(57)【要約】【課題】ダイナミックレンジなどの画像品質を維持しながら、撮像画素の微細化を図ることが可能な単板式の固体撮像装置およびこれを撮像デバイスとして備えるカメラを提供する。【解決手段】固体撮像装置においては、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇが八角形に形成されており、赤色カラーフィルタ層２４０Ｒおよび青色カラーフィルタ層２４０Ｂが四角形に形成されている。また、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇは、他の色のカラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｂに比べて大きな面積を以って設定されており、さらに、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇが形成されてなる撮像画素部の数は、固体撮像装置の撮像領域における総画素数Ｎに対し、Ｎ／２に設定されている。【選択図】図２
2007288294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に対し、その面方向に、各々が光電変換機能を有する受光部を有する複数の撮像画素が二次元形成され、
前記半導体基板の厚み方向において、前記受光部よりも入射光の光路上流に、赤色および緑色および青色の各カラーフィルタが前記撮像画素の各々に対応して配されてなる固体撮像装置であって、
前記緑色のカラーフィルタの各々は、他の色のカラーフィルタの各々に比べて大きな面積を以って形成されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
撮像画素単位において、前記赤色のカラーフィルタまたは前記青色のカラーフィルタに対する前記緑色のカラーフィルタの面積比率は、ＪＰＥＧ圧縮処理時におけるＲＧＢ色空間からＹＵＶ色空間への変換での輝度情報に対する緑色の輝度データが寄与する割合に基づき設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記緑色のカラーフィルタの各々は、これを平面視するときに八角形状となっており、
前記赤色および青色のカラーフィルタの各々は、これを平面視するときに四角形状となっている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記各色のカラーフィルタの各々に内接する仮想円を描くとき、
前記緑色のカラーフィルタに内接される仮想円の径は、前記赤色または青色のカラーフィルタに内接される仮想円の径に対して、１．１倍以上２倍以下である
ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記緑色のカラーフィルタが配されてなる撮像画素の形成数は、前記赤色のカラーフィルタが配されてなる撮像画素の形成数と、前記青色のカラーフィルタが配されてなる撮像画素の形成数とを足し合わせた数に略等しい
ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
隣り合う撮像画素での各カラーフィルタは、互いの間に隙間を生じないように、突き合せまたはオーバーラップする状態で形成されている
ことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
各撮像画素における前記受光部は、当該撮像画素における前記カラーフィルタの面積に応じて、その面積が設定されている
ことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項８】
各撮像画素には、前記カラーフィルタよりも光路上流に、集光機能を有するオンチップレンズが配されており、
各撮像画素における前記オンチップレンズのサイズは、当該撮像画素における前記カラーフィルタの面積に応じて設定されている
ことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の固体撮像装置。
【請求項９】
請求項１から８に記載の固体撮像装置を撮像デバイスとして備える
ことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置およびカメラに関し、特に単板式固体撮像装置におけるカラーフィルタの配列に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像装置は、ディジタルスチルカメラやディジタルムービーカメラなどの撮像デバイスとして広く用いられている。固体撮像装置としてのＣＭＯＳイメージセンサは、一枚の半導体基板に対し、光を受光しこれを光電変換する撮像領域と、撮像領域からの画像信号を取り出すための周辺回路領域とからなる。撮像領域には、半導体基板の面方向において、数百万のフォトダイオード（受光部）が配列され、その一つ一つを以って撮像画素が構成されている。また、各撮像画素には、フォトダイオードの他に、増幅用、選択用およびリセット用などのトランジスタ素子領域が形成され、また、複数の層にわたって配線層が形成されている（特許文献１を参照）。
