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JP5649990B2 - カラーフィルタ、固体撮像素子、液晶表示装置および電子情報機器 - Google Patents

カラーフィルタ、固体撮像素子、液晶表示装置および電子情報機器 Download PDF

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Description

本発明は、所定の色配列で三原色ＲＧＢが配列されたカラーフィルタ、このカラーフィルタを用いて被写体からの画像光を光電変換して撮像する固体撮像素子、このカラーフィルタが用いられて画像表示される液晶表示装置、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いるかまたは／および、この液晶表示装置を表示部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
この種の従来の固体撮像素子に用いるカラーフィルタのＲ、Ｇ、Ｂの色配列がベイヤ色配列の事例について図１０および図１１を用いて説明する。
図１０は、特許文献１に開示されている従来の固体撮像装置の要部構成例を模式的に示すブロック図である。
図１０において、従来の固体撮像装置１００は、光の３原色（Ｒ；赤色、Ｇ；緑色、Ｂ；青色）に対応した波長帯に感度を有する画素１０１が二次元マトリクス状に配置され、その周辺に走査のための垂直シフトレジスタ１０２および水平シフトレジスタ１０３が配置されている。垂直シフトレジスタ１０２および水平シフトレジスタ１０３は、固体撮像素子の各画素１０１から画素信号を読み出すための読み出し回路である。なお、読み出し回路には、例えばデコーダを用いることもできる。
また、固体撮像装置１００は、画素電源部１０４、駆動部１０５、信号加算回路１０６および出力アンプ１０７を備えている。画素電源部１０４は、各画素から画素信号を読み出すために印加すべき電圧を供給する。駆動部１０５は、垂直シフトレジスタ１０２、水平シフトレジスタ１０３および信号加算回路１０６の動作を制御する。信号加算回路１０６は、複数画素の画素信号を加算して出力する。この処理は、所謂ビニング処理に代表される空間加算処理である。
図１１は、図１０のＲ，Ｇ，Ｂの各画素１０１の光電変換特性を示すスペクトル図である。図１１に実線で示すように、Ｒ画素スペクトル、Ｇ画素スペクトル、Ｂ画素スペクトルはそれぞれ、４７０ｎｍ、５５０ｎｍ、６２０ｎｍ付近の波長にそれぞれピーク値を持っている。
次に、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素配列にＹ（イエロー）の画素を加えた色配列により色再現性の向上と高感度化を図る事例について特許文献２を用いて詳細に説明する。
図１２は、特許文献２に開示されている従来の固体撮像素子の画素配置を示す平面図である。
図１２に示すように、緑（Ｇ’）、黄（Ｙ）、赤（Ｒ）および青（Ｂ）の４色のカラーフィルタにより、ＲＧＢ原色カラーフィルタの分光特性を演算処理により求めることができる。このように、共通する顔料成分による黄（Ｙ）の画素を別に設けることにより個々の画素のカラーフィルタの厚さを薄くしている。
次に、Ｒ、Ｇ１、Ｂ、Ｇ２の４色配列により、色再現性の向上と高感度化を図る事例について特許文献３を用いて詳細に説明する。
図１３（ａ）は、特許文献３に開示されている従来の固体撮像素子におけるカラーフィルタの平面色配列を繰り返しの最小単位で模式的に示す平面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＸ−Ｘ’線方向のカラーフィルタを含む従来の固体撮像素子の縦断面図、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のＸ−Ｘ’線方向のカラーフィルタの縦断面図である。
図１３（ａ）に示すように、従来のベイヤ配列において対角の２箇所に配置されるＧ（緑色）色層の部位にそれぞれ、第１の緑色（Ｇ１）の色層と第２の緑色（Ｇ２）の色層とを配置する。即ち、従来は同一の緑１色の色層を配置していた部位に、第１の緑色（Ｇ１）の色層と第２の緑色（Ｇ２）の色層という異なる色層を配置している。
図１３（ｂ）に示すように、この従来の固体撮像素子３００は、複数の光電変換素子３０１を有する半導体基板３０２、この半導体基板３０２の上方に形成したカラーフィルタ３０３、および、このカラーフィルタ３０３上方に形成したマイクロレンズ３０４を主に有している。カラーフィルタ３０３は、半導体基板３０２に設けた光電変換素子３０１の１個毎に色層が対応するように、所定の色配列で複数の色層を有しており、また、外からの入射光を集光して光電変換素子３０１に取り込むために、カラーフィルタ３０３の上方に、集光用のマイクロレンズ３０４を各光電変換素子３０１に対応させて各々配置している。さらに、カラーフィルタ３０３およびマイクロレンズ３０４の下地面を平坦化して形状をよくするために、透明平坦化層３０５および３０６をそれぞれ設けている。
