WO2014061100A1 - 固体撮像装置 - Google Patents

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shaped semiconductor
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舛岡　富士雄
原田　望
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ユニサンティス エレクトロニクス シンガポール プライベート リミテッド
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Definitions

  • the present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly, to a solid-state imaging device for color imaging in which pixels are formed using island-shaped semiconductors (columnar semiconductors), and high pixel density, high sensitivity, and high dynamic range can be realized.
  • Solid-state imaging devices for color imaging such as CCD and CMOS type are often used for video cameras, steel cameras, and the like. In these applications, it is required to improve the performance of the solid-state imaging device for color imaging, such as higher pixel density, higher sensitivity, and higher dynamic.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional structure diagram of a conventional CMOS color solid-state imaging device (see, for example, Patent Document 1).
  • a P region (hereinafter, a P-type semiconductor region containing an acceptor impurity is indicated as “P region”) is separated from a surface of a silicon (hereinafter, “Si”) substrate 100 by, for example, a LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method ( Isolation silicon oxide layers (hereinafter referred to as SiO 2 layers) 101a to 101d are formed.
  • N regions hereinafter, N-type semiconductor regions containing donor impurities are indicated by “N regions” 102a to 102c are formed.
  • the P region substrate 100 and the N regions 102a to 102c form a photodiode with a PN junction.
  • Incident light (electromagnetic energy waves) incident from the upper surfaces of the N regions 102a to 102c is photoelectrically converted in the N regions 102a to 102c and the P region substrate 100 below the N regions 102a to 102c, thereby generating signal charges (in this case, free electrons).
  • the generated signal charge is accumulated in the photodiode and is taken out to an output circuit provided outside as a signal output current at a predetermined time.
  • An interlayer SiO 2 layer 103 is formed on the separation SiO 2 layers 101a to 101d and the N regions 102a to 102c.
  • Metal wirings 104 a to 104 d are formed on the interlayer SiO 2 layer 103.
  • a protective insulating layer 105 made of, for example, SiO 2 or an organic material layer is formed on the interlayer SiO 2 layer 103 and the metal wirings 104a to 104d.
  • the upper surface of the protective insulating layer 105 is flattened.
  • a red (R) color filter 106R, a green (G) color filter 106G, and a green (G) color filter 106G are formed on the protective insulating layer 105 so as to surround N regions 102a to 102c that form photodiodes when viewed from the direction perpendicular to the upper surface.
  • a blue (B) color filter 106B is disposed. Separation insulating layers 107a to 107c are formed between the red (R) color filter 106R, the green (G) color filter 106G, and the blue (B) color filter 106B.
  • the red (R) color filter 106R is a layer that mainly transmits red wavelength light.
  • the green (G) color filter 106G is a layer that mainly transmits green wavelength light.
  • the blue (B) color filter 106B is a layer that mainly transmits blue wavelength light.
  • Red (R) color filter 106R (hereinafter abbreviated as “color filter 106R”), green (G) color filter 106G (hereinafter abbreviated as “color filter 106G”), blue (B) color
  • the filter 106B (hereinafter abbreviated as “color filter 106B”) is formed of a photoresist containing a pigment or a dye.
  • the green (G) color filter 106G is formed by a photolithography technique, and is coated with a separation insulating layer 107a on the protective insulating layer 105 and the color filter 106G.
  • a color filter 106R and a color filter 106B are formed over the isolation insulating layer 107a by photolithography.
  • the isolation insulating layer 107c also functions as a protective layer for the color filters 106R, 106G, and 106B.
  • the separation SiO 2 layers 101a to 101d, N layers 102a to 102c, and metal wirings 104a to 104d formed on the P region substrate 100 shown in FIG. 6 are microfabrication techniques used in microprocessors, memories, and the like. It is formed by advanced CMOS microfabrication technology. Although not shown in FIG. 6, a driver circuit, a signal processing circuit, and the like are formed on the P region substrate 100 in the same manner as the separation SiO 2 layers 101a to 101d, the N regions 102a to 102c, and the metal wirings 104a to 104d. Therefore, a CMOS transistor is formed by this advanced CMOS microfabrication technology.
  • the color filter 106R, the color filter 106G, and the color filter 106B cannot be used with this advanced CMOS fine processing technique, but are formed by a photolithography technique using a different photoresist material.
  • the size (minimum processing size) of the color filter 106R, the color filter 106G, and the color filter 106B by this photolithography technology is coarser (larger) than the size that can be miniaturized by the above-described advanced CMOS micro processing technology. .
  • the fact that the fine processing technology cannot be applied to the color filters 106R, 106G, and 106B prevents further increase in the pixel density of the CMOS solid-state imaging device.
  • the process and apparatus for forming the color filters 106R, 106G, and 106B are different from the process and apparatus used in the above-described advanced CMOS microfabrication technology, and cause an increase in cost. This is a problem for reducing the cost of the solid-state imaging device.
  • the color filter 106R cannot realize a light transmittance of 100% in the red (R) wavelength region.
  • the color filter 106G and the color filter 106B it is impossible to realize 100% light transmittance in the green (G) wavelength region and the blue (B) wavelength region, respectively.
  • the light absorption that hinders the improvement of the light transmittance of the color filters 106R, 106G, and 106B hinders the high sensitivity of the CMOS color solid-state imaging device.
  • FIG. 7A shows a cross-sectional structure diagram of a solid-state imaging device in which one pixel is formed in one island-shaped semiconductor (see, for example, Patent Document 2).
  • a signal line N + region 112 (hereinafter, a semiconductor region containing a large amount of donor impurities is referred to as an “N + region”) is formed on a substrate 111.
  • An island-shaped semiconductor 110 is formed on the signal line N + region 112.
  • An insulating layer 114 is formed in the island-shaped semiconductor 110 and on the outer periphery of the P region 113 connected to the signal line N + region 112, and a conductor layer 115 is formed with the insulating layer 114 interposed therebetween.
  • An N region 116 is formed on the outer periphery of the P region 113 above the conductor layer 115.
  • a P + region hereinafter, a semiconductor region containing a lot of acceptor impurities is referred to as a “P + region” 117 is formed.
  • the P + region 117 is connected to the pixel selection line conductor layer 118.
  • the insulating layers 114 described above are connected to each other so as to surround the outer periphery of the island-shaped semiconductor 110. Similar to the insulating layer 114, the conductor layers 115 are connected to each other so as to surround the outer periphery of the island-shaped semiconductor 110.
  • a photodiode region 119 is formed from a P region 113 and an N region 116 in the island-shaped semiconductor 110.
  • signal charges here, free electrons
  • the generated signal charge is accumulated mainly in the N region 116 of the photodiode region 119.
  • a junction field effect transistor is configured with the N region 116 as a gate, the P + region 117 as a source, and the P region 113 in the vicinity of the signal line N + region 112 as a drain.
  • the drain-source current (output signal) of the junction field effect transistor changes according to the signal charge amount accumulated in the N region 116 and is taken out from the signal line N + region 112 as a signal output. .
  • the N region 116 of the photodiode region 119 is the source
  • the conductor layer 115 is the gate
  • the signal line N + region 112 is the drain
  • a MOS transistor having the channel 113 as a channel is formed.
  • the signal charge accumulated in the N region 116 is removed to the signal line N + region 112 by applying an ON voltage (high level voltage) to the conductor layer 115 that is the gate of the MOS transistor.
  • “high level voltage” indicates a higher level positive voltage when the signal charge is a free electron
  • “low level voltage” is compared with this “high level voltage”.
  • the voltage with a low absolute value shall be said. Therefore, when the signal charge is a hole, “high level voltage” means a lower level negative voltage, and “low level voltage” means a voltage closer to 0V than “high level voltage”.
  • Signal charge read operation for reading the source / drain current of the junction field effect transistor modulated by the potential as the signal current, (3) After this signal charge reading operation, a ground voltage is applied to the P + region 117 and a positive voltage is applied to the conductor layer 115 and the signal line N + region 112 and stored in the N region 116.
  • FIG. 7B is a plan view of a conventional solid-state imaging device in which island-shaped semiconductors P11 to P33 (corresponding to the island-shaped semiconductor 110 in FIG. 7A) constituting pixels are arranged in a two-dimensional matrix. Island-like semiconductors P11 to P33 constituting pixels are formed on the signal line N + regions 112a, 112b, and 112c (corresponding to the signal line N + region 112 in FIG. 7A).
  • pixel selection line conductor layers 118a, 118b, and 118c are formed so as to be connected to each other in a row extending in the horizontal direction. Yes.
  • the conductor layers 115a, 115b, and 115c are formed so as to be connected to each other in the rows extending in the horizontal direction. ing.
  • blue (B) color filters B1, B2, B3, red (R) color filters R1, R2, R3, and green (G) color filters G1, G2, G3 are provided. Is formed.
  • the blue (B) signal current is obtained from the pixels of the island-shaped semiconductors P11, P21, and P31
  • the green (G) signal current is obtained from the pixels of the island-shaped semiconductors P12, P22, and P32.
  • a red (R) signal current is obtained from the pixels of the semiconductors P13, P23, and P33.
  • FIG. 7C shows a cross-sectional structure diagram along the line CC ′ in FIG. 7B.
  • signal line N + regions 112a, 112b, 112c are formed on substrate 111a, and island-shaped semiconductors P11, P12, P13 are formed on signal line N + regions 112a, 112b, 112c. .
  • An insulating layer 120a is formed between the island-shaped semiconductors P11, P12, P13 and on the substrate 111a, and P regions 113a, 113b connected to the signal line N + regions 112a, 112b, 112c of the island-shaped semiconductors P11, P12, P13,
  • a conductor layer 115a is formed on the outer periphery of 113c via insulating layers 114a, 114b, and 114c.
  • the conductor layer 115a is formed so that the island-shaped semiconductors P11, P12, and P13 are connected to each other, and is formed on the outer periphery of the island-shaped semiconductors P11, P12, and P13 located above the upper end of the conductor layer 115a.
  • Regions 116a, 116b, and 116c are formed.
  • An insulating layer 120b is formed between the island-shaped semiconductors P11, P12, and P13 and on the conductor layer 115a and the insulating layer 120a, and P + regions 117a, 117b, and 117c are formed on the top surface layer of the island-shaped semiconductors P11, P12, and P13. Is formed.
  • a pixel selection line conductor layer 118a is formed on the insulating layer 120b so as to be connected to the P + regions 117a, 117b, and 117c.
  • An insulating layer 120c is formed on the insulating layer 120b, the pixel selection line conductor layer 118a, and the P + regions 117a, 117b, and 117c.
  • the surface of the insulating layer 120c is flattened, and a blue (B) color filter B1, a green (G) color filter G1, and a red (R) color filter R1 are formed on the insulating layer 120c.
  • An overcoat insulating layer 120d is formed on the color filters B1, G1, R1 and the insulating layer 120c.
  • These color filters B1, G1, and R1 are formed using a manufacturing method similar to that of the solid-state imaging device shown in FIG. 6, unlike the microfabrication technique used in the pixel structure of the island-shaped semiconductors P11, P12, and P13. Therefore, there is a problem of cost reduction along with high integration of pixels.
  • FIGS. 8A to 8D Another conventional solid-state imaging device capable of color imaging without using a color filter will be described with reference to FIGS. 8A to 8D.
  • FIG. 8A shows a cross-sectional structure diagram of this solid-state imaging device (for example, see Patent Document 3).
  • an N region (N well) 122 is formed in a P region substrate 121
  • a P region (P well) 123 is formed in the N region 122.
  • an N region 124 is formed in the P region 123.
  • the diode composed of the P region substrate 121 and the N region 122, the diode composed of the N region 122 and the P region 123, and the diode composed of the P region 123 and the N region 124 are respectively reverse-biased.
  • the depth of the N region 124 is preferably about 0.2 ⁇ m from the surface of the P region substrate 121, and the depth of the P region 123 is about 0.6 ⁇ m from the surface of the P region substrate 121.
  • the depth of the N region 122 is preferably about 2 ⁇ m from the surface of the P region substrate 121.
  • mainly blue (B) wavelength light is photoelectrically converted in a diode region 126 a (region surrounded by a dotted line in FIG. 8A) composed of a P region 123 and an N region 124.
  • the generated signal charge is accumulated in the diode region 126a.
  • Mainly green (G) wavelength light is photoelectrically converted in a diode region 126b (region surrounded by a dotted line in FIG. 8A) composed of a P region 123 and an N region 122, and the generated signal charge is accumulated in the diode region 126b.
  • the red (R) wavelength light is photoelectrically converted in the diode region 126c (region surrounded by a dotted line in FIG. 8A) composed of the P region substrate 121 and the N region 122, and the generated signal charge is transferred to the diode region 126b. Accumulated.
  • the signal charge accumulated in the diode region 126a is read from the ammeter 125a as a blue (B) signal, and the signal charge accumulated in the diode region 126a is read from the ammeter 125b as a green (G) signal.
  • the signal charge accumulated in the diode region 126c is read out from the ammeter 125c as a red (R) signal.
  • the blue (B) signal is obtained from the diode region 126a
  • the mainly green (G) signal is obtained from the diode region 126b
  • the mainly red (R) signal is obtained from the diode region 126c.
  • FIG. 8C shows the optical wavelength ( ⁇ ) dependence of the output obtained from the ammeters 125a, 125b, and 125c.
  • the blue (B) signal output VB from the ammeter 125a is mainly blue (B) wavelength light output component
  • the green (G) signal output VG from the ammeter 125b is mainly green (G).
  • the wavelength light output component and the red (R) signal output VR from the ammeter 125c mainly have a red (R) wavelength light output component, respectively.
  • These signal outputs VB, VG, VR are subjected to signal arithmetic processing such as white balance, for example, thereby obtaining a predetermined RGB signal.
  • FIG. 8D shows a plan view and an output circuit when the cross-sectional structure shown in FIG. 8A is viewed from the front surface of the P region substrate 121.
  • an N region (N well) 122 is formed in the P region substrate 121, and a P region (P well) 123 is formed in the N region 122.
  • An N region 124 is formed in the P region 123.
  • a contact hole 127 a is formed in the N region 124 on the same surface as the surface of the P region substrate 121, a contact hole 127 b is formed in the P region 123, and a contact hole 127 c is formed in the N region 122.
  • the N region 124 and the output circuit 129a are connected to each other through the contact hole 127a and a lead wire 128a connected to the contact hole 127a.
  • the P region 123 and the output circuit 129b are connected to each other through the contact hole 127b and a lead line 128b connected to the contact hole 127b.
  • the N region 122 and the output circuit 129c are connected to each other through the contact hole 127c and a lead line 128c connected to the contact hole 127c.
  • the output circuits 129a, 129b, and 129c respectively include an amplifier MOS transistor Am for detecting voltages in the N region 124, the P region 123, and the N region 122, a row selection MOS transistor RS, and diode regions 126a and 126b. , 126c, and reset MOS transistors Re for removing signal charges accumulated in 126c.
  • the blue (B) signal is a blue (B) signal line 130a
  • the green (G) signal is a green (G) signal line 130b
  • the red (R) signal is a red (R) signal line 130c.
  • These output circuits 129 a, 129 b, and 129 c are formed on the surface of the P region substrate 121 outside the N region 122.
  • the solid-state imaging device shown in FIGS. 8A and 8D can perform color imaging without using a color filter, and the diode regions 126a, 126b, and 126c for photoelectric conversion of RGB wavelength light are deeper than the solid-state imaging device shown in FIG. It is characterized by being formed in the direction.
  • the N region 124 that receives blue (B) wavelength light that requires the largest light receiving area is formed inside the P region 123 and the N region 122, and therefore, a predetermined blue (B )
  • the pixel size becomes large.
  • a signal of white (W) wavelength light including all of blue (B) wavelength light, green (G) wavelength light, and red (R) wavelength light cannot be obtained.
  • the pixel structure formed below the color filters 106B, 106G, 106R, B1, G1, and R1 in the solid-state imaging device of the conventional example is formed by using advanced CMOS fine processing technology.
  • the color filters 106B, 106G, 106R, B1, G1, and R1 cannot be formed using this CMOS microfabrication technique, and are formed by a photolithography technique using a photoresist material different from this.
  • the microfabrication dimensions of the color filters 106B, 106G, 106R, B1, G1, and R1 are coarser (larger) than the microfabrication dimensions of the advanced CMOS microfabrication technology. For this reason, the fine processing technology of the color filters 106B, 106G, 106R, B1, G1, and R1 limits the further increase in pixel density of the CMOS solid-state imaging device.
  • the processes and apparatuses for forming the color filters 106B, 106G, 106R, B1, G1, and R1 are different from the processes and apparatuses used in the advanced CMOS microfabrication technology, and cause an increase in cost. This is a problem for reducing the cost of the solid-state imaging device.
  • the R, G, and B color filters 106R, 106G, 106B, B1, G1, and R1 in the conventional solid-state imaging device shown in FIGS. 6 and 7C absorb light by the material itself, and therefore the color filters 106R and R1.
  • 100% light transmittance cannot be realized in the red (R) wavelength region.
  • the color filters 106G and G1 and the blue (B) color filters 106B and B1 cannot realize a light transmittance of 100% in the green (G) wavelength region and the blue (B) wavelength region.
