(57)【要約】【課題】画素の感度差バラツキをロバスト化することができる。【解決手段】固体撮像素子は、特定画素であるWhite画素と、Red画素,Blue画素,Green画素のうちの少なくとも１種類の画素と、White画素と、画素のうちWhite画素に隣接される隣接画素との間において、遮光線幅の延伸が行われている、画素間の光を物理的に遮光するための遮光膜とを備える。本開示は、例えば、撮像装置に用いられる固体撮像素子に適用することができる。【選択図】図２
2016096234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定画素と、
Red画素,Blue画素,Green画素のうちの少なくとも１種類の画素と、
前記特定画素と、前記画素のうち前記特定画素に隣接される隣接画素との間において、遮光線幅の延伸が行われている、画素間の光を物理的に遮光するための遮光膜と
を備える固体撮像素子。
【請求項２】
前記特定画素は、色フィルタが塗布されていない画素、または、色フィルタの代わりに、全可視光領域で透過率の高い材料が塗布された画素である
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記特定画素は、IR画素または位相差検出用の画素である
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記特定画素の開口中心は、前記素子チップの外周部にいくにつれて、光学中心に対して外側にずれる
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記遮光線幅の延伸は、前記特定画素の全ての辺のうち、少なくとも１方向の辺に行われている
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記遮光線幅の延伸長は、前記延伸が行われている辺のうち、少なくとも１つが異なっている
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記遮光線幅の延伸長は、前記延伸が行われている辺すべて同じである
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記遮光線幅は、素子チップの外周部にいくにつれて、延伸されている
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記遮光線幅の延伸長は、撮像面に入射する光線角度にしたがって調整される
請求項８に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記遮光線幅の延伸長は、前記特定画素および色フィルタの種類によって変更される
請求項８に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記遮光線幅の延伸長は、レンズの曲率によって変更される
請求項８に記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
前記遮光線幅の延伸長は、レンズと色フィルタとのトップ間距離によって変更される
請求項８に記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
前記遮光線幅は、下地層のレイアウトパターンに応じて、延伸されている
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１４】
前記下地層は、画素トランジスタのポリシリコン層または転送のための金属配線層である
請求項１３に記載の固体撮像素子。
【請求項１５】
前記遮光線幅の延伸長は、前記下地層の面積によって変更される
請求項１４に記載の固体撮像素子。
【請求項１６】
前記遮光線幅の延伸長は、前記下地層と光電変換層との距離または位置関係によって変更される
請求項１４に記載の固体撮像素子。
【請求項１７】
画素を分離するための画素分離部が形成されている光電変換部を
さらに備える請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１８】
特定画素と、
Red画素,Blue画素,Green画素のうちの少なくとも１種類の画素と、
前記White画素と、前記画素のうち前記特定画素に隣接される隣接画素との間において、遮光線幅の延伸が行われている、画素間の光を物理的に遮光するための遮光膜と
を備える固体撮像素子と、
前記固体撮像素子から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
入射光を前記固体撮像素子に入射する光学系と
を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像素子および電子機器に関し、特に、画素の感度差バラツキをロバスト化することができるようにした固体撮像素子および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
RGB＋W(White）画素構造は、Bayer配列と比較して高感度、高S/Nを実現することができるが、以下の要因で、W画素の感度差（White split）が発生し、この感度差が画質上周期的なパターンムラとして見えてしまうことがあった。
【０００３】
要因１：斜め光が入射したときや、カラーフィルタがずれたときなどに、W画素の隣接画素からの混色が画素毎に異なるため
要因２：光電変換膜を通過した光が下層配線で反射する場合の反射量が画素毎に異なるため
【０００４】
このような特定画素の感度を制御する方法として、例えば、特許文献１には、White画素部の開口幅を変えるということが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０１−１５８７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の提案では、White画素部の開口を小さくすることによって、隣接画素からの光は入射しにくくなり、White画素間の感度差は低減されるが、チップ全面において一律でWhite画素の感度が下がる。したがって、White画素の特徴である高S/N特性が悪化してしまう恐れがあった。
【０００７】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画素の感度差バラツキをロバスト化することができるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本技術の一側面の固体撮像素子は、特定画素と、Red画素,Blue画素,Green画素のうちの少なくとも１種類の画素と、前記特定画素と、前記画素のうち前記特定画素に隣接される隣接画素との間において、遮光線幅の延伸が行われている、画素間の光を物理的に遮光するための遮光膜とを備える。
【０００９】
前記特定画素は、色フィルタが塗布されていない画素、または、色フィルタの代わりに、全可視光領域で透過率の高い材料が塗布された画素である。
【００１０】
前記特定画素は、IR画素または位相差検出用の画素である。
【００１１】
前記特定画素の開口中心は、前記素子チップの外周部にいくにつれて、光学中心に対して外側にずれる。
【００１２】
前記遮光線幅の延伸は、前記特定画素の全ての辺のうち、少なくとも１方向の辺に行われている。
【００１３】
前記遮光線幅の延伸長は、前記延伸が行われている辺のうち、少なくとも１つが異なっている。
【００１４】
前記遮光線幅の延伸長は、前記延伸が行われている辺すべて同じである。
【００１５】
前記遮光線幅は、素子チップの外周部にいくにつれて、延伸されている。
【００１６】
前記遮光線幅の延伸長は、撮像面に入射する光線角度にしたがって調整される。
【００１７】
前記遮光線幅の延伸長は、前記特定画素および色フィルタの種類によって変更される。
【００１８】
前記遮光線幅の延伸長は、レンズの曲率によって変更される。
【００１９】
前記遮光線幅の延伸長は、レンズと色フィルタとのトップ間距離によって変更される。
【００２０】
前記遮光線幅は、下地層のレイアウトパターンに応じて、延伸されている。
【００２１】
前記下地層は、画素トランジスタのポリシリコン層または転送のための金属配線層である。
【００２２】
前記遮光線幅の延伸長は、前記下地層の面積によって変更される。
【００２３】
前記遮光線幅の延伸長は、前記下地層と光電変換層との距離または位置関係によって変更される。
【００２４】
画素を分離するための画素分離部が形成されている光電変換部をさらに備えることができる。
【００２５】
本技術の一側面の電子機器は、特定画素と、Red画素,Blue画素,Green画素のうちの少なくとも１種類の画素と、前記特定画素と、前記画素のうち前記特定画素に隣接される隣接画素との間において、遮光線幅の延伸が行われている、画素間の光を物理的に遮光するための遮光膜とを備える固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、入射光を前記固体撮像素子に入射する光学系とを有する。
【００２６】
本技術の一側面においては、特定画素と、Red画素,Blue画素,Green画素のうちの少なくとも１種類の画素のうち前記特定画素に隣接される隣接画素との間において、画素間の光を物理的に遮光するための遮光膜の遮光線幅の延伸が行われている。
【発明の効果】
【００２７】
本技術によれば、画素の感度差バラツキをロバスト化することができる。