図１３（ｃ）に示すように、Ｇ２（緑色２）の色層は積層体構造としており、その積層構成にＧ１（緑色１）層３１１と同一の色層を含む。即ち、Ｇ２の色層の最下層３１１'を、Ｇ１（緑色１）層３１１と同一の色層としている。Ｇ２の色層において、最下層３１１'上に積層され、Ｇ２層を構成する上層３１２の画素寸法は、最下層３１１'の画素寸法より小さくすることが好ましい。これは、Ｇ１層３１１およびＧ２層の最下層３１１'の画素エッジ（端部）に対して、隣り合う画素であるＲ層３１３およびＢ層３１４の画素エッジ（端部）を重なり易くする（オーバーラップし易くする）ためである。相対的に薄い層であるＧ１層３１１および最下層３１１'のエッジに、厚い層であるＲ層３１３およびＢ層３１４のエッジを重ねることにより、画素サイズが小さい場合に生じがちな画素剥がれを防止することができる。
次に、原色ＲＧＢの色配列に補色ＹＭＣの色配列を加えることにより、色再現性の向上と高感度化を図る事例について特許文献４，５を用いて詳細に説明する。
図１４は、特許文献４，５に開示されている従来の固体撮像素子におけるカラーフィルタの平面色配列を模式的に示す平面図である。
図１４において、従来の固体撮像素子４００は、各画素４０１を、高感度で入射光を得るように十分な面積の光センサを有する主感光部４０２と、低感度で入射光を得るように主感光部４０２よりも小さい面積の光センサを有する副感光部４０３とを組み合わせて構成している。主感光部４０２に原色フィルタ４０４を備え、副感光部４０３に補色フィルタ４０５を備えて、これらの感光部４０２および４０３のそれぞれから主画像信号および副画像信号を出力することにより、感度および色再現性の高い画像を実現し、副感光部４０３における集光用の副マイクロレンズ４０６を小さく形成している。なお、４０７は原色フィルタ４０４に対応した集光用の主マイクロレンズである。
特開２０１０−１８３３５７号公報 特開２００７−２７６１０号公報 特開２０１０−７８９７０号公報 特開２００６−２７０３５６号公報 特開２００６−２７０３６４号公報
上記特許文献１に開示されている従来の固体撮像素子では、そのカラーフィルタのＲ、Ｇ、Ｂの色配列がベイヤ色配列の事例を示しているだけであり、上記特許文献２〜５に開示されている従来の固体撮像素子では、カラーフィルタのＲ、Ｇ、Ｂの色配列がベイヤ色配列から、各画素に対する色を増加させて色再現性の向上と高感度化を狙っている。
しかしながら、上記従来の各固体撮像素子では、複数の画素の色配列をベイヤ色配列から増加すると、まず、デバイスのカラー信号処理を新たなカラーフィルタ配列に一から対応するように変更しなければならず、そのカラー信号処理の調整が複雑であるという問題があった。
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、デバイスのカラー信号処理を新たなカラーフィルタ配列に対応するように変更せず、色ノイズを減らして色再現性の向上を図ることができるカラーフィルタ、このカラーフィルタを用いて色再現性の向上と高感度化を図ることができる固体撮像素子、このカラーフィルタを用いて色再現性の向上と高感度化を図ることができる液晶表示装置、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いるかまたは／および、この液晶表示装置を表示部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。
本発明のカラーフィルタは、所定の色配列で三原色の赤（Ｒ）色層、緑（Ｇ）色層および青（Ｂ）色層が平面視的に配列されたカラーフィルタにおいて、該緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性がＣＩＥ色度図上でｙ軸値が０．４５以上０．６０以下であり、
該緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長５１０ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲で、９０パーセント以上９８パーセント以下であるものであり、そのことにより上記目的が達成される。
また、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおける緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長４５０ｎｍで、０パーセントを超え２０パーセント以下である。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおける緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長４５０ｎｍで、０パーセントを超え１０パーセント以下である。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおける緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長５００ｎｍで、６０パーセント以上９８パーセント以下である。