JP2012038938A - 固体撮像素子およびカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】感度および色分離特性の双方に関して有利な技術を提供する。
【解決手段】複数の画素を含む固体撮像素子に係り、前記固体撮像素子は、前記複数の画素は、第１種類の画素および第２種類の画素を含み、前記第１種類の画素は、第１反射防止膜と、第１カラーフィルタとを含み、前記第２種類の画素は、第２反射防止膜と、第２カラーフィルタとを含み、前記第１カラーフィルタ、前記第２カラーフィルタの透過率が最大となる波長をそれぞれλ１、λ２とし、λ１とλ２との中心波長をλ１２とし、波長をλとしたときの前記第１反射防止膜、前記第２反射防止膜の透過率をそれぞれＴ１（λ）、Ｔ２（λ）とし、Ｔ１（λ）、Ｔ２（λ）における最大値をそれぞれＴｍａｘ１、Ｔｍａｘ２としたときに、Ｔ１（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ１、および、Ｔ２（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ２を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像素子およびカメラに関する。

デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラなどで用いられている固体撮像素子では、感度の向上が求められている。特許文献１には、光電変換素子の表面に光反射防止膜を設けることによって光電変換素子の表面での反射による入射光の損失を小さくすることが開示されている。特許文献２には、赤、緑および青光用のカラーフィルタのそれぞれの下に配置された反射防止膜のそれぞれの膜厚を赤、緑および青光の波長領域において反射率が最小になるように設定することが開示されている。

特開昭６３−１４４６６号公報 特開２００５−１４２５１０号公報

固体撮像素子全体の分光特性は、カラーフィルタの分光透過率と反射防止膜の分光透過率との掛け算で決まる。特許文献２のように赤、緑および青光の波長領域において反射率が最小になるように単純に赤、緑および青光用の反射防止膜のそれぞれの膜厚を設定した場合において、色分離特性が低下する可能性がある。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、感度および色分離特性の双方に関して有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、複数の画素を含む固体撮像素子に係り、前記固体撮像素子は、前記複数の画素は、第１種類の画素および第２種類の画素を含み、前記第１種類の画素は、第１反射防止膜と、第１カラーフィルタとを含み、前記第２種類の画素は、第２反射防止膜と、第２カラーフィルタとを含み、前記第１カラーフィルタ、前記第２カラーフィルタの透過率が最大となる波長をそれぞれλ１、λ２とし、λ１とλ２との中心波長をλ１２とし、波長をλとしたときの前記第１反射防止膜、前記第２反射防止膜の透過率をそれぞれＴ１（λ）、Ｔ２（λ）とし、Ｔ１（λ）、Ｔ２（λ）における最大値をそれぞれＴｍａｘ１、Ｔｍａｘ２としたときに、
Ｔ１（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ１、および
Ｔ２（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ２
を満たす。

本発明によれば、感度および色分離特性の双方に関して有利な技術が提供される。

第１実施形態の固体撮像素子の構成を示す模式的断面図。 カラーフィルタの分光特性を例示する図。 第１実施形態の反射防止膜の分光特性を例示する図。 第１実施形態の固体撮像素子の分光特性を例示する図。 第２実施形態の固体撮像素子の構成を示す模式的断面図。 第２実施形態の反射防止膜の分光特性を例示する図。 第２実施形態の固体撮像素子の分光特性を例示する図。 比較例の固体撮像素子の構成を示す模式的断面図。 比較例の反射防止膜の分光特性を示す図。 比較例の反射防止膜の分光特性を示す図。 比較例のカラーフィルタの分光特性を示す図。 比較例の固体撮像素子の分光特性を例示する図。

