JP2006156898A

JP2006156898A - Solid-state imaging element and device thereof

Info

Publication number: JP2006156898A
Application number: JP2004348855A
Authority: JP
Inventors: Makoto Shizukuishi; 誠雫石; Michio Cho; 倫生長; Takashi Miyano; 俊宮野
Original assignee: Fujinon Corp; Fujifilm Microdevices Co Ltd; Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp; Fujifilm Holdings Corp; Fujifilm Microdevices Co Ltd
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2006-06-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state imaging element, capable of a high quality image in which a "blue spread" is decreased or dissolved. <P>SOLUTION: The solid-state imaging element 100 has a photoelectric transfer element, which is composed of an n<SP>+</SP>layer 9 and a p<SP>+</SP>layer 10 formed on the surface of a p well layer 8 formed on an n-type silicon substrate 7, a leveling layer 15 formed on the photoelectric transfer element, primary color system color filters 16, 17 formed on the leveling layer 15, a leveling layer 19 formed on the color filters 16, 17, and a microlens 20 formed on the leveling layer 19. The leveling layer 19 is constituted of a material which has a feature such that the spectral transmission factor is sharply attenuated in a short wavelength region of 420 nm or shorter, and functions not only as an underlaying layer of the microlens 20, but also as a blue spread preventing layer which prevents blue spread. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体基板表面に配設された複数の光電変換素子を有する固体撮像素子に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device having a plurality of photoelectric conversion elements disposed on the surface of a semiconductor substrate.

一般に、光学系を構成する媒質は波長によってその屈折率を異にするため、同一物点から発してレンズの同一点に入射した光線は屈折後、図１３に示すように、波長（λ１、λ２）によってその進路を多少異にし、結像面の位置が変動量Δだけ変動する。また、焦点距離も波長によってわずかながら異なるのが普通である。 In general, since the refractive index of the medium constituting the optical system varies depending on the wavelength, the light rays emitted from the same object point and incident on the same point of the lens are refracted, and then the wavelength (λ1, λ2) as shown in FIG. ), The path is slightly different, and the position of the image plane varies by the variation Δ. Also, the focal length is usually slightly different depending on the wavelength.

この結果、例えば白色の星をレンズで結像させた場合、その像が多少色付いて見える色収差という現象が発生する。収差には、屈折率が波長に応じて変化することにより起こる上述の色収差の他に、屈折面として球面を使用しているために生ずる（広義の）球面収差がある。このような収差があると、図１３に示すように、点像（被写体）が水平方向に広がった強度分布を与えることになり、いわゆる「色にじみ」の原因となる。 As a result, for example, when a white star is imaged with a lens, a phenomenon called chromatic aberration occurs in which the image appears to be slightly colored. In addition to the above-mentioned chromatic aberration that occurs when the refractive index changes according to the wavelength, the aberration includes (in a broad sense) spherical aberration that occurs because a spherical surface is used as the refracting surface. When such aberration exists, as shown in FIG. 13, the point image (subject) has an intensity distribution spreading in the horizontal direction, which causes so-called “color blur”.

図１４は、集光光学系の色収差の波長依存性の一例を示す図である。
図１４に示すように、一般に、色収差による結像面の変動量Δ及び点像の水平方向へのズレや広がりは、波長が短くなるほど大きくなる。特に、４２０ｎｍ以下の波長域では変動量Δが急激に増加する。このため、色収差は、特に短波長側、即ち、青色から紫外の領域で顕著に現れることが分かる。従って、色収差による結像面の変動量Δ及び点像の水平方向へのズレや広がりは、青色から紫外の光が入射した場合に最も大きく現れると考えられる。 FIG. 14 is a diagram illustrating an example of wavelength dependency of chromatic aberration of the condensing optical system.
As shown in FIG. 14, in general, the amount of variation Δ of the image plane due to chromatic aberration and the horizontal shift or spread of the point image increase as the wavelength decreases. In particular, in the wavelength region of 420 nm or less, the fluctuation amount Δ increases rapidly. For this reason, it can be seen that chromatic aberration is particularly prominent on the short wavelength side, that is, in the blue to ultraviolet region. Accordingly, it is considered that the amount of variation Δ of the image plane due to chromatic aberration and the horizontal shift or spread of the point image appear most significantly when blue to ultraviolet light is incident.

上記収差について、固体撮像素子を例にして具体的に説明する。
固体撮像素子は、図１５に示すように、異なる色（赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ））を検出する画素が二次元平面上に配置された構成である。尚、Ｒ画素の上にはＲのカラーフィルタが設けられ、Ｇ画素の上にはＧのカラーフィルタが設けられ、Ｂ画素の上にはＢのカラーフィルタが設けられている。 The aberration will be specifically described using a solid-state imaging device as an example.
As shown in FIG. 15, the solid-state imaging device has a configuration in which pixels for detecting different colors (red (R), green (G), blue (B)) are arranged on a two-dimensional plane. An R color filter is provided on the R pixel, a G color filter is provided on the G pixel, and a B color filter is provided on the B pixel.

ここで、図１５に示す固体撮像素子に青色から紫外の領域の波長を含む白色光が照射された場合を考える。収差がなく、被写体が点像であれば、その点像は固体撮像素子上のある画素にも点像５０として結像するはずである。しかし、上述の収差が発生すると、入射光がある強度分布を持つ広がった像５１や５２として固体撮像素子上に入射される。この広がりが最も大きいのは短波長光（青色から紫外）であるため、この短波長光は、点像５０が結像されるべき画素を中心とする広範囲の画素にも分布することとなる。 Here, consider a case where the solid-state imaging device shown in FIG. 15 is irradiated with white light including wavelengths in the blue to ultraviolet region. If there is no aberration and the subject is a point image, the point image should be formed as a point image 50 on a certain pixel on the solid-state imaging device. However, when the above-described aberration occurs, incident light is incident on the solid-state imaging device as spread images 51 and 52 having a certain intensity distribution. Since the spread is the largest in the short wavelength light (blue to ultraviolet), the short wavelength light is distributed to a wide range of pixels centering around the pixel on which the point image 50 is to be formed.

Ｂのカラーフィルタは、一般的に、４００ｎｍ以下の光に対しても透過率を有する。このため、Ｂを検出する画素は、上記短波長光（青色から紫外の光）が入射した場合、これを受光し、青色の光として検出することになる。他方、ＲとＧのカラーフィルタは、短波長（青色から紫外）領域において殆ど光を透過しない。このため、ＲやＧを検出する画素は、上記短波長光（青色から紫外の光）が入射しても、これを信号として検出するレベルは極めて低い。従って、この場合の収差は、明るい点の周りに青色が生ずるいわゆる「青にじみ」現象となって顕著に現れることとなる。 The B color filter generally has transmittance even for light of 400 nm or less. For this reason, when the short wavelength light (blue to ultraviolet light) is incident, the pixel for detecting B receives this and detects it as blue light. On the other hand, the R and G color filters hardly transmit light in a short wavelength region (blue to ultraviolet). For this reason, even if the short wavelength light (blue to ultraviolet light) is incident on the pixel for detecting R or G, the level at which this is detected as a signal is extremely low. Therefore, the aberration in this case appears remarkably as a so-called “blue blur” phenomenon in which blue is generated around a bright spot.

近年、上記のような固体撮像素子を搭載した撮像装置においては、装置の小型化、薄型化、軽量化が求められるようになっている。さらに、装置によっては、より明るいレンズ（Ｆ２．８以下の低Ｆナンバ）やより高倍率のズームレンズが求められている。しかし、このようなニーズを満足する撮像装置の設計は極めて困難である。これは、レンズ系の小型化、高倍率化、低Ｆ値対応、及びレンズのＭＴＦ改善等と、レンズの収差の軽減等とが必ずしも両立しないからである。 2. Description of the Related Art In recent years, in an imaging apparatus equipped with a solid-state imaging device as described above, it has been required to reduce the size, thickness, and weight of the apparatus. Further, depending on the device, a brighter lens (low F number of F2.8 or lower) and a zoom lens with higher magnification are required. However, it is extremely difficult to design an imaging apparatus that satisfies such needs. This is because miniaturization of the lens system, higher magnification, compatibility with a low F value, improvement of lens MTF, etc., and reduction of lens aberration, etc. are not always compatible.

つまり、現状では、レンズ系の収差を完全に無くすことは実際上極めて困難になっており、そのような収差を持った入射光が固体撮像素子に入射する危険性がより高まってきているのである。このような理由から、近年では、「青にじみ」を軽減又は解消するための有効な解決手段を、レンズ系だけでなく、固体撮像素子側にも求められるようになってきている。 In other words, at present, it is practically extremely difficult to completely eliminate the aberration of the lens system, and the risk that incident light having such aberration will enter the solid-state imaging device is increasing. . For these reasons, in recent years, an effective solution for reducing or eliminating “blue blur” has been required not only for the lens system but also for the solid-state imaging device side.

