JP2007173746A

JP2007173746A - 固体撮像装置およびこれを備えるカメラ

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Publication number: JP2007173746A
Application number: JP2005373129A
Authority: JP
Inventors: Makoto Inagaki; 誠稲垣; Mamoru Honjo; 護本莊
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】撮像領域の中央部から周辺部に至るまでの全領域で感度低下およびシェーディングを抑制し、感度ムラの発生を抑えることができる固体撮像装置およびこれを備えるカメラを提供する。
【解決手段】本発明の固体撮像装置は、半導体基板において、その面方向に光電変換機能を有する受光部が複数形成され、当該受光部の各々に対応し、受光部よりも光路上流に、外方からの光を集光する機能を有する集光機能部が形成されてなる装置であって、複数の受光部の内の少なくとも一部の受光部に対応して、半導体基板の厚み方向における集光機能部と受光部との間に、集光機能部で集光された光の主光線光軸を受光部の側へとその角度を補正する角度補正機能部が形成されている構成を採用することとした。
角度補正機能部の具体例としては、半導体基板の主面に対し角度を有する斜平面や階段状面、さらには格子等をあげることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、固体撮像装置およびこれを備えるカメラに関する。

所謂、ＣＣＤ型撮像装置やＭＯＳ型撮像装置などの固体撮像装置は、携帯電話などの携帯機器やディジタルカメラなどの画像入力部として広く用いられている。
固体撮像装置の構成は、１枚の半導体基板に対し、実際に光を受光し、これを光電変換する撮像領域と、撮像領域からの画像信号を取り出す周辺回路部などからなる。撮像領域には、各々がフォトダイオードからなる数百万の受光部が、例えば、マトリクス状などの２次元配置され、その一つ一つが撮像画素を形成する。各撮像画素における半導体基板上には、上記受光部に対応して、ＣＣＤ型撮像装置の場合であれば転送電極などが形成され、ＭＯＳ型撮像装置の場合であればトランジスタ素子領域や複数の配線層などが形成されている。

ところで、固体撮像装置では、上述のように、複数の撮像画素が２次元配置されることで撮像領域が形成されており、その周辺部の撮像画素における受光部には、レンズ光学系に従い主光線光軸が半導体基板の主面に直交する方向に対し通常角度を以った状態で光が入射されることになる。このように撮像領域の周辺部の撮像画素では、光が斜め入射するために、その一部が受光部に至る光路中でケラレ、受光部に到達する光量が減少してしまう（シェーディング）。そのため、固体撮像装置では、撮像領域の中央部に比べて周辺部での感度低下を生じ、撮像装置全体として感度ムラという問題を有する。このような問題は、半導体基板上に複数の配線層が配されるＭＯＳ型撮像装置で特に顕著に発生する。

従来においては、上述のような、シェーディングによる感度ムラという問題に対し、撮像領域の周辺部の画素において、オンチップのマイクロレンズを受光部に対し領域中央側にオフセットして配置するという提案（特許文献１、２など）や、フレネルレンズに近似するマイクロレンズを採用するという提案（特許文献３）などがなされている。
特許第２６００２５０号公報特許第３５５１４３７号公報特開平０６−１３０３０６号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３の技術を採用しても、固体撮像装置におけるシェーディングによる感度ムラという問題を解決するのには不十分である。なぜならば、上記特許文献１、２の技術では、撮像領域の周辺部において受光部とマイクロレンズとの中心位置をずらすことでシェーディング補正を行い、これにより感度ムラの発生を抑えようとするものであり、撮像領域の周辺部における補正後の主光線についてもその光軸が斜め光であり、複数の配線層が配されるＭＯＳ型撮像装置に適用しようとする場合には、シェーディング補正の効果は十分ではない。

また、上記特許文献３に係る技術では、撮像領域の周辺部におけるマイクロレンズを、集光機能と屈折機能との２つの機能を併せ持つように特殊な形状としているので、レンズの設計に膨大な工数が必要となり、その製造についても困難となる。また、特許文献３に係る技術では、左右対称形状（半球状）ではないので、マイクロレンズ本来の機能である集光機能が犠牲になっているものと考えられる。このため、マイクロレンズにより集光されない光に起因するノイズという問題も生じる。

本発明は、上記問題を解決しようとなされたものであって、撮像領域の中央部から周辺部に至るまでの全領域で感度低下およびシェーディングを抑制し、感度ムラの発生を抑えることができる固体撮像装置およびこれを備えるカメラを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板の面方向において、光電変換機能を有する受光部が複数形成され、半導体基板の厚み方向において、受光部の各々に対応し、受光部よりも光路上流に、外方からの光を集光する機能を有する集光機能部が形成されてなる装置であって、複数の受光部の内の少なくとも一部の受光部に対応して、半導体基板の厚み方向における集光機能部と受光部との間に、集光された光の主光線光軸を受光部の側へとその角度を補正する角度補正機能部が形成されており、角度補正機能部は、半導体基板の表面に対し、光の主光線光軸の補正角に応じた角度を有する斜平面または階段状面である界面により構成されており、この界面を境に、光路方向上下で互いに屈折率が異なる材料が用いられていることを特徴とする。

また、本発明に係る固体撮像装置は、半導体基板の面方向において、光電変換機能を有する受光部が複数形成され、半導体基板の厚み方向において、受光部の各々に対応し、受光部よりも光路上流に、外方からの光を集光する機能を有する集光機能部が形成されてなる装置であって、複数の受光部の内の少なくとも一部の受光部に対応して、半導体基板の厚み方向における集光機能部と受光部との間に、集光された光の主光線光軸を受光部の側へとその角度を補正する角度補正機能部が形成されており、半導体基板において、複数の受光部が形成された領域を撮像領域とするとき、角度補正機能部は、撮像領域の中央部から周辺部への方向に、光路上流側界面あるいは光路下流側界面の少なくとも一方が階段状に形成された格子により構成されており、格子が構成された界面を境に、光路方向上下で互いに屈折率が異なる材料が用いられていることを特徴とする。

また、本発明に係るカメラは、上記本発明に係る固体撮像装置を撮像デバイスとして備えることを特徴とする。

本発明に係る固体撮像装置では、上述のように、少なくとも一部の受光部の各々に対応して、集光機能部と受光部との間に形成された角度補正機能部（上記構成の斜平面または階段上面、または格子）を有する。また、本発明に係るカメラは、同構成を有する固体撮像装置を撮像デバイスとして備えている。よって、本発明に係る固体撮像装置およびカメラは、集光機能部で集光された外方からの光を、角度補正機能部で受光部の側へと屈折させるので、上記特許文献１、２の技術に比べて、良好なシェーディング補正がなされる。

また、本発明に係る固体撮像装置およびカメラでは、半導体基板の厚み方向において、集光機能部と角度補正機能部とを分離して形成しているので、上記特許文献３の技術のような設計の複雑化や集光効率の低下といった問題を生じることがない。
従って、本発明に係る固体撮像装置およびカメラは、撮像領域の中央部から周辺部に至るまでの全領域で感度低下およびシェーディングを抑制し、感度ムラの発生を抑えることができる。さらに、本発明をＣＣＤイメージセンサおよびこれを備えるカメラに適用する場合には、従来のＣＣＤイメージセンサおよびこれを備えたカメラよりも優れたスミア特性を得ることができる。

上記優位性を有する本発明に係る固体撮像装置およびこれを撮像デバイスとして備えるカメラは、次のようなバリエーションを採ることができる。
上記本発明に係る固体撮像装置およびカメラでは、半導体基板の厚み方向に略等しい角度に、主光線光軸の角度を補正する機能を有するよう角度補正機能部を設定しておくという構成を採ることができる。

また、上記本発明に係る固体撮像装置およびカメラでは、集光機能部と前記受光部との間に、入射された光から所定波長の成分だけを透過させるカラーフィルタ層を形成しておき、角度補正機能部を構成する上記界面（角度補正機能部である上記斜平面または上記階段状面または上記格子の形成界面）を、カラーフィルタ層における光路上流側界面あるいは光路下流側界面の少なくとも一方で兼ね備える構成を採ることができる。このような構成を採る本発明にかかる固体撮像装置では、角度補正機能部を従来の固体撮像装置における構成に付け加えて形成する場合に比べて、受光部に至るまでの光路長を長くしなくても、効果的にシェーディング補正を行うことが可能となる。よって、感度の低下という問題を招き難い。

また、上記本発明に係る固体撮像装置およびカメラでは、集光機能部として、半導体基板上において、受光部の各々に対応してオンチップ形成されたマイクロレンズを有し、このマイクロレンズにおける光路上流側面あるいは光路下流側面の何れか一方が、角度補正機能部を構成する界面として形成されている、という構成を採ることができる。
また、上記本発明に係る固体撮像装置およびカメラでは、集光機能部と受光部との間に、入射された光から所定波長の成分だけを透過させるカラーフィルタ層を形成しておき、角度補正機能部がカラーフィルタ層よりも光路上流に形成されているという構成を採ることができる。このような構成を採用する場合には、光がカラーフィルタ層に入射する前にその角度補正をすることができるので、カラーフィルタ層に入射するときの主光線光軸が受光部の側に向くことになる。よって、このような構成を採用する場合には、光がカラーフィルタ層をその厚み方向に通過することになり、斜め方向にカラーフィルタ層を通過する場合に比べてその光路長が短い。これより、上記構成の固体撮像装置では、受光部に至るまでの光の減衰を小さく抑えることができる。

