(57)【要約】【課題】大がかりな光学系や複雑な演算処理を使用しなくても、可視光と赤外光とを共に受光検出することが可能な固体撮像素子を提供する。【解決手段】光電変換がなされるセンサ１２部の上方に、各画素のセンサ部１２に対応して、カラーフィルター１６と、入射光を集光するオンチップレンズ１８とが、それぞれ形成され、画素領域のうち一部の画素には、カラーフィルター１６が形成されておらず、画素領域のうちカラーフィルター１６が形成された画素には、さらにオンチップレンズ１８の上方に、可視光を透過するが赤外光を透過しない赤外光カット膜２１が形成されている固体撮像素子を構成する。【選択図】図１
2007242877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換がなされるセンサ部の上方に、各画素の前記センサ部に対応して、カラーフィルターと、入射光を集光するオンチップレンズとが、それぞれ形成され、
画素領域のうち、一部の画素においては、前記カラーフィルターが形成されていると共に、さらに前記オンチップレンズの上方に、可視光を透過するが赤外光を透過しない赤外光カット膜が形成されている
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記画素領域のうち、前記一部の画素以外の画素においては、前記カラーフィルター及び前記赤外光カット膜がいずれも形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記赤外光カット膜が、屈折率の異なる膜を積層した多層膜から成ることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記オンチップレンズと、前記赤外光カット膜との間に、他の膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記赤外光カット膜のパターンが、前記画素よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記赤外光カット膜の上面が、前記オンチップレンズの上面と同様の曲面となっていることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光だけでなく、赤外光も受光検出することが可能な固体撮像素子に係わる。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子において、多画素化に伴い、画素サイズが縮小されて、１画素当たりのフォトダイオード（ＰＤ）の面積が減少していく。
フォトダイオードの面積が減少することにより、フォトダイオードの光電変換部に到達する光量も減少するため、感度が低下することになる。
【０００３】
このように感度が低下することから、ノイズ対策を行わないと、Ｓ／Ｎの低下を招くことになる。
【０００４】
このＳ／Ｎの改善のために、従来から利用している可視光線だけでなく、赤外光をも利用して画像を作製する方法が提案されている。
【０００５】
一つの構成として、半導体の深さ方向における吸収係数の入射光の波長帯による違いを利用する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、他の構成として、入力光学系に波長分離用のミラーやプリズム等の波長分解光学系を使用して、可視光と赤外光とをそれぞれ個別の撮像素子で受光する多板式の構成が提案されている（例えば、特許文献２〜特許文献４参照）。
また、他の構成として、入力光学系に回転式の波長分解光学系を使用して、可視光と赤外光とを同一の撮像素子で受光する構成が提案されている（例えば、特許文献５参照）。具体的には、例えば、回転機構を利用して赤外光カットフィルタの挿入及び抜き出しを行うことにより、赤外光カットフィルタを挿入している場合には近赤外光及び赤外光の影響のない可視光カラー画像を得て、赤外光カットフィルタを抜き出している場合には可視光及び近赤外光の光強度を加算した画像を得ることができる。