固体撮像素子を搭載する近年の小型デジタルカメラやカメラ付携帯電話等では、レンズ系の小型化、高倍率化、及び低Ｆ値対応のために、上述した「青にじみ」現象が顕著となって現れている。例えば、木々の間から漏れる太陽光を撮影した際に、太陽光の周辺が青色に着色して不自然な画像となってしまうのがそれである。このため、このような小型デジタルカメラやカメラ付携帯電話等においては、固体撮像素子側で「青にじみ」を軽減又は解消することが特に必要となっている。 In recent digital cameras and camera-equipped mobile phones equipped with a solid-state image sensor, the above-mentioned “blue blur” phenomenon has become prominent due to the reduction in the size of the lens system, the higher magnification, and the low F value. Appears. For example, when sunlight that leaks through trees is photographed, the surroundings of sunlight are colored blue, resulting in an unnatural image. For this reason, in such a small digital camera, a camera-equipped mobile phone, etc., it is particularly necessary to reduce or eliminate the “blue blur” on the solid-state imaging device side.

一般に、デジタルカメラ等には、固体撮像素子とレンズ系の間に赤外（ＩＲ）カットフィルタが挿入されている（例えば特許文献１参照）。この赤外カットフィルタは、３７０〜６５０ｎｍの波長の光を透過するバンドパスフィルタである。このため、３７０ｎｍ以下の波長域の光は、ＩＲカットフィルタによって遮断されて固体撮像素子には入射しないが、青にじみを引き起こす３７０〜４２０ｎｍ程度の短波長光は固体撮像素子に入射している。 In general, an infrared (IR) cut filter is inserted between a solid-state imaging device and a lens system in a digital camera or the like (see, for example, Patent Document 1). This infrared cut filter is a band-pass filter that transmits light with a wavelength of 370 to 650 nm. For this reason, light in the wavelength region of 370 nm or less is blocked by the IR cut filter and does not enter the solid-state image sensor, but short-wavelength light of about 370 to 420 nm that causes blue bleeding is incident on the solid-state image sensor.

又、Ｓｉ基板のｐｎフォトダイオードを利用した固体撮像素子の分光感度は、非特許文献１にも示されているように、短波長側は３７０ｎｍ前後から長波長側は７００ｎｍ以上の範囲をカバーしている。又、固体撮像素子の感度を少しでも向上させるため、短波長側の感度を積極的に利用した例も特許文献２に示されている。 Also, as shown in Non-Patent Document 1, the spectral sensitivity of a solid-state imaging device using a pn photodiode on a Si substrate covers a range from about 370 nm on the short wavelength side to 700 nm or more on the long wavelength side. ing. An example in which the sensitivity on the short wavelength side is positively used in order to improve the sensitivity of the solid-state imaging device even a little is disclosed in Patent Document 2.

このように、従来の固体撮像素子は、３７０ｎｍ〜青色の範囲の短波長に感度を持っているために、上述した収差に起因する「青にじみ」が顕著に現れていたと考えられる。したがって、この「青にじみ」を固体撮像素子側で軽減又は解消するためには、固体撮像素子の短波長側の感度を調整することが有効と考えられる。 Thus, since the conventional solid-state imaging device has sensitivity to a short wavelength in the range of 370 nm to blue, it is considered that the “blue blur” due to the above-mentioned aberration appears remarkably. Therefore, in order to reduce or eliminate this “blue blur” on the solid-state image sensor side, it is considered effective to adjust the sensitivity on the short wavelength side of the solid-state image sensor.

従来、短波長側の感度を調整した固体撮像素子として、４００ｎｍよりも紫外（短波）側に吸収波長を持つ染料で染色したフィルタをカラーフィルタ上に形成した固体撮像素子が提案されている（特許文献３参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a solid-state image pickup device in which the sensitivity on the short wavelength side is adjusted, a solid-state image pickup device in which a filter dyed with a dye having an absorption wavelength on the ultraviolet (short wave) side from 400 nm is formed on a color filter has been proposed (patent) Reference 3).

特開２００２−５０７１号公報JP 2002-5071 A 特開平１１−１２１７２８号公報JP-A-11-121728 特開平５−１３４１１３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-134113 井沢龍一、他４名，「テレビジョン学会技術報告（ＭＯＳ型撮像素子の光電特性）」，昭和５６年１２月１６日，ＥＤ６０８ｐ．１３−１８Ryuichi Izawa and 4 others, “Technical Report of the Television Society (Photoelectric Characteristics of MOS-type Image Sensors)”, December 16, 1981, ED608 p. 13-18

特許文献３記載の固体撮像素子は、カラーフィルタに短波長の光が入射することによるカラーフィルタの退色防止を目的としており、「青にじみ」を軽減又は解消することを目的としているものではない。 The solid-state imaging device described in Patent Document 3 is intended to prevent the color filter from fading due to light having a short wavelength incident on the color filter, and is not intended to reduce or eliminate “blue blur”.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、「青にじみ」を軽減又は解消した高画質の撮像が可能な固体撮像素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device capable of high-quality imaging in which “blue blur” is reduced or eliminated.

本発明の固体撮像素子は、半導体基板表面に配設された複数の光電変換素子を有する固体撮像素子であって、前記複数の光電変換素子の上方に、短波長域において分光透過率が減衰する特性を持つ青にじみ防止層を備える。 The solid-state imaging device of the present invention is a solid-state imaging device having a plurality of photoelectric conversion elements disposed on the surface of a semiconductor substrate, and the spectral transmittance is attenuated in a short wavelength region above the plurality of photoelectric conversion elements. It has a blue bleed prevention layer that has the characteristics.

この構成により、青にじみを引き起こす短波長域の光を青にじみ防止層によって減衰させて、青にじみを軽減又は解消することができる。 With this configuration, it is possible to reduce or eliminate blue blur by attenuating light in a short wavelength region that causes blue blur by the blue blur prevention layer.

本発明の固体撮像素子は、前記複数の光電変換素子の上方にカラーフィルタを備え、前記青にじみ防止層は、前記カラーフィルタの上方に設けられる。 The solid-state imaging device of the present invention includes a color filter above the plurality of photoelectric conversion elements, and the blue blur preventing layer is provided above the color filter.

この構成により、カラーフィルタの上方に青にじみ防止層が設けられているため、青にじみを引き起こす短波長域の光のカラーフィルタへの侵入を防止することができ、カラーフィルタの退色を防止することが可能となる。 With this configuration, since a blue bleed prevention layer is provided above the color filter, it is possible to prevent light in a short wavelength range that causes blue bleed from entering the color filter and to prevent color filter fading. Is possible.

本発明の固体撮像素子は、前記複数の光電変換素子の上方にカラーフィルタを備え、前記青にじみ防止層は、前記カラーフィルタの下方に設けられる。 The solid-state imaging device of the present invention includes a color filter above the plurality of photoelectric conversion elements, and the blue blur preventing layer is provided below the color filter.

この構成により、カラーフィルタの下方に青にじみ防止層が設けられているため、青にじみ防止層の上方にカラーフィルタやマイクロレンズを形成する際のフォトリソグラフィーにおいて、レジスト露光時の光源からの短波長域の光が半導体基板に到達してそこで反射してしまうのを防ぐことができる。したがって、カラーフィルタやマイクロレンズのパターンを正確に形成することが可能となる。 With this configuration, a blue bleed prevention layer is provided below the color filter, so in photolithography when forming a color filter or microlens above the blue bleed prevention layer, a short wavelength from the light source during resist exposure. It is possible to prevent the light in the region from reaching the semiconductor substrate and being reflected there. Therefore, it is possible to accurately form a color filter or microlens pattern.

本発明の固体撮像素子は、前記複数の光電変換素子の上方にカラーフィルタを備え、前記カラーフィルタが、前記青にじみ防止層として機能する。 The solid-state imaging device of the present invention includes a color filter above the plurality of photoelectric conversion devices, and the color filter functions as the blue blur preventing layer.

この構成により、カラーフィルタの短波長側の減衰特性を制御するだけで青にじみを防止することが可能となるため、固体撮像素子の製造が容易になる。 With this configuration, it is possible to prevent blue blurring simply by controlling the attenuation characteristic on the short wavelength side of the color filter, so that the solid-state imaging device can be easily manufactured.

本発明の固体撮像素子は、前記カラーフィルタが少なくとも青色の光を透過する青色カラーフィルタを含み、前記青色カラーフィルタが、前記青にじみ防止層として機能する。 In the solid-state imaging device of the present invention, the color filter includes a blue color filter that transmits at least blue light, and the blue color filter functions as the blue blur preventing layer.

この構成により、青色の光を透過するカラーフィルタ以外のカラーフィルタは、従来と同様の材料を用いることができるため、製造が容易となる。 With this configuration, the color filter other than the color filter that transmits blue light can be made of the same material as the conventional one, and thus can be easily manufactured.