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおける緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長５００ｎｍで、６０パーセント以上９０パーセント以下である。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおける緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長６５０ｎｍで、０パーセントを超え３０パーセント以下である。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおける緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長６５０ｎｍで、０パーセントを超え２０パーセント以下である。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおいて、前記緑（Ｇ）色層の分光特性を実現するために、該緑（Ｇ）色層が短波長側に広がって急峻で堀が深い分光特性を持つ下層または上層の緑（Ｇ１）色層と、上層または下層の黄（Ｙ１）色層との上下２層構造になっている。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおいて、前記緑（Ｇ１）色層と前記黄（Ｙ１）色層の層厚は、該緑（Ｇ）色層以外の色層領域の層厚に比べて薄くなっている。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおいて、前記緑（Ｇ１）色層と前記黄（Ｙ１）色層との２層構造の層厚は、前記緑（Ｇ）色層以外の前記赤（Ｒ）色層または前記青（Ｂ）色層の層厚と同等になっている。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおいて、前記緑（Ｇ１）色層と前記黄（Ｙ１）色層との各層厚は同等である。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおいて、前記緑（Ｇ）色層は、該緑（Ｇ）色層が平面視的に２分割され、該２分割された一方領域が、短波長側に広がって急峻で堀が深い分光特性を持つ緑（Ｇ２）色層で構成され、該２分割された他方領域が黄（Ｙ２）色層で構成されている。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおいて、前記緑（Ｇ２）色層と前記黄（Ｙ２）色層との各領域面積は互いに同等である。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおいて、前記緑（Ｇ２）色層と前記黄（Ｙ２）色層との配列順は、ベイヤ色配列の繰り返し隣接最小４画素単位毎に交互に配置されている。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおいて、前記緑（Ｇ）色層は、透明ベース材料に対して、緑（Ｇ）色材料と黄（Ｙ）色材料とが混合され、短波長側に広がって急峻で堀が深い分光特性を持っている。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおいて、前記緑（Ｇ）色層は、透明ベース材料に対して、緑（Ｇ）色材料と黄（Ｙ）色材料とが混合され、短波長側に広がって急峻で堀が深い分光特性を持っており、前記緑（Ｇ）色層以外の前記赤（Ｒ）色層または前記青（Ｂ）色層の層厚と同等になっている。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおける所定の色配列はベイヤ色配列である。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおいて、前記緑（Ｇ）色層、前記緑（Ｇ１）色層および前記緑（Ｇ２）色層のうちのいずれかは、従来の緑（Ｇ）色層に比べて分光特性が短波長側に広がって急峻で堀が深い分光特性を持っている。
さらに、好ましくは、本発明のカラーフィルタにおいて、前記緑（Ｇ）の分光特性に対して該緑（Ｇ）の分光特性と前記青（Ｂ）の分光特性との重なった部分の面積比は２３パーセント±１０パーセント、該緑（Ｇ）の分光特性に対して該該緑（Ｇ）の分光特性と前記赤（Ｒ）の分光特性との重なった部分の面積比は１８パーセント±５パーセントである。
本発明の固体撮像素子は、被写体からの入射光を光電変換して撮像する複数の受光部が２次元状に配設された固体撮像素子において、本発明の上記カラーフィルタが各色毎に該複数の受光部のそれぞれに対応するように形成されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
また、好ましくは、本発明の固体撮像素子は、ＣＣＤ固体撮像素子またはＣＭＯＳ固体撮像素子である。