【０００３】
また、各撮像画素には、各フォトダイオードの上方、即ち、入射光の光路上流に、入射光の中から所要の波長成分（赤色成分、緑色成分、青色成分）だけを透過させるカラーフィルタが配されている。図５（ａ）に示すように、固体撮像装置では、赤色カラーフィルタ１０００Ｒ、緑色カラーフィルタ１０００Ｇ、青色カラーフィルタ１０００Ｂが格子状に配されている（特許文献２を参照）。なお、図５（ａ）に示すような各色カラーフィルタ１０００Ｒ、１０００Ｇ、１０００Ｂの配列をベイヤ配列という。
【０００４】
また、各撮像画素には、最も光路上流に、入射光をフォトダイオードへと集光するオンチップレンズが形成されている。オンチップレンズは、集光効率などの観点から円形レンズが用いられるのが一般的である。このため、各撮像画素における有効領域は、図５（ｂ）に示すような内接円１００１Ｒ、１００１Ｇ、１００１Ｂの内方領域となり、比率で７８．５［％］の面積を有する。
【特許文献１】特開２００２−３３５４５５号公報
【特許文献２】特開２０００−３１６１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の固体撮像装置では、ダイナミックレンジなどの撮像品質を維持しながら撮像画素の微細化を図っていくことが困難である。即ち、固体撮像装置に対しては、より一層の高解像度化のため、単位撮像画素あたりの占める面積の縮小が求められており、これに伴いフォトダイオードのサイズも小さくならざるを得ず、ダイナミックレンジなどの画像品質を十分に保つことが困難となってきている。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決しようとなされたものであって、ダイナミックレンジなどの画像品質を維持しながら、撮像画素の微細化を図ることが可能な単板式の固体撮像装置およびこれを備えるカメラ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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、半導体基板に対し、その面方向において、各々が光電変換機能を有する受光部を有する複数の撮像画素が二次元形成され、半導体基板の厚み方向において、受光部よりも入射光の光路上流に、赤色および緑色および青色の各カラーフィルタが撮像画素の各々に対応して配されてなる固体撮像装置であって、緑色のカラーフィルタの各々は、他の色（赤色および青色）のカラーフィルタの各々に比べて大きな面積を以って形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るカメラは、上記本発明に係る固体撮像装置を撮像デバイスとして備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように、本発明に係る固体撮像装置およびこれを備えるカメラでは、緑色のカラーフィルタの各々の大きさが、赤色および青色のカラーフィルタの各々の大きさに比べて大きく設定されているので、撮像領域のサイズの縮小を図った場合にも高いダイナミックレンジを維持することができる。これは、人間の眼の分光特性が緑色付近をピークとしていることに着目したものであり、高いダイナミックレンジを得る上で緑色の撮像画素のサイズを大きくすることが有効であるという見地に基づくものである。即ち、本発明に係る固体撮像装置では、緑色のカラーフィルタを赤色および青色の各カラーフィルタと同一のサイズとするのではなく、赤色および青色の各カラーフィルタのサイズよりも大きく設定しているので、撮像領域全体のサイズを縮小していった場合にも人間の眼の分光特性という観点からダイナミックレンジを高く維持することができる。
【００１０】
本発明に係る固体撮像装置では、次のようなバリエーションを採用することができる。
上記本発明に係る固体撮像装置では、赤色のカラーフィルタまたは青色のカラーフィルタに対する緑色のカラーフィルタの面積比率（撮像画素単位での面積比率）が、ＪＰＥＧ圧縮処理時におけるＲＧＢ色空間からＹＵＶ色空間への変換での輝度情報に対する緑色の輝度データが寄与する割合に基づき設定されている、という構成を採ることができる。
【００１１】
