(57)【要約】【課題】光電変換部において、ある波長帯の感度向上を図りつつ、同時に他の波長帯の光の混色を減らすことができるようにする。【解決手段】固体撮像装置は、入射光のうち、短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部と、入射光のうち、長波長側の第２の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部と、第１の光電変換部と、その下側に形成される第２の光電変換部との間に設けられ、入射光のうち、短波長側の光を反射させるとともに、長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜とを備える。本技術は、例えば、CMOSイメージセンサに適用することができる。【選択図】図４
2016167530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光のうち、短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部と、
入射光のうち、長波長側の第２の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部と、その下側に形成される前記第２の光電変換部との間に設けられ、入射光のうち、前記短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜と
を備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の光学干渉膜は、単層膜又は多層膜である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の光電変換部と、前記単層膜又は前記多層膜と、前記第２の光電変換部とから構成される階層において、各階層における屈折率が、高い屈折率と低い屈折率とが交互に繰り返されるとともに、
前記単層膜又は前記多層膜において、dX=λ0×(2mX＋1)/4nXの関係を有している（ただし、dX，nXは、それぞれX層における厚みと屈折率を表し、mXは、0以上の整数、λ0は光の波長を表している）
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記単層膜又は前記多層膜は、シリコン酸化膜（SiO2）、シリコン窒化膜（Si3N4）、シリコン膜（Si）、酸化チタン膜（TiO2）、又は、(SiO2)X(Si3N4)1-X膜から形成される
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記単層膜は、シリコン酸化膜（SiO2）により形成され、
前記シリコン酸化膜（SiO2）において、λ0=370〜430nm，dx=3λ0/4nxの関係を満たしている
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記多層膜は、シリコン酸化膜（SiO2）と、シリコン膜（Si）と、シリコン酸化膜（SiO2）の３層を積層して形成され、
前記シリコン酸化膜（SiO2）において、λ0=420〜480nm，dx=3λ0/4nxの関係を満たし、
前記シリコン膜（Si）において、λ0=420〜480nm，dx=λ0/4nxの関係を満たしている
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１の光電変換部の厚みは、0.5μm以下である
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記単層膜又は前記多層膜は、その少なくとも一部の層が、絶縁膜により形成される
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第１の光電変換部の上側に、第３の色成分の光を吸収して信号電荷を生成する光電変換膜をさらに備え、
前記第１の色成分の光は、青色光（Ｂ）であり、
前記第２の色成分の光は、赤色光（Ｒ）であり、
前記第３の色成分の光は、緑色光（Ｇ）である
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
第３の色成分の光を透過させる第１のカラーフィルタと、
前記第１のカラーフィルタを透過した前記第３の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第３の光電変換部と
を有する第１の画素と、
前記第１の光電変換部と、前記単層膜又は前記多層膜と、前記第２の光電変換部が積層され、
前記第１の光電変換部の上側に、第４の色成分の光を透過させる第２のカラーフィルタ
を有する第２の画素と
の組み合わせからなる複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を有し、
前記第１の色成分の光は、青色光（Ｂ）であり、
前記第２の色成分の光は、赤色光（Ｒ）であり、
前記第３の色成分の光は、緑色光（Ｇ）であり、
前記第４の色成分の光は、マゼンタ光（Ｍｇ）である
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
入射光のうち、中波長の第３の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第３の光電変換部と、
前記第１の光電変換部と、その下側に形成される前記第３の光電変換部との間に設けられ、入射光のうち、短波長の光を反射させるとともに、中波長及び長波長の光を透過させる第２の光学干渉膜と
をさらに備え、
前記第１の光学干渉膜は、前記第３の光電変換部と、その下側に形成される前記第２の光電変換部との間に設けられ、入射光のうち、短波長及び中波長の光を反射させるとともに、長波長の光を透過させ、
前記第１の色成分の光は、青色光（Ｂ）であり、
前記第２の色成分の光は、赤色光（Ｒ）であり、
前記第３の色成分の光は、緑色光（Ｇ）である
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記波長λ0の範囲は、350〜500nmである
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記第１の光電変換部と、前記第２の光電変換部は、シリコン（Si）層に形成される積層型のフォトダイオードである
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記第１の光学干渉膜の境界付近には、ｐ型のシリコンからなるｐ型シリコン層が形成されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
入射光のうち、長波長側の第２の成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部が形成される第２の半導体基板の一部を、入射光のうち、短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜を形成するために除去する工程と、
前記第２の半導体基板の一部が除去された部分に、前記第１の光学干渉膜を形成する工程と、
前記第１の光学干渉膜が形成された前記第２の半導体基板に対して、入射光のうち、前記短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部が形成される第１の半導体基板を貼り合わせる工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
入射光のうち、長波長側の第２の成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部が形成される半導体基板上の一部に、入射光のうち、短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜を形成する工程と、
前記第１の光学干渉膜の側面側を、前記半導体基板の半導体を選択成長させることで覆う工程と、
前記第１の光学干渉膜の上面側を、前記半導体基板の半導体をラテラル成長させることで覆い、前記第１の光学干渉膜の上面に形成された半導体によって、入射光のうち、前記短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部を形成する工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項１７】
入射光のうち、短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部と、
入射光のうち、長波長側の第２の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部と、その下側に形成される前記第２の光電変換部との間に設けられ、入射光のうち、前記短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜と
を有する固体撮像装置を備える
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像装置及びその製造方法、並びに電子機器に関し、特に、光電変換部において、ある波長帯の感度向上を図りつつ、同時に他の波長帯の光の混色を減らすことができるようにした固体撮像装置及びその製造方法、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体バルク（シリコンバルク）において、フォトダイオード（PD）が複数積層された縦方向分光構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この縦方向分光構造では、上側のフォトダイオード（PD）で短波長側の分光を行い、下側のフォトダイオード（PD）で長波長側の分光を行う。
【０００３】
例えば、１層の有機光電変換膜と２層のシリコンバルクからなる縦方向分光構造においては、Ｇ有機光電変換膜により緑色光（Ｇ）の分光が行われ、シリコンバルク側の２つのフォトダイオード（B-PD，R-PD）により青色光（Ｂ）と赤色光（Ｒ）の分光が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７００２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなシリコンバルクの中で分光を行う場合、有機材料等の特定波長帯を光電変換膜で分光する場合と異なり、シリコン側では、青色光（Ｂ）を吸収するＢフォトダイオード（B-PD）に赤色光（Ｒ）が通過し、赤色光（Ｒ）を吸収するＲフォトダイオード（R-PD）に青色光（Ｂ）が通過するときに原理的に混色が避けられない。
【０００６】
そのため、縦方向分光構造として積層されるＢフォトダイオードやＲフォトダイオード等の光電変換部において、ある波長帯の感度向上を図りつつ、同時に他の波長帯の光の混色を減らすことが要請されていた。
【０００７】
本技術はこのような状況に鑑みてなされたものであり、光電変換部において、ある波長帯の感度向上を図りつつ、同時に他の波長帯の光の混色を減らすことができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本技術の第１の側面の固体撮像装置は、入射光のうち、短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部と、入射光のうち、長波長側の第２の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部と、前記第１の光電変換部と、その下側に形成される前記第２の光電変換部との間に設けられ、入射光のうち、前記短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜とを備える固体撮像装置である。
【０００９】
本技術の第１の側面の固体撮像装置においては、第１の光電変換部により、入射光のうち、短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷が生成され、第２の光電変換部により、入射光のうち、長波長側の第２の色成分の光の光量に応じた信号電荷が生成される。また、前記第１の光電変換部と、その下側に形成される前記第２の光電変換部との間に設けられる第１の光学干渉膜により、入射光のうち、前記短波長側の光が反射され、前記長波長側の光が透過される。
【００１０】
本技術の第２の側面の固体撮像装置の製造方法は、入射光のうち、長波長側の第２の成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部が形成される第２の半導体基板の一部を、入射光のうち、短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜を形成するために除去する工程と、前記第２の半導体基板の一部が除去された部分に、前記第１の光学干渉膜を形成する工程と、前記第１の光学干渉膜が形成された前記第２の半導体基板に対して、入射光のうち、前記短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部が形成される第１の半導体基板を貼り合わせる工程とを含む固体撮像装置の製造方法である。
【００１１】
本技術の第２の側面の固体撮像装置の製造方法においては、入射光のうち、長波長側の第２の成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部が形成される第２の半導体基板の一部が、入射光のうち、短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜を形成するために除去され、前記第２の半導体基板の一部が除去された部分に、前記第１の光学干渉膜が形成され、前記第１の光学干渉膜が形成された前記第２の半導体基板に対して、入射光のうち、前記短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部が形成される第１の半導体基板が貼り合わせられる。
【００１２】