  • the light absorption that hinders the improvement of the light transmittance of the color filters 106R, 106G, 106B, B1, G1, and R1 hinders the high sensitivity of the CMOS color solid-state imaging device.
  • diode regions 126a, 126b, and 126c that photoelectrically convert RGB wavelength light are formed so as to overlap each other in the depth direction, and blue (the largest light-receiving area is required).
  • B) An N region 124 that receives wavelength light is formed inside the P region 123 and the N region 122. For this reason, when it is going to obtain predetermined blue (B) wavelength photosensitivity, a pixel size will become large.
  • white (W) wavelength light including all of blue (B) wavelength light, green (G) wavelength light, and red (R) wavelength light
  • white (W) wavelength light There is a situation where high sensitivity and high dynamic range using signals cannot be realized.
  • the solid-state imaging device for color imaging of the present invention is In a solid-state imaging device in which a plurality of pixels are formed of island-shaped semiconductors and are two-dimensionally arranged in a pixel region, A first semiconductor region is formed on the substrate, A base semiconductor region constituting the island-shaped semiconductor is formed on the first semiconductor region, A second semiconductor region that forms a diode with the base semiconductor region is formed on the outer periphery of the semiconductor region spaced from the first semiconductor region, A third semiconductor region having a conductivity type opposite to the second semiconductor region is formed on the second semiconductor region so as to be in contact with the base semiconductor region, In the third semiconductor region, incident light incident from the top surface of the island-shaped semiconductor is absorbed by the third semiconductor region, and signal charges generated thereby are recombined in the third semiconductor region to disappear.
  • the island-shaped semiconductor is formed including the third semiconductor region having at least two different thicknesses, Imaging operation by the solid-state imaging device, A photoelectric conversion operation that absorbs light incident from an upper surface of the island-shaped semiconductor and generates a signal charge in a diode region including the second semiconductor region and the base semiconductor region; A signal charge accumulation operation for accumulating the generated signal charge in the diode region; Junction field effect using either the first semiconductor region or the third semiconductor region as a source or drain, the second semiconductor region as a gate, and the base semiconductor region surrounded by the second semiconductor region as a channel A stored signal charge amount reading operation for detecting a signal charge amount stored in the diode region by detecting a source / drain current flowing in the transistor; A signal charge removal operation for removing signal charges accumulated in the diode region in the first semiconductor region, It is characterized by that.
  • the plurality of island-shaped semiconductors are A first island-shaped semiconductor having the third semiconductor layer that transmits blue wavelength light, green wavelength light, and red wavelength light, which is incident from the top surface of the island-shaped semiconductor; A second island-shaped semiconductor having the third semiconductor layer that absorbs blue wavelength light incident from an upper surface of the island-shaped semiconductor; A third island-shaped semiconductor having at least the third semiconductor region that absorbs blue wavelength light and green wavelength light, which is incident from the top surface of the island-shaped semiconductor, The diode region of the first island-shaped semiconductor is photoelectrically converted from blue wavelength light, green wavelength light, and red wavelength light that is incident from the upper end surface of the first island-shaped semiconductor, and the photoelectrically converted signal charges.
  • the diode region of the second island-shaped semiconductor performs photoelectric conversion of green wavelength light and red wavelength light incident from the upper end surface of the second island-shaped semiconductor, and accumulation of the photoelectrically converted signal charge.
  • the diode region of the third island-shaped semiconductor is configured to perform photoelectric conversion of red wavelength light incident from the upper end surface of the third island-shaped semiconductor and accumulation of signal charges that have been photoelectrically converted.
  • the thickness of the third semiconductor region of the first island-shaped semiconductor is smaller than the thickness of the third semiconductor region of the second island-shaped semiconductor, and the thickness of the third semiconductor region of the second island-shaped semiconductor is the thickness of the third semiconductor region. Less than the thickness of the third semiconductor region of the third island-shaped semiconductor, and The first island-shaped semiconductor, the second island-shaped semiconductor, and the third island-shaped semiconductor are formed adjacent to each other. It is preferable.
  • a primary color type or complementary color type color filter layer is provided on either the first island-shaped semiconductor or the second island-shaped semiconductor, and the light transmitted through the color filter layer is It is preferable that a light wavelength component for performing light absorption and signal charge accumulation in the diode region in the first island-shaped semiconductor or the second island-shaped semiconductor located below is included.
  • the first island-shaped semiconductor having a color filter layer that transmits blue wavelength light formed thereon, and the first island-shaped semiconductor that does not have the color filter layer transmitting blue wavelength light formed thereon.
  • a white signal current including a blue wavelength light component, a green wavelength light component, and a red wavelength light component from the first island-shaped semiconductor in which a color filter layer that transmits the blue wavelength light is not formed thereon. It is preferable to be obtained.
  • the third semiconductor region transmits blue wavelength light, green wavelength light, and red wavelength light incident from an upper end surface of the island-shaped semiconductor, The third semiconductor region absorbs blue wavelength light incident from the top surface of the island-shaped semiconductor,
  • the plurality of island-shaped semiconductors are A fourth island-shaped semiconductor having a diode region that performs photoelectric conversion of blue wavelength light, green wavelength light, and red wavelength light that has been transmitted through the third semiconductor region, and accumulation of the photoelectrically converted signal charge;
  • a fifth island-shaped semiconductor having a diode region that performs photoelectric conversion of one or both of green wavelength light and red wavelength light that has passed through the third semiconductor region, and accumulation of the photoelectrically converted signal charge;
  • a thickness of the third semiconductor region of the fifth island-shaped semiconductor is equal to or greater than a thickness of the third semiconductor region of the fourth island-shaped semiconductor;
  • a sixth island-shaped semiconductor having a structure similar to that of the second semiconductor region and the third semiconductor region in the fourth island-shaped semiconductor and the fifth island-shaped semiconductor is formed in the pixel region
  • the third semiconductor region transmits blue wavelength light, green wavelength light, and red wavelength light incident from an upper end surface of the island-shaped semiconductor, The third semiconductor region absorbs blue wavelength light incident from the top surface of the island-shaped semiconductor,
  • the plurality of island-shaped semiconductors are A seventh island-shaped semiconductor having a diode region that performs photoelectric conversion of blue wavelength light, green wavelength light, and red wavelength light transmitted through the third semiconductor region, and accumulation of signal charges obtained by the photoelectric conversion;
  • An eighth island-shaped semiconductor having a diode region that performs photoelectric conversion of green wavelength light and red wavelength light transmitted through the third semiconductor region and accumulation of the photoelectrically converted signal charge;
  • a thickness of the third semiconductor region of the eighth island-shaped semiconductor is formed to be greater than a thickness of the third semiconductor region of the seventh island-shaped semiconductor;
  • a ninth island-shaped semiconductor having the same structure as the second semiconductor region and the third semiconductor region in the seventh island-shaped semiconductor and the eighth island-shaped semiconductor is formed in the pixel region, A primary color type or complementary color type color filter is
  • An insulating layer that transmits light is formed between the substrate and the first semiconductor region, and the insulating layer has a thickness from the insulating layer out of the rays incident from the top surface of the island-shaped semiconductor. It is preferable that the red wavelength region component of the light beam returning to the diode region of the island-shaped semiconductor is set to be larger than the green wavelength component.
  • the island-shaped semiconductors having at least two different thicknesses are arranged in a zigzag shape or a checkered shape.
  • FIG. 1 is a cross-sectional structure diagram of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention. It is a top view of the solid-state imaging device concerning a 1st embodiment. It is a cross-section figure explaining the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning a 1st embodiment. It is a cross-section figure explaining the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning a 1st embodiment. It is a cross-section figure explaining the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning a 1st embodiment. It is a cross-section figure explaining the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning a 1st embodiment. It is a cross-section figure explaining the manufacturing method of the solid-state imaging device concerning a 1st embodiment.
  • FIG. 8A It is a cross-sectional structure diagram of a conventional solid-state imaging device capable of color imaging without forming red (R), green (G), and blue (B) color filters.
  • the light absorption characteristics from the Si surface to the inside of the red (R), green (G), and blue (B) wavelength light in silicon (Si) are shown.
  • 8A shows spectral sensitivity characteristics of red (R), green (G), and blue (B) signal outputs of the solid-state imaging device of FIG. 8A. It is a top view of the solid-state imaging device of FIG. 8A.
  • FIG. 1A shows a cross-sectional structure of the solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • signal line N + regions 2a, 2b, and 2c are formed on a substrate 1.
  • Island-like semiconductors H1, H2, and H3 are formed on the signal line N + regions 2a, 2b, and 2c.
  • P regions 3a and 3b which are mother semiconductor regions serving as a mother body constituting the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 so as to be connected to the signal lines N + regions 2a, 2b, and 2c.
  • Insulating layers 4a, 4b and 4c are formed on the outer periphery of P regions 3a, 3b and 3c, and insulating layers 4a, 4b and 4c are interposed, and conductor layer 5 is formed on the outer periphery of island-like semiconductors H1, H2 and H3. Has been.
  • the conductor layer 5 is formed so as to connect the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3.
  • N regions 6a, 6b, and 6c are formed on the outer peripheral portions of the P regions 3a, 3b, and 3c on the outer peripheral surface of the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 and above the upper end of the conductor layer 5.
  • P + regions 7a, 7b, and 7c are formed on the surface layers of the upper ends of the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 so as to contact the N regions 6a, 6b, and 6c and the P regions 3a, 3b, and 3c.
  • the heights (thicknesses) of the island-like semiconductors H1, H2, and H3 of the P + regions 7a, 7b, and 7c are different from each other (in FIG. 1A, the thickness of the P + region 7a (here, light corresponds to the depth from the upper end surface layer of the island-like semiconductor H1, H2, H3 incident. hereinafter, P + region 7b, and also applies to such P + regions 7c.) is L7a, P + The thickness of the region 7b is L7b, and the thickness of the P + region 7c is L7c).
  • L7a is thinner than L7b
  • L7b is thinner than L7c (L7a ⁇ L7b ⁇ L7c).
  • All of the P + regions 7 a, 7 b and 7 c are connected to the pixel selection line conductor layer 8.
  • a first interlayer insulating layer 9a is formed on the substrate 1 so as to surround the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3.
  • a conductor layer 5 is formed on the first interlayer insulating layer 9a, and a second interlayer insulating layer 9b is formed on the conductor layer 5 and the first interlayer insulating layer 9a.
  • An overcoat insulating layer 9 c is formed on the second interlayer insulating layer 9 b and the pixel selection line conductor layer 8.
  • photodiode regions 10a, 10b, and 10c are formed from P regions 3a, 3b, and 3c and N regions 6a, 6b, and 6c in the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3.
  • signal charges here, in the photoelectric conversion regions of the photodiode regions 10a, 10b, 10c
  • free electrons are generated.
  • the generated signal charges are accumulated mainly in the N regions 6a, 6b and 6c of the photodiode regions 10a, 10b and 10c.
  • the N regions 6a, 6b, and 6c are gates
  • the P + regions 7a, 7b, and 7c are sources
  • a junction field effect transistor having drains 3b and 3c is formed.
  • the drain-source current (output signal) of the junction field effect transistor changes according to the signal charge amount accumulated in the N regions 6a, 6b, 6c, and the signal line N + region 2a. 2b and 2c are taken out as signal outputs.
  • the N regions 6a, 6b, and 6c of the photodiode regions 10a, 10b, and 10c are the source
  • the conductor layer 5 is the gate
  • the signal line N + regions 2a, 2b, and 2c are A MOS transistor is formed using P regions 3a, 3b, 3c as channels between the drain and N regions 6a, 6b, 6c and the signal line N + regions 2a, 2b, 2c.
  • the signal charges accumulated in the N regions 6a, 6b, and 6c are applied with a signal line N + by applying an on-voltage (high level voltage) to the conductor layer 5 that is the gate of the MOS transistor.
  • the regions 2a, 2b and 2c are removed.
  • the cross section of the solid-state imaging device according to the present embodiment differs from the conventional solid-state imaging device shown in FIG. 7C in the following two points. That is, one is that the RGB color filters (color filters B1, G1, R1) formed in the conventional solid-state imaging device are not formed in the solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • the other is that the P + regions 117a, 117b, and 117c have the same thickness in the solid-state imaging device of the conventional example, whereas the P + regions 7a, 7b, and 7c in the solid-state imaging device according to the present embodiment are the same. The thickness is different from each other.
  • the thickness L7a of the P + region 7a is preferably 0.1 ⁇ m or less.
  • the thickness L7b of the P + region 7b is preferably about 0.4 ⁇ m, and the thickness L7c of the P + region 7c is preferably about 1.2 ⁇ m.
  • the height of the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 is preferably about 2 ⁇ m, and the height LG of the conductor layer 5 surrounding the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 is preferably 0.2 ⁇ m or less.
  • the thicknesses of these components differ depending on the light transmission characteristics of an infrared cut filter provided in front of the solid-state imaging device or the required color reproduction characteristics in order to obtain predetermined spectral sensitivity characteristics.
  • P + regions 7a, 7b, and 7c are present in many holes. Therefore, P + regions 7a, 7b, of the incident light incident from the surface of the 7c, P + regions 7a, 7b, the signal charges generated by light absorbed in 7c (in this case free electrons), P + Recombination with many holes present in the regions 7a, 7b, 7c and disappear. For this reason, the P + regions 7a, 7b, and 7c are ineffective regions with respect to light sensitivity.
  • photodiode regions 10a, 10b, and 10c are formed by the N regions 6a, 6b, and 6c and the P regions 3a, 3b, and 3c, and these photodiode regions 10a, 10b, 10c becomes a photoelectric conversion region.
  • the signal charges generated in the photoelectric conversion region are accumulated mainly in the N regions 6a, 6b, and 6c.
  • the thickness L7b of the P + region 7a is about 0.4 ⁇ m, blue (B) wavelength light is incident on the P + region 7b from the incident light incident from the surface of the P + region 7b. Absorbed.
  • the photodiode region 10b composed of the N region 6b and the P region 3b, signal charges mainly due to green (G) wavelength light and red (R) wavelength light are generated, and the generated signal charges are mainly generated in the N region 6b. Accumulated.
  • the thickness L7c of the P + region 7c is about 1.2 ⁇ m, the blue (B) wavelength light and the green (G) wavelength light are absorbed by the P + region 7c. For this reason, a signal charge mainly due to red (R) wavelength light incident from the surface of the P + region 7c is generated in the photodiode region 10c including the N region 6c and the P region 3c, and the generated signal charge is Accumulated mainly in the N region 6c.
  • the signal charges accumulated in the N regions 6a, 6b and 6c are read out as signal currents from the signal line N + regions 2a, 2b and 2c by applying a high level voltage to the conductor layer 5.
  • the signal charges read from the signal line N + region 2b are generated mainly from the incident green (G) wavelength light and red (R) wavelength light, and the signal read from the signal line N + region 2c.
  • the charge is mainly generated from incident red (R) wavelength light. Therefore, a green (G) signal is obtained by subtracting the signal current derived from the signal line N + region 2c from the signal current derived from the signal line N + region 2b by an external arithmetic circuit.
  • the signal current read from the signal line N + region 2a is a signal generated mainly from incident red (R) wavelength light, green (G) wavelength light, and blue (B) wavelength light.
  • the green (G) signal and the red (R) signal obtained by the arithmetic processing described above, and the blue (B) wavelength light, the green (G) wavelength light, the red color read from the signal line N + region 2a are mainly used.
  • the blue (B) signal can be obtained by subtracting the (R) wavelength light signal from an external circuit.
  • the island-shaped semiconductor H1 becomes a blue (B) pixel
  • the island-shaped semiconductor H2 becomes a green (G) pixel
  • the island-shaped semiconductor H3 becomes a red (R) pixel.
  • the solid-state imaging device can perform color imaging without providing an RGB color filter.
  • FIG. 1B shows a plan view of the solid-state imaging device according to this embodiment in which pixels including the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 shown in FIG. 1A are arranged two-dimensionally (matrix).
  • a sectional view taken along one-dot chain line A-A 'in FIG. 1B corresponds to FIG. 1A.
  • island-shaped semiconductors H11 to H33 are two-dimensionally arranged (H11 corresponds to H1, H12 in FIG. 1A, and H13 corresponds to H3, respectively).
  • the signal line N + regions 2a, 2b, and 2c are formed in a strip shape in the vertical direction.
  • island-shaped semiconductors H11, H21, H31 of blue (B) pixels are arranged on the signal line 2a.
  • Island-like semiconductors H12, H22, and H32 of green (G) pixels are arranged on the signal line 2b.
  • Island-like semiconductors H13, H23, H33 of red (R) pixels are arranged on the signal line 2c.
  • the conductor layer 5a (corresponding to the conductor layer 5 in FIG. 1A), the conductor layer 5b, and the conductor layer 5c respectively surround the outer periphery of the island-shaped semiconductors H11 to H13, H21 to H23, and H31 to H33 arranged in the horizontal direction. At the same time, these island-shaped semiconductors H11 to H13, H21 to H23, and H31 to H33 are formed so as to be connected to each other.
  • the pixel selection line conductor layer 8a (corresponding to the pixel selection line conductor layer 8 in FIG. 1A), the pixel selection line conductor layer 8b, and the pixel selection line conductor layer 8c are arranged in the form of island-like semiconductors H11 to H13 arranged in the horizontal direction.