また、他の構成として、入力光学系に波長分解機能を有する絞り光学系を使用することにより、可視光と赤外光とを同一の撮像素子で受光する構成が提案されている（例えば、特許文献６参照）。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された構成では、青色光を検知する層では赤色光や緑色光が通過するときにある程度吸収を受けるために、それらの光が青色光として検知されてしまう。このため、青の信号が本来ない場合でも緑や赤の信号が入ることで青の画素で偽信号が生じてしまうことになる。この偽信号のために、充分な色再現性が得られなくなる。
また、色再現性を実現するためには、偽信号の分を信号処理で補正する必要があり、この信号処理の計算を行うための回路を必要とすることから、回路構成が複雑・大規模になる。
さらに、赤外光のみを、或いは可視光と赤外光とを、信号として受け取って撮像するためには、通常の固体撮像素子で使用されている赤外線カットフィルタを外したり、赤外線カットフィルタのカット率を低くしたりする必要がある。しかし、このようにすると、赤外光が可視光に混じってセンサ部に入射することになって、可視光の像の色合いが本来のものとは異なることになる。
【０００７】
また、上記特許文献２〜特許文献４に記載された構成は、波長分離用のミラーやプリズム等の波長分解光学系を使用するため、入力光学系が大がかりとなってしまう。そのため、固体撮像素子を供えた撮像装置が複雑化したり大型化したりする。
同様に、上記特許文献５に記載された構成は、赤外光カットフィルタの挿入／抜き出し機構が必要となるため、撮像装置が大型化する。
さらに、赤外光カットフィルタの挿入／抜き出しの操作は、自動的に行うことができない。
【０００８】
また、上記特許文献６に記載された構成は、波長分解機能を持つ絞り光学系を使用するため、撮像装置が大型化する。
さらに、赤外線画像と可視光線画像の両方を同時に得ることができるが、出力される画像はこれら可視光線画像及び赤外線画像を合成した画像となってしまい、可視光線画像のみを、或いは、赤外線画像のみを、個別に出力することができない。
【０００９】
そこで、上述した問題に対して、さらに他の構成として、可視光及び赤外光に感度を有する撮像素子の各画素に、それぞれ異なるフィルタ特性を有する４種類の色フィルタを規則的に配置して、４種類の色フィルタを設けた各画素の出力をマトリクス演算することにより、可視光カラー画像及び近赤外光画像を、それぞれ独立に求める構成が提案されている（例えば、特許文献７参照）。
【００１０】
このような構成とすることにより、４種類の色フィルタを配設することで波長分離を行うので、入力光学系が大がかりとなる問題を生じない。
また、別個のフィルタ特性を有する４種類の色フィルタを配設した各画素の出力をマトリクス演算することによって、可視光カラー画像及び近赤外光画像をそれぞれ独立に求めるため、可視光線画像と赤外線画像とを個別かつ同時に出力することができる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１０３９６４号公報
【特許文献２】特開平１０−２１０４８６号公報
【特許文献３】特開２００２−３６９０４９号公報
【特許文献４】特開平６−１２１３２５号公報
【特許文献５】特開平９−１６６４９３号公報
【特許文献６】特開平９−１３０６７８号公報
【特許文献７】特開２００２−１４２２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献７に記載された構成では、可視光線画像を得る際にも、赤外光成分との間での演算処理が必要になることから、全体としての演算処理が複雑になる。
【００１３】
上述した問題の解決のために、本発明においては、大がかりな光学系や複雑な演算処理を使用しなくても、可視光と赤外光とを共に受光検出することが可能な固体撮像素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の固体撮像素子は、光電変換がなされるセンサ部の上方に、各画素のセンサ部に対応して、カラーフィルターと、入射光を集光するオンチップレンズとが、それぞれ形成され、
画素領域のうち、一部の画素においては、カラーフィルターが形成されていると共に、さらにオンチップレンズの上方に、可視光を透過するが赤外光を透過しない赤外光カット膜が形成されているものである。