また、上記本発明に係る固体撮像装置では、緑色のカラーフィルタの各々が、これを平面視するときに八角形状となっており、且つ、赤色および青色のカラーフィルタの各々が、これを平面視するときに四角形状となっている、という構成を採ることができる。
また、上記本発明に係る固体撮像装置では、各色のカラーフィルタの各々に内接する仮想円を描くとき、緑色のカラーフィルタに内接される仮想円の径が、赤色または青色のカラーフィルタに内接される仮想円の径に対し１．１倍以上２倍以下である、という構成を採ることができる。
【００１２】
また、上記本発明に係る固体撮像装置およびこれを備えるカメラでは、緑色のカラーフィルタが配されてなる撮像画素の形成数が、赤色のカラーフィルタが配されてなる撮像画素の形成数と、青色のカラーフィルタが配されてなる撮像画素の形成数とを足し合わせた数に略等しい、という構成とすることができる。
また、上記本発明に係る固体撮像装置およびこれを備えるカメラでは、隣り合う撮像画素での各カラーフィルタが、互いの間に隙間を生じないように、突き合せまたはオーバーラップする状態で形成されている、という構成を採ることができる。
【００１３】
また、上記本発明に係る固体撮像装置では、各撮像画素における受光部が、当該撮像画素におけるカラーフィルタの面積に応じて、その面積が設定されている、という構成を採ることができる。
また、上記本発明に係る固体撮像装置およびこれを備えるカメラでは、各撮像画素において、カラーフィルタよりも光路上流に、集光機能を有するオンチップレンズが配されており、各撮像画素におけるオンチップレンズのサイズが、当該撮像画素におけるカラーフィルタの面積に応じて設定されている、という構成を採ることができる。
【００１４】
なお、本発明に係るカメラは、ディジタルスチルカメラおよびディジタルムービーカメラを含むものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で用いる各実施の形態は、本発明の構成およびそこから奏される作用・効果を分かり易く説明するためのあくまでも一例であって、本発明は、効果を奏するための本質的部分以外について、これらに何ら限定を受けるものではない。
１．固体撮像装置１の構成
実施の形態に係る固体撮像装置１の構成について、図１（ａ）を用い説明する。
【００１６】
先ず、本実施の形態に係る固体撮像装置１は、ディジタルスチルカメラあるいはディジタルムービーカメラにおける撮像デバイスとして用いられるものである。
図１（ａ）に示すように、固体撮像装置１は、半導体基板１０をベースとして形成された撮像領域２０と回路領域３０とを有している。図示を省略しているが、撮像領域２０には、半導体基板１０の主面方向に、複数の撮像画素部２００が二次元配置されている（図１（ｂ）を参照）。
【００１７】
一方、回路領域３０には、タイミング発生回路部３１、垂直シフトレジスタ部３２、画素選択回路部３３および水平シフトレジスタ部３４などが形成されている。このうち垂直シフトレジスタ部３２および水平シフトレジスタ部３４は、ともにダイナミック回路で構成されており、タイミング発生回路部３１からの撮像領域２０の各撮像画素部２００あるいは画素選択回路部３３に対し順次駆動（スイッチング）パルスを出力する。また、画素選択回路部３３は、行単位の撮像画素部２００ごとに対応して形成されたスイッチング素子部（図示を省略。）を備えており、水平シフトレジスタ部３４からのパルスを受けて順次ＯＮ状態となる。
【００１８】
撮像領域２０における撮像画素部２００は、各々が増幅部を備えた増幅型単位画素であって、光電変換された信号電荷は、垂直シフトレジスタ部３２で選択された行と、画素選択回路部３３がＯＮ状態となっている列との交差した撮像画素部２００から読み出される構成を採っている。タイミング発生回路部３１は、垂直シフトレジスタ部３２および水平シフトレジスタ部３４に対し電源電圧やタイミングパルスなどを印加する。
【００１９】
２．撮像領域２０の構成
撮像領域２０の構成について、図１（ｂ）を用い説明する。なお、図１（ｂ）では、撮像領域２０の撮像画素部２００の一部分について図示をしている。
図１（ｂ）に示すように、撮像領域２０における撮像画素部２００の各々には、半導体基板１０の表面からその厚み方向の内方に向けて光電変換機能を有するフォトダイオードＰＤが形成されている。また、半導体基板１０の表面からその厚み方向内方に向けての領域には、上記フォトダイオードＰＤから間隔をあけて、且つ、互いの間にも間隔をあけて浮遊拡散層２０２、増幅トランジスタＴＲＡのドレイン２０３、増幅トランジスタＴＲＡのソースと選択トランジスタＴＲＳのドレインとを兼ねる共用電極２０５、および選択トランジスタＴＲＳのソース２０７が、Ｘ軸方向の左から右に向けて順に形成されている。また、隣り合う撮像画素部２００の間には、画素分離層２０８が形成されている。
【００２０】