  • the outer peripheral portions of H21 to H23 and H31 to H33 are surrounded, and the island-shaped semiconductors H11 to H13, H21 to H23, and H31 to H33 are formed so as to be connected to each other.
  • signal readout of the pixels H11 to H33 is performed by the same operation as that of the conventional solid-state imaging device shown in FIG. 7B.
  • this solid-state imaging device can perform color imaging without providing an RGB color filter on the island-shaped semiconductors H11 to H33.
  • the RGB color filters B1, B2, B3, R1, R2, R3, G1, G2, and G3 are formed so as to surround the island-shaped semiconductors P11 to P33. In order to secure the upper mask alignment margin, it was necessary to provide a space between the island-shaped semiconductors P11 to P33.
  • the solid-state imaging device it is not necessary to secure such a manufacturing mask alignment margin, and accordingly, the space between the island-shaped semiconductors P11 to P33 can be reduced. it can. As a result, it is possible to increase the pixel density by increasing the density of forming the island-shaped semiconductors H11 to H33, or to increase the sensitivity by increasing the diameter of the island-shaped semiconductors H11 to H33 itself.
  • the solid-state imaging device differs from the conventional solid-state imaging device shown in FIGS. 6, 7C, and 8A in that the wavelength light of blue (B), green (G), and red (R) is used.
  • the white (W) wavelength signal including all of the above can be extracted from the island-shaped semiconductor H1 that is the blue (B) pixel.
  • the solid-state imaging device of the conventional example shown in FIGS. 6 and 7C since RGB color filters are provided on each pixel, all the blue (B), green (G), and red (R) wavelength light is directly included. A white (W) wavelength signal cannot be obtained.
  • the diode regions 126a, 126b, and 126c can obtain blue (B), green (G), and red (R) wavelength light signals independently from each other. , A white (W) wavelength signal cannot be obtained.
  • the island-shaped semiconductor H1 is a blue (B) pixel and also functions as a white (W) pixel. As a result, a solid-state imaging device with high sensitivity and high dynamic range can be obtained.
  • the RGB color filter is not necessary, so that the cost can be reduced.
  • each RGB color signal is processed by processing signal currents from the signal line N + regions 2a, 2b, and 2c of the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 arranged in the horizontal direction. I got it.
  • the arrangement of the P + regions (corresponding to the P + regions 7a, 7b, and 7c in FIG. 1A) of the upper surface portions of the island-shaped semiconductors H11 to H33 arranged in the vertical direction shown in FIG. 1B is not limited to this. By doing so, the arrangement of the RGB pixels can be changed.
  • a color signal is obtained by arithmetic processing of signal currents from the island-shaped semiconductors H11 to H33 constituting the color pixels for the respective colors (red, green, and blue) arranged in the vertical direction.
  • the island-shaped semiconductors H11 to H33 arranged in the vertical direction are not the same color pixel, for example, a color imaging solid-state imaging device in which color pixels such as a Bayer type arrangement are arranged in a checkered pattern is obtained.
  • the arrangement of the P + regions (corresponding to the P + regions 7a, 7b, and 7c in FIG. 1A) on the top surface layer of the island-shaped semiconductors H11 to H33 is changed.
  • a solid-state imaging device in which color pixels are arranged in a stripe shape or a checkered shape is realized.
  • the signal line N + regions 2a, 2b, and 2c function as the drains of the junction field effect transistors and function as drains that remove the signal charges accumulated in the N regions 6a, 6b, and 6c. And have.
  • the technical idea of the present invention is not limited to this, and the signal line N + regions 2a, 2b, and 2c are used to remove signal charges from the P + region as the signal line, the P region connected to the P + region, and the signal charges.
  • the present invention can also be applied to a structure (for example, see Patent Document 4) that is a region formed of the N + region. That is, the signal line N + region may be configured by a plurality of semiconductor regions having a predetermined function. Such a configuration can also be applied to other embodiments of the present invention described below.
  • the technical idea of the present invention is a structure in which a P + region is provided on the outer periphery of the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 and between the N regions 6a, 6b, and 6c and the insulating layers 4a, 4b, and 4c (for example, it is applicable also to patent documents 5 and 6). Such a configuration can also be applied to other embodiments of the present invention described below.
  • the signal charge accumulated in the N regions 6a, 6b, 6c is applied to the signal line N by applying an on-voltage (high level voltage) to the conductor layer 5 that is the gate of the MOS transistor. + Removed in regions 2a, 2b, 2c.
  • an on-voltage high level voltage
  • the pixel selection line P + regions 7a, 7b, 7c and the signal line N + regions 2a, 2b This can also be done by simultaneously applying a high level voltage to 2c.
  • Such a configuration can also be applied to other embodiments of the present invention described below.
  • the thickness L7a of the P + region 7a is thinner than the thickness L7b of the P + region 7b.
  • the thickness L7b of the P + region 7b is thinner than the thickness L7c of the P + region 7c (L7a ⁇ L7b ⁇ L7c).
  • FIG. 2A to 2D show an example of a manufacturing method of the solid-state imaging device according to the first embodiment shown in FIG. 1A.
  • signal lines N + layers 2a, 2b, 2c are formed on a substrate 1, and island-like semiconductors H1, H2, H3 are formed on the signal line N + regions 2a, 2b, 2c. To do.
  • the insulating layer 9a is formed between the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 and on the substrate 1, and the insulating layer 4a is formed on the outer periphery of the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3.
  • a conductor layer 5 is formed on the outer peripheral portion of the insulating layer 9a and the insulating layers 4a of the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3, and P regions 3a and 3b of the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 above the conductor layer 5 are formed.
  • the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 are silicon (Si)
  • N regions 16a, 16b, and 16c are formed on the outer periphery of 3c by arsenic (As) ion implantation.
  • an insulating layer 17 is formed on the conductor layer 5 between the insulating layer 9a and the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3, and the insulating layer 17 and the island-shaped semiconductors H1 and H1, for example, using CMP (Chemical-Mechanical-Polish).
  • the heights of H2 and H3 are made equal to each other, the surface is flattened, and a thin insulating layer 18 is formed thereon.
  • a photoresist layer 19 having an opening is formed on the island-like semiconductor H3.
  • boron (B) ions for example, acceptor impurities are implanted through the opening of the photoresist layer 19, and a P + region having a depth L7c is formed in the upper surface layer of the island-shaped semiconductor H3. 20c is formed.
  • boron (B) ions are not implanted into the island-shaped semiconductors H1 and H2. Thereafter, the photoresist layer 19 is removed.
  • a P + region 20b having a depth L7b is formed on the top surface layer of the island-shaped semiconductor H2 by a method similar to the method for forming the P + region 20c of the island-shaped semiconductor H3 described above.
  • the photoresist layer is removed.
  • boron (B) ion implantation is performed on the entire surface layer of the insulating layer 18 to form a P + region 20a having a depth L7a on the upper surface portion of the island-shaped semiconductor H1.
  • boron (B) ions are implanted into the surface layer portions of the island-shaped semiconductors H2 and H3 to the position indicated by the dotted line in FIG. 2C.
  • P + region 20b, the 20c already a large amount of boron (B) ions, because it is injected to a position deeper than the P + regions 20a, the P + region 20b, does not affect the electrical properties of 20c .
  • the insulating layer 17 and the insulating layers 4a, 4b, and 4c in the outer peripheral portion of the top surface layer of the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 are removed, and the P + regions 20a, 20b, and 20c are formed on the insulating layer 17.
  • the pixel selection line conductor layer 8 is formed so as to be connected.
  • an overcoat insulating layer 9 c is formed on the P + regions 20 a, 20 b, 20 c, the pixel selection line 8, and the insulating layer 17. Thereby, the solid-state imaging device according to the first embodiment shown in FIG. 1A is manufactured.
  • FIG. 3A shows a cross-sectional structure diagram of the solid-state imaging device of the present embodiment.
  • pixel structures are formed in island-like semiconductors H1, H2, and H3 in the same manner as the solid-state imaging device of the first embodiment shown in FIG. 1A.
  • An insulating layer 9 d is formed on the interlayer insulating layer 9 b and the pixel selection line conductor layer 8. The upper surface of the insulating layer 9d is planarized.
  • a green (G) color filter 12 is formed on the island-shaped semiconductor H2 and the interlayer insulating layer 9d.
  • An overcoat insulating layer 9e is formed on the interlayer insulating layer 9d and the green (G) color filter 12.
  • the island-shaped semiconductor H1 is a blue (B) pixel
  • the island-shaped semiconductor H2 is a green (G) pixel
  • the island-shaped semiconductor H3 is This is a red (R) pixel.
  • the green (G) color filter 12 is formed on the island-like semiconductor H2 that is the green (G) pixel, the signal line N + region of the island-like semiconductor H3 shown in FIG. 1A.
  • a green (G) signal can be obtained directly from the signal line N + region 2b without performing arithmetic processing with the signal from 2c.
  • the red (R) signal is obtained directly from the island-shaped semiconductor H3, which is a red (R) pixel, as in FIG. 1A.
  • the blue (B) signal is obtained by arithmetic processing of the signal from the island-shaped semiconductor H1 that is the blue (B) pixel and the already obtained green (G) signal and red (R) signal. Thereby, an RGB color signal is obtained.
  • a green (G) signal is a main signal component of a luminance signal that represents the contour of an image, and is also an important signal component in color reproduction, so that a more accurate green (G) signal can be obtained.
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment requires the green (G) color filter 12.
  • the solid-state imaging device is faithful to the light from the subject without using three RGB color filters as in the conventional solid-state imaging device.
  • a solid-state imaging device for color imaging capable of obtaining a green (G) signal can be realized.
  • FIG. 3B shows a plan view of a solid-state imaging device in which the pixels shown in FIG. 3A are arranged two-dimensionally (matrix).
  • FIG. 3A corresponds to a cross-sectional view taken along one-dot chain line BB ′ in FIG. 3B.
  • Green (G) color filters 12a, 12b, and 12c green (G) color filter 12a corresponds to green (G) color filter 12 in FIG. 3A) are on island-like semiconductors H12, H22, and H32.
  • the island-shaped semiconductors H12, H22, and H32 are formed so as to cover them.
  • the solid-state imaging device is formed in the same manner as the solid-state imaging device shown in FIG. 1B except for the green (G) color filters 12a, 12b, and 12c.
  • the green (G) color filters 12a, 12b, and 12c require a mask alignment margin for manufacturing between the island-shaped semiconductors H12, H22, and H32, but unlike the solid-state imaging device of the conventional example. Since the blue (B) color filter and the red (R) color filter are unnecessary, the pixel density and cost can be reduced unlike the conventional solid-state imaging device.
  • the solid-state imaging device since a green (G) signal is obtained directly, a red (R) signal obtained directly from the island-shaped semiconductors H13, H23, and H33, and the island-shaped semiconductors H11 and H21.
  • a blue (B) signal faithful to the light from the subject can be obtained as compared with the solid-state imaging device according to the first embodiment.
  • the island-shaped semiconductors H11, H21, and H31 are blue (B) pixels and function as white (W) pixels, a solid-state imaging device having high sensitivity and a high dynamic range is realized.
  • FIG. 3C shows a cross-sectional structure diagram of a mode in which the blue (B) color filter 11 is formed on the island-shaped semiconductor H1 in the solid-state imaging device of the present embodiment.
  • the pixel structures of the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 are formed by a manufacturing method similar to that of the solid-state imaging device of the first embodiment shown in FIG. 1A.
  • An insulating layer 9 d is formed on the interlayer insulating layer 9 b and the pixel selection line conductor layer 8. The upper surface of the insulating layer 9d is planarized.
  • a blue (B) color filter 11 is formed on the island-shaped semiconductor H1 and the interlayer insulating layer 9d.
  • an overcoat insulating layer 9e is formed on the interlayer insulating layer 9d and the blue (B) color filter 11.
  • a blue (B) signal is obtained directly from the island-shaped semiconductor H1.
  • the blue (B) wavelength light reaches the photodiode region 10a, which is the photoelectric conversion region of the island-shaped semiconductor H1, as compared with the green (G) wavelength light and the red (R) wavelength light.
  • G green
  • R red
  • the blue (B) color filter 10 is required.
  • the three RGB color filters are not used, so A blue (B) signal more faithful to light can be obtained.
  • a white (W) signal cannot be obtained directly from the independent island-shaped semiconductors H1, H2, and H3.
  • an island-shaped semiconductor having a structure similar to that of the island-shaped semiconductor H1 not provided with the blue (B) color filter 11 is separated from the island-shaped semiconductor H1 provided with the blue (B) color filter 11.
  • a white (W) signal can be obtained from the island-shaped semiconductor.
  • a blue (B) signal having high color reproducibility can be obtained, and high sensitivity and high dynamic range can be realized in the solid-state imaging device. .
  • this embodiment has little effect even when applied to a solid-state imaging device in which a red (R) color filter is formed on the island-shaped semiconductor H3.
  • the island-shaped semiconductor H3 can obtain a red (R) signal by itself. This is effective when a predetermined color filter is provided on the island-shaped semiconductor (in FIG. 1A, the island-shaped semiconductors H1 and H2 correspond) in order to obtain a plurality of color wavelength light component signals. Is obtained.
  • the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even when complementary color filters such as cyan (Cy) and magenta (Mg) are used.
  • cyan (Cy) color filter that transmits blue (B) wavelength light and red (R) wavelength light
  • Mg magenta
  • a cyan (Cy) color filter that transmits blue (B) wavelength light and red (R) wavelength light is provided on the island-shaped semiconductor H2
  • the signal output obtained from the island-shaped semiconductor H2 and the island-shaped semiconductor H3 A blue (B) signal output is obtained by arithmetic processing with the obtained red (R) signal output.
  • a green (G) signal output is obtained by calculating the obtained red (R) signal output, blue (B) signal output, and the signal output from the island-shaped semiconductor H1.
  • FIG. 4A shows a cross-sectional structure of the solid-state imaging device according to this embodiment.
  • Island-like semiconductors H1, H2A, and H3 are formed on the signal line N + regions 2a, 2b, and 2c.
  • a green (G) color filter 12 is formed on the island-shaped semiconductor H2A.
  • the structure of the island-shaped semiconductors H1 and H3 is the same as that of the island-shaped semiconductors H1 and H3 shown in FIG. 3A.
  • the island-shaped semiconductor H1 is for blue (B) signals
  • the island-shaped semiconductor H3 is red ( R) For signals.
  • the green (G) signal island-like semiconductor H2A has the same structure as the island-like semiconductor H1, which is different from the configuration shown in FIG. 3A.
  • the thicknesses of the P + region 7bb and the N region 6bb are equal to the thicknesses of the P + region 7a and the N region 6a of the island-shaped semiconductor H1, respectively.
  • the green (G) color filter 10 is formed on the island-shaped semiconductor H2A, a green (G) signal can be obtained directly from the island-shaped semiconductor H2A.
  • the blue (B) color filter and the red (R) color filter are not necessary. In comparison, higher pixel density can be realized.
  • color reproduction characteristics that are further excellent overall can be obtained.
  • the island-shaped semiconductor H1 is a blue (B) pixel and can function as a white (W) pixel, thereby realizing a solid-state imaging device having high sensitivity and a high dynamic range. can do.
  • the island-shaped semiconductor structure including the P + regions 7a and 7bb having the same thickness, the island-shaped semiconductors H1 and H2A, and the island-shaped semiconductor H3 having the P + region thicker than the P + regions 7a and 7bb.
  • a solid-state imaging device having the same characteristics as in FIG. 3A can be realized.
  • the step of forming the P + region 7b of the island-shaped semiconductor H2 in the solid-state imaging device shown in FIG. 3A becomes unnecessary, and the P + regions 7a and 7bb of the island-shaped semiconductors H1 and H2A are formed simultaneously. Therefore, the solid-state imaging device can be obtained at a lower cost than the solid-state imaging device of FIG. 3A.
  • FIG. 4B shows a structural cross-sectional view when the red (R) color filter 13 is formed on the island-shaped semiconductor H3A in the solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • island-shaped semiconductors H1, H2, and H3A are formed on the signal line N + regions 2a, 2b, and 2c.
  • the structures of the island-shaped semiconductors H1 and H2 are the same as the island-shaped semiconductors H1 and H2 shown in FIG. 3A.
  • the island-shaped semiconductor H1 is for blue (B) signals
  • the island-shaped semiconductor H2 is green ( G) For signals.
  • the red (R) signal island-like semiconductor H3A has the same structure as the island-like semiconductor H1, which is different from the configuration shown in FIG. 3A.
  • the thicknesses of the P + region 7cc and the N region 6cc are equal to the thicknesses of the P + region 7a and the N region 6a of the island-shaped semiconductor H1, respectively. Since the red (R) color filter 13 is formed on the island-shaped semiconductor H3A, a red (R) signal can be obtained directly from the island-shaped semiconductor H3A. As described above, a color solid-state imaging device having two structures of the island-shaped semiconductors H1 and H3A having the P + regions 7a and 7cc having the same thickness and the island-shaped semiconductor H2 having the P + region 7b thicker than the P + regions 7a and 7cc. realizable.