【００１５】
上述の本発明の固体撮像素子の構成によれば、画素領域のうち、一部の画素においては、カラーフィルターが形成されていると共に、さらにオンチップレンズの上方に、可視光を透過するが赤外光を透過しない赤外光カット膜が形成されていることにより、この画素では可視光だけを受光検出することができる。これにより、この赤外光カット膜が形成された画素から得られた画像信号を利用して、可視光の画像を得ることができる。
一方、画素領域のうち、残りの画素においては、赤外光カット膜が形成されていないことにより、この残りの画素においては、可視光と赤外光とを受光検出することができる。
また、赤外光カット膜が形成されていない画素から得られた画像信号と、赤外光カット膜が形成された画素から得られた画像信号とを演算することにより、赤外光の画像を得ることができる。
【００１６】
さらに、赤外光カット膜が入射光を集光するオンチップレンズよりも上方に形成されているため、赤外光カット膜を設けても、センサ部からオンチップレンズまでの総厚さが増大することがない。
【発明の効果】
【００１７】
上述の本発明によれば、赤外光カット膜が形成された画素から得られた画像信号を利用して、可視光の画像を得ることができることにより、複雑な演算を行わなくても、通常の可視光のみを受光検出する固体撮像素子と同様の演算処理により、可視光の画像を得ることができる。
これにより、複雑な演算処理を行うための演算回路を必要としないため、回路構成が複雑にならないですむ。
また、カラーフィルター及び赤外光カット膜の有無により、赤外光を受光する画素と、赤外光が入射しない（赤外光を受光しない）画素とを振り分けることができるため、大がかりな光学系を設けなくても、可視光と赤外光とを共に受光検出することが可能になる。
【００１８】
さらに、赤外光カット膜を設けても、センサ部からオンチップレンズまでの総厚さを増大させることがないので、この総厚さの増大による問題、例えば感度の低下、混色の現象、シェーディングの増大等を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の一実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（断面図）を、図１に示す。
本実施の形態は、本発明をＣＭＯＳ型固体撮像素子に適用した場合である。
【００２０】
この固体撮像素子は、シリコン基板１１の表面側に、光電変換が行われるセンサ部１２が形成されている。
センサ部１２は、図示しないが第１導電型、例えばｎ型の半導体領域から成り、シリコン基板１１に形成された第２導電型、例えばｐ型の半導体領域とによってフォトダイオードＰＤが構成される。
各画素のセンサ部１２の間には、図示しないが、例えば第２導電型（ｐ型）の素子分離領域が形成されていることにより、隣接する画素が分離されている。
【００２１】
シリコン基板１１の上方には、絶縁層１４を介して配線層１３が設けられている。図１では、３層の配線層１３が形成されている。
配線層１３の上方には、絶縁層１４上に平坦化膜１５が形成され、この平坦化膜１５上にカラーフィルター１６が形成されている。
【００２２】
カラーフィルター１６は、図１に示す４つの画素のうち、１つ置きの２つの画素にそれぞれ設けられている。
図中左側のカラーフィルター１６は赤色Ｒのカラーフィルターであり、図中右側のカラーフィルター１６は青色Ｂのカラーフィルターである。
【００２３】
カラーフィルター１６は、絶縁層１７で覆われていて、この絶縁層１７上にさらにオンチップレンズ１８が形成されている。
オンチップレンズ１８は、各画素に対応して、表面が上側に凸な曲面となっている。これにより、オンチップレンズ１８に入射した光を集光して、センサ部１２に導くことができる。
【００２４】
本実施の形態においては、特に、オンチップレンズ１８の上に、赤外光カット膜２１が形成されている。
この赤外光カット膜２１は、可視光を透過し、赤外光をカットする特性を有し、赤外光を全く透過させない、或いは、ほとんど透過させない。これにより、赤外光カット膜２１の下方のセンサ部１２に、赤外光が入射することを抑制することができる。