半導体基板１０の表面上には、上記画素分離層２０８が形成された領域を除き、ゲート絶縁膜２１０が被覆形成されている。ゲート絶縁膜２１０の表面上には、フォトダイオードＰＤと浮遊拡散層２０８との間に相当する領域に転送ゲート２０１が形成され、ドレイン２０３と共用電極２０５との間に相当する領域に増幅トランジスタＴＲＡのゲート２０４が形成されている。また、ゲート絶縁膜２１０の表面上には、共用電極２０５と選択トランジスタＴＲＳのソース２０７との間に相当する領域に選択トランジスタＴＲＳのゲート２０６が形成されている。
【００２１】
また、ゲート絶縁膜２１０の表面上には、配線層２１１、２１２が各々平坦化膜２２１、２２２を間に挟んだ状態で形成され、配線層２１２の上には、間に平坦化膜２２３を挟んだ状態で遮光膜２１３が形成されている。配線層２１１、２１２と転送ゲート２０１、ゲート２０４、２０６、浮遊拡散層２０２およびソース２０７などと、コンタクトプラグ２３１により接続されている。
【００２２】
配線層２１１、２１２および遮光膜２１３の各々は、フォトダイオードＰＤのＺ軸方向上方にかからない状態に形成されている。さらに、遮光膜２１３の上には、間に平坦化膜２２４を挟んだ状態でカラーフィルタ層２４０が形成され、その上に、平坦化膜２２５を挟んだ状態でマイクロレンズ２５０が形成されている。
カラーフィルタ層２４０は、撮像画素部２００ごとに色分けされている。これについては、後述する。
【００２３】
なお、撮像画素部２００には、上記増幅トランジスタＴＲＡおよび選択トランジスタＴＲＳの他に、転送トランジスタおよびリセットトランジスタなどが構成として含まれているが、図１（ｂ）では、その図示を省略する。
外方より固体撮像装置１における撮像領域２０に入射した光は、マイクロレンズ２５０で集光され、カラーフィルタ層２４０で色選択（赤色、緑色、青色の内の選択された色の周波数成分だけを透過）がなされた後にフォトダイオードＰＤに入射する。撮像領域２０における入射光の光路は、図１（ｂ）におけるＺ軸方向の上方から下方に向けての方向に設定される。
【００２４】
３．カラーフィルタ層２４０の構成
上記固体撮像装置１の構成の中で本実施の形態で最も特徴的な部分であるカラーフィルタ層２４０の構成について、図２を用い説明する。図２は、固体撮像装置１におけるカラーフィルタ層２４０の一部を平面的に見た（図１（ｂ）におけるＺ軸方向上方から下向きに見た）模式平面図である。
【００２５】
図２に示すように、固体撮像装置１においては、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇが八角形に形成されており、赤色カラーフィルタ層２４０Ｒおよび青色カラーフィルタ層２４０Ｂが四角形に形成されている。また、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇは、他の色のカラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｂに比べて大きな面積をもって設定されており、さらに、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇが形成されてなる撮像画素部２００の数は、固体撮像装置１の撮像領域２０における総画素数Ｎに対し、Ｎ／２に設定されている。赤色カラーフィルタ層２４０Ｒおよび青色カラーフィルタ層２４０Ｂの各画素数は、互いに略同一であり、総画素数Ｎに対し、それぞれＮ／４に設定されている。
【００２６】
さらに、図２に示すように、各カラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂの各間には、隙間が無く、実際には、各カラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂは、若干のオーバーラップを有する状態で形成されている。このようにカラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂを、各間に隙間を生じることなく効率的に配列することができるのは、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇを八角形とし、且つ、赤色カラーフィルタ層２４０Ｒおよび青色カラーフィルタ層２４０Ｂを四角形とし、本実施の形態に係る固体撮像装置１では、上記各色カラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂの組み合わせを以って全体のカラーフィルタ層２４０を構成しているためである。
【００２７】
４．各色カラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂのサイズ
