセンサなどの固体撮像素子および、この固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来の固体撮像素子として、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いたＭＯＳ型イメージセンサが、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサと並んで広く利用され始めている。その理由として、ＭＯＳ型イメージセンサは、従来のＩＣ製造技術を利用してセンサーを駆動するための周辺回路と１チップ化することによって、小型化、および動作の高速化を図ることができるからである。さらに、ＭＯＳ型イメージセンサは、ＣＣＤ型イメージセンサに比べて、構造自体もシンプルで、かつ、高駆動電圧を必要としないという利点もあるからである。
【０００３】
このＭＯＳ型イメージセンサは、ＣＣＤ型イメージセンサと異なり、光電変換部であるフォトダイオードから信号電荷を撮像信号にして読み出すため、１画素毎に、電荷検出部（電荷電圧変換部；フローティングディフュージョンＦＤ）と、この電荷検出部で検出された信号電圧に応じて増幅して信号出力する信号読出回路を構成する複数のトランジスタとが使用される。例えば、一般的なＭＯＳ型イメージセンサでは、１画素について、その信号読出回路を構成する電荷転送トランジスタ、リセットトランジスタ、アンプ（増幅）トランジスタおよび選択トランジスタという４つのトランジスタと、受光部を構成する受光素子としてのフォトダイオードと、これらの電荷検出部および信号読出回路とが必要とされる。このことから、ＭＯＳ型イメージセンサでは、画素の縮小化が困難になるという問題が生じる。
【０００４】
最近では、電荷検出部（フローティングディフュージョンＦＤ）および信号読出回路を複数の受光部で共有させる複数画素共有構造にしたり、また、信号読出回路として選択トランジスタを用いない回路駆動なども考えられており、１画素当たりのトランジスタ数を減らすことによって画素縮小化に対する特性劣化を抑制することも提案されている。
【０００５】
図８は、従来の２画素共有構造の画素配列を模式的に示す上面図である。
【０００６】
図８に示すように、従来のＭＯＳ型イメージセンサ１００は、受光部１０１、１０２が対となって縦方向に配列された２画素共有構造である。これらの受光部１０１、１０２の矩形状の受光領域の、互いに隣接して対向する角部分にそれぞれ電荷転送トランジスタのゲート電極１０３，１０４がそれぞれ設けられており、ゲート電極１０３が駆動されて受光部１０１から共有のフローティングディフュージョンＦＤに信号電荷が電荷転送され、また、ゲート電極１０４が駆動されて受光部１０１から共有のフローティングディフュージョンＦＤに信号電荷が電荷転送される。このフローティングディフュージョンＦＤにて信号電荷が信号電圧に変換され、信号読出回路（図示せず）により、その変換された信号電圧に応じて増幅されて撮像信号として信号線に信号出力される。これらの受光部１０１、１０２の上方には各色のカラーフィルタ（図示せず）が設けられており、その色配列が例えばベイヤー配列の場合には、カラーフィルタ（図示せず）の各色はそれぞれ、例えば、受光部１０１が「Ｂ（青色）」、受光部１０２が「Ｇ（緑色）」、受光部１０２の右隣の受光部が「Ｇ（緑色）」、受光部１０１の右隣の受光部が「Ｒ（赤色）」に対応している。
【０００７】
図９は、図８の固体撮像素子における１画素構造を模式的に示す拡大上面図である。
【０００８】
図９において、従来のＭＯＳ型イメージセンサ１００は、ＸＹアドレスにより画素が選択されて信号電荷が読み出され、上下２層（１層目と２層目）の金属配線層を通して画素を選択する方法が一般的に用いられている。例えば図９では、Ｙ方向（縦方向）の配線が１層目の金属配線層１１１、Ｘ方向（横方向）の配線が２層目の金属配線層１１２として示されている。電荷転送トランジスタを構成するゲート電極１０３が受光部１０１の右下角部分に掛け渡されて、ゲート電極１０３への転送制御電圧の印加により、受光部１０１からゲート電極１０３下のチャネル領域を通してフローティングディフュージョンＦＤに信号電荷が電荷転送される。なお、ここでは、後述する３層目の金属配線層１１７は示されていない。
【０００９】
図１０は、図９のＡ−Ａ’方向の２画素分の縦断面図である。
【００１０】
図１０において、Ｎ型基板１１４にＰ型ウェル領域１１５が形成され、このＰ型ウェル領域１１５内にフォトダイオードを構成するＮ型層からなる受光部１０１と、Ｐ型ウェル領域１１５よりも高濃度のＰ型分離領域１１６が画素分離層として設けられている。また、画素としての受光部１０１から信号を読み出し動作させるための各素子間を接続する配線層として、１層目の金属配線層１１１、２層目の金属配線層１１２および３層目の金属配線層１１７が層間絶縁膜１１８内に設けられている。さらに、画素上部に各受光部１０１、１０２にそれぞれ対応するように各色のカラーフィルタ１１９が設けられ、その上に、各受光部１０１、１０２に集光させるためのマイクロレンズ１２０が設けられている。なお、ここでは、前述した２層目の金属配線層１１２は示されていない。
【００１１】
この場合、２本の縦方向の１層目の金属配線層１１１と、２本の横方向の２層目の金属配線層１１２とにより、平面視で囲まれた受光部１０１およびその右下角部分のゲート電極１０３に入射光が入射されるように周囲が限定されている。このように、金属配線層による受光部１０１上の開口の空け方は、受光部１０１に対して入射光量を確保するために、遮光をできるだけ減らして受光部１０１上の開口を最大限とることにある。
【００１２】
ここで、本発明の構成に類似した技術として、フォトダイオードの周辺部に入射光が回り込まないように、フォトダイオード上を配線層の一部で囲って開口した特許文献１が提案されている。
【００１３】
この特許文献１では、フォトダイオードとこの上を開口した遮光膜との間に、厚さが厚い多層配線層および層間絶縁膜が存在し、この遮光膜でフォトダイオードの周辺部を遮光しようとしても、フォトダイオード上から遮光膜まで距離があるため、フォトダイオードの上方に設けられた遮光膜の開口部から入射した入射光はフォトダイオードの周辺部に回り込んで入射してしまう。これによってスミアが発生する。これを防止する目的で、遮光膜下の配線層の一部を、フォトダイオードの上方の遮光膜の開口部の内側まで配置して光入射領域を更に縮小して限定することにより、フォトダイオードの周辺部のトランジスタなどに光が入射させず、その配線層の一部で遮光膜の開口部を更に狭く遮光して、スミアを低減した固体撮像素子が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−２５２４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記従来技術には、以下のような問題がある。
