JP2018200909A - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】カラーフィルタを有する画素が２次元に配置されて構成された撮像素子の画質の低下を防止する。
【解決手段】撮像素子は、複数の画素および入射光減衰部を備える。画素は、入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタとそのカラーフィルタを透過した光に応じた電荷を生成する光電変換部とを備える。入射光減衰部は、隣接するその画素におけるカラーフィルタの間に配置されるとともにそのカラーフィルタとは異なる表面高さに構成されてそのカラーフィルタを透過せずにそのカラーフィルタが配置された画素のその光電変換部に入射する光を減衰させる。
【選択図】図３

Description

本技術は、撮像素子および撮像装置に関する。詳しくは、カラーフィルタを有する画素が２次元に配置されて構成された撮像素子および撮像装置に関する。
従来、カラーフィルタにより選択された波長の光の画像信号を生成する画素が配置され、カラーの画像信号を生成する撮像素子が使用されている。例えば、赤色、緑色または青色の何れかの光を透過させるカラーフィルタとカラーフィルタを透過した光に応じた電荷を生成する光電変換部とを有する画素が所定の規則に基づいて２次元格子形状に配置された撮像素子が使用されている。この場合、赤色、緑色および青色に対応する画像信号がそれぞれ生成され、フルカラーの画像データを取得することができる。以下、赤色、緑色および青色に対応するカラーフィルタを備える画素をそれぞれ赤色画素、緑色画素および青色画素と称する。これらの画素が四角形状に形成されるとともに、緑色画素が市松形状に配置され、赤色画素および青色画素が緑色画素の間に配置される配列方式はベイヤー配列と称され、上述の所定の規則として使用されている。
このような撮像素子においてカラーフィルタの剥離による画質不良の発生を防止するため、斜め方向に隣接する画素のカラーフィルタを連結して構成された撮像素子が使用されている。具体的には、ベイヤー配列に構成された撮像素子において、緑色画素のカラーフィルタ同士を連結した撮像素子が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２４１６１９
上述の従来技術では、市松形状の緑色光に対応するカラーフィルタが画素の隅の領域において連結した形状となり、剥がれにくいカラーフィルタに構成されている。しかし、画素の４隅に緑色光に対応したカラーフィルタによる連結領域が形成されるため、画素の光電変換部に入射する光が減少し、感度が低下する。光電変換部は、画素の中心部に配置され、連結領域を透過した光が中心部に配置された光電変換部に到達できないためである。このため、上述の従来技術では、感度の低下による画質の低下を生じるという問題がある。
本技術は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、カラーフィルタを有する画素が２次元に配置されて構成された撮像素子の画質の低下を防止することを目的としている。
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタと上記カラーフィルタを透過した光に応じた電荷を生成する光電変換部とを備える複数の画素と、隣接する上記画素におけるカラーフィルタの間に配置されるとともに上記カラーフィルタとは異なる表面高さに構成されて上記カラーフィルタを透過せずに当該カラーフィルタが配置された画素の上記光電変換部に入射する光を減衰させる入射光減衰部とを具備する撮像素子である。
また、本技術の第２の側面は、入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタと上記カラーフィルタを透過した光に応じた電荷を生成する光電変換部とを備える複数の画素と、隣接する上記画素におけるカラーフィルタの間に配置されるとともに上記カラーフィルタとは異なる表面高さに構成されて上記カラーフィルタを透過せずに当該カラーフィルタが配置された画素の上記光電変換部に入射する光を減衰させる入射光減衰部と、上記生成された電荷に応じた信号である画像信号を処理する処理部とを具備する撮像装置である。
上述のように、本技術においては、カラーフィルタとは異なる表面高さの入射光減衰部が隣接するカラーフィルタの間に配置される。例えば、表面高さがカラーフィルタより低い入射光減衰部を配置する場合には、カラーフィルタに必要な膜厚を確保しながら入射光減衰部の膜厚を薄くする。この際、カラーフィルタおよび入射光減衰部の段差の部分から入射光を取り込むという作用をもたらす。これにより、画素の感度の向上による画質の向上が期待される。
