JP6141065B2

JP6141065B2 - 固体撮像装置及び撮像システム

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Publication number: JP6141065B2
Application number: JP2013059060A
Authority: JP
Inventors: 弘 ▲高▼草木
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Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2017-06-07
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Description

本発明は、固体撮像装置及び撮像システムに関する。

デジタルカメラ等の撮像システムには、当該撮像システムの小型化のため、各々が光電変換部を有する撮像用の画素と焦点検出用の画素とが１つの基板に配列された固体撮像装置が用いられうる。撮像用の画素には、例えば赤色、緑色及び青色のいずれかのカラーフィルタが光電変換部の上に設けられた画素（赤色画素、緑色画素及び青色画素のいずれか）が用いられうる。撮像用の画素のそれぞれは、例えばベイヤ配列にしたがって配列され、そのうち、例えば青色画素が配されるべき位置の一部には焦点検出用の画素が配されうる。通常、焦点検出用の画素にはカラーフィルタが設けられないことが多い。

特開２００９−１０５３５８号公報特開２００７−１５８５９７号公報特開２００８−２７０２９８号公報

基板には、各画素で生じた信号電荷が隣接画素間で移動することにより生じるクロストークを防ぐように、各画素の間に素子分離領域が設けられうる。しかしながら、多画素化（画素の小サイズ化）に伴って、光電変換部における光電変換効率の向上が求められる一方で素子分離領域の面積を抑える必要があり、このクロストークを抑制することが困難になっている。

上述の画素配列の構造では、例えば、青色画素と緑色画素との間と、焦点検出用の画素と緑色画素との間とでクロストークの量の大きさが異なる。これは、画素に入射した光が基板の表面から侵入する深さがその光の波長によって異なり、焦点検出用の画素の光電変換部に入射した光が青色光よりも基板の表面から深い位置まで入射して光電変換が為され、当該深い位置で電荷が発生することに起因する。よって、例えば、焦点検出用の画素から隣接する緑色画素へ移動する電荷の量は、青色画素から隣接する緑色画素へ移動する電荷の量よりも多くなってしまう。このように、撮像用の画素と焦点検出用の画素とが１つの基板に配列された構成によると、焦点検出用の画素が配された領域と、それ以外の領域とでクロストークの量が異なってしまい、取得される画像の品質が低下しうる。

本発明の目的は、固体撮像装置により得られる画像の高品質化に有利な技術を提供することにある。

本発明の一つの側面は固体撮像装置にかかり、前記固体撮像装置は、それぞれが基板に配列された光電変換部を有する複数の画素を備える固体撮像装置であって、前記基板において、前記複数の画素のそれぞれの間に形成された素子分離領域を備え、前記複数の画素は、第１波長の光を通過させるための第１カラーフィルタが設けられた第１画素と、前記第１波長より短い第２波長の光を通過させるための第２カラーフィルタが設けられた第２画素と、前記第１波長より長い第３波長の光を通過させるための第３カラーフィルタが設けられた第３画素と、前記光電変換部に対して偏心する開口が設けられた第１の遮光パターンを有する画素であって、前記第２波長より長い光が該開口を介して前記光電変換部に入射するように構成された第１の遮光パターンを有する画素と、前記光電変換部に対して偏心する開口が設けられた第２の遮光パターンを有する画素であって、前記第２波長より長い光が該開口を介して前記光電変換部に入射するように構成された第２の遮光パターンを有する画素と、を含んでおり、前記第１画素はベイヤ配列における緑色画素に対応する位置に配され、前記第１の遮光パターンを有する画素又は前記第２画素は前記ベイヤ配列における青色画素に対応する位置に配され、前記第２の遮光パターンを有する画素又は前記第３画素は前記ベイヤ配列における赤色画素に対応する位置に配されており、前記素子分離領域のうち、前記第１の遮光パターンを有する画素と前記第１画素との間の第１領域は、前記第１画素と前記第２画素との間の第２領域よりも、信号電荷に対して高い障壁を有し、前記素子分離領域のうち、前記第２の遮光パターンを有する画素と前記第１画素との間の第３領域は、前記第２領域よりも、信号電荷に対して低い障壁を有する。

