(57)【要約】【課題】固体撮像装置の光学特性への影響を軽減しつつ反射回折ゴーストを軽減するための技術を提供する。【解決手段】光電変換部を有する基板と、光電変換部に光を集光するための第１マイクロレンズと、第１マイクロレンズに対して設けられた第２マイクロレンズと、基板と第２マイクロレンズとの間に位置する反射部材とを備える固体撮像装置が提供される。固体撮像装置に照射された特定の波長帯の光のうち、第１マイクロレンズを透過し、基板で反射し、第１マイクロレンズを再び透過した第１部分光を、特定の波長帯の光のうち、第２マイクロレンズを透過し、反射部材で反射し、第２マイクロレンズを再び透過した第２部分光が弱めるように、第２マイクロレンズ及び反射部材が構成されている。【選択図】図４
2016039354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部を有する基板と、
前記光電変換部に光を集光するための第１マイクロレンズと、
前記第１マイクロレンズに対して設けられた第２マイクロレンズと、
前記基板と前記第２マイクロレンズとの間に位置する反射部材とを備える固体撮像装置であって、
前記固体撮像装置に照射された特定の波長帯の光のうち、前記第１マイクロレンズを透過し、前記基板で反射し、前記第１マイクロレンズを再び透過した第１部分光を、前記特定の波長帯の光のうち、前記第２マイクロレンズを透過し、前記反射部材で反射し、前記第２マイクロレンズを再び透過した第２部分光が弱めるように、前記第２マイクロレンズ及び前記反射部材が構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１部分光を前記第２部分光が弱めるように、前記第２マイクロレンズと前記反射部材との間の距離と、前記反射部材の材料と、前記反射部材の表面性状とのうちの少なくとも１つが設計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】
前記第１マイクロレンズ及び前記第２マイクロレンズと前記基板との間にカラーフィルタ層を更に備え、
前記カラーフィルタ層のうち、前記第１マイクロレンズと前記基板との間にある部分と、前記第２マイクロレンズと前記反射部材との間にある部分とは、互いに同じ波長帯の光を透過することを特徴とする請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記特定の波長帯の光は、赤色光であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１マイクロレンズと前記第２マイクロレンズとは、前記基板の表面に平行な方向に互いに隣接していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第２マイクロレンズは、前記基板の表面に対する平面視において、前記光電変換部に重ならない位置にあることを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第２マイクロレンズは前記第１マイクロレンズの上に重なっていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記特定の波長帯の光のうち、前記第１マイクロレンズで反射した第３部分光を、前記特定の波長帯の光のうち、前記第２マイクロレンズで反射した第４部分光が弱めるように、前記第２マイクロレンズが構成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第１マイクロレンズ及び前記第２マイクロレンズと、前記基板との間に層間膜を更に備え、
前記反射部材は前記層間膜に埋め込まれていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記反射部材は金属で形成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記反射部材は絶縁材料で形成されており、
前記反射部材の屈折率と、前記層間膜の屈折率とは互いに異なることを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記第１マイクロレンズを複数備え、
前記複数の第１マイクロレンズのそれぞれに対して、前記第２マイクロレンズが設けられていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
光電変換部を有する基板と、
前記光電変換部に光を集光するためのマイクロレンズと、
前記基板と前記マイクロレンズとの間に位置するインナーレンズとを備える固体撮像装置であって、