【００２８】
なお、本明細書に記載された効果は、あくまで例示であり、本技術の効果は、本明細書に記載された効果に限定されるものではなく、付加的な効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本技術を適用した固体撮像素子の概略構成例を示すブロック図である。
【図２】本技術の固体撮像素子の模式的な断面図である。
【図３】カラーフィルタの配列例を示す図である。
【図４】隣接画素からの混色量について説明する図である。
【図５】マイクロレンズの曲率および高さによる変動を説明する図である。
【図６】マイクロレンズとカラーフィルタとの距離による変動を説明する図である。
【図７】遮光部の４辺の延伸について説明する図である。
【図８】画素共有レイアウトの例を示す図である。
【図９】斜めから光が入射した場合に、下地層での反射が隣接画素間の出力差を与えるメカニズムについて説明する図である。
【図１０】他の画素共有レイアウトの例を示す図である。
【図１１】本技術のRGB+IR配列のIR画素への適用例を示す図である。
【図１２】本技術の位相差検出用画素への適用例を示す図である。
【図１３】本技術の画素分離部を有する固体撮像素子への適用例を示す図である。
【図１４】本技術の固体撮像素子を使用する使用例を示す図である。
【図１５】本技術の電子機器の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本開示を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
０．固体撮像素子の概略構成例
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．第３の実施の形態
【００３１】
＜０．固体撮像素子の概略構成例＞
[固体撮像素子の概略構成例]
図１は、本技術の各実施の形態に適用されるCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）固体撮像素子の一例の概略構成例を示している。
【００３２】
図１に示されるように、固体撮像素子（素子チップ）１は、半導体基板１１（例えばシリコン基板）に複数の光電変換素子を含む画素２が規則的に２次元的に配列された画素領域（いわゆる撮像領域）３と、周辺回路部とを有して構成される。
【００３３】
画素２は、光電変換素子（例えばフォトダイオード）と、複数の画素トランジスタ（いわゆるMOSトランジスタ）を有してなる。複数の画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、および増幅トランジスタの３つのトランジスタで構成することができ、さらに選択トランジスタを追加して４つのトランジスタで構成することもできる。各画素２（単位画素）の等価回路は一般的なものと同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００３４】
また、画素２は、画素共有構造とすることもできる。画素共有構造は、複数のフォトダイオード、複数の転送トランジスタ、共有される１つのフローティングディフュージョン、および、共有される１つずつの他の画素トランジスタから構成される。
【００３５】
周辺回路部は、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６、出力回路７、および制御回路８から構成される。
【００３６】
制御回路８は、入力クロックや、動作モード等を指令するデータを受け取り、また、固体撮像素子１の内部情報等のデータを出力する。具体的には、制御回路８は、垂直同期信号、水平同期信号、およびマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、および水平駆動回路６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。そして、制御回路８は、これらの信号を垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、および水平駆動回路６に入力する。
【００３７】
垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に画素２を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素２を駆動する。具体的には、垂直駆動回路４は、画素領域３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線９を通して各画素２の光電変換素子において受光量に応じて生成した信号電荷に基づいた画素信号をカラム信号処理回路５に供給する。
【００３８】
カラム信号処理回路５は、画素２の例えば列毎に配置されており、１行分の画素２から出力される信号を画素列毎にノイズ除去等の信号処理を行う。具体的には、カラム信号処理回路５は、画素２固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS（Correlated Double Sampling）や、信号増幅、A/D（Analog/Digital）変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路５の出力段には、水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１０との間に接続されて設けられる。
【００３９】
水平駆動回路６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５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１０に出力させる。
【００４０】
出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０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。出力回路７は、例えば、バッファリングだけを行う場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理等を行う場合もある。
【００４１】
入出力端子１２は、外部と信号のやりとりをするために設けられる。
【００４２】
第１の実施の形態＞
[本技術の固体撮像素子の例]
図２Ａおよび図２Ｂは、本技術の固体撮像素子の模式的な断面図である。図２Ａおよび図２Ｂの例においては、RGB+W(ホワイト）画素配列の例が示されている。図２Ａは、像高中心である画角中心部の画素群の例を示す図であり、図２Ｂは、高像高である画角周辺部の画素群の例を示す図である。
【００４３】
図２Ａおよび図２Ｂの例においては、各画素２に対して、光電変換部５４の上には、遮光部５３で分離されたカラーフィルタ５２が、Red,White,Blueの順にそれぞれ設けられており、さらに、その上には、マイクロレンズ５１がそれぞれ設けられている。以下、左から、カラーフィルタ５２がRedである画素を、Red画素２−１、カラーフィルタ５２がWhiteである画素を、White画素２−２、カラーフィルタ５２がBlueである画素を、Blue画素２−３と称する。なお、White画素は、カラーフィルタ５２がWhiteである画素と説明したが、具体的には、色フィルタが塗布されていない画素、または、色フィルタの代わりに全可視光領域で透過率の高い材料が塗布された画素である。
【００４４】
マイクロレンズ５１で集光された光は、遮光膜からなる遮光部５３で分離されたカラーフィルタ５２を通して光電変換部５４に到達する。そして、図中中央のWhite画素２−２は、全波長領域の光を透過させ、他のRGB画素(例えば、Red画素２−１やBlue画素２−３）は、特定波長のみを透過させる。
【００４５】
ここで、図２Ａに示されるように、画角中心部において、カメラのレンズモジュールから画素部へ入射する光は、入射角度の浅い光、つまり平行光に近い光が主成分となるので、隣接画素Red画素２−１やBlue画素２−３からWhite画素２−２への混色は受けにくく、感度変動は小さい。
【００４６】
これに対して、図２Ｂに示されるように、画角周辺部においては、カメラのレンズモジュールから画素部へ入射する光は、入射角度の深い光、つまり斜め光が主成分となるので、隣接画素のカラーフィルタ５２を透過した光は、遮光部５３上を通過して、隣接White画素２−２に入射してしまう。この光は、White画素２−２における混色を増大させてしまう。
【００４７】
図３の例においては、カラーフィルタ５２の配列例が示されている。なお、４×４画素配列しか示されていないが、実際には、この配列が繰り返し配置されている。
【００４８】
図３において、Gは、Greenフィルタの画素を示し、Wは、Whiteフィルタの画素を示し、Rは、Redフィルタの画素を示し、Bは、Blueフィルタの画素を示している。したがって、初めの段では、左上より、Green画素G1、White画素W1、Green画素G2、White画素W2が配置され、次の段には、White画素W3、Red画素R1、White画素W4、Blue画素B1が配置されている。次の段には、Green画素G3、White画素W5、Green画素G4、White画素W6が配置され、次の段には、White画素W7、Blue画素B2、White画素W8、RED画素R2が配置されている。
【００４９】