また、上記本発明に係る固体撮像装置及びカメラでは、集光機能部と前記受光部との間に、入射された光から所定波長の成分だけを透過させるカラーフィルタ層を形成しておき、角度補正機能部がカラーフィルタ層よりも光路下流に形成されている、という構成を採ることができる。このような構成を採る場合には、製造時における工程の煩雑性を排除することができる。即ち、ＣＭＯＳ、ＣＣＤの両固体撮像装置の製造においても、カラーフィルタ層を形成する前の段階までの工程では、無機材料を用い、カラーフィルタ層の形成には有機材料を用いるのが一般的である。また、角度補正機能部の構成材料には、無機材料を用いることが想定される。

上記各工程において用いる材料の関係を考慮するときには、無機材料を用いた工程に続いて角度補正機能部を形成することが製造時における工程の煩雑さを低減すると言う観点から優位である。また、実際に角度補正機能部を形成するにあたり、屈折率の高い酸化物材料の使用を想定する場合には、当該形成工程において、前記酸化物材料をＣＶＤプロセスで均一厚みで成膜し、その上に所要の形状となるように、例えば、グレイスケールマスクを用い露光・現像し、ＣＦ系ガスなどを用いてエッチバックする。このとき、ＣＶＤプロセスでは、数百℃の高温になるので、角度補正機能部より先にカラーフィルタ層が形成されている場合には、有機膜であるカラーフィルタ層が炭化変性してしまうことになる。

以上の事項より、上記カラーフィルタ層よりも受光部の側に角度補正機能部を形成する場合には、上述のような理由からのカラーフィルタ層の炭化変性という問題を引き起こすことはない。
また、上記本発明に係る固体撮像装置およびカメラでは、半導体基板に、複数の受光部の各々に対応して、受光部から出力される信号を増幅する増幅機能部を形成しておき、且つ、受光部を囲む領域に複数の配線層を積層形成した構成を採ることができる。即ち、上記本発明に係る固体撮像装置は、ＣＣＤ型撮像装置やＭＯＳ型撮像装置などの幅広い固体撮像装置に対して適用することができるが、半導体基板上における受光部の周囲を囲むように複数の配線層が形成されたＭＯＳ型撮像装置への適用が、効果を得る上で最も有効である。即ち、このように本発明をＭＯＳ型撮像装置に適用すれば、上記特許文献１〜３の技術を採用しても配線層で部分的にケラレていた光を、効果的に受光部にまで達するようにすることができる。

また、上記本発明に係る固体撮像装置およびカメラでは、半導体基板において、複数の受光部が形成された領域を撮像領域とするとき、撮像領域における周辺部に属する少なくとも一部の受光部に対応して、半導体基板の面方向において、集光機能部の中心が受光部の中心よりも前記撮像領域の中心に向けオフセットされている、という構成を採用することができる。このように集光機能部を受光部に対してオフセット配置することで、角度補正機能部と併せ、確実なシェーディング補正を行うことが可能となる。

以下では、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる各実施の形態については、本発明に係る固体撮像装置の構成およびその作用・効果を分かりやすく説明するため一例とするものであって、本発明は、その要旨とする部分以外についてこれらに限定を受けるものではない。
（実施の形態１）
１．全体構成
本実施の形態に係るＭＯＳ型撮像装置１の全体構成について、図１を用い説明する。図１は、ディジタルカメラの撮像デバイスとして備えられる、ＭＯＳ型撮像装置１の全体構成を示すブロック構成図である。

図１に示すように、本実施の形態に係るＭＯＳ型撮像装置１は、半導体基板１０をベースに撮像領域２０と回路領域３０とが形成されている。このうち、撮像領域２０には、複数の撮像画素部２００がマトリクス状に配され、回路領域３０とは配線パターンにより電気的に接続された構成となっている。
一方、回路領域３０は、タイミング発生回路部３１、垂直シフトレジスタ部３２、画素選択回路部３３および水平シフトレジスタ部３４などから構成されている。垂直シフトレジスタ部３２および水平シフトレジスタ部３４は、ともにダイナミック回路であって、タイミング発生回路部３１からの複数の撮像画素部２００あるいは画素選択回路部３３に対し順次駆動（スイッチング）パルスを出力する。また、画素選択回路部３３は、行単位の撮像画素部２００ごとに対応して形成されたスイッチング素子部（不図示）を備えており、水平シフトレジスタ部３４からのパルスを受けて順次ＯＮ状態となる。

撮像領域２０における複数の撮像画素部２００は、各々が増幅部を備えた増幅型単位画素であって、光電変換された信号電荷が、垂直シフトレジスタ部３２で選択された行と、画素選択回路部３３がオン状態となっている列との交差した撮像画素部２００から読み出されるように構成されている。タイミング発生回路部３１は、上記垂直シフトレジスタ部３２および水平シフトレジスタ部３４に対し、電源電圧やタイミングパルスなどを印加する回路である。

２．各撮像画素部２００の回路構成
図１の拡大部分に示すように、撮像領域２０の複数の撮像画素部２００の各々は、フォトダイオード部ＰＤと、４つのトランジスタ部（転送トランジスタ部ＴＲ_１、リセットトランジスタ部ＴＲ_２、増幅トランジスタ部ＴＲ_３、選択トランジスタ部ＴＲ_４）などを備える。

フォトダイオードＰＤは、入力された光の強度に比例した信号電荷を検出部としてのドレインに転送するための素子部であって、その一端が接地され、他端が転送トランジスタ部ＴＲ_１のソースに接続されている。転送トランジスタＴＲ_１は、フォトダイオードＰＤで光電変換により発生の信号電荷を検出部としての自らのドレインに転送するための素子部であって、ドレインが増幅トランジスタ部ＴＲ_３のゲートとリセットトランジスタ部ＴＲ_１のソースとに接続されている。

リセットトランジスタ部ＴＲ_２は、転送トランジスタ部ＴＲ_１のドレインに蓄積された信号電荷を予め設定された一定時間毎にリセットするための素子部であって、ドレインが電源電圧ＶＤＤと電気的に接続されている。また、増幅トランジスタ部ＴＲ_３は、転送トランジスタ部ＴＲ_１のドレインに蓄積された信号電荷を、垂直シフトレジスタ部３２などからの指示信号に応じ選択トランジスタ部ＴＲ_４がＯＮ状態担ったときに出力する素子部であって、ドレインが電源電圧ＶＤＤに接続され、ソースが選択トランジスタ部ＴＲ_４のドレインに接続されている。そして、選択トランジスタ部ＴＲ_４のソースは、画素選択回路部３３に接続されている。

転送トランジスタ部ＴＲ_１、リセットトランジスタ部ＴＲ_２および選択トランジスタ部ＴＲ_４の各ゲートは、垂直シフトレジスタ部３２から延出された３本の信号線に各々接続されている。各撮像画素部２００における４つのトランジスタ部ＴＲ_１〜ＴＲ_４の内、増幅トランジスタ部ＴＲ_３は、撮像画素部２００における信号電荷の信号増幅機能を果たし、他のトランジスタ部ＴＲ_１、ＴＲ_２、ＴＲ_４は、スイッチング機能を果たす。

各々が以上のような構成を有する複数の撮像画素部２００から構成される撮像領域２０では、撮像領域２０の撮像画素部２００毎にフォトダイオードＰＤで光電変換により生じた信号電荷を蓄積し、垂直シフトレジスタ部３２および水平シフトレジスタ部３４からの指示信号に基づいて、各撮像画素部２００内の選択トランジスタ部ＴＲ_４と画素選択回路部３３とによって選択される１つの撮像画素部２００で信号電荷が増幅され、その信号を出力する。

３．撮像画素部２００の構造
撮像領域２０における各撮像画素部２００の構造について、図２および図３を用いて説明する。図２は、撮像領域２０における周辺部の撮像画素部２００（以下では、「周辺撮像画素部２００_Ｅ」と記載する。）の構造を示す断面図であり、図３は、（ａ）が周辺撮像画素部２００_Ｅにおける主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図であり、（ｂ）が撮像領域２０における中央部の撮像画素部２００（以下では、「中央撮像画素部２００_Ｃ」と記載する。）における主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図である。

図２に示すように、周辺撮像画素部２００_Ｅでは、その各々において、半導体基板１０の一方の主面（図２では、Ｚ軸方向上側主面）から内方に向け、光電変換機能を有する受光部であるフォトダイオードＰＤが形成されている。半導体基板１０の上記主面から内方に向けての領域には、フォトダイオードＰＤから間隔をあけて、且つ、互いに間隔をあけて浮遊拡散層２０２、増幅トランジスタ部ＴＲ_３のドレイン２０３、増幅トランジスタ部ＴＲ_３のソースと選択トランジスタ部ＴＲ_４のドレインとを兼ねる共用電極２０５および選択トランジスタ部ＴＲ_４のソース２０７が順に形成されている。また、隣り合う撮像画素部２００どうしの間は、画素分離層２０８により個々に分離されている。

半導体基板１０の上記主面には、画素分離層２０８が形成された部分を除き、ゲート絶縁膜２１０が被覆形成されている。ゲート絶縁膜２１０の上には、フォトダイオードＰＤと浮遊拡散層２０２との間に転送ゲート２０１、ドレイン２０３と共用電極０５の間に増幅トランジスタ部ＴＲ_３のゲート２０４、共用電極２０５と選択トランジスタ部ＴＲ_４のソース２０７との間に選択トランジスタ部ＴＲ_４のゲート２０６がそれぞれ形成されている。