本技術の第３の側面の固体撮像装置の製造方法は、入射光のうち、長波長側の第２の成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部が形成される半導体基板上の一部に、入射光のうち、短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜を形成する工程と、前記第１の光学干渉膜の側面側を、前記半導体基板の半導体を選択成長させることで覆う工程と、前記第１の光学干渉膜の上面側を、前記半導体基板の半導体をラテラル成長させることで覆い、前記第１の光学干渉膜の上面に形成された半導体によって、入射光のうち、前記短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部を形成する工程とを含む固体撮像装置の製造方法である。
【００１３】
本技術の第３の側面の固体撮像装置の製造方法においては、入射光のうち、長波長側の第２の成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部が形成される半導体基板上の一部に、入射光のうち、短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜が形成され、前記第１の光学干渉膜の側面側が、前記半導体基板の半導体を選択成長させることで覆われ、前記第１の光学干渉膜の上面側が、前記半導体基板の半導体をラテラル成長させることで覆われ、前記第１の光学干渉膜の上面に形成された半導体によって、入射光のうち、前記短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部が形成される。
【００１４】
本技術の第４の側面の電子機器は、入射光のうち、短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部と、入射光のうち、長波長側の第２の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部と、前記第１の光電変換部と、その下側に形成される前記第２の光電変換部との間に設けられ、入射光のうち、前記短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜とを有する固体撮像装置を備える電子機器である。
【００１５】
本技術の第４の側面の電子機器においては、第１の光電変換部により、入射光のうち、短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷が生成され、第２の光電変換部により、入射光のうち、長波長側の第２の色成分の光の光量に応じた信号電荷が生成され、前記第１の光電変換部と、その下側に形成される前記第２の光電変換部との間に設けられる第１の光学干渉膜により、入射光のうち、前記短波長側の光が反射され、前記長波長側の光が透過される。
【発明の効果】
【００１６】
本技術の第１の側面乃至第４の側面によれば、光電変換部において、ある波長帯の感度向上を図りつつ、同時に他の波長帯の光の混色を減らすことができる。
【００１７】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】多層膜の干渉による反射スペクトルを示す図である。
【図２】図１の反射スペクトルの条件に対応した構造を示す断面図である。
【図３】固体撮像装置の構成例を示す図である。
【図４】第１の実施の形態における画素の構造（光学干渉膜：多層膜）を示す断面図である。
【図５】光学干渉膜による干渉効果を説明する図である。
【図６】第１の実施の形態における画素の構造（光学干渉膜：単層膜）を示す断面図である。
【図７】多層膜の構造を採用した場合の反射スペクトルを示す図である。
【図８】図７の反射スペクトルの条件に対応した構造を示す断面図である。
【図９】多層膜の構造を採用した場合の最適な反射スペクトルを示す図である。
【図１０】図９の反射スペクトルの条件に対応した構造を示す断面図である。
【図１１】多層膜挿入の有無に応じた分光感度特性（B-PD 0.6μm）を示す図である。
【図１２】多層膜挿入の有無に応じた分光感度特性（B-PD 0.3μm）を示す図である。
【図１３】多層膜挿入時の波長λ0のバラツキに対応した反射スペクトルを示す図である。
【図１４】図１３の反射スペクトルの条件に対応した構造を示す断面図である。
【図１５】単層膜の構造を採用した場合の反射スペクトルを示す図である。
【図１６】図１５の反射スペクトルの条件に対応した構造を示す断面図である。
【図１７】単層膜挿入の有無に応じた分光感度特性を示す図である（B-PD 0.5μm）。
【図１８】単層膜挿入時の波長λ0のバラツキに対応した反射スペクトルを示す図である。
【図１９】図１８の反射スペクトルの条件に対応した構造を示す断面図である。
【図２０】波長λ0を変化させた場合の反射スペクトルを示す図である。
【図２１】図１６の反射スペクトルの条件に対応した構造を示す断面図である。
【図２２】第１の製造工程の流れを説明するフローチャートである。
【図２３】接合方法の例を示す図である。
【図２４】第２の製造工程の流れを説明するフローチャートである。
【図２５】第３の製造工程の流れを説明するフローチャートである。
【図２６】第２の実施の形態における画素の構造を示す断面図である。
【図２７】第４の製造工程の流れを説明するフローチャートである。
【図２８】第３の実施の形態における画素の構造を示す断面図である。
【図２９】第４の実施の形態における画素の構造を示す断面図である。
【図３０】PD３層積層型の構造を採用した場合の反射スペクトルを示す図である。
【図３１】図３０の反射スペクトルの条件に対応した構造を示す断面図である。
【図３２】図３０の反射スペクトルの条件に対応した構造を示す断面図である。
【図３３】固体撮像装置を有するカメラモジュールの構成例を示す図である。
【図３４】固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示す図である。
【図３５】固体撮像装置の使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本技術の実施の形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行うものとする。
【００２０】
１．本技術が解決する課題
２．固体撮像装置の構成
３．第１の実施の形態：基本構造
４．第２の実施の形態：両面信号読み出し構造
５．第３の実施の形態：OCCF構造
６．第４の実施の形態：PD３層積層型構造
７．カメラモジュールの構成
８．電子機器の構成
９．固体撮像装置の使用例
【００２１】
＜１．本技術が解決する課題＞
【００２２】
ところで、上述した特許文献１においては、Ｇ有機光電変換膜の下側に、干渉効果による反射率が50％以上の光学干渉膜（反射膜）を設けることで、Ｇ有機光電変換膜の感度を向上させるとともに、そのシリコン基板内部に、Ｂフォトダイオードと、Ｒフォトダイオードが形成されている構造が開示されている。
【００２３】
このようなＧ有機光電変換膜と、Ｂ，Ｒフォトダイオードとの間に、光学干渉膜を設けるためには、デバイス構造の作製が量産に耐えうるように、光学干渉膜の厚みを、数μm以下に薄くする必要がある。そのためには、高屈折率と低屈折率の材料の組み合わせで、屈折率の差の大きい、多層膜構造にする必要がある。その一例として、シリコン窒化膜（Si3N4：屈折率n2=2.03）と、シリコン酸化膜（SiO2：屈折率n1=1.46）からなる多層膜があるが、この多層膜の干渉による反射スペクトルは、図１に示すようになる。
【００２４】
図１において、横軸は波長λ(nm)を表しており、図中の左側から右側に向かうにつれてその値が大きくなる。また、縦軸は、反射率Rを表しており、その値は、0〜1の範囲内の値となる。
【００２５】
図１には、図２に示すように、中心波長λ0を550nmとし、各層の厚みdをλ0/4nとして、その厚みが68nmとなるシリコン窒化膜（Si3N4）と、その厚みが94nmとなるシリコン酸化膜（SiO2）を交互に積層した場合に、シリコン窒化膜（Si3N4）の層だけの層数に注目したときの１層乃至５層の反射スペクトルが示されている。
【００２６】
図１においては、上層と比べて、下層ほど、反射率のピーク値が大きくなるが、各層とも、中心波長λ0（550nm）で、最大の反射率となる。この場合に、光の進行方向は、図２の上側から下側に向かう方向となるので、反射率を50％以上にするためには、３層（３周期）以上が必要となる。このとき、３層での厚みは、486nmとなり、５層での厚みは、805nmとなるため、薄い光学干渉膜を形成することができる。
【００２７】
しかしながら、図１の反射スペクトルからも明らかなように、反射スペクトルの形状がブロードとなっているため、中波長（例えば500〜600nm）の緑色光（Ｇ）だけでなく、短波長（例えば450〜500nm）の青色光（Ｂ）や長波長（例えば600〜650nm）の赤色光（Ｒ）も同時に反射してしまうため、光学干渉膜の下側に形成されるＢ，Ｒフォトダイオードの感度が低下することになる。また、青色光（Ｂ）や赤色光（Ｒ）が、光学干渉膜により反射されると、Ｇ有機光電変換膜に再び入射することになるため、混色が増加することになる。
【００２８】
一方で、反射スペクトルの形状をナローにするためには、光学干渉膜の屈折率差を小さくする必要があるが、この場合には、層数を増やして、光学干渉膜の厚みを厚くする必要があり、実用的ではない。
【００２９】
このように、１層の有機光電変換膜と２層のシリコンバルクからなる縦方向分光構造においては、Ｇ有機光電変換膜の下側に、光学干渉膜を設けて、緑色光（Ｇ）の感度を向上させる方法には課題がある。
【００３０】
以下、このような課題を解決することが可能な、本技術を適用した固体撮像装置について説明する。
【００３１】
＜２．固体撮像装置の構成＞
【００３２】
（固体撮像装置の構成）
図３は、固体撮像装置の構成例を示す図である。
【００３３】
図３の固体撮像装置１０は、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等のイメージセンサである。固体撮像装置１０は、光学レンズ系（不図示）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
【００３４】
図３において、固体撮像装置１０は、画素アレイ部２１、垂直駆動回路２２、カラム信号処理回路２３、水平駆動回路２４、出力回路２５、制御回路２６、及び、入出力端子２７を含んで構成される。
【００３５】
画素アレイ部２１には、複数の画素３１が２次元状に配列される。画素３１は、光電変換素子としてのフォトダイオードと、複数の画素トランジスタを有して構成される。
【００３６】
垂直駆動回路２２は、例えばシフトレジスタによって構成され、所定の画素駆動配線４１を選択して、選択された画素駆動配線４１に画素３１を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素３１を駆動する。すなわち、垂直駆動回路２２は、画素アレイ部２１の各画素３１を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素３１のフォトダイオードにおいて受光量に応じて生成された信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線４２を通してカラム信号処理回路２３に供給する。
【００３７】
カラム信号処理回路２３は、画素３１の列ごとに配置されており、１行分の画素３１から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。例えば、カラム信号処理回路２３は、画素固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）及びA/D（Analog/Digital）変換等の信号処理を行う。
【００３８】
水平駆動回路２４は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路２３の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路２３の各々から画素信号を水平信号線４３に出力させる。
【００３９】
出力回路２５は、カラム信号処理回路２３の各々から水平信号線４３を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。なお、出力回路２５は、例えば、バッファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。
【００４０】
制御回路２６は、固体撮像装置１０の各部の動作を制御する。例えば、制御回路２６は、入力クロック信号と、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また、固体撮像装置１０の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路２６は、垂直同期信号、水平同期信号、及び、マスタクロック信号に基づいて、垂直駆動回路２２、カラム信号処理回路２３、及び、水平駆動回路２４などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。制御回路２６は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路２２、カラム信号処理回路２３、及び、水平駆動回路２４などに出力する。
【００４１】
入出力端子２７は、外部と信号のやりとりを行う。
【００４２】
以上のように構成される、図３の固体撮像装置１０は、CDS処理とA/D変換処理を行うカラム信号処理回路２３が画素列ごとに配置されたカラムＡＤ方式と呼ばれるCMOSイメージセンサとされる。また、図３の固体撮像装置１０は、裏面照射型のCMOSイメージセンサとすることができる。
【００４３】
＜３．第１の実施の形態＞
【００４４】
（画素の構造（光学干渉膜：多層膜））
次に、第１の実施の形態における固体撮像装置１０の詳細構造について説明する。図４は、Ｇ有機光電変換膜と、半導体バルク（シリコンバルク）におけるＲ，Ｂフォトダイオード（R-PD，B-PD）による縦方向分光構造を有する画素３１（図３）の構造を示す断面図である。図４においては、画素アレイ部２１（図３）に２次元状に配列された複数の画素３１のうち、任意の画素３１が例示されている。
【００４５】
画素３１においては、オンチップレンズ１０１により集光された光が、Ｇ有機光電変換膜１０２に入射される。Ｇ有機光電変換膜１０２は、オンチップレンズ１０１からの入射光のうち、緑（Ｇ）の成分の光（緑色光）を吸収して、緑色光（Ｇ）の光量に応じた信号電荷を生成する。Ｇ有機光電変換膜１０２により生成された信号電荷は、透明電極１０３により取り出され、電極プラグ１１０に接続された電極１０４を介して、後段の信号処理回路（不図示）に供給される。