遮光部５３上の光学混色は、長波長成分よりも短波長成分の光がより影響を受けやすいことが知られている。例えば、図３のようなカラーフィルタ配列の場合、右像高では、向かって左側に配置する画素からの混色影響を受けるため、White画素W3とBlue画素B1（図示せぬ）との間、およびWhite画素W8とBlue画素B2との間の遮光部５３の幅を、図２Ｂの点線に示されるように、White側に延伸させる。
【００５０】
また、左像高では、向かって右側に配置する画素からの混色影響を受けるため、White画素W4とBlue画素B1との間、およびWhite画素W7とBlue画素B2との間の遮光幅を、図２Ｂの点線に示されるように、White側に延伸させる。
【００５１】
以上のように、特定画素であるWhite画素において、遮光部の幅を延伸するようにすることで、隣接画素からの光を遮蔽し、隣接混色増大によるW感度差バラツキを低減することが可能となる。
【００５２】
次に、遮光部５３の幅の延伸長について説明する。
【００５３】
斜め光の入射成分は、画角周辺に従って増大するため、隣接混色の影響も画角周辺に従って大きくなる。そのため、遮光部５３の幅の延伸長は、図２Ｂを参照して上述した画角周辺にいくに従って大きくすることが好ましい。これにより、画素部遮光によるWhite画素の感度損失を必要最低限にしつつ、斜め光入射時のWhite画素の感度差を低減させることができる。この遮光部５３の延伸長の決め方としては、例えば、モジュールレンズ(図示しない）のCRA (主光線角度）に合わせて延伸長を調整していく方法があげられる。なお、その際、例えば、White画素において、遮光部５３のうち画角中心部側の辺の幅だけ延伸する場合、画角周辺部にいくにつれて、光学中心に対してWhite画素の開口中心は、さらに外側にずれていく。また、特定画素の遮光部を延伸する代わりに、画素の瞳補正量を小さくする、すなわち、モジュールレンズの光学中心を画素の開口中心に対して外側にずらすことによって、入射光を抑制することも可能である。
【００５４】
また、隣接画素からの混色量は、図４に示されるように、隣接カラーフィルタ５２の色に限らず、屈折率、透過率、形状（線幅／膜厚）、合わせ精度の違いなどによっても変動する。
【００５５】
図４の例においては、中央のWhite画素における隣接画素からの混色量が、RedとBlueが、Greenより大きい場合の例が示されている。図４に示される矢印の太さは、混色量の多さを表している。この場合、図中の矢印の太さに示されるように、隣接画素からの混色量が少ないGreen画素とWhite画素との画素間遮光幅の延伸は小さくされ、隣接画素からの混色量が多いRed画素とWhite画素との画素間遮光幅の延伸、並びにBlue画素とWhite画素との画素間遮光幅の延伸は大きくされる。
【００５６】
このように、隣接カラーフィルタ５２の種類と特性、また、そのような種類や特性を有する隣接画素色フィルタとWhite画素との配列によって、各White画素の遮光部５３の幅の延伸長を変えるようにしてもよい。
【００５７】
さらに、遮光部５３の幅の延伸長は、図５Ａ乃至図５Ｃに示されるように、マイクロレンズ５１の曲率や高さに応じて変えるようにしてもよい。図５Ａ乃至図５Ｃの例においては、画角周辺部における画素群が示されている。
【００５８】
図５Ａは、画角周辺部における画素の模式的な断面図を示す図である。図５Ａの例においては、図２Ｂを参照して上述した例と同じであり、画角左側周辺部においては矢印方向からの斜め光が入射するため、図５の点線に示されるように、遮光部５３が、White側（White画素２−２の中心側）に延伸されている。すなわち、この場合、右隣接画素であるBlue画素２−３からの光が遮蔽されている。
【００５９】
図５Ｂは、マイクロレンズ５１が、マイクロレンズ７１と入れ替わった点が、図５Ａの例と異なっている。マイクロレンズ７１は、マイクロレンズ５１よりも曲率がアップしている。したがって、集光効率が上がり、マイクロレンズ７１を介して撮像面に入射する光線角度がマイクロレンズ５１の場合よりも浅くなる（深くまで差し込んでこない）ため、White画素２−２の遮光部５３の幅の延伸は小さくされている。
【００６０】
一方、図５Ｃは、マイクロレンズ５１が、マイクロレンズ７２と入れ替わった点が、図５Ａの例と異なっている。マイクロレンズ７２は、マイクロレンズ５１よりも、光電変換部５４とカラーフィルタ５２との境界からレンズトップまでの高さが低くなっている。これにより、マイクロレンズ７２を介して撮像面に入射する光線角度がマイクロレンズ５１の場合よりも深くなるため、White画素２−２の遮光部５３の幅の延伸は大きくされている。これにより、隣接画素からの混色量を減らすことができる。なお、この場合、White画素２−２の開口幅は、マイクロレンズ５１の場合より小さくなる。
【００６１】
また、遮光部５３の幅の延伸長は、図６Ａおよび図６Ｂに示されるように、カラーフィルタ５２とマイクロレンズ５１との距離によっても変動するようにしてもよい。図６Ａおよび図６Ｂの例においては、画角周辺部における画素群が示されている。
【００６２】
図６Ａは、画角周辺部における画素の模式的な断面図を示す図である。図６Ａの例においては、図２Ｂおよび図５Ａを参照して上述した例と同じであり、画角左側周辺部においては矢印方向からの斜め光が入射するため、図６Ａの点線に示されるように、遮光部５３が、White側（White画素２−２の中心側）に延伸されている。この場合、右隣接画素であるBlue画素２−３からの光が遮蔽されている。
【００６３】
図６Ｂは、カラーフィルタ５２と光電変換部５４の間に、可視光透過性の層間膜８１が配置されたことで、マイクロレンズ５１とカラーフィルタ５２の距離が近接している点が、図６Ａと異なっている。したがって、マイクロレンズ５１を介して撮像面に入射する光線角度が図６Ａの場合より深くなるため、遮光部５３の幅の延伸は大きくされている。これにより、隣接画素からの混色量を減らすことができる。なお、カラーフィルタ５２の膜厚が浅くなり、カラーフィルタ５２と、マイクロレンズ５１のレンズトップまでの距離が短くなる場合も同様に、遮光部５３の幅の延伸を大きくするようにしても同様の効果があげられる。
【００６４】
なお、図２、図５、図６の例においては、White画素２−２の遮光部は、左右において延伸されているが、光の遮断に必要な方だけを延伸するようにしてもよい。すなわち、上述した遮光部５３の幅の延伸は、画素４辺全てに限らず、少なくとも１つの辺と隣接画素との間の遮光部を延伸すればよい。
【００６５】
図７は、遮光部５３の例について説明する図である。図７の例においては、太線の辺が、遮光部を延伸されたことを示している。
【００６６】
すなわち、例えば、図７に示される画素Ａのように、下隣接画素と右隣接画素との間の遮光部５３の幅だけ延伸するようにしてもよいし、画素Ｂのように、上隣接画素と右隣接画素との間の遮光部５３の幅だけ延伸するようにしてもよい。また、画素Ｃや画素Ｄのように、画素４辺すべての隣接画素との間の遮光部５３の幅を延伸してもよい。さらに、その際、４辺すべての延伸長が同じ大きさであってもよいし、すべてがバラバラな大きさであってもよいし、そのうちの部分だけが同じ大きさであってもよい。
【００６７】
以上のように、第１の実施の形態においては、画角における画素の位置、光の入射、カラーフィルタ、レンズなどに応じて、White画素で遮光部の幅が変更される。これにより、特に、斜め光が入射する場合のWhite画素の感度差を低減させることができる。
【００６８】
［変形例］
なお、上記第１の実施の形態においては、高像高側での斜め光による混色成分として、遮光部下の酸化膜や光電変換膜内で混色する成分（バルク混色）も存在する。このような混色は、Whiteと隣接カラーフィルタ間の遮光幅を隣接画素カラーフィルタ側に延伸することで、低減することができる。
【００６９】
第２の実施の形態＞
次に、第１の実施の形態と同じ構造において、光電変換部を透過した長波長成分の光が、光電変換部の下層に配置された画素トランジスタ部のポリシリコンや、転送のための金属配線層（特に表面に一番近い配線層）によって反射や干渉を起こし、上部の光電変換部に戻ってくることで、特定White画素は、感度が増大してしまう。この感度増大の影響は、下地層のレイアウト（面積や光電変換層との距離や位置関係）のパターンによって決まるため、本技術においては、感度の高い特定White画素の遮光部を、White画素側に延伸するようにする。すなわち、感度の高い特定White画素の開口幅が狭くされる。これにより、下地（画素トランジスタ/ポリシリコン/メタル配線）の位置や面積の非対称性によるWhite画素における感度差が低減される。
【００７０】
なお、下地層のレイアウトは、例えば、画素の共有単位によって変わる。本技術においては、繰り返し単位（共有単位）中に複数個のWhite画素を含む固体撮像素子において、列または行間で下地層の金属配線が異なる場合、その金属配線に応じて、繰り返し単位内の複数個のWhite画素のそれぞれで、遮光部の幅（すなわち、開口幅）が変更される。
【００７１】
画素共有構造は、複数のフォトダイオード、複数の転送トランジスタ、共有される１つのフローティングディフュージョン、および、共有される１つずつの他の画素トランジスタから構成される。他の画素トランジスタとは、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、および選択トランジスタのことである。
【００７２】