そして、この赤外光カット膜２１は、多数の画素のうち、カラーフィルター１６が設けられている画素に形成され、カラーフィルター１６が設けられていない画素には形成されていない。
【００２５】
カラーフィルター１６と赤外光カット膜２１の各画素への配置を、それぞれ図２Ａと図２Ｂの平面図に示す。
図２Ａに示すように、カラーフィルター１６は、縦２画素×横４画素の８画素を繰り返し単位として、周期的に配置されている。上から１行目と３行目（奇数行目）の画素では、左から１画素置きに、赤色Ｒのカラーフィルター１６、青色Ｂのカラーフィルター１６が配置されている。即ち、図１に示した断面図は、この奇数行目の断面図を示している。上から２行目と４行目（偶数行目）の画素では、左から１画素置きに緑色Ｇのカラーフィルター１６が配置されている。そして、各行及び各列の画素において、カラーフィルター１６が１画素置きに配置されている。また、各行及び各列の画素において、１画素置きに、カラーフィルター１６が形成されていない画素がある。
図２Ｂに斜線を付して示すように、赤外光カット膜２１は、各行及び各列の画素において１画素置きに配置されており、即ち、カラーフィルター１６が配置されていた画素に配置されている。一方、カラーフィルター１６が形成されていなかった画素には、赤外光カット膜２１が設けられていない。
【００２６】
このように構成されていることにより、カラーフィルター１６が設けられていない画素では、赤外光カット膜２１がないため、可視光と赤外光とを共に受光検出することができる。
一方、カラーフィルター１６が設けられている画素では、赤外光カット膜２１により赤外光がカットされるため、可視光のみを受光検出することができる。これにより、通常のカラーの画素に赤外光が入射することによる、色再現性の悪化を回避することができる。
【００２７】
なお、各色のカラーフィルター及びカラーフィルターを形成しない画素の配置パターンは、図２Ａに示した配置に限定されるものではなく、その他の配置も可能である。
【００２８】
また、本実施の形態においては、赤外光カット膜２１を、屈折率の異なる複数の膜を積層した多層膜から構成する。
これにより、多層膜の各層における反射光を干渉させて、赤外光を下方に透過させずに上方に反射させることができる。
なお、赤外光カット膜２１の多層膜を構成する各層の材料及び膜厚は、赤外光をカットできる限り、任意に設定することが可能である。
【００２９】
赤外光カット膜２１の多層膜に使用する材料としては、例えば、ＳｉＯ（ＳｉＯ２等のシリコン酸化物），ＳｉＮ（Ｓｉ３Ｎ４等のシリコン窒化物），Ｓｉ，ＮｂＯ，ＴｉＯ，ＴａＯ，ＮｂＯ等や、誘電体多層膜から成る光学膜に一般的に用いられているその他の誘電体材料を使用することができる。これらの材料に限定されるものではなく、可視光を透過する材料であれば、その他の材料も使用することが可能である。
そして、これら各種の材料から、屈折率が異なる複数の材料を選定して、それぞれの材料の膜を積層して多層膜を形成する。好ましくは、それぞれの膜の屈折率差が大きくなるように材料を組み合わせる。
屈折率差の異なる２つの材料の組み合わせとしては、例えば、ＳｉＯ／ＳｉＮ，Ｓｉ／ＮｂＯ，Ｓｉ／ＴｉＯ，Ｓｉ／ＴａＯ，ＳｉＯ／ＮｂＯ，ＳｉＯ／ＴｉＯ，ＳｉＯ／ＴａＯ等が挙げられる。
【００３０】
また、それぞれの膜の膜厚を固定して、規則的に２回以上繰り返し周期的に積層することも可能である。
【００３１】
赤外光カット膜２１の多層膜について、膜構成の一形態の断面図を図３に示す。
図３に示す膜構成は、屈折率の異なる第１の膜１と第２の膜２とを、交互に４回繰り返し合計８層積層した多層膜によって、赤外光カット膜２１が構成されている。
それぞれの第１の膜１の膜厚は同一であり、それぞれの第２の膜２の膜厚は同一である。
【００３２】
好ましくは、カットしたい赤外光の中心波長をλ０、膜の屈折率をｎとしたとき、膜厚ｔ＝ｘ・λ０／４ｎ（ｘ＝０．９〜１．１）を満たすように、第１の膜１の膜厚と第２の膜２の膜厚とを設定する。
上述の条件を満たすように膜厚を設定することにより、多層膜の赤外光に対する反射率を有効に高くすることができる。
【００３３】