上述のように、本実施の形態に係る固体撮像装置１では、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇの面積を、他の色のカラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｂよりもそのサイズを大きく設定しているが、各カラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂのサイズの詳細について、図３を用い説明する。図３は、固体撮像装置１のカラーフィルタ層２４０から、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇを２画素と、赤色カラーフィルタ層２４０Ｒおよび青色カラーフィルタ層２４０Ｂをそれぞれ１画素とを抜き出して模式的に描いた図である。
【００２８】
先ず、従来の固体撮像装置におけるベイヤ配列での各カラーフィルタ層１０００Ｒ、１０００Ｇ、１０００Ｂの輪郭を、図３において、二点鎖線で示す。そして、上述のように、ベイヤ配列に係る各カラーフィルタ層１０００Ｒ、１０００Ｇ、１０００Ｂの有効領域は、内接円１００１Ｒ、１００１Ｇ、１００１Ｂの内方領域となる。そして、この各内接円１００１Ｒ、１００１Ｇ、１００１Ｂの直径を”Ｄ１”とする。
【００２９】
次に、図３に示すように、本実施の形態に係る固体撮像装置１における緑色カラーフィルタ層２４０Ｇの輪郭に対する内接円２４１Ｇを引き、その直径を”Ｄ２”とする。また、赤色カラーフィルタ層２４０Ｒおよび青色カラーフィルタ層２４０Ｂの輪郭に対する内接円２４１Ｒ、２４１Ｂを引き、その直径を”Ｄ３”とする。なお、本実施の形態においては、赤色カラーフィルタ層２４０Ｒと青色カラーフィルタ層２４０Ｂとは、同一サイズの四角形としている。
【００３０】
本実施の形態においては、従来のベイヤ配列における内接円１００１Ｒ、１００１Ｇ、１００１Ｂの直径Ｄ１に対し、内接円２４１Ｇの直径Ｄ２および内接円２４１Ｒ、２４１Ｂの直径Ｄ３が、それぞれ次の関係を以って設定されている。
【００３１】
【数１】
2007288294.tif 000003
【００３２】
【数２】
2007288294.tif 000004
【００３３】
上記［数１］および［数２］より、内接円２４１Ｇの直径Ｄ２は、内接円２４１Ｒ、２４１Ｂの各直径Ｄ３に対し、（０．７０７／０．２９３）倍となっている。なお、固体撮像装置１における撮像領域２０の全体に対し、撮像領域２０内の全ての内接円２４１Ｒ、２４１Ｇ、２４１Ｂの占める合計面積の比率は、略９２［％］となっている。
５．各色カラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂのサイズの設定
本実施の形態に係る固体撮像装置１においては、各色カラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂの各サイズが上記のように設定されているのであるが、その設定理由は次の通りである。
【００３４】
先ず、固体撮像装置１では、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇを有する撮像画素部２００からの輝度情報が主たる要素として取得される画像処理手順が採られるのが一般的である。そして、従来の固体撮像装置におけるベイヤ配列では、図５に示したような、縦横２行２列の単位を基として緑色カラーフィルタ層１０００Ｇを千鳥格子状に配し、残りの２箇所の各々に赤色カラーフィルタ層１０００Ｒおよび青色カラーフィルタ層１０００Ｂが均等に配されている。このように、従来のベイヤ配列においては、対称性と緑色カラーフィルタ層１０００Ｇを有する撮像画素部が多く配されていることで、緑色カラーフィルタ層１０００Ｇの面積を２倍として、高い輝度再現性を得ている。
【００３５】
次に、固体撮像装置１が搭載されるディジタルカメラなどでは、ＪＰＥＧ等の画像フォーマットが主に用いられており、ＹＵＶ色空間で表される情報が用いられる。このフォーマットにおいては、緑色の割り当てビットが全体の半分を占め、緑色の情報量を多くして全体としての情報量の増加が図られる。また、ＪＰＥＧにおけるＲＧＢの三原色の輝度データからＹＵＶ色空間における輝度・色差データへの変換では、次のような関係が成立する。
【００３６】
【数３】
2007288294.tif 000005
【００３７】
【数４】
2007288294.tif 000006
【００３８】
【数５】
2007288294.tif 000007
【００３９】
