(57)【要約】【課題】  画素アレイ部の大型化を抑制しつつ、遮光画素領域への不正な光の入射を適切に防止して正確な黒基準を得る。【解決手段】  固体撮像素子の画素アレイ部１１０上に配置される光学フィルタ２５０を、画素アレイ部１１０の有効画素領域１１１に対応する有効部２５０Ａと、画素アレイ部１１０の境界領域１１２及び遮光画素領域１１３に対応する無効部２５０Ｂとに分け、無効部２５０Ｂに配置される光学フィルタ２５０に可視光の長波長光の通過を抑制する入光抑制フィルタを配置する。この入光抑制フィルタには、青フィルタ、青と赤の２重フィルタ、黒フィルタ等を用いる。【選択図】図３
2007042933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面に入射する光の量に応じた信号電荷を生成する複数の画素を２次元方向に配置され、被写体の撮像に用いる有効画素領域と、前記有効画素領域の近傍に配置される黒基準信号を得るための遮光画素領域と、前記有効画素領域と遮光画素領域との中間に配置される境界領域とを有する画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の遮光画素領域上に絶縁膜を介して配置され、前記遮光画素領域を遮光する遮光膜と、
前記画素アレイ部及び遮光膜上に絶縁膜を介して配置され、前記複数の画素に入射する光の波長成分を画素毎に制限する光学フィルタとを具備し、
前記光学フィルタは、前記有効画素領域に対応する有効部と、前記境界領域及び遮光画素領域に対応する無効部とを有し、
前記無効部に配置される光学フィルタに少なくとも可視光の長波長光の通過を抑制する入光抑制フィルタを配置した、
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記光学フィルタは赤緑青の３原色フィルタであり、前記入光抑制フィルタは３原色フィルタの赤フィルタを青フィルタに置き換えたフィルタであることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記光学フィルタは赤緑青の３原色フィルタであり、前記入光抑制フィルタは３原色フィルタの青フィルタであることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記光学フィルタは赤緑青の３原色フィルタであり、前記入光抑制フィルタは３原色フィルタの赤フィルタと青フィルタとを重ね合わせたフィルタであることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記３原色フィルタは赤フィルタの上層に青フィルタが配置され、前記入光抑制フィルタの赤フィルタと青フィルタは、赤フィルタが前記画素アレイ部の境界領域の中途位置まで形成され、青フィルタは赤フィルタよりも有効部側に接近した位置まで形成されていることを特徴とする請求項４記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記入光抑制フィルタは黒フィルタであることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記光学フィルタはシアン、マゼンタ、及びイエローを含む補色フィルタであり、前記入光抑制フィルタはシアンフィルタであることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項８】
受光面に入射する光の量に応じた信号電荷を生成する複数の画素を２次元方向に配置され、被写体の撮像に用いる有効画素領域と、前記有効画素領域の近傍に配置される黒基準信号を得るための遮光画素領域と、前記有効画素領域と遮光画素領域との中間に配置される境界領域とを有する画素アレイ部と、
前記画素アレイ部上に絶縁膜を介して配置される配線層と、
前記配線層内の前記画素アレイ部の遮光画素領域に対応する領域に配置され、前記遮光画素領域を遮光する遮光膜と、
前記画素アレイ部及び遮光膜上に絶縁膜を介して配置され、前記複数の画素に入射する光の波長成分を画素毎に制限する光学フィルタとを具備し、