なお、画素トランジスタ部のポリシリコンについて、画素共有の中央に位置するフローティングディフュージョンや転送トランジスタは、同面積のトランジスタが対称に配置されているため、隣接画素のカラーフィルタ種が同一の場合は、感度差は生じにくい。しかし、隣接画素のカラーフィルタ種が異なる場合は、透過光量の違いによる反射光量差が生じ、画素の感度差を招くことがある。その際、遮光部の延伸は、フローティングディフュージョンや転送トランジスタ直上位置の遮光部を延伸させる。また、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、および選択トランジスタなどは、画素の左右上下位置に非対称に配置されるが、このトランジスタ群の面積や画素からの距離、位置関係の違いにより、画素の感度差を招くことがある。その際、White画素部の延伸は、これらトランジスタ群に近接する遮光部に対してなされる。
【００７３】
[画素共有レイアウトの例]
図８Ａは、２×２画素共有レイアウトの例を示す図である。図８Ｂは、２×４画素共有レイアウトの配線図を示す図である。
【００７４】
図８Ａにおいては、２×２画素共有レイアウトが示されている。４つのフォトダイオード１０１と４つのトランスファゲート１０２で、１つのフローティングディフュージョン１０３、並びに、１つずつの他の画素トランジスタとして、リセットトランジスタ１０４、増幅トランジスタ１０５、および選択トランジスタ１０６を共有している。
【００７５】
この画素共有単位において、Whiteのカラーフィルタ５２は、右上画素(以下、White画素W1と称する）と左下画素（以下、White画素W2と称する）上に配置されている。一方、図示されてないが、RGBいずれかのカラーフィルタは、左上画素と右下画素上に配置されている。
【００７６】
図８Ａの例の場合、リセットトランジスタ１０４、増幅トランジスタ１０５、および選択トランジスタ１０６について、同面積のトランジスタが等距離に、White画素W1に対しては画素上部、White画素W2に対しては画素下部に配置している。したがって、この場合、画素トランジスタからのポリシリコンによる反射の影響を抑制するためには、White画素W1の上辺およびWhite画素W2の下辺の遮光部を延伸させる。
【００７７】
なお、図８Ａの例においては、配線は太線で示されている。選択トランジスタ１０６同士などを接続する配線が、White画素W1の側に形成されている。また、フローティングディフュージョン１０３と、リセットトランジスタ１０４、増幅トランジスタ１０５をつなぐ配線がWhite画素W2の側に形成されている。
【００７８】
このような配線のうち、一番表面側にある配線である1MT（ハッチング部分）は、例えば、実際には、太さや長さが、図８Ｂの２×４画素共有レイアウトの例においてハッチングで示されているように形成されている。したがって、図８Ｂの場合、例えば、White画素W1とWhite画素W2は、それぞれ近傍の配線の面積が異なり、その面積に応じて、感度はWhite画素W1＞White画素W2となる。したがって、本技術においては、その感度差の分、W1画素の開口を小さくするように、遮光部が形成される。
【００７９】
[像高における光の入射]
さらに、画角周辺で斜め光成分が増大するに従い、隣接画素の光電変換部を透過した光が下地層で反射して、隣接するWhite画素の光電変換部に入射する確率も高くなる。この場合、外周部につれて、特定画素における遮光部の幅の延伸長は、だんだんに長くされるのが望ましい。
【００８０】
なお、図９Ａおよび図９Ｂの例においては、２×４画素共有の場合に、反射源となる画素トランジスタのポリシリコン層が縦方向のみに配列する例が示されている。すなわち、図９Ａの例において、リセットトランジスタは、Restの矢印が指し示すライン上の点線の矩形あたりに配置され、増幅および選択トランジスタは、Amp/Selの矢印が指し示すライン上の点線の矩形あたりに配置されており、これらのトランジスタが、縦方向のみに配列している。
【００８１】
このような配列においては、White画素の上下方向の遮光部を延伸するのがよく、さらには、光電変換部を透過するのは長波長成分の光のため、Red画素とWhite画素間の遮光部のみ延伸するのが好ましい。例えば、図９Ａに示されるように、画角上部で矢印の方向の斜め光が入射した場合、RED画素が下に配置するWhite画素W4とWhite画素W7の隣接混色影響が増大するので、これらの画素下端の遮光部が延伸される。
【００８２】
図９Ｂは、図９ＡにおけるWhite画素W1乃至W8の感度出力の大きさを示す縦の断面模式図を示している。White画素W5、White画素W6、White画素W1、White画素W2は、図９のレイアウトにおける下部にトランジスタが配置されていないので、画角周辺で矢印の方向の斜め光が入射する場合に、感度の出力は小さい。これに対して、White画素W3、White画素W4は、図９のレイアウトにおける下部に増幅および選択トランジスタが配置されているので、感度の出力が大きい。White画素W7、White画素W8は、図９のレイアウトにおける下部にリセットトランジスタが配置されているので、感度の出力が大きい。なお、図では表わされていないが、リセットトランジスタより増幅および選択トランジスタのサイズが大きい場合は、White画素W3、White画素W4の感度の出力は、White画素W7、White画素W8よりも大きくなる。
【００８３】
以上のように、図９Ａのような２×４画素共有の場合、W4/R2、W7/R1間に配置されるポリシリコンの配置とサイズは種類毎に異なり、図９Ｂに示されるように、感度が異なるため、White画素W4の延伸長と、White画素W7の延伸長も変えるのが望ましい。なお、ポリシリコンの面積が大きいほど、また、近距離なほど、反射影響が大きいため、延伸長を大きくするのが望ましい。
【００８４】
一方で、画角周辺で、矢印とは反対の方向の斜め光が入射した場合、Red画素が上に配置されるWhite画素W3とWhite画素W8の隣接混色影響が増大するので、これらの画素上端の遮光部が延伸される。
【００８５】
[画素共有レイアウトの例]
図１０Ａは、４画素共有レイアウトの例を示す図である。
【００８６】
図１０Ａの画素共有は、４つのフォトダイオード１０１と４つのトランスファゲート１０２で、１つのフローティングディフュージョン１０３、並びに、１つずつの他の画素トランジスタとして、リセットトランジスタ１０４、増幅トランジスタ１０５、および選択トランジスタ１０６を共有している点は、図８の画素共有と共通しているが、それらの配置が図８の画素共有と異なっている。
【００８７】
すなわち、図１０Ａの画素共有は、点線に示されるジグザグの４画素で、フローティングディフュージョン１０３などを共有している。
【００８８】
左側の４画素共有単位において、上から２段目の画素（White画素W1’と称する）と４段目の画素（White画素W2’と称する）上には、Whiteのカラーフィルタ５２が配置されている。一方、図示されてないが、１段目の画素と３段目の画素の上にはRGBいずれかのカラーフィルタが配置されている。
【００８９】
右側の４画素共有単位においては、どの画素の上にも、図示されてないが、２段目の画素と４段目の画素の上にはRGBいずれかのカラーフィルタが配置されている。
【００９０】
左側のWhite画素W1’とWhite画素W2’についてみると、図１０Ａに示されるように、増幅トランジスタ１０５および選択トランジスタ１０６は、隣の画素共有の位置にあるので、リセットトランジスタ１０４からの影響があるWhite画素W1’の方が、White画素W2’よりも画素トランジスタ部のポリシリコンからの影響を受ける。
【００９１】
したがって、図１０Ａのレイアウトの場合、繰り返し単位中に限らず、White画素W1’とWhite画素W2’の遮光部の幅がそれぞれ画素トランジスタ部のポリシリコンや配線に応じて変更される。なお、図１０Ｂにおいては、White画素W1とWhite画素W2側の配線は記載されていないが、これらについても同様のことが言える。
【００９２】
図１０Ｂは、縦４画素共有レイアウトの配線図を示す図である。なお、図１０Ｂの例においては、Whiteのカラーフィルタ、並びにリセットトランジスタ１０４および増幅トランジスタ１０５以外の部は省略されている。
【００９３】
図１０Ｂの例においては、点線に囲まれる縦４画素で、フローティングディフュージョンなどを共有している。この共有単位においては、上から２段目の画素（White画素W1’と称する）と４段目の画素（White画素W2’と称する）上には、Whiteのカラーフィルタが配置されている。一方、図示されてないが、１段目の画素と３段目の画素の上にはRGBいずれかのカラーフィルタが配置されている。
【００９４】
図１０Ｂに示されるように、リセットトランジスタ１０４が近くに配置されているので、White画素W1’の感度は大きいが、リセットトランジスタ１０４よりも大きいサイズの増幅トランジスタ１０５が近傍に配置されているので、White画素W2’の感度の方が高い。さらに、リセットトランジスタ１０４と増幅トランジスタ１０５とをつなぐ配線Ｈが、White画素W2’の下に形成されているので、配線からの影響は、White画素W2’の方がWhite画素W1’よりも受けてしまうことがわかる。
【００９５】
したがって、図１０Ｂの例の場合も、White画素W1’、White画素W2’と、上述した画素トランジスタ部のポリシリコンや配線との位置関係に応じて、White画素W1’、White画素W2’の遮光部の幅は、それぞれ変更される。
【００９６】