また、表面高さがカラーフィルタより高い入射光減衰部を配置する場合には、入射光減衰部が配置された領域を斜めに横切ってカラーフィルタに入射する光を減衰させるという作用をもたらす。通常、斜めに入射する光は、被写体からの光が撮像素子を保護するガラス等により散乱された光であり、光学的なノイズに該当する。このような光の入射を防ぐことにより、画質の向上が期待される。
本技術によれば、カラーフィルタを有する画素が２次元に配置されて構成された撮像素子の画質を向上させるという優れた効果を奏する。
本技術の実施の形態における撮像装置の構成例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像素子の構成例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における画素の構成例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における入射光の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における入射光減衰部の製造方法の一例を示す図である。 本技術の実施の形態におけるオンチップレンズの製造方法の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態の変形例における入射光減衰部の製造方法の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態の変形例における入射光減衰部の製造方法の他の例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態における画素の構成例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態における入射光の一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態における入射光減衰部の製造方法の一例を示す図である。 本技術の第３の実施の形態における撮像素子の構成例を示す図である。
次に、図面を参照して、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）を説明する。以下の図面において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は、模式的なものであり、各部の寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることは勿論である。また、以下の順序で実施の形態の説明を行う。
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
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像装置の構成］
図１は、本技術の実施の形態における撮像装置の構成例を示す図である。同図の撮像装置１は、撮像素子２と、垂直駆動部３と、カラム信号処理部４と、制御部５とを備える。
撮像素子２は、画素２００が２次元格子形状に配置されて構成されたものである。この画素２００は、被写体からの光に応じた画像信号を生成するものであり、照射された光に応じた電荷を生成する光電変換部（後述する光電変換部２４２）と光電変換部により生成された電荷に基づく画像信号を生成する画素回路とを備える。画素２００の構成の詳細については後述する。
また、撮像素子２には、信号線２０１および２０２がＸＹマトリクス状に配置され、複数の画素２００に対して配線されている。ここで、信号線２０１は、画素２００の画素回路を制御する制御信号を伝達する信号線であり、撮像素子２に配置された画素２００の行毎に配置され、１行に配置された複数の画素２００に対して共通に配線される。また、信号線２０２は、画素２００の画素回路により生成された画像信号を伝達する信号線であり、撮像素子２に配置された画素２００の列毎に配置され、１列に配置された複数の画素２００に対して共通に配線される。
垂直駆動部３は、画素２００の制御信号を生成し、信号線２０１を介して出力するものである。この垂直駆動部３は、撮像素子２に配置された画素２００の行毎に異なる制御信号を生成し、出力する。