まず、本発明に関連する課題について説明する。図８に例示される固体撮像素子３００は、シリコン基板３０１と、シリコン基板３０１の内部に形成された光電変換部３０２と、シリコン基板３０１の上方に配置され、透明材料で形成された層間絶縁膜３０３とを有している。更に、層間絶縁膜３０３の上面には、平坦化層（付図示）、カラーフィルタ（Ｂ画素：３０５ａ、Ｇ画素：３０５ｂ、Ｒ画素：３０５ｃ）、マイクロレンズ３０６が順に形成されている。マイクロレンズ３０６を通過した光は、カラーフィルタ３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃにより、青色光（Ｂ）、緑色光（Ｇ）および赤色光（Ｒ）の３原色に分離されて、光電変換部３０２に入射する。層間絶縁膜３０３とシリコン基板３０１との間には、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）からなる反射防止膜３０７が配置されている。反射防止膜３０７は、層間絶縁膜３０３の屈折率とシリコン基板３０１の屈折率との違いによってシリコン基板３０１と層間絶縁膜３０３との界面による入射光の反射を防止し、感度を向上させるために寄与する。

反射防止膜３０７は、例えば、シリコン基板３０１の表面の上に、１００ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜、５０ｎｍ厚のＳｉＮ膜を順に配置して構成されうる。このような構造における反射防止膜３０７の分光透過率が図９に示されている。図９において、横軸が波長、縦軸が透過率である。図９に例示されるような分光透過率を有する反射防止膜３０７は、例えば５５０ｎｍ付近の波長領域に対して、最も反射率が低減されるように膜厚が設定されているため、可視光の波長領域の全てにおいて入射光の反射を十分に低減することはできない。

そこで、特許文献２に開示されているように、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）画素のそれぞれに対して、反射防止膜３０７の膜厚を設定することが有用である。例えば、シリコン基板３０１の表面の上に、ＳｉＯ_２膜およびＳｉＮ膜を順に有する反射防止膜３０７を考える。ＳｉＯ_２膜を共通の膜厚１００ｎｍとして、Ｒ画素の反射防止膜のＳｉＮ膜を６０ｎｍ、Ｇ画素の反射防止膜のＳｉＮ膜を５０ｎｍ、Ｂ画素の反射防止膜のＳｉＮ膜を４０ｎｍとする。ここで、Ｒ画素の反射防止膜を３０７ａ、Ｇ画素の反射防止膜を３０７ｂ、Ｂ画素の反射防止膜３０７ｃとする。図１０には、反射防止膜３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃの分光透過率が示されている。図１０において、横軸が波長、縦軸が透過率である。このような膜の構成とすることで、全て同じ膜厚の反射防止膜の場合に比べて、感度を向上させることができる。

しかしながら、反射防止膜の反射率を低下させるだけでは、感度の向上に限界がある。そこで、更に感度を向上させるためには、カラーフィルタ（ＣＦ）の透過率を向上させることが望まれる。図１１には、透過率を向上させたＢ用、Ｇ用、Ｒ用のカラーフィルタ４０５ａ、４０５ｂ、４０５ｃの分光透過率が例示されている。図１１において、横軸が波長、縦軸が透過率である。カラーフィルタの透過率を向上させると、図１１における点線から実線のように分光特性が変わる。このとき、各波長における透過率の最大値が上がる一方で、Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素のカラーフィルタ４０５ａ、４０５ｂ、４０５ｃの透過帯域が変わる。ここで、固体撮像素子全体の分光特性は、カラーフィルタの分光透過率と反射防止膜の分光透過率の掛け算で決まる。上記のような反射防止膜３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃを用いた場合、固体撮像素子全体の分光特性は図１２のようになり、Ｂ画素のカラーフィルタの透過帯域とＧ画素のカラーフィルタの透過帯域との重なりが大きくなる。また、Ｇ画素のカラーフィルタの透過帯域とＲ画素のカラーフィルタの透過帯域との重なりも大きくなる。これは、色分離特性が悪いことを意味する。