上記［数３］〜［数５］に示す通り、輝度情報Ｙにおける緑色の輝度データＧの寄与割合は、青色の輝度データＢの約５倍であり、赤色の輝度データＲの約２倍である。即ち、固体撮像造装置１においては、広いダイナミックレンジを確保するための方策として、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇを有する撮像画素部２００を優先的に大面積を占めるように設定し、赤色カラーフィルタ層２４０Ｒおよび青色カラーフィルタ層２４０Ｂを有する撮像画素部２００の面積を小さく設定している。即ち、本実施の形態に係る固体撮像装置１では、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇと赤色カラーフィルタ層２４０Ｒおよび青色カラーフィルタ層２４０Ｂとの関係が上記［数１］および［数２］で設定されている。
【００４０】
また、上記［数３］〜［数５］に対し逆向きとなる変換式を次に示す。
【００４１】
【数６】
2007288294.tif 000008
【００４２】
【数７】
2007288294.tif 000009
【００４３】
【数８】
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【００４４】
上記［数６］〜［数８］で示すように、輝度のデータを基準として各色の生成が可能であり、さらに輝度情報の主たる要素となるのが緑色カラーフィルタ層２４０Ｇを有する撮像画素部２００からの情報であることから、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇを有する撮像画素部２００の分解能を高くすることによって輝度情報Ｙの分解能も高くすることができる。これより、画像の分解能を何れも高くすることが可能となる。
【００４５】
以上のような観点より、本実施の形態に係る固体撮像装置１においては、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇの各々が占める面積を赤色カラーフィルタ層２４０Ｒおよび青色カラーフィルタ層２４０Ｂよりも大きいレイアウトを採用し、センサの分解能、とりわけ輝度に関する分解能を大きくできる。
また、本実施の形態に係る固体撮像装置１では、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇの輪郭に対する内接円２４１Ｇの直径Ｄ２を、赤色カラーフィルタ層２４０Ｒおよび青色カラーフィルタ層２４０Ｂの各内接円２４１Ｒ、２４１Ｂの直径Ｄ３に対し、上記［数３］における各データに係る係数に基づいて設定しているのは次のような理由によるものである。
【００４６】
先ず、上記［数６］で表されるＪＰＥＧ画像の輝度情報を成立させるためには、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．５：１：０．２の関係を満足する必要がある。そこで、赤色カラーフィルタ層２４０Ｒ並びに青色カラーフィルタ層２４０Ｂの各サイズを縮小させることを考えるとき、図４に示す各カラーフィルタ層の形状を仮定し、面積が次式［数９］〜［数１１］で表される関係が成立することとなる。
【００４７】
【数９】
2007288294.tif 000011
【００４８】
【数１０】
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【００４９】
【数１１】
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【００５０】
ここで、上記［数９］〜［数１１］の近似を行うことで、それぞれ次式の関係を有することとなる。
【００５１】
【数１２】
2007288294.tif 000014
【００５２】
【数１３】
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【００５３】
【数１４】
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【００５４】
上記［数１２］〜［数１４］を解くと、２つの方程式の共通解となり、，結果として、赤色カラーフィルタ層２４０Ｒの一辺が５［％］減、青色カラーフィルタ層２４０Ｂの一辺が３２［％］減という関係が成立することとなる。
上記関係を緑色カラーフィルタ層２４０Ｇの増加可能分を示す仮想円を基準に検討すると、赤色カラーフィルタ層２４０Ｒのサイズの減少分は、そのまま緑色カラーフィルタ層２４０Ｇの増加分となり、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇと赤色カラーフィルタ層２４０Ｒとの各仮想円のサイズ比率は、１．１：１となる。同様の計算を実行し、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇと青色カラーフィルタ層２４０Ｂとの仮想円のサイズ比率は、２：１となる。
【００５５】