ゲート絶縁膜２１０の上には、配線層２１１、２１２が各々平坦化膜２２１、２２２を介して形成されている。配線層２１２の上には、遮光膜２１３が、間に平坦化膜２２３を介して形成されている。なお、配線層２１１、２１２および遮光膜２１３の各々は、フォトダイオードＰＤのＺ軸方向上方にかからないように配置されている。さらに、遮光膜２１３の上には、カラーフィルタ層２４０が、間に平坦化膜２２４を介して形成されている。カラーフィルタ層２４０は、各撮像画素部２００毎に、その透過周波数が設定されており、隣り合う撮像画素部２００との間に隙間を生じないように形成されている。

カラーフィルタ層２４０の上には、プリズム２５０が積層されており、その上に平坦化膜２２５を介してオンチップのマイクロレンズ２６０が形成されている。この構成において、平坦化膜２２５の材料として、マイクロレンズ２６０に用いるのと同じ材料を用いることもできる。マイクロレンズ２６０は、外方から装置１に入射されてくる光を集光する機能を有する。

図３（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るＭＯＳ型撮像装置１では、撮像領域２０における全ての撮像画素部２００にプリズム２５０が形成されているのではなく、撮像領域２０の中央部に位置する中央撮像画素部２００_Ｃでは、カラーフィルタ層２４０の上にプリズム２５０は形成されておらず、平坦化膜２２５とマイクロレンズ２６０が形成されているのみである。複数の撮像画素部２００の内、構成中にプリズム２５０を含ませるか否かは、マイクロレンズ２６０に入射してくる主光線光軸ＯＡ_Ｐの入射角度によって設定されている。具体的には、撮像領域２０において、マイクロレンズ２６０によって集光された光が、配線層２１１、２１２などでケラレることなく、あるいは、ケラレが殆ど無視できる部分の撮像画素部２００では、プリズム２５０を形成せず、ケラレが許容範囲を超えると判断される部分では、プリズム２５０を形成する。

なお、ＭＯＳ型撮像装置１では、撮像領域２０の中央部と周辺部とでの撮像画素部２００の構成上の相違点は、プリズム２５０の有無だけである。
また、プリズム２５０の構成材料としては、例えば、ＴｉＯ_２（ｎ≒２．３）などを用いることができ、形成方法としては、例えば、グレースケールマスク法を用いて行える。
４．ＭＯＳ型撮像装置１の有する優位性
上記構成を有するＭＯＳ型撮像装置１は、次のような優位性を有する。

先ず、本実施の形態に係るＭＯＳ型撮像装置１では、図２および図３（ａ）に示すように、撮像領域２０の周辺部における撮像画素部２００、即ち、周辺撮像画素部２００_Ｅにカラーフィルタ層２４０の上にプリズム２５０を形成しているところに構成上の特徴を有する。図３（ａ）に示すように、斜め方向より入射された光は、マイクロレンズ２６０で集光されてプリズム２５０に入射される。プリズム２５０に入射された光の主光線光軸ＯＡ_Ｐは、プリズム２５０のＺ軸方向上側の斜平面でＺ軸に略平行に角度補正される。ここで、プリズム２５０における斜平面での補正角度は、次の式から規定される。

［数１］
ｓｉｎθ_１／ｓｉｎθ_２＝ｎ_２／ｎ_１
ここで、
θ_１；プリズム２５０の上側斜面に対する主光線光軸ＯＡ_Ｐの入射角度
θ_２；プリズム２５０の上側斜面に対する主光線光軸ＯＡ_Ｐの出射角度
ｎ_１；平坦化膜２２５の屈折率
ｎ_２；プリズム２５０の屈折率
とする。

また、本実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１では、上記（数１）において、屈折率ｎ_１と屈折率ｎ_２とが次の関係を有する。

［数２］
ｎ_１＜ｎ_２
上記（数１）、（数２）から分かるように、プリズム２５０の斜平面の半導体基板１０の上側主面に対する傾斜角度は、主光線光軸ＯＡ_Ｐの角度θ_１および平坦化膜２２５とプリズム２５０との屈折率ｎ_１、ｎ_２により設定される。ただし、実際の装置設計あるいは装置製造では、その煩雑さの回避のため、撮像領域２０の中央部からリング状に何段階かに分けてプリズム２５０の上側斜平面の傾斜角度を設定することもできる。極端には、撮像領域２０における外縁部分の撮像画素部２００_Ｅにだけプリズム２５０を備える構成とすることもできる。

このように、本実施の形態に係るＭＯＳ型撮像装置１では、撮像領域２０の周辺部における周辺撮像画素部２００_Ｅに入射された光は、マイクロレンズ２６０で集光され、それよりも下層に形成されたプリズム２５０で受光部であるフォトダイオードＰＤの側（Ｚ軸方向に略平行な方向）へと角度補正され、半導体基板１０の厚み方向（図２および図３（ａ）におけるＺ軸方向）と略平行とされる。このため、半導体基板１０上におけるフォトダイオードＰＤを取り囲むように複数の配線層２１１、２１２や遮光膜２１３などによっても光がケラレることがなく、良好なシェーディング補正がなされる。

また、本実施の形態に係るＭＯＳ型撮像装置１では、カラーフィルタ層２４０よりも光路上流にその上側斜平面が角度補正機能部に相当するプリズム２５０を配置しているので、入射されマイクロレンズ２６０で集光された光は、その主光線光軸ＯＡ_Ｐが略垂直方向に角度補正された後にカラーフィルタ層２４０に入射する。これより、カラーフィルタ層２４０内においては、その断面方向に最短距離をもって光が通過することになる。これより、本実施の形態に係るＭＯＳ型撮像装置１では、カラーフィルタ層２４０内を通過する際の光の減衰を小さなものとすることができる。

従って、本実施の形態に係るＭＯＳ型撮像装置１では、撮像領域２０の全体の撮像画素部２００に対して均一な感度を得ることが可能であり、感度ムラなどの問題を生じることがない。
また、本実施の形態に係るＭＯＳ型撮像装置１では、入射した光を集光する機能をマイクロレンズ２６０に担わせ、集光された光の主光線光軸ＯＡ_Ｐの角度補正機能をプリズム２５０の上側斜平面に担わせているので、集光および角度補正の両機能をマイクロレンズに担わせる上記特許文献３に係る技術のように、設計および製造が困難になることもない。それに加えて、本実施の形態に係るＭＯＳ型撮像装置１では、上述のように、マイクロレンズ２６０とプリズム２５０とで、集光機能と角度補正機能とを分けて担っているので、角度補正機能を担うために集光機能が犠牲になることがない。よって、この観点からも、本実施の形態に係るＭＯＳ型撮像装置１は、撮像領域２０の全体にわたって高い感度を確保することができる。

なお、本実施の形態に係るＭＯＳ型撮像装置１が備えるプリズム２５０については、ＣＣＤ型撮像装置に対し用いるようにしても、同様の効果を得ることができるが、半導体基板１０上におけるフォトダイオードＰＤを取り囲むように複数の配線層が形成されるＭＯＳ型撮像装置でより顕著な効果を得ることが可能である。
また、通常、上下で屈折率の差異を有する界面に対し光が斜め入射すれば、若干ではあるが光は屈折するが、このときの屈折角度は非常に小さいので、図１においては、これを省略して示している。そして、従来の固体撮像装置においても、このような界面で光の屈折は生じていたものと考えられるが、その角度は、本実施の形態に係るプリズム２５０の介挿による補正角度に比べて非常に小さなものである。この事項に関しては、以下の説明および用いる図面で共通である。

５．バリエーション
本実施の形態１のバリエーションに係るＭＯＳ型撮像装置の構成について、図４を用い説明する。図４は、本バリエーションに係るＭＯＳ型撮像装置の構成の内、周辺撮像画素部３８０_Ｅだけを抜き出して示す断面図であり、本バリエーションに係るＭＯＳ型撮像装置は、その他の構成が上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１と同一である。

図４に示すように、本バリエーションに係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３８０_Ｅには、上記ＭＯＳ型撮像装置１における周辺撮像画素部２００_Ｅと同様に、カラーフィルタ層２４０の光路上流側（Ｚ軸方向上方）にプリズム２５４が形成された構成を有している。図４の拡大部分に示すように、本バリエーションに係る周辺撮像画素部３８０_Ｅに形成されているプリズム２５４は、光路上流側の面２５４_ＵＦが、滑らかな斜平面ではなく、階段状面となっている。そして、この階段状面である光路上流側の面２５４_ＵＦが、本バリエーションに係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３８０_Ｅにおける角度補正機能部となっている。即ち、マイクロレンズ２６０で集光された入射光の主光線光軸ＯＡ_Ｐは、プリズム２５４の光路上流側の面２５４_ＵＦでフォトダイオードＰＤの方に向けて角度補正される。

このように、主光線光軸ＯＡ_Ｐの角度補正機能部としてのプリズム２５４の光路上流側の面２５４_ＵＦを、斜平面ではなく、階段状面とすることで、その製造においてより制御が容易となる。即ち、プリズム２５４の形成は、上記プリズム２５０の形成に比べて製造に係る煩雑さ、あるいは設計に係る工数を低減することができる。
なお、図４の拡大部分に示すように、本バリエーションに係るプリズム２５４の上記面２５４_ＵＦにおいては、半導体基板１０の主面に平行な方向（Ｘ軸方向）でのピッチｐを、当該ＭＯＳ型撮像装置がその対象とする光線の波長よりも短く設定することが望ましい。例えば、入射光として可視光が想定される場合においては、ピッチｐを３８０[ｎｍ]〜７７０[ｎｍ]の範囲の各波長よりも短く設定し、入射光として赤外光が想定される場合には、ピッチｐを７７０[ｎｍ]〜１０００[ｎｍ]の範囲の各波長よりも短く設定することが望ましい。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図５および図６を用い説明する。図５は、実施の形態２に係るＣＣＤ型撮像装置２の全体構成を示すブロック構成図であり、図６は、撮像領域における周辺部の撮像画素部５００_Ｅの断面構造を示す模式断面図である。