本発明によれば、固体撮像装置により得られる画像を高品質化することができる。

固体撮像装置の構成の参考例を説明する図。第１実施形態の固体撮像装置の構成例を説明する図。第１実施形態の固体撮像装置の製造方法の一例を説明する図。第２実施形態の固体撮像装置の構成例を説明する図。第２実施形態の固体撮像装置の製造方法の一例を説明する図。

本発明の各実施形態を述べるに先立って、図１を参照しながら、固体撮像装置Ｉ_Ｄを参考例として説明する。固体撮像装置Ｉ_Ｄは、１つの基板１０１（半導体基板）に配列された撮像用の画素１０（赤色画素１０_Ｒ、緑色画素１０_Ｇ及び青色画素１０_Ｂを含む）と、焦点検出用の画素（ＡＦ用の画素）１１_ＡＦとを有する。図１（ａ）に例示されるように、赤色画素１０_Ｒ、緑色画素１０_Ｇ及び青色画素１０_Ｂのそれぞれは、ベイヤ配列にしたがって配列されており、また、ＡＦ用の画素１１_ＡＦが、青色画素１０_Ｂが配されるべき位置の一部に配されている。固体撮像装置Ｉ_Ｄにおいて、領域Ｒ１は青色画素１０_Ｂと緑色画素１０_Ｇとが隣接する領域であり、領域Ｒ２はＡＦ用の画素１１_ＡＦと緑色画素１０_Ｇとが隣接する領域である。

図１（ｂ）は、固体撮像装置Ｉ_Ｄのうち、領域Ｒ１及び領域Ｒ２のそれぞれの断面構造を模式的に示している。撮像用の画素１０及びＡＦ用の画素１１_ＡＦのそれぞれには、基板１０１の上に、層間絶縁層１１０等、コンタクトプラグ１１１等、配線パターン１１２等、パッシベーション膜１３０、マイクロレンズ１３５が設けられている。また、撮像用の画素１０には、対応する色のカラーフィルタ１３４（１３４_Ｒ、１３４_Ｇ又は１３４_Ｂ）が、光電変換部１０２とマイクロレンズ１３５との間のフィルタ層１３２に配されうる。例えば、緑色画素１０_Ｇ（第１画素）には、緑色光（第１波長の光）を通過させるカラーフィルタ１３４_Ｇ（第１カラーフィルタ）が配される。例えば、青色画素１０_Ｂ（第２画素）では、青色光（第２波長の光）を通過させるカラーフィルタ１３４_Ｂ（第２カラーフィルタ）が配される。例えば、赤色画素１０_Ｒ（第３画素）では、赤色光（第３波長の光）を通過させるカラーフィルタ１３４_Ｒ（第３カラーフィルタ）が配される。なお、配線パターン１１２等は、配線層Ｍ１〜Ｍ３を構成する。

ＡＦ用の画素１１_ＡＦでは焦点検出を行うのに十分な信号が得られればよく、ＡＦ用の画素１１_ＡＦにはカラーフィルタ１３４が設けられなくてもよい。ここでは、ＡＦ用の画素１１_ＡＦには光透過性を有する無色の部材１３３が設けられた構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、ＡＦ用の画素１１_ＡＦは、カラーフィルタ１３４や部材１３３が配されない構造を採ってもよい。

撮像用の画素１０及びＡＦ用の画素１１_ＡＦのそれぞれは公知の回路構成を採ればよく、光電変換部１０２の他、光電変換部１０２から電気信号を読み出すための複数のトランジスタ、例えば転送トランジスタ及びソースフォロワトランジスタを含みうる。転送トランジスタのゲートに与えられる制御信号が活性化されると、光電変換部１０２において発生し蓄積された信号電荷（以下、電荷）が、転送トランジスタによってソースフォロワトランジスタのゲートに転送されうる。これにより、当該ゲートの電位が変化し、当該電位の変化に応じてソースフォロワトランジスタに流れる電流量が変化しうる。なお、図１（ｂ）では、転送トランジスタのゲート電極１０４と、転送トランジスタの一方の拡散領域であるフローティングディフュージョン１０５（ＦＤ１０５）とを代表して図示している。ＦＤ１０５は、上述のソースフォロワトランジスタのゲートに電気的に接続される。