【００１５】
図８に示すように、受光部１０１では右下角部分にゲート電極１０３があり、受光部１０２では右上角部分にゲート電極１０４があるため、受光部１０１と受光部１０２とはゲート電極によって欠けている向きが異なるため、例えば縦方向に傾く斜め光Ｌが入射した場合に、受光部１０１の下側と受光部１０２の下側に、集光スポットが集光されるため、ゲート電極１０３に邪魔されて受光部１０１が受光部１０２よりも受光量が少なくなる。画素間（受光部間）で基板への入射光量（受光領域の面積）に差が生じてしまい、色バランスが悪化する。要するに、入射光がゲート電極１０３、１０４に入射されると、例えばポリシリコンゲートでは短波長の光ほど減衰が激しくなり、また、金属化合物ゲートではゲート電極上で光が反射する。このため、縦方向に傾いた斜め光Ｌによって集光の位置が受光部の受光領域の下側にずれると、電極がある受光部１０１の右下角部分で入射光が減衰して、右上角部分に電極がある受光部１０２に比べて入射光量（受光領域の面積）が少なくなって、画素間（例えば「Ｂ」の受光部１０１と「Ｇ」の受光部１０２との間）で入射光の受光領域の面積に差が生じてしまい、この場合には、「Ｂ」の受光部１０１が「Ｇ」の受光部１０２に比べて入射光量がゲート電極１０３で損失する分だけ弱くなって、色バランスが悪化する。
【００１６】
また、図９に示すように、光が入射される画素中心Ｆ１と配線層１１１と左右方向の距離Ｄ１およびＤ２、および画素中心Ｆ１と配線層１１２との上下方向の距離Ｄ３およびＤ４とがそれぞれ不均等な場合、例えば受光部１０１ではゲート電極１０３が右下で距離Ｄ３＜距離Ｄ４であるが、その下側に隣接する受光部１０２（ここでは図示せず）ではゲート電極１０４が右上にあり、上側の距離Ｄ３＞下側の距離Ｄ４となるため、図８を用いて前述したように斜め光において画素毎に入射光の受光領域の面積に差が生じて、各受光部の色バランスに悪影響を与える。
【００１７】
さらに、特許文献３に記載されている従来技術では、同層の配線層によって受光部上を開口するように囲うことで受光部に入射させる光を、その周辺部分に入射させないように限定することにより、本発明のように画素毎に光の入射状態が変化しないようにするものではなく、各受光部間での色バランスについての議論が何ら為されておらず、特許文献３では、単に、スミア低減のために、遮光膜の開口部から入射された光が受光部の光電変換領域（受光領域）の周辺部に回り込んで入射されることを防ぐために、遮光膜の開口部を、その下の最上層の配線層によってより狭く囲ったものであって、この場合に、受光部上の開口部が斜め光に対して画素毎に光の入射状態が違えば、各受光部間で入射光の受光領域の面積に差が生じて色バランスが悪化し、画質が悪化するという問題がある。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、受光部の所定受光領域に限定して配置された同層の配線層によって、各受光部間で入射される入射光の受光領域の面積を均等に限定して、各受光部毎の斜め入射光による感度特性を同等にし、これによって、色シェーディング差の発生を抑制することができる固体撮像素子および、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器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】
【００１９】
本発明の固体撮像素子は、入射光を光電変換して信号電荷を生成する複数の各受光部上をそれぞれ開口するように多層配線層が設けられ、該多層配線層の上方に、該各受光部に対応するように各色のカラーフィルタが設けられ、該各色のカラーフィルタ上に該各受光部に入射光を集光させるマイクロレンズが設けられた固体撮像素子において、該多層配線層のうちの同層の配線層によって、該各受光部に入射される入射光の受光領域の面積が該各受光部間で均等に限定されており、該同層の配線層が、上面から見て、該受光部の受光領域の中心位置または該マイクロレンズにより該受光部上に集光される光の焦点位置から上方向および下方向に等距離で左方向および右方向に等距離に、該受光領域上を開口するように配置され、該同層の配線層によって該受光領域上を開口した開口部が、上面から見て、該受光部からの信号電荷を電荷検出部に電荷転送するための電荷転送電極よりも、該受光部の受光領域の中心位置または該マイクロレンズにより該受光部上に集光される光の焦点位置側に配置され、該同層の配線層として、配線として使用されないダミー層が含まれているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、上面から見て、前記受光領域上を開口した開口部内に、平面視で前記電荷転送電極が入らないように該受光領域を最大限開口する。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における同層の配線層が、上面から見て、前記受光部の受光領域の中心位置または前記マイクロレンズにより集光される光の焦点位置から上方向と下方向の距離が等しく、左方向と右方向の距離が等しい楕円形または該楕円形に外接する多角形状に、該受光領域上を開口して配置されている。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における同層の配線層が、上面から見て、前記受光部の受光領域の中心位置または前記マイクロレンズにより集光される光の焦点位置から上方向、下方向、左方向および右方向の各距離が全て等しい円形または該円形に外接する多角形状に、該受光領域上を開口して配置されている。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記受光領域上を開口した開口部において、前記同層の配線層の縦方向間隔と横方向間隔との縦横比率が、該受光部が複数含まれる画素領域の縦横比率と同等の比率に設定されている。