  • the step of forming the P + region 7c of the island-shaped semiconductor H3 in the solid-state imaging device shown in FIG. 3A becomes unnecessary, and the P + regions 7a and 7cc of the island-shaped semiconductors H1 and H3A can be formed simultaneously. Therefore, the solid-state imaging device can be obtained at a lower cost than the solid-state imaging device shown in FIG. 3A.
  • insulating layer 20 that transmits light is formed on semiconductor substrate 1a that absorbs light. Thereafter, pixels are formed in the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 in the same manner as in the first embodiment shown in FIG. 1A.
  • a part of the incident light beam 14a incident on the red (R) island-shaped semiconductor H3 and reaching the surface of the insulating layer 20 passes through the insulating layer 13 and passes through the semiconductor substrate 1a. It is divided into a light ray that enters the inside, a reflected light ray 14b reflected at the interface between the signal line N + region 2c and the insulating layer 20, and a reflected light ray 14c reflected at the interface between the semiconductor substrate 1a and the insulating layer 20. Among these, some of the reflected light rays 14b and 14c reach the diode region 10c, which is a photoelectric conversion region, and generate signal charges.
  • the intensity of the reflected light beams 14b and 14c is larger in the red (R) wavelength light than in the green (G) wavelength light.
  • the thickness of the insulating layer 20 is set.
  • the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 are formed of silicon (Si)
  • the height of 2 ⁇ m of the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 is determined by the red (R) wavelength light absorption characteristics.
  • the height of the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 can be lowered without causing a decrease in sensitivity.
  • manufacturing advantages such as easy processing of the conductor layer 118a formed on the bottom of the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 are obtained. It is done.
  • the absorption of red (R) wavelength light in the diode region 10c is increased, thereby realizing high sensitivity of the solid-state imaging device.
  • a transparent insulating layer is provided between the semiconductor substrate and the island-shaped semiconductor constituting the pixel, and the green (G) wavelength light or the red (R) wavelength light due to the multiple reflection effect on the transparent insulating layer.
  • the height of the island-shaped semiconductor is reduced to facilitate the manufacturing method or increase the sensitivity (see, for example, Patent Document 3).
  • red (R) wavelength light absorbed in the P + region 7c does not contribute to the signal charge.
  • the degree of light absorption is higher at the upper part of the island-shaped semiconductor H3, and therefore, a sensitivity reduction due to light absorption of red (R) wavelength becomes a problem.
  • a decrease in sensitivity is reduced.
  • the primary color type or complementary color type color pixel is changed by changing the arrangement of the P + regions 7a, 7b, and 7c having different thicknesses in the upper surface layer of the island-shaped semiconductors H11 to H33.
  • the arrangement can be applied to a checkered arrangement such as a stripe shape or a Bayer type arrangement.
  • each island-shaped semiconductor can be caused to function as a predetermined color signal pixel by signal processing.
  • the P regions 3a, 3b, and 3c are P regions, but may be intrinsic semiconductor regions that form diodes with the N regions 6a, 6b, and 6c. Such a configuration can be similarly applied to other embodiments of the present invention.
  • the substrate 1 in FIG. 1A may be an insulating layer or a semiconductor layer as long as the pixels formed in the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 can perform a predetermined imaging operation.
  • the N + regions 2a, 2b, and 2c below the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 are signal lines
  • the conductor layer 8 is connected to the P + regions 7a, 7b, and 7c above.
  • the N + regions 2a, 2b, and 2c below the island-shaped semiconductors H1, H2, and H3 are the pixel selection lines
  • the conductor layer 8 that is connected to the upper P + regions 7a, 7b, and 7c is the signal line. It is good.
  • the conductor layers 8a, 8b, and 8c are formed in the vertical direction of the drawing, and the N + regions 2a, 2b, and 2c are formed in the horizontal direction, respectively.
  • Such a configuration can be similarly applied to other embodiments of the present invention.
  • FIG. 1A the case of the signal line N + regions 2a, 2b, 2c, island-shaped semiconductor P regions 3a, 3b, 3c, diode N regions 6a, 6b, 6c, and P + regions 7a, 7b, 7c has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the signal line P + regions 2a, 2b, 2c, diode P regions 6a, 6b, 6c, and N + regions 7a, 7b, 7c may be used.
  • Such a configuration can be similarly applied to other embodiments of the present invention.
  • the pixel selection line conductor layer 8 may use a transparent (indium tin oxide) layer in addition to the metal material layer.
  • the pixel selection line conductor layer may be formed so as to cover the surface of the P + region.
  • the present invention can be widely applied to a solid-state imaging device for color imaging in which pixels are formed using island-shaped semiconductors.
  • Substrate 2a, 2b, 2c Signal line N + region H1, H2, H3, H11 to H33, H2A, H3A Island-like semiconductor 3a, 3b, 3c P region 4a, 4b, 4c Insulating layer 5, 5a, 5b, 5c Conductor Layer 6a, 6b, 6c, 16a, 16b, 16c N region 7a, 7b, 7c, 20a, 20b, 20c P + region 8, 8a, 8b, 8c Pixel selection line conductor layer 9a First interlayer insulating layer 9b, 17th Two-layer insulating layer 9c Overcoat insulating layer 10a, 10b, 10c, 10bb, 10cc Photodiode region 11 Blue (B) color filter 12, 12a, 12b, 12c Green (G) color filter 13 Red (R) color Filter 14a Incident light 14b, 14c Reflected light 18 Insulating layer 19 Photoresist 20 Insulating layer

Abstract

　固体撮像装置において、基板（１）上に形成した島状半導体（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）内の上部のＰ領域（３ａ、３ｂ、３ｃ）の外周部に光電変換ダイオードとなるＮ領域（６ａ、６ｂ、６ｃ）が形成され、Ｎ領域（６ａ、６ｂ、６ｃ）とＰ領域（３ａ、３ｂ、３ｃ）に接するように、島状半導体（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）の上端部の表層部に画素選択線導体層（８）に接続されるＰ＋領域（７ａ、７ｂ、７ｃ）が形成されている。Ｐ＋領域（７ａ）の厚さがＰ＋領域（７ｂ）より薄く、かつ、Ｐ＋領域（７ｂ）の厚さがＰ＋領域（７ｃ）より薄い。

Description

固体撮像装置
　本発明は、固体撮像装置、詳しくは、島状半導体（柱状半導体）を用いて画素を形成し、高画素密度化、高感度化、高ダイナミックレンジ化が実現できるカラー撮像用固体撮像装置に関する。
　ＣＣＤ及びＣＭＯＳ型などのカラー撮像用固体撮像装置はビデオカメラ、スティールカメラなどに多く用いられている。そして、これらの用途では、カラー撮像用固体撮像装置の高画素密度化、高感度化、高ダイナミック化などの性能向上が求められている。
　図６に、従来例のＣＭＯＳ型カラー固体撮像装置における断面構造図を示す(例えば、特許文献１を参照)。
　Ｐ領域（以下、アクセプタ不純物を含むＰ型半導体領域を「Ｐ領域」で示す。）シリコン（以下、「Ｓｉ」で示す。）基板１００表面に、例えばＬＯＣＯＳ（Local　Oxidation of Silicon）法によって分離（Isolation）用酸化シリコン層（以下、ＳｉＯ２層で表す）１０１ａ～１０１ｄが形成されている。これら分離用ＳｉＯ２層１０１ａ～１０１ｄの間に、Ｎ領域（以下、ドナー不純物を含んだＮ形半導体領域を「Ｎ領域」で示す。）１０２ａ～１０２ｃが形成されている。
　図６では、Ｐ領域基板１００とＮ領域１０２ａ～１０２ｃとによって、ＰＮ接合によるフォトダイオードが形成されている。Ｎ領域１０２ａ～１０２ｃの上面から入射した入射光（電磁エネルギー波）は、Ｎ領域１０２ａ～１０２ｃと、この下方のＰ領域基板１００において光電変換され、信号電荷（この場合、自由電子）が発生する。発生した信号電荷は、フォトダイオードに蓄積され、所定の時期に信号出力電流として外部に設けた出力回路に取り出される。
　分離用ＳｉＯ２層１０１ａ～１０１ｄとＮ領域１０２ａ～１０２ｃ上に、層間ＳｉＯ２層１０３が形成されている。この層間ＳｉＯ２層１０３上に金属配線１０４ａ～１０４ｄが形成されている。そして、層間ＳｉＯ２層１０３と金属配線１０４ａ～１０４ｄ上に、例えばＳｉＯ２又は有機材料層からなる保護用絶縁層１０５が形成されている。
　図６では、保護用絶縁層１０５の上面は平坦化されている。この保護用絶縁層１０５上に、上面に垂直な方向から見てフォトダイオードを形成するＮ領域１０２ａ～１０２ｃを囲むように、赤色（Ｒ）用カラーフィルタ１０６Ｒ、緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１０６Ｇ、青色（Ｂ）用カラーフィルタ１０６Ｂが配置されている。そして、赤色（Ｒ）用カラーフィルタ１０６Ｒ、緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１０６Ｇ、青色（Ｂ）用カラーフィルタ１０６Ｂの間には分離用絶縁層１０７ａ～１０７ｃが形成されている。
　Ｎ領域１０２ａ～１０２ｃの上面から入射した入射光のなかで、赤色（Ｒ）用カラーフィルタ１０６Ｒは、主として赤色波長光を透過させる層である。緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１０６Ｇは、主として緑色波長光を透過させる層である。青色（Ｂ）用カラーフィルタ１０６Ｂは、主として青色波長光を透過させる層である。
　赤色（Ｒ）用カラーフィルタ１０６Ｒ（以下、「カラーフィルタ１０６Ｒ」と略記する。）、緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１０６Ｇ（以下、「カラーフィルタ１０６Ｇ」と略記する。）、青色（Ｂ）用カラーフィルタ１０６Ｂ（以下、「カラーフィルタ１０６Ｂ」と略記する。）は、顔料又は染料を含むフォトレジストから形成される。緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１０６Ｇは、フォトリソグラフィ（Photolithography）技術によって形成され、保護絶縁層１０５とカラーフィルタ１０６Ｇ上から分離用絶縁層１０７ａで被覆される。フォトリソグラフィ技術によって、分離用絶縁層１０７ａ上にカラーフィルタ１０６Ｒと、カラーフィルタ１０６Ｂとが形成される。分離用絶縁層１０７ｃは、カラーフィルタ１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂの保護層としても機能する。
　図６に示すＰ領域基板１００上に形成された分離用ＳｉＯ２層１０１ａ～１０１ｄ、Ｎ層１０２ａ～１０２ｃ、金属配線１０４ａ～１０４ｄは、マイクロプロセッサ、メモリなどにおいて用いられている微細加工技術である先端ＣＭＯＳ微細加工技術によって形成されている。図６には示していないが、分離用ＳｉＯ２層１０１ａ～１０１ｄ、Ｎ領域１０２ａ～１０２ｃ、金属配線１０４ａ～１０４ｄと同様に、Ｐ領域基板１００上に、ドライバ回路、信号処理回路などを形成するためのＣＭＯＳトランジスタが、この先端ＣＭＯＳ微細加工技術によって形成されている。
　一方、カラーフィルタ１０６Ｒ、カラーフィルタ１０６Ｇ、カラーフィルタ１０６Ｂには、この先端ＣＭＯＳ微細加工技術を用いることができず、それとは別のフォトレジスト材料を用いるフォトリソグラフィ技術によって形成されている。
　このフォトリソグラフィ技術による、カラーフィルタ１０６Ｒ、カラーフィルタ１０６Ｇ、カラーフィルタ１０６Ｂの微細化可能寸法（最小加工寸法）は、前述した先端ＣＭＯＳ微細加工技術による微細化可能寸法よりも粗い（大きな）ものとなる。このように、このカラーフィルタ１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂに微細加工技術を適用することができないことが、ＣＭＯＳ固体撮像装置の更なる高画素密度化を阻んでいる。
　さらに、カラーフィルタ１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂを形成するためのプロセス、装置は、前述した先端ＣＭＯＳ微細加工技術で用いられるプロセス、装置とは異なり、コスト増大の原因となっている。これは、固体撮像装置のコスト低減化のための課題となっている。
　また、カラーフィルタ１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂ材料自体で光吸収が起こるため、カラーフィルタ１０６Ｒでは赤色（Ｒ）波長領域において光透過率１００％を実現できない。これと同様にカラーフィルタ１０６Ｇ、カラーフィルタ１０６Ｂにおいても、それぞれ、緑色（Ｇ）波長領域、青色（Ｂ）波長領域での光透過率１００％を実現できない。このように、カラーフィルタ１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂの光透過率の向上を阻害する光吸収が、ＣＭＯＳ型カラー固体撮像装置の高感度化を阻んでいる。
　以下、図７Ａ～図７Ｃを参照して、別の従来例のカラー撮像用固体撮像装置を説明する。
　図７Ａに、１個の島状半導体に１個の画素が構成されている固体撮像装置の断面構造図を示す（例えば、特許文献２を参照）。