１．全体構成
図５に示すように、ＣＣＤ型撮像装置２は、半導体基板４０上に、複数の撮像画素部５００と回路部６０とが形成されてなる。回路部６０は、撮像画素部５００で構成の列間にＹ軸方向に延伸配置された垂直ＣＣＤ部６１と、Ｘ軸方向に延伸配置された水平ＣＣＤ部６２と、これに続く電荷検出部６３およびアンプ部６４などとからなる。このように、本実施の形態では、その一例として、インターライン型のＣＣＤ撮像装置構成を採用する。

垂直ＣＣＤ部６１は、光の入射を受けたフォトダイオードＰＤでの光電変換により生じる信号電荷を転送する機能を有する。垂直ＣＣＤ部６１における信号電荷は、並列的に順次水平ＣＣＤ部６２へ移され、電荷検出部６３およびアンプ部６４を通り出力される。
２．撮像画素部５００の構造
次に、上記構成のＣＣＤ型撮像装置２の構成要素の内、撮像画素部５００、特に周辺撮像画素部５００_Ｅの構造について、図６を用い説明する。

図６に示すように、周辺撮像画素部５００_Ｅは、画素部単位で受光部であるフォトダイオードＰＤを備える。フォトダイオードＰＤは、半導体基板４０の一方の主面（図６では、Ｚ軸方向上側主面）から厚み方向内方に向けて形成されている。隣り合うフォトダイオードＰＤどうしの間には、転送チャネル５０１が形成されている。
半導体基板４０の上記主面上には、層間絶縁膜５１０が被覆形成されており、さらにその上には、上記転送チャネル５０１に対し層間絶縁膜５１０を挟んで対向する各々の位置に転送電極５０２が形成されている。そして、転送電極５０２および層間絶縁膜５１０を被覆する状態で層間絶縁膜５１１が形成されている。層間絶縁膜５１１上には、フォトダイオードＰＤの上方領域が開口された状態で遮光膜５１２が形成されている。

遮光膜５１２および層間絶縁膜５１１の露出部分は、パッシベーション膜５１３により被覆されており、その上には、平坦化膜５２１、層内レンズ５６０、平坦化膜５２２、カラーフィルタ層５４０が順に積層形成されている。さらにカラーフィルタ層５４０の上には、プリズム５５０、平坦化膜５２３およびトップレンズ５６１が順に形成されている。この内、プリズム５５０は、上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１のプリズム２５０と基本的に同様の構成を採り、例えば、構成材料として酸化物材料、より具体的にはＴｉＯ_２（ｎ≒２．３）などを用いることができ、形成方法としては、例えば、グレースケールマスク法を用いて形成される。

なお、図６では、撮像領域の中央部における撮像画素部５００の構成の図示を省略しているが、上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１と同様に、プリズム５５０の有無の差異以外、周辺撮像画素部５００_Ｅと同一の構成となっている。
プリズム５５０は、図６のＺ軸方向上側の主面が半導体基板４０の主面に対し角度を有し形成されている。そして、図６に模式的に示すように、本実施の形態に係るＣＣＤ型撮像装置２においても、上方のトップレンズ５６１で入射された光が集光され、集光された光の主光線光軸ＯＡ_Ｐが、プリズム５５０によりＺ軸方向下向きに角度補正される。よって、本実施の形態に係るＣＣＤ型撮像装置２においても、周辺撮像画素部５００_Ｅでも入射光が高い効率で受光部であるフォトダイオードＰＤに入射し、遮光膜５１２や転送電極５０２でケラレるのを抑えることが可能である。

従って、本実施の形態に係るＣＣＤ型撮像装置２でも、複数の撮像画素部５００の全てに対して均一な感度を得ることが可能であり、感度ムラなどの問題を生じることがない。
また、本実施の形態に係るＣＣＤ型撮像装置２でも、カラーフィルタ層５４０よりも光路上流にその上側斜平面が角度補正機能部に相当するプリズム５５０を配置しているので、入射されトップレンズ５６１で集光された光は、その主光線光軸ＯＡ_Ｐが略垂直方向に角度補正された後にカラーフィルタ層５４０に入射する。これより、カラーフィルタ層５４０内においては、その断面方向に最短距離をもって光が通過することになる。これより、本実施の形態に係るＣＣＤ型撮像装置２でも、カラーフィルタ層５４０内を通過する際の光の減衰を小さなものとすることができる。

なお、本実施の形態に係るＣＣＤ型撮像装置２では、各撮像画素部５００でのオンチップレンズとして、層内レンズ５６０とトップレンズ５６１との２層構造を採用したが、オンチップレンズの構成についてはこれに限定を受けるものではなく、１層構造としてもよく、逆に３層以上の構造としてもよい。
３．バリエーション
本実施の形態２のバリエーションに係るＣＣＤ型撮像装置の構成について、図７を用い説明する。図７は、本バリエーションに係るＣＣＤ型撮像装置の構成の内、周辺撮像画素部６８０_Ｅだけを抜き出して示す断面図であり、本バリエーションに係るＣＣＤ型撮像装置は、その他の構成が上記実施の形態２に係るＣＣＤ型撮像装置１と同一である。

図７の拡大部分に示すように、本バリエーションに係るＣＣＤ型撮像装置の周辺撮像画素部６８０_Ｅには、図４に示すバリエーションに係るＣＣＤ型撮像装置における周辺撮像画素部３８０_Ｅと同様に、光路上流側の面５５４_ＵＦが、滑らかな斜平面ではなく、階段状面となっている。そして、この階段状面である光路上流側の面５５４_ＵＦが、本バリエーションに係るＣＣＤ型撮像装置の周辺撮像画素部６８０_Ｅにおける角度補正機能部となっている。

本バリエーションに係るＣＣＤ型撮像装置の周辺撮像画素部６８０_Ｅにおいても、主光線光軸ＯＡ_Ｐの角度補正機能部としてのプリズム５５４の光路上流側の面５５４_ＵＦを、斜平面ではなく、階段状面とすることで、その製造においてその制御がより容易となり、上記プリズム５５０の形成に比べて製造に係る煩雑さ、あるいは設計に係る工数を低減することができる。

なお、図７の拡大部分に示すように、本バリエーションに係るプリズム５５４の上記面５５４_ＵＦにおいても、半導体基板４０の主面に平行な方向（Ｘ軸方向）でのピッチｐを、当該ＣＣＤ型撮像装置がその対象とする光線の波長よりも短く設定することが望ましい。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係るＭＯＳ型撮像装置の構成および作用・効果について、図８を用いて説明する。図８（ａ）は、本実施の形態３に係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３２０_Ｅの構成および入射した光の進行を模式的に示す模式断面図である。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す周辺撮像画素部３２０_Ｅの構成要素の内、格子２５３だけを抜き出して示す模式図である。

図８（ａ）に示すように、本実施の形態３に係るＭＯＳ型撮像装置は、集光された入射光の主光線光軸ＯＡ_Ｐに対するその格子部分が角度補正機能部に相当する格子２５３を含んでいる以外は、上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１と同一構成を有する。このため、上記実施の形態１と同一の構成部分についての説明を省略する。
図８（ａ）に示すように、本実施の形態３に係るＭＯＳ型撮像装置では、周辺撮像画素部３２０_Ｅにおいて、カラーフィルタ層２４０の直上に格子２５３が形成されている。格子２５３は、図８（ａ）におけるＸ軸方向の左側から右側に行くに従って高さを増し、階段状となっている。主光線光軸ＯＡ_Ｐの向きからも分かるように、撮像領域の中央部は、図８（ａ）の向かって右側に位置しており、格子２５３は、周辺撮像画素部３２０_Ｅ毎に撮像領域の中央部に向け階段状に高さを増す構造を採る。

以上のような構成を有するＭＯＳ型撮像装置では、周辺撮像画素部３２０_Ｅにおいて、格子２５３が上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１のプリズム２５０などと同様の主光線光軸ＯＡ_ＰをフォトダイオードＰＤの側へと角度補正する機能を果たす。よって、本変形例５に係るＭＯＳ型撮像装置においても、周辺撮像画素部３２０_Ｅを含む全体の撮像画素部に対して均一な感度を得ることが可能であり、感度ムラなどの問題を生じることがない。

また、本実施の形態３に係るＭＯＳ型撮像装置では、周辺撮像画素部３２０_Ｅに角度補正機能部として図８（ａ）に示す形態の格子２５３の格子部分を備えるので、図８（ｂ）に示すように、例えば、＋１次光のみを選択的に抽出することができ、波長による屈折差（短波長ほど、よく屈折する）を回折によって補正が可能である。
なお、本実施の形態３に係るＭＯＳ型撮像装置では、格子２５３の間隔を入射光の波長よりも短く設定する。

また、本実施の形態３では、角度補正機能部としての格子部分を有する格子２５３をＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３２０_Ｅに適用したが、上記実施の形態２や後述する各変形例２、４、６、８、１０、１２などに係るＣＣＤ型撮像装置に対し、格子２５３に相当する構成を適用することも可能である。
（変形例１）
次に、上記実施の形態１に対応する変形例１について、図９（ａ）を用い説明する。図９（ａ）は、本変形例１に係るＭＯＳ型撮像装置の撮像領域における周辺撮像画素部３００_Ｅの構成を示す模式断面図である。なお、装置構成において、図９（ａ）に示す周辺撮像画素部３００_Ｅ以外の構成については、図１および図３（ｂ）などと同様である。このため、以下では、上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１との相違点にのみ焦点を絞って説明をする。