本実施の形態においては、以上のような理由を以って、直径Ｄ２を直径Ｄ３との関係で上記のように設定している。
６．その他の事項
上記では、直径Ｄ２と直径Ｄ３とを、上記［数３］の各係数に基づき設定することとしたが、本発明に係る固体撮像装置では、（Ｄ２／Ｄ３）の値を１．１〜２倍の範囲で設定することが可能である。
【００５６】
また、上記実施の形態に係る固体撮像装置１では、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇの形状を八角形とし、他の色のカラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｂの形状を四角形としているが、各撮像画素部２００におけるフォトダイオードＰＤの形状・サイズについても、カラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂの形状・サイズに追従して設定されている。ただし、製造上の観点などを考慮し、また、マイクロレンズ２５０の集光性能などの観点から、必ずしも形状を同一または相似とする必要はない。
【００５７】
また、上記実施の形態に係る固体撮像装置１では、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇの形状を正八角形とし、他の色のカラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｂの形状を正方形としているが、必ずしも正八角形と正方形とで構成する必要はなく、一方向に圧縮又は伸張されたような歪な八角形および四角形であってもよい。また、本発明に係る固体撮像装置では、緑色カラーフィルタ層２４０Ｇの面積が赤色カラーフィルタ層２４０Ｒおよび青色カラーフィルタ層２４０Ｂの面積よりも大きく設定されていることを主な特徴とするのであって、その形状については必ずしも上記実施の形態のものに限定を受けるものではない。
【００５８】
また、上記実施の形態に係る固体撮像装置１では、隣り合うカラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂが若干オーバーラップしている構成を採用したが、必ずしもオーバーラップする必要はなく、突き合せとしてもよい。
さらに、上記実施の形態では、ＭＯＳ型固体撮像装置を一例に説明したが、ＣＣＤ型固体撮像装置に対して適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、高精細化に伴って撮像画素のサイズが縮小されてもダイナミックレンジ等の画像品質を高く維持することが求められるディジタルスチルカメラやディジタルムービーカメラなどを実現するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】（ａ）は、実施の形態に係る固体撮像装置１の構成を示す模式ブロック図であり、（ｂ）は、固体撮像装置１の撮像領域２０の構成の一部を示す模式断面図である。
【図２】固体撮像装置１の撮像領域２０でのカラーフィルタ配列を示す模式平面図である。
【図３】撮像領域２０におけるカラーフィルタ配列の一部を抜き出し、そのサイズ関係を示す模式平面図である。
【図４】固体撮像装置１の各カラーフィルタ層２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂのサイズ決定のために用いるカラーフィルタ配列の一部を示す模式平面図である。
【図５】（ａ）は、従来の固体撮像装置で採用されるベイヤ配列を示す模式平面図であり、（ｂ）は、その一部を抜き出して示す模式平面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１．固体撮像装置
１０．半導体基板
２０．撮像領域
３０．回路領域
３１．タイミング発生回路部
３２．垂直シフトレジスタ部
３３．画素選択回路部
３４．水平シフトレジスタ部
２００．撮像画素部
２０１．転送ゲート
２０２．浮遊拡散層
２０３．ドレイン
２０４、２０６．ゲート
２０５．共用電極
２０７．ソース
２０８．画素分離層
２１０．ゲート絶縁膜
２１１、２１２．配線層
２１３．遮光膜
２２１、２２２、２２３、２２４、２２５．平坦化膜
２３１．コンタクトプラグ
２４０．カラーフィルタ層
２４０Ｒ．赤色カラーフィルタ層
２４０Ｇ．緑色カラーフィルタ層
２４０Ｂ．青色カラーフィルタ層
２５０．マイクロレンズ
ＰＤ．フォトダイオード
ＴＲＡ．増幅トランジスタ
ＴＲＳ．選択トランジスタ
【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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