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における同層の配線層は前記多層配線層のうちの少なくとも最下層の配線層であって、該少なくとも最下層の配線層によって前記受光部に入射される光が限定されている。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における同層の配線層は前記多層配線層のうちの少なくとも一層の配線層であって、該少なくとも一層の配線層によって前記受光部に入射される光が限定されている。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における同層の配線層は、前記受光領域上を開口する開口部を形成するように断続的または連続的に設けられている。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における同層の配線層を迂回させたり、切り欠いだり、所定幅で突出させたり、配線として使用されない前記ダミー層を用いたりして、前記受光領域上を開口する開口部を形成する。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における受光領域上を開口する開口部として、該受光領域の面積よりも狭い面積の開口部が開口しており、該開口部内に前記マイクロレンズからの集光スポットが納まる（入る）ように該開口部の開口サイズが設定されている。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、Ｎ型基板上にＰウェル層が設けられ、該Ｐウェル層内に前記受光部のＮ層が設けられているかまたは、Ｐ型基板上にＮウェル層が設けられ、該Ｎウェル層内に該受光部のＰ層が設けられている。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における同層の配線層が、前記各色のカラーフィルタのうち、隣の色のカラーフィルタから斜め入射された入射光が、隣接する別の色のカラーフィルタに対応した受光部に入射されないように、前記開口部の開口サイズが設定されて配置されている。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における入射光が赤色光である。
【００３５】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における同層の配線層は金属材料からなっている。
【００３６】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記各受光部と、該各受光部から電荷転送された信号電荷を電圧に変換する電荷検出部と、該電荷検出部で変換された電圧に応じて増幅して撮像信号として信号出力する信号読出回路とを有するＭＯＳ型イメージセンサである。
【００３７】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記信号読出回路を構成する各素子が前記多層配線層により互いに接続されている。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記受光部が複数で、前記電荷検出部と前記信号読出回路とを共有している複数画素共有構造である。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子は、受光部が複数で、該受光部から電荷転送された信号電荷を電圧に変換する電荷検出部と、該電荷検出部で変換された電圧に応じて増幅して撮像信号として信号出力する信号読出回路とを共有した複数画素共有構造である。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記受光部の受光領域が矩形状または正方形で、上下方向に互いに隣接して対向した各角部分にそれぞれ電荷転送電極が掛け渡されて設けられている。
【００４１】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子における受光部の受光領域の中心位置は上下方向および左右方向に等ピッチになるように配列されている。
【００４２】
さらに、好ましくは、本発明の固体撮像素子において、前記受光部の受光領域の中心位置および前記マイクロレンズにより該受光部上に集光される光の焦点位置が全て一致し、かつ該受光部の受光領域の中心位置が上下方向および左右方向に等ピッチになるように配列されている。
【００４３】
本発明の固体撮像素子は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４４】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００４５】
本発明では、光電変換部である複数の受光部と、各受光部からの信号電荷が読み出されて信号電圧に変換される電荷検出部と、この電荷検出部で変換された信号電圧に応じて増幅されて撮像信号として信号読み出しされる信号読出回路を構成する複数のトランジスタとにより単位複数画素部が構成され、二次元アレイ状に配置された複数の受光部の上方の多層配線層の少なくとも１層が受光部上方を所定領域に囲って入射光を限定するように、平面視で単位画素の中心位置、受光部の受光領域の中心位置またはマイクロレンズにより受光領域に集光される光の焦点位置から、上方向および下方向と、左方向および右方向とにそれぞれ等間隔に配置されている。これによって、斜め入射光が遮光される受光面積をカラーフィルタの各色に対応した受光部毎に均一化させて、斜め光により生じる輝度シェーディング差を低減し、各受光部間の色バランス（色シェーディング差）を改善することが可能となる。このように、同層の配線層によって、受光部に入射される光が受光部間で均等に限定されるため、従来のように画素毎に入射光の受光領域の面積が変化して、色バランスに悪影響して画質が悪化することはなくなる。
【００４６】
また、同層の配線層は、上面から見て、受光部からの信号電荷を電荷検出部に電荷転送するための電荷転送電極よりも、単位画素部の受光領域の中心またはマイクロレンズにより集光される光の焦点位置側に、該受光領域上を開口するように配置されていることにより、電荷転送電極に入射光が当たって減衰したり、電荷転送電極で入射光が反射したりして、各受光部間で入射光の受光領域の面積に差が生じることを防いで、各受光部間の色バランスを改善することが可能となる。