そこで、本発明は、感度および色分離特性の双方に関して有利な技術を提供することを目的とする。以下、本発明の固体撮像装置をその例示的な実施形態を通して説明する。なお、共通の参照番号が付された構成要素は、共通の機能を有するものとする。図１、図５、図８では、赤色画素、緑色画素および青色画素が並べて配置されているが、これは説明の便宜のためであり、実際には、赤色画素（Ｒ画素）、緑色画素（Ｇ画素）および青色画素（Ｂ画素）は、ベイヤー配列等の配列に従って配列されうる。
（第１実施形態）
図１を参照しながら本発明の第１実施形態の固体撮像素子１００について説明する。固体撮像素子１００は、シリコン基板１０１と、シリコン基板１０１の内部に形成された光電変換部１０２と、シリコン基板１０１の上方に配置され、透明材料で形成された層間絶縁膜１０３と、層間絶縁膜１０３の内部に配置された配線部１０４とを有する。層間絶縁膜１０３の上面には、平坦化膜が配置され、該平坦化膜の上には、Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素のカラーフィルタ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃが配置されている。カラーフィルタ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃの上には、マイクロレンズ１０６が配置されている。層間絶縁膜１０３は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）で形成されうる。図示されていないが、固体撮像素子１００は、複数の画素の配列を含む。各画素は、シリコン基板１０１に形成された光電変換部１０２と、光電変換部１０２の上に配置された反射防止膜１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃおよびカラーフィルタ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを含む。

図２に、Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素のカラーフィルタ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃの分光透過率が例示されている。図２において、横軸が波長、縦軸が透過率である。Ｂ画素、Ｇ画素、Ｒ画素のカラーフィルタ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃの透過率が最大になる波長をそれぞれλ１、λ２、λ３とする。また、λ１とλ２との中心波長（（λ１＋λ２）／２）をλ１２とし、λ２とλ３との中心波長（（λ２＋λ３）／２）をλ２３とする。図２に示す例では、λ１＝４４５ｎｍ、λ２＝５４０ｎｍ、λ３＝６１０ｎｍ、λ１２＝４９２．５ｎｍ、λ２３＝５７５ｎｍである。ここで、Ｂ画素のカラーフィルタ１０５ａの透過帯域とＧ画素のカラーフィルタ１０５ｂの透過帯域との重なりと、Ｇ画素のカラーフィルタ１０５ｂの透過帯域とＲ画素のカラーフィルタ１０５ｃの透過帯域との重なりが大きい。

シリコン基板１０１の内部に形成されたＢ画素、Ｇ画素、Ｒ画素の光電変換部１０２と層間絶縁膜１０３との間には、反射防止膜１０７ａ、１０７ｂおよび１０７ｃが形成されている。反射防止膜１０７ａ、１０７ｂおよび１０７ｃは、シリコン基板１０１の表面に限定されず、他の位置（例えば、マイクロレンズ１０６の表面）に配置されてよいし、複数の位置に配置されてもよい。

反射防止膜１０７ａ、１０７ｂおよび１０７ｃの構成を例示すると、Ｂ画素の反射防止膜１０７ａは、シリコン基板１０１の表面の上に、１０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜、８０ｎｍ厚のＳｉＮ膜、１１０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜、３０ｎｍ厚のＳｉＮ_２膜を順に有しうる。Ｇ画素の反射防止膜１０７ｂは、シリコン基板１０１の表面の上に、１０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜、１９０ｎｍ厚のＳｉＮ膜、６０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜、１００ｎｍ厚のＳｉＮ膜を順に有しうる。Ｒ画素の反射防止膜１０７ｃは、シリコン基板１０１の表面の上に、１０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜、５０ｎｍ厚のＳｉＮ膜、５０ｎｍ厚のＳｉＯ２膜、７０ｎｍ厚のＳｉＮ膜厚を順に有しうる。ここで、ＳｉＯ_２の屈折率は１．４６、ＳｉＮの屈折率は２．０３である。