また、各撮像用の画素１０（又はＡＦ用の画素１１_ＡＦ）は、複数のトランジスタとして、例えば選択トランジスタをさらに含みうる。選択トランジスタのゲートに与えられる制御信号が活性化されると、選択トランジスタは、ソースフォロワトランジスタの電流量に応じた信号を出力しうる。その他、各撮像用の画素１０（又はＡＦ用の画素１１_ＡＦ）は、複数のトランジスタとして、例えばリセットトランジスタをさらに含みうる。リセットトランジスタのゲートに与えられる制御信号が活性化されると、リセットトランジスタはソースフォロワトランジスタのゲートの電位をリセットしうる。なお、図１（ｂ）に示すように、各画素は同一の回路構成を有しうる。

以上のような構成により、各撮像用の画素１０（又はＡＦ用の画素１１_ＡＦ）から信号がそれぞれ読み出されうる。各撮像用の画素１０から読み出された信号は、例えば画像処理等の信号処理を行う処理部（不図示）に入力され、画像データが形成されうる。また、焦点検出は、例えば位相差検出方式によって為され、ＡＦ用の画素１１_ＡＦは、瞳分割を行うように、例えば配線層Ｍ１〜Ｍ３のいずれか（ここでは配線層Ｍ１）に、開口ＯＰ_ＡＦを有する遮光パターン１１３が設けられた構造を採りうる。開口ＯＰ_ＡＦは、光電変換部１０２の中心から偏心されるように設けられ、遮光パターン１１３は光電変換部１０２に入射する光を制限する。この構成によって各ＡＦ用の画素１１_ＡＦから読み出された信号が、例えば焦点検出を行う焦点検出部（不図示）に入力され、焦点検出の結果に応じてレンズ位置が調整されうる。

ここで、基板１０１上には、各画素の光電変換部の間に、絶縁体からなる素子分離部１０３が設けられる。また、基板１０１には、各画素の光電変換部で生じた電荷の隣接画素間での移動により生じるクロストークを防ぐように各画素の間に素子分離領域１０６が設けられうる。この画素の間の素子分離部１０３および画素の間の素子分離領域１０６とは、光電変換部とその隣の光電変換部との間の素子分離部１０３と素子分離領域１０６と言える。更に、素子分離領域１０６は、各画素の光電変換部１０２の外周を取り囲むように配されうる。しかし、高画素化（画素の小サイズ化）に伴って、素子分離部１０３、素子分離領域１０６、あるいはそれら両方も小さくなるため、クロストークを抑制することが困難になる。クロストークとは、隣接画素に信号電荷が混入することであり、クロストークの量とは、隣接画素に混入する信号電荷量を意味する。本構成において、このクロストーク量は、青色画素１０_Ｂと緑色画素１０_Ｇとの間と、ＡＦ用の画素１１_ＡＦと緑色画素１０_Ｇとの間とで大きさが異なりうる。これは、光が基板１０１の表面から侵入する長さが当該光の波長によって異なり、例えば、ＡＦ用の画素１１_ＡＦの光電変換部１０２に入射した光が、青色光よりも基板１０１の表面から深い位置で光電変換が為されて電荷が生じることに起因する。よって、図１（ｂ）の矢印で例示されるように、ＡＦ用の画素１１_ＡＦに隣接する緑色画素１０_Ｇへ移動する電荷の量は、青色画素１０_Ｂに隣接する緑色画素１０_Ｇへ移動する電荷の量よりも多くなる。その結果、領域Ｒ１と領域Ｒ２とではクロストークの量が異なるため、固体撮像装置Ｉ_Ｄにより得られる画像の品質が低下しうる。なお、本説明では、信号電荷が電子の場合を例に説明を行っている。