カラム信号処理部４は、画素２００により生成された画像信号を処理し、処理後の画像信号を出力するものである。カラム信号処理部４における処理には、例えば、画素２００により生成されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換するアナログデジタル変換処理が該当する。カラム信号処理部４から出力される画像信号は、撮像装置１の出力信号に該当する。なお、カラム信号処理部４は、特許請求の範囲に記載の処理部の一例である。
制御部５は、垂直駆動部３およびカラム信号処理部４を制御するものである。この制御部５は、垂直駆動部３およびカラム信号処理部４の制御信号を生成して出力することにより、制御を行う。
［撮像素子の構成］
図２は、本技術の第１の実施の形態における撮像素子の構成例を示す図である。同図は、撮像素子２における被写体からの光を受光する受光面の様子を表した図である。同図の破線の矩形は、画素２００の区切りを表す。同図に表したように、撮像素子２の受光面には複数の画素２００が２次元格子形状に配置されている。
同図において、画素２００は、オンチップレンズ２１１と、カラーフィルタ２２３乃至２２５の何れかとを備える。オンチップレンズ２１１は、画素２００毎に配置され、撮像素子２に入射する被写体からの光を後述する光電変換部に集光するものである。
カラーフィルタ２２３乃至２２５は、オンチップレンズ２１１と光電変換部との間に配置され、被写体からの光のうち所定の波長の光を透過させる光学的なフィルタである。同図のカラーフィルタ２２３乃至２２５には、オンチップレンズ２１１を介して被写体からの光が入射される。ここで、カラーフィルタ２２３乃至２２５は、透過させる光の波長がそれぞれ異なっている。例えば、カラーフィルタ２２３乃至２２５は、それぞれ緑色光、青色光および赤色光を透過させるカラーフィルタにすることができる。前述の緑色画素、青色画素および赤色画素には、カラーフィルタ２２３乃至２２５が配置された画素２００がそれぞれ該当することとなる。また、これらの画素２００は、前述のベイヤー配列に構成されている。
また、撮像素子２は、入射光減衰部２２２を備える。この入射光減衰部２２２は、画素２００に配置されたカラーフィルタ２２３乃至２２５を透過せずに当該画素における光電変換部に入射する光を減衰させるものである。またこの入射光減衰部２２２は、隣接する画素２００におけるカラーフィルタ２２３等の間に配置される。同図の撮像素子２においては、隣接する４つの画素２００の角の領域に配置される。
この入射光減衰部２２２が配置される領域は、複数のオンチップレンズ２１１の隙間を含む領域である。オンチップレンズ２１１の隙間は無効領域と称される。撮像素子２に入射光減衰部２２２が配置されない場合には、オンチップレンズ２１１により集光されない光が無効領域を経由して画素２００の内部に入射する。後述するように光電変換部は画素２００の中心部に配置されるため、無効領域を経由して照射される光が光電変換部に入射することはない。しかし、受光面に対して斜めに入射する光は、無効領域を経由して光電変換部に到達し、自身の画素２００に配置されたカラーフィルタ２２３等を介さずに光電変換部に混入する光となる。これにより、異なる波長の光に基づく画像信号が生成される混色を生じる。そこで、入射光減衰部２２２を配置して無効領域から入射する光を減衰することにより、光電変換部に混入する光を低減し、混色の発生を防止することができる。なお、画素２００にオンチップレンズ２１１が配置されない構成の撮像素子であっても、入射光減衰部２２２を配置することにより、隣接する画素２００から斜めに入射する光の混入を防止することができる。
一方、無効領域に対し正面から入射する光も入射光減衰部２２２により減衰されるため、感度低下の原因となる。そこで、入射光減衰部２２２の表面高さをカラーフィルタ２２３とは異なる高さに構成する。本実施の形態においては、入射光減衰部２２２の表面高さをカラーフィルタ２２３乃至２２５より低くする。さらにオンチップレンズ２１１を入射光減衰部２２２が配置された領域を含む範囲に形成する。これにより、画素２００において混色を防止しながら感度の低下を防止することができる。入射光減衰部２２２の構成の詳細については後述する。
同図に表したように、入射光減衰部２２２は、受光面視において四角形状に構成される。この入射光減衰部２２２には、例えば、特定の波長の光を減衰させるカラーフィルタを使用することができる。例えば、同図に表したように緑色光を透過するカラーフィルタを入射光減衰部２２２として使用することができる。この場合には、赤色光および青色光による混色を防止することができる。一方、緑色光は透過させることができるため、緑色光に対する感度を向上させることができる。また、このような入射光減衰部２２２として、上述の原色系カラーフィルタのほかに補色系のカラーフィルタを使用することもできる。また、遮光性を有する材料を樹脂に分散させた膜により入射光減衰部２２２を構成することもできる。遮光性を有する材料として、例えば、カーボンブラック、チタンブラック、金属の酸化物（例えば、マグネタイト型四酸化三鉄（Ｆｅ３Ｏ４））を使用することができる。また、感光性を有するレジストを上述の樹脂として使用することにより、入射光減衰部２２２をカラーフィルタ２２３等と同様のフォトリソグラフィにより形成することが可能となる。カラーフィルタ２２３乃至２２５および入射光減衰部２２２の製造方法の詳細については後述する。