波長λの関数として、反射防止膜１０７ａの透過率（分光透過率）をＴ１（λ）、反射防止膜１０７ｂの透過率（分光透過率）をＴ２（λ）、反射防止膜１０７ｃの透過率（分光透過率）をＴ３（λ）と表すことができる。図３には、反射防止膜１０７ａ、１０７ｂおよび１０７ｃの透過率Ｔ１（λ）、Ｔ２（λ）およびＴ３（λ）が例示されている。図３において、横軸が波長、縦軸が透過率である。図３には、参考のために、図２で示した波長λ１、λ２、λ３、λ１２およびλ２３も示されている。

カラーフィルタ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃの透過率Ｔ１（λ）、Ｔ２（λ）、Ｔ３（λ）における最大値をそれぞれＴｍａｘ１、Ｔｍａｘ２、Ｔｍａｘ３とする。第１実施形態では、Ｔｍａｘ１＝９９．９％、Ｔｍａｘ２＝９９．９％、Ｔｍａｘ３＝９９．９％となる。また、λ１２におけるＴ１（λ）、Ｔ２（λ）は、Ｔ１（λ１２）＝９２．８％、Ｔ（λ１２）＝８４．１％である。また、λ２３におけるＴ２（λ）、Ｔ３（λ）は、Ｔ２（λ２３）＝８９．１％、Ｔ３（λ２３）＝９４．４％である。

第１実施形態では、Ｔｍａｘ１、Ｔｍａｘ２、Ｔｍａｘ３と、波長λ１２と波長λ２３における透過率Ｔ（λ１２）、Ｔ（λ２３）は、（式１）〜（式４）に示す条件を満たすように設定される。

（式１） Ｔ１（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ１
（式２） Ｔ２（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ２
（式３） Ｔ２（λ２３）≦０．９５・Ｔｍａｘ２
（式４） Ｔ３（λ２３）≦０．９５・Ｔｍａｘ３
上記の例は、以下のように、（式１）〜（式４）に示す条件を満たしている。

（式１） ９２．８％ ≦ ０．９５×９９．９％ ＝ ９４．９％
（式２） ８４．１％ ≦ ０．９５×９９．９％ ＝ ９４．９％
（式３） ８９．１％ ≦ ０．９５×９９．９％ ＝ ９４．９％
（式４） ９４．４％ ≦ ０．９５×９９．９％ ＝ ９４．９％
（式１）、（式２）に示す条件を満たすことによって、Ｂ画素のカラーフィルタ１０５ａの透過領域とＧ画素のカラーフィルタ１０５ｂの透過領域とが重なっている波長領域における透過率を下げることができる。（式３）、（式４）に示す条件を満たすことによって、Ｇ画素のカラーフィルタ１０５ｂの透過領域とＲ画素のカラーフィルタ１０５ｃの透過領域とが重なっている波長領域における透過率を下げることができる。これにより、色分離特性を改善することができる。ここで、（式１）〜（式４）におけるＴｍａｘ１〜Ｔｍａｘ４の係数を０．９５より高くすると、色分離特性が低下する。

固体撮像素子１００の光電変換部１０２に入射する光の分光特性は、カラーフィルタ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃの分光透過率と反射防止膜１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃの分光透過率との掛け算で決まる。図４の実線は、反射防止膜１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを用いた固体撮像素子１００の光電変換部１０２に入射する光の分光特性を示している。図４の点線は、比較例として、図１０に示す反射防止膜３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃ用いた固体撮像素子の光電変換部１０２に入射する光の分光特性を示している。なお、図４において、Ｂは、Ｂ画素のカラーフィルタ１０５ａの分光透過率とＢ画素の反射防止膜１０７ａの分光透過率とを掛け算した分光透過率、即ち、Ｂ画素の光電変換部１０２に入射する光の分光特性を示している。図４において、Ｇは、Ｇ画素のカラーフィルタ１０５ｂの分光透過率とＧ画素の反射防止膜１０７ｂの分光透過率とを掛け算した分光透過率、即ち、Ｇ画素の光電変換部１０２に入射する光の分光特性を示している。図４において、Ｒは、Ｒ画素のカラーフィルタ１０５ｃの分光透過率とＲ画素の反射防止膜１０７ｃの分光透過率とを掛け算した分光透過率、即ち、Ｒ画素の光電変換部１０２に入射する光の分光特性を示している。