　図７Ａを参照して、基板１１１上に、信号線Ｎ＋領域１１２（以下、ドナー不純物が多く含まれる半導体領域を「Ｎ＋領域」とする。）が形成されている。信号線Ｎ＋領域１１２上に島状半導体１１０が形成されている。島状半導体１１０内、かつ信号線Ｎ＋領域１１２に繋がるＰ領域１１３の外周部に絶縁層１１４が形成され、この絶縁層１１４を介在させて導体層１１５が形成されている。この導体層１１５の上方におけるＰ領域１１３の外周部に、Ｎ領域１１６が形成されている。このＮ領域１１６及びＰ領域１１３上に、Ｐ＋領域（以下、アクセプタ不純物が多く含まれる半導体領域を「Ｐ＋領域」とする。）１１７が形成されている。このＰ＋領域１１７は、画素選択線導体層１１８に接続されている。上述した絶縁層１１４は、島状半導体１１０の外周部を囲んだ状態で互いに繋がっている。この絶縁層１１４と同様に、導体層１１５も、島状半導体１１０の外周部を囲んだ状態で互いに繋がっている。
　この固体撮像装置では、島状半導体１１０内において、Ｐ領域１１３とＮ領域１１６とからフォトダイオード領域１１９が形成されている。ここで、島状半導体１１０の上端部表層のＰ＋領域１１７側から光が入射すると、当該フォトダイオード領域１１９における光電変換領域にて信号電荷（ここでは、自由電子）が発生する。そして、発生した信号電荷は、主としてフォトダイオード領域１１９のＮ領域１１６に蓄積される。
　また、島状半導体１１０内において、このＮ領域１１６をゲート、Ｐ＋領域１１７をソースとし、信号線Ｎ＋領域１１２近傍のＰ領域１１３をドレインとした接合電界効果トランジスタが構成されている。
　この固体撮像装置では、接合電界効果トランジスタのドレイン・ソース間電流（出力信号）が、Ｎ領域１１６に蓄積された信号電荷量に応じて変化し、信号線Ｎ＋領域１１２から信号出力として取り出される。
　さらに、島状半導体１１０内には、フォトダイオード領域１１９のＮ領域１１６をソース、導体層１１５をゲート、信号線Ｎ＋領域１１２をドレイン、Ｎ領域１１６と信号線Ｎ＋領域１１２間のＰ領域１１３とをチャネルとしたＭＯＳトランジスタが形成されている。
　この固体撮像装置では、Ｎ領域１１６に蓄積された信号電荷は、ＭＯＳトランジスタのゲートである導体層１１５にオン電圧（高レベル電圧）が印加されることで、信号線Ｎ＋領域１１２に除去される。
　なお、本明細書では、「高レベル電圧」とは、信号電荷が自由電子の場合は、より高いレベルの正電圧を示し、「低レベル電圧」とは、この「高レベル電圧」と比較して絶対値が低い電圧をいうものとする。したがって、信号電荷が正孔の場合は、「高レベル電圧」は、より低いレベルの負電圧を意味し、「低レベル電圧」とは、「高レベル電圧」よりも０Ｖに近い電圧をいうものとする。
　この固体撮像装置の撮像動作は、信号線Ｎ＋領域１１２、導体層１１５、Ｐ＋領域１１７にグランド電圧（＝０Ｖ）が印加された状態において、以下の（１）～（３）の動作からなる。
（１）島状半導体１１０の上端部表面からの入射光によって光電変換領域（フォトダイオード領域１１９）に発生した信号電荷をＮ領域１１６に蓄積する信号電荷蓄積動作、
（２）信号線Ｎ＋領域１１２及び導体層１１５にグランド電圧が印加されるとともに、Ｐ＋領域１１７に正の電圧が印加された状態で、蓄積信号電荷量に応じて変化したＮ領域１１６の電位によって変調された接合電界効果トランジスタのソース・ドレイン電流を信号電流として読み出す信号電荷読み出し動作、
（３）この信号電荷読み出し動作の後に、Ｐ＋領域１１７にグランド電圧が印加されるとともに、導体層１１５及び信号線Ｎ＋領域１１２に正の電圧が印加された状態で、Ｎ領域１１６に蓄積されている信号電荷を信号線Ｎ＋領域１１２に除去するリセット動作。
　図７Ｂに、画素を構成する島状半導体Ｐ１１～Ｐ３３（図７Ａにおける島状半導体１１０に対応する。）が２次元マトリクス状に配列された従来例の固体撮像装置の平面図を示す。信号線Ｎ＋領域１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ（図７Ａにおける信号線Ｎ＋領域１１２に対応する。）上に画素を構成する島状半導体Ｐ１１～Ｐ３３が形成されている。
　これら島状半導体Ｐ１１～Ｐ３３において、水平方向に延びる行毎に画素選択線導体層１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ（図７Ａに示す画素選択線導体層１１８に対応する。）が互いに繋がるように形成されている。これと同様に、画素を構成する島状半導体Ｐ１１～Ｐ３３において、水平方向に延びる行毎に導体層１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ（図７Ａにおける導体層１１５に対応する。）が互いに繋がるように形成されている。
　そして、島状半導体Ｐ１１～Ｐ３３上に、青色（Ｂ）用カラーフィルタＢ１、Ｂ２、Ｂ３、赤色（Ｒ）用カラーフィルタＲ１、Ｒ２、Ｒ３、緑色（Ｇ）用カラーフィルタＧ１、Ｇ２、Ｇ３が形成されている。
　以上の構成により、島状半導体Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１の画素からは青色（Ｂ）信号電流が得られ、島状半導体Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２の画素からは緑色（Ｇ）信号電流が得られ、島状半導体Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ３３の画素からは赤色（Ｒ）信号電流が得られる。
　図７Ｂに示す構成では、カラーフィルタＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、島状半導体Ｐ１１～Ｐ３３を囲んで形成するために必要な製造上のマスク合せマージンを確保するため、島状半導体Ｐ１１～Ｐ３３間に空間が必要となる。これにより画素の高密度化が制限される。さらに、本従来例の固体撮像装置では、図６に示す固体撮像装置と同じく、カラーフィルタＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３での光吸収が、高感度化を実現するに当たっての阻害要因になっている。
　図７Ｃに、図７ＢにおけるＣ－Ｃ’線に沿った断面構造図を示す。
　図７Ｃを参照して、基板１１１ａ上に信号線Ｎ＋領域１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃが形成され、信号線Ｎ＋領域１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ上に島状半導体Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３が形成されている。島状半導体Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の間、かつ基板１１１ａ上に絶縁層１２０ａが形成され、島状半導体Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の信号線Ｎ＋領域１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに繋がるＰ領域１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃの外周部に絶縁層１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃを介して導体層１１５ａが形成されている。この導体層１１５ａは島状半導体Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３を互いに繋げるように形成され、導体層１１５ａの上端よりも上方に位置する島状半導体Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３内の外周部に、フォトダイオードのＮ領域１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃが形成されている。島状半導体Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の間、かつ導体層１１５ａ及び絶縁層１２０ａ上に絶縁層１２０ｂが形成され、島状半導体Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の上端部表層にＰ＋領域１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃが形成されている。Ｐ＋領域１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃに繋がるように、絶縁層１２０ｂ上に画素選択線導体層１１８ａが形成されている。絶縁層１２０ｂ、画素選択線導体層１１８ａ、Ｐ＋領域１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ上に絶縁層１２０ｃが形成されている。絶縁層１２０ｃの表面は平坦化されており、絶縁層１２０ｃ上に青色（Ｂ）用カラーフィルタＢ１、緑色（Ｇ）用カラーフィルタＧ１、赤色（Ｒ）用カラーフィルタＲ１が形成されている。カラーフィルタＢ１、Ｇ１、Ｒ１及び絶縁層１２０ｃ上にオーバーコート絶縁層１２０ｄが形成されている。これらカラーフィルタＢ１、Ｇ１、Ｒ１は、島状半導体Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の画素構造に用いられる微細加工技術とは異なり、図６に示す固体撮像装置と同様な製造方法を用いて形成されることから、画素の高集積化と共に、コスト低減化の課題がある。
　以下、図８Ａ～図８Ｄを参照しながら、カラーフィルタを用いることなくカラー撮像が行える、別の従来例の固体撮像装置について説明する。
　図８Ａに、この固体撮像装置の断面構造図を示す（例えば、特許文献３を参照）。
　図８Ａを参照して、Ｐ領域基板１２１にＮ領域（Ｎウエル）１２２が形成され、Ｎ領域１２２内にＰ領域（Ｐウエル）１２３が形成されている。ここで、Ｐ領域１２３内にＮ領域１２４が形成されている。Ｐ領域基板１２１とＮ領域１２２とからなるダイオード、Ｎ領域１２２とＰ領域１２３とからなるダイオード、Ｐ領域１２３とＮ領域１２４とからなるダイオードはそれぞれ逆バイアスされている。
　ここで、Ｎ領域１２４の深さは、Ｐ領域基板１２１の表面から０．２μｍ程度であることが望ましく、Ｐ領域１２３の深さは、Ｐ領域基板１２１の表面から０．６μｍ程度であることが望ましく、Ｎ領域１２２の深さは、Ｐ領域基板１２１の表面から２μｍ程度であることが望ましい。
　Ｐ領域基板１２１の前面から入射した入射光の内、主として青色（Ｂ）波長光は、Ｐ領域１２３とＮ領域１２４から構成されるダイオード領域１２６ａ（図８Ａ中、点線で囲む領域）で光電変換され、発生した信号電荷はダイオード領域１２６ａに蓄積される。主として緑色（Ｇ）波長光は、Ｐ領域１２３とＮ領域１２２から構成されるダイオード領域１２６ｂ（図８Ａ中、点線で囲む領域）で光電変換され、発生した信号電荷は、ダイオード領域１２６ｂに蓄積される。そして、主として赤色（Ｒ）波長光は、Ｐ領域基板１２１とＮ領域１２２から構成されるダイオード領域１２６ｃ（図８Ａ中、点線で囲む領域）で光電変換され、発生した信号電荷はダイオード領域１２６ｂに蓄積される。
　そして、ダイオード領域１２６ａに蓄積された信号電荷は、青色（Ｂ）信号として電流計１２５ａから読み出され、ダイオード領域１２６ａに蓄積された信号電荷は緑色（Ｇ）信号として電流計１２５ｂから読み出され、ダイオード領域１２６ｃに蓄積された信号電荷は赤色（Ｒ）信号として電流計１２５ｃから読み出される。
　図８Ａに示す固体撮像装置がカラーフィルタを用いることなくカラー撮像を行えるのは、図８Ｂに示す半導体(この場合、シリコン（Ｓｉ）からなる。)の光吸収特性を利用するためである。
　図８Ｂに示すように、青色（Ｂ）波長光（λ＝４００ｎｍ）は、Ｓｉ（シリコン）表面近傍で多くが吸収され、緑色（Ｇ）波長光（λ＝５５０ｎｍ）、赤色（Ｒ）波長光（λ＝７００ｎｍ）と波長（λ）が大きくなるほどＳｉ（シリコン）内部まで光が到達し、吸収される。これにより、主として青色（Ｂ）信号がダイオード領域１２６ａ、主として緑色（Ｇ）信号がダイオード領域１２６ｂ、主として赤色（Ｒ）信号がダイオード領域１２６ｃからそれぞれ得られる。
　図８Ｃに、電流計１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃから得られる出力の光波長（λ）依存性を示す。
　図８Ｃに示すように、電流計１２５ａからの青色（Ｂ）信号出力ＶＢは、主として青色（Ｂ）波長光出力成分、電流計１２５ｂからの緑色（Ｇ）信号出力ＶＧは、主として緑色（Ｇ）波長光出力成分、電流計１２５ｃからの赤色（Ｒ）信号出力ＶＲは、主として赤色（Ｒ）波長光出力成分をそれぞれ有している。これら信号出力ＶＢ、ＶＧ、ＶＲに、例えばホワイトバランスなどの信号演算処理を行うことで所定のＲＧＢ信号が得られる。
　図８Ｄに、図８Ａに示す断面構造を、Ｐ領域基板１２１の前面から見た場合の平面図及び出力回路を示す。
　図８Ｄに示すように、Ｐ領域基板１２１内にＮ領域（Ｎウエル）１２２が形成され、Ｎ領域１２２内にＰ領域（Ｐウエル）１２３が形成されている。Ｐ領域１２３内にＮ領域１２４が形成されている。Ｐ領域基板１２１の表面と同じ表面上のＮ領域１２４にコンタクトホール１２７ａ、Ｐ領域１２３にコンタクトホール１２７ｂ、Ｎ領域１２２にコンタクトホール１２７ｃがそれぞれ形成されている。
　コンタクトホール１２７ａと、コンタクトホール１２７ａに繋がる引き出し線１２８ａを介してＮ領域１２４と出力回路１２９ａ（図８Ｄ中で点線で囲む領域）とが接続されている。コンタクトホール１２７ｂと、コンタクトホール１２７ｂに繋がる引き出し線１２８ｂを介してＰ領域１２３と出力回路１２９ｂ（図８Ｄ中で点線で囲む領域）とが接続されている。コンタクトホール１２７ｃと、コンタクトホール１２７ｃに繋がる引き出し線１２８ｃを介してＮ領域１２２と出力回路１２９ｃ（図８Ｄ中で点線で囲む領域）とが接続されている。
　出力回路１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃは、それぞれ、Ｎ領域１２４、Ｐ領域１２３、Ｎ領域１２２の電圧を検知するためのアンプＭＯＳトランジスタＡｍ、列選択（row selection）用ＭＯＳトランジスタＲＳ、ダイオード領域１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃに蓄積した信号電荷を除去するリセットＭＯＳトランジスタＲｅから構成される。ここで、青色（Ｂ）信号は、青色（Ｂ）用信号線１３０ａ、緑色（Ｇ）信号は、緑色（Ｇ）用信号線１３０ｂ、赤色（Ｒ）信号は、赤色（Ｒ）用信号線１３０ｃからそれぞれ読み出される。これら出力回路１２９ａ、１２９ｂ、１２９ｃは、Ｎ領域１２２の外側のＰ領域基板１２１表面に形成されている。
　図８Ａ、図８Ｄに示す固体撮像装置は、図６に示す固体撮像装置と比べ、カラーフィルタを用いずにカラー撮像ができること、ＲＧＢ波長光の光電変換するダイオード領域１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃが深さ方向に重なって形成されていることに特長がある。
　しかしながら、この固体撮像装置では、最も大きい受光面積を要求される青色（Ｂ）波長光を受光するＮ領域１２４が、Ｐ領域１２３、Ｎ領域１２２の内側に形成されるため、所定の青色（Ｂ）波長光感度を得る場合に、画素サイズが大きくなってしまう。また、青色（Ｂ）波長光、緑色（Ｇ）波長光、赤色（Ｒ）波長光の全てを含んだ白色（Ｗ）波長光の信号を得ることができないという問題もある。
　図６に示す固体撮像装置において、カラーフィルタ１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０６Ｒを設けた画素とは別に、カラーフィルタ１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０６Ｒを設けていない新たな画素を形成し、その画素から白色（Ｗ）波長光信号を得ることにより、高感度化又は高ダイナミックレンジ化を図ることができる（例えば、非特許文献１、２を参照）。
　この技術によれば、白色（Ｗ）用画素は、他のＲＧＢ画素と比べ、大きい信号電流を読み出すことができるので、高いＳＮ比（信号／ノイズ比）が得られることを利用している。これに対し、図８Ａに示す固体撮像装置では、白色（Ｗ）波長光の信号電流を直接的に読み出すことができない。
米国特許出願公開第２００５／００８２６２７号明細書 米国特許出願公開第２００８／０３４６２３号明細書 米国特許出願公開第２０１２／１０４４７８号明細書 米国特許出願公開第２０１１／００２５２８１号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０２１５３８１号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０２２０９６９号明細書
H.Honda、 Y.Iida、 Y.Egawa、 H.Seki ; " A Color CMOS Imager with 4×4 White-RGB Color Filter Array for Increased Low-Illumination Signal-to-Noise Ratio"、 III Transaction on Electron Devices、 Vol.56、 No.11、 pp.2398-2402 (2009) Y.Egawa、 N.Tanaka、 N.Kawai、 H.Seki、 A.Nakano、 H.Honda、 Y.Iida、 M.Monoi : " A White-RGB CFA-Patterned CMOS Image Sensor with Wide Dynamic Range"、 ISSCC 2008、 Digest of Technical Papers、 pp.52-53(2008)
　図６及び図７Ｃに示す従来例の固体撮像装置において、カラーフィルタ１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０６Ｒ、Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１の下部に形成される画素構造は、先端ＣＭＯＳ微細加工技術を用いて形成される。
　一方、カラーフィルタ１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０６Ｒ、Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１は、このＣＭＯＳ微細加工技術を用いることができず、これとは別のフォトレジスト材料を用いたフォトリソグラフィ技術によって形成される。
　したがって、カラーフィルタ１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０６Ｒ、Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１の微細加工寸法は、先端ＣＭＯＳ微細加工技術による微細加工寸法よりも粗い（大きい）ものとなる。このため、このカラーフィルタ１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０６Ｒ、Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１の微細加工技術が、ＣＭＯＳ固体撮像装置の更なる高画素密度化を制限している。
　さらに、カラーフィルタ１０６Ｂ、１０６Ｇ、１０６Ｒ、Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１を形成するためのプロセス、装置は、先端ＣＭＯＳ微細加工技術で用いられるプロセス、装置とは異なり、コスト増大の原因となっている。これは、固体撮像装置のコスト低減化のための課題となっている。
　また、図６及び図７Ｃに示す従来例の固体撮像装置におけるＲ、Ｇ、Ｂカラーフィルタ１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂ、Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１は、材料自体で光吸収が起こるため、カラーフィルタ１０６Ｒ、Ｒ１では赤色（Ｒ）波長領域において光透過率１００％を実現できない。これと同様にカラーフィルタ１０６Ｇ、Ｇ１、青色（Ｂ）用カラーフィルタ１０６Ｂ、Ｂ１においても、緑色（Ｇ）波長領域、青色（Ｂ）波長領域での光透過率１００％を実現できない。このようにカラーフィルタ１０６Ｒ、１０６Ｇ、１０６Ｂ、Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１の光透過率の向上を阻害する光吸収が、ＣＭＯＳ型カラー固体撮像装置の高感度化を阻んでいる。
　また、図８Ａに示す従来例の固体撮像装置においては、ＲＧＢ波長光を光電変換するダイオード領域１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃが、深さ方向に重なって形成され、最も大きい受光面積を要求される青色（Ｂ）波長光を受光するＮ領域１２４が、Ｐ領域１２３、Ｎ領域１２２の内側に形成される。このため、所定の青色（Ｂ）波長光感度を得ようとすると、画素サイズが大きくなってしまう。また、青色（Ｂ）波長光、緑色（Ｇ）波長光、赤色（Ｒ）波長光の全てを含む白色（Ｗ）波長光の信号を直接的に得ることができないため、白色（Ｗ）波長光信号を利用した高感度化、高ダイナミックレンジ化が実現できないという事情がある。
　本発明のカラー撮像用固体撮像装置は、
　複数の画素が島状半導体から構成され、画素領域に２次元状に配列されている固体撮像装置において、
　基板上に、第１半導体領域が形成され、
　前記第１半導体領域上に前記島状半導体を構成する母体半導体領域が形成され、