前記光学フィルタは、前記有効画素領域に対応する有効部と、前記境界領域及び遮光画素領域に対応する無効部とを有し、
前記無効部に配置される光学フィルタに少なくとも可視光の長波長光の通過を抑制するフィルタを配置した、
ことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項９】
前記配線層は絶縁膜を介して積層された複数層の配線膜を有し、前記遮光膜と最上層の配線膜とを共用したことを特徴とする請求項８記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記光学フィルタは赤緑青の３原色フィルタであり、前記入光抑制フィルタは３原色フィルタの赤フィルタを青フィルタに置き換えたフィルタであることを特徴とする請求項８記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記光学フィルタは赤緑青の３原色フィルタであり、前記入光抑制フィルタは３原色フィルタの青フィルタであることを特徴とする請求項８記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
前記光学フィルタは赤緑青の３原色フィルタであり、前記入光抑制フィルタは３原色フィルタの赤フィルタと青フィルタとを重ね合わせたフィルタであることを特徴とする請求項８記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
前記３原色フィルタは赤フィルタの上層に青フィルタが配置され、前記入光抑制フィルタの赤フィルタと青フィルタは、赤フィルタが前記画素アレイ部の境界領域の中途位置まで形成され、青フィルタは赤フィルタよりも有効部側に接近した位置まで形成されていることを特徴とする請求項１２記載の固体撮像素子。
【請求項１４】
前記入光抑制フィルタは黒フィルタであることを特徴とする請求項８記載の固体撮像素子。
【請求項１５】
前記光学フィルタはシアン、マゼンタ、及びイエローを含む補色フィルタであり、前記入光抑制フィルタはシアンフィルタであることを特徴とする請求項８記載の固体撮像素子。
【請求項１６】
被写体を固体撮像素子によって撮像する撮像部と、被写体像を撮像部に入射させる撮像光学系と、前記撮像部によって撮像した画像を信号処理する信号処理部と、前記信号処理部によって処理した画像データを表示する表示部と、前記信号処理部によって処理した画像データを記録する記録部と、操作入力を行う操作部とを具備し、
前記固体撮像素子は、
受光面に入射する光の量に応じた信号電荷を生成する複数の画素を２次元方向に配置され、被写体の撮像に用いる有効画素領域と、前記有効画素領域の近傍に配置される黒基準信号を得るための遮光画素領域と、前記有効画素領域と遮光画素領域との中間に配置される境界領域とを有する画素アレイ部と、
前記画素アレイ部の遮光画素領域上に絶縁膜を介して配置され、前記遮光画素領域を遮光する遮光膜と、
前記画素アレイ部及び遮光膜上に絶縁膜を介して配置され、前記複数の画素に入射する光の波長成分を画素毎に制限する光学フィルタとを具備し、
前記光学フィルタは、前記有効画素領域に対応する有効部と、前記境界領域及び遮光画素領域に対応する無効部とを有し、
前記無効部に配置される光学フィルタに少なくとも可視光の長波長光の通過を抑制する入光抑制フィルタを配置した、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１７】
前記画素アレイ部上に絶縁膜を介して配置される配線層を有し、前記遮光膜は前記配線層内の前記画素アレイ部の遮光画素領域に対応する領域に配置されていることを特徴とする請求項１６記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記配線層は絶縁膜を介して積層された複数の配線膜を有し、前記遮光膜と最上層の配線膜とを共用したことを特徴とする請求項１７記載の撮像装置。
【請求項１９】