図４のＡで示した領域から分かるように、実線で示す反射防止膜１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを用いた固体撮像素子１００では、Ｂ画素の透過帯域とＧ画素の透過帯域との重なりが小さくなっている。即ち、Ｂ画素の分光透過率とＧ画素の分光透過率とが交差する波長における透過率が小さくなっている。また、実線で示す反射防止膜１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを用いた固体撮像素子１００では、Ｇ画素の透過帯域とＲ画素の透過帯域との重なりが小さくなっている。即ち、Ｇ画素の分光透過率とＲ画素の分光透過率とが交差する波長における透過率が小さくなっている。更に、実線で示す反射防止膜１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを用いた固体撮像素子１００では、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の最大透過率も向上している。これは、反射防止膜１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを３層以上の多層膜としたことで、反射防止膜１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを透過する光の帯域幅を狭くし、ピーク透過率を上げることができるためである。

以上のように、（式１）、（式２）、（式３）、（式４）を満たすように反射防止膜１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを構成することで、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の感度を向上させながら色分離特性を改善することができる。これにより、色再現性が高く、高感度の撮像信号を得ることができる。

第１実施形態の固体撮像素子に関する技術は、裏面照射型固体撮像素子や、導波路構造型固体撮像素子などにも適用することができる。

第１実施形態では、反射防止膜の材料としてＳｉＮおよびＳｉＯ_２を用いているが、本発明は当該材料に限定されず、他の材料で反射防止膜が形成されてもよい。反射防止膜の膜厚は、上記の数値に限られず、（式１）〜（式４）を満たせば他の膜厚であってもよい。
（第２実施形態）
図５を参照しながら本発明の第２実施形態の固体撮像素子２００について説明する。第２実施形態の固体撮像素子２００は、第１実施形態における３種類の反射部防止膜１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを共通の反射防止膜２０７によって置き換えた構成を有する。即ち、第２実施形態では、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素に対して共通（同一）の反射防止膜２０７が設けられている。反射防止膜２０７は、シリコン基板１０１の表面に限定されず、他の位置（例えば、マイクロレンズ１０６の表面）に配置されてよいし、複数の位置に配置されてもよい。第２実施形態におけるカラーフィルタ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃの分光透過率は、図２に示した分光特性を有しうる。

第２実施形態では、λ１＝４４５ｎｍ、λ２＝５４０ｎｍ、λ３＝６１０ｎｍ、λ１２＝４９２．５ｎｍ、λ２３＝５７５ｎｍである。反射防止膜２０７の構成を例示すると、シリコン基板１０１の表面の上に、１０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜、５０ｎｍ厚のＳｉＮ膜、８０ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜、１４５ｎｍ厚のＳｉＮ膜、２０５ｎｍ厚のＳｉＯ_２膜、３１５ｎｍ厚のＳｉＮを順に有しうる。ここで、ＳｉＯ_２の屈折率は１．４６、ＳｉＮの屈折率は２．０３である。

第１実施形態では、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素のそれぞれに対して４層の反射防止膜が形成されている。そのため、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の反射防止膜をそれぞれ作製するためのマスクが必要である。また、反射防止膜を構成する層の総数は、３種類の画素で、４層×３種類の画素（ＲＧＢ）＝合計１２層である。第２実施形態では、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素に対して共通の反射防止膜２０７を設けるので、反射防止膜２０７の作製のためのマスクが不要であり、合計で６層を積層するだけでよい。その結果、第１実施形態よりもプロセス数を減らすことができる。