前記固体撮像装置に照射された特定の波長帯の光のうち、前記マイクロレンズ及び前記インナーレンズを透過し、前記基板で反射し、前記インナーレンズ及び前記マイクロレンズを再び透過した第１部分光を、前記特定の波長帯の光のうち、前記マイクロレンズを透過し、前記インナーレンズで反射し、前記マイクロレンズを再び透過した第２部分光が弱めるように、前記インナーレンズが構成されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１４】
前記第２部分光の振幅を前記第１部分光の振幅で割った値をｒとし、前記第１部分光と前記第２部分光との位相差をθとした場合に、
ｒ＜−２ｃｏｓθ
を満たすことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置によって得られた信号を処理する信号処理部と、
を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、固体撮像装置及びカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置へ照射された光の一部は、光電変換されることなく、画素で反射する。固体撮像装置には複数の画素が２次元に周期的に配列されているので、各画素で反射した光は特定の位置で互いに強めあう。このような光が固体撮像装置に再入射することによって、固体撮像装置から得られる画像に反射回折ゴーストと呼ばれる水玉状のゴーストが発生する。特許文献１の固体撮像装置では、マイクロレンズで反射した光と、マイクロレンズを透過し、基板の表面で反射した光とが互いに弱めあうようにマイクロレンズと基板との間の距離を設計することによって反射回折ゴーストを軽減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１―８２２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の固体撮像装置では、反射回折ゴーストを軽減するために、マイクロレンズと基板との間の距離が設計される。そのため、固体撮像装置へ照射された光を光電変換部へ集光するために最適な構造となるようにマイクロレンズと基板との間の距離を設計することが困難である。本発明は、固体撮像装置の光学特性への影響を軽減しつつ反射回折ゴーストを軽減するための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題に鑑みて、本発明の一部の側面では、光電変換部を有する基板と、前記光電変換部に光を集光するための第１マイクロレンズと、前記第１マイクロレンズに対して設けられた第２マイクロレンズと、前記基板と前記第２マイクロレンズとの間に位置する反射部材とを備える固体撮像装置であって、前記固体撮像装置に照射された特定の波長帯の光のうち、前記第１マイクロレンズを透過し、前記基板で反射し、前記第１マイクロレンズを再び透過した第１部分光を、前記特定の波長帯の光のうち、前記第２マイクロレンズを透過し、前記反射部材で反射し、前記第２マイクロレンズを再び透過した第２部分光が弱めるように、前記第２マイクロレンズ及び前記反射部材が構成されていることを特徴とする固体撮像装置が提供される。本発明の他の側面では、光電変換部を有する基板と、前記光電変換部に光を集光するためのマイクロレンズと、前記基板と前記マイクロレンズとの間に位置するインナーレンズとを備える固体撮像装置であって、前記固体撮像装置に照射された特定の波長帯の光のうち、前記マイクロレンズ及び前記インナーレンズを透過し、前記基板で反射し、前記インナーレンズ及び前記マイクロレンズを再び透過した第１部分光を、前記特定の波長帯の光のうち、前記マイクロレンズを透過し、前記インナーレンズで反射し、前記マイクロレンズを再び透過した第２部分光が弱めるように、前記インナーレンズが構成されていることを特徴とする固体撮像装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
上記手段により、固体撮像装置の光学特性への影響を軽減しつつ反射回折ゴーストを軽減するための技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】反射回折ゴーストが発生する仕組みを説明する図である。
【図２】反射回折ゴーストが発生する別の仕組みを説明する図である。
【図３】各画素での反射光を説明する図である。
【図４】一部の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。