図１０Ｃの例においては、８画素共有のレイアウトが示されている。図１０Ｃの画素共有は、８つのフォトダイオード１０１と８つのトランスファゲート１０２で、２つのフローティングディフュージョン１０３、並びに、１つずつの他の画素トランジスタとして、リセットトランジスタ１０４、増幅トランジスタ１０５、および選択トランジスタ１０６を共有している。
【００９７】
画素共有単位において、右側の上から１段目の画素（White画素W1と称する）、３段目の画素（White画素W3と称する）、左側の上から２段目の画素（White画素W2と称する）、４段目の画素（White画素W4と称する）上には、Whiteのカラーフィルタ５２が配置されている。一方、図示されてないが、それ以外の画素上にはRGBいずれかのカラーフィルタが配置されている。
【００９８】
このような図１０Ｃの例の８画素共有の場合も、White画素W1、White画素W2、White画素W3、White画素W4と、画素トランジスタ部のポリシリコンや配線との位置関係に応じて、各White画素の遮光部の幅は、それぞれ変更される。
【００９９】
以上のように、第２の実施の形態においては、繰り返し単位中に少なくとも１つのWhite画素を含む固体撮像素子において、下地のパターンが異なる場合、下地のレイアウトパターンに応じて、White画素で遮光部の幅が変更される。すなわち、開口幅が変えられる。これにより、画素の感度差バラツキをロバスト化することができる。すなわち、下地（画素トランジスタ部のポリシリコン層/メタル配線）の位置や面積の非対称性によるWhite画素における感度差が低減される。
【０１００】
なお、本技術においては、上述した、第１の実施の形態に加えて、下地の配線を考慮する第２の実施の形態を組み合わせるようにして、遮光部の幅を変更するようにしてもよい。
【０１０１】
また、第２の実施の形態においては、配線反射の影響を考慮していることから、裏面照射型のCMOSイメージセンサを想定しているが、第１の実施の形態においては、表面型／裏面型どちらでもよい。
【０１０２】
以上のように、本技術においては、画角における画素の位置、光の入射、カラーフィルタ、レンズ、または下地配線のレイアウトパターンに応じて、White画素で遮光部の幅が変更される。これにより、画素の感度差バラツキをロバスト化することができる。
【０１０３】
なお、上記実施の形態においては、White画素間の感度差を低減するための例として説明してきたが、感度差バラツキを低減する対象は、White画素間に限らない。White画素は、上述したように、色フィルタが塗布されていない画素、または、色フィルタの代わりに全可視光領域で透過率の高い材料が塗布された画素である。すなわち、本技術は、例えば、Bayer配列におけるGreen画素、RGB+IR配列におけるIR画素、並びに、位相差検出用画素などにも適用される。
【０１０４】
さらに、上述した実施の形態は、Siの光電変換部に酸化膜や金属膜を埋め込んで画素を分離した構造にも適用することができる。
【０１０５】
第３の実施の形態＞
[RGB+IR配列のIR画素への適用例]
図１１は、本技術の固体撮像素子を適用した表示制御装置の構成例を示すブロック図である。
【０１０６】
図１１の表示制御装置２１１は、レンズ２２１、特殊フィルタ２２２、イメージセンサ２２３、CDS（Correlated Double Sampling）/AGC（Automatic Gain Control）回路２２４、A/D（Analog/Digital）変換回路２２５、DSP（Digital Signal Processor）２２６、CPU（Central Processing Unit）２２７、タイミングジェネレータ２２８、ディスプレイ２２９、およびEEPROM（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）２３０から構成される。
【０１０７】
レンズ２２１は、単眼の単焦点レンズとして構成され、被写体からの光を集光し、集光した光を、特殊フィルタ２２２を介してイメージセンサ２２３に入射させる。イメージセンサ２２３は、例えば、CCD(Charge Coupled Device）やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等から構成され、レンズ２２１から特殊フィルタ２２２を介して入射する光を受光し、その光を、受光量に応じた電気信号としての画像信号（アナログ信号）に光電変換して、CDS/AGC回路２２４に供給する。
【０１０８】
特殊フィルタ２２２は、イメージセンサ２２３を保護するためのシールガラスに成膜して貼り付けられている。特殊フィルタ２２２は、可視光域（400nm乃至650nm）とともに、図示せぬリモートコントローラのLED（Light Emitting Diode）から発光される赤外光の波長帯（940nm）に透過帯を持つ分光特性を有する。なお、特殊フィルタ２２２は、シールガラスの入射面側、出射面側のどちらに成膜するようにしてもよい。
【０１０９】
特殊フィルタ２２２は、４０層乃至５０層程度の薄膜材料を積層させた多層膜の干渉フィルタによって構成される。薄膜材料としては、例えば、誘電体材料であるTiO2，Ta2O2，SiO2，MgF2等が用いられる。また、特殊フィルタ２２２は、蒸着法、IAD（Ion beam Assisted Deposition）法、スパッタリング法、CVD（Chemical Vapor Deposition）法等の製造プロセスによって成膜される。
【０１１０】
なお、特殊フィルタ２２２は、シールガラスに貼り付けられる他、レンズ鏡筒内の光軸上の任意の位置に配置されるようにもできる。
【０１１１】
また、イメージセンサ２２３の前面（図中、左側）には、カラーフィルタアレイ２２３ａが配置されている。カラーフィルタアレイ２２３ａは、イメージセンサ２２３の１画素ごとに割り当てられたカラーフィルタから構成される。
【０１１２】
ここで、カラーフィルタアレイ２２３ａにおけるカラーフィルタの配列について説明する。
【０１１３】
図１１の下部には、ベイヤ配列において、Ｇ画素のうちの半分（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｇからなる、隣接する２×２（＝４）画素のうちの１つのＧ画素）が、図中黒塗りで示されるIR（InfraRed）透過フィルタで構成されるカラーフィルタの配列例が示されている。
【０１１４】
このIR透過フィルタは、IR透過フィルタの分光特性を有し、通常のカラーフィルタに用いられている有機系材料の顔料や染料の調合によって、１μｍ程度の膜厚で可視光域の透過率を数％以下に抑えるように構成されている。IR透過フィルタの分光特性において、透過率の立ち上がりの波長は、リモートコントローラの赤外光の波長（940nm）より短波長側に設定され、例えば、800nm付近に設定されている。
【０１１５】
以上のような構成により、イメージセンサ２２３は、可視光域および赤外光の波長帯に対して感度を有するようになる。
【０１１６】
すなわち、イメージセンサ２２３によれば、Ｒ，Ｇｂ（またはＧｒ），Ｂ画素（RGB画素）を間引きした出力をデモザイクして得られるＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像からなる可視光画像（RGB画像）と、Ｇｒ（またはＧｂ）画素（IR画素）を間引きした出力をデモザイクして得られる赤外光画像（IR画像）が得られるようになる。
【０１１７】
CDS/AGS回路２２４は、イメージセンサ２２３において発生する１／ｆノイズを除去するとともに、CPU２２７の制御に基づいて、イメージセンサ２２３から供給された画像信号の大きさ（レベル）が一定になるようにゲインを調整してA/D変換回路２２５に出力する。さらに、CDS/AGS回路２２４は、CPU２２７の制御に基づいて、イメージセンサ２２３における電荷の蓄積時間を電気的に変化させる電子シャッタ処理も行う。
【０１１８】
A/D変換回路２２５は、CDS/AGS回路２２４から出力されたアナログ信号である画像信号を、デジタル信号である画像データに変換して、DSP２２６に供給する。A/D変換回路２２５によって得られる画像データとしては、上述したRGB画像の画像データと、IR画像の画像データとがある。
【０１１９】
DSP２２６は、A/D変換回路２２５からの画像データ（RGB画像およびIR画像の画像データ）に対して、所定の画像処理を施し、その結果をディスプレイ２２９またはEEPROM２３０に供給する。
【０１２０】
CPU２２７は、表示制御装置２１１の各部を制御する。
【０１２１】
タイミングジェネレータ２２８は、CPU２２７の制御に基づいて、各種のタイミング信号を発生し、イメージセンサ２２３、CDS/AGC回路２２４、およびA/D変換回路２２５に供給する。
【０１２２】
ディスプレイ２２９は、CPU２２７の制御に基づいて、所定の画像を表示したり、DSP２２６からの画像処理の結果に応じた表示を行う。例えば、ディスプレイ２２９には、ユーザが表示制御装置２１１に対して操作入力を行うための操作画面が表示される。なお、ディスプレイ２２９は、表示制御装置２１１の外部に設けるようにしてもよい。
【０１２３】
EEPROM２３０は、いわゆる不揮発性のメモリであり、電源が落とされても、記憶保持した情報が失われることがなく、各種の設定パラメータや、DSP２２６からの画像処理の結果等を記憶保持する。
【０１２４】