ここで、反射防止膜２０７の透過率（分光透過率）を波長λの関数としてＴ（λ）と表すことができる。図６には、反射防止膜２０７の透過率がＴ（λ）が例示されている。図６において、横軸が波長、縦軸が透過率である。図６には、参考のために、図２で示したカラーフィルタの最大透過率の波長λ１、λ２、λ３と、それらの中間波長λ１２、λ２３も示されている。図６に例示されるように、第２実施形態の反射防止膜２０７は、青色領域、緑色領域、赤色領域において、極大値をもつ構成となっている。透過率の極大値を短波長側から、Ｔｍａｘ１、Ｔｍａｘ２、Ｔｍａｘ３とすると、Ｔｍａｘ１＝９９．４％、Ｔｍａｘ２＝９９．７％、Ｔｍａｘ３＝９６．４％である。また、λ１とλ２の間の中心波長λ１２と、λ２とλ３の間の中心波長λ２３における透過率は、Ｔ（λ１２）＝８３．９％、Ｔ（λ２３）＝８７．５％である。Ｔｍａｘ１、Ｔｍａｘ２、Ｔｍａｘ３と、波長λ１２と波長λ２３における透過率Ｔ（λ１２）、Ｔ（λ２３）とは、（式５）および（式６）に示す条件を満たすように設定されている。なお、第２実施形態は、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素の反射防止膜が同一（共通）の構造を有する反射防止膜である形態であるので、第１実施形態においてＴ（λ）＝Ｔ１（λ）＝Ｔ２（λ）＝Ｔ３（λ）が成り立つ場合である考えることもできる。

（式５） Ｔ（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ１
（式６） Ｔ（λ２３）≦０．９５・Ｔｍａｘ２
上記の例は、（式５）および（式６）に示す条件を満たしている。

（式５） ８３．９％ ≦ ０．９５×９９．４％ ＝ ９４．４％
（式６） ８７．５％ ≦ ０．９５×９６．４％ ＝ ９１．６％
固体撮像素子２００の光電変換部１０２に入射する光の分光特性は、カラーフィルタ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃの分光透過率と反射防止膜２０７の分光透過率との掛け算で決まる。図７の実線は、反射防止膜２０７を用いた固体撮像素子２００の光電変換部１０２に入射する光の分光特性を示している。図４の点線は、比較例として、図１０に示す反射防止膜３０７ａ、３０７ｂ、３０７ｃ用いた固体撮像素子の光電変換部１０２に入射する光の分光特性を示している。なお、図７において、Ｂは、Ｂ画素のカラーフィルタ１０５ａの分光透過率と反射防止膜２０７の分光透過率とを掛け算した分光透過率、即ち、Ｂ画素の光電変換部１０２に入射する光の分光特性を示している。図７において、Ｇは、Ｇ画素のカラーフィルタ１０５ｂの分光透過率と反射防止膜２０７の分光透過率とを掛け算した分光透過率、即ち、Ｇ画素の光電変換部１０２に入射する光の分光特性を示している。図７において、Ｒは、Ｒ画素のカラーフィルタ１０５ｃの分光透過率と反射防止膜２０７の分光透過率とを掛け算した分光透過率、即ち、Ｒ画素の光電変換部１０２に入射する光の分光特性を示している。

図７のＡで示した領域から分かるように、実線で示す反射防止膜２０７を用いた固体撮像素子２００では、Ｂ画素の透過帯域とＧ画素の透過帯域との重なりが小さくなっている。即ち、Ｂ画素の分光透過率とＧ画素の分光透過率とが交差する波長における透過率が小さくなっている。また、実線で示す反射防止膜２０７を用いた固体撮像素子１００では、Ｇ画素の透過帯域とＲ画素の透過帯域との重なりが小さくなっている。即ち、Ｇ画素の分光透過率とＲ画素の分光透過率とが交差する波長における透過率が小さくなっている。更に、実線で示す反射防止膜２０７を用いた固体撮像素子２００では、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の最大透過率も向上している。