［画素の構成］
図３は、本技術の第１の実施の形態における画素の構成例を示す図である。同図は、図２に記載されたＡ−Ａ’線に沿った画素２００の模式断面図である。同図の画素２００は、オンチップレンズ２１１、入射光減衰部２２２およびカラーフィルタ２２３乃至２２５の他に半導体基板２４１、配線領域２３０および平坦化膜２２１をさらに備える。
半導体基板２４１は、図１において説明した光電変換部（同図における光電変換部２４２）と画素回路を構成する半導体素子（不図示）とが形成されたものである。半導体基板２４１には、例えば、Ｐ型半導体により構成された半導体基板を使用することができる。この場合には、光電変換部２４２として、半導体基板２４１内に形成されたＮ型半導体領域を使用することができる。半導体基板２４１および光電変換部２４２の界面に形成されたＰＮ接合部に被写体からの光が照射されると、照射された光に応じた電荷が光電変換により生成され、光電変換部２４２に保持される。この保持された電荷に基づく画像信号が画素回路により生成され、画素２００の画像信号として出力される。
配線領域２３０は、図１において説明した信号線２０１および２０２が形成される領域である。この配線領域２３０は、配線層２３２と、絶縁層２３１とを備える。配線層２３２は、金属等により形成され、信号線２０１等を構成するものである。同図に表したように、この配線層２３２は、多層配線にすることができる。絶縁層２３１は、配線層２３２同士を絶縁するものである。この絶縁層には、光を透過する酸化珪素（ＳｉＯ２）やＢＰＳＧ（Boron Phosphorus Silicon Glass）を使用することができる。このように、半導体基板２４１の配線領域２３０が形成された面とは異なる面である裏面にカラーフィルタ２２３やオンチップレンズ２１１が形成され、裏面から光電変換部２４２に光が照射される撮像素子２は、裏面照射型の撮像素子と称される。
平坦化膜２２１は、カラーフィルタ２２３乃至２２５と半導体基板２４１の間に配置され半導体基板２４１を保護するとともに半導体基板２４１の表面を平坦化するものである。
カラーフィルタ２２３乃至２２５および入射光減衰部２２２は、平坦化膜２２１の表面に形成される。このうち、入射光減衰部２２２は、カラーフィルタ２２３乃至２２５と同層に形成されるとともにカラーフィルタ２２３等より低い表面高さに形成される。また、カラーフィルタ２２３乃至２２５および入射光減衰部２２２に隣接してオンチップレンズ２１１が形成される。図２において前述したように、入射光減衰部２２２が形成された領域にオンチップレンズ２１１の端部が配置された構成にすることができる。また、オンチップレンズ２１１と同一の材料により入射光減衰部２２２の表面が覆われた構成にすることができる。
なお、同図の中央部は、緑色画素（カラーフィルタ２２３が配置された画素２００）および青色画素（カラーフィルタ２２５が配置された画素２００）が辺において隣接する領域の様子を表している。当該領域においては、入射光減衰部２２２が配置されず、２つのオンチップレンズ２１１が連結した構成となっている。
同図のカラーフィルタ２２３乃至２２５の表面高さは入射光減衰部２２２より高いため、オンチップレンズ２１１の領域の一部がカラーフィルタ２２３等により置き換えられた構成と捉えることもできる。この場合、カラーフィルタ２２３および入射光減衰部２２２の表面高さを等しくした場合と比較して、カラーフィルタ２２３等およびオンチップレンズ２１１により構成される領域を薄型化することができる。例えば、カラーフィルタ２２３等におけるフィルタ効果を確保するために必要な膜厚が入射光減衰部２２２より厚い場合に、カラーフィルタ２２３等および入射光減衰部２２２のそれぞれにおいて必要な膜厚を確保しながら撮像素子２を低背化することができる。
［入射光の減衰］