図９（ａ）に示すように、本変形例１に係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３００_Ｅは、入射光の主光線光軸ＯＡ_Ｐを受光部であるフォトダイオードＰＤの側に角度補正するプリズム２５１がカラーフィルタ層２４１よりもＺ軸方向の下側に形成されている。カラーフィルタ層２４１は、マイクロレンズ２６０の直下に配されている。この他の構成については、上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１と同様であるので、説明を省略する。

図９（ａ）に示すように、本変形例１に係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３００_Ｅに入射した光は、オンチップ形成されたマイクロレンズ２６０により集光され、その後、所要の周波数成分がカラーフィルタ層２４１を通過して、プリズム２５１の上面である斜平面に到達する。プリズム２５１の斜平面に到達した光の主光線光軸ＯＡ_Ｐは、平坦化膜２２５とプリズム２５１との屈折率比に応じてその界面で角度補正され、Ｚ軸方向に平行な方向へと向く。これについては、上記実施の形態１で説明した通りである。

本変形例１に係るＭＯＳ型撮像装置が有する優位性は、上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１と同様に、撮像領域の全体の撮像画素部に対して均一な感度を得ることが可能であり、感度ムラなどの問題を避けることができるということである。また、本変形例１に係るＭＯＳ型撮像装置では、プリズム２５１をカラーフィルタ層２４１よりも下層に配するという構成を採るため、製造上における優位性も有する。これは、次のような理由による。

ＭＯＳ型撮像装置に製造では、拡散工程で無機材料を用いカラーフィルタ層２４１以外の部分を形成するが、本変形例１に係るＭＯＳ型撮像装置の製造では、無機材料を用いた拡散工程の一工程としてプリズム２５１を形成することができる。本変形例１に係るＭＯＳ型撮像装置の製造においては、プリズム２５１の形成材料として、屈折率の高い酸化物を用い、この酸化物材料をＣＶＤ法で一旦均一厚みの膜を形成する。そして、上記酸化物材料からなる膜の上に、感光性樹脂を塗布し、図９（ａ）に示すような形状となるようにグレースケールマスクにて露光・現像し、ＣＦ系ガスでエッチバックする。

上記ＣＶＤ法を用いたプロセスでは、数百［℃]の高温となるが、本変形例１のように有機物材料からなるカラーフィルタ層２４１をプリズム２５１の形成工程の後に形成するので、カラーフィルタ層２４１の炭化変性といった問題を生じることがない。
以上のように、本変形例１に係るＭＯＳ型撮像装置の構造を採用すれば、上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１が有する優位性に加えて、製造上の優位性も有する。
（変形例２）
次に、上記実施の形態２に対応する変形例２について、図９（ｂ）を用い説明する。図９（ｂ）は、本変形例２に係るＣＣＤ型撮像装置の撮像領域における周辺撮像画素部６００_Ｅの構成を示す模式断面図である。なお、装置構成において、図９（ｂ）に示す周辺撮像画素部６００_Ｅ以外の構成については、図５および図６と同様である。このため、以下では、上記実施の形態２に係るＣＣＤ型撮像装置２との相違点にのみ焦点を絞って説明をする。

図９（ｂ）に示すように、本変形例２に係るＣＣＤ型撮像装置の周辺撮像画素部６００_Ｅは、入射光の主光線光軸ＯＡ_Ｐを受光部であるフォトダイオードＰＤの側に角度補正するプリズム５５１がカラーフィルタ層５４１よりもＺ軸方向の下側に形成されている。カラーフィルタ層５４１は、トップレンズ５６１の直下に配されている。この部分についての構成は、上記変形例１に係るＭＯＳ型撮像装置と基本的に同一の構成であって、他の構成については、上記実施の形態２に係るＣＣＤ型撮像装置２と同様である。

以上のような構成を有する本変形例２に係るＣＣＤ型撮像装置では、上記実施の形態２に係るＣＣＤ型撮像装置２と同様に、周辺撮像画素部６００_Ｅを含む複数の撮像画素部の全てに対して均一な感度を得ることが可能であり、感度ムラなどの問題を生じることがない。また、本変形例２に係るＣＣＤ型撮像装置では、上記変形例１に係るＭＯＳ型撮像装置と同様に、製造上の優位性を有する。この理由については、上述の通りである。
（変形例３）
次に、上記実施の形態１に対応する変形例３について、図１０（ａ）を用い説明する。図１０（ａ）は、本変形例３に係るＭＯＳ型撮像装置の撮像領域における周辺撮像画素部３１０_Ｅの構成を示す模式断面図である。なお、装置構成において、図１０（ａ）に示す周辺撮像画素部３１０_Ｅ以外の構成については、図１および図３（ｂ）などと同様である。このため、以下では、上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１との相違点にのみ焦点を絞って説明をする。

図１０（ａ）に示すように、本変形例３に係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３１０_Ｅでは、上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１に対し、周辺撮像画素部３１０_Ｅにおけるプリズム２５２の上側斜平面の傾斜方向が相違する。そして、上記（数１）において、
θ_１；プリズム２５２の上側斜面に対する主光線光軸ＯＡ_Ｐの入射角度
θ_２；プリズム２５２の上側斜面に対する主光線光軸ＯＡ_Ｐの出射角度
ｎ_１；平坦化膜２２５の屈折率
ｎ_２；プリズム２５２の屈折率
とするとき、屈折率ｎ_１と屈折率ｎ_２とは、次に示す（数３）の関係を満足するよう設定されている。

［数３］
ｎ_１＞ｎ_２
本変形例３に係るＭＯＳ型撮像装置では、図１０（ａ）に示す構成の周辺撮像画素部３１０_Ｅを有するので、プリズム２５２を経た光の主光線光軸ＯＡ_Ｐは、Ｚ軸方向に平行な方向に角度補正され、上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１と同様の効果を有する。また、上記実施の形態１と本変形例３とを考え合わせるとき、プリズム２５０、２５２の形成においては、平坦化膜２２５とプリズム２５０、２５２との構成材料の関係によりその形態を決定することができ、設計および製造において、高い自由度を確保できる。
（変形例４）
次に、変形例４に係るＣＣＤ型撮像装置の構成およびその作用・効果について、図１０（ｂ）を用い説明する。本変形例４に係るＣＣＤ型撮像装置は、上記実施の形態２に係るＣＣＤ型撮像装置２に対応するものであって、周辺撮像画素部６１０_Ｅにおけるプリズム５５２のみが両者の相違点である。

図１０（ｂ）に示すように、本変形例４に係るＣＣＤ型撮像装置の周辺撮像画素部６１０_Ｅでは、上記実施の形態２に係るＣＣＤ型撮像装置２に対し、周辺撮像画素部６１０_Ｅにおけるプリズム５５２の上側斜平面の傾斜方向が相違する。そして、上記（数１）において、
θ_１；プリズム５５２の上側斜面に対する主光線光軸ＯＡ_Ｐの入射角度
θ_２；プリズム５５２の上側斜面に対する主光線光軸ＯＡ_Ｐの出射角度
ｎ_１；平坦化膜５２３の屈折率
ｎ_２；プリズム５５２の屈折率
とするとき、屈折率ｎ_１と屈折率ｎ_２とは、上記変形例３と同様に、（数３）の関係を満足するよう設定されている。

本変形例４に係るＣＣＤ型撮像装置では、図１０（ｂ）に示す構成の周辺撮像画素部６１０_Ｅを有するので、プリズム５５２を経た光の主光線光軸ＯＡ_Ｐは、Ｚ軸方向に平行な方向に角度補正され、上記実施の形態２に係るＣＣＤ型撮像装置２と同様の効果を有する。また、変形例３に係るＭＯＳ型撮像装置と同様に、上記実施の形態２と本変形例４とを考え合わせるとき、プリズム５５０、５５２の形成においても、平坦化膜５２３とプリズム５５０、５５２との構成材料の関係によりその形態を決定することができ、設計および製造において、高い自由度を確保できる。
（変形例５）
次に、変形例５に係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３３０_Ｅの構成について、図１１（ａ）を用い説明する。なお、図１１（ａ）に示す周辺撮像画素部３３０_Ｅの構造以外の各構成については、上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１と同一であるので、その説明は省略する。

図１１（ａ）に示すように、本変形例５に係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３３０_Ｅは、一方の主面（図９（ａ）のＺ軸方向上側主面）２４２_ＵＦが斜平面となっているカラーフィルタ層２４２を有する。そして、上記実施の形態１および上記変形例１、３のようなプリズム２５０、２５１、２５２や、上記実施の形態３のような格子２５３などをその構成中に別要素として含んでいない。

図１１（ａ）に模式的に示すように、入射した光は、マイクロレンズ２６０で集光された後、その主光線光軸ＯＡ_Ｐがカラーフィルタ層２４２の上側主面２４２_ＵＦでＺ軸と略平行な方向に角度補正され、平坦化膜２２１〜２２４を通ってフォトダイオードＰＤに入射される。
なお、本変形例５におけるＭＯＳ型撮像装置では、上記（数１）において、
θ_１；カラーフィルタ層２４２の上側主面（斜平面）２４２_ＵＦに対する主光線光軸ＯＡ_Ｐの入射角度
θ_２；カラーフィルタ層２４２の上側主面（斜平面）２４２_ＵＦに対する主光線光軸ＯＡ_Ｐの出射角度
ｎ_１；平坦化膜２２５の屈折率
ｎ_２；カラーフィルタ層２４２の屈折率
とするとき、屈折率ｎ_１と屈折率ｎ_２とは、上記実施の形態１と同様に、（数２）の関係を満足するよう設定されている。