本発明の液晶表示装置は、素子側基板と対向基板間に液晶が挟持されて画素毎の該液晶の光透過率により画像表示される液晶表示装置において、本発明の上記カラーフィルタが該対向基板側に該画素毎にそれぞれに対応するように形成されており、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の電子情報機器は、本発明の上記固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
また、本発明の電子情報機器は、本発明の上記液晶表示装置を表示部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
本発明においては、所定の色配列で三原色の赤（Ｒ）色層、緑（Ｇ）色層および青（Ｂ）色層が平面視的に配列されたカラーフィルタにおいて、緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性がＣＩＥ色度図上でｙ軸値が０．４５以上０．６０以下である。
これによって、ベイヤ色配列の緑色の膜厚を薄くしてその上に膜厚の薄い黄色を新たに加えることなどにより、緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性がＣＩＥ色度図上でｙ軸値が０．４５以上０．６０以下であれば、デバイスのカラー信号処理を新たなカラーフィルタ配列に対応するように変更せず、色ノイズを減らして色再現性の向上を図ることが可能となる。
また、ベイヤ色配列の緑色の膜厚を薄くしてこれに黄色を新たに加えた分だけ、カラーフィルタの製造工程が煩雑になって製造工数が増加するが、ベイヤ色配列の緑色に黄色を加えた色を新たな緑色にしてカラーフィルタを形成すれば、カラーフィルタの製造工程を煩雑化せず、色再現性の向上を低コストで実現することが可能となる。
以上により、本発明によれば、ベイヤ色配列の緑色の膜厚を薄くしてその上に膜厚の薄い黄色を新たに加えたため、デバイスのカラー信号処理を新たなカラーフィルタ配列に対応するように変更せず、色ノイズを減らして色再現性の向上を図ることができる。
また、ベイヤ色配列の緑色に黄色を加えた色を新たな緑色にしてカラーフィルタを形成するので、カラーフィルタの製造工程を煩雑化せず、色再現性の向上を低コストで実現することができる。
本発明の実施形態１におけるＣＣＤ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。 （ａ）は、図１のカラーフィルタの色配列を繰り返しの最小単位で模式的に示した平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線方向のカラーフィルタの縦断面図、（ｃ）は、（ｂ）のカラーフィルタ断面構成の変形例を模式的に示す縦断面図、（ｄ）は、（ｂ）のカラーフィルタ断面構成の更なる変形例を模式的に示す縦断面図である。 図１のカラーフィルタＧの緑（Ｇ）色層の光波長に対する透過率の関係を示す分光特性図である。 従来のカラーフィルタの三原色ＲＧＢと本発明のカラーフィルタの三原色ＲＧＢと関係をＣＩＥ色度図上で示した図である。 破線で示す従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）の電気出力のピーク値を１００パーセントとした場合の本実施形態１および従来で用いる各カラーフィルタの三原色ＲＧＢのデバイスの電気分光特性図である。 図１のカラーフィルタの別の色配列例を示す一部平面図である。 本発明の実施形態２におけるＣＭＯＳ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。 （ａ）は、図７のカラーフィルタの色配列を繰り返しの最小単位で模式的に示した平面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線方向のカラーフィルタの縦断面図である。 本発明の実施形態４として、本発明の実施形態１〜３の固体撮像素子１、１Ａまたは１Ｂを撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。 特許文献１に開示されている従来の固体撮像装置の要部構成例を模式的に示すブロック図である。 図１０のＲ，Ｇ，Ｂの各画素の光電変換特性を示すスペクトル図である。 特許文献２に開示されている従来の固体撮像素子の画素配置を示す平面図である。 （ａ）は、特許文献３に開示されている従来の固体撮像素子におけるカラーフィルタの平面色配列を繰り返しの最小単位で模式的に示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ’線方向のカラーフィルタを含む従来の固体撮像素子の縦断面図、（ｃ）は、（ａ）のＸ−Ｘ’線方向のカラーフィルタの縦断面図である。 特許文献４，５に開示されている従来の固体撮像素子におけるカラーフィルタの平面色配列を模式的に示す平面図である。 本発明の実施形態３におけるＣＣＤ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。 図１５のカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ）色層の光波長に対する透過率の関係を示す分光特性図である。 破線で示す従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）の電気出力のピーク値を１００パーセントとした場合の本実施形態３および従来で用いる各カラーフィルタの三原色ＲＧＢのデバイスの電気分光特性図である。