【図５】図４の固体撮像装置の平面図である。
【図６】反射回折ゴーストが軽減される条件を説明する図である。
【図７】一部の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。
【図８】一部の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。
【図９】一部の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。以下の説明は表面照射型の固体撮像装置を例として説明するが、裏面照射型の固体撮像装置においても同様に適用可能である。
【０００９】
図１を参照して、固体撮像装置から得られた画像に反射回折ゴーストが発生する仕組みについて説明する。図１は、反射回折ゴーストの仕組みを説明するための固体撮像装置１００の断面図を示す。図１では、説明に必要な構成要素のみを示し、固体撮像装置１００としての動作に必要な一部の構成要素が省略されている。
【００１０】
固体撮像装置１００は、基板１０１、層間膜１０３、カラーフィルタ層１０５及びマイクロレンズ１０６を有する。基板１０１は例えばシリコン等で形成された半導体基板である。基板１０１は複数の光電変換部１０２を有する。光電変換部１０２は画素の一部を構成する。複数の光電変換部１０２は例えば２次元アレイ状に配されており、複数の画素を有する画素アレイを構成する。層間膜１０３は、基板１０１の上に位置する。層間膜１０３は、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンのような無機絶縁材料で形成される。層間膜１０３に、金属などの導電材料で形成された配線パターンが埋め込まれている。カラーフィルタ層１０５は、層間膜１０３の上に位置する。カラーフィルタ層１０５に、赤色光を透過するカラーフィルタと、緑色光を透過するカラーフィルタと、青色光を透過するカラーフィルタとがモザイク状に配されている。赤色光とは、例えば波長が６２０〜７５０ｎｍの光のことである。緑色光とは、例えば波長が４９５〜５７０ｎｍの光のことである。青色光とは、例えば波長が４５０〜４９５ｎｍの光のことである。各色のカラーフィルタは、例えばベイヤ配列に従って配される。マイクロレンズ１０６は、カラーフィルタ層１０５の上に位置する。マイクロレンズ１０６は光電変換部１０２ごとに配される。マイクロレンズ１０６は、固体撮像装置１００へ照射された光を光電変換部１０２に集光する。
【００１１】
固体撮像装置１００がカメラ等の撮像システムに搭載される場合に、固体撮像装置１００の受光面側（マイクロレンズ１０６が配されている側）にＩＲカットフィルタ１０７が配される。ＩＲカットフィルタ１０７を透過した光１０８が固体撮像装置１００に照射される場合を検討する。光１０８は例えば光量が均等な平行光である。光１０８の一部は、マイクロレンズ１０６で反射する。このような反射光を部分光１０９と呼ぶ。複数のマイクロレンズ１０６が周期的に配列されているので、部分光１０９は特定の位置で強めあいつつ、ＩＲカットフィルタ１０７へ向かう。
【００１２】
ＩＲカットフィルタ１０７は、多層膜の干渉を利用して、特定の波長よりも長い波長の光（例えば、赤外光）を反射する。ＩＲカットフィルタ１０７が反射する光は、ＩＲカットフィルタ１０７へ照射された光とＩＲカットフィルタ１０７の法線とのなす角が大きくなるほど、短波長側にずれる。そのため、部分光１０９とＩＲカットフィルタ１０７の法線とのなす角が、光１０８とＩＲカットフィルタ１０７の法線とのなす角よりも大きければ、部分光１０９はＩＲカットフィルタ１０７で反射する。ＩＲカットフィルタ１０７で反射した部分光１０９が固体撮像装置１００に再入射することによって水玉状の反射回折ゴーストが発生する。
【００１３】
続いて図２を参照して、固体撮像装置から得られた画像に反射回折ゴーストが発生する別の仕組みについて説明する。図２でも、図１で説明した固体撮像装置１００、ＩＲカットフィルタ１０７及び光１０８について検討する。光１０８の一部は、マイクロレンズ１０６を透過した後、基板１０１で反射し、マイクロレンズ１０６を再び透過する。このようにしてマイクロレンズ１０６から出射した光を部分光２０１と呼ぶ。部分光２０１は特定の位置で強めあい、水玉状となってＩＲカットフィルタ１０７に入射する。ＩＲカットフィルタ１０７で反射した部分光２０１が固体撮像装置１００に再入射することによって水玉状の反射回折ゴーストが発生する。
【００１４】