本発明の固体撮像素子は、前記カラーフィルタの上方に、前記複数の光電変換素子の各々に光を集光するマイクロレンズを備え、前記マイクロレンズが前記青にじみ防止層として機能する。好ましくは前記マイクロレンズがギャップレスマイクロレンズである。 The solid-state imaging device of the present invention includes a microlens for condensing light on each of the plurality of photoelectric conversion elements above the color filter, and the microlens functions as the blue blur preventing layer. Preferably, the microlens is a gapless microlens.

このように、固体撮像素子の最上層にあるマイクロレンズを青にじみ防止層として機能させることで、青にじみを引き起こす短波長域の光が固体撮像素子内部において迷光となったり、多重反射したりすることを防ぐことができ、高画質の撮像が可能となる。特に、マイクロレンズがギャップレスマイクロレンズの場合には、上記迷光や多重反射をほぼ確実になくすことができるため、より効果的である。 In this way, by making the microlens on the top layer of the solid-state image sensor function as a blue blur prevention layer, light in a short wavelength region that causes blue blur becomes stray light or multiple reflections inside the solid-state image sensor. This can be prevented and high-quality imaging can be performed. In particular, when the microlens is a gapless microlens, the stray light and the multiple reflection can be almost certainly eliminated, which is more effective.

本発明の固体撮像素子は、前記カラーフィルタが原色系又は補色系のカラーフィルタである。 In the solid-state imaging device of the present invention, the color filter is a primary color or complementary color filter.

本発明の固体撮像素子は、前記青にじみ防止層が４００ｎｍ以下の波長の光を実質的に透過しない特性を持つものである。 In the solid-state imaging device of the present invention, the blue blur preventing layer has a characteristic that does not substantially transmit light having a wavelength of 400 nm or less.

本発明の固体撮像素子は、前記青にじみ防止層が４２０ｎｍ付近の波長においてその分光透過率が減衰し始める特性を持つものである。 In the solid-state imaging device of the present invention, the blue blur preventing layer has a characteristic that the spectral transmittance starts to attenuate at a wavelength near 420 nm.

本発明の固体撮像素子は、前記複数の光電変換素子に蓄積される信号電荷に応じた信号をＣＣＤ又はＭＯＳによって外部に読み出す信号読み出し回路を備える。 The solid-state imaging device of the present invention includes a signal readout circuit that reads out signals corresponding to signal charges accumulated in the plurality of photoelectric conversion devices to the outside by a CCD or a MOS.

本発明の固体撮像装置は、前記固体撮像素子と、前記固体撮像素子に入射する光の赤外波長域をカットする赤外カットフィルタとを備え、前記赤外カットフィルタの長波長側のカットオフ波長が６５０ｎｍ以上６９０ｎｍ以下である。 The solid-state imaging device of the present invention includes the solid-state imaging device and an infrared cut filter that cuts an infrared wavelength region of light incident on the solid-state imaging device, and a cutoff on a long wavelength side of the infrared cut filter The wavelength is 650 nm or more and 690 nm or less.

上記固体撮像素子は、青にじみ防止層を設けたことによって感度の幅が狭くなってしまうが、上記のように赤外カットフィルタの長波長側のカットオフ波長を６５０ｎｍ以上６９０ｎｍ以下にすることで、その幅が広がり、高品質の画像を生成することが可能となる。 In the solid-state imaging device, the width of sensitivity is narrowed by providing the blue blur preventing layer, but by setting the cutoff wavelength on the long wavelength side of the infrared cut filter to 650 nm or more and 690 nm or less as described above. The width is widened, and a high quality image can be generated.

本発明の固体撮像装置は、前記赤外カットフィルタの長波長側のカットオフ波長が６７０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下である。 In the solid-state imaging device of the present invention, a cutoff wavelength on the long wavelength side of the infrared cut filter is not less than 670 nm and not more than 680 nm.

この構成により、より高品質な画像を生成することが可能となる。 With this configuration, it is possible to generate a higher quality image.

本発明によれば、「青にじみ」を軽減又は解消した高画質の撮像が可能な固体撮像素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a solid-state imaging device capable of high-quality imaging in which “blue blur” is reduced or eliminated.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の表面模式図である。図２は、図１に示す固体撮像素子のＡ−Ａ線断面模式図である。
ｎ型シリコン基板７の表面には、緑色（Ｇ）の光を検出すると共に、それに応じた信号電荷を発生して蓄積するＧ光電変換素子１（図１では“Ｇ”で記載）と、赤色（Ｒ）の光を検出すると共に、それに応じた信号電荷を発生して蓄積するＲ光電変換素子２（図１では“Ｒ”で記載）と、青色（Ｂ）の光を検出すると共に、それに応じた信号電荷を発生して蓄積するＢ光電変換素子３（図１では“Ｂ”で記載）とを含む複数の光電変換素子が、行方向（図１のＸ方向）及び列方向（図１のＹ方向）に正方格子状に配設されている。尚、各光電変換素子の配列は正方格子状に限らず、公知の配列を採用することができる。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view of the surface of a solid-state image sensor for explaining the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of the solid-state imaging device shown in FIG.
On the surface of the n-type silicon substrate 7, a G photoelectric conversion element 1 (denoted by “G” in FIG. 1) that detects green (G) light and generates and accumulates signal charges corresponding thereto is detected, and red The R photoelectric conversion element 2 (denoted by “R” in FIG. 1) that generates and accumulates signal charges corresponding to the (R) light, and the blue (B) light are detected. A plurality of photoelectric conversion elements including a B photoelectric conversion element 3 (denoted by “B” in FIG. 1) that generates and accumulates corresponding signal charges are arranged in a row direction (X direction in FIG. 1) and a column direction (FIG. 1). Are arranged in a square lattice pattern in the Y direction). In addition, the arrangement | sequence of each photoelectric conversion element is not restricted to a square lattice shape, A well-known arrangement | sequence can be employ | adopted.

Ｇ光電変換素子１の上方には緑色の光を透過するＧカラーフィルタ１７が積層され、Ｒ光電変換素子２の上方には赤色の光を透過するＲカラーフィルタ（不図示）が積層され、Ｂ光電変換素子３の上方には青色の光を透過するＢカラーフィルタ１６が積層されている（図２参照）。これらカラーフィルタの材料は、染料や顔料を用いることができる。 A G color filter 17 that transmits green light is stacked above the G photoelectric conversion element 1, and an R color filter (not shown) that transmits red light is stacked above the R photoelectric conversion element 2. A B color filter 16 that transmits blue light is stacked above the photoelectric conversion element 3 (see FIG. 2). As materials for these color filters, dyes or pigments can be used.

ｎ型シリコン基板７の表面には、光電変換素子１，２，３に蓄積された信号電荷をＹ方向に転送する垂直転送路４（ＶＣＣＤ）が各光電変換素子列の右脇に設けられており、下辺部には垂直転送路４から転送されてきた信号電荷をＸ方向に転送する水平転送路５（ＨＣＣＤ）と、水平転送路５から転送されてきた信号電荷に応じた信号を外部に出力する出力部６とが設けられている。垂直転送路４は３相（Φ１〜Φ３）で駆動され、水平転送路５は２相（Ｈ１，Ｈ２）で駆動されるが、駆動方式はこれに限らず、公知の駆動方式を採用することができる。 On the surface of the n-type silicon substrate 7, a vertical transfer path 4 (VCCD) for transferring signal charges accumulated in the photoelectric conversion elements 1, 2 and 3 in the Y direction is provided on the right side of each photoelectric conversion element array. In the lower side, a horizontal transfer path 5 (HCCD) for transferring the signal charge transferred from the vertical transfer path 4 in the X direction, and a signal corresponding to the signal charge transferred from the horizontal transfer path 5 to the outside. An output unit 6 for outputting is provided. The vertical transfer path 4 is driven in three phases (Φ1 to Φ3) and the horizontal transfer path 5 is driven in two phases (H1, H2). However, the drive method is not limited to this, and a known drive method is adopted. Can do.

固体撮像素子１００は、垂直転送路４、水平転送路５、及び出力部６を含む信号読み出し回路によって信号を外部に読み出すものであり、その構成は、一般のＣＣＤ型イメージセンサと同様である。ＣＣＤ型イメージセンサには、フレーム転送（frame transfer）型やインターライン転送（interline transfer）型、フレームインターライン転送（frame interline transfer）型などが挙げられ、本実施形態では、これらのいずれも採用することができる。 The solid-state imaging device 100 reads out signals to the outside by a signal readout circuit including a vertical transfer path 4, a horizontal transfer path 5, and an output unit 6, and the configuration thereof is the same as that of a general CCD type image sensor. The CCD image sensor includes a frame transfer type, an interline transfer type, a frame interline transfer type, and the like. In the present embodiment, any of these is adopted. be able to.