【００４６】
また、オンチップレンズ１０１からの入射光のうち、Ｇ有機光電変換膜１０２を透過した光は、Ｂフォトダイオード（B-PD）１０５に入射される。ここで、Ｇ有機光電変換膜１０２を透過した光は、赤（Ｒ）の成分の光（赤色光）と、青（Ｂ）の成分の光（青色光）を含む光（透過光）となるので、Ｂフォトダイオード１０５は、透過光から青色光（Ｂ）を吸収し、青色光（Ｂ）の光量に応じた信号電荷を生成する。Ｂフォトダイオード１０５により生成された信号電荷は、縦型トランジスタ１０８により読み出され、後段の信号処理回路に供給される。
【００４７】
光学干渉膜１０６は、ｎ型のシリコン（Si）により形成されるＢフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に形成（挿入）される。図４の画素３１の構造では、光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａが形成されている。多層膜１０６Ａは、Ｂフォトダイオード１０５を透過した光（透過光）のうち、短波長側の青色光（Ｂ）を反射させる一方、長波長側の赤色光（Ｒ）を透過させる。なお、本実施の形態において、短波長は、例えば、450〜500nmや400〜500nm等の範囲を表し、中波長は、例えば500〜600nm等の範囲を表し、長波長は、例えば600〜650nmや550〜650nmなどの範囲を表すものとしている。
【００４８】
多層膜１０６Ａは、例えば、シリコン酸化膜（SiO2）やシリコン窒化膜（Si3N4）、シリコン膜（Si）、酸化チタン膜（TiO2）、(SiO2)X(Si3N4)1-X膜等が階層構造で形成されている。例えば、シリコン酸化膜（SiO2）と、シリコン膜（Si）と、シリコン酸化膜（SiO2）の３層を積層して、多層膜１０６Ａが形成される。なお、多層膜１０６Ａによる干渉効果の詳細については、図５を参照して後述する。
【００４９】
多層膜１０６Ａを透過した光は、Ｒフォトダイオード（R-PD）１０７に入射される。ここで、多層膜１０６Ａを透過した光は、赤色光（Ｒ）を含む光（透過光）となるので、Ｒフォトダイオード１０７は、透過光から赤色光（Ｒ）を吸収し、赤色光（Ｒ）の光量に応じた信号電荷を生成する。Ｒフォトダイオード１０７により生成された信号電荷は、信号読み出し回路（画素トランジスタ）により読み出され、後段の信号処理回路に供給される。
【００５０】
このようにして、画素３１においては、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）、及び、赤色光（Ｒ）の光量に応じた信号電荷が生成されて読み出され、それらの信号電荷に対応したＲＧＢ信号が、後段の信号処理回路により処理されることで、画像データとして出力されることになる。
【００５１】
なお、画素３１において、ｎ型のシリコン（Si）により形成されるＢフォトダイオード１０５とＲフォトダイオード１０７、シリコン酸化膜（SiO2）やシリコン膜（Si）等により形成される多層膜１０６Ａなどの境界付近には、ｐ型のシリコン（Si）層１０９が形成されている
【００５２】
（干渉効果）
図５は、光学干渉膜１０６による干渉効果を説明する図である。なお、図５においては、Ｂフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に、光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａが形成されている場合を例示している。
【００５３】
図５において、多層膜１０６Ａは、短波長側の青色光（Ｂ）を反射させる一方、長波長側の赤色光（Ｒ）を透過させる。多層膜１０６Ａにおいて、このような干渉効果を得るためには、下記の式（１）の関係を満たすように設計を行う必要がある。
【００５４】
dX=λ0×(2mX＋1)/4nX      ・・・（１）
【００５５】
ただし、式（１）において、dX，nXは、それぞれX層における厚みと屈折率を表している。また、mXは、0以上の整数が設定される。
【００５６】
また、λ0は、光の波長を表している。ここで、λ0は、反射させたい光の波長帯の範囲にあればよく、例えば380〜450nmの範囲など、必ずしもその波長帯の中心波長である必要はない。λ0の値は、各層ごとに値が異なっていてもよいが、反射させたい光の波長帯の範囲内にあればよい。
【００５７】
ここで、光学干渉膜である多層膜１０６Ａの屈折率として、各層の屈折率が、高い屈折率と低い屈折率とが交互に繰り返されるような順番で積層されるように、下記の式（２）の関係を満たすように設計する必要がある。
【００５８】
n0 > n1 < n2 > n3 < ・・・ > nx-2 < nx-1 > nx < n0      ・・・（２）
【００５９】
具体的には、図５において、ｎ型のシリコン（Si）により形成されるＢフォトダイオード１０５（屈折率n0）とＲフォトダイオード１０７（屈折率n0）との間に形成される多層膜１０６Ａが、シリコン酸化膜（SiO2：屈折率n1）、シリコン膜（Si：屈折率n2）、及び、シリコン酸化膜（SiO2：屈折率n3）の３層が積層されて形成されている場合、n0 > n1，n1 < n2，n2 > n3，n3 < n0の関係を満たしていることになる。このような屈折率の条件を満たすことで、所望の波長域において、高反射率を得ることができる。
【００６０】
（画素の構造（光学干渉膜：単層膜））
図６は、Ｇ有機光電変換膜と、Ｒ，Ｂフォトダイオード（B-PD，R-PD）による縦方向分光構造を有する画素３１（図３）の他の構造を示す断面図である。図６においては、図４の構造と比べて、光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａの代わりに、単層膜１０６Ｂが形成されている点が異なっている。
【００６１】
単層膜１０６Ｂは、ｎ型のシリコン（Si）により形成されるＢフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に形成（挿入）される。単層膜１０６Ｂは、Ｂフォトダイオード１０５を透過した光（透過光）のうち、短波長側の青色光（Ｂ）を反射させる一方、長波長側の赤色光（Ｒ）を透過させる。
【００６２】
単層膜１０６Ｂは、例えば、シリコン酸化膜（SiO2）やシリコン窒化膜（Si3N4）、シリコン膜（Si）、酸化チタン膜（TiO2）、(SiO2)X(Si3N4)1-X等のいずれかにより形成される。なお、単層膜１０６Ｂにおいても、多層膜１０６Ａと同様に、上述した式（１），式（２）の条件を満たすことで、図５の干渉効果を得ることができる。
【００６３】
なお、図６の画素３１の構造において、Ｂフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に、多層膜１０６Ａの代わりに、単層膜１０６Ｂが形成されている以外の構造については、図４の画素３１の構造と同一であるため、その説明は省略する。
【００６４】
（多層膜の反射スペクトル）
図７は、図４に示した画素３１の構造のように、光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａを形成した場合の反射スペクトルを示す図である。
【００６５】
図７において、横軸は波長λ(nm)を表しており、図中の左側から右側に向かうにつれてその値が大きくなる。また、縦軸は、反射率Rを表しており、その値は、0〜1の範囲内の値となる。なお、これらの軸の関係は、後述する他の図における反射スペクトルでも同様とされる。なお、この反射スペクトルを求めるために、有効フレネル係数法を用いている。
【００６６】
図７には、図８に示すように、シリコン（Si）からなるＢフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に、シリコン酸化膜（SiO2）、シリコン膜（Si）、及び、シリコン酸化膜（SiO2）の３層が積層された多層膜１０６Ａが形成されている場合に、式（１）の条件を変更したときの反射スペクトルが示されている。
【００６７】
図８においては、光の進行方向である上層から下層に向かって、シリコン膜（Si）、シリコン酸化膜（SiO2）、シリコン膜（Si）、シリコン酸化膜（SiO2）、シリコン膜（Si）の順に積層され（Si/SiO2/Si/SiO2/Si）、さらに、各層では、式（１）の関係を満たすように設計されている。また、式（２）の条件、すなわち、各層の屈折率は、n0 > n1，かつ、n1 < n2の関係を満たしているものとする。
【００６８】
多層膜１０６Ａのうち、シリコン膜（Si）は、λ0=450nm，m2=0とすることで、その厚みを、d2=λ0/4n2で固定としている。また、多層膜１０６Ａのうち、シリコン酸化膜（SiO2）の厚みを、変化させたときの反射スペクトルが、図７に示されている。
【００６９】
図７において、反射スペクトルＲ１１は、λ0=450nm，m1=0とすることで、その厚みがd1=λ0/4n1となる多層膜１０６Ａを形成した場合の反射スペクトルである。また、反射スペクトルＲ１２は、λ0=450nm，m1=1とすることで、その厚みがd1=3λ0/4n1となる多層膜１０６Ａを形成した場合の反射スペクトルである。さらに、反射スペクトルＲ１３は、λ0=450nm，m1=2とすることで、その厚みがd1=5λ0/4n1となる多層膜１０６Ａを形成した場合の反射スペクトルである。
【００７０】
すなわち、λ0=450nmとした反射スペクトルＲ１１乃至Ｒ１３の結果から、m1の値が増加するにつれて、反射スペクトルの上下方向の振幅の波の周期が短くなっていることが分かる。そして、m1=1となる反射スペクトルＲ１２では、多層膜１０６Ａの厚みが、d1=3λ0/4n1となるが、このとき、短波長となる青色光（Ｂ）を反射させて、かつ、長波長となる赤色光（Ｒ）を透過させているため、この条件が設定された図８の多層膜１０６Ａは、光学干渉膜１０６に求められる条件に適合していることになる。
【００７１】
（多層膜挿入時の分光感度特性（B-PD 0.6μm））
図９は、図７の多層膜の構造を採用した場合の反射スペクトルのうち、最適な反射スペクトルを示す図である。すなわち、図９の反射スペクトルは、図７の反射スペクトルＲ１２に相当する。
【００７２】
すなわち、図９には、図１０に示すように、シリコン（Si）からなるＢフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に、シリコン酸化膜（SiO2）、シリコン膜（Si）、及び、シリコン酸化膜（SiO2）の３層が積層された多層膜１０６Ａが形成されている場合に、λ0=450nm，d1=3λ0/4n1，d2=λ0/4n2としたときの反射スペクトルＲ１２が示されている。
【００７３】
このような最適な反射スペクトルが得られる条件が設定された、図１０の多層膜１０６Ａ（以下、最適多層膜１０６Ａともいう）を、Ｂフォトダイオード１０５とＲフォトダイオード１０７との間に形成した場合の分光感度特性と、この最適多層膜１０６Ａを形成していない場合の（通常の）分光感度特性を、図１１に示している。ただし、図１１においては、図１０のＢフォトダイオード１０５の厚みを、0.6μmとしたときの分光感度特性が示されている。
【００７４】
図１１において、横軸は波長λ(nm)を表しており、図中の左側から右側に向かうにつれてその値が大きくなる。また、縦軸は、分光感度（a.u.）を表しており、その値は、0〜1の範囲内の値となる。なお、これらの軸の関係は、後述する他の図における分光感度特性でも同様とされる。
【００７５】
図１１において、分光感度曲線Ｓ１１は、最適多層膜１０６Ａを挿入していない場合の赤色光（Ｒ）の分光感度特性である。また、分光感度曲線Ｓ１２は、最適多層膜１０６Ａを挿入している場合の赤色光（Ｒ）の分光感度特性である。分光感度曲線Ｓ１１と、分光感度曲線Ｓ１２とを比べると、図中の矢印Ａで示すように、最適多層膜１０６Ａを挿入することで、青色波長領域の赤色光（Ｒ）の分光感度が大きく低下し、その値が0に近づいている。
【００７６】
また、図１１において、分光感度曲線Ｓ１３は、最適多層膜１０６Ａを挿入していない場合の青色光（Ｂ）の分光感度特性である。また、分光感度曲線Ｓ１４は、最適多層膜１０６Ａを挿入している場合の青色光（Ｂ）の分光感度特性である。分光感度曲線Ｓ１３と、分光感度曲線Ｓ１４とを比べると、図中の矢印Ｂで示すように、最適多層膜１０６Ａを挿入することで、青色光（Ｂ）の分光感度が上昇している。
【００７７】
このように、最適多層膜１０６Ａを挿入することで、分光感度特性を改善することができる。特に、青色光（Ｂ）が、Ｒフォトダイオード１０７に入射することによる混色を抑制することができるとともに、青色光（Ｂ）の感度を向上させることができる。
【００７８】
なお、図１１に示した分光感度特性は、光学的なシミュレーションの結果であるため、実際には、最適多層膜１０６Ａを挿入していない、通常の分光感度特性には、電気的にキャリアがポテンシャル障壁を越えて混色する成分が付加的に存在してしまう。一方、最適多層膜１０６Ａのように、バンドギャップの広い、シリコン酸化膜（SiO2）等を挿入することで、ポテンシャル障壁が大きくなり、その結果として混色成分が遮断される効果がある。したがって、シリコン酸化膜（SiO2）等からなる最適多層膜１０６Ａを挿入することで、さらに分光感度特性の改善の効果が大きいことになる。
【００７９】
このように、分光感度特性が、理想的な分光に近づくことで、色補正演算時のマトリックス係数の絶対値が低く抑えられ、その結果として、高SN比の画質が得られる。
【００８０】
なお、図１１においては、650nm以上の波長領域の分光感度特性を示しているが、実際には、IRカットフィルタが挿入されるため、この波長領域の光に関しては、特に分光感度特性が変化したとしてもその影響は小さい。また、図１１においては、比較のため、分光感度曲線Ｓ１５として、緑色光（Ｇ）の分光感度特性を示している。
【００８１】
（多層膜挿入時の分光感度特性（B-PD 0.3μm））
図１２は、干渉膜挿入時（B-PD 0.3μm）の分光感度特性を示す図である。
【００８２】
すなわち、上述した図１１では、Ｂフォトダイオード１０５の厚みを、0.6μmとした場合の分光感度特性を示したが、図１２では、Ｂフォトダイオード１０５の厚みを薄くして、その厚みを、0.3μmとした場合の分光感度特性を示している。
【００８３】