以上のように、（式５）および（式６）を満たすように反射防止膜１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを構成することで、Ｒ画素、Ｇ画素およびＢ画素の感度を向上させながら色分離特性を改善することができる。また、全ての画素について共通の反射防止膜を使用することにより、反射防止膜の作製にマスクを使用する必要はなく、各画素毎に反射防止膜の構成を変える場合に比べて、プロセス数を減らすことができる。

第２実施形態の固体撮像素子に関する技術は、裏面照射型固体撮像素子や、導波路構造型固体撮像素子などにも適用することができる。

第２実施形態では、反射防止膜の材料としてＳｉＮおよびＳｉＯ_２を用いているが、本発明は当該材料に限定されず、他の材料で反射防止膜が形成されてもよい。反射防止膜の膜厚は、上記の数値に限られず、（式５）および（式６）を満たせば他の膜厚であってもよい。
（その他）
第１および第２実施形態は、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素における色分離特性の向上という観点で説明されているが、任意の２種類のカラーフィルタにおける色分離特性の向上を考えると、次のように表現してもよい。固体撮像素子は、第１種類の画素および第２種類の画素を含む。第１種類の画素は、光電変換部１０２の上に、第１反射防止膜（例えば、１０７ａ）と、第１カラーフィルタ（例えば、１０５ａ）とを含む。第２種類の画素は、光電変換部１０２の上に、第２反射防止膜（例えば、１０７ｂ）と、第２カラーフィルタ（例えば、１０５ｂ）とを含む。波長をλとしたときの第１反射防止膜、第２反射防止膜のそれぞれの透過率をＴ１（λ）、Ｔ２（λ）とし、Ｔ１（λ）、Ｔ２（λ）における最大値をそれぞれＴｍａｘ１、Ｔｍａｘ２とする。また、第１カラーフィルタ、第２カラーフィルタの透過率が最大となる波長をそれぞれλ１、λ２として、λ１とλ２との中心波長をλ１２とする。このとき、固体撮像素子は、Ｔｍａｘ１、Ｔｍａｘ２と、波長λ１２における透過率Ｔ１（λ１２）、Ｔ２（λ１２）は、（式１’）および（式２’）に示す条件を満たす。

（式１’） Ｔ１（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ１
（式２’） Ｔ２（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ２
更に、任意の３種類のカラーフィルタにおける色分離特性の向上について考えることができる。固体撮像素子は、第１種類の画素および第２種類の画素の他に第３種類の画素を含む。第３種類の画素は、光電変換部１０２の上に、第３反射防止膜（例えば、１０７ｃ）と、第３カラーフィルタ（例えば、１０５ｃ）とを含む。第３反射防止膜の透過率をＴ３（λ）とし、Ｔ３（λ）における最大値をそれぞれＴｍａｘ３とし、第３カラーフィルタの透過率が最大となる波長をλ３とし、λ２とλ３との中心波長をλ１３とする。このとき、固体撮像素子は、（式１）〜（式４）と同様の以下の（式１’）〜（式４’）に示す条件を満たす。

（式１’） Ｔ１（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ１
（式２’） Ｔ２（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ２
（式３’） Ｔ２（λ２３）≦０．９５・Ｔｍａｘ２
（式４’） Ｔ３（λ２３）≦０．９５・Ｔｍａｘ３
なお、第２実施形態は、Ｔ１（λ）＝Ｔ２（λ）＝Ｔ３（λ）が成り立つ場合、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素の反射防止膜が同一（共通）の構造を有する反射防止膜である場合である。

更に、第１反射防止膜（例えば、シリコン基板１０１と層間絶縁膜１０３との間に配置された反射防止膜と、マイクロレンズの上に配置された反射防止膜）を含む場合は、該複数の反射防止膜のそれぞれの透過率をｔ１ｎ（λ）とすると、
Ｔ１（λ）＝ｔ１１（λ）×ｔ１２（λ）×ｔ１３（λ）・・・ｔ１Ｎ（λ）
として考えることができる。Ｎは、第１反射防止膜を構成する反射防止膜の数である。