図２に示すように、ｎ型シリコン基板７の表面側にはＰウェル層８が形成され、Ｐウェル層８の表面部にはｎ^＋層９が形成され、ｎ^＋層９の表面にはｐ^＋層１０が形成されており、ｎ^＋層９とｐ^＋層１０がｐｎフォトダイオードを構成し、これがＢ光電変換素子３に相当する。Ｂ光電変換素子３で発生した信号電荷は、ｎ^＋層９に蓄積される。 As shown in FIG. 2, on the surface side of the n-type silicon substrate 7 is formed P well layer 8, in a surface portion of the P-well layer 8 is n ⁺ layer 9 is formed on the surface of the n ⁺ layer 9 A p ⁺ layer 10 is formed, and the n ⁺ layer 9 and the p ⁺ layer 10 form a pn photodiode, which corresponds to the B photoelectric conversion element 3. The signal charge generated in the B photoelectric conversion element 3 is accumulated in the n ⁺ layer 9.

図２において、ｎ^＋層９の左側には、少し離間してｎ層４が設けられ、このｎ層４が、図１に示す垂直転送路４を構成する。ｎ層４の表面部にはｎ^＋層９まで達する読み出し電極１３を兼用する転送電極が形成され、各転送電極の上には、遮光膜１２が設けられている。読み出し電極１３に読み出しパルスが加わることで、ｎ^＋層９に蓄積された信号電荷は垂直転送路４へと読み出される。ｎ型シリコン基板７の最表面には、酸化シリコン膜１１が形成され、その上に転送電極１３が形成される。図２において、ｎ^＋層９と、ｎ^＋層９の右側にある垂直転送路４とは、素子分離帯１４によって分離される。 In FIG. 2, an n layer 4 is provided on the left side of the n ⁺ layer 9 with a little space, and this n layer 4 constitutes the vertical transfer path 4 shown in FIG. 1. A transfer electrode that also serves as the readout electrode 13 reaching the n ⁺ layer 9 is formed on the surface portion of the n layer 4, and a light shielding film 12 is provided on each transfer electrode. By applying a read pulse to the read electrode 13, the signal charge accumulated in the n ⁺ layer 9 is read out to the vertical transfer path 4. A silicon oxide film 11 is formed on the outermost surface of the n-type silicon substrate 7, and a transfer electrode 13 is formed thereon. In FIG. 2, the n ⁺ layer 9 and the vertical transfer path 4 on the right side of the n ⁺ layer 9 are separated by an element isolation band 14.

酸化シリコン膜１１の上には、平坦化層１５が形成され、平坦化層１５の上に上述したＢカラーフィルタ１６，Ｇカラーフィルタ１７，Ｒカラーフィルタが形成される。各カラーフィルタの上には、平坦化層１９が形成され、平坦化層１９の上に、光電変換素子１〜３のそれぞれに対応した複数のマイクロレンズ２０が形成される。マイクロレンズ２０は、対応する光電変換素子の開口内側に光を集光する機能を果たす。 A planarization layer 15 is formed on the silicon oxide film 11, and the above-described B color filter 16, G color filter 17, and R color filter are formed on the planarization layer 15. A planarizing layer 19 is formed on each color filter, and a plurality of microlenses 20 corresponding to the photoelectric conversion elements 1 to 3 are formed on the planarizing layer 19. The microlens 20 has a function of condensing light inside the opening of the corresponding photoelectric conversion element.

尚、Ｇ光電変換素子１とＲ光電変換素子２の断面は、図２において、ｎ^＋層９とｐ^＋層１０からなる光電変換素子の上方に設けられるカラーフィルタの種類が異なる以外は、図２と同じ構成であるため、その説明を省略する。 The cross sections of the G photoelectric conversion element 1 and the R photoelectric conversion element 2 are the same as those shown in FIG. 2 except that the types of color filters provided above the photoelectric conversion elements composed of the n ⁺ layer 9 and the p ⁺ layer 10 are different. Since it is the same structure as 2, description is abbreviate | omitted.

本実施形態の固体撮像素子１００は、平坦化層１９が、マイクロレンズ２０の下地層として機能するだけでなく、上述した青にじみを防止するための青にじみ防止層としても機能する。 In the solid-state imaging device 100 of this embodiment, the planarization layer 19 not only functions as a base layer of the microlens 20 but also functions as a blue blur preventing layer for preventing the above-described blue blur.

図３は、本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子のカラーフィルタ上に形成される平坦化層の分光透過率を示す図である。図３に示すように、平坦化層１９は、４２０ｎｍ付近の波長においてその分光透過率が急峻に減衰し始め、４００ｎｍ以下の波長の光については実質的に透過しない特性を有している。 FIG. 3 is a diagram showing the spectral transmittance of the planarization layer formed on the color filter of the solid-state image sensor for explaining the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the planarizing layer 19 has a characteristic that its spectral transmittance starts to attenuate sharply at a wavelength near 420 nm and does not substantially transmit light having a wavelength of 400 nm or less.

平坦化層１９の材料には、アクリル、エポキシ、フェノール樹脂等の透明樹脂が使用可能であり、これらに紫外線吸収性化合物や紫外線吸収剤を添加したり、樹脂分子鎖に組み込んだりすることにより、所望の分光透過率を得ることができる。紫外線吸収剤には、ペンゾフェノン系、ナフタレン系、フェニル系、クマリン系有機化合物等がある。 Transparent material such as acrylic, epoxy, and phenolic resin can be used as the material for the flattening layer 19, and by adding an ultraviolet absorbing compound or an ultraviolet absorber to these, or by incorporating them into a resin molecular chain, A desired spectral transmittance can be obtained. Examples of ultraviolet absorbers include benzophenone-based, naphthalene-based, phenyl-based, and coumarin-based organic compounds.

図４は、本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の分光感度を示す図である。図４において、青色の分光感度を示す曲線には符号Ｂを付し、緑色の分光感度を示す曲線には符号Ｇを付し、赤色の分光感度を示す曲線には符号Ｒを付した。又、青色の分光感度を示す曲線のうち、破線で示した曲線は、平坦化層１９が青にじみ防止機能を持たない場合の、青色の分光感度を示す曲線である。尚、図４に示す分光感度は、３８０ｎｍ以下の波長域の光及び６５０ｎｍ以上の波長域の光をカットするＩＲカットフィルタを固体撮像素子１００のマイクロレンズ２０の上方に設けたときの特性である。 FIG. 4 is a diagram showing the spectral sensitivity of the solid-state imaging device for explaining the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, a curve indicating blue spectral sensitivity is denoted by B, a curve indicating green spectral sensitivity is denoted by G, and a curve indicating red spectral sensitivity is denoted by R. Further, among the curves indicating the blue spectral sensitivity, the curve indicated by the broken line is a curve indicating the blue spectral sensitivity when the planarizing layer 19 does not have a blue blur preventing function. Note that the spectral sensitivity shown in FIG. 4 is a characteristic when an IR cut filter that cuts light in a wavelength region of 380 nm or less and light in a wavelength region of 650 nm or more is provided above the microlens 20 of the solid-state imaging device 100. .

図４に示したように、固体撮像素子１００の青色の分光感度は、４２０ｎｍ付近の短波長域において、平坦化層１９に青にじみ防止機能を持たせなかったときよりも急峻に減衰していることが分かる。図１４に示したように、色収差によって生じる結像面の変動量Δは、波長４２０ｎｍ以下になると急激に大きくなり、これが青にじみの大きな要因となっていたが、固体撮像素子１００によれば、４２０ｎｍ以下の短波長域の光については感度をほとんど持たないため、上記変動量Δの増大を抑えることができ、青にじみを軽減又は解消した高画質の撮像を可能にすることができる。 As shown in FIG. 4, the blue spectral sensitivity of the solid-state imaging device 100 attenuates more steeply in a short wavelength region near 420 nm than when the flattening layer 19 does not have a function of preventing blue blurring. I understand that. As shown in FIG. 14, the variation amount Δ of the image plane caused by chromatic aberration suddenly increases when the wavelength is 420 nm or less, and this is a major cause of blue blur. According to the solid-state imaging device 100, Since light in a short wavelength region of 420 nm or less has almost no sensitivity, an increase in the fluctuation amount Δ can be suppressed, and high-quality imaging with reduced or eliminated blue blur can be enabled.

このように本実施形態によれば、固体撮像素子１００側で青にじみの軽減又は解消を行うことができるため、固体撮像素子１００を搭載する撮像装置において、レンズ系の小型化、高倍率化、低Ｆ値対応、及びＭＴＦ改善等が容易になるという利点がある。 As described above, according to the present embodiment, since the blue blur can be reduced or eliminated on the solid-state imaging device 100 side, in the imaging apparatus equipped with the solid-state imaging device 100, the lens system can be reduced in size, increased in magnification, There is an advantage that it is easy to cope with a low F value and to improve MTF.