ただし、図１２においては、比較のために、Ｂフォトダイオード１０５の厚みを0.3μmとして、Ｂフォトダイオード１０５とＲフォトダイオード１０７との間に、図１０の最適多層膜１０６Ａを形成した場合の分光感度特性のほかに、Ｂフォトダイオード１０５の厚みを0.6μmとして、図１０の最適多層膜１０６Ａを形成していない場合の分光感度特性も示している。
【００８４】
図１２において、分光感度曲線Ｓ１１は、図１１の分光感度曲線Ｓ１１と同様に、Ｂフォトダイオード１０５の厚みが0.6μmである場合に、最適多層膜１０６Ａを挿入していないときの赤色光（Ｒ）の分光感度特性である。また、分光感度曲線Ｓ１６は、Ｂフォトダイオード１０５の厚みが0.3μmである場合に、最適多層膜１０６Ａを挿入したときの赤色光（Ｒ）の分光感度特性である。
【００８５】
分光感度曲線Ｓ１１と、分光感度曲線Ｓ１６とを比べると、図中の矢印Ｃで示すように、Ｂフォトダイオード１０５の厚みを薄くして最適多層膜１０６Ａを挿入することで、青色波長領域の赤色光（Ｒ）の分光感度が大きく低下し、その値が0に近づいている。また、分光感度曲線Ｓ１１と、分光感度曲線Ｓ１６とを比べると、図中の矢印Ｄで示すように、Ｂフォトダイオード１０５の厚みを薄くして最適多層膜１０６Ａを挿入することで、赤色光（Ｒ）の分光感度が上昇している。
【００８６】
また、図１２において、分光感度曲線Ｓ１３は、図１１の分光感度曲線Ｓ１３と同様に、Ｂフォトダイオード１０５の厚みが0.6μmである場合に、最適多層膜１０６Ａを挿入していないときの青色光（Ｂ）の分光感度特性である。また、分光感度曲線Ｓ１７は、Ｂフォトダイオード１０５の厚みが0.3μmである場合に、最適多層膜１０６Ａを挿入したときの青色光（Ｂ）の分光感度特性である。
【００８７】
分光感度曲線Ｓ１３と、分光感度曲線Ｓ１７とを比べると、図中の矢印Ｅで示すように、Ｂフォトダイオード１０５の厚みを薄くして最適多層膜１０６Ａを挿入することで、赤色波長領域の青色光（Ｂ）の分光感度が低下している。
【００８８】
このように、最適多層膜１０６Ａを挿入して、さらに、Ｂフォトダイオード１０５を薄膜化することで、分光感度特性を改善することができる。特に、青色光（Ｂ）が、Ｒフォトダイオード１０７に入射することによる混色と、赤色光（Ｒ）が、Ｂフォトダイオード１０５に入射することによる混色を同時に抑制するとともに、赤色光（Ｒ）の分光感度を向上させることができる。
【００８９】
ここで、青色光（Ｂ）が、Ｒフォトダイオード１０７に入射することによる混色が減少するのは、主に、最適多層膜１０６Ａを挿入することによる効果である。また、赤色光（Ｒ）が、Ｂフォトダイオード１０５に入射することによる混色が減って、赤色光（Ｒ）の分光感度が向上するのは、Ｂフォトダイオード１０５を薄膜化することで、赤色光（Ｒ）のＢフォトダイオード１０５内での光路長が短くなり、その分、Ｒフォトダイオード１０７に入射する赤色光（Ｒ）の成分が増加するためである。
【００９０】
なお、図１２に示した分光感度特性は、光学的なシミュレーションの結果であるため、実際には、通常の分光感度特性には、電気的にキャリアがポテンシャル障壁を越えて混色する成分がさらに存在している。この最適多層膜１０６Ａのように、バンドギャップの広い、シリコン酸化膜（SiO2）等を挿入することで、ポテンシャル障壁が大きくなり、その結果として混色成分が遮断される効果がある。したがって、シリコン酸化膜（SiO2）等からなる最適多層膜１０６Ａを形成することで、さらに分光感度特性の改善の効果が大きいことになる。
【００９１】
このように、分光感度特性が、理想的な分光に近づくことで、色補正演算時のマトリックス係数の絶対値が低く抑えられ、その結果として、高SN比の画質が得られる。
【００９２】
（多層膜挿入時の波長λ0のバラツキ）
ところで、製造プロセス上の厚みのウェハ面内やプロセスランごとのバラツキは、約±8％以内とされる。すなわち、最適多層膜１０６Ａにおいては、最適な反射スペクトルが得られる条件として、波長λ0=450nmを満たす必要があるので、この450nmを中心に、λ0=420〜480nmがバラツキの範囲とされる。図１３には、λ0=420〜480nmの範囲の反射スペクトルを示している。
【００９３】
図１３には、図１４に示すように、シリコン（Si）からなるＢフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に、シリコン酸化膜（SiO2）、シリコン膜（Si）、及び、シリコン酸化膜（SiO2）の３層が積層された最適多層膜１０６Ａが形成されている場合に、式（１）における波長λ0の値を、420nm，450nm，480nmとしたときの反射スペクトルが示されている。ただし、この場合においても、式（２）の条件を満たしているものとする。
【００９４】
図１３において、反射スペクトルＲ２１は、λ0=420nmとなるときに、最適多層膜１０６Ａを挿入した場合の反射スペクトルである。また、反射スペクトルＲ２２は、λ0=450nmとなるときに、最適多層膜１０６Ａを挿入した場合の反射スペクトルである。さらに、反射スペクトルＲ２３は、λ0=480nmとなるときに、多層膜１０６Ａを挿入した場合の反射スペクトルである。
【００９５】
反射スペクトルＲ２１乃至Ｒ２３では、短波長（400〜500nm）側の青色光（Ｂ）の反射率が大きく、かつ、長波長（550〜650nm）側の赤色光（Ｒ）の反射率が小さいため、λ0=420〜480nmのバラツキの範囲であれば、最適多層膜１０６Ａを挿入することによる効果が得られることになる。
【００９６】
（単層膜の反射スペクトル）
図１５は、図６に示した画素３１の構造のように、光学干渉膜１０６として、単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルを示す図である。
【００９７】
図１５には、図１６に示すように、シリコン（Si）からなるＢフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に、シリコン酸化膜（SiO2）からなる単層膜１０６Ｂが形成されている場合に、式（１）の条件を変更したときの反射スペクトルが示されている。
【００９８】
図１６においては、光の進行方向である上層から下層に向かって、シリコン膜（Si）、シリコン酸化膜（SiO2）、シリコン膜（Si）の順に積層され（Si/SiO2/Si）、さらに、各層では、式（１）の関係を満たすように設計されている。また、式（２）の条件、すなわち、各層の屈折率は、n0 > n1の関係を満たしているものとする。
【００９９】
単層膜１０６Ｂを形成するシリコン酸化膜（SiO2）の厚みを変化させたときの反射スペクトルが、図１５に示されている。
【０１００】
図１５において、反射スペクトルＲ５１は、λ0=400nm，m1=0とすることで、その厚みがd1=λ0/4n1となる単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルである。また、反射スペクトルＲ５２は、λ0=400nm，m1=1とすることで、その厚みがd1=3λ0/4n1となる単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルである。さらに、反射スペクトルＲ５３は、λ0=400nm，m1=2とすることで、その厚みがd1=5λ0/4n1となる単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルである。
【０１０１】
すなわち、λ0=400nmとした反射スペクトルＲ５１乃至Ｒ５３の結果から、m1の値が増加するにつれて、反射スペクトルの上下方向の振幅の波の周期が短くなっていることが分かる。そして、m1=1となる反射スペクトルＲ５２では、単層膜１０６Ｂの厚みが、d1=3λ0/4n1となるが、このとき、短波長である青色光（Ｂ）を反射させて、かつ、長波長である赤色光（Ｒ）を透過させているため、この条件が設定された図１６の単層膜１０６Ｂは、光学干渉膜１０６に求められる条件に適合していることになる。
【０１０２】
また、図１５において、反射スペクトルＲ５４は、λ0=480nm，m1=2とすることで、その厚みがd1=5λ0/4n1となる単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルである。このm1=2となる反射スペクトルＲ５４では、λ0=480nmとした場合に、短波長である青色光（Ｂ）を反射させて、かつ、長波長である赤色光（Ｒ）を透過させているため、この条件が設定された図１６の単層膜１０６Ｂは、光学干渉膜１０６に求められる条件に適合していることになる。
【０１０３】
（単一層挿入時の分光感度特性（B-PD 0.5μm））
上述した図１５においては、単層膜の構造を採用した場合に、反射スペクトルＲ５２が最適な反射スペクトルであることを述べた。すなわち、図１５の反射スペクトルＲ５２は、図１６に示すように、シリコン（Si）からなるＢフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に、シリコン酸化膜（SiO2）からなる単層膜１０６Ｂが形成されている場合に、λ0=400nm，d1=3λ0/4n1としたときの反射スペクトルである。
【０１０４】
このような最適な反射スペクトルが得られる条件からなる、図１６の単層膜１０６Ｂ（以下、最適単層膜１０６Ｂともいう）を、Ｂフォトダイオード１０５とＲフォトダイオード１０７との間に形成した場合の分光感度特性と、この最適単層膜１０６Ｂを形成していない場合の（通常の）分光感度特性を、図１７に示している。ただし、図１７においては、図１６のＢフォトダイオード１０５の厚みを、0.5μmとしたときの分光感度特性が示されている。
【０１０５】
図１７において、分光感度曲線Ｓ５１は、最適単層膜１０６Ｂを挿入していない場合の赤色光（Ｒ）の分光感度特性である。また、分光感度曲線Ｓ５２は、最適単層膜１０６Ｂを挿入している場合の赤色光（Ｒ）の分光感度特性である。
【０１０６】
分光感度曲線Ｓ５１と、分光感度曲線Ｓ５２とを比べると、図中の矢印Ｆで示すように、最適単層膜１０６Ｂを挿入することで、青色波長領域の赤色光（Ｒ）の分光感度が低下している。また、分光感度曲線Ｓ５１と、分光感度曲線Ｓ５２とを比べると、図中の矢印Ｇで示すように、最適単層膜１０６Ｂを挿入することで、赤色光（Ｒ）の分光感度が上昇している。
【０１０７】
また、図１７において、分光感度曲線Ｓ５３は、最適単層膜１０６Ｂを挿入していない場合の青色光（Ｂ）の分光感度特性である。また、分光感度曲線Ｓ５４は、最適単層膜１０６Ｂを挿入している場合の青色光（Ｂ）の分光感度特性である。
【０１０８】
分光感度曲線Ｓ５３と、分光感度曲線Ｓ５４とを比べると、図中の矢印Ｈで示すように、最適単層膜１０６Ｂを挿入することで、青色光（Ｂ）の分光感度が上昇している。また、分光感度曲線Ｓ５３と、分光感度曲線Ｓ５４とを比べると、図中の矢印Ｉで示すように、最適単層膜１０６Ｂを挿入することで、赤色波長領域の青色光（Ｂ）の分光感度が低下している。
【０１０９】
このように、最適単層膜１０６Ｂを挿入することで、分光感度特性を改善することができる。特に、青色光（Ｂ）が、Ｒフォトダイオード１０７に入射することによる混色と、赤色光（Ｒ）が、Ｂフォトダイオード１０５に入射することによる混色を抑制するとともに、青色光（Ｂ）と赤色光（Ｒ）の分光感度を向上させることができる。
【０１１０】
なお、図１７に示した分光感度特性は、光学的なシミュレーションの結果であるため、実際には、通常の分光感度特性には、電気的にキャリアがポテンシャル障壁を越えて混色する成分が付加的に存在してしまう。一方、最適単層膜１０６Ｂのように、バンドギャップの広い、シリコン酸化膜（SiO2）等を挿入することで、ポテンシャル障壁が大きくなり、その結果として混色成分が遮断される効果がある。したがって、シリコン酸化膜（SiO2）等からなる最適単層膜１０６Ｂを挿入することで、さらに分光感度特性の改善の効果が大きいことになる。
【０１１１】
このように、分光感度特性が、理想的な分光に近づくことで、色補正演算時のマトリックス係数の絶対値が低く抑えられ、その結果として、高SN比の画質が得られる。
【０１１２】
なお、図１７においては、650nm以上の波長領域の分光感度特性を示しているが、実際には、IRカットフィルタが挿入されるため、この波長領域の光に関しては、特に分光感度特性が変化したとしてもその影響は小さい。また、図１７においては、比較のため、分光感度曲線Ｓ５５として、緑色光（Ｇ）の分光感度特性を示している。
【０１１３】
（単層膜挿入時の波長λ0のバラツキ）
上述したように、製造プロセス上の厚みのウェハ面内やプロセスランごとのバラツキは、約±8％以内とされるので、最適単層膜１０６Ｂにおいては、最適な反射スペクトルが得られる条件として、波長λ0=400nmを満たす必要があるので、この400nmを中心に、λ0=370〜430nmがバラツキの範囲とされる。図１８には、λ0=370〜430nmの範囲の反射スペクトルを示している。
【０１１４】
図１８には、図１９に示すように、シリコン（Si）からなるＢフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に、シリコン酸化膜（SiO2）からなる単層膜１０６Ｂが形成されている場合に、式（１）における波長λ0の値を、370nm，400nm，430nmとしたときの反射スペクトルが示されている。ただし、この場合においても、式（２）の条件を満たしているものとする。
【０１１５】
図１８において、反射スペクトルＲ６１は、λ0=370nmとなるときに、最適単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルである。また、反射スペクトルＲ６２は、λ0=400nmとなるときに、最適単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルである。さらに、反射スペクトルＲ６３は、λ0=430nmとなるときに、最適単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルである。
【０１１６】
反射スペクトルＲ６１乃至Ｒ６３では、短波長（400〜500nm）側の青色光（Ｂ）の反射率が大きく、かつ、長波長（550〜650nm）側の赤色光（Ｒ）の反射率が小さいため、λ0=370〜430nmのバラツキの範囲であれば、最適単層膜１０６Ｂを挿入することによる効果が得られることになる。
【０１１７】