【００４７】
次に、ある色のカラーフィルタから別の色のカラーフィルタに対応した隣接画素の受光部への光入射による混色（クロストーク）について、従来技術およびその課題から本発明を説明する。
【００４８】
一般に、単位画素が縮小化されるに伴って、各受光部に入射される光量が減少し、感度低下が顕著になるため、各受光部の上部にマイクロレンズをそれぞれ配置して、各受光部に対して集光率を高める構造が用いられている。
【００４９】
しかしながら、画素を縮小化すると、フォトダイオードの開口幅と、基板−マイクロレンズ間の距離とのアスペクト比が増大し、斜め入射光による隣接画素への影響がクロストークとして現れるため、混色が問題となっている。
【００５０】
このような斜め光による混色を防ぐため、例えば特開２００３−２４９６３３号公報および特開２００５−５４７１号公報の特許文献には、対応した一つのフォトダイオード以外に光が入射されないように、フォトダイオード毎に、フォトダイオード上に入射光を導くための光導波路を設けた固体撮像素子が提案されている。
【００５１】
また、斜め光による混色を防ぐため、ＭＯＳ型イメージセンサにおいて、ＣＣＤ型イメージセンサのように、基板としてＮ型基板を用い、Ｎ型基板上にＰウェル層を形成し、Ｐウェル層内に受光部のＮ層を設けることにより、Ｐ型基板上に受光部のＮ層を設ける場合に比べて、基板内部深く、例えばＰウェル層とＮ型基板との界面近傍で発生する信号電荷（電子）が、Ｎ型基板側に引き寄せられて隣接画素側へ拡散されていくことを防ぐ構造も提案されている。
【００５２】
上記従来技術の課題として、特許文献の例えば特開２００３−２４９６３３号公報および特開２００５−５４７１号公報に記載されているように、フォトダイオード上に光導波路を形成する方法では、導波路の側壁に、ボイド（隙間）を設けてその内面で全反射させて受光部に入射光を導いたり、多層膜や金属材料膜を設けてその内面で反射させて受光部に入射光を導いたりしている。反射用側壁の金属材料を形成する場合には、その周囲の各配線層に対して、プロセスばらつきにより接してショートが生じる虞もあり、どのような材料膜を用いたとしても製造プロセスおよびコストが増加し、精度良く光導波路構造を作製することは、技術的にも容易ではない。
【００５３】
また、基板としてＮ型基板を用いる方法では、前述したように、基板深くで光電変換された信号電荷が隣接画素のフォトダイオードへ拡散されることによる影響を低減することはできるものの、斜め入射光の入射角度が大きくなって入射光自体が、ある色のカラーフィルタから別の色に対応した隣接画素へ直に入射された場合には、混色（クロストーク）を防ぐことができない。
【００５４】
例えば、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、Ｘ方向およびＹ方向に斜め方向からそれぞれ同じ角度で入射される入射光Ｅ１、Ｅ２の場合、図１１（ａ）では、１層目の金属配線層１１１の上面によりＸ方向の入射光Ｅ１が反射されるが、図１１（ｂ）では、１層目の金属配線層１１１はＹ方向にはなく、Ｙ方向の入射光Ｅ２がそのまま層間絶縁層１１８を通過して、受光部１０１に隣接する隣接画素の受光部に、隣の色成分を持った光が直接入射されて混色（クロストーク）が生じるという問題がある。特に、可視光で長波長側の赤色光は、他の色に比べて基板深くにまで進入するため、斜め入射光が隣接画素の受光部（光電変換部）に基板内部で進入して隣のカラーフィルタの色が混じって、混色（クロストーク）が生じるという問題もある。
【００５５】
これに対して、本発明では、斜め光の受光部上の入射領域を多層配線層の少なくとも１層で混色が起こらないように受光領域上を囲って入射光を限定することにより、隣の色のカラーフィルタに入射された光が隣接画素の受光部へ入射されることを防いで、混色を低減することが可能となる。特に、隣の色のカラーフィルタに斜め入射された赤色光が隣接する受光部（光電変換部）に入射されないように、多層配線層の少なくとも１層によって受光領域上で囲った開口部の配置位置を設定することが好ましい。これによって、隣の色のカラーフィルタに斜め入射された光が、隣接する受光部に入射されるのをより確実に低減させることが可能となる。
【００５６】
これに加えて、基板としてＮ型基板を用い、Ｎ型基板上にＰウェル層を形成し、Ｐウェル層内に受光部のＮ層を設けた場合には、基板深くにまで進入する赤色光により、基板内部深く、例えばＰウェル層とＮ型基板との界面近傍で発生する信号電荷（電子）が、Ｎ型基板側に引き寄せられて隣接画素側へ拡散されないため、隣接画素の受光部に基板内部で進入して隣のカラーフィルタの色が混じって、基板内部からの混色（クロストーク）を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００５７】
以上により、本発明によれば、光電変換部である受光部の上方に配置された同層の配線層を、上面から見て、受光部の受光領域の中心位置またはマイクロレンズにより集光される光の焦点位置から、上方向および下方向と、左方向および右方向とにそれぞれ等距離に配置して、同層の配線層により受光部の受光領域を囲ってその受光部に入射される入射光を限定することによって、斜め入射光が受光部に入射される入射光の受光領域の面積を各色のカラーフィルタに対応した受光部毎に均一化して、斜め光により生じる輝度シェーディング差を低減し、各受光部間の色バランス（色シェーディング差）を改善することができる。
【００５８】
また、同層の配線層を、上面から見て、電荷転送トランジスタの電荷転送電極の配置位置よりも、単位画素の中心位置、受光部の受光領域の中心位置またはマイクロレンズにより集光される光の焦点位置側に設けることにより、電荷転送電極により入射光が当たって減衰したり、電荷転送電極で入射光が反射したりして、各受光部間で入射光の受光領域の面積に差が生じることを防いで、各受光部間の色バランスを改善することができる。
【００５９】