以下に、本発明のカラーフィルタを固体撮像素子に適用した場合の実施形態１〜３および、この固体撮像素子の実施形態１〜３のいずれかを画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の実施形態４について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるＣＣＤ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
図１において、本実施形態１のＣＣＤ固体撮像素子１には、複数の画素部が行列方向に２次元マトリクス状に配設されている。その各画素部にはそれぞれ、半導体基板２の表面部に、受光素子として入射光を光電変換して信号電荷を生成するフォトダイオードで構成された受光部３が設けられ、この受光部３に隣接して受光部３からの信号電荷を、信号電荷読み出し部を通して読み出して電荷転送するための電荷転送部４が設けられている。この電荷転送部４および信号電荷読み出し部上にはゲート絶縁膜５を介してゲート電極６が配置されている。このゲート電極６は、信号電荷を読み出すと共に、読み出された信号電荷を電荷転送制御するための電荷転送電極として機能する。これらの受光部３および電荷転送部４からなる半導体基板２の画素部７間（水平方向の間）には画素分離層（素子分離層）としてのチャネルストップ層８が設けられている。
このゲート電極６上には、入射光がゲート電極６により反射してノイズが発生するのを防ぐために遮光膜９が絶縁層１０を介して形成されている。また、受光部３の上方の遮光膜９には、入射光用の窓部として開口部９ａが形成されている。
これらの受光部３の表面と遮光膜９との段差部分を平坦化するための層間絶縁膜１１が形成されている。この層間絶縁膜１１上に、受光部３への集光用の層内レンズ１２が受光部３に対応するように形成されている。この各層内レンズ１２上には、各層内レンズ１２間の段差を埋め込んでその表面が平坦化するように層間絶縁膜１３が形成されている。
さらに、この層間絶縁膜１３上には、受光部３毎に配置されたＲ，Ｇ，Ｂ各色の所定の色配列（例えばベイヤー配列）のカラーフィルタ１４（１４Ｒ、１４Ｇ（１４Ｇ１＋１４Ｙ１）、１４Ｂ）が形成され、さらに、その上に平坦化膜１５が形成され、その上に受光部３への集光用のマイクロレンズ１６が更に形成されている。
この場合に、カラーフィルタ１４Ｒ、１４Ｂの各膜厚は、２層からなるカラーフィルタ１４Ｇ＋１４Ｙの膜厚と略同等である。しかも、カラーフィルタ１４Ｇの膜厚もカラーフィルタ１４Ｙの膜厚と略同等である。
図２（ａ）は、図１のカラーフィルタ１４の色配列を繰り返しの最小単位で模式的に示した平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’線方向のカラーフィルタの縦断面図、図２（ｃ）は、図２（ｂ）のカラーフィルタ断面構成の変形例を模式的に示す縦断面図、図２（ｄ）は、図２（ｂ）のカラーフィルタ断面構成の更なる変形例を模式的に示す縦断面図である。
図２（ａ）では、カラーフィルタ１４の三原色ＲＧＢのベイヤ色配列を繰り返しの最小単位で示している。カラーフィルタ１４ＲのＲ（赤）色層とカラーフィルタ１４ＢのＢ（青）色層とは平面視で斜め方向に配列されており、これとは襷がけの逆斜め方向にカラーフィルタ１４Ｇ（Ｇ１＋Ｙ１）がそれぞれ配列されている。図２（ｂ）には、カラーフィルタ１４ＲのＲ（赤）色層とカラーフィルタ１４ＢのＢ（青）色層の縦断面構造の間に、カラーフィルタ１４Ｇの薄い下層のＧ１（緑）色層とカラーフィルタ１４Ｙの薄い上層のＹ１（黄）色層との上下２層構造の画素が配置されている。これらのカラーフィルタ１４ＧのＧ１（緑）色層とカラーフィルタ１４ＹのＹ１（黄）色層は上下逆に配置されても構わない。
要するに、カラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層は、緑（Ｇ）色層以外の層領域の膜厚に比べて層厚を薄くした緑（Ｇ１）色層と、緑（Ｇ）色層以外の層領域の層厚に比べて層厚の薄い黄（Ｙ１）色層との２層構造になっている。これらの緑（Ｇ１）色層と黄（Ｙ１）色層との２層構造の層厚は、緑（Ｇ）色層以外の赤（Ｒ）色層または青（Ｂ）色層の層厚と略同等になっている。また、これらの緑（Ｇ１）色層と黄（Ｙ１）色層との各層厚は略同等である。
なお、図２（ｃ）および図２（ｄ）のカラーフィルタの縦断面構造については詳細に後述する。