なお、図１５においては、反射スペクトルＲ５４として、λ0=480nm，m1=2とすることで、その厚みがd1=5λ0/4n1となる単層膜１０６Ｂを形成したときの反射スペクトルの場合にも、光学干渉膜１０６に求められる条件に適合していると説明したが、反射スペクトルＲ５４が得られる条件からなる単層膜１０６Ｂを、最適単層膜１０６Ｂとすることができる。ここでは、その光学的なシミュレーションの結果は示さないが、当該最適単層膜１０６Ｂを、Ｂフォトダイオード１０５とＲフォトダイオード１０７との間に挿入することで、上述した場合と同様に、分光感度特性が理想的な分光に近づくことが確認されている。また、この場合の波長λ0のバラツキであるが、約±8％以内とされるので、例えば、λ0=480nmを中心に、λ0=440〜500nmをバラツキの範囲とすることができる。
【０１１８】
（波長λ0の値を変化させた場合の反射スペクトル）
図２０は、波長λ0の値を変化させた場合の反射スペクトルを示す図である。
【０１１９】
図２０には、図２１に示すように、シリコン（Si）からなるＢフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に、シリコン酸化膜（SiO2）からなる単層膜１０６Ｂが形成されている場合に、式（１）として、d1=3λ0/4n1の関係を満たすときに、波長λ0の値を変更したときの反射スペクトルが示されている。また、式（２）の条件、すなわち、各層の屈折率は、n0 > n1の関係を満たしているものとする。
【０１２０】
図２０において、反射スペクトルＲ７１は、λ0=300nmとなるときに、単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルである。また、反射スペクトルＲ７２は、λ0=350nmとなるときに、単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルである。さらに、反射スペクトルＲ７３は、λ0=400nmとなるときに、単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルである。
【０１２１】
また、図２０において、反射スペクトルＲ７４は、λ0=450nmとなるときに、単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルである。また、反射スペクトルＲ７５は、λ0=500nmとなるときに、単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルである。さらに、反射スペクトルＲ７６は、λ0=550nmとなるときに、単層膜１０６Ｂを形成した場合の反射スペクトルである。
【０１２２】
図２０において、λ0=300nmとした反射スペクトルＲ７１と、λ0=550nmとした反射スペクトルＲ７６では、短波長（400〜500nm）側の青色光（Ｂ）の反射率が小さく、かつ、長波長（550〜650nm）側の赤色光（Ｒ）の反射率が大きいため、単層膜１０６Ｂを挿入することによる効果はほとんど得られない。
【０１２３】
一方、図２０において、λ0=350〜500nmの範囲内となる反射スペクトルＲ７２乃至Ｒ７５であれば、短波長（400〜500nm）側の青色光（Ｂ）の反射率が大きく、かつ、長波長（550〜650nm）側の赤色光（Ｒ）の反射率が小さいため、単層膜１０６Ｂを挿入することによる効果が得られることになる。
【０１２４】
以上のように、λ0=350〜500nmの範囲内であれば、単層膜１０６Ｂを挿入することによる、分光感度特性の改善の効果が得られることになる。
【０１２５】
（第１の製造工程）
次に、固体撮像装置１０の製造工程の流れについて説明する。図２２は、固体撮像装置１０の第１の製造工程の流れを説明するフローチャートである。ただし、第１の製造工程では、画素アレイ部２１に２次元状に配列される各画素３１において、光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａが形成される場合を説明する。
【０１２６】
ステップＳ１１１においては、基板受け入れ工程が行われる。この基板受け入れ工程では、支持基板１５１Ａとシリコン基板１５２からなるSOI(Silicon On Insulator)基板が受け入れられる。なお、説明の都合上、シリコン基板１５２に対して、図中の下側に貼り合わされる支持基板１５１を、支持基板１５１Ａと称し、図中の上側に貼り合わされる支持基板１５１を、支持基板１５１Ｂと称する。この支持基板１５１についての説明は、他の製造工程でも同様とされる。
【０１２７】
ステップＳ１１２においては、リソグラフィ工程及びエッチング工程が行われる。リソグラフィ工程では、SOI基板に、レジスト保護膜１５３が塗布される。また、エッチング工程では、レジスト保護膜１５３が付けられたシリコン基板１５２を、例えばRIE(Reactive Ion Etching)加工により、エッチングして、シリコン基板１５２の一部を除去する。
【０１２８】
ステップＳ１１３においては、光学干渉膜形成工程が行われる。この光学干渉膜形成工程では、光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａが、シリコン基板１５２の一部が除去された部分に、スパッタ装置等により蒸着される。また、光学干渉膜１０６が蒸着された後、レジスト保護膜１５３は、除去される。
【０１２９】
ここで、多層膜１０６Ａの設計の条件としては、上述した式（１）と式（２）の関係を満たす必要があるが、例えば、次のようになる。すなわち、上述した光学的なシミュレーションの結果により、シリコン酸化膜（SiO2）、シリコン膜（Si）、及び、シリコン酸化膜（SiO2）の３層が積層された多層膜１０６Ａにおいて、λ0=450nm（420〜480nm）で、シリコン酸化膜（SiO2）が、dx=3λ0/4nxの関係を満たし、かつ、シリコン膜（Si）が、dx=λ0/4nxの関係を満たすことで、最適な光学特性が得られることが導き出されている。すなわち、この多層膜１０６Ａは、上述した最適多層膜１０６Ａに相当している。
【０１３０】
ステップＳ１１４においては、表面処理工程、基板貼り合わせ工程、及び、熱処理工程が行われる。まず、表面処理工程では、シリコン基板１５２のシリコン（Si）表面の汚染物や酸化物等が除去される。次に、基板貼り合わせ工程では、表面処理工程により汚染物等が除去されたシリコン（Si）表面に、支持基板１５１Ｂとシリコン基板１５２からなるSOI基板を貼り合わせる。そして、熱処理工程において、アニール処理により、貼り合わされるシリコン（Si）結晶の結合手を接合させる。
【０１３１】
ここでは、表面処理工程において、図２３に示したFAB(Fast Atom Beam)方式を用いることができる。なお、図２３においては、貼り合わされるシリコン基板１５２のうち、図中の下側のシリコン基板１５２を、シリコン基板１５２Ａと称し、図中の上側のシリコン基板１５２を、シリコン基板１５２Ｂと称する。
【０１３２】
シリコン基板１５２Ａ，１５２Ｂの表面は、汚染物１６１で覆われている（Ｓ１２１）。ステップＳ１２２，Ｓ１２３においては、エッチング工程が行われる。このエッチング工程では、汚染物１６１で覆われているシリコン基板１５２Ａ，１５２Ｂの表面を、Arイオンによりエッチングする（Ｓ１２２）。このようなエッチングを行うことで、汚染物１６１が除去され、シリコン基板１５２Ａ，１５２Ｂの表面に結合手を生成することができる（Ｓ１２３）。
【０１３３】
そして、このような表面同士を接触させることで、シリコン基板１５２Ａと、シリコン基板１５２Ｂを、強固に接合させることができる（Ｓ１２４）。このような結晶学的に欠陥がない接合を行うことで、暗電流の発生を抑制することができる。なお、ステップＳ１２２乃至Ｓ１２４は、真空中で行われる工程である。
【０１３４】
図２２の説明に戻り、ステップＳ１１５においては、基板除去工程及び回路形成工程が行われる。基板除去工程では、支持基板１５１Ａが除去される。また、回路形成工程では、シリコン基板１５２のシリコン（Si）内に、縦型トランジスタ１０８や信号処理回路等の回路が形成される。
【０１３５】
ステップＳ１１６においては、基板貼り合わせ・除去工程が行われる。この基板貼り合わせ・除去工程では、シリコン基板１５２に対して、支持基板１５１Ａを貼り合わせるとともに、支持基板１５１Ｂを除去することで、支持基板が貼り替えられる。
【０１３６】
なお、シリコン基板１５２のシリコン（Si）のうち、多層膜１０６Ａの上側のシリコン(Si)により、Ｂフォトダイオード１０５が形成され、多層膜１０６Ａの下側のシリコン(Si)により、Ｒフォトダイオード１０７が形成されることになる。ここでは、Ｂフォトダイオード１０５の厚みを、0.3μmとすることで、より理想的な分光感度特性が得られることが、上述した光学的なシミュレーションの結果により求められている。
【０１３７】
ステップＳ１１１乃至Ｓ１１６の工程が終了すると、ステップＳ１１７の工程に進められる。ステップＳ１１７においては、上層のプロセス工程が行われることで、透明電極１０３やＧ有機光電変換膜１０２、オンチップレンズ１０１等が形成される。これにより、図４の画素３１の構造が形成されることになる。そして、固体撮像装置１０を構成する他の回路や配線を形成する工程などを行うことで、固体撮像装置１０が製造される。
【０１３８】
なお、図４の画素３１の構造のように、多層膜１０６Ａ（光学干渉膜１０６）との境界付近のシリコン（Si）側をｐ型導電性して、ポテンシャル障壁を設けて、Ｂフォトダイオード１０５とＲフォトダイオード１０７を埋め込み型のフォトダイオードとすることで、表面準位又は界面準位に起因する暗電流を軽減することができる。また、多層膜１０６Ａと、Ｂフォトダイオード１０５又はＲフォトダイオード１０７との間に、ｐ型のシリコン（Si）層が形成されるようにする。
【０１３９】
例えば、第１の製造工程における貼り合わせ方法を用いる場合には、ステップＳ１１３の工程で、多層膜１０６Ａを蒸着する前に、SOI基板に対して、イオン注入でｐ型のドーパントをあらかじめドーズして、アニール処理でドーパントを活性化させてから、その後、多層膜１０６Ａを蒸着する。次に、ステップＳ１１４の工程で、貼り合わされるもう一方のSOI基板に対しても、イオン注入によりｐ型のドーパントをドーズして、アニール処理でドーパントを活性化させてから、SOI基板を貼り合わせることで、図４の画素３１の構造を形成することができる。なお、ｐ型のドーパントとしては、ボロン（B）やインジウム（In）等を用いることができる。
【０１４０】
以上、固体撮像装置１０の第１の製造工程の流れについて説明した。
【０１４１】
（第２の製造工程）
次に、図２４のフローチャートを参照して、固体撮像装置１０の第２の製造工程の流れを説明する。ただし、第２の製造工程では、画素アレイ部２１に２次元状に配列される各画素３１において、光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａが形成される場合を説明する。
【０１４２】
ステップＳ１３１においては、基板受け入れ工程が行われる。この基板受け入れ工程では、支持基板１５１Ａとシリコン基板１５２からなるSOI基板が受け入れられる。
【０１４３】
ステップＳ１３２においては、光学干渉膜形成工程が行われる。この光学干渉膜形成工程では、光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａが、シリコン基板１５２（SOI基板）上に、スパッタ装置等により蒸着される。
【０１４４】
ここで、多層膜１０６Ａの設計の条件としては、上述した式（１）と式（２）の関係を満たす必要があるが、例えば、次のようになる。すなわち、上述した光学的なシミュレーションの結果により、シリコン酸化膜（SiO2）、シリコン膜（Si）、及び、シリコン酸化膜（SiO2）の３層が積層された多層膜１０６Ａにおいて、λ0=450nm（420〜480nm）で、シリコン酸化膜（SiO2）が、dx=3λ0/4nxの関係を満たし、かつ、シリコン膜（Si）が、dx=λ0/4nxの関係を満たすことで、最適な光学特性が得られることが導き出されている。すなわち、この多層膜１０６Ａは、上述した最適多層膜１０６Ａに相当している。
【０１４５】
ステップＳ１３３においては、リソグラフィ工程及びエッチング工程が行われる。リソグラフィ工程では、多層膜１０６Ａにレジスト保護膜が塗布される。また、エッチング工程では、レジスト保護膜が付けられた多層膜１０６Ａを、例えばRIE加工により、エッチングして、多層膜１０６Ａの一部を除去する。
【０１４６】
ステップＳ１３４，Ｓ１３５においては、表面処理工程及びシリコン成長工程が行われる。表面処理工程では、シリコン基板１５２のシリコン（Si）表面の汚染物や酸化物等が除去される。また、シリコン成長工程では、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法等の方法で、シリコン基板１５２のシリコン（Si）を選択成長させる（Ｓ１３４）。そして、シリコン基板１５２のシリコン（Si）をラテラル成長させることで、多層膜１０６Ａの上側に、シリコン（Si）を形成する（Ｓ１３５）。
【０１４７】
なお、ここでの表面処理工程では、上述したFAB方式（図２３）のように、Arイオンにより表面をエッチングしてもよい。また、ここでは、結晶成長によりシリコンバルク構造を形成するため、結晶欠陥が少なく、暗電流の発生が抑制されることになる。
【０１４８】
ステップＳ１３６においては、基板除去・貼り合わせ工程及び回路形成工程が行われる。基板除去・貼り合わせ工程では、シリコン基板１５２に対して、支持基板１５１Ａが除去されるとともに、支持基板１５１Ｂが貼り合わされる。また、回路形成工程では、シリコン基板１５２のシリコン（Si）内に、縦型トランジスタ１０８や信号処理回路等の回路が形成される。
【０１４９】
ステップＳ１３７においては、基板貼り合わせ・除去工程が行われる。この基板貼り合わせ・除去工程では、シリコン基板１５２に対して、支持基板１５１Ａを貼り合わせるとともに、支持基板１５１Ｂを除去することで、支持基板１５１が貼り替えられる。
【０１５０】
なお、シリコン基板１５２のシリコン（Si）のうち、多層膜１０６Ａの上側のシリコン(Si)により、Ｂフォトダイオード１０５が形成され、多層膜１０６Ａの下側のシリコン(Si)により、Ｒフォトダイオード１０７が形成されることになる。ここでは、Ｂフォトダイオード１０５の厚みを、0.3μmとすることで、より理想的な分光感度特性が得られることが、上述した光学的なシミュレーションの結果により求められている。
【０１５１】