さらに、このように、同層の配線層を、上面から見て、単位画素の中心位置またはマイクロレンズにより集光される光の焦点位置からの上下方向（縦方向）および左右方向（横方向）の距離を同等にすることにより、受光部上方のマイクロレンズに入射した入射光がその受光部に隣接する画素の受光部へ入射されることを防いで、混色（クロストーク）を低減させることができる。特に、同層の配線層の配置位置を、基板内部において、斜め入射された赤色光が隣接する受光部に入射されないように設定することによって、より隣接画素への混色（クロストーク）を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下に、本発明の固体撮像素子の実施形態１、２を、ＭＯＳ型イメージセンサに適応させた場合について、図面を参照しながら説明し、本発明の固体撮像素子の実施形態１、２を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた完成製品としての電子情報機器について、実施形態３として図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る固体撮像素子における単位画素例を模式的に示す拡大上面図である。
【００６１】
図１において、本実施形態１の固体撮像素子としてのＭＯＳ型イメージセンサ１０の単位画素部はそれぞれ、単位画素部を構成する受光部１の受光領域上を開口部２で開口するように、同層の配線層で周囲を囲っている。この受光部１の右下部には、受光部１からの信号電荷を電荷検出部としてのフローティングディフュージョンＦＤに電荷転送するための電荷転送電極３（ゲート電極）が配置されている。この受光部１の周囲は、各受光部１間を素子分離するための素子分離領域４（素子分離層）が形成されている。受光部１の受光領域上に、受光領域の面積よりも狭い面積の開口部２を設けても、この開口部２内にマイクロレンズからの集光スポットが納まるようにしておけば、受光部１の受光領域に殆んどの入射光量が確保できる。
【００６２】
この受光部１上の多層配線層のうちの同層の配線層は、上面から見て、単位画素の中心位置、受光部１の受光領域の中心位置またはマイクロレンズにより集光される光の焦点位置Ｆから上方向および下方向に等距離で、左方向および右方向に等距離に、受光領域１上を開口部２で開口するように囲って配置されており、この同層の配線層によって、受光部１に入射される入射光が限定されている。単位画素の中心位置、受光部１の受光領域の中心位置またはマイクロレンズにより集光される光の焦点位置Ｆから左方向に距離Ｄ１だけ離れた位置には、図２で詳細に後述する第１層の配線層８が設けられており、また、単位画素の中心位置、受光部１の受光領域の中心位置またはマイクロレンズにより集光される光の焦点位置Ｆから右方向に距離Ｄ２だけ離れた位置には、信号線としての第１層の配線層７が設けられ、また、単位画素の中心位置、受光部１の受光領域の中心位置またはマイクロレンズにより集光される光の焦点位置Ｆから上方向に距離Ｄ３だけ離れた位置には、リセット制御信号線層から所定幅（多角形の辺の長さ）で突出させた第１層の配線層９が設けられ、また、単位画素の中心位置、受光部１の受光領域の中心位置またはマイクロレンズにより集光される光の焦点位置Ｆから下方向に距離Ｄ４だけ離れた位置には、ダミー配線層である所定幅の第１層の配線層１１が設けられている。
【００６３】
ここでは、距離Ｄ１＝距離Ｄ２＝距離Ｄ３＝距離Ｄ４で焦点位置Ｆを中心とする半径が距離Ｄ１の円形状である。金属配線層による受光部１上の開口部２は、上記同層の配線層７〜９および１１によって不連続の円形状に囲まれており、半径が距離Ｄ１の円に外接し、各辺の長さが等しい正８角形になるように、配線層７が曲げられて配置されたり、配線層８の側端縁部が切り欠かれていたり、ダミー配線層である所定幅の第１層の配線層１１および配線層９が所定幅で突出されていたり、同層の配線層として、配線層１１のように全くのダミー配線であってもよい。
【００６４】
また、受光領域上を開口する同層の配線層は、電荷転送電極３の配置位置よりも、単位画素の中心位置、受光部１の受光領域の中心位置またはマイクロレンズにより集光される光の焦点位置側（内側）に、受光部１の所定の受光領域上を開口部２で開口するように配置されている。要するに、同層の配線層下または開口部２の外周側に電荷転送電極３が配置されており、開口部２内の受光部１の領域に電荷転送電極３が配置されていないことが重要である。開口部２内の受光部１の領域に電荷転送電極３が配置されていると、開口部２内の受光部１の領域形状（開口部２内の受光部１の領域から電荷転送電極３を除いた形状）に方向性が生じ、これによって、所定方向の斜め光が入ってマイクロレンズからの集光スポットがずれて電荷転送電極３にかかった場合に、各受光部１間で入射光の受光領域の面積に差が生じて色バランスが悪化するからである。
【００６５】
なお、単位画素の中心位置とは、受光部１が複数と、電荷検出部としてのフローティングディフュージョンＦＤと、受光部１から信号を読み出すための信号読出回路との占有領域を、受光部１の複数のそれぞれが含まれるように、受光部１の複数で均等に分割した分割領域の中心位置とする。この単位画素の中心位置、受光部１の受光領域の中心位置およびマイクロレンズにより受光部１上に集光される光の焦点位置が全て一致し、かつ単位画素の中心位置が上下方向および左右方向に等ピッチになるように受光部１がそれぞれ配列されている場合について説明するが、これに限らず、この単位画素の中心位置が受光部１の受光領域の中心位置に一致して、かつ単位画素の中心位置が上下方向および左右方向に等ピッチになるように受光部１がそれぞれ配列されていてもよい。さらに、この単位画素の中心位置や、受光部１の受光領域の中心位置が上下方向および左右方向に等ピッチでなくても、マイクロレンズにより受光部１上に集光される光の焦点位置と開口部２の中心とが一致していればよく、この開口部２内に電荷転送電極３を含むことなく、受光部１の受光領域を最大限に含むようにすればよい。逆に、開口部２内に受光部１の受光領域を最大限に含むようにするためには、マイクロレンズにより受光部１上に集光される光の焦点位置と開口部２の中心とが一致している必要があるが、必ずしもそうしなくてもよい。したがって、開口部２の中心が、単位画素の中心位置、受光部１の受光領域の中心位置およびマイクロレンズにより受光部１上に集光される光の焦点位置の少なくともいずれかに一致していればよい。例えば、開口部２の中心位置が、受光部１の受光領域の中心位置と不一致で互いにずれていてもよい。
【００６６】
金属配線層による受光部１上の開口部２の周囲に設けられた上記同層の配線層７〜９および１１について、各画素毎の信号読出回路の各素子間を接続する配線層として、次の図２に示している。
【００６７】
図２は、図１の固体撮像素子における４画素共有構造の画素配置例を模式的に示す上面図である。なお、図１の単位画素は図２の最も上側の単位画素に対応している。