以上のように構成される表示制御装置において、イメージセンサ２２３のカラーフィルタアレイ２２３ａにおけるIR透過フィルタ（RGB+IR配列におけるIR画素）に、上述した本技術を適用することができる。これにより、RGB+IR配列におけるIR画素についても、画素の感度差バラツキをロバスト化することができる。
【０１２５】
[位相差検出用画素への適用例]
図１２は、本技術の固体撮像素子の構成例を示す図である。図１２の例の固体撮像素子は、例えば、裏面照射型のCMOS固体撮像素子として構成される。
【０１２６】
固体撮像素子３２０においては、例えばシリコンからなる半導体基板３２１に複数の画素が配列された画素領域（いわゆる撮像領域）と、画素領域の周辺に配置された周辺回路部（図示せず）とが形成される。
【０１２７】
単位画素３２２（以下、単に画素３２２という）は、光電変換部であるフォトダイオードPDと複数の画素トランジスタTrとから構成される。フォトダイオードPDは、半導体基板３２１の厚み方向の全域にわたるように形成され、第１導電型（本例ではｎ型）半導体領域３２５と、基板の表裏両面に臨む第２導電型（本例ではｐ型）半導体領域３２６とによるpn接合型のフォトダイオードとして構成される。基板の表裏両面に臨むｐ型半導体領域は、暗電流抑制のための正孔電荷蓄積領域を兼ねている。
【０１２８】
フォトダイオードPDおよび画素トランジスタTrからなる画素３２２は、受光した被写体光に基づいて画像を生成するための信号を生成する撮像画素３２３と、位相差検出方式のAF（Auto Focus）（位相差AF）を行うための信号を生成する位相差検出画素３２４とに区別される。
【０１２９】
位相差検出画素３２４は、行列状に２次元配置された複数の撮像画素３２３の中に散在して配置される。具体的には、位相差検出画素３２４は、行列状に２次元配置される複数の撮像画素３２３の中の所定の撮像画素３２３の一部が置き換えられることで、特定のパターンで規則的に配置されている。
【０１３０】
画素３２２（撮像画素３２３および位相差検出画素３２４）はそれぞれ、素子分離領域３２７により分離されている。素子分離領域３２７は、ｐ型半導体領域で形成され、例えば接地されている。画素トランジスタTrは、半導体基板３２１の基板表面３２１ａ側に形成したｐ型半導体ウェル領域３２８に、図示せぬｎ型のソース領域およびドレイン領域を形成し、さらに両領域間の基板表面にゲート絶縁膜を介してゲート電極３２９を形成して構成される。図１２においては、複数の画素トランジスタを１つの画素トランジスタTrにより代表して示すとともに、ゲート電極３２９により模式的に表している。
【０１３１】
半導体基板３２１の基板表面３２１ａ上には、層間絶縁膜３３１を介して複数層の配線３２が配置されてなる、いわゆる多層配線層３３３が形成される。多層配線層３３３側には光が入射されないので、配線３３２のレイアウトは自由に設定される。
【０１３２】
フォトダイオードPDの受光面３３４となる基板裏面３２１ｂ上には、絶縁層が形成される。この絶縁層は、本例では反射防止膜３３６で形成される。反射防止膜３３６は、屈折率の異なる複数層の膜で形成され、本例ではハフニウム酸化（HfO2）膜３３８とシリコン酸化膜３３７の２層の膜で形成される。
【０１３３】
反射防止膜３３６上の画素境界には、遮光膜３３９が形成される。遮光膜３３９は、光を遮光する材料であればよく、遮光性が強く、かつ微細加工、例えばエッチングで精度よく加工できる材料として、金属、例えばアルミニウム（Al）、タングステン（Ｗ）、または銅（Cu）の膜で形成することが好ましい。
【０１３４】
遮光膜３３９は、その一部の平面形状として、画素境界で画素同士の混色や入射角の大きい光によるフレアを抑制する格子状の領域を有する。さらに、遮光膜３３９は、画素領域の外側を覆い、暗時出力の基準となる黒レベルを検出するためのOPB（Optical Black）クランプ領域３３９ｂと、位相差検出画素３２４において異なる射出瞳からの光を分離させるための分離部３３９ｐとを有する。
【０１３５】
なお、図１２に示されるように、位相差検出画素３２４は、分離部３３９ｐによってフォトダイオードPDの左側半分が遮光されている。
【０１３６】
これら遮光膜３３９における各領域は、同時に形成される必要はなく、別個に形成されるようにしてもよい。また、例えば混色やフレアの抑制より、感度の向上を優先して図る場合には、格子状の領域の幅を小さくするようにしてもよい。
【０１３７】
遮光膜３３９を含む反射防止膜３３６上には、平坦化膜３４１が形成され、平坦化膜３４１上には、画素３２２毎にカラーフィルタ３４２が形成される。
【０１３８】
平坦化膜３４１は、例えば、樹脂などの有機材料を回転塗布することによって形成される。平坦化膜３４１は、カラーフィルタ３４２を形成する際の回転塗布の工程で発生するムラを回避するために形成されるが、そのムラが許容できる範囲であれば、平坦化膜３４１は形成されなくともよい。また、平坦化膜３４１は、例えばSiO2等の無機膜を成膜して、CMP（Chemical Mechanical Polishing）により平坦化することで形成されてもよい。
【０１３９】
カラーフィルタ３４２は、例えば顔料や染料を回転塗布することによって形成される。カラーフィルタ３４２としては、例えばベイヤ配列のカラーフィルタが用いられるが、その他の配列のカラーフィルタが用いられるようにしてもよい。
【０１４０】
カラーフィルタ３４２上には、画素３２２毎にマイクロレンズ３４３が形成される。
【０１４１】
マイクロレンズ３４３は、屈折率が1.4以上の材料で形成され、例えばスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、またはシロキサン系樹脂等の有機材料で形成される。スチレン系樹脂の屈折率は1.6程度、アクリル系樹脂の屈折率は1.5程度、スチレン−アクリル共重合系樹脂の屈折率は1.5乃至1.6程度、シロキサン系樹脂の屈折率は1.45程度とされる。
【０１４２】
以上のように構成される固体撮像素子において、位相差検出画素３２４に、上述した本技術を適用することができる。これにより、位相差検出画素についても、画素の感度差バラツキをロバスト化することができる。
【０１４３】
[画素分離部を有する固体撮像素子への適用例]
図１３は、本技術を適用した固体撮像素子の画素の構成例を示す断面図である。
【０１４４】
図１３に示すように、固体撮像素子４００は、半導体基板４０１の内部にフォトダイオード４０２と画素分離部４０３とが設けられている。たとえば、薄膜化された単結晶シリコンの半導体基板４０１に各部が設けられている。
【０１４５】
半導体基板４０１の裏面（図１３では上面）には、遮光膜４０４、カラーフィルタＣＦ、マイクロレンズＭＬなどの部材が設けられている。
【０１４６】
これに対して、半導体基板４０１の表面（図１３では、下面）には、図１３では図示していないが、画素トランジスタＴｒが設けられている。そして、図１３に示すように、その画素トランジスタＴｒを被覆するように配線層４１１が設けられており、配線層４１１において、半導体基板４０１の側に対して反対側の面には、支持基板ＳＳが設けられている。
【０１４７】
つまり、図１３の固体撮像素子４００は、「裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサ」であり、裏面（上面）側から入射する入射光Ｈを、フォトダイオード４０２が受光し、カラー画像を撮像によって生成するように構成されている。
【０１４８】
固体撮像素子４００において、フォトダイオード４０２は、複数の画素Ｐに対応するように複数が画素領域ＰＡに配置されている。つまり、撮像面（ｘｙ面）において、水平方向ｘと、この水平方向ｘに対して直交する垂直方向ｙとのそれぞれに並んで設けられている。
【０１４９】
フォトダイオード４０２は、入射光Ｈを受光し光電変換することによって信号電荷を生成して蓄積するように構成されている。
【０１５０】
ここでは、図１３に示すように、半導体基板４０１の裏面（図１３では上面）側から入射する入射光Ｈをフォトダイオード４０２が受光する。フォトダイオード４０２の上方には、図１３に示すように、平坦化膜ＨＴ，カラーフィルタＣＦ，マイクロレンズＭＬが設けられており、各部を順次介して入射した入射光Ｈを、受光面ＪＳで受光して光電変換が行われる。
【０１５１】
図１３に示すように、フォトダイオード４０２は、たとえば、単結晶シリコン半導体である半導体基板４０１内に設けられている。
【０１５２】
たとえば、フォトダイオード４０２は、ｎ型半導体領域４０１ｎが、電荷（電子）を蓄積する電荷蓄積領域として形成されている。フォトダイオード４０２においては、ｎ型半導体領域４０１ｎは、半導体基板４０１のｐ型半導体領域４０１ｐａ，４０１ｐｃの内部に設けられている。ここでは、ｎ型半導体領域４０１ｎにおいて、半導体基板４０１の表面（下面）側には、裏面（上面）側よりも不純物濃度が高いｐ型半導体領域４０１ｐｃが設けられている。つまり、フォトダイオード４０２は、ＨＡＤ構造であり、ｎ型半導体領域４０１ｎの上面側と下面側との各界面において、暗電流が発生することを抑制するように、ｐ型半導体領域４０１ｐａ，４０１ｐｃが形成されている。
【０１５３】
半導体基板４０１の内部には、図１３に示すように、複数の画素Ｐの間を電気的に分離する画素分離部４０３が設けられており、この画素分離部４０３で区画された領域に、フォトダイオード４０２が設けられている。たとえば、画素分離部４０３が複数の画素Ｐの間に介在するように格子状に形成されており、フォトダイオード４０２は、この画素分離部４０３で区画された領域内に形成されている。
【０１５４】