ステップＳ１３１乃至Ｓ１３７の工程が終了すると、ステップＳ１３８の工程に進められる。ステップＳ１３８においては、上層のプロセス工程が行われることで、透明電極１０３やＧ有機光電変換膜１０２、オンチップレンズ１０１等が形成される。これにより、図４の画素３１の構造が形成されることになる。そして、固体撮像装置１０を構成する他の回路や配線を形成する工程などを行うことで、固体撮像装置１０が製造される。
【０１５２】
なお、図４の画素３１の構造のように、多層膜１０６Ａ（光学干渉膜１０６）との境界付近のシリコン（Si）側をｐ型導電性して、ポテンシャル障壁を設けて、Ｂフォトダイオード１０５とＲフォトダイオード１０７を埋め込み型のフォトダイオードとすることで、表面準位又は界面準位に起因する暗電流を軽減することができる。また、多層膜１０６Ａと、Ｂフォトダイオード１０５又はＲフォトダイオード１０７との間に、ｐ型のシリコン（Si）層が形成されるようにする。
【０１５３】
例えば、第２の製造工程の場合には、ステップＳ１３２の工程で、多層膜１０６Ａを蒸着する前に、SOI基板に対して、イオン注入でｐ型のドーパントをあらかじめドーズして、その後、アニール処理でドーパントを活性化させる。そして、多層膜１０６Ａを蒸着してから、ステップＳ１３４，Ｓ１３５の工程で、成長中のドーピングによりｐ型とｎ型を制御しながら、結晶成長させることで、図４の画素３１の構造を形成することができる。なお、ｐ型のドーパントとしては、ボロン（B）やインジウム（In）等を用いることができる。また、ｎ型のドーパントとしては、リン（P）や砒素（As）、アンチモン（Sb）、ビスマス（Bi）などを用いることができる。
【０１５４】
以上、固体撮像装置１０の第２の製造工程の流れについて説明した。
【０１５５】
（第３の製造工程）
次に、図２５のフローチャートを参照して、固体撮像装置１０の第３の製造工程の流れを説明する。ただし、第３の製造工程では、画素アレイ部２１に２次元状に配列される各画素３１において、光学干渉膜１０６として、単層膜１０６Ｂが形成される場合を説明する。
【０１５６】
ステップＳ１４１においては、基板受け入れ工程が行われる。この基板受け入れ工程では、支持基板１５１とシリコン基板１５２からなるSOI基板が受け入れられる。
【０１５７】
ステップＳ１４２においては、リソグラフィ工程が行われる。このリソグラフィ工程では、SOI基板に、レジスト保護膜１５３が塗布される。
【０１５８】
ステップＳ１４３においては、イオン注入工程が行われる。このイオン注入工程では、SOI基板のシリコン基板１５２側に、酸素をイオン注入して（図中の矢印）、酸素のリッチ層が形成されるようにする。
【０１５９】
ステップＳ１４４においては、光学干渉膜形成工程が行われる。この光学干渉膜形成工程では、アニール処理が行われることで、シリコン基板１５２のシリコン（Si）内に、単層膜１０６Ｂが形成されるようにする。すなわち、酸素イオン注入によるサイモックス技術により、単層膜１０６Ｂが形成されることになる。
【０１６０】
ここで、単層膜１０６Ｂの設計の条件としては、上述した式（１）と式（２）の関係を満たす必要があるが、例えば、次のようになる。すなわち、上述した光学的なシミュレーションの結果により、シリコン酸化膜（SiO2）の単一層からなる単層膜１０６Ｂにおいて、λ0=400nm（370〜430nm）で、シリコン酸化膜（SiO2）が、dx=3λ0/4nxの関係を満たすことで、最適な光学特性が得られることが導き出されている。すなわち、この単層膜１０６Ｂは、上述した最適単層膜１０６Ｂに相当している。
【０１６１】
なお、シリコン基板１５２のシリコン（Si）のうち、単層膜１０６Ｂの上側のシリコン(Si)により、Ｂフォトダイオード１０５が形成され、単層膜１０６Ｂの下側のシリコン(Si)により、Ｒフォトダイオード１０７が形成されることになる。ここでは、Ｂフォトダイオード１０５の厚みを、0.5μmとすることで、より理想的な分光感度特性が得られることが、上述した光学的なシミュレーションの結果により求められている。
【０１６２】
ステップＳ１４１乃至Ｓ１４４の工程が終了すると、ステップＳ１４５の工程に進められる。ステップＳ１４５においては、上層のプロセス工程が行われることで、透明電極１０３やＧ有機光電変換膜１０２、オンチップレンズ１０１等が形成される。これにより、図６の画素３１の構造が形成されることになる。そして、固体撮像装置１０を構成する他の回路や配線を形成する工程などを行うことで、固体撮像装置１０が製造される。
【０１６３】
以上、固体撮像装置１０の第３の製造工程の流れについて説明した。
【０１６４】
＜４．第２の実施の形態＞
【０１６５】
（画素の構造：両面信号読み出し構造）
図２６は、第２の実施の形態における画素３１（図３）の構造を示す断面図である。図２６の画素３１Ａにおいては、図４の基本構造と比べて、Ｂフォトダイオード１０５の上側と、Ｒフォトダイオード１０７の下側の両面から信号を読み出すための両面信号読み出し構造からなる点で異なっている。
【０１６６】
画素３１Ａにおいては、オンチップレンズ１０１により集光された光が、Ｇ有機光電変換膜１０２に入射される。Ｇ有機光電変換膜１０２は、オンチップレンズ１０１からの入射光のうち、緑（Ｇ）の成分の光（緑色光）を吸収して、緑色光（Ｇ）の光量に応じた信号電荷を生成する。Ｇ有機光電変換膜１０２により生成された信号電荷は、透明電極１０３により取り出され、後段の信号処理回路に供給される。
【０１６７】
また、オンチップレンズ１０１からの入射光のうち、Ｇ有機光電変換膜１０２を透過した光は、Ｂフォトダイオード（B-PD）１０５に入射される。ここで、Ｇ有機光電変換膜１０２を透過した光は、赤色光（Ｒ）と青色光（Ｂ）を含む光（透過光）となるので、Ｂフォトダイオード１０５は、透過光から青色光（Ｂ）を吸収し、青色光（Ｂ）の光量に応じた信号電荷を生成する。
【０１６８】
ここで、Ｂフォトダイオード１０５の上側には、ゲート１２１−１と、浮遊拡散領域（FD：Floating Diffusion）１２２−１が形成されている。Ｂフォトダイオード１０５により生成された信号電荷は、ゲート１２１−１によって、浮遊拡散領域１２２−１に転送される。浮遊拡散領域１２２−１においては、信号電荷が電圧に変換され、後段の信号処理回路に供給される。
【０１６９】
光学干渉膜１０６は、ｎ型のシリコン（Si）により形成されるＢフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に形成（挿入）される。図２６の画素３１Ａの構造では、光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａが形成されている。多層膜１０６Ａは、Ｂフォトダイオード１０５を透過した光（透過光）のうち、短波長側の青色光（Ｂ）を反射させる一方、長波長側の赤色光（Ｒ）を透過させる。
【０１７０】
多層膜１０６Ａを透過した光は、Ｒフォトダイオード（R-PD）１０７に入射される。ここで、多層膜１０６Ａを透過した光は、赤色光（Ｒ）を含む光（透過光）となるので、Ｒフォトダイオード１０７は、透過光から赤色光（Ｒ）を吸収し、赤色光（Ｒ）の光量に応じた信号電荷を生成する。
【０１７１】
ここで、Ｒフォトダイオード１０７の下側には、ゲート１２１−２と、浮遊拡散領域１２２−２が形成されている。Ｒフォトダイオード１０７により生成された信号電荷は、ゲート１２１−２によって、浮遊拡散領域１２２−２に転送される。浮遊拡散領域１２２−２においては、信号電荷が電圧に変換され、後段の信号処理回路に供給される。
【０１７２】
このようにして、画素３１Ａにおいては、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）、及び、赤色光（Ｒ）の光量に応じた信号電荷が生成されて読み出され、それらの信号電荷に対応したＲＧＢ信号が、後段の信号処理回路により処理されることで、画像データとして出力されることになる。
【０１７３】
（第４の製造工程）
次に、固体撮像装置１０の製造工程の流れについて説明する。図２７は、第２の実施の形態における固体撮像装置１０の第４の製造工程の流れを説明するフローチャートである。
【０１７４】
ステップＳ１５１においては、基板受け入れ工程が行われる。この基板受け入れ工程では、支持基板１５１Ａとシリコン基板１５２からなるSOI基板が受け入れられる。
【０１７５】
ステップＳ１５２においては、光学干渉膜形成工程が行われる。この光学干渉膜形成工程では、光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａが、シリコン基板１５２（SOI基板）上に、スパッタ装置等により蒸着される。
【０１７６】
ここで、多層膜１０６Ａの設計の条件としては、上述した式（１）と式（２）の関係を満たす必要があるが、例えば、次のようになる。すなわち、上述した光学的なシミュレーションの結果により、シリコン酸化膜（SiO2）、シリコン膜（Si）、及び、シリコン酸化膜（SiO2）の３層が積層された多層膜１０６Ａにおいて、λ0=450nm（420〜480nm）で、シリコン酸化膜（SiO2）が、dx=3λ0/4nxの関係を満たし、かつ、シリコン膜（Si）が、dx=λ0/4nxの関係を満たすことで、最適な光学特性が得られることが導き出されている。すなわち、この多層膜１０６Ａは、上述した最適多層膜１０６Ａに相当している。
【０１７７】
ステップＳ１５３においては、貼り合わせ工程が行われる。この貼り合わせ工程では、ステップＳ１５２の工程で、多層膜１０６Ａが形成されたSOI基板に対して、支持基板１５１とシリコン基板１５２が上下反対向きとなったSOI基板を貼り合わせることで、多層膜１０６Ａの上側に、シリコン（Si）が形成される。
【０１７８】
これにより、多層膜１０６Ａに対して、その上側に、Ｂフォトダイオード１０５が形成され、その下側に、Ｒフォトダイオード１０７が形成されることになる。なお、Ｂフォトダイオード１０５の厚みを、例えば、0.3μmとすることで、より理想的な分光感度特性が得られることが、上述した光学的なシミュレーションの結果により求められている。また、ここでは、SOI基板を貼り合わせた構造となるため、結晶欠陥が少なく、暗電流の発生を抑制することができる。
【０１７９】
ステップＳ１５４においては、基板除去工程及び回路形成工程が行われる。基板除去工程では、シリコン基板１５２の下側の支持基板１５１Ａが除去される。また、回路形成工程では、Ｒフォトダイオード１０７の下側に、信号読み出し回路として、ゲート１２１−２や浮遊拡散領域１２２−２などが形成される。
【０１８０】
ステップＳ１５５においては、基板貼り合わせ・除去工程及び回路形成工程が行われる。基板貼り合わせ・除去工程では、シリコン基板１５２の上側の支持基板１５１Ｂが除去される。また、回路形成工程では、Ｂフォトダイオード１０５の上側に信号読み出し回路として、ゲート１２１−１や浮遊拡散領域１２２−１などが形成される。そして、基板貼り合わせ・除去工程において、シリコン基板１５２に対して、支持基板１５１Ａが貼り合わされ、支持基板１５１が貼り替えられる。
【０１８１】
ステップＳ１５１乃至Ｓ１５５の工程が終了すると、ステップＳ１５６の工程に進められる。ステップＳ１５６においては、上層のプロセス工程が行われることで、透明電極１０３やＧ有機光電変換膜１０２、オンチップレンズ１０１等が形成される。これにより、図２６の画素３１Ａの構造が形成されることになる。そして、固体撮像装置１０を構成する他の回路や配線を形成する工程などを行うことで、固体撮像装置１０が製造される。
【０１８２】
以上、固体撮像装置１０の第４の製造工程の流れについて説明した。
【０１８３】
なお、図２６の画素３１Ａの構造においては、Ｂフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に形成される光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａ（最適多層膜１０６Ａ）が形成される場合を説明したが、多層膜１０６Ａの代わりに、単層膜１０６Ｂ（最適単層膜１０６Ｂ）が形成されるようにしてもよい。
【０１８４】
＜５．第３の実施の形態＞
【０１８５】
（画素の構造：OCCF構造）
図２８は、第３の実施の形態における画素３１（図３）の構造を示す断面図である。図２８の画素３１Ｂ−１，３１Ｂ−２においては、図４の基本構造と比べて、オンチップカラーフィルタ（OCCF：On Chip Color Filter）が形成されたOCCF構造からなる点で異なっている。なお、図２８においては、画素アレイ部２１に２次元状に配列された複数の画素３１のうち、任意の行方向に配置された２つの画素３１Ｂ−１，３１Ｂ−２が例示されている。
【０１８６】
画素３１Ｂ−１においては、オンチップレンズ１０１−１により集光された光が、Ｇカラーフィルタ（G-OCCF）１３１に入射される。Ｇカラーフィルタ１３１により、オンチップレンズ１０１−１からの入射光のうち、緑色光（Ｇ）が透過され（赤色光（Ｒ）と青色光（Ｂ）はカットされ）、ｎ型のシリコン（Si）により形成されるＧフォトダイオード（G-PD）１３２に入射される。Ｇフォトダイオード１３２は、緑色光（Ｇ）の光量に応じた信号電荷を生成する。Ｇフォトダイオード１３２により生成された信号電荷は、信号読み出し回路により読み出され、後段の信号処理回路に供給される。
【０１８７】
画素３１Ｂ−２においては、オンチップレンズ１０１−２により集光された光が、Ｍｇカラーフィルタ（Mg-OCCF）１３３に入射される。Ｍｇカラーフィルタ１３３により、オンチップレンズ１０１−２からの入射光のうち、赤（Ｒ）と青（Ｂ）の混色であるマゼンタ（Ｍｇ）の成分の光（マゼンタ光）が透過され、Ｂフォトダイオード（B-PD）１０５に入射される。マゼンタ光（Ｍｇ）では、赤色光（Ｒ）と青色光（Ｂ）が混合されているので、Ｂフォトダイオード（B-PD）１０５は、透過光から青色光（Ｂ）を吸収し、青色光（Ｂ）の光量に応じた信号電荷を生成する。Ｂフォトダイオード１０５により生成された信号電荷は、縦型トランジスタ１０８により読み出され、後段の信号処理回路に供給される。
【０１８８】
画素３１Ｂ−２では、ｎ型のシリコン（Si）により形成されるＢフォトダイオード（B-PD）１０５と、Ｒフォトダイオード（R-PD）１０７との間に、光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａが形成（挿入）されている。多層膜１０６Ａは、Ｂフォトダイオード１０５を透過した光（透過光）のうち、短波長側の青色光（Ｂ）を反射させる一方、長波長側の赤色光（Ｒ）を透過させる。
【０１８９】