前記光学フィルタは赤緑青の３原色フィルタであり、前記入光抑制フィルタは３原色フィルタの赤フィルタを青フィルタに置き換えたフィルタであることを特徴とする請求項１６記載の撮像装置。
【請求項２０】
前記光学フィルタは赤緑青の３原色フィルタであり、前記入光抑制フィルタは３原色フィルタの青フィルタであることを特徴とする請求項１６記載の撮像装置。
【請求項２１】
前記光学フィルタは赤緑青の３原色フィルタであり、前記入光抑制フィルタは３原色フィルタの赤フィルタと青フィルタとを重ね合わせたフィルタであることを特徴とする請求項１６記載の撮像装置。
【請求項２２】
前記３原色フィルタは赤フィルタの上層に青フィルタが配置され、前記入光抑制フィルタの赤フィルタと青フィルタは、赤フィルタが前記画素アレイ部の境界領域の中途位置まで形成され、青フィルタは赤フィルタよりも有効部側に接近した位置まで形成されていることを特徴とする請求項２１記載の撮像装置。
【請求項２３】
前記入光抑制フィルタは黒フィルタであることを特徴とする請求項１６記載の撮像装置。
【請求項２４】
前記光学フィルタはシアン、マゼンタ、及びイエローを含む補色フィルタであり、前記入光抑制フィルタはシアンフィルタであることを特徴とする請求項１６記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子を用いて被写体を撮像する固体撮像素子及びこの固体撮像素子を利用した撮像装置に関し、特に光電変換素子に入射する光の色分解等を行う光学フィルタを改良して黒基準となるオプティカルブラック（ＯＰＢ）への不正入射光を有効に防止することができる固体撮像素子及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサといった固体撮像素子では、画素アレイ部のフォトダイオードで読み取った撮像信号を処理する際に、撮像信号の輝度レベルを調整するため、被写体を撮影する本来の有効画素領域とは別に、有効画素領域と共通の構造を持ったダミー画素を設け、これをメタル膜による遮光膜で遮光して遮光画素領域とし、その出力信号を検出することにより、黒基準信号として用いるようになっている。この遮光画素領域を、いわゆるオプティカルブラック（ＯＰＢ）と呼ぶ。
この遮光画素領域は、できるたけ実際に撮像を行う画素と同特性で黒基準信号の検出を行えることが好ましいため、通常は有効画素領域の近傍に設けられており、例えば有効画素領域の辺に沿って複数の画素列を割り当てたり、あるいは、有効画素領域の周囲に分散して複数の画素ブロックを設けることにより、画素アレイ部内での特性のばらつきを補正した正確な黒基準を得るようになっている。
そして、このようなＯＰＢの遮光膜の上面や端部に、低透過率の膜を配置して入射光を制限し、不要な光の入射や反射を防止するようなものも提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平３−１４８８６８号公報
【特許文献２】特開平１０−１１２５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のように画素アレイ部上に遮光膜を配置して遮光画素領域とした構造では、有効画素領域に入射した光が遮光膜の下面に入り込んで遮光画素側のフォトダイオードに入射し、偽信号となって黒基準を白側にずらしてしまう。
特にＣＭＯＳイメージセンサではフォトダイオード上に配線層が配置される構造上、配線層の最上層膜を用いて遮光膜を形成しているため、遮光膜とフォトダイオードとの間の距離が大きくなり、さらに中間に配線膜が配置されるため、有効画素領域に入射した光が回折や反射によって遮光画素側に進入し易いものとなる。
そのため、遮光画素近傍に強い光が入射すると、不正な偽信号が発生したり、色再現が悪化する現象が見られるという問題がある。特に、長波長光の場合、入射深度が大きいために、遮光画素側に到達する可能性が高くなる。
これに対して従来は、上述した特許文献に開示されるように、遮光膜上や端部に低透過率の膜を配置しているが、有効画素領域側から回折や反射によって遮光膜下に入り込む光に対する対策にはなっていない。