図３は、図１のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層の光波長に対する透過率の関係を示す分光特性図である。
図３に示すように、「Ｙｅｌｌｏｗ」として太い破線で示される黄色（Ｙ１）の分光特性は、カラーフィルタ１４Ｒの分光特性とカラーフィルタ１４Ｇの分光特性から信号処理で得た分光特性である。従来のグリーンカラーフィルタの分光特性曲線は、「従来Ｇｒｅｅｎ」として細い破線で示されており、堀の浅い山形形状をしている。これを図２（ｃ）に示すように従来のグリーンカラーフィルタＧ’上に薄い黄色（Ｙ１）のカラーフィルタを乗せた場合に、フィルタ層厚が増加した分だけ透過率が下がって、従来のグリーンカラーフィルタＧ’＋層厚が薄い黄色（Ｙ１）のカラーフィルタの分光特性（従来のＧｒｅｅｎ＋Ｙｅｌｌｏｗ）となる。さらに、従来のグリーンカラーフィルタＧ’の層厚を薄くしてその上に薄い黄色（Ｙ１）のカラーフィルタを乗せて新グリーンカラーフィルタＧ（新Ｇｒｅｅｎ；短波長側によった急峻な分光特性を持つ新グリーン）とすると、矢印で示すようにダイナミックレンジが広がった太い実線の新グリーンカラーフィルタの分光特性曲線となる。これが正に図２（ｂ）に示す２層構造のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層（緑（Ｇ１）色層＋黄（Ｙ１）色層）である。この緑（Ｇ１）色層自体が短波長側によった急峻な分光特性を持っている。この太い実線の新グリーンカラーフィルタの分光特性曲線は、従来のグリーンカラーフィルタ＋膜厚が薄い黄色（Ｙ１）のカラーフィルタの分光特性の外側の太い実線で示されており、従来のグリーンカラーフィルタ＋膜厚が薄い黄色（Ｙ１）のカラーフィルタに比べて堀の深い山形形状をしている。したがって、新グリーンと従来グリーンを比べると、新グリーンの方が堀が深く山形形状の段差が高くダイナミックレンジが広く色分離と受光感度を向上させることができる。
要するに、図３において、「従来Ｇｒｅｅｎ」として細い破線で示される従来のグリーンカラーフィルタの分光特性に、単に、「Ｙｅｌｌｏｗ」として太い破線で示される黄色（Ｙ１）の分光特性を加えても、「従来のＧｒｅｅｎ＋Ｙｅｌｌｏｗ」として細い実線で示される単に山形の分光特性になるだけであるが、「従来Ｇｒｅｅｎ」としての従来のグリーンカラーフィルタＧ’の層厚を薄く設定して緑（Ｇ１）色層とすることが本発明にとって重要である。これによって、「新Ｇｒｅｅｎ」として太い実線で示される図２（ｂ）の２層構造（緑（Ｇ１）色層＋黄（Ｙ１）色層）の分光特性は、カラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層の分光特性として堀が深く急峻な山形形状の分光特性となり、矢印に示されるように感度向上および色分離向上が実現した分光特性となって、より鮮明な画像を得ることができる。なお、「従来のＧｒｅｅｎ＋Ｙｅｌｌｏｗ」として細い実線で示される単に山形の分光特性は、「従来のＧｒｅｅｎ」として細い破線で示される山形の分光特性に比べれば、「Ｙｅｌｌｏｗ」として太い破線で示される分光特性を重ねるだけで、光波長４５０ｎｍで、０パーセントを超え１０以下（０．５パーセント以上１０パーセント以下）になっていることが分かる。 この場合に、図２（ｂ）に示す２層構造のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が光波長４５０ｎｍで、「従来Ｇｒｅｅｎ」として細い破線で示される従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）色層では２５パーセント程度であるのに対して、０パーセントを超え１０以下（０．５パーセント以上１０パーセント以下）パーセント以下である。また、図２（ｂ）に示す２層構造のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長５００ｎｍで、「従来Ｇｒｅｅｎ」として細い破線で示される従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）色層では６０パーセント程度であるのに対して、６０パーセント以上９０パーセント以下である。さらに、図２（ｂ）に示す２層構造のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が光波長６５０ｎｍで、従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）では２４パーセント程度であるのに対して、０パーセントを超え２０以下（０．５パーセント以上２０パーセント以下）である。これらによっても、カラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層の分光特性が、如何に堀が深く急峻な山形形状の分光特性であるかが分かる。従来のＧｒｅｅｎフィルタを薄くしたフィルタにＹｅｌｌｏｗ成分の薄いフィルタを追加した新Ｇｒｅｅｎフィルタを採用することにより、これらの分光特性範囲に分光特性を制御することができる。