多層膜１０６Ａを透過した光は、Ｒフォトダイオード１０７に入射される。ここで、多層膜１０６Ａを透過した光は、赤色光（Ｒ）を含む光（透過光）となるので、Ｒフォトダイオード１０７は、透過光から赤色光（Ｒ）を吸収し、赤色光（Ｒ）の光量に応じた信号電荷を生成する。Ｒフォトダイオード１０７により生成された信号電荷は、信号読み出し回路により読み出され、後段の信号処理回路に供給される。
【０１９０】
このようにして、画素３１Ｂ−１においては、緑色光（Ｇ）の光量に応じた信号電荷が生成されて読み出され、画素３１Ｂ−２においては、青色光（Ｂ）、及び、赤色光（Ｒ）の光量に応じた信号電荷が生成されて読み出され、それらの信号電荷に対応したＲＧＢ信号が、後段の信号処理回路により処理されることで、画像データとして出力されることになる。
【０１９１】
なお、画素アレイ部２１においては、例えば、市松配列など、画素３１Ｂ−１と画素３１Ｂ−２を組として、同一の数の画素３１Ｂ−１と画素３１Ｂ−２が２次元状に配列されるようにしてもよいが、例えば、画素３１Ｂ−１が、画素３１Ｂ−２よりも多く配列されるようにするなど、画素アレイ部２１上に２次元状に配列される画素３１Ｂ−１と画素３１Ｂ−２の組み合わせによる配列方法は任意である。
【０１９２】
（製造工程）
画素アレイ部２１において、画素３１Ｂ−１と画素３１Ｂ−２の組み合わせが２次元状に配列される固体撮像装置１０の製造工程であるが、上述した第１の製造工程（図２２）、第２の製造工程（図２４）、又は、第３の製造工程（図２５）を利用することができる。
【０１９３】
例えば、第１の製造工程を用いる場合、画素３１Ｂ−１の製造工程においては、多層膜１０６Ａを形成せずに、シリコン(Si)からなるＧフォトダイオード１３２が形成される。そして、その上層のプロセス工程で、オンチップレンズ１０１−１の下側に、Ｇカラーフィルタ１３１が配置されることになる。また、画素３１Ｂ−２の製造工程においては、上述した製造工程が行われることで、Ｂフォトダイオード１０５と、多層膜１０６Ａ（最適多層膜１０６Ａ）と、Ｒフォトダイオード１０７が積層された構造が形成される。そして、その上層のプロセス工程で、オンチップレンズ１０１−２の下側に、Ｍｇカラーフィルタ１３３が配置されることになる。
【０１９４】
なお、図２８の画素３１Ｂ−２の構造においては、Ｂフォトダイオード１０５と、Ｒフォトダイオード１０７との間に形成される光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａ（最適多層膜１０６Ａ）が形成される場合を説明したが、多層膜１０６Ａの代わりに、単層膜１０６Ｂ（最適単層膜１０６Ｂ）が形成されるようにしてもよい。
【０１９５】
＜６．第４の実施の形態＞
【０１９６】
（画素の構造：PD３層積層型構造）
図２９は、第４の実施の形態における画素３１（図３）の構造を示す断面図である。図２９の画素３１Ｃにおいては、図４の基本構造と比べて、Ｒ，Ｇ，Ｂフォトダイオード（R-PD，G-PD，B-PD）が形成されたPD３層積層型構造からなる点が異なっている。
【０１９７】
画素３１Ｃにおいては、オンチップレンズ１０１により集光された光が、Ｂフォトダイオード（B-PD）１０５に入射される。Ｂフォトダイオード１０５は、オンチップレンズ１０１からの入射光のうち、青色光（Ｂ）を吸収して、青色光（Ｂ）の光量に応じた信号電荷を生成する。Ｂフォトダイオード１０５により生成された信号電荷は、縦型トランジスタ１０８−１により読み出され、後段の信号処理回路に供給される。
【０１９８】
画素３１Ｃでは、ｎ型のシリコン（Si）により形成されるＢフォトダイオード（B-PD）１０５と、Ｇフォトダイオード（G-PD）１４１との間に、光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａ−１が形成（挿入）されている。多層膜１０６Ａ−１は、Ｂフォトダイオード１０５を透過した光（透過光）のうち、短波長である青色光（Ｂ）を反射させる一方、中波長である緑色光（Ｇ）と長波長である赤色光（Ｒ）を透過させる。
【０１９９】
多層膜１０６Ａ−１を透過した光は、Ｇフォトダイオード１４１に入射される。ここで、多層膜１０６Ａ−１を透過した光は、緑色光（Ｇ）と赤色光（Ｒ）を含む光（透過光）となるので、Ｇフォトダイオード１４１は、透過光から緑色光（Ｇ）を吸収し、緑色光（Ｇ）の光量に応じた信号電荷を生成する。Ｇフォトダイオード１４１により生成された信号電荷は、縦型トランジスタ１０８−２により読み出され、後段の信号処理回路に供給される。
【０２００】
また、画素３１Ｃでは、ｎ型のシリコン（Si）により形成されるＧフォトダイオード（G-PD）１４１と、Ｒフォトダイオード（R-PD）１０７との間に、光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａ−２が形成（挿入）されている。多層膜１０６Ａ−２は、Ｇフォトダイオード１４１を透過した光（透過光）のうち、短波長である青色光（Ｂ）と中波長である緑色光（Ｇ）を反射させる一方、長波長である赤色光（Ｒ）を透過させる。
【０２０１】
多層膜１０６Ａ−２を透過した光は、Ｒフォトダイオード１０７に入射される。ここで、多層膜１０６Ａ−２を透過した光は、赤色光（Ｒ）を含む光（透過光）となるので、Ｒフォトダイオード１０７は、透過光から赤色光（Ｒ）を吸収し、赤色光（Ｒ）の光量に応じた信号電荷を生成する。Ｒフォトダイオード１０７により生成された信号電荷は、信号読み出し回路により読み出され、後段の信号処理回路に供給される。
【０２０２】
このようにして、画素３１Ｃにおいては、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）、及び、赤色光（Ｒ）の光量に応じた信号電荷が生成されて読み出され、それらの信号電荷に対応したＲＧＢ信号が、後段の信号処理回路により処理されることで、画像データとして出力されることになる。
【０２０３】
（PD３層積層型の反射スペクトル）
図３０は、PD３層積層型の構造を採用した場合の反射スペクトルを示す図である。
【０２０４】
図３０には、図３１に示すように、シリコン（Si）からなるＢフォトダイオード１０５とＧフォトダイオード１４１との間に、シリコン酸化膜（SiO2）、シリコン膜（Si）、及び、シリコン酸化膜（SiO2）の３層が積層された多層膜１０６Ａ−１が形成されている場合に、λ0=400nm，d1=3λ0/4n1，d2=λ0/4n2としたときの反射スペクトルＲ９１が示されている。
【０２０５】
すなわち、この反射スペクトルＲ９１の結果から、短波長である青色光（Ｂ）を反射させて、かつ、中波長である緑色光（Ｇ）と、長波長である赤色光（Ｒ）、すなわち、長波長側を透過させているため、図３１の多層膜１０６Ａ−１は、光学干渉膜１０６に求められる条件に適合していることになる。
【０２０６】
また、図３０には、図３２に示すように、シリコン（Si）からなるＧフォトダイオード１４１と、Ｒフォトダイオード１０７との間に、シリコン酸化膜（SiO2）、シリコン膜（Si）、及び、シリコン酸化膜（SiO2）の３層が積層された多層膜１０６Ａ−２が形成されている場合に、λ0=450nm，d1=3λ0/4n1，d2=λ0/4n2としたときの反射スペクトルＲ９２が示されている。
【０２０７】
すなわち、この反射スペクトルＲ９２の結果から、短波長である青色光（Ｂ）と、中波長である緑色光（Ｇ）、すなわち、短波長側を反射させて、かつ、長波長である赤色光（Ｒ）を透過させているため、図３２の多層膜１０６Ａ−２は、光学干渉膜１０６に求められる条件に適合していることになる。
【０２０８】
なお、多層膜１０６Ａ−２による青色光（Ｂ）の反射であるが、Ｇフォトダイオード１４１の上側に形成されたＢフォトダイオード１０５によって青色光（Ｂ）が吸収され、さらに、多層膜１０６Ａ−１によっても青色光（Ｂ）が反射されているため、Ｇフォトダイオード１４１にまで到達する青色光（Ｂ）はほとんど存在しないことになる。同様に、多層膜１０６Ａ−２にまで到達して反射される青色光（Ｂ）もほとんど存在しないといえる。
【０２０９】
したがって、多層膜１０６Ａ−１だけでなく、多層膜１０６Ａ−２も挿入した、図２９の画素３１ＣのPD３層積層型の構造を実現することが可能となる。なお、図２９において、画素３１Ｃでは、各フォトダイオードの間に、多層膜１０６Ａ−１と多層膜１０６Ａ−２の両方を挿入しているが、Ｂフォトダイオード１０５とＧフォトダイオード１４１との間にだけ、多層膜１０６Ａ−１が挿入されるようにしてもよいし、あるいは、Ｇフォトダイオード１４１とＲフォトダイオード１０７との間にだけ、多層膜１０６Ａ−２が挿入されるようにしてもよい。
【０２１０】
（製造工程）
複数の画素３１Ｃが２次元状に配列される画素アレイ部２１を有する固体撮像装置１０の製造工程であるが、上述した第１の製造工程（図２２）、第２の製造工程（図２４）、又は、第３の製造工程（図２５）を利用することができる。
【０２１１】
例えば、第１の製造工程を用いる場合、上述した製造工程で多層膜１０６Ａを形成したときと同様にして、多層膜１０６Ａ−１（最適多層膜１０６Ａ−１）と多層膜１０６Ａ−２（最適多層膜１０６Ａ−２）が形成され、Ｂフォトダイオード１０５とＲフォトダイオード１０７を形成したときと同様にして、Ｇフォトダイオード１４１が形成される。ただし、その上層のプロセス工程では、オンチップレンズ１０１等は配置されるが、Ｇ有機光電変換膜１０２を形成する必要はない。
【０２１２】
なお、図２９の画素３１Ｃの構造においては、Ｂフォトダイオード１０５とＧフォトダイオード１４１との間、及び、Ｇフォトダイオード１４１とＲフォトダイオード１０７との間に形成される光学干渉膜１０６として、多層膜１０６Ａ−１及び多層膜１０６Ａ−２が形成される場合を説明したが、これらの多層膜１０６Ａの代わりに、単層膜１０６Ｂ−１（最適単層膜１０６Ｂ−１）及び単層膜１０６Ｂ−２（最適単層膜１０６Ｂ−２）が形成されるようにしてもよい。
【０２１３】
以上のように、本技術によれば、半導体バルク（シリコンバルク）の色別の色吸収特性の違いを利用した縦方向分光構造の画素を有する固体撮像素子１０において、原理的に避けることができない光学的混色及び電気的混色を抑制することができる。これにより、フォトダイオード等の光電変換部において、ある波長帯の感度向上を図りつつ、同時に他の波長帯の光の混色を減らすことができる。その結果、ＲＧＢの分光感度特性が理想的な分光に近づき、色補正演算のマトリックス係数が低く抑えられ、高SN比の画質が得られる。
【０２１４】
なお、ここで、光学的混色とは、例えばＢフォトダイオード１０５に赤色光（Ｒ）が通過したり、Ｒフォトダイオード１０７に青色光（Ｂ）が通過したりするために生じる物理的に避けられない混色をいう。また、電気的混色とは、例えばＢフォトダイオード１０５とＲフォトダイオード１０７との間のポテンシャル障壁が小さいと、光電子が熱的に乗り越えてフォトダイオード間で混色が発生することをいう。
【０２１５】
＜７．カメラモジュールの構成＞
【０２１６】
本技術は、固体撮像装置への適用に限られるものではない。すなわち、本技術は、固体撮像装置のほかに光学レンズ系等を有するカメラモジュール、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置、撮像機能を有する携帯端末装置（例えばスマートフォンやタブレット型端末）、又は画像読取部に固体撮像装置を用いる複写機など、固体撮像装置を有する電子機器全般に対して適用可能である。
【０２１７】
図３３は、固体撮像装置を有するカメラモジュールの構成例を示す図である。
【０２１８】
図３３において、カメラモジュール２００は、光学レンズ系２１１、固体撮像装置２１２、入出力部２１３、DSP（Digital Signal Processor）回路２１４、及び、CPU２１５を１つに組み込んで、モジュールを構成している。
【０２１９】
固体撮像装置２１２は、図３の固体撮像装置１０に対応しており、その画素（画素３１）の構造として、例えば、図４，図６，図２６，図２８，又は図２９の断面構造を有している。すなわち、固体撮像装置２１２においては、縦方向分光構造を構成するフォトダイオードの間に、多層膜１０６Ａ又は単層膜１０６Ｂが形成された画素３１（図４，図６の画素３１、図２６の画素３１Ａ、図２８の画素３１Ｂ−１，画素３１Ｂ−２、図２９の画素３１Ｃ）を２次元状に配列した画素アレイ部２１が設けられている。
【０２２０】
固体撮像装置２１２は、光学レンズ系２１１を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。入出力部２１３は、外部との入出力のインターフェースとしての機能を有する。
【０２２１】
DSP回路２１４は、固体撮像装置２１２から供給される信号を処理する信号処理回路である。例えば、この信号処理回路では、画素３１（図３）からの出力に応じた緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）、及び、赤色光（Ｒ）に対応した信号によるＲＧＢ信号が処理されることになる。なお、上述した信号処理回路が行う処理が、固体撮像装置２１２により行われるようにしてもよい。
【０２２２】
CPU２１５は、光学レンズ系２１１の制御や、入出力部２１３との間でデータのやりとりなどを行う。
【０２２３】
また、カメラモジュール２０１としては、例えば、光学レンズ系２１１、固体撮像装置２１２、及び、入出力部２１３のみでモジュールが構成されるようにしてもよい。この場合、固体撮像装置２１２からの画素信号が入出力部２１３を介して出力される。さらに、カメラモジュール２０２としては、光学レンズ系２１１、固体撮像装置２１２、入出力部２１３、及び、DSP回路２１４によりモジュールが構成されるようにしてもよい。この場合、固体撮像装置２１２からの画素信号は、DSP回路２１４により処理され、入出力部２１３を介して出力される。
【０２２４】
カメラモジュール２００，２０１，２０２は、以上のように構成される。カメラモジュール２００，２０１，２０２においては、縦方向分光構造を構成するフォトダイオードの間に、多層膜１０６Ａ又は単層膜１０６Ｂが形成された画素３１を２次元状に配列した画素アレイ部２１を有する固体撮像装置２１２が設けられているので、フォトダイオードにおいて、ある波長帯の感度向上を図りつつ、同時に他の波長帯の光の混色を減らすことができる。
【０２２５】
＜８．電子機器の構成＞
【０２２６】
図３４は、固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示す図である。
【０２２７】
図３４の電子機器３００は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯端末装置などの電子機器である。