（第１実施形態）
図２及び図３を参照しながら、第１実施形態の固体撮像装置Ｉ_１を説明する。図２は、固体撮像装置Ｉ_１の断面構造を図１（ｂ）と同様にして示している。固体撮像装置Ｉ_１では、ＡＦ用の画素１１_ＡＦ／緑色画素１０_Ｇ間において、青色画素１０_Ｂ／緑色画素１０_Ｇ間の素子分離領域１０６（第２領域）よりも深さが深い素子分離領域１０７（第１領域）が基板１０１に形成されている。素子分離領域１０７は、素子分離領域１０６より深さが深いため、電荷の移動（例えば拡散による移動）を妨げる能力が素子分離領域１０６よりも高い。

当該構造によると、ＡＦ用の画素１１_ＡＦ／緑色画素１０_Ｇ間の素子分離領域１０７が、青色画素１０_Ｂ／緑色画素１０_Ｇ間の素子分離領域１０６よりも深く形成されており、ＡＦ用の画素１１_ＡＦに隣接する緑色画素１０_Ｇに流入する電荷量が抑制される。その結果、ＡＦ用の画素１１_ＡＦ／緑色画素１０_Ｇ間のクロストークの量と、青色画素１０_Ｂ／緑色画素１０_Ｇ間のクロストークの量との差を小さくすることできる。即ち、ＡＦ用の画素１１_ＡＦに隣接する緑色画素１０_Ｇへ移動する電荷の量と、青色画素１０_Ｂに隣接する緑色画素１０_Ｇへ移動する電荷の量との差が均一化されうる。

よって、固体撮像装置Ｉ_１によると、撮像用の画素１０とＡＦ用の画素１１_ＡＦとが１つの基板１０１に配列された構成において、ＡＦ用の画素１１_ＡＦが配された領域と、それ以外の領域とでクロストークの量の差が小さくなるよう均一化される。これにより、取得される画像の品質が向上しうる。また、このことは、ＡＦ用の画素１１_ＡＦが配線層Ｍ１〜Ｍ３のうちの配線層Ｍ１に遮光パターン１１３が設けられた構造を採ることによってＡＦ用の画素１１_ＡＦへの入射光量が大きくなる場合にも有利である。

本実施形態では、素子分離領域１０７による電荷の移動を妨げる能力が素子分離領域１０６よりも高い構造の例として、素子分離領域１０７が素子分離領域１０６より深さが深いものを例示した。しかし、素子分離領域１０７が、素子分離領域１０６よりも電荷の移動を妨げる能力が高くなるように形成されればよく、本発明は上述の構造に限定されない。例えば、素子分離領域１０７が素子分離領域１０６よりも幅（分離される画素間方向の幅）が広い構造でもよいし、素子分離領域１０７が素子分離領域１０６よりも不純物濃度が高い構造でもよい。また、それらを組み合わせた構造でもよい。

なお、電荷の移動を妨げる能力が高いとは、信号電荷に対する障壁が高いということである。ここで、障壁とは、例えば、ポテンシャル障壁である。また、素子分離領域１０６〜１０７による障壁のみならず、素子分離部１０３の構造（深さ、幅）を変えて（深さを深くして、又は幅を広くして）、高い障壁を形成してもよい。

以下では、図３を参照しながら、固体撮像素子Ｉ_１の製造方法を述べる。ここでは領域Ｒ２について図示している。まず、図３（ａ）に示されるように、例えばＰ型シリコン等の半導体領域を有する基板１０１が用意され、基板１０１の表面には例えばＬＯＣＯＳ法等によって素子分離部１０３が形成されうる。

次に、基板１０１の上にフォトレジストパターンを形成した後に、例えばイオン注入法によって素子分離部１０３の下にＰ型の不純物を注入し、素子分離領域１０６及び素子分離領域１０７が形成されうる。ここで、互いに深さが異なる素子分離領域１０６及び１０７の形成は、例えば、互いに残膜の膜厚が異なる２種類の開口を有するフォトレジストパターンを形成した後に不純物注入を行うことによって為されてもよい。また、素子分離領域１０６の形成と素子分離領域１０７の形成とは、それぞれに対応するフォトレジストパターンと不純物注入とを個別に順に行うことによって、それぞれ為されてもよい。また、素子分離領域１０６と素子分離領域１０７となる部分に、素子分離領域１０６を形成するための不純物注入を行った後に、素子分離領域１０７となる部分に、追加の不純物注入を行ってもよい。また、前述の素子分離領域１０７の幅が広い構造を形成する場合は、例えばフォトレジストパターンの開口の幅を調節すればよいし、素子分離領域１０７の不純物濃度が高い構造を形成する場合は、例えば不純物注入量を調節すればよい。