例えば、ＳｉＯ膜（シリコン酸化膜）／ＳｉＮ膜（シリコン窒化膜）の積層では、ＳｉＯ膜を膜厚１３１ｎｍとして、ＳｉＮ膜を膜厚９５ｎｍとする。
【００３４】
なお、第１の膜１に、赤外光カット膜２１に下層や上層で接する層（絶縁層等）の材料と、同じ材料、又は、屈折率がほぼ等しい材料を使用する場合には、他の形態として、図４の断面図に示すように、第１の膜１を最上層及び最下層に配置して、最上層及び最下層は、規則的な部分の第１の膜１よりも厚く形成してもよい。
【００３５】
積層する膜は２種類に限らず、３種類以上でもよい。また、積層する膜の数も、合計３層以上であれば特に限定されない。合計２層の積層とした場合には、赤外光に対して充分な反射率を得ることが難しく、赤外光を充分にカットすることが難しくなる。
【００３６】
本実施の形態の固体撮像素子は、例えば、以下のようにして製造することができる。
まず、オンチップレンズ１８までの各層を形成する。
次に、例えば、低温スパッタ装置を用いて、オンチップレンズ１８上に、多層膜を構成するそれぞれの膜を連続して順次成膜することにより、多層膜から成る赤外光カット膜２１を形成する。このとき、多層膜のそれぞれの膜の成膜温度は、既に成膜したオンチップレンズ１８より下層の各層に影響しないように、２５０℃以下とする必要があり、より好ましくは１５０℃以下とする。
【００３７】
低温スパッタ等の低温の成膜技術を用いて、赤外光カット膜２１を成膜することにより、低温での成膜が可能となる。これにより、成膜時に他の各層に影響しないため、赤外光カット膜２１の場所に捉われることなく、赤外光カット膜２１を配置することが可能となる。
また、赤外光カット膜２１の多層膜を構成するそれぞれの膜は、屈折率差の出来るだけ大きな、複数の材料を使用することが好ましいが、低温スパッタ装置は、こういった屈折率差の大きな材料を連続的に成膜することにも適している。
【００３８】
上述の本実施の形態の固体撮像素子の構成によれば、カラーフィルター１６が形成された画素に、可視光を透過するが赤外光を透過しない赤外光カット膜２１が形成されていることにより、この画素では可視光だけを受光検出することができる。これにより、カラーフィルター１６が形成された画素から得られた画像信号を利用して、可視光の画像を得ることができる。
また、カラーフィルター１６が形成されていない画素には、赤外光カット膜２１も形成されていないので、この画素においては、可視光と赤外光とを受光検出することができる。
従って、カラーフィルター１６が形成されていない画素から得られた画像信号（可視光＋赤外光）と、カラーフィルターが形成された画素から得られた画像信号（可視光のみ）とを演算することにより、赤外光の画像を得ることができる。この場合の演算処理は、前述した特許文献７に記載された構成と比較して、簡単な演算処理で済む。
【００３９】
そして、カラーフィルター１６が形成された画素から得られた画像信号を利用して、可視光の画像を得ることができることにより、複雑な演算を行わなくても、通常の可視光のみを受光検出する固体撮像素子と同様の演算処理により、可視光の画像を得ることができる。
これにより、複雑な演算を行わなくても、通常の可視光のみを受光検出する固体撮像素子と同様の演算処理により、可視光の画像を得ることができる。
【００４０】
また、カラーフィルター１６及び赤外光カット膜２１の有無により、赤外光を受光する画素と、赤外光が入射しない（赤外光を受光しない）画素とを振り分けることができるため、大がかりな光学系を設けなくても、可視光と赤外光とを共に受光検出することが可能になる。
【００４１】
また、本実施の形態では、オンチップレンズ１８上に赤外光カット膜２１が形成されていることにより、センサ部１２からオンチップレンズ１８までの総厚さは、赤外光カット膜２１を形成していない構成とほぼ同じである。
そのため、センサ部１２からオンチップレンズ１８までの総厚さが増大することによる問題（例えば、感度の低下、混色の増加、シェーディングの悪化等）を回避することができる。
【００４２】
ここで、比較構成として、センサ部１２とオンチップレンズ１８との間に赤外光カット膜２１を形成した構成を、図８の断面図に示す。