同様に、第２反射防止膜（例えば、シリコン基板１０１と層間絶縁膜１０３との間に配置された反射防止膜と、マイクロレンズの上に配置された反射防止膜）を含む場合は、該複数の反射防止膜のそれぞれの透過率をｔ２ｎ（λ）とすると、
Ｔ２（λ）＝ｔ２１（λ）×ｔ２２（λ）×ｔ２３（λ）・・・ｔ２Ｎ（λ）
として考えることができる。Ｎは、第２反射防止膜を構成する反射防止膜の数である。

同様に、第３反射防止膜（例えば、シリコン基板１０１と層間絶縁膜１０３との間に配置された反射防止膜と、マイクロレンズの上に配置された反射防止膜）を含む場合は、該複数の反射防止膜のそれぞれの透過率をｔ３ｎ（λ）とすると、
Ｔ３（λ）＝ｔ３１（λ）×ｔ３２（λ）×ｔ３３（λ）・・・ｔ３Ｎ（λ）
として考えることができる。Ｎは、第３反射防止膜を構成する反射防止膜の数である。

（応用例）
以下、上記の各実施形態に係る固体撮像素子の応用例として、該固体撮像素子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備える装置（例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末）も含まれる。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素子と、該固体撮像素子から出力される信号を処理する処理部とを含む。該処理部は、例えば、Ａ／Ｄ変換器、および、該Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。

Claims (9)

1. 複数の画素を含む固体撮像素子であって、
   前記複数の画素は、第１種類の画素および第２種類の画素を含み、
   前記第１種類の画素は、第１反射防止膜と、第１カラーフィルタとを含み、
   前記第２種類の画素は、第２反射防止膜と、第２カラーフィルタとを含み、
   前記第１カラーフィルタ、前記第２カラーフィルタの透過率が最大となる波長をそれぞれλ１、λ２とし、
   λ１とλ２との中心波長をλ１２とし、
   波長をλとしたときの前記第１反射防止膜、前記第２反射防止膜の透過率をそれぞれＴ１（λ）、Ｔ２（λ）とし、
   Ｔ１（λ）、Ｔ２（λ）における最大値をそれぞれＴｍａｘ１、Ｔｍａｘ２としたときに、
   Ｔ１（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ１、および
   Ｔ２（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ２
   を満たすことを特徴とする固体撮像素子。
2. 前記第１反射防止膜および前記第２反射防止膜は、互いに構造が異なる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
3. 前記第１反射防止膜および前記第２反射防止膜は、同一の構造を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
4. 前記第１反射防止膜および前記第２反射防止膜は、それぞれ、複数の反射防止膜を含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
5. 前記複数の画素は、第３種類の画素を更に含み、
   前記第３種類の画素は、第３反射防止膜と、第３カラーフィルタとを含み、
   前記第３カラーフィルタの透過率が最大となる波長をλ３とし、
   λ２とλ３との中心波長をλ２３とし、
   前記第３反射防止膜の透過率をＴ３（λ）とし、
   Ｔ３（λ）における最大値をＴｍａｘ３としたときに、
   Ｔ１（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ１、
   Ｔ２（λ１２）≦０．９５・Ｔｍａｘ２、
   Ｔ２（λ２３）≦０．９５・Ｔｍａｘ２、および
   Ｔ３（λ２３）≦０．９５・Ｔｍａｘ３
   を満たすことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子。
6. 前記第１反射防止膜、前記第２反射防止膜および第３反射防止膜は、互いに構造が異なる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像素子。
7. 前記第１反射防止膜、前記第２反射防止膜および第３反射防止膜は、共通の構造を有する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の固体撮像素子。
8. 前記第１反射防止膜、前記第２反射防止膜および第３反射防止膜は、それぞれ、複数の反射防止膜を含む、
   ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像素子。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子から出力される信号を処理する処理部と、
   を備えることを特徴とするカメラ。