【００６８】
図２において、本実施形態１のＭＯＳ型イメージセンサ１０は、縦方向に配列された４つの受光部１が、フローティングディフュージョンＦＤ１およびＦＤ２と、増幅トランジスタ５およびリセットトランジスタ６などの信号読出回路とを共有する４画素共有構造であり、４つの受光部１から順次、ゲート電極３下のチャネル領域を通して共有のフローティングディフュージョンＦＤ１またはＦＤ２に電荷転送された信号電荷が信号電圧に変換され、その変換された信号電圧に応じてソースフォロアの増幅トランジスタ５により増幅されて撮像信号として信号線７に信号出力されるようになっている。このフローティングディフュージョンＦＤ１およびＦＤ２は、リセットトランジスタ６により、信号線７への信号出力後に電源電圧によってリセットされるようになっている。この場合、配線層８は、リセットトランジスタ６のソースと、フローティングディフュージョンＦＤ１およびＦＤ２と、増幅トランジスタ５のゲート電極に接続されている。配線層９は、横方向に配置されたリセット制御信号線層であり、リセット制御ドライバーの信号出力端と各リセットトランジスタ６のゲート電極間に接続されている。これらの配線層７〜９は、多層配線層のうちの最も下側の同層の第１配線層で構成されている。
【００６９】
図３は、図１のＣ−Ｃ’方向の２画素分の縦断面図である。
【００７０】
図３において、本実施形態１のＭＯＳ型イメージセンサ１０は、Ｎ型基板１２にＰ型ウェル領域１３が形成され、このＰ型ウェル領域１３内にフォトダイオードを構成するためのＮ型領域からなる受光部１と、Ｐ型ウェル領域１３よりも高濃度のＰ型分離領域４が画素分離領域として受光部１の周りに設けられている。また、画素部としての受光部１から信号を読み出し動作させるための多層配線層として、入射光の受光領域を囲んで規定する１層目の金属配線層９および１１（配線層７，８はここでは示していない）、２層目の金属配線層１４および３層目の金属配線層１５が層間絶縁膜１６内に設けられている。さらに、画素上部に各受光部１に対応するように各色のカラーフィルタ１７が設けられ、その上に、受光部１に集光させるためのマイクロレンズ１８が設けられている。
【００７１】
なお、本実施形態１では、開口部２の上下方向における配線層９とダミー配線層１１との間隔（距離Ｄ３＋距離Ｄ４）と、開口部２の左右方向における配線層８と配線層７との間隔（距離Ｄ１＋距離Ｄ２）とを等しく、１対１の比率で円形状またはこれに外接する多角形状（ここでは正８角形状）に開口部２を構成した場合について説明したが、これに限らず、開口部２の上下方向における配線層９とダミー配線層１１との間隔（距離Ｄ３＋距離Ｄ４；距離Ｄ３＝距離Ｄ４）と、開口部２の左右方向における配線層８と配線層７との間隔（距離Ｄ１＋距離Ｄ２；距離Ｄ１＝距離Ｄ２）との比率は、図４に示すように、複数の受光部１およびその信号読出回路などを含む画素領域３０（撮像領域）の縦横比と同等の比率に設定されていることが望ましい。この場合には、矩形（長方形）の場合には、縦「ａ」と横「ｂ」が互いに異なるａ対ｂの比率で、この矩形に内接する楕円形状または、これに外接するに多角形状に開口部２Ａが構成される。上記実施形態１の開口部２の縦「ａ」と横「ｂ」の比率が等しいから（距離Ｄ１＋距離Ｄ２＝距離Ｄ３＋距離Ｄ４）、この場合は、画素領域（撮像領域）の縦横比も同等で正方形である。逆に、画素領域（撮像領域）が正方形である場合に、開口部２の縦「ａ」と横「ｂ」の比率が等しい円形状またはこれに外接する多角形状（ここでは正８角形状）に開口部２を構成することが好ましいことになる。
【００７２】
また、本実施形態１では、同層の金属配線層で、上下方向における配線層９およびダミー配線層１１と、左右方向における配線層８および配線層７とにより、断続的または不連続に受光部１上の所定領域を囲って、円形状またはこれに外接する多角形状（ここでは正８角形状）に開口部２を構成した場合について説明したが、これに限らず、同層の金属配線層が、上面から見て、単位画素の中心位置、受光部１の受光領域の中心位置またはマイクロレンズ１８により集光される光の焦点位置Ｆから、上方向、下方向、左方向および右方向の全てに距離が等しい円形またはその円形に外接する多角形（例えば正８角形状）の形状に連続的に配置されていてもよい。
（実施形態２）
上記実施形態１では、受光部１上方の所定受光領域に限定して配置された同層の配線層７〜９および１１によって、各受光部１間で入射される入射光の受光領域の面積を均等に限定して、各受光部１毎の斜め入射光による感度特性を同等にし、これによって、色シェーディング差の発生を抑制する場合について説明したが、本実施形態２では、これに加えてまたはこれとは別に、受光部１上方の所定受光領域に限定して配置された同層の配線層７〜９および１１によって、ある色のカラーフィルタから、別の色のカラーフィルタに対応した隣接画素の受光部１への光入射による混色（クロストーク）を防止する場合について説明する。
【００７３】
図５は、本発明の実施形態２に係る固体撮像素子において混色について説明するための比較用の縦断面図であって、図３の固体撮像素子におけるＣ−Ｃ’方向の２画素分の縦断面図であり、（ａ）は、入射光が平行光の場合、（ｂ）は、入射光が斜め光の場合の画素構造を示す縦断面図である。また、図６は、本発明の実施形態２に係る固体撮像素子において混色について説明するための縦断面図であって、図３において金属配線層の位置を混色が起こらないように配置調整した場合の画素構造を示す縦断面図であり、（ａ）は、入射光が平行光の場合、（ｂ）は、入射光が斜め光の場合の画素構造を示す縦断面図である。なお、図５および図６では、図３と同様の作用効果を奏する部材の部材番号には同一の部材番号を付けて説明している。
【００７４】
図５および図６に示すように、本実施形態２のＭＯＳ型イメージセンサ１０Ａは、上記実施形態１の場合と同様に、Ｎ型基板１２にはＰ型ウェル領域１３が設けられ、Ｐ型ウェル領域１３内に、フォトダイオードを構成するＮ型層の受光部１が複数、所定ピッチにて繰り返し設けられ、各受光部１の周りにＰ型分離領域４が画素分離領域として設けられている。また、画素部を構成する受光部１から信号読出動作を行うための各素子間接続用の金属配線層として、図５の１層目の金属配線層７〜９および１１（ここでは配線層９および１１を示している）に対して、これよりも、クロストークが生じないように内側に開口部２をさらに縮めて受光部１の受光領域を配線層間隔Ｄと小さくした図５の１層目の金属配線層７Ａ〜９Ａおよび１１Ａ（ここでは配線層９Ａおよび１１Ａを示している）、２層目の金属配線層１４および３層目の金属配線層１５が層間絶縁膜１６内に埋め込まれて設けられている。さらに、画素上部に、各受光部１に対応するように各色のカラーフィルタ１７が設けられ、その各色のカラーフィルタ１７上に、各受光部１に入射光を集光スポットを集光させるためのマイクロレンズ１８が設けられている。