このため、例えば有効画素領域と遮光画素領域との中間に十分なスペース（境界領域）を確保して、有効画素領域側から遮光画素領域側への不正な光の入射を阻止することも考えられるが、画素アレイ部の面積が大きくなってしまい、撮像素子の小型化が妨げられるという問題が生じる。
【０００４】
そこで本発明は、画素アレイ部の大型化を抑制しつつ、遮光画素領域への不正な光の入射を適切に防止して正確な黒基準を得ることができる固体撮像素子及び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】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明の固体撮像素子は、受光面に入射する光の量に応じた信号電荷を生成する複数の画素を２次元方向に配置され、被写体の撮像に用いる有効画素領域と、前記有効画素領域の近傍に配置される黒基準信号を得るための遮光画素領域と、前記有効画素領域と遮光画素領域との中間に配置される境界領域とを有する画素アレイ部と、前記画素アレイ部の遮光画素領域上に絶縁膜を介して配置され、前記遮光画素領域を遮光する遮光膜と、前記画素アレイ部及び遮光膜上に絶縁膜を介して配置され、前記複数の画素に入射する光の波長成分を画素毎に制限する光学フィルタとを具備し、前記光学フィルタは、前記有効画素領域に対応する有効部と、前記境界領域及び遮光画素領域に対応する無効部とを有し、前記無効部に配置される光学フィルタに少なくとも可視光の長波長光の通過を抑制する入光抑制フィルタを配置したことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の固体撮像素子は、受光面に入射する光の量に応じた信号電荷を生成する複数の画素を２次元方向に配置され、被写体の撮像に用いる有効画素領域と、前記有効画素領域の近傍に配置される黒基準信号を得るための遮光画素領域と、前記有効画素領域と遮光画素領域との中間に配置される境界領域とを有する画素アレイ部と、前記画素アレイ部上に絶縁膜を介して配置される配線層と、前記配線層内の前記画素アレイ部の遮光画素領域に対応する領域に配置され、前記遮光画素領域を遮光する遮光膜と、前記画素アレイ部及び遮光膜上に絶縁膜を介して配置され、前記複数の画素に入射する光の波長成分を画素毎に制限する光学フィルタとを具備し、前記光学フィルタは、前記有効画素領域に対応する有効部と、前記境界領域及び遮光画素領域に対応する無効部とを有し、前記無効部に配置される光学フィルタに少なくとも可視光の長波長光の通過を抑制するフィルタを配置したことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の撮像装置は、被写体を固体撮像素子によって撮像する撮像部と、被写体像を撮像部に入射させる撮像光学系と、前記撮像部によって撮像した画像を信号処理する信号処理部と、前記信号処理部によって処理した画像データを表示する表示部と、前記信号処理部によって処理した画像データを記録する記録部と、操作入力を行う操作部とを具備し、前記固体撮像素子は、受光面に入射する光の量に応じた信号電荷を生成する複数の画素を２次元方向に配置され、被写体の撮像に用いる有効画素領域と、前記有効画素領域の近傍に配置される黒基準信号を得るための遮光画素領域と、前記有効画素領域と遮光画素領域との中間に配置される境界領域とを有する画素アレイ部と、前記画素アレイ部の遮光画素領域上に絶縁膜を介して配置され、前記遮光画素領域を遮光する遮光膜と、前記画素アレイ部及び遮光膜上に絶縁膜を介して配置され、前記複数の画素に入射する光の波長成分を画素毎に制限する光学フィルタとを具備し、前記光学フィルタは、前記有効画素領域に対応する有効部と、前記境界領域及び遮光画素領域に対応する無効部とを有し、前記無効部に配置される光学フィルタに少なくとも可視光の長波長光の通過を抑制する入光抑制フィルタを配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の固体撮像素子及び撮像装置によれば、固体撮像素子の画素アレイ部上に配置される光学フィルタを、画素アレイ部の有効画素領域に対応する有効部と、画素アレイ部の境界領域及び遮光画素領域に対応する無効部とに分け、無効部に配置される光学フィルタに少なくとも可視光の長波長光の通過を抑制する入光抑制フィルタを配置したことから、境界領域側から入射して遮光画素領域側に到達する長波長光を有効に防止できる。