図８に示す構成では、配線層１３が形成された絶縁層１４の内部で、配線層１３の上層に赤外光カット膜２１が形成されている。即ち、赤外光カット膜２１が、カラーフィルター１６下の平坦化膜１５と、配線層１３との間に形成されており、オンチップレンズ１８よりも下方に形成されている。
これにより、赤外光カット膜を形成しない構成の固体撮像素子と比較して、センサ部１２からオンチップレンズ１８までの総厚さが増大することになる。
このように総厚さが増大すると、センサ部１２に到達する光の範囲が狭くなると共に、途中で吸収される光の割合が増えるため、センサ部１２に到達する光量が減少して感度が低下する。また、オンチップレンズ１８から斜めに進んだ光が、隣接する画素に入り込んで混色を生じやすくなる。また、画素領域の周辺部の画素と中央部の画素とのシェーディングも悪化する。
【００４３】
また、カラーフィルター１６は平坦面上に形成する必要があるため、図８に示す構成を製造する場合には、赤外光カット膜２１のパターニングを行った後に、赤外光カット膜２１のない残りの部分を酸化物等の絶縁層で埋め込んでから、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）法等により表面を平坦化することになる。
これに対して、本実施の形態の構成を製造する場合には、オンチップレンズ１８までを先に形成してからその上に赤外光カット膜２１を形成するので、赤外光カット膜２１のパターニングを行った後で表面の平坦性の良好な絶縁層で覆えばよく、ＣＭＰ法等による平坦化する工程が不要となることから、工程の削減を見込むことができる。
【００４４】
次に、本発明の他の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（断面図）を、図５に示す。
本実施の形態では、図５に示すように、オンチップレンズ１８と赤外光カット膜２１との間に、平坦化膜２２を設けている。
その他の構成は、図１に示した先の実施の形態と同様であるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４５】
上述の本実施の形態によれば、先の実施の形態と同様に、カラーフィルター１６が形成された画素から得られた画像信号を利用して、可視光の画像を得ることができ、複雑な演算を行わなくても、通常の可視光のみを受光検出する固体撮像素子と同様の演算処理により、可視光の画像を得ることができる。
これにより、複雑な演算を行わなくても、通常の可視光のみを受光検出する固体撮像素子と同様の演算処理により、可視光の画像を得ることができる。
また、カラーフィルター１６が形成されていない画素から得られた画像信号（可視光＋赤外光）と、カラーフィルターが形成された画素から得られた画像信号（可視光のみ）とを演算することにより、赤外光の画像を得ることができる。
そして、カラーフィルター１６及び赤外光カット膜２１の有無により、赤外光を受光する画素と、赤外光が入射しない（赤外光を受光しない）画素とを振り分けることができるため、大がかりな光学系を設けなくても、可視光と赤外光とを共に受光検出することが可能になる。
【００４６】
さらにまた、オンチップレンズ１８上に赤外光カット膜２１が形成されていることにより、センサ部１２からオンチップレンズ１８までの総厚さは、赤外光カット膜２１を形成していない構成とほぼ同じであるため、センサ部１２からオンチップレンズ１８までの総厚さが増大することによる問題（例えば、感度の低下、混色の増加、シェーディングの悪化等）を回避することができる。
【００４７】
さらに、本実施の形態では、間に平坦化膜２２を設けたことにより、赤外光カット膜２１がオンチップレンズ１８に対して密着性が弱い場合や、オンチップレンズ１８の材料に対して赤外光カット膜２１の材料のエッチレートの選択比がとれない場合であっても、問題を生じることなく赤外光カット膜２１を形成することができる。
【００４８】
さらにまた、材料や膜厚等の条件によっては、赤外光カット膜２１の下面が、オンチップレンズ１８の曲面に沿った曲面形状となることによって、問題が生じる場合があるが、この問題も回避することができる。
【００４９】
なお、図５に示した実施の形態では、オンチップレンズ１８と赤外光カット膜２１との間に平坦化膜２２を設けた構成であったが、平坦化膜２２の代わりに、オンチップレンズ１８と赤外光カット膜２１との間に、他の膜を設けることも可能である。