【００７５】
上記構成を前提として、同層の金属配線層の位置を混色が起こらないように調整する場合について、以下に説明する。
【００７６】
従来のＭＯＳ型イメージセンサ１００では、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ同じ角度で光Ｅ１および光Ｅ２が入射された場合に、一方の光Ｅ１は、１層目の金属配線層１１１により反射され、他方の光Ｅ２は、１層目の金属配線層１１１がないので、１層目の金属配線層１１１で反射されずに隣接画素の受光部にそのまま入射される。このため、画素毎に光の入射状態が違い、クロストークが発生して画質が悪化する。
【００７７】
そこで、本実施形態２では、隣接画素間に存在する１層目の金属配線層を、Ｘ方向（左右方向）およびＹ方向（上下方向）のいずれか一方のみに配置させるのではなく、上下方向および左右方向の両方に同層の配線層として配置させる。このように、配線層を上下方向および左右方向の両方に同層の配線層として配置しても、単位画素の中心位置、受光部１の受光領域の中心位置またはマイクロレンズ１８により集光される光の焦点位置Ｆから同層の配線層までの距離が不均等な場合には、上記実施形態１で説明したように各受光部１間に色バランスに影響を与える。
【００７８】
さらに、本実施形態２でも、上記実施形態１の場合と同様に、同層の金属配線層を、単位画素の中心位置、受光部１の受光領域の中心位置またはマイクロレンズ１８により集光される光の焦点位置Ｆから均等の距離に配置することによって、上下左右の各方向からの光の受光部１への入射光の受光領域の面積を均等にして、輝度シェーディング差の違いによる色シェーディング差を抑えることができる。
【００７９】
この場合、図５（ａ）に示すように、基板に入射された入射光Ｅ１１は、短波長側から順にシリコン基板表面から基板に吸収され、信号電荷を発生させる。図５（ａ）中の破線による囲みは、それぞれ、青色２１、緑色２２および赤色２３が光電変換される領域を示している。このとき、可視光において長波長側の赤色光は２μｍ〜４μｍ程度の基板深くまで進入するため、図５（ｂ）に示すように斜め光Ｅ１２が入射されてきた場合、基板内を通って隣接画素の受光部１のフォトダイオードに進入する。
【００８０】
そこで、例えば図６（ａ）に示すように同層の金属配線層７Ａ〜９Ａおよび１１Ａによって定められる内接円の直径Ｄを、可視光において長波長である赤色光が基板内で隣接フォトダイオードに進入しないような範囲内に位置調整することによって、図６（ｂ）に示すように斜め光Ｅ１２が入射されてきた場合であっても、同層の金属配線層１１Ａによって遮蔽されて隣接画素のフォトダイオードに進入することはなく、隣接画素へのクロストークをより低減することができる。
【００８１】
以上により、上記実施形態１，２によれば、フォトダイオードを構成する受光部上の同層の配線層を、上面から見て、単位画素（受光部）の中心位置、受光部１の受光領域の中心位置またはマイクロレンズ１８により集光される光の焦点位置Ｆから上方向および下方向に同じ距離に均等に配置し、また、右方向および左方向に同じ距離に均等に配置して、同層の配線層によって各受光部の受光領域間の入射光の受光領域の面積が均等になるように限定して、各受光部間の色バランス（色シェーディング差）を抑制することができる。また、同層の配線層は、上面から見て、単位画素の中心位置、受光部１の受光領域の中心位置またはマイクロレンズ１８により集光される光の焦点位置Ｆに対して、電荷転送電極３よりも内側の位置Ｆ側に形成されている。これによって、フォトダイオードを構成する各受光部への斜め入射光による各受光部間の色バランス（色シェーディング差）を抑制することができる。また、同層の配線層による開口部２を更に位置調整することによって、隣接画素へのクロストークを防止することができる。
【００８２】
なお、本実施形態２でも、同層の金属配線層を、上面から見て、単位画素の中心位置またはマイクロレンズ１８により集光される光の焦点位置Ｆから上方向と下方向の距離が等しく、左方向と右方向の距離が等しい円形状に外接する多角形の形状に配置したが、これに限らず、画素領域の縦横比に応じて配線層の上下方向間隔および左右方向間隔の比率を設定し、矩形の画素領域の形状では、単位画素の中心位置またはマイクロレンズ１８により集光される光の焦点位置Ｆから上方向と下方向の距離が等しく、かつ左方向と右方向の距離が等しい楕円形またはその楕円に外接する多角形の形状に配置することが好ましい。
【００８３】
また、上記実施形態１、２では、特に説明しなかったが、上述したような光入射状態の違いによる影響は、１層目だけでなく、２層目以上の配線層でも現れるため、２層目以上の配線層についても、上下方向および左右方向の両方に配置させることがより好ましい。
（実施形態３）
図７は、本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１、２のいずれかの固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００８４】
図７において、本実施形態３の電子情報機器３０は、上記実施形態１、２のいずれかの固体撮像素子１０または１０Ａからのカラー撮像信号を所定の信号処理する信号処理部を有する固体撮像装置３１と、この固体撮像装置３１からの信号処理されたカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部３２と、この固体撮像装置３１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示手段３３と、この固体撮像装置３１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信手段３４とを備えている。このように、本実施形態３の電子情報機器３０は、これらのメモリ部３２、表示手段３３および通信手段３４は全て有していてもよいが、これに限らず、これらのいずれかを有していてもよい。