その後、各種トランジスタ（転送トランジスタ、ソースフォロワトランジスタ等）のゲート電極（ここではゲート電極１０４）やＮ型の拡散領域（ここでは光電変換部１０２及びＦＤ１０５）が、公知の半導体プロセスを用いて形成されうる。図３（ａ）には図示していないが、基板１０１の表面には、各トランジスタのゲート絶縁膜や自然酸化膜が形成されうる。

次に、例えばＣＶＤ(気相成長)法等によって、酸化シリコン又はこれを主成分とする絶縁性の材料で構成された第１の層間絶縁膜１１０が、ゲート電極１０４等を覆うように基板１０１の上に形成される。その後、例えばＣＭＰ（化学的機械的研磨）法等によって層間絶縁膜１１０の上面が平坦化される。次に、第１配線層Ｍ１に形成されるべき配線パターン１１２と、基板１０１やゲート電極等とを接続するコンタクトプラグ１１１が形成される。次に、例えばＡｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＴｉＮ若しくはＣｕ、若しくはこれらを主成分とする金属膜、又はこれらの積層膜が、スパッタリング、ＣＶＤ法又は電解メッキ法等によって層間絶縁膜１１０の上に形成される。その後、リソグラフィ工程及びエッチング工程を経て、配線パターン１１２及び遮光パターン１１３が第１配線層Ｍ１に形成されうる。次に、層間絶縁膜１１０と同様の手順で、第２の層間絶縁膜１１４が、配線パターン１１２及び遮光パターン１１３を覆うように第１配線層Ｍ１の上に形成される。第２の層間絶縁膜１１４の上面はＣＭＰ法等によって平坦化されうる。その後、第１配線層Ｍ１の配線パターン１１２と、後に形成される第２配線層Ｍ２に含まれる配線パターン１１６とを接続するコンタクトプラグ１１５のための開口１１５ａが形成されうる。

次に、図３（ｂ）に示されるように、例えばＡｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、ＴｉＮ若しくはＣｕ、若しくはこれらを主成分とする金属部材が、スパッタリング、ＣＶＤ法又は電解メッキ法等によって開口１１５ａに形成される。さらに、この金属部材はＣＭＰ法やエッチバック法等によって平坦化され、コンタクトプラグ１１５が形成される。次に、配線パターン１１２及び遮光パターン１１３と同様の手順で、配線パターン１１６が第２配線層Ｍ２に形成される。さらに、層間絶縁膜１１４と同様の手順で、第３の層間絶縁層１１７が、配線パターン１１６を覆うように第２配線層Ｍ２の上に形成され、その上面がＣＭＰ法等によって平坦化される。その後、コンタクトプラグ１１５と同様の手順で、第３配線層Ｍ３に形成されるべき配線パターン１１９と第２配線層Ｍ２の配線パターン１１６とを接続するコンタクトプラグ１１８のための開口１１８ａが形成される。

次に、図３（ｃ）に示されるように、開口１１５ａないしコンタクトプラグ１１５と同様の手順で、層間絶縁層１１７に開口１１８ａが形成され、その後、コンタクトプラグ１１８が形成される。さらに、配線パターン１１６と同様の手順で、配線パターン１１９が第３配線層Ｍ３に形成されうる。その後、配線パターン１１９を覆うように、無機材料からなるパッシベーション膜１３０が層間絶縁膜１１７の上に形成される。

次に、図３（ｄ）に示されるように、例えば塗布法によって、有機材料からなる平坦化層１３１が、パッシベーション膜１３０の上に形成されうる。その後、フィルタ層１３２が平坦化層１３１の上に形成され、各撮像用の画素１０又はＡＦ用の画素１１_ＡＦに対応してカラーフィルタ１３４又は光透過性を有する無色の部材１３３が設けられる。最後に、フィルタ層１３２の上に形成される平坦化層（不図示）の上に、所定のパターニング及びリフロー処理を経て、マイクロレンズ１３５が各撮像用の画素１０又はＡＦ用の画素１１_ＡＦに対応して形成されうる。ここで、無色の部材１３３は、フィルタ層１３２の上に形成される平坦化層と一体の部材であってもよい。