他の膜としては、赤外光カット膜２１の密着性を向上するための膜や、赤外光カット膜２１のパターニング時のエッチングストッパとなる膜等が挙げられる。
【００５０】
ところで、オンチップレンズ上に赤外光カット膜を設けることにより、隣接する画素との混色が問題になる場合には、例えば、赤外光カット膜のパターンを画素サイズより大きくすればよい。その場合を次に示す。
【００５１】
本発明のさらに他の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（断面図）を、図６に示す。
本実施の形態では、図６に示すように、オンチップレンズ１８の上に形成した赤外光カット膜２１のパターンを、画素サイズよりも大きくしている。カラーフィルター１６は、画素サイズとほぼ同じ大きさのパターンとしている。
例えば、赤外光カット膜２１の幅Ｗ２を、画素の幅Ｗ１よりも０．０５μｍ〜５．０μｍ程度大きくする。
【００５２】
このように、赤外光カット膜２１のパターンを画素サイズよりも大きくしたことにより、赤外光カット膜２１が形成されていない隣接する画素から、赤外光カット膜２１が形成する画素へ、赤外光が入射することによる画像信号の変化、即ち混色を、防止することができる。
赤外光カット膜２１のパターンを画素サイズよりも大きくしたことにより、混色の原因となる、隣接する画素から斜めに入射した赤外光も、赤外光カット膜２１を大きくした部分でカットすることができる。
【００５３】
その他の構成は、図１に示した先の実施の形態と同様であるので、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００５４】
上述の本実施の形態によれば、図１に示した先の実施の形態と同様に、カラーフィルター１６が形成された画素から得られた画像信号を利用して、可視光の画像を得ることができ、複雑な演算を行わなくても、通常の可視光のみを受光検出する固体撮像素子と同様の演算処理により、可視光の画像を得ることができる。
これにより、複雑な演算を行わなくても、通常の可視光のみを受光検出する固体撮像素子と同様の演算処理により、可視光の画像を得ることができる。
また、カラーフィルター１６が形成されていない画素から得られた画像信号（可視光＋赤外光）と、カラーフィルターが形成された画素から得られた画像信号（可視光のみ）とを演算することにより、赤外光の画像を得ることができる。
そして、カラーフィルター１６及び赤外光カット膜２１の有無により、赤外光を受光する画素と、赤外光が入射しない（赤外光を受光しない）画素とを振り分けることができるため、大がかりな光学系を設けなくても、可視光と赤外光とを共に受光検出することが可能になる。
【００５５】
さらにまた、オンチップレンズ１８上に赤外光カット膜２１が形成されていることにより、センサ部１２からオンチップレンズ１８までの総厚さは、赤外光カット膜２１を形成していない構成とほぼ同じであるため、センサ部１２からオンチップレンズ１８までの総厚さが増大することによる問題（例えば、感度の低下、混色の増加、シェーディングの悪化等）を回避することができる。
【００５６】
また、本実施の形態によれば、赤外光カット膜２１の幅Ｗ２を、画素の幅Ｗ１よりも大きくして、赤外光カット膜２１のパターンを画素サイズよりも大きくしていることにより、隣接する画素から赤外光が入射することによる混色を防止することができる。
【００５７】
続いて、本発明の別の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（断面図）を、図７に示す。
本実施の形態では、特に、図７に示すように、赤外光カット膜２１にオンチップレンズ１８の曲面形状を転写して、赤外光カット膜２１の上面２１Ａを、オンチップレンズ１８の上面１８Ａの曲面と同様の、曲面形状としている。
【００５８】
本実施の形態によれば、図１に示した実施の形態と同様に、複雑な演算を行わなくても可視光の画像を得ることができ、大がかりな光学系を設けなくても、可視光と赤外光とを共に受光検出することが可能になる。さらにまた、センサ部１２からオンチップレンズ１８までの総厚さが増大することによる問題（例えば、感度の低下、混色の増加、シェーディングの悪化等）を回避することができる。