図４は、本技術の第１の実施の形態における入射光の一例を示す図である。同図は、画素２００における入射光減衰部２２２が配置された領域に入射する光の様子を表した図である。同図におけるａは入射光減衰部２２２の表面高さがカラーフィルタ２２５より低い場合の例を表しており、同図におけるａの矢印は当該領域に入射する光を表している。同図におけるａに表したように、入射光減衰部２２２が配置された領域のオンチップレンズ２１１に入射する光は、入射光減衰部２２２により減衰されることなくカラーフィルタ２２５を透過し、光電変換部２４２（不図示）に到達することができる。すなわち、カラーフィルタ２２５と入射光減衰部２２２との段差の部分を経由して被写体からの光が照射される。これにより、当該領域に入射する光の一部を光電変換部２４２に集光させることができる。
同図におけるｂは、入射光減衰部２２２の表面高さがカラーフィルタ２２５と等しい場合の例を表している。同図におけるｂでは、入射光減衰部２２２が配置された領域に入射してオンチップレンズ２１１により集光された光は、カラーフィルタ２２５に到達する前に入射光減衰部２２２に入射する。同図におけるｂの点線は、その光が入射光減衰部２２２により減衰される様子を表したものである。このように、入射光減衰部２２２の表面高さをカラーフィルタ２２５より低くすることにより、入射光減衰部２２２に配置された領域に入射する光を光電変換部２４２に集光することができ、感度の低下を防止することができる。
［入射光減衰部の製造方法］
図５は、本技術の第１の実施の形態における入射光減衰部の製造方法の一例を示す図である。同図は、入射光減衰部２２２およびカラーフィルタ２２３を同時に形成する場合の例を表した図であり、配線領域２３０および平坦化膜２２１が形成された半導体基板２４１に入射光減衰部２２２等を形成する場合の例を表した図である。また、同図におけるａは、対象となる入射光減衰部２２２およびカラーフィルタ２２３の配置を表した図である。同図におけるａに記載されたＢ−Ｂ’およびＣ−Ｃ’線に沿った断面を例に挙げて入射光減衰部２２２等の製造方法を説明する。同図におけるｂ乃至ｄにおいて、左の図はＢ−Ｂ’線に沿った断面の構成を表し、右の図はＣ−Ｃ’線に沿った断面の構成を表す。
まず、同図におけるｂにおいて、平坦化膜２２１の上に、カラーフィルタ２２３の材料となるカラーレジスト２９１を、例えば、スピンコートにより塗布する。このカラーレジスト２９１には、感光性を有していないレジストを使用することができる。次に、レジスト２９２を、例えば、スピンコートにより塗布する。このレジスト２９２には、露光後の現像によって未露光部分が残されるポジ型のホトレジストを使用することができる（同図におけるｂ）。
次に、露光を行い現像する（同図におけるｃ）。この露光の際、ハーフトーンマスクを使用して現像後のホトレジスト２９２の膜厚を調整する。具体的には、同図におけるｂに表した領域２９４の部分の透過率を高くしたハーフトーンマスクを使用し、領域２９４のホトレジスト２９２の膜厚が領域２９３のホトレジスト２９２より薄くなるように残膜制御を行う。なお、領域２９３および領域２９４は、それぞれカラーフィルタ２２３および入射光減衰部２２２が形成される領域である。
次に、現像されたホトレジスト２９２をマスクとしてエッチングを行う（同図におけるｄ）。このエッチングには、ドライエッチングを使用することができる。このドライエッチングによりホトレジスト２９２およびカラーレジスト２９１が同時にエッチングされる。すなわち、ホトレジスト２９２がマスクとなり、カラーレジスト２９１のエッチングが行われる。領域２９３におけるカラーレジスト２９２が除去されるまでドライエッチングを続ける。これにより、ホトレジスト２９２の形状をカラーレジスト２９１に転写することができる。その後、ホトレジスト２９２の残渣を溶剤の塗布等により除去する。以上説明した工程により、入射光減衰部２２２を形成することができる。なお、入射光減衰部２２２の製造方法は、この例に限定されない。例えば、ネガ型のフォトレジスト２９２を使用することもできる。
その後、カラーフィルタ２２４および２２５が形成される。カラーフィルタ２２４および２２５は、感光性を有するカラーレジストを塗布し、露光および現像することにより、形成することができる。また、上述のカラーフィルタ２２３と同様にドライエッチングにより形成することも可能である。
［オンチップレンズの製造方法］
図６は、本技術の実施の形態におけるオンチップレンズの製造方法の一例を示す図である。同図は、図５におけるａに記載されたＣ−Ｃ’線に沿った断面を例に挙げてオンチップレンズ２１１の製造方法を表した図である。
まず、図６におけるａにおいて、カラーフィルタ２２３の上にオンチップレンズ２１１の材料となる樹脂２１８とホトレジスト２１９とが順に塗布される（同図におけるａ）。樹脂２１８には、例えば、スチレン系樹脂を使用することができる。また、ホトレジスト２１９には、例えば、ノボラック系の樹脂を使用することができる。