又、本実施形態では、各カラーフィルタの上の平坦化層１９を青にじみ防止層として機能させているため、各カラーフィルタに短波長域の光（４２０ｎｍ以下の波長域の光）が入射するのを防ぐことができ、カラーフィルタの材料が染料である場合には、その退色を防ぐことができるという効果もある。 In this embodiment, since the planarizing layer 19 on each color filter functions as a blue blur preventing layer, light in a short wavelength region (light in a wavelength region of 420 nm or less) enters each color filter. In the case where the material of the color filter is a dye, the fading can be prevented.

尚、カラーフィルタの退色を防ぐためだけであれば、平坦化層１９の分光透過率は、４２０ｎｍ付近の短波長域において急峻に減衰させる必要はなく、４２０ｎｍ付近の短波長域においてなだらかに減衰させるだけでも十分である。しかし、青にじみを軽減又は解消するためには、色収差によって生じる結像面の変動量Δが波長４２０ｎｍ以下になると急激に大きくなることから、平坦化層１９の分光透過率を４２０ｎｍ付近の短波長域において急峻に減衰させることは重要である。 Note that the spectral transmittance of the planarizing layer 19 does not need to be sharply attenuated in the short wavelength region near 420 nm, but is gently attenuated in the short wavelength region near 420 nm, only to prevent the color filter from fading. Just enough. However, in order to reduce or eliminate blue blurring, since the fluctuation amount Δ of the imaging plane caused by chromatic aberration suddenly increases when the wavelength is 420 nm or less, the spectral transmittance of the planarization layer 19 is reduced to a short wavelength near 420 nm. It is important to attenuate sharply in the region.

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態を説明するための固体撮像素子の表面模式図は、図１と同様であるが、図１のＡ−Ａ線の断面模式図が若干異なるため、以下、その異なる点について説明する。 (Second embodiment)
The surface schematic diagram of the solid-state imaging device for explaining the second embodiment of the present invention is the same as that of FIG. 1, but the cross-sectional schematic diagram of the AA line in FIG. Will be described.

図５は、本発明の第二実施形態を説明するための固体撮像素子の断面模式図である。図５において図２と同様の構成には同一符号を付してある。図５に示す固体撮像素子２００は、図２において、平坦化層１９を平坦化層１９’に変更し、Ｂカラーフィルタ１６をＢカラーフィルタ１６’に変更した以外は、図２と同様の構成である。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a solid-state imaging device for explaining the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components as those in FIG. The solid-state imaging device 200 shown in FIG. 5 has the same configuration as that in FIG. 2 except that the flattening layer 19 is changed to the flattening layer 19 ′ and the B color filter 16 is changed to the B color filter 16 ′ in FIG. It is.

本実施形態の固体撮像素子２００では、平坦化層１９’がマイクロレンズ２０の下地層として機能し、Ｂカラーフィルタ１６’が青色の光を透過させるフィルタとして機能するだけでなく、上述した青にじみ防止層としても機能する。 In the solid-state imaging device 200 of the present embodiment, the planarizing layer 19 ′ functions as a base layer of the microlens 20, and the B color filter 16 ′ functions as a filter that transmits blue light. It also functions as a prevention layer.

図６は、本発明の第二実施形態を説明するための固体撮像素子のＢカラーフィルタの分光透過率を示す図である。
図６に示すように、Ｂカラーフィルタ１６’は、４２０ｎｍ付近の波長においてその分光透過率が急峻に減衰し始め、４００ｎｍ以下の波長の光については実質的に透過しない特性を有すると共に、５３０ｎｍ以上の波長域の光についてはほとんど透過しない特性を有している。 FIG. 6 is a diagram showing the spectral transmittance of the B color filter of the solid-state imaging device for explaining the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 6, the B color filter 16 ′ has a characteristic that its spectral transmittance starts to sharply attenuate at a wavelength near 420 nm and does not substantially transmit light having a wavelength of 400 nm or less, and is 530 nm or more. It has a characteristic that hardly transmits light in this wavelength region.

Ｂカラーフィルタ１６’は、固体撮像素子に一般に用いられる青色のカラーフィルタの分光透過率を、４２０ｎｍ付近の短波長域において急峻に減衰させることで製造が可能である。 The B color filter 16 'can be manufactured by abruptly attenuating the spectral transmittance of a blue color filter generally used in a solid-state imaging device in a short wavelength region near 420 nm.

カラーフィルタには、大別して顔料系と染料系がある。一般に、青色を透過させる顔料系のカラーフィルタとしては、銅又はアルミニウムを含有するフタロシアニン系顔料（例えば富士色素（株）社製富士カーミン６Ｂ等）が多く用いられている。しかし、このような顔料系のカラーフィルタでは、所望の分光感度のピーク値や半値幅を自由に変えることが難しいという問題がある。他方、染料系のカラーフィルタは、染料の種類が豊富であり、複数の染料を組み合わせることにより、種々の分光特性を得ることができるというメリットがある。 Color filters are roughly classified into pigment systems and dye systems. In general, phthalocyanine pigments containing copper or aluminum (for example, Fuji Carmine 6B manufactured by Fuji Dye Co., Ltd.) are often used as pigment-based color filters that transmit blue light. However, such a pigment-based color filter has a problem that it is difficult to freely change a peak value and a half-value width of desired spectral sensitivity. On the other hand, dye-based color filters have a variety of dyes, and have an advantage that various spectral characteristics can be obtained by combining a plurality of dyes.

Ｂカラーフィルタ１６’は、顔料及び染料のいずれを用いても製造することは可能であるが、上記事情により、染料を用いた方が容易に製造することができる。例えば、青色の染色材料には日本化薬（株）社製カヤノールシアニン６Ｂ等が市販されているが、このような染色材料に、本願発明において特徴的な分光特性であるところの、４２０ｎｍ付近の波長域において急峻な減衰特性を有する染料を合成或いは調製することで、Ｂカラーフィルタ１６’を製造することが可能である。尚、染色系カラーフィルタの製造方法には、いわゆる染色法（ゼラチンなどのベース層を染色する方法）や、染料を含むカラーレジストを塗布，パターニングする方法等がある。 The B color filter 16 ′ can be manufactured using any of a pigment and a dye, but due to the above circumstances, the B color filter 16 ′ can be easily manufactured using a dye. For example, Kayanol cyanine 6B manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. is commercially available as a blue dyeing material. Such a dyeing material has a spectral characteristic characteristic of the present invention, around 420 nm. The B color filter 16 ′ can be manufactured by synthesizing or preparing a dye having a steep attenuation characteristic in the wavelength region. Incidentally, as a method for producing a dye-based color filter, there are a so-called dyeing method (a method of dyeing a base layer such as gelatin), a method of applying and patterning a color resist containing a dye, and the like.

このような構成の固体撮像素子２００は、その分光感度が図４に示したものとほぼ同じになるため、第一実施形態と同様に変動量Δの増大を抑えることができ、青にじみを軽減又は解消した高画質の撮像を行うことが可能となる。 Since the solid-state imaging device 200 having such a configuration has substantially the same spectral sensitivity as that shown in FIG. 4, it is possible to suppress an increase in the fluctuation amount Δ as in the first embodiment, and reduce blue blurring. Alternatively, it is possible to perform high-resolution imaging that has been eliminated.

又、固体撮像素子２００は、従来からある青色のカラーフィルタの短波長側の減衰特性を制御するだけで製造可能なため、第一実施形態のように、青にじみ防止層として機能する平坦化層を新たに開発する必要がなくなり、その製造が容易になるという利点がある。 Further, since the solid-state imaging device 200 can be manufactured only by controlling the attenuation characteristic on the short wavelength side of a conventional blue color filter, as in the first embodiment, a flattening layer that functions as a blue blur preventing layer. There is an advantage that it is not necessary to newly develop and the manufacture thereof becomes easy.

（第三実施形態）
本発明の第三実施形態を説明するための固体撮像素子の表面模式図は、図１と同様であるが、図１のＡ−Ａ線の断面模式図が若干異なるため、以下、その異なる点について説明する。 (Third embodiment)
The surface schematic diagram of the solid-state imaging device for explaining the third embodiment of the present invention is the same as FIG. 1, but the cross-sectional schematic diagram of the AA line in FIG. 1 is slightly different. Will be described.

図７は、本発明の第三実施形態を説明するための固体撮像素子の断面模式図である。図７において図２と同様の構成には同一符号を付してある。図７に示す固体撮像素子３００は、図２において、平坦化層１９を平坦化層１９’に変更し、平坦化層１５を平坦化層１５’に変更した以外は、図２と同様の構成である。 FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a solid-state imaging device for explaining a third embodiment of the present invention. In FIG. 7, the same components as those in FIG. The solid-state imaging device 300 shown in FIG. 7 has the same configuration as that in FIG. 2 except that the planarization layer 19 is changed to the planarization layer 19 ′ and the planarization layer 15 is changed to the planarization layer 15 ′ in FIG. It is.