特許文献１に記載された技術では、図１の部分光１０９と図２の部分光２０１とが互いに弱めあうように層間膜１０３の厚さが調整される。そのため、層間膜１０３の厚さを、光電変換部１０２への集光に最適化することは困難である。また、以下に説明するように、特許文献１に記載された技術では、部分光１０９を部分光２０１で十分に弱めることはできない。図３（ａ）に示すように、マイクロレンズ１０６で反射した部分光１０９は画素ピッチＰの周期で現れる。部分光１０９は赤色光、青色光及び緑色光を含むので、同一色の光が画素ピッチの周期で現れる。一方、図３（ｂ）に示すように、基板１０１で反射した部分光２０１は、透過するカラーフィルタ（図３で「Ｒ」）に対応した色の光のみを含む。そのため、同一色の光は、画素ピッチの２倍の周期（２Ｐ）で現れる。従って、１つの色に着目した場合に、部分光１０９と部分光２０１とでピッチが異なるので、部分光１０９を部分光２０１で十分に弱めることは困難である。また、反射回折ゴーストを軽減するために、部分光１０９と部分光２０１との振幅を調整する場合に、どちらか一方の振幅を増やすことになり、光電変換部１０２への入射光量が低減する。
【００１５】
以下、図４を参照して、本発明の一部の実施形態に係る固体撮像装置４００について説明する。固体撮像装置４００は、マイクロレンズ１０６の代わりにマイクロレンズ４０１及びマイクロレンズ４０２を有し、反射部材４０３を更に有する点で固体撮像装置１００とは異なる。他の点は同様であってもよいので、重複する説明を省略する。
【００１６】
マイクロレンズ４０１及びマイクロレンズ４０２は、カラーフィルタ層１０５の上に位置する。マイクロレンズ４０１とマイクロレンズ４０２とは互いに同じ材料で形成されてもよい。マイクロレンズ４０１は、光電変換部１０２ごとに配される。マイクロレンズ４０１は、固体撮像装置４００へ照射された光を光電変換部１０２に集光する。基板１０１の表面に対する平面視において、マイクロレンズ４０１は光電変換部１０２に重なる位置にある。マイクロレンズ４０２は、マイクロレンズ４０１に対して設けられている。具体的に、マイクロレンズ４０１とマイクロレンズ４０２とは、基板１０１の表面に平行な方向に並んでおり、互いに隣接している。基板１０１の表面に対する平面視において、マイクロレンズ４０２は光電変換部１０２に重ならない位置にある。
【００１７】
図５を参照して、マイクロレンズ４０１とマイクロレンズ４０２との位置関係を更に説明する。図５はマイクロレンズ４０１及びマイクロレンズ４０２に着目した固体撮像装置４００の平面図である。マイクロレンズ４０２は、対角方向（斜め方向）に隣接する２つの画素のマイクロレンズ４０１の間のギャップ部分に位置する。固体撮像装置４００は、マイクロレンズ４０１とマイクロレンズ４０２とをそれぞれ複数備える。１つのマイクロレンズ４０１に対して１つのマイクロレンズ４０２が設けられている。例えば、図５において、点線で囲まれたマイクロレンズ４０１と、点線で囲まれたマイクロレンズ４０２とが対応する。このようにマイクロレンズ４０２を配置することによって、マイクロレンズ４０１のサイズの低減を抑制できる。
【００１８】
反射部材４０３は、マイクロレンズ４０２と基板１０１との間に位置する。反射部材４０３は、層間膜１０３に埋め込まれている。反射部材４０３は、配線パターン１０４を構成する導電部材の一部分であってもよい。すなわち、反射部材４０３は金属等の導電材料で形成されてもよい。これに代えて、反射部材４０３は、層間膜１０３の屈折率とは異なる屈折率を有する無機絶縁材料で形成されてもよい。
【００１９】
カラーフィルタ層１０５のうち、マイクロレンズ４０１及びこれに対応するマイクロレンズ４０２の下にある部分に、互いに同じ波長帯の光（例えば、赤色光）を透過するカラーフィルタ１０５ａが配されている。また、他の画素のマイクロレンズ４０１及びこれに対応するマイクロレンズ４０２の下に、他の色（例えば、青色や緑色）の光を透過するカラーフィルタが配されている。
【００２０】
固体撮像装置４００に、特定の波長帯の光４０４が照射される場合を検討する。光４０４は、光量が均一な平行光であってもよい。光４０４の一部は、マイクロレンズ４０１を透過し、基板１０１で反射し、マイクロレンズ４０１を再び透過する。このような光を部分光４０５と呼ぶ。また、光４０４の他の一部は、マイクロレンズ４０２を透過し、反射部材４０３で反射し、マイクロレンズ４０２を再び透過する。このような光を部分光４０６と呼ぶ。本実施形態では、部分光４０５を部分光４０６が弱めるように、マイクロレンズ４０２及び反射部材４０３が構成される。これによって、部分光４０５に起因する反射回折ゴーストが軽減される。
【００２１】