また、本実施の形態によれば、赤外光カット膜２１の上面２１Ａを、オンチップレンズ１８の上面１７Ａの曲面と同様の曲面形状としていることにより、オンチップレンズ１８によってだけでなく、赤外光カット膜２１によっても、入射光を集光させることができる。
これにより、より広い範囲からセンサ部１２に光を入射させることができるため、赤外光カット膜２１を設けた画素の感度を高めることができる。
【００５９】
上述の各実施の形態では、カラーフィルター１６として、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの原色系の３色のカラーフィルターを使用した場合を説明したが、補色系のカラーフィルター（シアンＣｙ、マゼンタＭｇ、イエローＹｅ）等、他の色のカラーフィルターを使用してもよい。
【００６０】
また、上述の各実施の形態では、赤外光カット膜２１のない、可視光及び赤外光を受光検出する画素には、カラーフィルター１６を形成していないが、本発明においては、可視光及び赤外光を受光する画素にカラーフィルターを形成することも可能である。
例えば、可視光のみを受光する画素に形成しているカラーフィルターのうち、いずれかの色のカラーフィルターと同一のカラーフィルターを、可視光及び赤外光を受光する画素に形成することが可能である。このように構成すると、同一のカラーフィルターが形成されている可視光のみを受光する画素からの画像信号を、可視光及び赤外光を受光する画素からの画像信号から減算することにより、赤外光の画像信号が得られる。
従って、赤外光の画像信号を得るための演算処理を単純化することができる利点を有する。
【００６１】
また、上述の各実施の形態では、いずれもシリコン基板を使用した場合を示したが、本発明は、シリコン基板以外の半導体基板を使用した場合にも適用することが可能である。
また、シリコン基板の表面側に、シリコンエピタキシャル層を形成し、センサ部をこのシリコンエピタキシャル層内に形成した構成としてもよい。
【００６２】
また、上述の各実施の形態では、ＣＭＯＳ型固体撮像素子に適用した場合を説明したが、その他の構成の固体撮像素子、例えばＣＣＤ固体撮像素子にも、同様に本発明を適用することができる。
ＣＣＤ固体撮像素子では、電荷転送部の転送電極上を覆って遮光膜を形成することから、センサ部上と電荷転送部上との間に比較的大きい段差が形成されるため、赤外光カット膜をオンチップレンズよりも上方に形成する本発明の構成を適用することにより、オンチップレンズよりも下方に形成した構成よりも、赤外光カット膜の形成が容易になる。
【００６３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（断面図）である。
【図２】Ａ  図１のカラーフィルターの配置を示す平面図である。  Ｂ  図１の赤外光カット膜の配置を示す平面図である。
【図３】図１の赤外光カット膜の多層膜の一形態を示す断面図である。
【図４】図１の赤外光カット膜の多層膜の他の形態を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（断面図）である。
【図６】本発明のさらに他の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（断面図）である。
【図７】本発明の別の実施の形態の固体撮像素子の概略構成図（断面図）である。
【図８】赤外光カット膜をカラーフィルターの下層に設けた構成の固体撮像素子の概略構成図（断面図）である。
【符号の説明】
【００６５】
１  第１の膜、２  第２の膜、１１  シリコン基板、１２  センサ部、１４，１７  絶縁層、１５  平坦化膜、１６  カラーフィルター、１８  オンチップレンズ、２１  赤外光カット膜、２２  平坦化膜
【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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