したがって、従来のＧｒｅｅｎフィルタを薄くしたフィルタにＹｅｌｌｏｗ成分の薄いフィルタを追加した新Ｇｒｅｅｎフィルタを採用することによって、短波長側のＧｒｅｅｎフィルタの色ノイズを抑え、色再現性を向上させ、同時にＧｒｅｅｎ感度を向上させることができる。約１０パーセントのＧｒｅｅｎ感度の向上となる。
図４は、従来のカラーフィルタの三原色ＲＧＢと本実施形態１のカラーフィルタ１４の三原色ＲＧＢと関係をＣＩＥ色度図上で示した図である。
図４のＣＩＥ色度図に示すように、従来のカラーフィルタの三原色ＲＧＢの三点を繋いだ三角形は破線で示され、本実施形態１のカラーフィルタ１４の三原色ＲＧＢの三点を繋いだ三角形は実線で示されており、本実施形態１のカラーフィルタ１４のＣＩＥ色度範囲が、従来のカラーフィルタのＣＩＥ色度範囲よりも黄色（Ｙ）側に広がっているのが分かる。最も外側の白実線で示した三角形は、ハイビジョンＴＶにおける三原色ＲＧＢの三点の位置であるが、従来のカラーフィルタでは内部信号処理によってハイビジョンＴＶにおける三原色ＲＧＢの三点の位置近くまで広げる急激な補正を行ってノイズが増加していたが、本実施形態１のカラーフィルタ１４の三原色ＲＧＢの三点からハイビジョンＴＶにおける三原色ＲＧＢの三点の位置まで広げる補正は、従来に比べて急激ではないので容易かつ確実に色補正を行うことができて色ノイズも少なくなって鮮明な画像となる。
要するに、従来のカラーフィルタの三原色ＲＧＢの三点から本実施形態１のカラーフィルタ１４の三原色ＲＧＢの三点まではカラーフィルタ自体によってＣＩＥ色度図上で色度範囲を広げることができるため、内部信号処理による色補正の負担が軽くなると共に、より鮮明な画像を得ることができる。即ち、緑（Ｇ）色層の分光特性を堀の深い新しい緑（Ｇ）色層の分光特性としかつこれに黄（Ｙ１）色層を加えることにより、赤色（Ｒ）側を含めて黄色（Ｙ）側にＣＩＥ色度図上で色度範囲を広げることができて黄色（Ｙ）が出易くなると共に、より鮮明な画像を得ることができる。この場合のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層がＣＩＥ色度図上でｙ軸値が０．４５以上である。このように、カラーフィルタ１４Ｇの緑色（Ｇ）のＣＩＥ色度図のｙ軸上の位置が０．４５以上であれば、従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）のＣＩＥ色度図のｙ軸上の位置（０．４２）に比べて０．０３、ハイビジョンＴＶの緑（Ｇ）に近づけることができて、ハイビジョンＴＶの理想的な緑（Ｇ）のＣＩＥ色度図のｙ軸上の位置（０．６０）により近づくことができ、色ノイズが少なく色再現性が大幅に向上する。
特に、新Ｇｒｅｅｎを使った本実施形態１のカラーフィルタ１４のＲＧＢ色度座標は、従来のカラーフィルタの場合と比べてＹｅｌｌｏｗ領域が拡大されており、黄色（Ｙ）の色再現性に優れている。
図５は、破線で示す従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）の分光特性のピーク値を１００パーセントとした場合の本実施形態１および従来で用いる各カラーフィルタの三原色ＲＧＢのデバイスの電気分光特性図である。この電気分光特性は、カラーフィルタ分光特性とデバイス（白黒）分光特性を掛け合わせた特性を持つ。
図５に示すように、従来のカラーフィルタの三原色ＲＧＢは破線で示し、本実施形態１のカラーフィルタ１４の三原色ＲＧＢは実線で示しているが、実線で示す本実施形態１のカラーフィルタ１４の緑（Ｇ）が、破線で示す従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）に比べて、波長４５０ｎｍ〜５００ｎｍで立ち上がりが急峻で堀が深くなっている。実線で示す本実施形態１のカラーフィルタ１４の緑（Ｇ）において、例えば波長４５０ｎｍで、従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）では４０パーセント程度であるのに対して１０パーセント程度である。また、実線で示す本実施形態１のカラーフィルタ１４の緑（Ｇ）において、例えば波長５００ｎｍで、従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）では８０パーセント程度であるのに対して１００パーセント程度である。さらに、実線で示す本実施形態１のカラーフィルタ１４の緑（Ｇ）において、例えば波長６５０ｎｍで、従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）では３０パーセント程度であるのに対して１０パーセント程度である。