本実施形態の固体撮像素子３００では、平坦化層１９’がマイクロレンズ２０の下地層として機能し、平坦化層１５’が上述した青にじみ防止層として機能する。平坦化層１５’の分光透過率は、図３に示したものと同じであり、４２０ｎｍ付近の波長においてその分光透過率が急峻に減衰し始め、４００ｎｍ以下の波長の光については実質的に透過しない特性を有している。平坦化層１５’の材料は図２の平坦化層１９と同じである。 In the solid-state imaging device 300 of the present embodiment, the planarization layer 19 ′ functions as a base layer of the microlens 20, and the planarization layer 15 ′ functions as the above-described blue blur prevention layer. The spectral transmittance of the planarizing layer 15 ′ is the same as that shown in FIG. 3, and the spectral transmittance begins to attenuate sharply at a wavelength near 420 nm, and light having a wavelength of 400 nm or less is substantially transmitted. It has a characteristic that does not. The material of the planarization layer 15 'is the same as that of the planarization layer 19 in FIG.

このような構成の固体撮像素子３００は、その分光感度が図４に示したものとほぼ同じになるため、第一実施形態と同様に変動量Δの増大を抑えることができ、青にじみを軽減又は解消した高画質の撮像を行うことが可能となる。 Since the solid-state imaging device 300 having such a configuration has substantially the same spectral sensitivity as that shown in FIG. 4, the increase in the amount of variation Δ can be suppressed as in the first embodiment, and blue blurring can be reduced. Alternatively, it is possible to perform high-resolution imaging that has been eliminated.

又、固体撮像素子３００は、各カラーフィルタの下方にある平坦化層１５’を青にじみ防止層として機能させているため、平坦化層１５’の上方にカラーフィルタやマイクロレンズ２０を形成する際のフォトリソグラフィーにおいて、レジスト露光時の光源からの短波長域（３６０ｎｍ以下）の光を平坦化層１５’によって吸収することができ、この光がｎ型シリコン基板７に到達してそこで反射してしまうのを防ぐことができる。したがって、カラーフィルタやマイクロレンズ２０のパターンを正確に形成することが可能となる。 In the solid-state imaging device 300, the flattening layer 15 ′ below each color filter functions as a blue blur preventing layer. Therefore, when the color filter and the microlens 20 are formed above the flattening layer 15 ′. In this photolithography, light in a short wavelength region (360 nm or less) from a light source at the time of resist exposure can be absorbed by the planarization layer 15 ′, and this light reaches the n-type silicon substrate 7 and is reflected there. Can be prevented. Therefore, it is possible to accurately form the pattern of the color filter and the microlens 20.

（第四実施形態）
本発明の第四実施形態を説明するための固体撮像素子の表面模式図は、図１と同様であるが、図１のＡ−Ａ線の断面模式図が若干異なるため、以下、その異なる点について説明する。 (Fourth embodiment)
The surface schematic diagram of the solid-state imaging device for explaining the fourth embodiment of the present invention is the same as FIG. 1, but the cross-sectional schematic diagram of the AA line in FIG. 1 is slightly different. Will be described.

図８は、本発明の第四実施形態を説明するための固体撮像素子の断面模式図である。図８において図２と同様の構成には同一符号を付してある。図８に示す固体撮像素子４００は、図２において、平坦化層１９を平坦化層１９’に変更し、マイクロレンズ２０をマイクロレンズ２０’に変更した以外は、図２と同様の構成である。 FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a solid-state imaging device for explaining a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same components as those in FIG. The solid-state imaging device 400 shown in FIG. 8 has the same configuration as that shown in FIG. 2 except that the flattening layer 19 is changed to the flattening layer 19 ′ and the microlens 20 is changed to the microlens 20 ′ in FIG. .

平坦化層１９’の上に形成されるマイクロレンズ２０’は、光電変換素子１〜３のそれぞれに対応して設けられ、対応する光電変換素子の開口内側に光を集光する機能を果たすのものである。尚、マイクロレンズ２０’は、図８に示したように、入射光をほぼ１００％集光可能なギャップレスマイクロレンズであることが好ましい。 The microlens 20 ′ formed on the planarization layer 19 ′ is provided corresponding to each of the photoelectric conversion elements 1 to 3 and fulfills a function of condensing light inside the opening of the corresponding photoelectric conversion element. Is. Note that the microlens 20 ′ is preferably a gapless microlens capable of collecting almost 100% of incident light as shown in FIG. 8.

本実施形態の固体撮像素子４００では、平坦化層１９’がマイクロレンズ２０’の下地層として機能し、マイクロレンズ２０’が光電変換素子に光を集光するレンズとして機能するだけでなく、上述した青にじみ防止層としても機能する。マイクロレンズ２０’の分光透過率は、図３に示したものと同じであり、４２０ｎｍ付近の波長においてその分光透過率が急峻に減衰し始め、４００ｎｍ以下の波長の光については実質的に透過しない特性を有している。マイクロレンズ２０’の材料は図２の平坦化層１９と同じである。 In the solid-state imaging device 400 of the present embodiment, the planarization layer 19 ′ functions as a base layer of the microlens 20 ′, and the microlens 20 ′ functions not only as a lens that collects light on the photoelectric conversion element, but also as described above. It also functions as an anti-blue blur layer. The spectral transmittance of the microlens 20 ′ is the same as that shown in FIG. 3, and the spectral transmittance starts to attenuate sharply at a wavelength near 420 nm, and light having a wavelength of 400 nm or less does not substantially transmit. It has characteristics. The material of the microlens 20 'is the same as that of the planarization layer 19 in FIG.

このような構成の固体撮像素子４００は、その分光感度が図４に示したものとほぼ同じになるため、第一実施形態と同様に変動量Δの増大を抑えることができ、青にじみを軽減又は解消した高画質の撮像を行うことが可能となる。 Since the solid-state imaging device 400 having such a configuration has substantially the same spectral sensitivity as that shown in FIG. 4, the increase in the amount of variation Δ can be suppressed as in the first embodiment, and blue blurring can be reduced. Alternatively, it is possible to perform high-resolution imaging that has been eliminated.

又、固体撮像素子４００は、固体撮像素子４００の最上層にあるマイクロレンズ２０’を青にじみ防止層として機能させているため、青にじみを引き起こす短波長域（４２０ｎｍ以下）の光が固体撮像素子４００内部において迷光となったり、多重反射したりすることを防ぐことができ、より高画質の撮像を行うことが可能となる。特に、マイクロレンズがギャップレスマイクロレンズの場合には、上記迷光や多重反射をほぼ確実になくすことができるため、より効果的である。 In addition, since the solid-state image sensor 400 has the microlens 20 ′ in the uppermost layer of the solid-state image sensor 400 function as a blue blur preventing layer, light in a short wavelength region (420 nm or less) that causes blue blur is generated in the solid-state image sensor. It is possible to prevent stray light and multiple reflections in the interior of 400, and it is possible to perform imaging with higher image quality. In particular, when the microlens is a gapless microlens, the stray light and the multiple reflection can be almost certainly eliminated, which is more effective.

尚、第一〜第四実施形態で説明した固体撮像素子は、シリコン基板表面に配設された光電変換素子に蓄積される信号電荷に応じた信号を、ＣＣＤを用いて外部に読み出すＣＣＤ型のものとしているが、ＣＣＤの代わりにＭＯＳを用いて該信号を外部に読み出すＭＯＳ型のものであっても上述した効果を得ることはできる。 The solid-state imaging device described in the first to fourth embodiments is a CCD type that reads out a signal corresponding to the signal charge accumulated in the photoelectric conversion element disposed on the surface of the silicon substrate using a CCD. However, the above-described effects can be obtained even with a MOS type that reads out the signal to the outside using a MOS instead of the CCD.

この場合は、例えば図９に示すように、シリコン基板表面に、正方格子状に複数の光電変換素子４１〜４４を配設し、各光電変換素子の脇に信号読み出し用のＭＯＳ回路を形成し、シリコン基板の右側部に垂直走査回路４７を形成し、シリコン基板の上側部に水平走査回路，信号読出し回路４５と出力部４６を形成する。そして、垂直走査回路４７により走査を行い、同じ行に設けられた光電変換素子からＭＯＳ回路により読み出された信号を列方向の出力線に読み出し、この信号を水平走査回路，信号読出し回路４５，出力部４６によって順番に読み出せば良い。 In this case, for example, as shown in FIG. 9, a plurality of photoelectric conversion elements 41 to 44 are arranged in a square lattice pattern on the silicon substrate surface, and a signal reading MOS circuit is formed beside each photoelectric conversion element. A vertical scanning circuit 47 is formed on the right side of the silicon substrate, and a horizontal scanning circuit, a signal reading circuit 45 and an output unit 46 are formed on the upper side of the silicon substrate. Then, scanning is performed by the vertical scanning circuit 47, a signal read by the MOS circuit from the photoelectric conversion elements provided in the same row is read to the output line in the column direction, and this signal is read by the horizontal scanning circuit, the signal reading circuit 45, What is necessary is just to read in order by the output part 46. FIG.