次に、ホトレジスト２１９を矩形の表面形状に露光し、現像する（同図におけるｂ）。次に、ホトレジスト２１９を熱軟化点以上の温度に加熱処理する。これは、例えば、ホトレジスト２１９が塗布された基板２４１をリフロー炉等を使用して加熱することにより行うことができる。この加熱処理により、半球形状の断面を有するホトレジスト２１７を形成することができる（同図におけるｃ）。
次に、ホトレジスト２１７をマスクとしてドライエッチングを行う。これにより、ホトレジスト２１７と同様の形状のオンチップレンズ２１１を形成することができる（同図におけるｄ）。このような、ドライエッチングによりホトレジスト２１７の形状を転写するオンチップレンズの製造方法は、ドライエッチング法と称される。なお、ホトレジスト２１７と同様に樹脂２１８を加熱処理することにオンチップレンズ２１１を形成する熱メルトフロー法を適用することもできる。
［変形例］
上述の入射光減衰部２２２は、ハーフトーンマスクを使用して異なる膜厚のホトレジスト２９２を形成していたが、他の方法により形成することもできる。
図７は、本技術の第１の実施の形態の変形例における入射光減衰部の製造方法の一例を示す図である。まず、図５におけるａにおいて説明したホトレジスト２９２を露光し、現像する。この際、図５におけるｃにおいて説明した領域２９３および２９４以外の領域を露光するホトマスクを使用する。これにより、カラーフィルタ２２３と入射光減衰部２２２とを加えた表面形状のホトレジスト２９５を形成することができる（同図におけるａ）。次に、再度ホトレジストを塗布し、露光および現像を行う。この際、領域２９３以外の領域を露光するホトマスクを使用する。これにより、カラーフィルタ２２３と同様の表面形状のホトレジスト２９６を得ることができる（同図におけるｂ）。その後、ドライエッチングを行い、入射光減衰部２２２を形成することができる（同図におけるｃ）。このように、ホトレジストの塗布、露光および現像をそれぞれ２回行うことにより、図５におけるｃにおいて説明した形状のホトレジスト２９２を形成することができ、入射光減衰部２２２を製造することができる。
図８は、本技術の第１の実施の形態の変形例における入射光減衰部の製造方法の他の例を示す図である。まず、図５におけるａにおいて説明したホトレジスト２９２に対して第１の露光を行う。この際、領域２９３および２９４以外の領域を露光するホトマスクを使用する。これにより、ホトレジスト２９２に露光領域２９７が形成される（同図におけるａ）。次に、領域２９３以外の領域を露光するホトマスクを使用して第２の露光を行う。この際、第１の露光と比較して低い露光量にする。これにより、露光領域２９８が形成される（同図におけるｂ）。その後、現像を行う（同図におけるｃ）。露光領域２９８の露光量は露光領域２９７より低いため、現像後のホトレジスト２９２は、露光領域２９８の部分（領域２９４）の膜厚を薄くすることができる。その後、ドライエッチングを行う（同図におけるｄ）。この変形例においては、２度の露光により、図５におけるｃにおいて説明した形状のホトレジスト２９２を形成することができる。
このように、本技術の第１の実施の形態の変形例においては、ハーフトーンマスクを使用することなく入射光減衰部２２２を形成することができる。
以上説明したように、本技術の第１の実施の形態の撮像素子２は、入射光減衰部２２２の表面高さをカラーフィルタ２２５より低くすることにより、感度の低下を防止することができる。これにより、画質を向上させることができる。
＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の撮像素子２は、表面高さがカラーフィルタ２２３等より低い入射光減衰部２２２を使用していた。これに対し、本技術の第２の実施の形態の撮像素子２は、表面高さがカラーフィルタ２２３等より高い入射光減衰部２２２を使用する点で、第１の実施の形態と異なる。
［画素の構成］
図９は、本技術の第２の実施の形態における画素の構成例を示す図である。同図の画素２００は、入射光減衰部２２２の代わりに入射光減衰部２２６を備える点で図３において説明した画素２００と異なる。
入射光減衰部２２６は、入射光減衰部２２２とは異なり、カラーフィルタ２２３乃至２２５より高い表面高さに構成される。これにより、受光面に対して斜めに入射し、無効領域を経由して光電変換部２４２に入射する光を減衰させることができる。
なお、同図においては、入射光減衰部２２６は、無効領域と略同じ幅に構成されているが、無効領域より狭い幅にすることもできる。また、入射光減衰部２２６の幅を無効領域より広くすることも可能である。