したがって、境界領域のスペースを大きくとることなく、遮光画素領域（ＯＰＢ）への不正入射光を抑制して、正確な黒基準を測定でき、高品位の撮像画像を出力できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の実施例による撮像装置の構成例を示すブロック図である。
本例の撮像装置は、デジタルスチルカメラまたはデジタルビデオカメラとして構成されており、撮像光学系１０、撮像部２０、信号処理部３０、表示部４０、記録部５０、操作部６０等で構成されている。
撮像光学系１０は各種レンズや絞り機構等を含み、被写体像を撮像部２０に導く。撮像部２０はＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子によって被写体像を撮像する。
信号処理部３０は、撮像部２０によって取得した画像信号にフォーマット変換等の処理を施し、表示用や記録用のデータに変換する。表示部４０は信号処理部３０によって処理した画像データを表示する液晶表示器等であり、記録部５０は信号処理部３０によって処理した画像データを記録媒体に記録する。また、操作部６０はシャッタボタン、各種機能キー、及びカーソルキー等を含み、ユーザが本撮像装置を操作するための各種入力を行うものである。
【００１０】
また、図２は本例の撮像部に用いられる固体撮像素子の一例（ＣＭＯＳイメージセンサ）を示す平面図であり、図３は図２に示す固体撮像素子の内部構造を示す断面図である。
図２に示すように、本例のＣＭＯＳイメージセンサは、半導体チップ１００上に画素アレイ部１１０、周辺回路部１２０、及び入出力端子部１３０等を設けたものである。
画素アレイ部１１０は、それぞれフォトダイオードや画素トランジスタで構成される多数の画素を２次元配列で配置したものである。この画素アレイ部１１０の大部分が有効画素領域１１１であり、被写体の撮像を行い、その撮像信号を出力する。また、画素アレイ部１１０の周辺部には、有効画素領域１１１の黒基準信号を得るための遮光画素領域（ＯＰＢ）１１３が形成されている。また、有効画素領域１１１と遮光画素領域１１３との間には、ＯＰＢへの不正入射光を防止するための、境界領域１１２が設けられている。なお、本例では２画素列分が境界領域１１２として割り当てられている。
これら有効画素領域１１１、境界領域１１２、及び遮光画素領域１１３の各画素は、基本的に同一プロセスで同時形成され、同一の構造を有している。そして、図２では省略するが、遮光画素領域１１３の上部領域にアルミ等によるメタル遮光膜が形成される。
【００１１】
また、周辺回路部１２０は、画素アレイ部１１０と共通のＣＭＯＳプロセスにより、画素アレイ部を駆動するための駆動回路や各種の信号処理回路等が形成されている。また、入出力端子部１３０は、外部機器（本例では撮像装置本体）との間で種々の信号をやり取りする入力端子及び出力端子で構成されている。
このように形成された半導体チップ１００の上面には、さらにカラーフィルタやオンチップレンズ（図２では省略する）が取り付けられ、センサモジュールとして撮像装置内に組み込まれる。
なお、図２に示す例では、有効画素領域の４辺に沿って遮光画素領域（ＯＰＢ）を配置したが、遮光画素領域（ＯＰＢ）の配置方法としては、バランス良く黒基準を測定できるものであれば良く、例えば有効画素領域の両側の２辺に沿って配置したり、各辺の一部や各コーナー部に分散してブロック状に配置したり、様々な方法が可能であり、本発明において特に限定されないものとする。
【００１２】