　前記第１半導体領域から離間した前記半導体領域の外周部に、前記母体半導体領域とダイオードを形成する第２半導体領域が形成され、
　前記第２半導体領域の上部において、前記母体半導体領域に接するように、前記第２半導体領域と反対の導電型を有する第３半導体領域が形成され、
　前記第３半導体領域は、前記島状半導体の上端部表面から入射した入射光が前記第３半導体領域にて吸収され、これにより発生した信号電荷を、前記第３半導体領域で再結合させて消滅させるに十分な量のアクセプタ、又はドナー不純物を含んでおり、
　前記島状半導体は、少なくとも２つの異なる厚さを有する前記第３半導体領域を含んで形成され、
　前記固体撮像装置による撮像動作が、
　前記第２半導体領域と前記母体半導体領域とからなるダイオード領域において、前記島状半導体の上端部表面から入射した光を吸収し、信号電荷を発生させる光電変換動作と、
　前記発生信号電荷を前記ダイオード領域に蓄積する信号電荷蓄積動作と、
　前記第１半導体領域と前記第３半導体領域のいずれかをソース、又はドレインとし、前記第２半導体領域をゲートとし、前記第２半導体領域で囲まれた前記母体半導体領域をチャネルとした接合電界効果トランジスタに流れるソース・ドレイン電流を検出することにより、前記ダイオード領域に蓄積された信号電荷量を検知する蓄積信号電荷量読み出し動作と、
　前記ダイオード領域に蓄積された信号電荷を前記第１半導体領域に除去する信号電荷除去動作と、を備える、
　ことを特徴とする。
　前記複数の前記島状半導体は、
　前記島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光、緑色波長光及び赤色波長光を透過する前記第３半導体層を有する第１島状半導体と、
　前記島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光を吸収する前記第３半導体層を有する第２島状半導体と、
　前記島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光及び緑色波長光を吸収する前記第３半導体領域を有する第３島状半導体と、を少なくとも備え、
　前記第１島状半導体の前記ダイオード領域が、前記第１島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光、緑色波長光及び赤色波長光の光電変換と、この光電変換された信号電荷の蓄積とを行い、
　前記第２島状半導体の前記ダイオード領域が、前記第２島状半導体の上端部表面から入射した、緑色波長光及び赤色波長光の光電変換と、この光電変換された信号電荷の蓄積とを行い、
　前記第３島状半導体の前記ダイオード領域が、前記第３島状半導体の上端部表面から入射した赤色波長光の光電変換と、この光電変換された信号電荷の蓄積と、を行うように、
　前記第１島状半導体の前記第３半導体領域の厚さが前記第２島状半導体の前記第３半導体領域の厚さより薄く、前記第２島状半導体の前記第３半導体領域の厚さが前記第３島状半導体の前記第３半導体領域の厚さより薄く、かつ、
　前記第１島状半導体、前記第２島状半導体、前記第３島状半導体が隣接するように形成されている、
　ことが好ましい。
　前記第１島状半導体上、又は、前記第２島状半導体上のいずれか一方に原色型又は補色型のカラーフィルタ層が設けられ、前記カラーフィルタ層を透過した光には、前記カラーフィルタの下方にある前記第１島状半導体内、又は、前記第２島状半導体内の前記ダイオード領域で光吸収、及び信号電荷蓄積を行う光波長成分が含まれる、ことが好ましい。
　前記画素領域において、青色波長光を透過するカラーフィルタ層を上部に形成した前記第１島状半導体と、前記青色波長光を透過するカラーフィルタ層を上部に形成していない前記第１島状半導体と、が形成され、前記青色波長光を透過するカラーフィルタ層が上部に形成されていない前記第１島状半導体から青色波長光成分、緑色波長光成分及び赤色波長光成分を含む白色信号電流が得られる、ことが好ましい。
　前記第３半導体領域が、前記島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光、緑色波長光及び赤色波長光を透過し、
　前記第３半導体領域が、前記島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光を吸収し、
　前記複数の島状半導体は、
　前記第３半導体領域を透過した、青色波長光、緑色波長光及び赤色波長光の光電変換と、この光電変換された信号電荷の蓄積とを行うダイオード領域を有する第４島状半導体と、
　前記第３半導体領域を透過した、緑色波長光及び赤色波長光の一方又は双方の光電変換と、この光電変換された信号電荷の蓄積とを行うダイオード領域を有する第５島状半導体と、を有し、
　前記第５島状半導体の前記第３半導体領域の厚さが前記第４島状半導体の前記第３半導体領域の厚さと等しいか、又は厚く、
　前記画素領域に、前記第４島状半導体及び前記第５島状半導体における前記第２半導体領域及び前記第３半導体領域と同様な構造を有する第６島状半導体が形成され、
　前記第６島状半導体上に、原色型又は補色型カラーフィルタが形成され、
　前記第４島状半導体、前記第５島状半導体、前記第６島状半導体が隣接するように形成されている、
　ことが好ましい。
　前記第３半導体領域が、前記島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光、緑色波長光及び赤色波長光を透過し、
　前記第３半導体領域が、前記島状半導体の上端部表面から入射した青色波長光を吸収し、
　前記複数の島状半導体は、
　前記第３半導体領域を透過した、青色波長光、緑色波長光及び赤色波長光の光電変換と、この光電変換により得られた信号電荷の蓄積とを行うダイオード領域を有する第７島状半導体と、
　前記第３半導体領域を透過した、緑色波長光及び赤色波長光の光電変換と、この光電変換された信号電荷の蓄積とを行うダイオード領域を有する第８島状半導体と、を有し、
　前記第８島状半導体の前記第３半導体領域の厚さが前記第７の島状半導体の前記第３半導体領域の厚さより厚く形成され、
　前記画素領域に、前記第７島状半導体及び前記第８島状半導体における前記第２半導体領域及び前記第３半導体領域と同様な構造を有する第９島状半導体が形成され、
　前記第９島状半導体上に、原色型又は補色型カラーフィルタが形成され、
　前記第７島状半導体、前記第８島状半導体、前記第９島状半導体が隣接するように形成されている、
　ことが好ましい。
　前記基板と前記第１半導体領域との間に光を透過する絶縁層が形成され、前記絶縁層の厚さが、前記島状半導体の上端部表面から入射した光線の内、前記絶縁層から前記島状半導体の前記ダイオード領域に戻る光線の赤波長領域成分が緑波長成分よりも多くなるように設定されている、ことが好ましい。
　前記画素領域において、前記第３半導体領域は、少なくとも２つの異なる厚さを有する前記島状半導体が、ジグザグ状又は市松状に配置されている、ことが好ましい。
　本発明によれば、高画素密度化、高感度化、高ダイナミックレンジ化が実現された固体撮像装置を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の断面構造図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の平面図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する断面構造図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する断面構造図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する断面構造図である。 第１実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を説明する断面構造図である。 本発明の第２実施形態に係る緑色（Ｇ）用カラーフィルタを設けた固体撮像装置の断面構造図である。 第２実施形態に係る緑色（Ｇ）用カラーフィルタを設けた固体撮像装置の平面図である。 第２実施形態に係る青色（Ｂ）用カラーフィルタを設けた固体撮像装置の断面構造図である。 本発明の第３実施形態に係る緑色（Ｇ）用カラーフィルタを設けた固体撮像装置の断面構造図である。 第３実施形態に係る赤色（Ｒ）用カラーフィルタを設けた固体撮像装置の断面構造図である。 本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の断面構造図である。 赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）用カラーフィルタを形成した従来例の固体撮像装置の断面構造図である。 １個の島状半導体に形成された従来例の固体撮像装置の断面構造図である。 ２次元状に配列された島状半導体よりなる従来例の固体撮像装置の平面図である。 赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）用カラーフィルタを形成した従来例の固体撮像装置の断面構造図である。 赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）用カラーフィルタを形成せずにカラー撮像が可能な従来例の固体撮像装置の断面構造図である。 シリコン（Ｓｉ）における赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）波長光のＳｉ表面から内部における光吸収特性を示している。 図８Ａの固体撮像装置の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）信号出力の分光感度特性を示している。 図８Ａの固体撮像装置の平面図である。
　以下、本発明の実施形態に係る固体撮像装置、及び、この固体撮像装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
　以下、図１Ａ、図１Ｂを参照しながら、本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置について説明する。
　図１Ａに、本実施形態に係る固体撮像装置の断面構造を示す。
　図１Ａに示すように、基板１上に信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃが形成されている。信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃ上に島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３が形成されている。島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３内において、信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃに繋がるように、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を構成する母体となる母体半導体領域であるＰ領域３ａ、３ｂ、３ｃが形成されている。Ｐ領域３ａ、３ｂ、３ｃの外周部に絶縁層４ａ、４ｂ、４ｃが形成され、絶縁層４ａ、４ｂ、４ｃを介在させ、導体層５が島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の外周部に形成されている。
　導体層５は島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を互いに繋げるように形成されている。島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の外周表面にあって、導体層５の上端よりも上方にあるＰ領域３ａ、３ｂ、３ｃの外周部には、Ｎ領域６ａ、６ｂ、６ｃが形成されている。Ｎ領域６ａ、６ｂ、６ｃとＰ領域３ａ、３ｂ、３ｃとに接するように、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の上端部の表層部にＰ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃが形成されている。
　本実施形態では、このＰ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃの島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の高さ（厚さ）が互いに異なっている（図１Ａにおいて、Ｐ＋領域７ａの厚さ（ここでは、光が入射する島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の上端部表層面からの深さに相当する。以下、Ｐ＋領域７ｂ、Ｐ＋領域７ｃなどについても同様とする。）はＬ７ａ、Ｐ＋領域７ｂの厚さはＬ７ｂ、Ｐ＋領域７ｃの厚さはＬ７ｃである）。ここで、Ｌ７ａがＬ７ｂより薄く、Ｌ７ｂがＬ７ｃより薄くなっている（Ｌ７ａ＜Ｌ７ｂ＜Ｌ７ｃ）。Ｐ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃはいずれも画素選択線導体層８に接続されている。島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を囲むように、基板１上に第１層間絶縁層９ａが形成されている。第１層間絶縁層９ａ上に、導体層５が形成され、導体層５及び第１層間絶縁層９ａ上に第２層間絶縁層９ｂが形成されている。第２層間絶縁層９ｂ及び画素選択線導体層８上にオーバーコート絶縁層９ｃが形成されている。
　本実施形態に係る固体撮像装置では、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３内において、Ｐ領域３ａ、３ｂ、３ｃとＮ領域６ａ、６ｂ、６ｃとからフォトダイオード領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃが形成されている。ここで、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の上端部表層のＰ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃ側から光が入射すると、当該フォトダイオード領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃの光電変換領域にて信号電荷（ここでは、自由電子）が発生する。そして、発生した信号電荷は、主としてフォトダイオード領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃのＮ領域６ａ、６ｂ、６ｃに蓄積される。
　また、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３内において、Ｎ領域６ａ、６ｂ、６ｃをゲート、Ｐ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃをソース、信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃ近傍のＰ領域３ａ、３ｂ、３ｃをドレインとした接合電界効果トランジスタが構成されている。そして、この固体撮像装置では、接合電界効果トランジスタのドレイン・ソース間電流（出力信号）が、Ｎ領域６ａ、６ｂ、６ｃに蓄積された信号電荷量に応じて変化し、信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃから信号出力として取り出される。
　さらに、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３内には、フォトダイオード領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃのＮ領域６ａ、６ｂ、６ｃをソース、導体層５をゲート、信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃをドレイン、Ｎ領域６ａ、６ｂ、６ｃと信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃとの間のＰ領域３ａ、３ｂ、３ｃをチャネルとしたＭＯＳトランジスタが形成されている。
　この固体撮像装置では、このＮ領域６ａ、６ｂ、６ｃに蓄積された信号電荷は、ＭＯＳトランジスタのゲートである導体層５にオン電圧（高レベル電圧）が印加されることによって、信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃに除去される。
　本実施形態に係る固体撮像装置の断面は、図７Ｃに示す従来例の固体撮像装置と比較すると以下の２点で異なる。
　即ち、１つは、従来例の固体撮像装置において形成されているＲＧＢカラーフィルタ（カラーフィルタＢ１、Ｇ１、Ｒ１）が本実施形態に係る固体撮像装置では形成されていない点である。もう１つは、従来例の固体撮像装置においてはＰ＋領域１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃの厚さが互いに等しいのに対して、本実施形態に係る固体撮像装置ではＰ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃの厚さが互いに異なる点である。
　島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３がシリコン（Ｓｉ）で形成されている場合は、図８Ｂから、以下のような寸法、構造を有することが望ましい。
　即ち、図１Ａを参照して、Ｐ＋領域７ａの厚さＬ７ａは０．１μｍ以下であることがよい。Ｐ＋領域７ｂの厚さＬ７ｂは０．４μｍ程度であることがよく、Ｐ＋領域７ｃの厚さＬ７ｃは１．２μｍ程度であることがよい。島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の高さは２μｍ程度であることがよく、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を囲む導体層５の高さＬＧは０．２μｍ以下であることがよい。これら構成要素の厚さは、所定の分光感度特性を得るため固体撮像装置の前面に設けた赤外カットフィルタの光透過特性、又は、要求する色再現特性に依存して異なる。
　Ｐ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃには、多数の正孔（ホール）が存在している。このため、Ｐ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃの表面から入射した入射光のうち、Ｐ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃ内で吸収された光により発生した信号電荷（この場合は自由電子）は、Ｐ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃ内で多数存在する正孔と再結合して消滅する。このため、Ｐ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃは光感度に対して無効領域となる。その一方で、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３においてはＮ領域６ａ、６ｂ、６ｃとＰ領域３ａ、３ｂ、３ｃによってフォトダイオード領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃが形成され、これらフォトダイオード領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃが光電変換領域になる。そして、この光電変換領域で発生した信号電荷は、主としてＮ領域６ａ、６ｂ、６ｃにおいて蓄積される。
　図１を参照して、島状半導体Ｈ１では、Ｐ＋領域７ａの厚さＬ７ａが０．１μｍ以下であるため、Ｎ領域６ａとＰ領域３ａによるフォトダイオード領域１０ａに、Ｐ＋領域７ａ表面から入射した、主として青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）波長光によって信号電荷が発生し、その信号電荷は主としてＮ領域６ａに蓄積される。
　島状半導体Ｈ２では、Ｐ＋領域７ａの厚さＬ７ｂが０．４μｍ程度であるため、Ｐ＋領域７ｂの表面から入射した入射光の内で、青色（Ｂ）波長光がＰ＋領域７ｂで吸収される。このため、Ｎ領域６ｂ及びＰ領域３ｂからなるフォトダイオード領域１０ｂにおいては、主として緑色（Ｇ）波長光、赤色（Ｒ）波長光による信号電荷が発生し、発生した信号電荷は主としてＮ領域６ｂに蓄積される。
　島状半導体Ｈ３では、Ｐ＋領域７ｃの厚さＬ７ｃが１．２μｍ程度であるため、青色（Ｂ）波長光及び緑色（Ｇ）波長光がＰ＋領域７ｃで吸収される。このため、Ｎ領域６ｃ及びＰ領域３ｃから構成されるフォトダイオード領域１０ｃに、Ｐ＋領域７ｃの表面から入射した、主として赤色（Ｒ）波長光による信号電荷が発生し、発生した信号電荷は、主としてＮ領域６ｃに蓄積される。Ｎ領域６ａ、６ｂ、６ｃに蓄積された信号電荷は、導体層５に高レベル電圧を印加することで信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃから信号電流として読み出される。