【０２２８】
図３４において、電子機器３００は、固体撮像装置３０１、DSP回路３０２、フレームメモリ３０３、表示部３０４、記録部３０５、操作部３０６、及び、電源部３０７から構成される。また、電子機器３００において、DSP回路３０２、フレームメモリ３０３、表示部３０４、記録部３０５、操作部３０６、及び、電源部３０７は、バスライン３０８を介して相互に接続されている。
【０２２９】
固体撮像装置３０１は、図３の固体撮像装置１０に対応しており、その画素（画素３１）の構造として、例えば、図４，図６，図２６，図２８，又は図２９の断面構造を有している。すなわち、固体撮像装置３０１においては、縦方向分光構造を構成するフォトダイオードの間に、多層膜１０６Ａ又は単層膜１０６Ｂが形成された画素３１（図４，図６の画素３１、図２６の画素３１Ａ、図２８の画素３１Ｂ−１，画素３１Ｂ−２、図２９の画素３１Ｃ）を２次元状に配列した画素アレイ部２１が設けられている。
【０２３０】
固体撮像装置３０１は、光学レンズ系（不図示）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
【０２３１】
DSP回路３０２は、固体撮像装置３０１から供給される信号を処理する信号処理回路であって、図３３のDSP回路２１４に対応している。DSP回路３０２は、固体撮像装置３０１からの信号を処理して得られる画像データを出力する。フレームメモリ３０３は、DSP回路３０２により処理された画像データを、フレーム単位で一時的に保持する。
【０２３２】
表示部３０４は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等のパネル型表示装置からなり、固体撮像装置３０１で撮像された動画又は静止画を表示する。記録部３０５は、固体撮像装置３０１で撮像された動画又は静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体に記録する。
【０２３３】
操作部３０６は、ユーザによる操作に従い、電子機器３００が有する各種の機能についての操作指令を出力する。電源部３０７は、DSP回路３０２、フレームメモリ３０３、表示部３０４、記録部３０５、及び、操作部３０６の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
【０２３４】
電子機器３００は、以上のように構成される。電子機器３００においては、縦方向分光構造を構成するフォトダイオードの間に、多層膜１０６Ａ又は単層膜１０６Ｂが形成された画素３１を２次元状に配列した画素アレイ部２１を有する固体撮像装置３０１が設けられているので、フォトダイオードにおいて、ある波長帯の感度向上を図りつつ、同時に他の波長帯の光の混色を減らすことができる。
【０２３５】
＜９．固体撮像装置の使用例＞
【０２３６】
図３５は、イメージセンサとしての固体撮像装置１０の使用例を示す図である。
【０２３７】
上述した固体撮像装置１０は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。すなわち、図３５に示すように、上述した、鑑賞の用に供される画像を撮影する鑑賞の分野だけでなく、例えば、交通の分野、家電の分野、医療・ヘルスケアの分野、セキュリティの分野、美容の分野、スポーツの分野、又は、農業の分野などにおいて用いられる装置でも、固体撮像装置１０を使用することができる。
【０２３８】
具体的には、上述したように、鑑賞の分野において、例えば、デジタルカメラやスマートフォン、カメラ機能付きの携帯電話機等の、鑑賞の用に供される画像を撮影するための装置（例えば図３４の電子機器３００）で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【０２３９】
交通の分野において、例えば、自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【０２４０】
家電の分野において、例えば、ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、テレビ受像機や冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。また、医療・ヘルスケアの分野において、例えば、内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【０２４１】
セキュリティの分野において、例えば、防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。また、美容の分野において、例えば、肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【０２４２】
スポーツの分野において、例えば、スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。また、農業の分野において、例えば、畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
【０２４３】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上述した複数の実施の形態の全て又は一部を組み合わせた形態を採用することができる。
【０２４４】
また、本技術は、以下のような構成をとることができる。
【０２４５】
（１）
入射光のうち、短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部と、
入射光のうち、長波長側の第２の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部と、その下側に形成される前記第２の光電変換部との間に設けられ、入射光のうち、前記短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜と
を備える固体撮像装置。
（２）
前記第１の光学干渉膜は、単層膜又は多層膜である
（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記第１の光電変換部と、前記単層膜又は前記多層膜と、前記第２の光電変換部とから構成される階層において、各階層における屈折率が、高い屈折率と低い屈折率とが交互に繰り返されるとともに、
前記単層膜又は前記多層膜において、dX=λ0×(2mX＋1)/4nXの関係を有している（ただし、dX，nXは、それぞれX層における厚みと屈折率を表し、mXは、0以上の整数、λ0は光の波長を表している）
（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記単層膜又は前記多層膜は、シリコン酸化膜（SiO2）、シリコン窒化膜（Si3N4）、シリコン膜（Si）、酸化チタン膜（TiO2）、又は、(SiO2)X(Si3N4)1-X膜から形成される
（２）又は（３）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記単層膜は、シリコン酸化膜（SiO2）により形成され、
前記シリコン酸化膜（SiO2）において、λ0=370〜430nm，dx=3λ0/4nxの関係を満たしている
（３）又は（４）に記載の固体撮像装置。
（６）
前記多層膜は、シリコン酸化膜（SiO2）と、シリコン膜（Si）と、シリコン酸化膜（SiO2）の３層を積層して形成され、
前記シリコン酸化膜（SiO2）において、λ0=420〜480nm，dx=3λ0/4nxの関係を満たし、
前記シリコン膜（Si）において、λ0=420〜480nm，dx=λ0/4nxの関係を満たしている
（３）又は（４）に記載の固体撮像装置。
（７）
前記第１の光電変換部の厚みは、0.5μm以下である
（１）乃至（６）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（８）
前記単層膜又は前記多層膜は、その少なくとも一部の層が、絶縁膜により形成される
（２）乃至（７）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（９）
前記第１の光電変換部の上側に、第３の色成分の光を吸収して信号電荷を生成する光電変換膜をさらに備え、
前記第１の色成分の光は、青色光（Ｂ）であり、
前記第２の色成分の光は、赤色光（Ｒ）であり、
前記第３の色成分の光は、緑色光（Ｇ）である
（１）乃至（８）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１０）
第３の色成分の光を透過させる第１のカラーフィルタと、
前記第１のカラーフィルタを透過した前記第３の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第３の光電変換部と
を有する第１の画素と、
前記第１の光電変換部と、前記単層膜又は前記多層膜と、前記第２の光電変換部が積層され、
前記第１の光電変換部の上側に、第４の色成分の光を透過させる第２のカラーフィルタ
を有する第２の画素と
の組み合わせからなる複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を有し、
前記第１の色成分の光は、青色光（Ｂ）であり、
前記第２の色成分の光は、赤色光（Ｒ）であり、
前記第３の色成分の光は、緑色光（Ｇ）であり、
前記第４の色成分の光は、マゼンタ光（Ｍｇ）である
（１）乃至（８）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１１）
入射光のうち、中波長の第３の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第３の光電変換部と、
前記第１の光電変換部と、その下側に形成される前記第３の光電変換部との間に設けられ、入射光のうち、短波長の光を反射させるとともに、中波長及び長波長の光を透過させる第２の光学干渉膜と
をさらに備え、
前記第１の光学干渉膜は、前記第３の光電変換部と、その下側に形成される前記第２の光電変換部との間に設けられ、入射光のうち、短波長及び中波長の光を反射させるとともに、長波長の光を透過させ、
前記第１の色成分の光は、青色光（Ｂ）であり、
前記第２の色成分の光は、赤色光（Ｒ）であり、
前記第３の色成分の光は、緑色光（Ｇ）である
（１）乃至（８）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１２）
前記波長λ0の範囲は、350〜500nmである
（３）に記載の固体撮像装置。
（１３）
前記第１の光電変換部と、前記第２の光電変換部は、シリコン（Si）層に形成される積層型のフォトダイオードである
（１）乃至（１２）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１４）
前記第１の光学干渉膜の境界付近には、ｐ型のシリコンからなるｐ型シリコン層が形成されている
（１）乃至（１３）に記載の固体撮像装置。
（１５）
入射光のうち、長波長側の第２の成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部が形成される第２の半導体基板の一部を、入射光のうち、短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜を形成するために除去する工程と、
前記第２の半導体基板の一部が除去された部分に、前記第１の光学干渉膜を形成する工程と、
前記第１の光学干渉膜が形成された前記第２の半導体基板に対して、入射光のうち、前記短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部が形成される第１の半導体基板を貼り合わせる工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。
（１６）
入射光のうち、長波長側の第２の成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部が形成される半導体基板上の一部に、入射光のうち、短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜を形成する工程と、
前記第１の光学干渉膜の側面側を、前記半導体基板の半導体を選択成長させることで覆う工程と、
前記第１の光学干渉膜の上面側を、前記半導体基板の半導体をラテラル成長させることで覆い、前記第１の光学干渉膜の上面に形成された半導体によって、入射光のうち、前記短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部を形成する工程と
を含む固体撮像装置の製造方法。
（１７）
入射光のうち、短波長側の第１の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第１の光電変換部と、
入射光のうち、長波長側の第２の色成分の光の光量に応じた信号電荷を生成する第２の光電変換部と、
前記第１の光電変換部と、その下側に形成される前記第２の光電変換部との間に設けられ、入射光のうち、前記短波長側の光を反射させるとともに、前記長波長側の光を透過させる第１の光学干渉膜と
を有する固体撮像装置を備える
電子機器。
【符号の説明】
【０２４６】
１０  固体撮像装置，  ２１  画素アレイ部，  ３１，３１Ａ，３１Ｂ−１，３１Ｂ−２，３１Ｃ  画素，  ２３  カラム信号処理回路，  ２６  制御回路，  １０１，１０１−１，１０１−２  オンチップレンズ，  １０２  Ｇ有機光電変換膜，  １０３  透明電極，  １０４  電極，  １０５  Ｂフォトダイオード（B-PD），  １０６  光学干渉膜，  １０６Ａ，１０６Ａ−１，１０６Ａ−２  多層膜，  １０６Ｂ  単層膜，  １０７  Ｒフォトダイオード（R-PD），  １２１−１，１２１−２  ゲート，  １２２−１，１２２−２  浮遊拡散領域，  １３１  Ｇカラーフィルタ（G-OCCF），  １３２  Ｇフォトダイオード（G-PD），  １３３  Ｍｇカラーフィルタ（Mg-OCCF），  １４１  Ｇフォトダイオード（G-PD），  ２００，２０１，２０２  カメラモジュール，  ２１２  固体撮像装置，  ３００  電子機器，  ３０１  固体撮像装置
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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