例えば、部分光４０６の振幅を部分光４０５の振幅で割った値をｒとし、部分光４０５と部分光４０６との位相差をθ［ｒａｄ］とする。ｒは反射部材４０３の反射率などによって定まり、例えば反射部材４０３の材料（屈折率等）や表面性状（表面粗さ等）によって定まる。θは例えばマイクロレンズ４０２と反射部材４０３との間の距離や、層間膜１０３の屈折率によって定まる。ｒ及びθが以下の式（１）を満たすように反射部材４０３及びマイクロレンズ４０２を構成することによって、部分光４０５を部分光４０６が弱めることができる。
ｒ＜−２ｃｏｓθ    …式（１）
具体的に、固体撮像装置４００では、式（１）を満たすように、マイクロレンズ４０２と反射部材４０３との間の距離と、反射部材４０３の材料と、反射部材４０３の表面性状とのうちの少なくとも１つが設計されている。
【００２２】
式（１）は、以下のようにして導出される。部分光４０５の振幅をａとし、部分光４０６の振幅をｂとし、部分光４０５と部分光４０６との位相差を上述のようにθとすると、部分光４０５と部分光４０６とはそれぞれ、ａｓｉｎｘ、ｂｓｉｎ（ｘ＋θ）と表される。この場合に、部分光４０５と部分光４０６とを重ね合わせて得られる光は、ｃｓｉｎ（ｘ＋φ）と表される。ただし、ｃは以下の式で与えられ、φはａ，ｂ，θで定まる値である。
ｃ＝√（ａ2＋ｂ2＋２ａｂｃｏｓθ）    …式（２）
ｃ＜ａとなれば、固体撮像装置４００の反射回折ゴーストは、マイクロレンズ４０２が存在しない場合（マイクロレンズ４０１のみの場合）の反射回折ゴーストよりも軽減されることになる。ｃ＜ａに式（２）を代入して、式変形することによって、式（１）が得られる。
【００２３】
図６に式（１）を満たす領域を示す。図６のグラフの横軸は式（１）のθを表し、縦軸は式（１）のｒを表す。図６において、灰色の部分が式（１）を満たす領域である。灰色の領域の境界（ｒ＝−２ｃｏｓθ）上で、反射回折ゴーストを軽減する効果がゼロになる。θ＝πかつｒ＝１の場合に、反射回折ゴーストを軽減する効果が最大となり、部分光４０５による反射回折ゴーストが完全に打ち消される。図６より、θ＝πの場合に、０＜ｒ＜２であれば反射回折ゴーストを軽減する効果が得られることがわかる。また、ｒ＝１の場合に、π／２＜θ＜３π／２であれば反射回折ゴーストを軽減する効果が得られることがわかる。
【００２４】
前述のように、ＩＲカットフィルタ１０７の特性により、固体撮像装置１００からＩＲカットフィルタ１０７へ向かう光のうち、ＩＲカットフィルタ１０７で反射されるのは赤外光に波長が近い光である。そのため、部分光２０１のうち、青色光及び緑色光はＩＲカットフィルタ１０７で反射されず、赤色光のみが反射される。すなわち、反射回折ゴーストの原因となるのは赤色光を透過するカラーフィルタを有する画素からの光（赤色光）だけである。そこで、マイクロレンズ４０２及び反射部材４０３は、赤色光のみ（例えば、赤色光を透過するカラーフィルタの等価中心を含む波長帯のみ）に起因する反射回折ゴーストが軽減されるように構成されてもよい。さらに、材料の波長分散を利用して、反射回折ゴーストが軽減される特定の波長帯を他の波長域に広げることも可能である。
【００２５】
固体撮像装置４００では、マイクロレンズ４０１とマイクロレンズ４０２とが並んで配置され、両者の下に同じ波長帯の光を透過するカラーフィルタが配されている。そのため、部分光４０５と部分光４０６とはそれぞれ、同色の光について、同じピッチの反射回折ゴーストを発生させる。これらの反射回折ゴーストのずれは、図５に示すように画素ピッチの１／√２倍程度であるので、マイクロレンズ４０１、４０２から反射回折ゴースト像までの距離に対して無視できるほど小さい。そのため、部分光４０５を部分光４０６が弱めることができる。
【００２６】
マイクロレンズ４０１とマイクロレンズ４０２との大きさや曲率が異なる場合、部分光４０５、４０６の指向性が互いに異なることが考えられる。この場合にも、各角度において上記の式（１）を満たしていれば、反射回折ゴーストが軽減される。
【００２７】
上述のように、マイクロレンズ４０１の表面で反射した光によって反射回折ゴーストが発生する場合がある。固体撮像装置４００はこのような反射回折ゴーストを軽減することも可能である。図７に示すように、光４０４のうち、マイクロレンズ４０１で反射した光を部分光７０１と呼び、マイクロレンズ４０２で反射した光を部分光７０２と呼ぶ。マイクロレンズ４０２は、部分光７０１を部分光７０２が弱めるように構成されてもよい。これによって、部分光７０１に起因する反射回折ゴーストが軽減される。
【００２８】