次に図３は、上述した有効画素領域から遮光画素領域に至る領域の断面を示している。本図において、シリコン基板２００には、光電変換素子としてのフォトダイオード２１０が形成され、基板上面の受光面から入射した光を光電変換し、信号電荷を蓄積する。なお、シリコン基板２００には、フォトダイオード２１０の他に画素回路を構成する増幅、転送、リセット、選択等の各種ＭＯＳトランジスタ（画素トランジスタ）が形成されているが、ここでは本発明の特徴に直接関係しないため省略している。
また、シリコン基板２００上には、不図示のゲート酸化膜等を介して層間絶縁膜２２０が配置され、この絶縁膜２２０内に複数層の配線膜２３０、２４０によって各種配線パターン２３１、２４１が形成されている。なお、図示の例では、２層配線の例を示している。
ここで、層間絶縁膜の材料としては透明なシリコン酸化膜等が用いられる。また、配線膜の材料としては、例えばシリコン基板に近い下層の配線膜２３０にはポリシリコン膜が用いられ、上層の配線膜２４０にはアルミ等のメタル膜が用いられている。
そして、本例では、この上層のアルミ配線膜２４０を用いて遮光膜２４２が形成されている。
この遮光膜２４２は、上述した画素アレイ部１１０の遮光画素領域１１３に対応する領域に配置されており、上方から入射する光を遮断し、遮光画素領域１１３への入光を阻止するものである。これにより、遮光画素領域１１３は基本的に遮光され、ＯＰＢとして機能する。一方、有効画素領域１１１や境界領域１１２では、上方からの入射光が各配線パターン２３１、２４１の間を通って各画素のフォトダイオード２１０に入光する。
【００１３】
また、このような配線層２４０（遮光膜２４２）の上部には、さらに絶縁膜２２０が積層され、平坦化膜や保護膜として機能しており、この最上層の絶縁膜２２０の上面にカラーフィルタ２５０が形成され、その上面にオンチップマイクロレンズ２６０が形成されている。
このカラーフィルタ２５０とマイクロレンズ２６０は、画素アレイ部１１０の全領域にわたって形成されているが、カラーフィルタ２５０については、有効画素領域１１１に対応する有効部２５０Ａと、境界領域１１２及び遮光画素領域１１３に対応する無効部２５０Ｂとに分かれており、有効部２５０Ａと無効部２５０Ｂとで異なるフィルタ特性を有するものとなっている。
すなわち、有効部２５０Ａのフィルタは、通常のカラーフィルタとして機能するものであり、本例では、赤緑青（ＲＧＢ）の３原色カラーフィルタが用いられ、所定のパターンでＲＧＢに割り当てられた各画素のフォトダイオードにＲＧＢの成分光が入射するようになっている。
【００１４】
これに対して無効部２５０Ｂは有効部２５０Ａと異なるパターンを有し、特に可視光の長波長側の光成分を減衰する構造となっている。
この無効部２５０Ｂのフィルタとしては、種々のフィルタ構造が可能であるが、まず第１の例として、３原色フィルタを用いた場合に、最も長波長光の透過率が高い赤フィルタを最も長波長光の透過率が低い青フィルタに置き換えることが考えられる。
図３はこの例を示しており、有効部側のフィルタには赤フィルタ２５１を含むが、無効部側には青フィルタ２５２と緑フィルタ２５３だけが配置される状態を示している。
図４はこのようなフィルタ構成を従来との比較で示しており、図４（Ａ）に示す従来のフィルタ構造では、有効部の３原色カラーフィルタ配列をそのまま無効部に延長して設けているが、図４（Ｂ）に示す本例のフィルタ構造では、無効部側で赤フィルタを青フィルタに置き換えたフィルタ構造となっている。また、無効部のうち２列分が画素アレイ部の境界領域に対応しており、それより内側は有効部（有効画素領域）として被写体の撮像に用いる構造となっている。
このようなフィルタ構造により、画素アレイ部の境界領域上からの長波長光の入光を有効に抑制し、長波長光を遮光画素側に到達させない構造を得る。この結果、境界領域のスペースを最小限に抑えつつ、遮光画素側への不正入射を適正に阻止し、黒基準の正確な測定を可能とすることができる。
特に、この方法では、フィルタのパターンを変えるだけで実現でき、従来の製造工程を大幅に変えることなく低コストで実現できる利点がある。
【００１５】
また、第２の例として、無効部側のフィルタを青フィルタ２５２だけで統一する方法が可能である。上述のように青フィルタは３原色の中で最も長波長光を減衰できるため、赤フィルタに加えて緑フィルタも青フィルタに置き換えて無効部を青フィルタで統一することで、長波長光を遮光画素側に到達させない構造を得る。