【００８５】
この電子情報機器３０としては、例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
【００８６】
したがって、本実施形態３によれば、固体撮像装置３０からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力装置により良好にプリントアウトしたり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部３２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
【００８７】
なお、上記実施形態１、２では、基板内部でクロストークを抑制するために、Ｎ型基板１２上にＰウェル層１３が設けられ、このＰウェル層１３内に受光部１のＮ層が設けられている場合について説明したが、これに限らず、Ｐ型基板上にＮウェル層が設けられ、このＮウェル層内に受光部のＰ層が設けられていてもよい。
【００８８】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成されたＭＯＳ型イメージセンサなどの固体撮像素子および、この固体撮像素子を、画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、光電変換部である受光部の上方に配置された同層の配線層を、上面から見て、単位画素の中心位置、受光部の受光領域の中心位置またはマイクロレンズにより集光される光の焦点位置から、上方向および下方向と、左方向および右方向とにそれぞれ等距離に配置して、同層の配線層により受光部の受光領域を囲ってその受光部に入射される入射光を限定することによって、斜め入射光が受光部に入射される入射光の受光領域の面積を各色のカラーフィルタに対応した受光部毎に均一化して、斜め光により生じる輝度シェーディング差を低減し、各受光部間の色バランス（色シェーディング差）を改善することができる。
【００９０】
また、同層の配線層を、上面から見て、電荷転送トランジスタの電荷転送電極の配置位置よりも、単位画素の中心位置、受光部の受光領域の中心位置またはマイクロレンズにより集光される光の焦点位置側に設けることにより、電荷転送電極により入射光が当たって減衰したり、電荷転送電極で入射光が反射したりして、各受光部間で入射光の受光領域の面積に差が生じることを防いで、各受光部間の色バランスを改善することができる。
【００９１】
さらに、このように、同層の配線層を、上面から見て、単位画素の中心位置またはマイクロレンズにより集光される光の焦点位置からの上下方向（縦方向）および左右方向（横方向）の距離を同等にすることにより、受光部上方のマイクロレンズに入射した入射光がその受光部に隣接する画素の受光部へ入射されることを防いで、混色（クロストーク）を低減させることができる。特に、同層の配線層の配置位置を、基板内部において、斜め入射された赤色光が隣接する受光部に入射されないように設定することによって、より隣接画素への混色（クロストーク）を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施形態１に係る固体撮像素子における単位画素例を模式的に示す拡大上面図である。
【図２】図１の固体撮像素子における４画素共有構造の画素配置例を模式的に示す上面図である。
【図３】図１のＣ−Ｃ’方向の２画素分の縦断面図である。
【図４】画素領域の縦横比率と、受光部上を配線層によって開口する矩形開口部の縦横比率との関係を模式的に示す上面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る固体撮像素子において混色について説明するための比較用の縦断面図であって、図３の固体撮像素子におけるＣ−Ｃ’方向の２画素分の縦断面図であり、（ａ）は、入射光が平行光の場合、（ｂ）は、入射光が斜め光の場合の画素構造を示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る固体撮像素子において混色について説明するための縦断面図であって、図３において金属配線層の位置を混色が起こらないように調整した場合の画素構造を示す縦断面図であり、（ａ）は、入射光が平行光の場合、（ｂ）は、入射光が斜め光の場合の画素構造を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施形態３として、本発明の実施形態１、２のいずれかの固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図８】従来の２画素共有構造の固体撮像素子における色バランスについて説明するための模式図である。
【図９】図８の固体撮像素子における１画素構造を模式的に示す上面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ’方向の２画素分の縦断面図である。
【図１１】図９のＡ−Ａ’方向とＢ−Ｂ’方向に応じてクロストークが発生したりしなかったりする場合について説明するための２画素分の縦断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０、１０Ａ  ＭＯＳ型イメージセンサ（固体撮像素子）
１  フォトダイオードを構成するＮ型層（受光部）
２、２Ａ  開口部
３  電荷転送電極（ゲート電極）
４  Ｐ型分離領域（素子分離領域）
５  増幅トランジスタ
６  リセットトランジスタ
７〜９、９Ａ、１１、１１Ａ  １層目の金属配線層
１２  Ｎ型基板
１３  Ｐ型ウェル層
１４  ２層目の金属配線層
１５  ３層目の金属配線層
１６  層間絶縁膜
１７  各色のカラーフィルタ
１８  マイクロレンズ
２１  青色光電変換領域
２２  緑色光電変換領域
２３  赤色光電変換領域
３０  電子情報機器
３１  固体撮像装置
３２  メモリ部
３３  表示部
３４  通信部
Ｅ１１、Ｅ１２  入射光
Ｆ  入射光の集光位置
Ｄ１〜Ｄ４  位置Ｆから配線層までの距離
Ｄ  １層の配線層により形成される円形開口部の直径
ｅ  発生電荷（電子）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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