又、第一〜第四実施形態では、カラーフィルタとして原色系のカラーフィルタを用いているが、原色系のカラーフィルタの代わりに補色系のカラーフィルタを用いても良い。 In the first to fourth embodiments, a primary color filter is used as the color filter, but a complementary color filter may be used instead of the primary color filter.

この場合は、例えば、複数の光電変換素子の上方に、緑（Ｇ）、マゼンタ（Ｍｇ）、イエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）の４つの補色系カラーフィルタのいずれかを積層し、図９に示すように、Ｇを検出する光電変換素子４１と、Ｍｇを検出する光電変換素子４２と、Ｙｅを検出する光電変換素子４３と、Ｃｙを検出する光電変換素子４４との４種類の光電変換素子をシリコン基板上に正方格子状に配設した構成とすれば良い。 In this case, for example, any one of four complementary color filters of green (G), magenta (Mg), yellow (Ye), and cyan (Cy) is stacked above the plurality of photoelectric conversion elements. As shown in FIG. 4, there are four types of photoelectric conversion: a photoelectric conversion element 41 for detecting G, a photoelectric conversion element 42 for detecting Mg, a photoelectric conversion element 43 for detecting Ye, and a photoelectric conversion element 44 for detecting Cy. What is necessary is just to set it as the structure which arrange | positioned the element | device on the silicon substrate in the square lattice shape.

第二実施形態の固体撮像素子２００において補色系のカラーフィルタを用いる場合には、青色を透過するカラーフィルタ（マゼンタのカラーフィルタやシアンのカラーフィルタ）に、４２０ｎｍ付近の波長においてその分光透過率が急峻に減衰し始め、４００ｎｍ以下の波長の光については実質的に透過しない特性を持たせておけば良い。 When a complementary color filter is used in the solid-state imaging device 200 of the second embodiment, the spectral transmittance of a color filter that transmits blue (magenta color filter or cyan color filter) is approximately 420 nm. What is necessary is just to give the characteristic which does not permeate | transmit substantially about the light of the wavelength of 400 nm or less which begins to attenuate | steep steeply.

（第五実施形態）
図１０は、本発明の第五実施形態を説明するための固体撮像装置の概略構成を示す図である。
図１０に示す固体撮像装置３０は、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話機等に搭載されるカメラモジュールであり、撮影レンズ等のレンズ系３１と、絞り３２と、赤外波長域の光をカットするＩＲカットフィルタ３３と、第一〜第四実施形態で説明した固体撮像素子（ここでは固体撮像素子１００とする）とを含み、レンズ系３１、絞り３２、ＩＲカットフィルタ３３、固体撮像素子１００が、光の入射側からこの順番に並んで配置されている。 (Fifth embodiment)
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a solid-state imaging device for explaining a fifth embodiment of the present invention.
A solid-state imaging device 30 shown in FIG. 10 is a camera module mounted on a digital camera, a camera-equipped mobile phone, or the like. Including the cut filter 33 and the solid-state image sensor described in the first to fourth embodiments (herein, the solid-state image sensor 100), and the lens system 31, the diaphragm 32, the IR cut filter 33, and the solid-state image sensor 100, They are arranged in this order from the light incident side.

ＩＲカットフィルタ３３は、短波長側のカットオフ波長が３８０ｎｍにあり、長波長側のカットオフ波長が６５０ｎｍ以上、好ましくは６６０ｎｍ〜６９０ｎｍ、より好ましくは６７０ｎｍ〜６８０ｎｍにある。本実施形態の固体撮像装置３０は、固体撮像素子１００を搭載しているため、青色の感度を持つ幅が従来よりも狭くなっている。そこで、本実施形態では、ＩＲカットフィルタ３３の長波長側のカットオフ波長を従来よりも長波長側（６５０ｎｍ以上）にすることで、赤色の感度を持つ幅を広げ、固体撮像素子１００の全体的な感度の幅を狭くしないようにしている。 The IR cut filter 33 has a short wavelength side cutoff wavelength of 380 nm, and a long wavelength side cutoff wavelength of 650 nm or more, preferably 660 nm to 690 nm, more preferably 670 nm to 680 nm. Since the solid-state imaging device 30 of the present embodiment is equipped with the solid-state imaging device 100, the width having the blue sensitivity is narrower than the conventional one. Therefore, in the present embodiment, by setting the cut-off wavelength on the long wavelength side of the IR cut filter 33 to a longer wavelength side (650 nm or more) than the conventional one, the width having red sensitivity is widened, and the entire solid-state imaging device 100 is formed. The sensitivity range is not narrowed.

図１１は、本発明の第五実施形態を説明するための固体撮像装置に搭載される固体撮像素子の分光感度を示す図である。図１１に示す分光感度は、ＩＲカットフィルタ３３として、短波長側のカットオフ波長が３８０ｎｍにあり、長波長側のカットオフ波長が６８０ｎｍにあるものを用いたときのものである。図１１において、青色の分光感度を示す曲線には符号Ｂを付し、緑色の分光感度を示す曲線には符号Ｇを付し、赤色の分光感度を示す曲線には符号Ｒを付した。 FIG. 11 is a diagram showing the spectral sensitivity of the solid-state imaging device mounted on the solid-state imaging device for explaining the fifth embodiment of the present invention. The spectral sensitivity shown in FIG. 11 is obtained when the IR cut filter 33 having a short wavelength cutoff wavelength of 380 nm and a long wavelength cutoff wavelength of 680 nm is used. In FIG. 11, a curve indicating blue spectral sensitivity is denoted by reference symbol B, a curve indicating green spectral sensitivity is denoted by symbol G, and a curve indicating red spectral sensitivity is denoted by symbol R.

図１１に示すように、固体撮像装置３０に搭載される固体撮像素子１００は、長波長側において６８０ｎｍまで感度を有していることが分かる。一般の固体撮像装置に搭載されるＩＲカットフィルタは、図４に示したように、長波長側のカットオフ波長が６５０ｎｍ程度である。このため、図４と比べると、本実施形態の固体撮像素子１００は、赤色の感度を持つ幅が長波長側に３０ｎｍも広がっていることになる。 As shown in FIG. 11, it can be seen that the solid-state imaging device 100 mounted on the solid-state imaging device 30 has sensitivity up to 680 nm on the long wavelength side. As shown in FIG. 4, the IR cut filter mounted on a general solid-state imaging device has a cut-off wavelength on the long wavelength side of about 650 nm. Therefore, as compared with FIG. 4, the solid-state imaging device 100 according to the present embodiment has a red sensitivity width that extends by 30 nm on the long wavelength side.

このように、本実施形態の固体撮像装置３０は、固体撮像素子１００を用いたことによる短波長側の感度幅の減少を、ＩＲカットフィルタ３３のカットオフ波長を長波長側に広げることによって補っているため、固体撮像素子１００の全体的な感度の低下を防ぐことができ、高画質の撮像が可能となる。 As described above, the solid-state imaging device 30 according to the present embodiment compensates for the decrease in the sensitivity range on the short wavelength side due to the use of the solid-state imaging device 100 by widening the cutoff wavelength of the IR cut filter 33 to the long wavelength side. Therefore, the overall sensitivity of the solid-state imaging device 100 can be prevented from being lowered, and high-quality imaging can be performed.

図１２は、理想的な色再現特性を示す銀塩写真フィルム（フジクロームVelvia 100 プロフェッショナル（登録商標））の分光感度を示す図である。図１２において、青色の分光感度を示す曲線には符号Ｂを付し、緑色の分光感度を示す曲線には符号Ｇを付し、赤色の分光感度を示す曲線には符号Ｒを付した。 FIG. 12 is a diagram showing the spectral sensitivity of a silver salt photographic film (Fujichrome Velvia 100 Professional (registered trademark)) showing ideal color reproduction characteristics. In FIG. 12, the curve indicating the blue spectral sensitivity is denoted by the symbol B, the curve indicating the green spectral sensitivity is denoted by the symbol G, and the curve indicating the red spectral sensitivity is denoted by the symbol R.

図１２に示すように、理想的な色再現特性を持つ銀塩写真フィルムの分光感度は、図１１で示した分光感度と同様に、４２０ｎｍ付近以下の波長域において感度が急峻に減衰しており、長波長側は６８０ｎｍ付近まで感度を有していることが分かる。このことから、固体撮像装置３０によれば、青にじみの軽減又は解消という効果に加え、固体撮像素子１００の青色の感度を上記銀塩写真フィルムとほぼ同じにできるという効果を得ることができる。又、固体撮像素子１００の全体的な感度の低下防止という効果に加え、固体撮像素子１００の赤色の感度を上記銀塩写真フィルムとほぼ同じにできるという効果も得ることができる。 As shown in FIG. 12, the spectral sensitivity of the silver salt photographic film having ideal color reproduction characteristics is sharply attenuated in the wavelength region below 420 nm, similar to the spectral sensitivity shown in FIG. It can be seen that the long wavelength side has sensitivity up to around 680 nm. From this, according to the solid-state imaging device 30, in addition to the effect of reducing or eliminating the blue blur, it is possible to obtain the effect that the blue sensitivity of the solid-state imaging device 100 can be made substantially the same as that of the silver salt photographic film. Further, in addition to the effect of preventing the overall sensitivity of the solid-state image sensor 100 from being lowered, the effect that the red sensitivity of the solid-state image sensor 100 can be made substantially the same as that of the silver salt photographic film can be obtained.