図５はこのようなフィルタ構成を従来との比較で示している。図５（Ａ）に示す従来のフィルタ構造では、遮光画素領域の上部だけを青フィルタとしているが、この場合には、画素アレイ部の境界領域から遮光画素領域側に長波長光が回り込む恐れがある。しかし、図５（Ｂ）に示す本例のフィルタ構造では、遮光画素領域から境界領域に至る無効部全体に青フィルタが配置され、遮光画素領域への長波長光の進入を有効に防止できる。
したがって、本例では、境界領域のスペースを最小限に抑えつつ、遮光画素側への不正入射を適正に阻止し、黒基準の正確な測定を可能とすることができる。また、本例においても、フィルタのパターンを変えるだけで実現でき、従来の製造工程を大幅に変えることなく低コストで実現できる。
【００１６】
また、第３の例として、無効部側のフィルタを青フィルタと赤フィルタの２層構造とする方法が可能である。すなわち、３原色フィルタにおいては、赤フィルタと青フィルタとを重ねることで、強力な遮光効果を得ることができるので、無効部側でこの構造を採用することにより、遮光画素領域への不正入射をさらに有効に防止できる。
図６はこの場合のフィルタ構造を示す断面図である。図示のように、無効部のフィルタを下層の赤フィルタ２５１と上層の青フィルタ２５２の２重構造としている。ただし、この場合、マイクロレンズ２６０を搭載する際の下地が、２重構造のフィルタによって段差となるため、図示のように、赤フィルタ２５１を境界領域の途中までとし、青フィルタを有効画素領域側に延在させた構造とすることで、段差の角度を緩和し、マイクロレンズの形成に支障のない下地形状としている。
図７はこのようなフィルタ構成を従来との比較で示している。図７（Ａ）に示す従来のフィルタ構造では、遮光画素領域の上部だけを赤フィルタと青フィルタの２重構造としているが、この場合には、画素アレイ部の境界領域から遮光画素領域側に長波長光が回り込む恐れがある。しかし、図７（Ｂ）に示す本例のフィルタ構造では、遮光画素領域から境界領域に至る無効部全体に赤フィルタと青フィルタの２重フィルタが配置され、遮光画素領域への光の進入を有効に防止できる。
したがって、本例では、境界領域のスペースを最小限に抑えつつ、遮光画素側への不正入射を適正に阻止し、黒基準の正確な測定を可能とすることができる。また、本例においても、フィルタのパターンを変えるだけで実現でき、従来の製造工程を大幅に変えることなく低コストで実現できる。
【００１７】
また、第４の例として、無効部に黒フィルタを用いる方法が可能である。黒フィルタであれば、全ての可視光の入射を阻止でき、また配線層内の光も吸収できるため、遮光画素領域の高い遮光効果を得ることが可能である。
図８はこのようなフィルタ構成を従来との比較で示している。図８（Ａ）に示す従来のフィルタ構造では、遮光画素領域の上部だけに黒フィルタ２５４を設けているが、この場合には、画素アレイ部の境界領域から遮光画素領域側に長波長光が回り込む恐れがある。しかし、図８（Ｂ）に示す本例のフィルタ構造では、遮光画素領域から境界領域に至る無効部全体に黒フィルタ２５４が配置され、遮光画素領域への光の進入を有効に防止できる。
したがって、本例では、境界領域のスペースを最小限に抑えつつ、遮光画素側への不正入射を適正に阻止し、黒基準の正確な測定を可能とすることができる。ただし、通常は用いない黒フィルタを設けることから、その分、新規な工程を設ける必要があり、コストがかかることになるが、十分な遮光効果を得たい場合には有効な方法である。なお、ここでは黒フィルタを用いたが、遮光効果のある他の色のフィルタを用いることも可能である。
また、以上の例では、３原色フィルタを用いた場合を前提としたが、シアン、マゼンタ、イエローの補色フィルタを用いる構成においても同様に工夫でき、例えばシアンフィルタを無効部に配置して遮光を行うようにしてもよいし、黒色フィルタを用いることももちろん可能である。
【００１８】