以上のような構成を有する本変形例５に係るＭＯＳ型撮像装置では、カラーフィルタ層２４２の上側主面２４２_ＵＦが角度補正機能部に相当し、プリズム２５０などを周辺撮像画素部２００_Ｅ、３００_Ｅ、３１０_Ｅ、３２０_Ｅなどの構成中に備える上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１などと同様の効果を有する。即ち、本変形例５に係るＭＯＳ型撮像装置に関しても、周辺撮像画素部３３０_Ｅを含む全体の撮像画素部に対して均一な感度を得ることが可能であり、感度ムラなどの問題を生じることがないという優位性を有する。

また、本変形例５に係るＭＯＳ型撮像装置では、周辺撮像画素部３３０_Ｅにおいて、新たな構成要素に追加して主光線光軸ＯＡ_Ｐの角度補正機能を担わせるものではなく、従来のＭＯＳ型撮像装置においてもその構成要素として含まれていたカラーフィルタ層の一方の主面に角度補正機能を担わせている。このため、本変形例５に係るＭＯＳ型撮像装置では、上記実施の形態１、３および上記変形例１、３などと比べて、装置に入射した光がフォトダイオードＰＤに到達するまでの間の光路長を短くすることが可能であって、高い感度を達成できるという優位性を有する。
（変形例６）
次に、変形例６に係るＣＣＤ型撮像装置について、図１１（ｂ）を用い説明する。図１１（ｂ）は、本変形例６に係るＣＣＤ型撮像装置の周辺撮像画素部６３０_Ｅの構成などを示す模式断面図である。

図１１（ｂ）に示すように、本変形例６に係るＣＣＤ型撮像装置の周辺撮像画素部６３０_Ｅは、上記変形例５に係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３３０_Ｅと同様に、カラーフィルタ層５４２のＺ軸上側の主面５４２_ＵＦが斜平面となっているところに特徴を有し、それ以外の構成については、上記実施の形態２に係るＣＣＤ型撮像装置２と同一となっている。なお、カラーフィルタ層５４２と平坦化膜５２３との屈折率ｎ_１、ｎ_２の関係については、上記変形例５と同様である。

本変形例６に係るＣＣＤ型撮像装置は、周辺撮像画素部６３０_Ｅを含む全体の撮像画素部に対して均一な感度を得ることが可能であり、感度ムラなどの問題を生じることがないという優位性と、フォトダイオードＰＤに到達するまでの間の光路長を短くすることが可能であって、高い感度を達成できるという優位性とを有する。
（変形例７）
次に、変形例７に係るＭＯＳ型撮像装置について、図１２（ａ）を用い説明する。図１２（ａ）は、本変形例７に係るＭＯＳ型撮像装置の構成の内、周辺撮像画素部３４０_Ｅを抜き出して示す模式断面図である。

図１２（ａ）に示すように、本変形例７に係る周辺撮像画素部３４０_Ｅにおいても、カラーフィルタ層２４３の上側主面２４３_ＵＦを半導体基板１０の主面に対し角度を有する斜平面としている。そして、本変形例７が上記変形例５と相違する点は、カラーフィルタ層２４３の下側主面２４３_ＢＦについても、半導体基板１０の主面に対し角度を有する斜平面としているところにある。

本変形例７に係るＭＯＳ型撮像装置では、周辺撮像画素部３４０_Ｅに上記構成を採用することで、上記変形例５に係るＭＯＳ型撮像装置と同様に、周辺撮像画素部３４０_Ｅを含む全体の撮像画素部に対して均一な感度を得ることが可能であり、感度ムラなどの問題を生じることがないという優位性と、フォトダイオードＰＤに到達するまでの間の光路長を短くすることが可能であって、高い感度を達成できるという優位性とを有する。

また、本変形例７に係るＭＯＳ型撮像装置では、周辺撮像画素部３４０_Ｅにおいて、マイクロレンズ２６０で集光された光の主光線光軸ＯＡ_Ｐが、カラーフィルタ層２４３の上側主面２４３_ＵＦと下側主面２４３_ＢＦとの２つの面で角度補正される。即ち、本変形例７に係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３４０_Ｅには、マイクロレンズ２６０とフォトダイオードＰＤとの間に２つの角度補正機能部を備える。

ここで、カラーフィルタ層２４３の上側主面２４３_ＵＦおよび下側主面２４３_ＢＦの各々での補正角度は、次の式から規定される。

［数４］
ｓｉｎθ_３／ｓｉｎθ_４＝ｎ_４／ｎ_３
ここで、
θ_３；カラーフィルタ層２４３の上側主面２４３_ＵＦに対する主光線光軸ＯＡ_Ｐの入射角度
θ_４；カラーフィルタ層２４３の上側主面２４３_ＵＦに対する主光線光軸ＯＡ_Ｐの出射角度
ｎ_３；平坦化膜２２５の屈折率
ｎ_４；カラーフィルタ層２４３の屈折率
とする。

［数５］
ｓｉｎθ_５／ｓｉｎθ_６＝ｎ_６／ｎ_４
ここで、
θ_５；カラーフィルタ層２４３の下側主面２４３_ＢＦに対する主光線光軸ＯＡ_Ｐの入射角度
θ_６；カラーフィルタ層２４３の下側主面２４３_ＢＦに対する主光線光軸ＯＡ_Ｐの出射角度
ｎ_６；平坦化膜２２４の屈折率
とする。

本変形例７に係るＭＯＳ型撮像装置では、上記（数４）、（数５）において、屈折率ｎ_３と屈折率ｎ_４と屈折率ｎ_６とが次の関係を有する。

［数６］
ｎ_３＜ｎ_４＜ｎ_６
このように、本変形例７に係るＭＯＳ型撮像装置では、その周辺撮像画素部３４０_Ｅにおいて、カラーフィルタ層２４３の両主面２４３_ＵＦ、２４３_ＢＦに角度補正機能を担わせることで、上記変形例５の周辺撮像画素部３３０_Ｅに比べて、カラーフィルタ層２４３における上側主面２４３_ＵＦの傾斜角度を緩やかなものとすることができ、製造時における歩留まりなどの観点から優位である。

なお、図１２（ａ）に示すように、本変形例７に係るＭＯＳ型撮像装置では、周辺撮像画素部３４０_Ｅにおいて、カラーフィルタ層２４３の上側主面２４３_ＵＦと下側主面２４３_ＢＦとの傾斜角度が異なる構成としたが、両主面２４３_ＵＦ、２４３_ＢＦの傾斜角度を同一とすることもできる。このように、両主面２４３_ＵＦ、２４３_ＢＦの傾斜角度を同一とした場合には、カラーフィルタ層２４３を通過する光の光路長を撮像画素部間で同じにすることができ、撮像画素部間の分光特性を均一にすることができる。
（変形例８）
次に、変形例８に係るＣＣＤ型撮像装置について、図１２（ｂ）を用い説明する。図１２（ｂ）は、本変形例８に係るＣＣＤ型撮像装置の周辺撮像画素部６４０_Ｅの構成および入射された光の主光線光軸を模式的に示す断面図である。

図１２（ｂ）に示すように、本変形例８に係るＣＣＤ型撮像装置の周辺撮像画素部６４０_Ｅは、上記変形例７に係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３４０_Ｅと同様に、カラーフィルタ層５４２の上側主面５４３_ＵＦと下側主面５４３_ＢＦとの両方が斜平面となっているところに特徴を有し、それ以外の構成については、上記実施の形態２に係るＣＣＤ型撮像装置２と同一となっている。なお、カラーフィルタ層５４３および平坦化膜５２２、５２３の各屈折率ｎ_３、ｎ_４、ｎ_６については、上記変形例７などと同様に、上記（数６）の関係を満足するように設定されている。

本変形例８に係るＣＣＤ型撮像装置においても、上記変形例７に係るＭＯＳ型撮像装置と同様の各優位性を有する。
（変形例９）
変形例９に係るＭＯＳ型撮像装置について、図１３（ａ）を用い説明する。図１３（ａ）は、本変形例９に係るＭＯＳ型撮像装置の構成の内、周辺撮像画素部３５０_Ｅの構成および入射された光の主光線光軸を模式的に示す断面図である。

図１３（ａ）に示すように、本変形例９に係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３５０_Ｅでは、マイクロレンズ２６２のＺ軸下側主面２６２_ＢＦが半導体基板１０の主面に対して角度を有する斜平面に形成されている。そして、本変形例９に係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３５０_Ｅにおいても、上記変形例７と同様に、従来の撮像画素部の構成に新たな構成要素を加えるのではなく、現有の要素の一部を角度補正機能部としている。即ち、本変形例９では、周辺撮像画素部３５０_Ｅにおいて、マイクロレンズ２６２の下側主面２６２_ＢＦを斜平面とすることで、当該部分に主光線光軸ＯＡ_Ｐの角度補正機能を担わせている。

なお、図１３（ａ）に示す本変形例１０に係るＭＯＳ型撮像装置では、マイクロレンズ２６２の屈折率ｎ_７と平坦化膜２２５の屈折率ｎ_８との関係を次式のように設定している。