例えば、部分光７０２の振幅を部分光７０１の振幅で割った値をｒとし、部分光７０１と部分光７０２との位相差をθ［ｒａｄ］とする。ｒはマイクロレンズ４０１とマイクロレンズ４０２との材料の違いや表面性状の違いによって定まる。θは例えばマイクロレンズ４０２の高さや曲率によって定まる。ｒ及びθが上記の式（１）を満たすようにマイクロレンズ４０２を構成することによって、部分光７０１を部分光７０２が弱めることができる。部分光４０５に起因する反射回折ゴーストを軽減するための上述の技術は、部分光７０１に起因する反射回折ゴーストを軽減するためにも同様に適用できる。
【００２９】
続いて、図８を参照して、本発明の別の実施形態に係る固体撮像装置８００について説明する。固体撮像装置８００は、マイクロレンズ１０６の代わりにマイクロレンズ８０１及びマイクロレンズ８０２を有し、反射部材８０３を更に有する点で固体撮像装置１００とは異なる。他の点は同様であってもよいので、重複する説明を省略する。
【００３０】
マイクロレンズ８０１及びマイクロレンズ８０２は、カラーフィルタ層１０５の上に位置する。マイクロレンズ８０１とマイクロレンズ８０２とは互いに同じ材料で形成されてもよい。マイクロレンズ８０１は、光電変換部１０２ごとに配される。マイクロレンズ８０１は、固体撮像装置８００へ照射された光を光電変換部１０２に集光する。基板１０１の表面に対する平面視において、マイクロレンズ８０１は光電変換部１０２に重なる位置にある。マイクロレンズ８０２は、マイクロレンズ８０１に対して設けられている。具体的に、マイクロレンズ８０２はマイクロレンズ８０１の上に重なっている。基板１０１の表面に対する平面視において、マイクロレンズ８０２は、マイクロレンズ８０１の中央に位置する。マイクロレンズ８０２は反射部材８０３に光を集光する。
【００３１】
反射部材８０３は、マイクロレンズ８０２と基板１０１との間に位置する。すなわち、本実施形態では、反射部材８０３は、マイクロレンズ８０２と光電変換部１０２との間に位置する。反射部材８０３は、層間膜１０３に埋め込まれている。反射部材８０３は、配線パターン１０４を構成する導電部材の一部分であってもよい。すなわち、反射部材８０３は金属等の導電材料で形成されてもよい。これに代えて、反射部材８０３は、層間膜１０３の屈折率とは異なる屈折率を有する無機材料で形成されてもよい。
【００３２】
カラーフィルタ層１０５のうち、マイクロレンズ８０１及びマイクロレンズ８０２の下にある部分に、赤色光を透過するカラーフィルタ１０５ａが配されている。また、他の画素のマイクロレンズ８０１及びマイクロレンズ８０２の下に、他の色（例えば、青色や緑色）の光を透過するカラーフィルタが配されている。
【００３３】
固体撮像装置８００に、特定の波長帯の光８０４が照射される場合を検討する。光８０４は、光量が均一な平行光であってもよい。光８０４の一部は、マイクロレンズ８０１を透過し、基板１０１で反射し、マイクロレンズ８０１を再び透過する。このような光を部分光８０５と呼ぶ。また、光８０４の他の一部は、マイクロレンズ８０２を透過し、反射部材８０３で反射し、マイクロレンズ８０２を再び透過する。このような光を部分光８０６と呼ぶ。本実施形態では、部分光８０５を部分光８０６が弱めるように、マイクロレンズ８０２及び反射部材８０３が構成される。
【００３４】
例えば、部分光８０６の振幅を部分光８０５の振幅で割った値をｒとし、部分光８０５と部分光８０６との位相差をθ［ｒａｄ］とする。ｒは反射部材８０３の反射率などによって定まり、例えば反射部材８０３の材料（屈折率等）や表面性状（表面粗さ等）によって定まる。θは例えばマイクロレンズ８０２と反射部材８０３との間の距離や、層間膜１０３の屈折率によって定まる。ｒ及びθが上記の式（１）を満たすように反射部材８０３及びマイクロレンズ８０２を構成することによって、部分光８０５を部分光８０６が弱めることができる。具体的に、固体撮像装置８００では、式（１）を満たすように、マイクロレンズ８０２と反射部材８０３との間の距離と、反射部材８０３の材料と、反射部材８０３の表面性状とのうちの少なくとも１つが設計されている。
【００３５】
部分光４０５に起因する反射回折ゴーストを軽減するための上述の技術は、部分光８０５に起因する反射回折ゴーストを軽減するためにも同様に適用できる。また、図７で説明した実施形態と同様にして、光８０４のうち、マイクロレンズ８０１で反射した光を、マイクロレンズ８０２で反射した光が弱めるようにマイクロレンズ８０２が構成されてもよい。固体撮像装置８００では、隣接する２つのマイクロレンズ８０１にマイクロレンズを配置するギャップが存在しない場合であっても本発明を適用できる。
【００３６】