以上のように本例では、有効画素領域と遮光画素領域との間に境界領域を設け、この遮光画素領域から境界領域にわたる領域をカラーフィルタの無効部として、光透過率の低いフィルタを設けたことから、例えば赤色光等の長波長の入射を有効に抑制してＯＰＢへの不正入射光を防止することができ、正確な黒基準の検出を実現でき、安定した画質の固体撮像素子を提供できる。また、このようなフィルタ構造により、境界領域のスペースを大きく取ることなく、ＯＰＢへの不正入射光を有効に防止でき、画素アレイ部の省スペース化にも貢献でき、固体撮像素子の小型化に寄与できる。
なお、ＯＰＢへの不正入射光を防止する方法として、単純に遮光膜を境界領域まで延在させた場合には、逆に、配線層内での反射や回折による不正入射光が遮光膜の下に入り易くなり、また、いったん遮光膜の下に入り込んだ光が遮光膜に遮られて外部に放出されなくなって反射光としてＯＰＢ内に残ることになり、偽信号として永く留まることとなるので、返って黒基準の精度を下げてしまうことになる。
これに対し、本例では、境界領域に低透過率のフィルタを配置することにより、特に長波長の不正入射を防止してＯＰＢに到達する入射光を排除するとともに、配線層内の光が境界領域のフィルタを通して外部に放出されることを可能とし、ＯＰＢに至る不正入射光を有効に防止して正確な黒基準の測定を可能とするものである。
【００１９】
なお、以上の説明は、本発明の固体撮像素子をＣＭＯＳイメージセンサを前提として説明したが、本発明の固体撮像素子は光電変換素子の受光面上に配線層を持たないＣＣＤイメージセンサにも同様に適用することができる。
また、上述のようなカラー画像を撮影する固体撮像素子に限らず、例えば赤外線等の特殊用途に用いるような素子にも同様に適用できるものである。
また、本発明を適用できる撮像装置としては、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラに限らず、各種監視カメラや医療用内視鏡等にも広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例による撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す撮像装置に用いられる固体撮像素子の一例を示す平面図である。
【図３】図２に示す固体撮像素子の素子構造を示す断面図である。
【図４】図２に示す固体撮像素子で用いるフィルタ構造の第１の例を従来例と対比して示す平面図である。
【図５】図２に示す固体撮像素子で用いるフィルタ構造の第２の例を従来例と対比して示す平面図である。
【図６】図２に示す固体撮像素子で用いるフィルタ構造の第３の例を示す断面図である。
【図７】図６に示すフィルタ構造の第３の例を従来例と対比して示す平面図である。
【図８】図２に示す固体撮像素子で用いるフィルタ構造の第４の例を従来例と対比して示す平面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０……撮像光学系、２０……撮像部、３０……信号処理部、４０……表示部、５０……記録部、６０……操作部、１１０……画素アレイ部、１１１……有効画素領域、１１２……境界領域、１１３……遮光画素領域（ＯＰＢ）、１２０……周辺回路部、１３０……入出力端子部、２００……シリコン基板、２１０……フォトダイオード、２２０……絶縁膜、２３０、２４０……配線膜、２３１、２４１……配線パターン、２４２……遮光膜、２５０……カラーフィルタ、２５０Ａ……有効部、２５０Ｂ……無効部、２５１……赤フィルタ、２５２……青フィルタ、２５３……緑フィルタ、２５４……黒フィルタ、２６０……マイクロレンズ。
【図１】
2007042933.tif 000003
【図２】
2007042933.tif 000004
【図３】
2007042933.tif 000005
【図４】
2007042933.tif 000006
【図５】
2007042933.tif 000007
【図６】
2007042933.tif 000008
【図７】
2007042933.tif 000009
【図８】
2007042933.tif 000010