したがって、固体撮像装置３０を搭載するデジタルカメラの使用者は、銀塩写真フィルムを用いるときの従来の経験と勘に基づいて撮影を行うことができ、青にじみによる画質劣化がなく、且つ、忠実な色再現がなされた高画質の写真を撮影することが可能になる。 Therefore, the user of the digital camera equipped with the solid-state imaging device 30 can take a picture based on the conventional experience and intuition when using a silver salt photographic film, and there is no deterioration in image quality due to blue blurring, and faithfulness. It is possible to shoot high-quality photos that have been accurately reproduced.

本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の表面模式図Schematic diagram of the surface of a solid-state imaging device for explaining the first embodiment of the present invention 図１に示す固体撮像素子のＡ−Ａ線断面模式図AA cross-sectional schematic diagram of the solid-state imaging device shown in FIG. 本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子のカラーフィルタの上に形成される平坦化層の分光透過率を示す図The figure which shows the spectral transmittance of the planarization layer formed on the color filter of the solid-state image sensor for describing 1st embodiment of this invention 本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の分光感度を示す図The figure which shows the spectral sensitivity of the solid-state image sensor for demonstrating 1st embodiment of this invention 本発明の第二実施形態を説明するための固体撮像素子の断面模式図Sectional schematic diagram of the solid-state image sensor for demonstrating 2nd embodiment of this invention 本発明の第二実施形態を説明するための固体撮像素子のＢカラーフィルタの分光透過率を示す図The figure which shows the spectral transmittance of B color filter of the solid-state image sensor for describing 2nd embodiment of this invention 本発明の第三実施形態を説明するための固体撮像素子の断面模式図Cross-sectional schematic diagram of a solid-state imaging device for explaining a third embodiment of the present invention 本発明の第四実施形態を説明するための固体撮像素子の断面模式図Sectional schematic diagram of the solid-state image sensor for demonstrating 4th embodiment of this invention 本発明の第一〜第四実施形態で説明した固体撮像素子の変形例を示す固体撮像素子の表面模式図The surface schematic diagram of the solid-state image sensor which shows the modification of the solid-state image sensor demonstrated by 1st-4th embodiment of this invention 本発明の第五実施形態を説明するための固体撮像装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the solid-state imaging device for describing 5th embodiment of this invention 本発明の第五実施形態を説明するための固体撮像装置に搭載される固体撮像素子の分光感度を示す図The figure which shows the spectral sensitivity of the solid-state image sensor mounted in the solid-state imaging device for describing 5th embodiment of this invention 理想的な色再現特性を示す銀塩写真フィルムの分光感度を示す図Diagram showing the spectral sensitivity of silver halide photographic film showing ideal color reproduction characteristics 色収差を説明するための図Diagram for explaining chromatic aberration 集光光学系の色収差の波長依存性の一例を示す図The figure which shows an example of the wavelength dependence of the chromatic aberration of a condensing optical system 一般的な固体撮像素子の概略表面模式図Schematic surface schematic diagram of a typical solid-state image sensor

符号の説明Explanation of symbols

１００固体撮像素子
１，２，３光電変換素子
４垂直転送路
５水平転送路
６出力部
７ｎ型シリコン基板
８Ｐウェル層
９ｎ^＋層
１０ｐ^＋層
１１酸化シリコン膜
１２遮光膜
１３転送電極
１５，１９平坦化層
１６Ｂカラーフィルタ
１７Ｇカラーフィルタ
２０マイクロレンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Solid-state image sensor 1, 2, 3 Photoelectric conversion element 4 Vertical transfer path 5 Horizontal transfer path 6 Output part 7 N-type silicon substrate 8 P well layer 9 n ⁺ layer 10 p ⁺ layer 11 Silicon oxide film 12 Light-shielding film 13 Transfer electrode 15, 19 Flattening layer 16 B color filter 17 G color filter 20 Microlens

Claims

半導体基板表面に配設された複数の光電変換素子を有する固体撮像素子であって、
前記複数の光電変換素子の上方に、短波長域において分光透過率が減衰する特性を持つ青にじみ防止層を備える固体撮像素子。 A solid-state imaging device having a plurality of photoelectric conversion elements disposed on a semiconductor substrate surface,
A solid-state imaging device provided with a blue blur preventing layer having a characteristic that spectral transmittance is attenuated in a short wavelength region above the plurality of photoelectric conversion devices.

請求項１記載の固体撮像素子であって、
前記複数の光電変換素子の上方にカラーフィルタを備え、
前記青にじみ防止層は、前記カラーフィルタの上方に設けられる固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1,
A color filter is provided above the plurality of photoelectric conversion elements,
The blue blur preventing layer is a solid-state imaging device provided above the color filter.

請求項１記載の固体撮像素子であって、
前記複数の光電変換素子の上方にカラーフィルタを備え、
前記青にじみ防止層は、前記カラーフィルタの下方に設けられる固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1,
A color filter is provided above the plurality of photoelectric conversion elements,
The blue blur prevention layer is a solid-state imaging device provided below the color filter.

請求項１記載の固体撮像素子であって、
前記複数の光電変換素子の上方にカラーフィルタを備え、
前記カラーフィルタが、前記青にじみ防止層として機能する固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1,
A color filter is provided above the plurality of photoelectric conversion elements,
A solid-state imaging device in which the color filter functions as the blue blur preventing layer.

請求項４記載の固体撮像素子であって、
前記カラーフィルタは、少なくとも青色の光を透過する青色カラーフィルタを含み、
前記青色カラーフィルタが、前記青にじみ防止層として機能する固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 4,
The color filter includes a blue color filter that transmits at least blue light;
A solid-state imaging device in which the blue color filter functions as the blue blur preventing layer.

請求項２記載の固体撮像素子であって、
前記カラーフィルタの上方に、前記複数の光電変換素子の各々に光を集光するマイクロレンズを備え、
前記マイクロレンズが前記青にじみ防止層として機能する固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 2,
Above the color filter, comprising a microlens for condensing light on each of the plurality of photoelectric conversion elements,
A solid-state imaging device in which the microlens functions as the blue blur prevention layer.

請求項６記載の固体撮像素子であって、
前記マイクロレンズは、ギャップレスマイクロレンズである固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 6,
The microlens is a solid-state imaging device that is a gapless microlens.

請求項２〜７のいずれか記載の固体撮像素子であって、
前記カラーフィルタは、原色系又は補色系のカラーフィルタである固体撮像素子。 A solid-state imaging device according to any one of claims 2 to 7,
The color filter is a solid-state imaging device which is a primary color type or complementary color type color filter.

請求項１〜８のいずれか記載の固体撮像素子であって、
前記青にじみ防止層は、４００ｎｍ以下の波長の光を実質的に透過しない特性を持つ固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 1,
The blue blur preventing layer is a solid-state imaging device having a characteristic that does not substantially transmit light having a wavelength of 400 nm or less.

前記青にじみ防止層は、４２０ｎｍ付近の波長においてその分光透過率が減衰し始める特性を持つ固体撮像素子。 The blue blur preventing layer is a solid-state imaging device having a characteristic that the spectral transmittance starts to attenuate at a wavelength near 420 nm.

請求項１〜１０のいずれか記載の固体撮像素子であって、
前記複数の光電変換素子に蓄積される信号電荷に応じた信号をＣＣＤ又はＭＯＳによって外部に読み出す信号読み出し回路を備える固体撮像素子。 A solid-state imaging device according to claim 1,
A solid-state imaging device comprising a signal readout circuit that reads out signals corresponding to signal charges accumulated in the plurality of photoelectric conversion elements to the outside by a CCD or a MOS.

請求項１〜１１のいずれか記載の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子に入射する光の赤外波長域をカットする赤外カットフィルタとを備え、
前記赤外カットフィルタの長波長側のカットオフ波長が６５０ｎｍ以上６９０ｎｍ以下である固体撮像装置。 A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 11,
An infrared cut filter that cuts an infrared wavelength region of light incident on the solid-state imaging device;
A solid-state imaging device in which a cutoff wavelength on a long wavelength side of the infrared cut filter is not less than 650 nm and not more than 690 nm.

請求項１２記載の固体撮像装置であって、
前記赤外カットフィルタの長波長側のカットオフ波長が６７０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下である固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 12,
A solid-state imaging device in which a cutoff wavelength on a long wavelength side of the infrared cut filter is not less than 670 nm and not more than 680 nm.