［入射光の減衰］
図１０は、本技術の第２の実施の形態における入射光の一例を示す図である。同図は、図４と同様に画素２００の入射光減衰部２２６が配置された領域に入射する光の様子を表した図である。同図におけるａは入射光減衰部２２２の表面高さがカラーフィルタ２２５等より高い場合の例を表しており、同図におけるａの矢印は、無効領域に斜めに入射する光を表している。同図におけるａに表した様に、斜めに入射する光は、入射光減衰部２２６により減衰され、光電変換部２４２（不図示）に到達することができない。
一方、同図におけるｂは、入射光減衰部の表面高さがカラーフィルタ２２５等と等しい場合の例を表している。この場合には、無効領域に斜めに入射する光は、減衰されることなく光電変換部２４２に到達することとなる。
撮像素子２に形成される無効領域はそれぞれ形状や面積が異なっており、無効領域から画素２００に入射する光量も画素２００毎に変化する。このため、このような無効領域からの入射光を減衰させることにより、画素２００毎の入射光量の変動を軽減することができる。また、画素２００に対して斜めに入射する光には、光学的なノイズの原因となる被写体からの光が散乱された光が含まれている。このような光の入射を抑制することにより、画質を向上させることができる。
［入射光減衰部の製造方法］
図１１は、本技術の第２の実施の形態における入射光減衰部の製造方法の一例を示す図である。まず、図５と同様に、平坦化膜２２１の上にカラーレジスト２９１およびレジスト２９２を順に形成する（同図におけるａ）。次に、ハーフトーンマスクを用いて露光を行い、現像する（同図におけるｂ）。この際、図５とは異なり、領域２９３の部分の透過率を高くしたハーフトーンマスクを使用する。これにより、現像後の領域２９４のホトレジスト２９２の膜厚を領域２９３より厚くすることができる。その後、ドライエッチングを行い、カラーフィルタ２２３および入射光減衰部２２６を形成する（同図におけるｃ）。なお、入射光減衰部２２６の製造方法として、例えば、図７および８において説明した方法を適用することもできる。また、例えば、ネガ型のフォトレジスト２９２を使用することも可能である。
これ以外の撮像素子２の構成は本技術の第１の実施の形態において説明した撮像素子２の構成と同様であるため、説明を省略する。
以上説明したように、本技術の第２の実施の形態の撮像素子２は、入射光減衰部２２２の表面高さをカラーフィルタ２２３等より高くすることにより、無効領域から画素２００に対して斜めに入射する光を減衰させることができる。これにより、画質を向上させることができる。
＜３．第３の実施の形態＞
上述の第２の実施の形態の撮像素子２は、入射光減衰部２２６が隣接する４つの画素２００の角の領域に配置されていた。これに対し、本技術の第３の実施の形態の撮像素子２は、入射光減衰部が隣接する２つの画素２００の辺の領域にさらに配置される点で、第２の実施の形態と異なる。
［撮像素子の構成］
図１２は、本技術の第３の実施の形態における撮像素子の構成例を示す図である。同図の撮像素子２は、以下の点で図２において説明した撮像素子２と異なる。まず、同図の撮像素子２は、オンチップレンズ２１１の代わりにオンチップレンズ２１３を備える。このオンチップレンズ２１３は、半球形状を有しており、隣接するオンチップレンズ２１３とは分離されて構成される。このため、入射光の集光能力を向上させることができる。また、同図の撮像素子２は、入射光減衰部２２２の代わりに入射光減衰部２２７を備える。この入射光減衰部２２７は、隣接する画素２００の角および辺の領域に配置される。すなわち、同図のカラーフィルタ２２３乃至２２５は、入射光減衰部２２７により、隣接する画素２００のカラーフィルタから分離された形状となる。
撮像素子２が生成する画像信号の画質を向上させる場合等において、上述のような形状のオンチップレンズ２１３が採用される。このような場合には、画素２００の周辺部に無効領域が形成されることとなる。この無効領域からの入射光を減衰させるため、入射光減衰部２２７をオンチップレンズ２１３の周囲に配置する。これにより、無効領域からの光の入射を防ぎ、画質を向上させることができる。
これ以外の撮像素子２の構成は本技術の第２の実施の形態において説明した撮像素子２の構成と同様であるため、説明を省略する。
以上説明したように、本技術の第３の実施の形態の撮像素子２は、入射光減衰部２２２を隣接する画素２００の角および辺の領域に配置することにより、無効領域から画素２００に対して斜めに入射する光をさらに減衰させ、画質を向上させることができる。