　信号線Ｎ＋領域２ｂから読み出された信号電荷は、主として入射した緑色（Ｇ）波長光及び赤色（Ｒ）波長光から発生したものであり、信号線Ｎ＋領域２ｃから読み出された信号電荷は主として入射した赤色（Ｒ）波長光から発生したものである。このため、外部演算回路によって、信号線Ｎ＋領域２ｂ由来の信号電流から、信号線Ｎ＋領域２ｃ由来の信号電流を減算処理することによって緑色（Ｇ）信号が得られる。そして、信号線Ｎ＋領域２ａから読み出される信号電流は、主として入射した赤色（Ｒ）波長光、緑色（Ｇ）波長光、青色（Ｂ）波長光から発生した信号である。このため、前述した演算処理によって得られた緑色（Ｇ）信号及び赤色（Ｒ）信号と、信号線Ｎ＋領域２ａから読み出される、主として青色（Ｂ）波長光、緑色（Ｇ）波長光、赤色（Ｒ）波長光による信号とを外部回路で減算演算することによって青色（Ｂ）信号を得ることができる。これにより、島状半導体Ｈ１は、青色（Ｂ）用画素となり、島状半導体Ｈ２は、緑色（Ｇ）用画素となり、島状半導体Ｈ３は、赤色（Ｒ）用画素となる。このようにして、本実施形態に係る固体撮像装置では、ＲＧＢカラーフィルタを設けないでも、カラー撮像が可能となる。
　図１Ｂに、図１Ａに示す島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を含む画素が２次元状（マトリクス状）に配置された本実施形態に係る固体撮像装置の平面図を示す。図１Ｂ中の一点鎖線Ａ－Ａ’に沿った断面図が図１Ａに対応する。
　図１Ｂに示すように、島状半導体Ｈ１１～Ｈ３３が２次元状に配置されている（Ｈ１１が図１ＡのＨ１、Ｈ１２がＨ２、Ｈ１３がＨ３にそれぞれ対応する）。信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃが縦方向に帯状に形成されている。信号線２ａ上に青色（Ｂ）用画素の島状半導体Ｈ１１、Ｈ２１、Ｈ３１が配置されている。信号線２ｂ上に緑色（Ｇ）用画素の島状半導体Ｈ１２、Ｈ２２、Ｈ３２が配置されている。信号線２ｃ上に赤色（Ｒ）用画素の島状半導体Ｈ１３、Ｈ２３、Ｈ３３が配置されている。
　導体層５ａ（図１Ａにおける導体層５に対応する）、導体層５ｂ、導体層５ｃが、それぞれ、水平方向に配列した島状半導体Ｈ１１～Ｈ１３、Ｈ２１～Ｈ２３、Ｈ３１～Ｈ３３の外周部を囲むとともに、これら島状半導体Ｈ１１～Ｈ１３、Ｈ２１～Ｈ２３、Ｈ３１～Ｈ３３を互いに繋げるように形成されている。
　また、画素選択線導体層８ａ（図１Ａにおける画素選択線導体層８に対応する）、画素選択線導体層８ｂ、画素選択線導体層８ｃが、水平方向に配列した島状半導体Ｈ１１～Ｈ１３、Ｈ２１～Ｈ２３、Ｈ３１～Ｈ３３の外周部を囲むとともに、これら島状半導体Ｈ１１～Ｈ１３、Ｈ２１～Ｈ２３、Ｈ３１～Ｈ３３を互いに繋げるように形成されている。
　本実施形態に係る固体撮像装置では、画素Ｈ１１～Ｈ３３の信号読み出しは、図７Ｂに示す従来例の固体撮像装置と同様な動作によって行われる。これにより、この固体撮像装置は、島状半導体Ｈ１１～Ｈ３３上にＲＧＢカラーフィルタを設けないでも、カラー撮像が可能となる。
　図１Ｂに示す、本実施形態に係る固体撮像装置では、図７Ｂに示す従来例の固体撮像装置が必要としたＲＧＢカラーフィルタＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が不要となる。図７Ｂに示す従来例の固体撮像装置では、ＲＧＢカラーフィルタＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が島状半導体Ｐ１１～Ｐ３３を囲むように形成されることから、製造上のマスク合せマージンを確保するために、島状半導体Ｐ１１～Ｐ３３の間に空間を設けることが必要であった。
　これに対して、本実施形態に係る固体撮像装置では、このような製造上のマスク合せマージンを確保する必要がないため、その分、島状半導体Ｐ１１～Ｐ３３の間の空間を小さくすることができる。これにより、島状半導体Ｈ１１～Ｈ３３を形成する密度が大きくなることによる高画素密度化、又は、島状半導体Ｈ１１～Ｈ３３自体の直径が大きくなることによる高感度化が実現できる。
　また、本実施形態に係る固体撮像装置が、図６、図７Ｃ、図８Ａに示す従来例の固体撮像装置と異なる点は、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）の波長光を全て含む白色（Ｗ）波長の信号を、青色（Ｂ）用画素である島状半導体Ｈ１から取り出すことができる点にある。図６、図７Ｃに示す従来例の固体撮像装置では、各画素上にＲＧＢカラーフィルタを設けているため、直接に青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）の波長光を全て含む白色（Ｗ）波長の信号が得られない。また、図８Ａに示す従来例の固体撮像装置では、ダイオード領域１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃは、それぞれから独立して青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）波長光の信号が得られるが、白色（Ｗ）波長の信号が得られない。これに対して、本実施形態に係る固体撮像装置では、島状半導体Ｈ１が青色（Ｂ）用画素であり、白色（Ｗ）用画素としても機能する。これにより、高感度化、高ダイナミックレンジ化が実現された固体撮像装置が得られる。そして、本実施形態に係る固体撮像装置では、ＲＧＢカラーフィルタが不要となるので、低コスト化も実現される。
　なお、図１Ａに示す第１実施形態では、各ＲＧＢ色信号は、水平方向に配列された島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃからの信号電流を演算処理して得ていた。これに限られず、図１Ｂに示す縦方向に配列された島状半導体Ｈ１１～Ｈ３３の上端部表層のＰ＋領域（図１ＡのＰ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃに対応する。）の配置を変更することによっても、ＲＧＢ用画素の配置を変更することができる。
　縦方向に配置した各色（赤、緑、青）用の色画素を構成する島状半導体Ｈ１１～Ｈ３３からの信号電流の演算処理により色信号が得られる。この場合には、縦方向に配列した島状半導体Ｈ１１～Ｈ３３が、同じ色画素でなくなるので、例えばベイヤ型配置などの色画素が市松状に配置されたカラー撮像用固体撮像装置が得られる。このように、本実施形態に係る固体撮像装置では、島状半導体Ｈ１１～Ｈ３３の上端部表層のＰ＋領域（図１ＡのＰ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃに対応する。）の配置を変更することにより、ストライプ状又は市松状に色画素が配置された固体撮像装置が実現される。
　なお、図１Ａにおいては、信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃは、接合電界効果トランジスタのドレインとしての機能と、Ｎ領域６ａ、６ｂ、６ｃに蓄積された信号電荷を除去するドレインとしての機能とを有している。これに限られず、本発明の技術思想は、信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃが、信号線としてのＰ＋領域と、このＰ＋領域に接続したＰ領域と、信号電荷を除去するためのＮ＋領域とからなる領域である構造（例えば、特許文献４を参照）にも、適用することができる。すなわち、信号線Ｎ＋領域は、所定の機能を有する複数の半導体領域によって構成されてもよい。このような構成は、以下に説明する本発明のその他の実施形態にも適用することができる。
　本発明の技術思想は、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の外周部にあって、かつ、Ｎ領域６ａ、６ｂ、６ｃと絶縁層４ａ、４ｂ、４ｃの間にＰ＋領域を設けた構造（例えば、特許文献５、６を参照）にも、適用することができる。このような構成は、以下に説明する本発明のその他の実施形態にも適用することができる。
　図１Ａに示す固体撮像装置では、Ｎ領域６ａ、６ｂ、６ｃに蓄積された信号電荷は、ＭＯＳトランジスタのゲートである導体層５にオン電圧（高レベル電圧）を印加することによって、信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃに除去された。しかしながら、このような信号電荷の除去は、導体層５にオン電圧（高レベル電圧）が印加することではなく、画素選択線Ｐ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃと信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃに同時に高レベル電圧を印加することによっても行うことができる。このような構成は、以下に説明する本発明のその他の実施形態にも適用することができる。
　以上より、本発明の技術思想による効果を得るための基本的な事項として、以下のことが挙げられる。
　即ち、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の上端部表層に、接合電界効果トランジスタのソースであり、ここで発生した信号電荷（自由電子）が、ホール（正孔）と再結合して消滅するのに十分高濃度のアクセプタ不純物を含んだＰ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃが形成されていること、また、このＰ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃの下部に光電変換と信号電荷蓄積を行うダイオード領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃが形成されていること。さらに、Ｐ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃの島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３内での厚さＬ７ａ、Ｌ７ｂ、Ｌ７ｃにおいて、Ｐ＋領域７ａの厚さＬ７ａがＰ＋領域７ｂの厚さＬ７ｂより薄く、Ｐ＋領域７ｂの厚さＬ７ｂがＰ＋領域７ｃの厚さＬ７ｃより薄いこと（Ｌ７ａ＜Ｌ７ｂ＜Ｌ７ｃ）である。
　図２Ａ～図２Ｄに、図１Ａに示す第１実施形態の固体撮像装置の製造方法の一例を示す。
　まず、図２Ａに示すように、基板１上に信号線Ｎ＋層２ａ、２ｂ、２ｃを形成し、この信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃ上に島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を形成する。
　続いて、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の間であって、かつ、基板１上に絶縁層９ａを形成し、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の外周部に絶縁層４ａを形成する。
　続いて、絶縁層９ａと島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の絶縁層４ａの外周部に導体層５を形成し、この導体層５上部の島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３のＰ領域３ａ、３ｂ、３ｃ外周部に、例えば島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３がシリコン（Ｓｉ）の場合、砒素（Ａｓ）イオン注入によってＮ領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃを形成する。
　続いて、絶縁層９ａと島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３間の導体層５上に絶縁層１７を形成し、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polish）を用いて、この絶縁層１７と島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の高さを互いに等しくするとともに、表面を平坦化し、この上に薄い絶縁層１８を形成する。さらに、この上に島状半導体Ｈ３上に、開口を有するフォトレジスト層１９を形成する。
　続いて、図２Ｂに示すように、フォトレジスト層１９の開口を通して、例えばアクセプタ不純物であるボロン（Ｂ）イオンのイオン注入を行い、島状半導体Ｈ３の上端部表層に深さＬ７ｃのＰ＋領域２０ｃを形成する。この場合、島状半導体Ｈ１、Ｈ２はフォトレジスト層１９によって被覆されているため、ボロン（Ｂ）イオンは、島状半導体Ｈ１、Ｈ２には注入されない。その後、フォトレジスト層１９を除去する。
　続いて、図２Ｃに示すように、島状半導体Ｈ２の上端部表層に深さＬ７ｂのＰ＋領域２０ｂを、上述した島状半導体Ｈ３のＰ＋領域２０ｃの形成方法と同様な方法で形成し、フォトレジスト層を除去する。
　続いて、絶縁層１８の表層全体にボロン（Ｂ）イオン注入を行い、島状半導体Ｈ１の上端部表層に深さＬ７ａのＰ＋領域２０ａを形成する。この場合、島状半導体Ｈ１と同様に、島状半導体Ｈ２、Ｈ３の表層部にも、図２Ｃ中の点線で示される位置までボロン（Ｂ）イオンが注入される。しかしながら、Ｐ＋領域２０ｂ、２０ｃには、既に多量のボロン（Ｂ）イオンが、Ｐ＋領域２０ａよりも深い位置まで注入されているため、Ｐ＋領域２０ｂ、２０ｃの電気的性質には影響しない。
　続いて、例えば１０００℃程度で熱処理を行うことで、Ｎ領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃのイオン注入された砒素（Ａｓ）のドナー不純物と、Ｐ＋領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃのイオン注入されたボロン（Ｂ）のアクセプタ不純物とを活性化し、絶縁層１８を除去する。
　続いて、絶縁層１７と、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の上端部表層の外周部の絶縁層４ａ、４ｂ、４ｃを除去し、絶縁層１７上において、Ｐ＋領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃに繋がるように画素選択線導体層８を形成する。
　続いて、Ｐ＋領域２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、画素選択線８、絶縁層１７上にオーバーコート絶縁層９ｃを形成する。これによって、図１Ａに示す第１実施形態に係る固体撮像装置が製造される。
（第２実施形態）
　以下、図３Ａ～図３Ｃを参照しながら、本発明の第２実施形態に係る固体撮像装置について説明する。
　図３Ａに本実施形態の固体撮像装置の断面構造図を示す。
　図３Ａを参照して、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に、図１Ａに示す第１実施形態の固体撮像装置と同様にして画素構造が形成される。層間絶縁層９ｂ及び画素選択線導体層８上に絶縁層９ｄが形成される。この絶縁層９ｄの上部表面は平坦化される。島状半導体Ｈ２上及び層間絶縁層９ｄ上に緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１２が形成される。層間絶縁層９ｄ及び緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１２の上にオーバーコート絶縁層９ｅが形成される。
　本実施形態では、図１Ａに示す第１実施形態と同様に、島状半導体Ｈ１は青色（Ｂ）用画素であり、島状半導体Ｈ２は緑色（Ｇ）用画素であり、島状半導体Ｈ３は赤色（Ｒ）用画素である。
　図３Ａに示すように、緑色（Ｇ）用画素である島状半導体Ｈ２上に緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１２が形成されているため、図１Ａに示す島状半導体Ｈ３の信号線Ｎ＋領域２ｃからの信号との演算処理を行なうことなく、信号線Ｎ＋領域２ｂから直接的に緑色（Ｇ）信号が得られる。赤色（Ｒ）信号は、図１Ａと同様に赤色（Ｒ）用画素である島状半導体Ｈ３から直接的に得られる。そして、青色（Ｂ）信号は、青色（Ｂ）用画素である島状半導体Ｈ１からの信号と、既に得られた緑色（Ｇ）信号と赤色（Ｒ）信号との演算処理によって得られる。そして、これによりＲＧＢカラー信号が得られる。
　カラー撮像において、緑色（Ｇ）信号は、画像の輪郭を現す輝度信号の主信号成分であるとともに、色再現上においても重要な信号成分であるため、より正確な緑色（Ｇ）信号が得られることは、忠実な輝度信号と色信号が得られることを意味する。本実施形態の固体撮像装置では、緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１２を必要とするが、従来例の固体撮像装置のように、３つのＲＧＢカラーフィルタを用いないでも、被写体からの光に忠実な緑色（Ｇ）信号が得られるカラー撮像用固体撮像装置を実現できる。
　図３Ｂに、図３Ａに示す画素が２次元状（マトリクス状）に配置された固体撮像装置の平面図を示す。図３Ａは、図３Ｂ中の一点鎖線Ｂ－Ｂ’に沿った断面図に対応する。
　緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ（緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１２ａが、図３Ａの緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１２に対応する。）が島状半導体Ｈ１２、Ｈ２２、Ｈ３２上に、島状半導体Ｈ１２、Ｈ２２、Ｈ３２を覆うように形成されている。
　本実施形態に係る固体撮像装置は、この緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ以外は図１Ｂに示す固体撮像装置と同様にして形成される。この場合、緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１２ａ、１２ｂ、１２ｃが、島状半導体Ｈ１２、Ｈ２２、Ｈ３２との間で、製造上のマスク合わせマージンが必要となるが、従来例の固体撮像装置と異なり、青色（Ｂ）用カラーフィルタ及び赤色（Ｒ）用カラーフィルタが不要であるため、当該従来例の固体撮像装置と異なり、高画素密度化、低コスト化が実現される。
　本実施形態に係る固体撮像装置では、緑色（Ｇ）信号が直接的に得られるので、島状半導体Ｈ１３、Ｈ２３、Ｈ３３から直接的に得られる赤色（Ｒ）信号と、島状半導体Ｈ１１、Ｈ２１、Ｈ３１から得られる白色（Ｗ）信号との演算処理によって、第１実施形態に係る固体撮像装置と比べ、被写体からの光により忠実な青色（Ｂ）信号が得られるようになる。これにより、第１実施形態に係る固体撮像装置と比べ、総合的にさらに良好な色再現特性が得られるようになる。また、島状半導体Ｈ１１、Ｈ２１、Ｈ３１は青色（Ｂ）用画素であるとともに、白色（Ｗ）用画素として機能するので、高感度、高ダイナミックレンジを有する固体撮像装置が実現される。
　図３Ｃに、本実施形態の固体撮像装置において、島状半導体Ｈ１上に青色（Ｂ）用カラーフィルタ１１を形成した態様の断面構造図を示す。島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の画素構造は、図１Ａに示す第１実施形態の固体撮像装置と同様な製造方法によって形成される。層間絶縁層９ｂと画素選択線導体層８上に絶縁層９ｄが形成される。絶縁層９ｄ上部表面は平坦化される。島状半導体Ｈ１及び層間絶縁層９ｄ上に青色（Ｂ）用カラーフィルタ１１が形成される。そして、層間絶縁層９ｄ及び青色（Ｂ）用カラーフィルタ１１上にオーバコート絶縁層９ｅが形成される。
　本実施形態に係る固体撮像装置では、島状半導体Ｈ１から直接的に青色（Ｂ）信号が得られる。通常、被写体から得られる光のうち、青色（Ｂ）波長光は、緑色（Ｇ）波長光、赤色（Ｒ）波長光と比べ、島状半導体Ｈ１の光電変換領域であるフォトダイオード領域１０ａに到達するまでに、各レンズ表面、島状半導体Ｈ１表面での反射、そしてＰ＋領域７ａでの光吸収によって、さらに多くが失われる。このため、青色（Ｂ）波長光成分を多く含む被写体の撮像、又は暗い場面での撮像においては、青色（Ｂ）信号のさらに良好な再現性が求められる。これに対し、本実施形態に係る固体撮像装置では、青色（Ｂ）用カラーフィルタ１０が必要となるが、従来例の固体撮像装置のように３つのＲＧＢカラーフィルタを用いることなく、被写体からの光にさらに忠実な青色（Ｂ）信号が得られるようになる。
　図３Ｃに示す本実施形態に係る固体撮像装置では、独立した島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３からは白色（Ｗ）信号を直接的に得ることができない。この場合、青色（Ｂ）用カラーフィルタ１１を設けた島状半導体Ｈ１とは別に、青色（Ｂ）用カラーフィルタ１１を設けていない島状半導体Ｈ１と同様な構造の島状半導体を、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に隣接するように形成することによって、この島状半導体から白色（Ｗ）信号を得ることができる。この場合、画素領域に形成する島状半導体の数は多くなるが、高い色再現性を持つ青色（Ｂ）信号が得られるとともに、固体撮像装置に、高感度化、高ダイナミックレンジ化が実現できる。
　なお、本実施形態は、島状半導体Ｈ３上に赤色（Ｒ）用カラーフィルタを形成する固体撮像装置に適用しても、得られる効果が小さい。その理由は、そのような固体撮像装置では、島状半導体Ｈ３が、それ自体で、赤色（Ｒ）信号を得ることができるからである。このことは、本実施形態は、複数の色波長光成分信号を得るため、島状半導体（図１Ａでは島状半導体Ｈ１、Ｈ２が対応する。）上に所定のカラーフィルタを設ける場合に、効果が得られることを意味する。