以上の製造方法により、撮像用の画素１０とＡＦ用の画素１１_ＡＦとが１つの基板１０１に配列された構成から得られる画像の高品質化に有利な固体撮像装置Ｉ_１が得られる。

（第２実施形態）
図４及び図５を参照しながら、第２実施形態の固体撮像装置Ｉ_２を説明する。本実施形態は、ＡＦ用の画素１１_ＡＦの他、第２の焦点検出用の画素１２_ＡＦが、赤色画素１０_Ｒが配されるべき位置の一部にさらに配されている点で第１実施形態と異なる。図４は、固体撮像装置Ｉ_２の断面構造を模式的に示している。

ＡＦ用の画素１２_ＡＦは、ＡＦ用の画素１１_ＡＦと同様に、例えば配線層Ｍ１に開口ＯＰ_ＡＦを有する遮光パターン１１３が配された構造であるため、ＡＦ用の画素１２_ＡＦへの入射光量が少なくなりうる。よって、ＡＦ用の画素１２_ＡＦにおいて発生する電荷の量は、赤色画素１０_Ｒにおいて発生する電荷の量よりも少なくなる。隣接画素へ移動する電荷の量は、発生した電荷量に依存するため、ＡＦ用の画素１２_ＡＦに隣接する緑色画素１０_Ｇへ移動する電荷の量は、赤色画素１０_Ｒに隣接する緑色画素１０_Ｇへ移動する電荷の量よりも少なくなる。即ち、撮像用の画素１０とＡＦ用の画素１２_ＡＦとが１つの基板１０１に配列された構成において、ＡＦ用の画素１２_ＡＦが配された領域と、それ以外の領域とでクロストークの量が大きく異なってしまう。

そこで、固体撮像装置Ｉ_２では、ＡＦ用の画素１２_ＡＦとその隣接画素１０との間に形成されるべき素子分離領域１０８（第３領域）は、第１実施形態で述べた素子分離領域１０６よりも電荷の移動を妨げる能力が小さくなるように設けられる。素子分離領域１０８は、例えば、図５（図３（ａ）に対応）に示されるように、素子分離領域１０６より深さが浅くなるように形成されうる。すなわち、素子分離領域１０６〜１０８のそれぞれは、素子分離領域１０７、素子分離領域１０６、素子分離領域１０８の順に、基板１０１の表面からの深さが深くなるように、それぞれ形成されうる。

また、素子分離領域１０８の他の構成としては、例えば、素子分離領域１０８は、素子分離領域１０６よりも幅（分離される画素間方向の幅）が狭い構造を採ってもよいし、素子分離領域１０８が素子分離領域１０６よりも不純物濃度が低い構造を採ってもよい。また、それらを組み合わせた構造でもよい。

その後、第１実施形態と同様の手順で、層間絶縁層１１０等、コンタクトプラグ１１１等、遮光パターン１１３、配線パターン１１２等、パッシベーション膜１３０、フィルタ層１３２、マイクロレンズ１３５が、適宜、順に形成されうる。

当該構造によると、第１実施形態で述べた効果に加え、ＡＦ用の画素１２_ＡＦ／緑色画素１０_Ｇ間のクロストークの量と、赤色画素１０_Ｒ／緑色画素１０_Ｇ間のクロストークの量の差が小さくなる。即ち、ＡＦ用の画素１２_ＡＦに隣接する緑色画素１０_Ｇへ移動する電荷の量と、赤色画素１０_Ｒに隣接する緑色画素１０_Ｇへ移動する電荷の量との差が小さくなる。