続いて、図９を参照して、本発明の別の実施形態に係る固体撮像装置９００について説明する。固体撮像装置９００は、マイクロレンズ１０６の代わりにマイクロレンズ９０１を有し、インナーレンズ９０２を更に有する点で固体撮像装置１００とは異なる。他の点は同様であってもよいので、重複する説明を省略する。
【００３７】
マイクロレンズ９０１は、カラーフィルタ層１０５の上に位置する。マイクロレンズ９０１は、光電変換部１０２ごとに配される。マイクロレンズ９０１は、固体撮像装置９００へ照射された光を光電変換部１０２に集光する。基板１０１の表面に対する平面視において、マイクロレンズ９０１は光電変換部１０２に重なる位置にある。
【００３８】
インナーレンズ９０２は、マイクロレンズ９０１と基板１０１との間に位置する。すなわち、本実施形態では、インナーレンズ９０２は、マイクロレンズ９０１と光電変換部１０２との間に位置する。インナーレンズ９０２は、層間膜１０３に埋め込まれている。インナーレンズ９０２は、層間膜１０３の屈折率とは異なる屈折率を有する無機材料で形成されてもよい。基板１０１の表面に対する平面視において、インナーレンズ９０２は光電変換部１０２に重なる位置にある。
【００３９】
カラーフィルタ層１０５のうち、マイクロレンズ９０１の下にある部分に、赤色光を透過するカラーフィルタ１０５ａが配されている。また、他の画素のマイクロレンズ９０１の下に、他の色（例えば、青色や緑色）の光を透過するカラーフィルタが配されている。
【００４０】
固体撮像装置９００に、特定の波長帯の光９０３が照射される場合を検討する。光９０３は、光量が均一な平行光であってもよい。光９０３の一部は、マイクロレンズ９０１及びインナーレンズ９０２を透過し、基板１０１で反射し、インナーレンズ９０２及びマイクロレンズ９０１を再び透過する。このような光を部分光９０４と呼ぶ。また、光９０３の他の一部は、マイクロレンズ９０１を透過し、インナーレンズ９０２で反射し、マイクロレンズ９０１を再び透過する。このような光を部分光９０５と呼ぶ。本実施形態では、部分光９０４を部分光９０５が弱めるように、インナーレンズ９０２が構成される。
【００４１】
例えば、部分光９０５の振幅を部分光９０４の振幅で割った値をｒとし、部分光９０４と部分光９０５との位相差をθ［ｒａｄ］とする。ｒはインナーレンズ９０２の反射率などによって定まり、例えばインナーレンズ９０２の材料（屈折率等）や表面性状（表面粗さ等）によって定まる。θは例えばマイクロレンズ９０１とインナーレンズ９０２との間の距離や、層間膜１０３の屈折率によって定まる。ｒ及びθが上記の式（１）を満たすようにインナーレンズ９０２を構成することによって、部分光９０４を部分光９０５が弱めることができる。具体的に、固体撮像装置９００では、式（１）を満たすように、マイクロレンズ９０１とインナーレンズ９０２との間の距離と、インナーレンズ９０２の材料と、インナーレンズ９０２の表面性状とのうちの少なくとも１つが設計されている。部分光４０５に起因する反射回折ゴーストを軽減するための上述の技術は、部分光９０４に起因する反射回折ゴーストを軽減するためにも同様に適用できる。
【００４２】
以下、上記の各実施形態に係る固体撮像装置の応用例として、この固体撮像装置が組み込まれたカメラについて例示的に説明する。カメラの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に有する装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末等）も含まれる。また、カメラはたとえばカメラヘッドなどのモジュール部品であってもよい。カメラは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、この固体撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部とを含む。この信号処理部は、例えば、固体撮像装置からで得られた信号に基づくデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。このデジタルデータを生成するためのＡ／Ｄ変換器を、固体撮像装置の半導体基板に設けてもよいし、別の半導体基板に設けてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１０１  基板、１０２  光電変換部、４００  固体撮像装置、４０１  マイクロレンズ、４０２  マイクロレンズ、４０３  反射部材
【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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