［数７］
ｎ_７＜ｎ_８
本変形例９に係るＭＯＳ型撮像装置では、周辺撮像画素部３５０_Ｅに上記構成を採ることによって、上記変形例５に係るＭＯＳ型撮像装置と同様の作用・効果を得ることができる。
（変形例１０）
変形例１０に係るＣＣＤ型撮像装置の構成について、図１３（ｂ）を用い説明する。図１３（ｂ）は、本変形例１０に係るＣＣＤ型撮像装置の構成の内、周辺撮像画素部６５０_Ｅの構成および入射された光の主光線光軸を模式的に示す断面図である。

図１３（ｂ）に示すように、本変形例１０に係るＣＣＤ型撮像装置は、その周辺撮像画素部６５０_Ｅにおいて、上記変形例９に係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３５０_Ｅと同様に、トップレンズ５６２の下側主面５６２_ＢＦが半導体基板４０の主面に対し角度を有した斜平面となっている。このように、本変形例１０に係るＣＣＤ型撮像装置の周辺撮像画素部６５０_Ｅでは、トップレンズ５６２の下側主面５６２_ＢＦに集光された光の主光線光軸の角度補正機能を持たせている。

なお、本変形例１０におけるＣＣＤ型撮像装置においても、その周辺撮像画素部６５０Ｅにおいて、トップレンズ５６２とその直下の平坦化膜５２３との各屈折率の関係は上記（数７）と同様である。
本変形例１０に係るＣＣＤ型撮像装置では、周辺撮像画素部６５０_Ｅに上記構成を採ることによって、上記変形例６に係るＣＣＤ型撮像装置と同様の作用・効果を得ることができる。
（変形例１１）
次に、変形例１１に係るＭＯＳ型撮像装置について、図１４（ａ）を用い説明する。図１４（ａ）は、本変形例１１に係るＭＯＳ型撮像装置の構成の内、周辺撮像画素部３６０_Ｅの構成および入射された光の主光線光軸を模式的に示す断面図である。

図１４（ａ）に示すように、本変形例１１に係るＭＯＳ型撮像装置は、その周辺撮像画素部３６０_Ｅにおいて、マイクロレンズ２６３およびカラーフィルタ層２４４がＸ軸方向の右側、即ち、撮像領域の中央方向に向けてオフセット形成（所謂、シュリンク）されているところに特徴を有する。その他の構成については、上記変形例１に係るＭＯＳ型撮像装置１と構成上の変更点を有さない。

マイクロレンズ２６３は、その中心軸ＣＬ_ＬがフォトダイオードＰＤの中心軸ＣＬ_ＰＤに対し撮像領域の中心側に距離Ｄ_１だけオフセットして配されている。
なお、距離Ｄ_１については、マイクロレンズ２６３への光の入射角度によって設定されるものであって、その設定方法は、上記特許文献１、２などを参考とすることができる。
本変形例１１に係るＭＯＳ型撮像装置では、周辺撮像画素部３６０_Ｅに上記構成を採用することとし、これにより、本変形例１１に係るＭＯＳ型撮像装置では、上記変形例１に係るＭＯＳ型撮像装置が有するのと同様の優位性を有する。また、本変形例１１に係るＭＯＳ型撮像装置では、上述のように、周辺撮像画素部３６０_Ｅにおけるマイクロレンズ２６３などを撮像領域の中央方向に向けてオフセット形成しているので、より一層の感度向上を達成することが可能となる。
（変形例１２）
変形例１２に係るＣＣＤ型撮像装置の構成について、図１４（ｂ）を用い説明する。図１４（ｂ）は、本変形例１２に係るＣＣＤ型撮像装置の構成の内、周辺撮像画素部６６０_Ｅの構成および入射された光の主光線光軸を模式的に示す断面図である。

図１４（ｂ）に示すように、本変形例１２に係るＣＣＤ型撮像装置は、上記変形例１１に係るＭＯＳ型撮像装置における周辺撮像画素部３６０_Ｅと同様に、トップレンズ５６３およびカラーフィルタ層５４４が撮像領域の中央方向に向けて距離Ｄ_２だけオフセット形成（シュリンク）されている。即ち、トップレンズ５６３の中心軸ＣＬ_Ｌは、フォトダイオードＰＤの中心軸ＣＬ_ＰＤに対し、撮像領域の中央方向に距離Ｄ_２だけオフセット配置されている。

なお、本変形例１２に係るＣＣＤ型撮像装置では、上述のような、トップレンズ５６３およびカラーフィルタ層５４４のオフセット形成以外の構成について、上記変形例２に係るＣＣＤ型撮像装置と同一の構成が採用されている。
本変形例１２に係るＣＣＤ型撮像装置では、周辺撮像画素部５６０_Ｅにおける上記構成を採用することにより、上記変形例２に係るＣＣＤ型撮像装置が有するのと同様の優位性を有し、また、トップレンズ５６３などを撮像領域の中央方向に向けてオフセット形成しているので、より一層の感度向上を達成することが可能となる。
（変形例１３）
変形例１３に係るＭＯＳ型撮像装置の構成について、図１５（ａ）、（ｂ）を用い説明する。図１５（ａ）は、本変形例１３に係るＭＯＳ型撮像装置の構成の内、周辺撮像画素部３７０_Ｅの構成および光の主光線光軸ＯＡ_Ｐを模式的に示す断面図であり、図１５（ｂ）は、本変形例１３に係るＭＯＳ型撮像装置の構成の内、中央撮像画素部３７０_Ｃの構成および光の主光線光軸ＯＡ_Ｐを模式的に示す断面図である。

図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、本変形例１３に係るＭＯＳ型撮像装置では、周辺撮像画素部２７０_Ｅおよび中央撮像画素部３７０_Ｃの両部において、その断面におけるカラーフィルター層２４０と平坦化膜２２４との間に、層内レンズ２６４および平坦化膜２２６が介挿されている。層内レンズ２６４は、各撮像画素部３７０ごとに形成されており、トップレンズ２６０で集光され、プリズム２５０で主光線光軸ＯＡ_Ｐが角度変化された入射光をより一層集光する機能を果たす。なお、層内レンズ２６４およびこれに伴う平坦化膜２２６が介挿されている以外に、本変形例１３に係るＭＯＳ型撮像装置と上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１との構成上の差異はない。

このように、層内レンズ２６４を有する構成のＭＯＳ型撮像装置では、上記実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１が有する優位性をそのままに、さらに集光効率を高いものとすることができ、感度という観点から優位である。
なお、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、本変形例１３では、層内レンズ２６４として、下向きに凸のレンズ形態を採用したが、バリエーションとして上向きに凸のレンズ形態の層内レンズを採用することもできる。
（その他の事項）
上記実施の形態１〜３および変形例１〜１２については、本発明の構成およびそこから奏される効果を分かりやすく説明するために用いた一例であって、本発明は、その本質的な特徴部分以外について、何らこれらに限定を受けるものではない。例えば、図３（ａ）に示す実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部２００_Ｅでは、斜平面がプリズム２５０の上側主面になっているが、下側主面が斜平面となるようにプリズムを形成することとしてもよい。図８（ａ）に示す格子２５３についても同様のバリエーションを採用することが可能である。

また、上記実施の形態１〜３および変形例１〜１２の各構成を説明するために用いた図１〜１５は、模式的なものであって、そのサイズなどの形態については、図１〜１５に限定されるものではない。例えば、図３（ａ）において、プリズム２５０をＺ軸方向の上側に寄せて、その斜平面がマイクロレンズ２６０の集光面により近くすることで、主光線をより高い効率で屈折させることができる。なお、マイクロレンズ２６０と斜平面との間隙を小さくする別の方法としては、図３において、プリズム２５０をＸ軸方向の左側へとオフセット配置することで、マイクロレンズ２６０との相対的な間隙を小さくすることができる。

上記実施の形態１〜３および変形例１〜１２では、周辺撮像画素部２００_Ｅ、３００_Ｅ、３１０_Ｅ、３２０_Ｅ、３３０_Ｅ、３４０_Ｅ、３５０_Ｅ、３６０_Ｅ、３７０_Ｅ、３８０_Ｅ、５００_Ｅ、６００_Ｅ、６１０_Ｅ、６３０_Ｅ、６４０_Ｅ、６５０_Ｅ、６６０_Ｅ、６８０_Ｅの一部を抜き出して示しているが、各角度補正機能部の構成、例えば、プリズム２５０の斜平面の設定角度などについては、その撮像画素部に入射してくる主光線光軸の入射角度を考慮し、設定することができる。

また、図４および図７で示す上記実施の形態１および上記実施の形態２の各々に対するバリエーションについては、上記変形例１〜１２などにこれらを適用することも可能である。具体的には、変形例１〜１２で”斜平面”により主光線光軸ＯＡ_Ｐの角度補正機能を担わせている部分に対し、”斜平面”の代りに、図４、７に示すような”階段状面”とすることでも角度補正機能を担わせることが可能となる。この場合には、これら変形例１〜１２の有する優位性に加えて、上記実施の形態１、２の各バリエーションが有する優位性を同様に有することができる。

また、上記変形例１〜１２において、これらの角度補正機能部として、上記で採用した”斜平面”の代りに、上記実施の形態３で採用したような”格子”を採用することも可能である。この場合には、上記変形例１〜１２が有する優位性に加えて、上記実施の形態３の優位性を併せて有することができる。
プリズム２５０などの斜平面の角度については、各撮像画素部毎に算出し設定することが望ましいが、設計および製造の容易性を考慮し、撮像領域の中心からリング状に何種類かに分けて設定することも現実的である。