そして、各フォトダイオード４０２は、アノードが接地されており、蓄積した信号電荷（ここでは、電子）が、画素トランジスタＴｒによって読み出され、電気信号として垂直信号線へ出力されるように構成されている。
【０１５５】
固体撮像素子４００において、遮光膜４０４は、図１３に示すように、半導体基板４０１の裏面（図１３では上面）の側に設けられている。
【０１５６】
遮光膜４０４は、半導体基板４０１の上方から半導体基板４０１の裏面へ向かう入射光Ｈの一部を、遮光するように構成されている。
【０１５７】
図１３に示すように、遮光膜４０４は、半導体基板４０１の内部に設けられた画素分離部４０３の上方に設けられている。ここでは、遮光膜４０４は、半導体基板４０１の裏面（上面）上において、シリコン酸化膜などの絶縁膜ＳＺを介して、凸形状に突き出るように設けられている。これに対して、半導体基板４０１の内部に設けられたフォトダイオード４０２の上方においては、フォトダイオード４０２に入射光Ｈが入射するように、遮光膜４０４は、設けられておらず、開口している。
【０１５８】
つまり、遮光膜４０４は、平面形状が格子状であって、入射光Ｈが受光面へ通過する開口が形成されている。
【０１５９】
遮光膜４０４は、光を遮光する遮光材料で形成されている。たとえば、チタン（Ｔｉ）膜とタングステン（Ｗ）膜とを、順次、積層することで、遮光膜４０４が形成されている。この他に、窒化チタン（ＴｉＮ）膜とタングステン（Ｗ）膜とを、順次、積層することで、遮光膜４０４を形成しても好適である。
【０１６０】
そして、遮光膜４０４は、平坦化膜ＨＴによって被覆されている。平坦化膜ＨＴは、光を透過する絶縁材料を用いて形成されている。
【０１６１】
固体撮像素子４００において、カラーフィルタＣＦは、図１３に示すように、半導体基板４０１の裏面（図１３では上面）の側において、平坦化膜ＨＴの上面に設けられている。
【０１６２】
カラーフィルタＣＦは、赤色フィルタ層ＣＦＲと、緑色フィルタ層ＣＦＧと、青色フィルタ層ＣＦＢとを含む。赤色フィルタ層ＣＦＲと、緑色フィルタ層ＣＦＧと、青色フィルタ層ＣＦＢとのそれぞれは、隣接して配置されており、いずれかが、複数の画素Ｐのそれぞれに対応して設けられている。
【０１６３】
ここでは、赤色フィルタ層ＣＦＲと、緑色フィルタ層ＣＦＧと、青色フィルタ層ＣＦＢとのそれぞれが、ベイヤ配列で並ぶように配置されている。すなわち、複数の緑色フィルタ層ＣＦＧが市松状になるように、対角方向へ並んで配置されている。そして、赤色フィルタ層ＣＦＲと青色フィルタ層ＣＦＢとが、複数の緑色フィルタ層ＣＦＧにおいて、対角方向に並ぶように配置されている。
【０１６４】
具体的には、赤色フィルタ層ＣＦＲは、赤色に対応する波長帯域（たとえば、６２５〜７４０ｎｍ）において光透過率が高く、入射光Ｈが赤色に着色されて受光面ＪＳへ透過するように形成されている。
【０１６５】
また、緑色フィルタ層ＣＦＧは、緑色に対応する波長帯域（たとえば、５００〜５６５ｎｍ）において光透過率が高い。つまり、緑色フィルタ層ＣＦＧは、赤色フィルタ層ＣＦＲよりも短い波長範囲の光について光透過率が高く、入射光Ｈが緑色に着色されて受光面ＪＳへ透過するように形成されている。
【０１６６】
また、青色フィルタ層ＣＦＢは、青色に対応する波長帯域（たとえば、４５０〜４８５ｎｍ）において光透過率が高い。つまり、青色フィルタ層ＣＦＢは、緑色フィルタ層ＣＦＧよりも短い波長範囲の光について光透過率が高く、入射光が青色に着色されて受光面ＪＳへ透過するように形成されている。
【０１６７】
固体撮像素子４００において、マイクロレンズＭＬは、図１３に示すように、半導体基板４０１の裏面（図１３では上面）の側において、カラーフィルタＣＦの上面に設けられている。
【０１６８】
マイクロレンズＭＬは、各画素Ｐに対応するように複数が配置されている。マイクロレンズＭＬは、半導体基板４０１の裏面側において凸状に突き出した凸レンズであり、各画素Ｐのフォトダイオード４０２へ入射光Ｈを集光するように構成されている。たとえば、マイクロレンズＭＬは、樹脂などの有機材料を用いて形成されている。
【０１６９】
固体撮像素子４００において、画素分離部４０３は、図１３に示すように、複数の画素Ｐの間を区画するように絶縁材料で形成されており、複数の画素Ｐの間を電気的に分離している。
【０１７０】
図１３に示すように、画素分離部４０３は、半導体基板４０１の裏面（図１３では上面）の側において、半導体基板４０１の内部に埋め込まれて形成されている。
【０１７１】
具体的には、複数の画素Ｐの間にて、フォトダイオード４０２の電荷蓄積領域を構成するｎ型不純物領域４０１ｎの間には、ｐ型不純物領域４０１ｐａ，４０１ｐｃが設けられている。そして、そのｐ型不純物領域４０１ｐａ，４０１ｐｃ裏面（上面）側にトレンチＴＲが形成されており、そのトレンチＴＲの内部に、画素分離部４０３が設けられている。
【０１７２】
画素分離部４０３は、平面形状が格子状であって、複数の画素Ｐの間に介在している。そして、その格子状の画素分離部４０３で区画された矩形の領域内に、フォトダイオード４０２が形成されている。
【０１７３】
ここでは、画素分離部４０３は、受光面ＪＳに入射した光を吸収する絶縁材料によって形成されている。画素分離部４０３は、カラーフィルタＣＦを介して受光面ＪＳへ入射する複数の異なる波長範囲の光のうち、少なくとも、いずれかの波長範囲の光を選択的に吸収するように形成されている。
【０１７４】
本実施形態においては、画素分離部４０３は、カラーフィルタＣＦを介して受光面ＪＳへ入射する複数の異なる波長範囲の光のうち、最も短波長な波長範囲の光を少なくとも選択的に吸収するように形成されている。
【０１７５】
具体的には、赤色フィルタ層ＣＦＲ、緑色フィルタ層ＣＦＧ、青色フィルタ層ＣＦＢを透過する着色光のうち、最も短波長な波長範囲である青色の光が、画素分離部４０３へ入射したときに、その光を画素分離部４０３が選択的に吸収するように形成されている。すなわち、固体撮像素子１において、半導体基板４０１の裏面近傍で吸収され、「混色」の発生が顕著な短波長の光を、画素分離部４０３が選択的に吸収する。
【０１７６】
また、画素分離部４０３は、半導体基板４０１と屈折率が異なる材料で形成されている。
【０１７７】
たとえば、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を成膜することで画素分離部４０３を形成する。これにより、画素分離部４０３が青色の光を選択的に吸収することができる。また、画素分離部４０３は、半導体基板４０１と屈折率が異なっているので、入射光Ｈが、画素分離部４０３と半導体基板４０１との界面で反射される。そして、その界面で反射された光が、フォトダイオード４０２へ再度入射して、光電変換が行われる。
【０１７８】
また、図１３に示すように、画素分離部４０３の上方においては、遮光膜４０４が絶縁膜ＳＺを介して設けられている。ここでは、画素分離部４０３と同様に、平面形状が格子状になるように遮光膜４０４が形成されている。
【０１７９】
以上のように、複数の画素Ｐの間を区画するように絶縁材料で形成される画素分離部を有する固体撮像素子４００においても、遮光膜４０４において、上述した本技術を適用することができる。これにより、複数の画素の間を区画するように絶縁材料で形成される画素分離部を有する固体撮像素子についても、画素の感度差バラツキをロバスト化することができる。
【０１８０】
以上においては、本技術を、CMOS固体撮像素子に適用した構成について説明してきたが、CCD（Charge Coupled Device）固体撮像素子といった固体撮像素子に適用するようにしてもよい。
【０１８１】
なお、本技術は、固体撮像素子への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機等の撮像機能を有する電子機器のことをいう。なお、電子機器に搭載されるモジュールの形態、すなわちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
【０１８２】
第４の実施の形態＞
[イメージセンサの使用例]
図１４は、上述の固体撮像素子を使用する使用例を示す図である。
【０１８３】
上述した固体撮像素子（イメージセンサ）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。
【０１８４】
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・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
・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、TV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
・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
・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
・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
・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
・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
【０１８５】
[電子機器の構成例]