なお、撮像素子２の構成は、上述の例に限定されない。例えば、半導体基板２４１の配線領域２３０が形成された面である表面にカラーフィルタ２２３やオンチップレンズ２１１が形成され、表面から配線領域２３０を介して光が光電変換部２４２に照射される表面照射型の構成にすることもできる。
最後に、上述した各実施の形態の説明は本技術の一例であり、本技術は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本技術に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタと前記カラーフィルタを透過した光に応じた電荷を生成する光電変換部とを備える複数の画素と、
隣接する前記画素におけるカラーフィルタの間に配置されるとともに前記カラーフィルタとは異なる表面高さに構成されて前記カラーフィルタを透過せずに当該カラーフィルタが配置された画素の前記光電変換部に入射する光を減衰させる入射光減衰部と
を具備する撮像素子。
（２）前記入射光減衰部は、表面高さが前記カラーフィルタより低い前記（１）に記載の撮像素子。
（３）前記入射光減衰部は、表面高さが前記カラーフィルタより高い前記（１）に記載の撮像素子。
（４）前記複数の画素毎に前記カラーフィルタに隣接して配置されて前記入射光を集光して前記カラーフィルタに入射させるオンチップレンズをさらに備え、
前記入射光減衰部は、前記オンチップレンズに隣接して配置される
前記（１）から（３）のいずれかに記載の撮像素子。
（５）前記入射光減衰部は、隣接する４つの前記画素の角の領域に配置される前記（１）から（４）のいずれかに記載の撮像素子。
（６）前記入射光減衰部は、隣接する２つの前記画素の辺の領域に配置される前記（１）から（５）のいずれかに記載の撮像素子。
（７）入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタと前記カラーフィルタを透過した光に応じた電荷を生成する光電変換部とを備える複数の画素と、
隣接する前記画素におけるカラーフィルタの間に配置されるとともに前記カラーフィルタとは異なる表面高さに構成されて前記カラーフィルタを透過せずに当該カラーフィルタが配置された画素の前記光電変換部に入射する光を減衰させる入射光減衰部と、
前記生成された電荷に応じた信号である画像信号を処理する処理部と
を具備する撮像装置。
１ 撮像装置
２ 撮像素子
３ 垂直駆動部
４ カラム信号処理部
５ 制御部
２００ 画素
２１１〜２１３ オンチップレンズ
２２１ 平坦化膜
２２２、２２６、２２７ 入射光減衰部
２２３〜２２５ カラーフィルタ
２３０ 配線領域
２４１ 半導体基板
２４２ 光電変換部

Claims (7)

  1. 入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタと前記カラーフィルタを透過した光に応じた電荷を生成する光電変換部とを備える複数の画素と、
    隣接する前記画素におけるカラーフィルタの間に配置されるとともに前記カラーフィルタとは異なる表面高さに構成されて前記カラーフィルタを透過せずに当該カラーフィルタが配置された画素の前記光電変換部に入射する光を減衰させる入射光減衰部と
    を具備する撮像素子。
  2. 前記入射光減衰部は、表面高さが前記カラーフィルタより低い請求項１記載の撮像素子。
  3. 前記入射光減衰部は、表面高さが前記カラーフィルタより高い請求項１記載の撮像素子。
  4. 前記複数の画素毎に前記カラーフィルタに隣接して配置されて前記入射光を集光して前記カラーフィルタに入射させるオンチップレンズをさらに備え、
    前記入射光減衰部は、前記オンチップレンズに隣接して配置される
    請求項１記載の撮像素子。
  5. 前記入射光減衰部は、隣接する４つの前記画素の角の領域に配置される請求項１記載の撮像素子。
  6. 前記入射光減衰部は、隣接する２つの前記画素の辺の領域に配置される請求項１記載の撮像素子。
  7. 入射光のうち所定の波長の光を透過させるカラーフィルタと前記カラーフィルタを透過した光に応じた電荷を生成する光電変換部とを備える複数の画素と、
    隣接する前記画素におけるカラーフィルタの間に配置されるとともに前記カラーフィルタとは異なる表面高さに構成されて前記カラーフィルタを透過せずに当該カラーフィルタが配置された画素の前記光電変換部に入射する光を減衰させる入射光減衰部と、
    前記生成された電荷に応じた信号である画像信号を処理する処理部と
    を具備する撮像装置。
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