また、上記実施の形態１、２に示すＭＯＳ型撮像装置１およびＣＣＤ型撮像装置２の全体構成についても、一例を示したまでであって、従来公知になっている固体撮像装置に対し、本発明を適用することができる。
また、本発明に係る特徴部分である角度補正機能部の構成材料としては、境界を接する上下の層との屈折率の関係で選定されればよく、特に限定を受けるものではない。また、材料選定にあたっては、製造時における容易性などを考慮することも可能である。

本発明は、固体撮像装置、特にＭＯＳ型撮像装置などの半導体基板上に複数の配線層が存在するＭＯＳ型撮像装置において、シェーディングの補正を確実になし感度ムラの低減を行うのに有効な技術である。

実施の形態１に係るＭＯＳ型撮像装置１の全体構成を示すブロック構成図である。ＭＯＳ型撮像装置１の構成の内、撮像領域２０における周辺撮像画素部２００_Ｅの構成を示す断面図である。（ａ）は、周辺撮像画素部２００_Ｅでの主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図であり、（ｂ）は、中央撮像画素部２００_Ｃでの主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図である。実施の形態１のバリエーションに係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３８０_Ｅの構成を示す断面図である。実施の形態２に係るＣＣＤ型撮像装置２の全体構成を示すブロック構成図である。ＣＣＤ型撮像装置２の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部５００_Ｅの構成と、主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図である。実施の形態２のバリエーションに係るＣＣＤ型撮像装置の周辺撮像画素部６８０_Ｅの構成を示す断面図である。（ａ）は、実施の形態３に係るＭＯＳ型撮像装置の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部３２０_Ｅの構成と、主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図であり、（ｂ）は、周辺撮像画素部３２０_Ｅにおける格子２５３での主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式図である。（ａ）は、変形例１に係るＭＯＳ型撮像装置の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部３００_Ｅの構成と、主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図であり、（ｂ）は、変形例２に係るＣＣＤ型撮像装置の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部６００_Ｅの構成と、主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図である。（ａ）は、変形例３に係るＭＯＳ型撮像装置の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部３１０_Ｅの構成と、主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図であり、（ｂ）は、変形例４に係るＣＣＤ型撮像装置の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部６１０_Ｅの構成と、主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図である。（ａ）は、変形例５に係るＭＯＳ型撮像装置の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部３３０_Ｅの構成と、主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図であり、（ｂ）は、変形例６に係るＣＣＤ型撮像装置の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部６３０_Ｅの構成と、主光線光軸ＯＡ_Ｐの進行を示す模式断面図である。（ａ）は、変形例７に係るＭＯＳ型撮像装置の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部３４０_Ｅの構成と、主光線光軸ＯＡ_Ｐの進行を示す模式断面図であり、（ｂ）は、変形例８に係るＣＣＤ型撮像装置の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部６４０_Ｅの構成と、主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図である。（ａ）は、変形例９に係るＭＯＳ型撮像装置の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部３５０_Ｅの構成と、主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図であり、（ｂ）は、変形例１０に係るＣＣＤ型撮像装置の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部６５０_Ｅの構成と、主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図である。（ａ）は、変形例１１に係るＭＯＳ型撮像装置の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部３６０_Ｅの構成と、主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図であり、（ｂ）は、変形例１２に係るＣＣＤ型撮像装置の構成の内の撮像領域における周辺撮像画素部６６０_Ｅの構成と主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図である。（ａ）は、バリエーションに係るＭＯＳ型撮像装置の周辺撮像画素部３７０_Ｅの構成およびそこでの主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図であり、（ｂ）は、バリエーションに係るＣＣＤ型撮像装置の中央撮像画素部３７０_Ｃの構成およびそこでの主光線光軸ＯＡ_Ｐを示す模式断面図である。

符号の説明

１．ＭＯＳ型撮像装置
２．ＣＣＤ型撮像装置
１０、４０．半導体基板
２０．撮像領域
３０、６０．回路領域
３１．タイミング発生回路部
３２．垂直シフトレジスタ部
３３．画素選択回路部
３４．水平シフトレジスタ部
６１．垂直ＣＣＤ部
６２．水平ＣＣＤ部
６３．電荷検出部
６４．アンプ部
２００、５００．撮像画素部
２００_Ｃ、３７０_Ｃ．中央撮像画素部
２００_Ｅ、３００_Ｅ、３１０_Ｅ、３２０_Ｅ、３３０_Ｅ、３４０_Ｅ、３５０_Ｅ、３６０_Ｅ、３７０_Ｅ、３８０_Ｅ、５００_Ｅ、６００_Ｅ、６１０_Ｅ、６３０_Ｅ、６４０_Ｅ、６５０_Ｅ、６６０_Ｅ、６８０_Ｅ．周辺撮像画素部
２０１．転送ゲート
２０２．浮遊拡散層
２０３．ドレイン
２０４．ゲート
２０５．共用電極
２０６．ゲート
２０７．ソース
２０８．画素分離層
２１０．ゲート絶縁膜
２１１、２１２．配線層
２１３．遮光膜
２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６．平坦化膜
２３１．プラグ
２４０、２４１、２４２、２４３、５４０、５４１、５４２、５４３．カラーフィルタ層
２５０、２５１、２５２、２５４、５５０、５５１、５５２、５５４．プリズム
２５３．格子
２６０、２６２、２６３．マイクロレンズ
２６４、５６０．層内レンズ
５０１．転送チャネル
５０２．転送電極
５１０、５１１．層間絶縁膜
５１２．遮光膜
５１３．パッシベーション膜
５２１、５２２、５２３．平坦化膜
５６１、５６２、５６３．トップレンズ
ＰＤ．フォトダイオード
ＴＲ_１．転送トランジスタ部
ＴＲ_２．リセットトランジスタ部
ＴＲ_３．増幅トランジスタ部
ＴＲ_４．選択トランジスタ部

Claims

半導体基板の面方向において、光電変換機能を有する受光部が複数形成され、
前記半導体基板の厚み方向において、前記受光部の各々に対応し、前記受光部よりも光路上流に、外方からの光を集光する機能を有する集光機能部が形成されてなる固体撮像装置であって、
前記複数の受光部の内の少なくとも一部の受光部に対応して、前記半導体基板の厚み方向における前記集光機能部と前記受光部との間に、前記集光された光の主光線光軸を前記受光部の側へとその角度を補正する角度補正機能部が形成されており、
前記角度補正機能部は、前記半導体基板の表面に対し、前記光の主光線光軸の補正角に応じた角度を有する斜平面または階段状面である界面により構成されており、
前記界面を境に、光路方向上下で互いに屈折率が異なる材料が用いられている
ことを特徴とする固体撮像装置。
半導体基板の面方向において、光電変換機能を有する受光部が複数形成され、
前記半導体基板の厚み方向において、前記受光部の各々に対応し、前記受光部よりも光路上流に、外方からの光を集光する機能を有する集光機能部が形成されてなる固体撮像装置であって、
前記複数の受光部の内の少なくとも一部の受光部に対応して、前記半導体基板の厚み方向における前記集光機能部と前記受光部との間に、前記集光された光の主光線光軸を前記受光部の側へとその角度を補正する角度補正機能部が形成されており、
前記半導体基板において、前記複数の受光部が形成された領域を撮像領域とするとき、
前記角度補正機能部は、前記撮像領域の中央部から周辺部への方向に、光路上流側界面あるいは光路下流側界面の少なくとも一方が階段状に形成された格子により構成されており、
前記格子が構成された界面を境に、光路方向上下で互いに屈折率が異なる材料が用いられている
ことを特徴とする固体撮像装置。
前記角度補正機能部は、前記半導体基板の厚み方向に略等しい角度に、前記主光線光軸の角度を補正する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
前記集光機能部と前記受光部との間には、入射された光から所定波長の成分だけを透過させるカラーフィルタ層が形成されており、
前記角度補正機能部を構成する前記界面は、前記カラーフィルタ層における光路上流側界面あるいは光路下流側界面の少なくとも一方である
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の固体撮像装置。
前記集光機能部は、前記半導体基板上において、前記受光部の各々に対応してオンチップ形成されたマイクロレンズであって、
前記マイクロレンズにおける光路上流側面あるいは光路下流側面の何れか一方が、前記角度補正機能部を構成する前記界面として形成されている
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の固体撮像装置。
前記集光機能部と前記受光部との間には、入射された光から所定波長の成分だけを透過させるカラーフィルタ層が形成されており、
前記角度補正機能部は、前記カラーフィルタ層よりも光路上流に形成されている
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の固体撮像装置。
前記集光機能部と前記受光部との間には、入射された光から所定波長の成分だけを透過させるカラーフィルタ層が形成されており、
前記角度補正機能部は、前記カラーフィルタ層よりも光路下流に形成されている
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の固体撮像装置。
前記半導体基板には、前記複数の受光部の各々に対応して、前記受光部から出力される信号を増幅する増幅機能部が形成されており、且つ、前記受光部を囲む領域に複数の配線層が積層形成されている
ことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の固体撮像装置。
前記半導体基板において、前記複数の受光部が形成された領域を撮像領域とするとき、
前記撮像領域における周辺部では、当該部分に属する少なくとも一部の受光部に対応して、前記半導体基板の面方向において、前記集光機能部の中心が前記受光部の中心よりも前記撮像領域の中心に向けオフセットされている
ことを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の固体撮像装置。
請求項１から９の何れかの固体撮像装置を撮像デバイスとして有する
ことを特徴とするカメラ。