図１５は、本技術を適用した電子機器としての、カメラ装置の構成例を示すブロック図である。
【０１８６】
図１５のカメラ装置６００は、レンズ群などからなる光学部６０１、本技術の各構造が採用される固体撮像素子（撮像デバイス）６０２、およびカメラ信号処理回路であるＤＳＰ回路６０３を備える。また、カメラ装置６００は、フレームメモリ６０４、表示部６０５、記録部６０６、操作部６０７、および電源部６０８も備える。ＤＳＰ回路６０３、フレームメモリ６０４、表示部６０５、記録部６０６、操作部６０７および電源部６０８は、バスライン６０９を介して相互に接続されている。
【０１８７】
光学部６０１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで固体撮像素子６０２の撮像面上に結像する。固体撮像素子６０２は、光学部６０１によって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。この固体撮像素子６０２として、上述した実施の形態に係る固体撮像素子を用いることができる。したがって、画素の感度差バラツキをロバスト化することができる。
【０１８８】
表示部６０５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、固体撮像素子６０２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部６０６は、固体撮像素子６０２で撮像された動画または静止画を、ビデオテープやＤＶＤ(Digital Versatile Disk）等の記録媒体に記録する。
【０１８９】
操作部６０７は、ユーザによる操作の下に、カメラ装置６００が有する様々な機能について操作指令を発する。電源部６０８は、ＤＳＰ回路６０３、フレームメモリ６０４、表示部６０５、記録部６０６および操作部６０７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。
【０１９０】
なお、本開示における実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示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。
【０１９１】
また、以上において、１つの装置（または処理部）として説明した構成を分割し、複数の装置（または処理部）として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置（または処理部）として説明した構成をまとめて１つの装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。また、各装置（または各処理部）の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置（または処理部）の構成の一部を他の装置（または他の処理部）の構成に含めるようにしてもよい。つまり、本技術は、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。
【０１９２】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有するのであれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例また修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１９３】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）  特定画素と、
Red画素,Blue画素,Green画素のうちの少なくとも１種類の画素と、
前記特定画素と、前記画素のうち前記特定画素に隣接される隣接画素との間において、遮光線幅の延伸が行われている、画素間の光を物理的に遮光するための遮光膜と
を備える固体撮像素子。
（２）  前記特定画素は、色フィルタが塗布されていない画素、または、色フィルタの代わりに、全可視光領域で透過率の高い材料が塗布された画素である
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）  前記特定画素は、IR画素または位相差検出用の画素である
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（４）  前記特定画素の開口中心は、前記素子チップの外周部にいくにつれて、光学中心に対して外側にずれる
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（５）  前記遮光線幅の延伸は、前記特定画素の全ての辺のうち、少なくとも１方向の辺に行われている
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（６）  前記遮光線幅の延伸長は、前記延伸が行われている辺のうち、少なくとも１つが異なっている
前記（５）に記載の固体撮像素子。
（７）  前記遮光線幅の延伸長は、前記延伸が行われている辺すべて同じである
前記（５）に記載の固体撮像素子。
（８）  前記遮光線幅は、素子チップの外周部にいくにつれて、延伸されている
前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（９）  前記遮光線幅の延伸長は、撮像面に入射する光線角度にしたがって調整される
前記（１）乃至（８）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１０）  前記遮光線幅の延伸長は、前記特定画素および色フィルタの種類によって変更される
前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１１）  前記遮光線幅の延伸長は、レンズの曲率によって変更される
前記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１２）  前記遮光線幅の延伸長は、レンズと色フィルタとのトップ間距離によって変更される
前記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１３）  前記遮光線幅は、下地層のレイアウトパターンに応じて、延伸されている
前記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１４）  前記下地層は、画素トランジスタのポリシリコン層または転送のための金属配線層である
前記（１３）に記載の固体撮像素子。
（１５）  前記遮光線幅の延伸長は、前記下地層の面積によって変更される
前記（１４）に記載の固体撮像素子。
（１６）  前記遮光線幅の延伸長は、前記下地層と光電変換層との距離または位置関係によって変更される
前記（１４）に記載の固体撮像素子。
（１７）  画素を分離するための画素分離部が形成されている光電変換部を
さらに備える前記（１）乃至（１６）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１８）  特定画素と、
Red画素,Blue画素,Green画素のうちの少なくとも１種類の画素と、
前記特定画素と、前記画素のうち前記特定画素に隣接される隣接画素との間において、遮光線幅の延伸が行われている、画素間の光を物理的に遮光するための遮光膜と
を備える固体撮像素子と、
前記固体撮像素子から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
入射光を前記固体撮像素子に入射する光学系と
を有する電子機器。
【符号の説明】
【０１９４】
１  固体撮像素子，  ２  画素，  ２−１  Red画素，  ２−２  White画素，  ２−３  Blue画素，  ５１  マイクロレンズ，  ５２  カラーフィルタ，  ５３  遮光部，  ５４  光電変換部，  ７１，７２  マイクロレンズ，  ８１  層間膜，  １０１  フォトダイオード，  １０２  トランスファゲート，  １０３  フローティングディフュージョン，  １０４  リセットトランジスタ，  １０５  増幅トランジスタ，  １０６  選択トランジスタ，  ２２３  イメージセンサ，  ２２３  カラーフィルタ，  ２２３ａ  カラーフィルタアレイ，  ３２０  固体撮像素子，  ３２４  位相差検出画素，  ４００  固体撮像素子，  ４０３  画素分離部，  ６００  カメラ装置，  ６０１  光学部，  ６０２  固体撮像素子，  ６０３  ＤＳＰ回路
【図１】
2016096234.tif 000003
【図２】
2016096234.tif 000004
【図３】
2016096234.tif 000005
【図４】
2016096234.tif 000006
【図５】
2016096234.tif 000007
【図６】
2016096234.tif 000008
【図７】
2016096234.tif 000009
【図８】
2016096234.tif 000010
【図９】
2016096234.tif 000011
【図１０】
2016096234.tif 000012
【図１１】
2016096234.tif 000013
【図１２】
2016096234.tif 000014
【図１３】
2016096234.tif 000015
【図１４】
2016096234.tif 000016
【図１５】
2016096234.tif 000017