よって、固体撮像装置Ｉ_２によると、第２のＡＦ用の画素１２_ＡＦがさらに基板１０１に配列された構成において、ＡＦ用の画素１２_ＡＦが配された領域と、それ以外の領域とでクロストークの量の差が小さくなり、取得される画像の品質が向上する。なお、ＡＦ用の画素は、ＡＦ用の画素１１_ＡＦを含まず、第２のＡＦ用の画素１２_ＡＦで構成されていてもよい。この場合にも、クロストークの量の差を低減することが可能である。

以上の２つの実施形態を述べたが、本願発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途及び機能その他の仕様に応じて、適宜、変更が可能であり、他の実施形態によっても為されうる。例えば、上述の各実施形態では、複数の画素がベイヤ配列にしたがって配列された構成を例示したが、本願発明は当該構成に限られるものではなく、複数の画素は、例えばハニカム配列等の他の構成を採ってもよい。

（撮像システム）
また、以上の実施形態は、カメラ等に代表される撮像システムに含まれる固体撮像装置について述べた。撮像システムの概念には、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。撮像システムは、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、当該固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含みうる。焦点検出のための信号処理は当該処理部によって為されてもよい。また、当該処理部は、例えば、Ａ／Ｄ変換器及び当該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

それぞれが基板に配列された光電変換部を有する複数の画素を備える固体撮像装置であって、
前記基板において、前記複数の画素のそれぞれの間に形成された素子分離領域を備え、
前記複数の画素は、
第１波長の光を通過させるための第１カラーフィルタが設けられた第１画素と、
前記第１波長より短い第２波長の光を通過させるための第２カラーフィルタが設けられた第２画素と、
前記第１波長より長い第３波長の光を通過させるための第３カラーフィルタが設けられた第３画素と、
前記光電変換部に対して偏心する開口が設けられた第１の遮光パターンを有する画素であって、前記第２波長より長い光が該開口を介して前記光電変換部に入射するように構成された第１の遮光パターンを有する画素と、
前記光電変換部に対して偏心する開口が設けられた第２の遮光パターンを有する画素であって、前記第２波長より長い光が該開口を介して前記光電変換部に入射するように構成された第２の遮光パターンを有する画素と、
を含んでおり、
前記第１画素はベイヤ配列における緑色画素に対応する位置に配され、前記第１の遮光パターンを有する画素又は前記第２画素は前記ベイヤ配列における青色画素に対応する位置に配され、前記第２の遮光パターンを有する画素又は前記第３画素は前記ベイヤ配列における赤色画素に対応する位置に配されており、
前記素子分離領域のうち、前記第１の遮光パターンを有する画素と前記第１画素との間の第１領域は、前記第１画素と前記第２画素との間の第２領域よりも、信号電荷に対して高い障壁を有し、
前記素子分離領域のうち、前記第２の遮光パターンを有する画素と前記第１画素との間の第３領域は、前記第２領域よりも、信号電荷に対して低い障壁を有する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
前記第１領域は、前記第２領域よりも画素間方向の幅が広い、
前記第１領域は、前記第２領域よりも前記基板からの深さが深い、
前記第１領域は、前記第２領域よりも不純物濃度が高い、ことの少なくともいずれか１つをみたす、
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
前記複数の画素は、前記第１波長より長い第３波長の光を通過させるための第３カラーフィルタが設けられた第３画素をさらに含んでおり、
前記第１画素はベイヤ配列における緑色画素に対応する位置に配され、前記第１の遮光パターンを有する画素又は前記第２画素は前記ベイヤ配列における青色画素に対応する位置に配され、前記第３画素は前記ベイヤ配列における赤色画素に対応する位置に配されている、
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。
前記複数の画素は、複数の配線層をさらに備えており、
前記第１の遮光パターンは、前記複数の配線層のうち前記基板に最も近い側の配線層に配されている、
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装置。
前記第３領域は、前記第２領域よりも画素間方向の幅が狭い、
前記第３領域は、前記第２領域よりも前記基板からの深さが浅い、
前記第３領域は、前記第２領域よりも不純物濃度が低い、ことの少なくともいずれか１つをみたす、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
前記複数の画素は複数の配線層をさらに備えており、
前記第１の遮光パターンは、前記複数の配線層のうち前記基板に最も近い側の配線層に配されている、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
前記素子分離領域の上には、絶縁体からなる素子分離部が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置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撮像システム。