　また、本実施形態では、緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１２、又は青色（Ｂ）用カラーフィルタ１１の原色型カラーフィルタを用いた場合について説明した。これに限られず、例えばシアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）などの補色型カラーフィルタを用いた場合においても、同様な効果が得られる。例えば、島状半導体Ｈ２上に、青色（Ｂ）波長光と赤色（Ｒ）波長光を透過するシアン（Ｃｙ）カラーフィルタを設けると、島状半導体Ｈ２から得られる信号出力と島状半導体Ｈ３から得られる赤色（Ｒ）信号出力との演算処理によって、青色（Ｂ）信号出力が得られる。そして、得られた赤色（Ｒ）信号出力と青色（Ｂ）信号出力と、島状半導体Ｈ１からの信号出力とを演算することによって緑色（Ｇ）信号出力が得られる。
（第３実施形態）
　以下、図４Ａ、図４Ｂを参照しながら、第３実施形態に係る固体撮像装置について説明する。本実施形態は、第２実施形態に係る固体撮像装置をさらに改善したものである。
　図４Ａに、本実施形態に係る固体撮像装置の断面構造を示す。島状半導体Ｈ１、Ｈ２Ａ、Ｈ３が、信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃ上に形成されている。島状半導体Ｈ２Ａ上に緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１２が形成されている。
　本実施形態では、島状半導体Ｈ１、Ｈ３の構造は図３Ａに示す島状半導体Ｈ１、Ｈ３と同様であり、島状半導体Ｈ１は青色（Ｂ）信号用であり、島状半導体Ｈ３は赤色（Ｒ）信号用である。ただし、緑色（Ｇ）信号用島状半導体Ｈ２Ａが、島状半導体Ｈ１と同じ構造であることが、図３Ａに示す形態と異なる。Ｐ＋領域７ｂｂ及びＮ領域６ｂｂの厚さが島状半導体Ｈ１のＰ＋領域７ａ及びＮ領域６ａの厚さとそれぞれ等しい。島状半導体Ｈ２Ａ上に緑色（Ｇ）用カラーフィルタ１０が形成されているため、島状半導体Ｈ２Ａから緑色（Ｇ）信号を直接的に得ることができる。これにより、図３Ａに示す場合と同様に、従来例の固体撮像装置とは異なり、青色（Ｂ）用カラーフィルタ及び赤色（Ｒ）用カラーフィルタが不要となるため、従来例の固体撮像装置に比べ、高画素密度化が実現できる。そして、第１実施形態の固体撮像装置と比べ、総合的にさらに優れた色再現特性が得られる。
　また、本実施形態では、島状半導体Ｈ１は青色（Ｂ）用画素であり、かつ、白色（Ｗ）用画素として機能させることができるので、高感度、高ダイナミックレンジを有する固体撮像装置を実現することができる。このように、厚さが互いに等しいＰ＋領域７ａ、７ｂｂと、島状半導体Ｈ１、Ｈ２Ａと、Ｐ＋領域７ａ、７ｂｂよりも厚いＰ＋領域を有する島状半導体Ｈ３とを含む島状半導体構造によって、図３Ａと同様な特徴を備える固体撮像装置が実現できる。かかる構成によれば、図３Ａに示す固体撮像装置における島状半導体Ｈ２のＰ＋領域７ｂを形成する工程が不要となるとともに、島状半導体Ｈ１、Ｈ２ＡのＰ＋領域７ａ、７ｂｂを同時に形成することができるので、図３Ａの固体撮像装置と比べ、さらにローコストに固体撮像装置が得られるようになる。
　図４Ｂに、本実施形態に係る固体撮像装置において、島状半導体Ｈ３Ａ上に赤色（Ｒ）用カラーフィルタ１３を形成した場合の構造断面図を示す。
　図４Ｂに示すように、本実施形態では、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３Ａが、信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃ上に形成されている。
　本実施形態では、島状半導体Ｈ１、Ｈ２の構造は図３Ａに示す島状半導体Ｈ１、Ｈ２と同様であり、島状半導体Ｈ１は青色（Ｂ）信号用であり、島状半導体Ｈ２は緑色（Ｇ）信号用である。ただし、赤色（Ｒ）信号用島状半導体Ｈ３Ａが島状半導体Ｈ１と同じ構造であることが、図３Ａに示す形態とは異なる。Ｐ＋領域７ｃｃ及びＮ領域６ｃｃの厚さが島状半導体Ｈ１のＰ＋領域７ａ及びＮ領域６ａの厚さとそれぞれ等しい。島状半導体Ｈ３Ａ上に赤色（Ｒ）用カラーフィルタ１３が形成されているため、島状半導体Ｈ３Ａから、赤色（Ｒ）信号を直接的に得ることができる。このように、厚さが等しいＰ＋領域７ａ、７ｃｃを有する島状半導体Ｈ１、Ｈ３Ａと、それよりも厚いＰ＋領域７ｂを有する島状半導体Ｈ２との２つの構造からなるカラー固体撮像装置が実現できる。これにより、図３Ａに示す固体撮像装置における島状半導体Ｈ３のＰ＋領域７ｃを形成する工程が不要となるとともに、島状半導体Ｈ１、Ｈ３ＡのＰ＋領域７ａ、７ｃｃを同時に形成することができるので、図３Ａに示す固体撮像装置と比べ、さらにローコストに固体撮像装置が得られるようになる。
　なお、本実施形態は、島状半導体Ｈ１上に青色（Ｂ）用カラーフィルタを形成する固体撮像装置へ適用しても、得られる効果が小さい。その理由は、そのような固体撮像装置では、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に、図１Ａに示す固体撮像装置と等しい厚さのＰ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃが必要となるからである。本実施形態は、青色（Ｂ）信号以外の信号が得られる島状半導体（図１Ａでは島状半導体Ｈ２、Ｈ３が対応する。）上に緑色、赤色などの所定のカラーフィルタを設ける固体撮像装置に適用することで効果が得られる。
（第４実施形態）
　以下、図５を参照しながら、本発明の第４実施形態に係る固体撮像装置について説明する。
　図５を参照して、光を吸収する半導体基板１ａ上に光を透過する絶縁層２０が形成される。その後、図１Ａに示す第１実施形態と同様にして島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に画素を形成する。
　本実施形態に係る固体撮像装置において、赤色（Ｒ）用の島状半導体Ｈ３に入射し、絶縁層２０の表面に到達した入射光線１４ａの一部は、絶縁層１３を通過して半導体基板１ａ内に進入する光線と、信号線Ｎ＋領域２ｃと絶縁層２０の界面で反射される反射光線１４ｂと、半導体基板１ａと絶縁層２０との界面で反射される反射光線１４ｃとに分かれる。この内、反射光線１４ｂ、１４ｃの一部は光電変換領域であるダイオード領域１０ｃに到達し、信号電荷を発生させる。ここでは、入射光線１４ａの絶縁層２０内における多重反射効果と半導体基板１ａでの光吸収効果によって、緑色（Ｇ）波長光よりも赤色（Ｒ）波長光において反射光線１４ｂ、１４ｃの強度が大きくなるように絶縁層２０の厚さを設定する。
　図７Ｂに示すＳｉ（シリコン）基板の表面に入射した光のＳｉ基板の深さ方向における光吸収強度特性に見られるように、赤色（Ｒ）波長光（波長λ＝７００ｎｍ）は、緑色（Ｇ）波長光（波長λ＝５５０ｎｍ）よりも、さらに深いＳｉ基板内で吸収される。上述した、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３がシリコン（Ｓｉ）で形成される場合の島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の高さ２μｍは、赤色（Ｒ）波長光吸収特性によって決定される。ここで、赤色（Ｒ）波長光の反射光線１４ｂ、１４ｃの強度を大きくすることにより、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の高さを、感度の低下を生じることなく低くすることができる。このように島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の高さを低くすることにより、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の底部に形成する導体層１１８ａの加工が容易になるなどの製造上の利点が得られる。また、島状半導体Ｈ１、Ｈ、Ｈ３の高さを変えない場合は、ダイオード領域１０ｃにおける赤色（Ｒ）波長光の吸収が増えることにより、固体撮像装置の高感度化が実現される。
　本実施形態では、半導体基板と画素を構成する島状半導体との間に透明絶縁層を設け、この透明絶縁層での多重反射効果による、緑色（Ｇ）波長光又は赤色（Ｒ）波長光の島状半導体への帰還を利用し、島状半導体の高さを低くすることによる製造方法の容易化、又は高感度化を実現している（例えば、特許文献３を参照）。第１～３実施形態では、Ｐ＋領域７ｃの厚さが厚いため、Ｐ＋領域７ｃ内で吸収される赤色（Ｒ）波長光は信号電荷に寄与しない。図８Ｂを参照すれば明らかなように、光吸収の度合いは島状半導体Ｈ３の上部ほど大きいので、赤色（Ｒ）波長の光吸収による感度低下が課題になる。これに対し、本実施形態によれば、このような感度の低下が軽減される。
　なお、上述した実施形態では、画素配置を島状半導体Ｈ１１～Ｈ３３の上端部表層において、厚さの異なるＰ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃの配置を変更することによって、原色型又は補色型カラー画素配置を、ストライプ状又はベイヤ型配置などの市松状に配置したものに適用することができる。これに対し、島状半導体自体がジグザグ状又は市松状に配置されていても、信号処理によって各島状半導体を所定の色信号用画素として機能させることができる。
　図１Ａに示す第１実施形態では、Ｐ領域３ａ、３ｂ、３ｃは、Ｐ領域であるが、Ｎ領域６ａ、６ｂ、６ｃとダイオードを形成する真性半導体領域であってもよい。このような構成は、本発明のその他の実施形態においても同様に適用することができる。
　また、図１Ａにおける基板１は、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３に形成された画素が所定の撮像動作を行える限り、絶縁層又は半導体層であってもよい。
　図１Ａに示す第１実施形態では、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の下部にあるＮ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃを信号線、上部にあるＰ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃに繋がる導体層８を画素選択線としたが、島状半導体Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の下部のＮ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃを画素選択線、上部のＰ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃに繋がる導体層８を信号線としてもよい。この場合、図１Ｂに示す平面図において、導体層８ａ、８ｂ、８ｃは図面の縦方向に、Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃは水平方向にそれぞれ形成される。このような構成は、本発明のその他の実施形態においても同様に適用することができる。
　また、図１Ａでは、信号線Ｎ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃ、島状半導体Ｐ領域３ａ、３ｂ、３ｃ、ダイオードＮ領域６ａ、６ｂ、６ｃ、Ｐ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃの場合について説明した。これに限られず、信号線Ｐ＋領域２ａ、２ｂ、２ｃ、ダイオードＰ領域６ａ、６ｂ、６ｃ、Ｎ＋領域７ａ、７ｂ、７ｃの構成であってもよい。このような構成は、本発明のその他の実施形態においても同様に適用することができる。
　画素選択線導体層８は、金属材料層に加えて、透明（酸化インジウム・スズ）層を用いても良い。この場合は、画素選択線導体層は、Ｐ＋領域表面を覆うように形成してもよい。
　なお、上記実施形態は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上記実施形態は、本発明の一実施例を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
　本発明は、島状半導体を用いて画素を形成するカラー撮像用固体撮像装置に広く適用することができる。
　１　基板
　２ａ、２ｂ、２ｃ　信号線Ｎ＋領域
　Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ１１～Ｈ３３、Ｈ２Ａ、Ｈ３Ａ　島状半導体
　３ａ、３ｂ、３ｃ　Ｐ領域
　４ａ、４ｂ、４ｃ　絶縁層
　５、５ａ、５ｂ、５ｃ　導体層
　６ａ、６ｂ、６ｃ、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ　Ｎ領域
　７ａ、７ｂ、７ｃ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ　Ｐ＋領域
　８、８ａ、８ｂ、８ｃ　画素選択線導体層
　９ａ　第１層間絶縁層
　９ｂ、１７　第２層間絶縁層
　９ｃ　オーバーコート絶縁層
　１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｂｂ、１０ｃｃ　フォトダイオード領域
　１１　青色（Ｂ）用カラーフィルタ
　１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ　緑色（Ｇ）用カラーフィルタ
　１３　赤色（Ｒ）用カラーフィルタ
　１４ａ　入射光線
　１４ｂ、１４ｃ　反射光線
　１８　絶縁層
　１９　フォトレジスト
　２０　絶縁層

Claims (8)

  1. 　複数の画素が島状半導体から構成され、画素領域に２次元状に配列されている固体撮像装置において、
    　基板上に、第１半導体領域が形成され、
    　前記第１半導体領域上に前記島状半導体を構成する母体半導体領域が形成され、
    　前記第１半導体領域から離間した前記半導体領域の外周部に、前記母体半導体領域とダイオードを形成する第２半導体領域が形成され、
    　前記第２半導体領域の上部において、前記母体半導体領域に接するように、前記第２半導体領域と反対の導電型を有する第３半導体領域が形成され、
    　前記第３半導体領域は、前記島状半導体の上端部表面から入射した入射光が前記第３半導体領域にて吸収され、これにより発生した信号電荷を、前記第３半導体領域で再結合させて消滅させるに十分な量のアクセプタ、又はドナー不純物を含んでおり、
    　前記島状半導体は、少なくとも２つの異なる厚さを有する前記第３半導体領域を含んで形成され、
    　前記固体撮像装置による撮像動作が、
    　前記第２半導体領域と前記母体半導体領域とからなるダイオード領域において、前記島状半導体の上端部表面から入射した光を吸収し、信号電荷を発生させる光電変換動作と、
    　前記発生信号電荷を前記ダイオード領域に蓄積する信号電荷蓄積動作と、
    　前記第１半導体領域と前記第３半導体領域のいずれかをソース、又はドレインとし、前記第２半導体領域をゲートとし、前記第２半導体領域で囲まれた前記母体半導体領域をチャネルとした接合電界効果トランジスタに流れるソース・ドレイン電流を検出することにより、前記ダイオード領域に蓄積された信号電荷量を検知する蓄積信号電荷量読み出し動作と、
    　前記ダイオード領域に蓄積された信号電荷を前記第１半導体領域に除去する信号電荷除去動作と、を備える、
    　ことを特徴とする固体撮像装置。
  2. 　前記複数の前記島状半導体は、
    　前記島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光、緑色波長光及び赤色波長光を透過する前記第３半導体層を有する第１島状半導体と、
    　前記島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光を吸収する前記第３半導体層を有する第２島状半導体と、
    　前記島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光及び緑色波長光を吸収する前記第３半導体領域を有する第３島状半導体と、を少なくとも備え、
    　前記第１島状半導体の前記ダイオード領域が、前記第１島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光、緑色波長光及び赤色波長光の光電変換と、この光電変換された信号電荷の蓄積とを行い、
    　前記第２島状半導体の前記ダイオード領域が、前記第２島状半導体の上端部表面から入射した、緑色波長光及び赤色波長光の光電変換と、この光電変換された信号電荷の蓄積とを行い、
    　前記第３島状半導体の前記ダイオード領域が、前記第３島状半導体の上端部表面から入射した赤色波長光の光電変換と、この光電変換された信号電荷の蓄積と、を行うように、
    　前記第１島状半導体の前記第３半導体領域の厚さが前記第２島状半導体の前記第３半導体領域の厚さより薄く、前記第２島状半導体の前記第３半導体領域の厚さが前記第３島状半導体の前記第３半導体領域の厚さより薄く、かつ、
    　前記第１島状半導体、前記第２島状半導体、前記第３島状半導体が隣接するように形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 　前記第１島状半導体上、又は、前記第２島状半導体上のいずれか一方に原色型又は補色型のカラーフィルタ層が設けられ、前記カラーフィルタ層を透過した光には、前記カラーフィルタの下方にある前記第１島状半導体内、又は、前記第２島状半導体内の前記ダイオード領域で光吸収、及び信号電荷蓄積を行う光波長成分が含まれる、ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
  4. 　前記画素領域において、青色波長光を透過するカラーフィルタ層を上部に形成した前記第１島状半導体と、前記青色波長光を透過するカラーフィルタ層を上部に形成していない前記第１島状半導体と、が形成され、前記青色波長光を透過するカラーフィルタ層が上部に形成されていない前記第１島状半導体から青色波長光成分、緑色波長光成分及び赤色波長光成分を含む白色信号電流が得られる、ことを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
  5. 　前記第３半導体領域が、前記島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光、緑色波長光及び赤色波長光を透過し、
    　前記第３半導体領域が、前記島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光を吸収し、
    　前記複数の島状半導体は、
    　前記第３半導体領域を透過した、青色波長光、緑色波長光及び赤色波長光の光電変換と、この光電変換された信号電荷の蓄積とを行うダイオード領域を有する第４島状半導体と、
    　前記第３半導体領域を透過した、緑色波長光及び赤色波長光の一方又は双方の光電変換と、この光電変換された信号電荷の蓄積とを行うダイオード領域を有する第５島状半導体と、を有し、
    　前記第５島状半導体の前記第３半導体領域の厚さが前記第４島状半導体の前記第３半導体領域の厚さと等しいか、又は厚く、
    　前記画素領域に、前記第４島状半導体及び前記第５島状半導体における前記第２半導体領域及び前記第３半導体領域と同様な構造を有する第６島状半導体が形成され、
    　前記第６島状半導体上に、原色型又は補色型カラーフィルタが形成され、
    　前記第４島状半導体、前記第５島状半導体、前記第６島状半導体が隣接するように形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
  6. 　前記第３半導体領域が、前記島状半導体の上端部表面から入射した、青色波長光、緑色波長光及び赤色波長光を透過し、
    　前記第３半導体領域が、前記島状半導体の上端部表面から入射した青色波長光を吸収し、
    　前記複数の島状半導体は、
    　前記第３半導体領域を透過した、青色波長光、緑色波長光及び赤色波長光の光電変換と、この光電変換により得られた信号電荷の蓄積とを行うダイオード領域を有する第７島状半導体と、
    　前記第３半導体領域を透過した、緑色波長光及び赤色波長光の光電変換と、この光電変換された信号電荷の蓄積とを行うダイオード領域を有する第８島状半導体と、を有し、
    　前記第８島状半導体の前記第３半導体領域の厚さが前記第７の島状半導体の前記第３半導体領域の厚さより厚く形成され、
    　前記画素領域に、前記第７島状半導体及び前記第８島状半導体における前記第２半導体領域及び前記第３半導体領域と同様な構造を有する第９島状半導体が形成され、
    　前記第９島状半導体上に、原色型又は補色型カラーフィルタが形成され、
    　前記第７島状半導体、前記第８島状半導体、前記第９島状半導体が隣接するように形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
  7. 　前記基板と前記第１半導体領域との間に光を透過する絶縁層が形成され、前記絶縁層の厚さが、前記島状半導体の上端部表面から入射した光線の内、前記絶縁層から前記島状半導体の前記ダイオード領域に戻る光線の赤波長成分が緑波長成分よりも多くなるように設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
  8. 　前記画素領域において、前記第３半導体領域は、少なくとも２つの異なる厚さを有する前記島状半導体が、ジグザグ状又は市松状に配置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。
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