図５の三原色ＲＧＢの互いの重なり部分を比較すると、破線で示す従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）と青（Ｂ）の重なり部分の面積と、実線で示す本実施形態１のカラーフィルタ１４の緑（Ｇ）と青（Ｂ）の重なり部分の面積とは、実線で示す本実施形態１のカラーフィルタ１４の緑（Ｇ）と青（Ｂ）の重なり部分の面積の方が急峻で深く変化している分だけ圧倒的に狭くなっている。カラーフィルタ１４の緑（Ｇ）と青（Ｂ）の重なった面積が多いほど、色ノイズが多くなって色が濁る。また同様に、破線で示す従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）と赤（Ｒ）の重なり部分の面積と、実線で示す本実施形態１のカラーフィルタ１４の緑（Ｇ）と赤（Ｒ）の重なり部分の面積とは、実線で示す本実施形態１のカラーフィルタ１４の緑（Ｇ）と赤（Ｒ）の重なり部分の面積の方が急峻で深く変化している分だけ狭くなっている。カラーフィルタ１４の緑（Ｇ）と赤（Ｒ）の重なった面積が多いほど、色ノイズが多くなって色が濁る。
従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）の場合は、緑（Ｇ）の分光特性に対して、緑（Ｇ）と青（Ｂ）の分光特性の重なった部分の面積比は、約３６パーセント、緑（Ｇ）と赤（Ｒ）の分光特性の重なった部分の面積比は、約２４パーセントである。これに対して、本実施形態１のカラーフィルタ１４の緑（Ｇ）の分光特性に対して、緑（Ｇ）と青（Ｂ）の分光特性の重なった部分の面積比は、約２３パーセント、緑（Ｇ）と赤（Ｒ）の分光特性の重なった部分の面積比は、約１８パーセントである。本実施形態１のカラーフィルタ１４の場合、従来に比べて重複面積を少なくするための範囲で示すと、緑（Ｇ）の分光特性と前記青（Ｂ）の分光特性との重なった部分の面積比は２３パーセント±１０パーセント、該緑（Ｇ）の分光特性と前記赤（Ｒ）の分光特性との重なった部分の面積比は１８パーセント±５パーセントである。
したがって、「Ｙｅｌｌｏｗ」は「Ｇｒｅｅｎ」＋「Ｒｅｄ」で再現されるが、新「Ｇｒｅｅｎ」＋「Ｒｅｄ」で再現された新「Ｙｅｌｌｏｗ」は、従来「Ｇｒｅｅｎ」＋「Ｒｅｄ」で再現された従来「Ｙｅｌｌｏｗ」に比べて色のダイナミックレンジが大きく、互いに色が重なった面積も少ないことから、デバイスのカラー信号処理を新たなカラーフィルタ配列に対応するように変更することなく、色ノイズの少ないクリアな色再現性を持ち、特に黄色「Ｙｅｌｌｏｗ」をクリアに再現することができる。 上記構成の本実施形態１のＣＣＤ固体撮像素子１の製造方法としては、半導体基板２（または半導体層）上に、入射光を光電変換して撮像する複数の受光部３を２次元状に形成する受光部形成工程と、受光部３毎に隣接して電荷転送手段としての電荷転送部４およびその上のゲート電極６をそれぞれ形成する電荷転送手段形成工程と、ゲート電極６上を覆うと共に、受光部３の上方を開口した遮光膜９を形成する遮光膜形成工程と、受光部３および遮光膜９の段差部上に層間絶縁膜１１を形成する第１層間絶縁膜形成工程と、この層間絶縁膜１１上に、上に凸形状の層内レンズ１２を、各受光部３の位置に対応して形成する層内レンズ形成工程と、層内レンズ１２間の凹凸を埋め込むように層間絶縁膜１３を形成する第２層間絶縁膜形成工程と、この層間絶縁膜１３上に所定の色配列（例えばベイヤ色配列）のカラーフィルタ１４を各受光部３の位置に対応して形成するカラーフィルタ形成工程と、このカラーフィルタ１４上に、平坦化膜１５を介してマイクロレンズ１６を、各受光部３の位置に対応して形成するマイクロレンズ形成工程とを有している。
カラーフィルタ形成工程は、各受光部３の位置に対応して、感光性のある各カラーフィルタ材料に対してフォトリソ工程を繰り返して、ベイヤ色配列のカラーフィルタ１４Ｇ１を形成し、ベイヤ色配列のカラーフィルタ１４Ｒを形成し、ベイヤ色配列のカラーフィルタ１４Ｂを形成した後に、カラーフィルタ１４Ｇ１上にカラーフィルタ１４Ｙ１を形成することにより、カラーフィルタ１４Ｇとして、カラーフィルタ１４Ｇ１上にカラーフィルタ１４Ｙ１が形成された２層構造とすることができる。カラーフィルタの形成する色の順は任意である。
以上により、本実施形態１によれば、ベイヤ色配列の緑（Ｇ）色層の膜厚を薄くすると共に短波長側に広がって急峻で堀が深い分光特性を持つ緑（Ｇ）色層とし、その薄くした緑（Ｇ１）色層上に膜厚の薄い黄（Ｙ１）色層を重ねて新たに加えることにより、緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性がＣＩＥ色度図上でｙ軸値が０．４５以上０．６０以下（より好ましくは、０．４７５以上０．６０以下）になって、デバイスのカラー信号処理を新たなカラーフィルタ色配列に対応するように変更する必要がなく、色ノイズを大幅に減らして色再現性の向上を図って鮮明な画像を得ることができる。
なお、本実施形態１では、ＣＣＤ固体撮像素子１において、ベイヤ色配列のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層は、緑（Ｇ）色層以外のカラーフィルタ１４Ｒまたは１４Ｂの層領域の層厚に比べて層厚を薄くした緑（Ｇ１）色層（カラーフィルタ１４Ｇ１）と、緑（Ｇ）色層以外のカラーフィルタ１４Ｒまたは１４Ｂの層領域の層厚に比べて層厚の薄い黄（Ｙ１）色層（カラーフィルタ１４Ｙ１）との２層構造にしたが、これに限らず、図２（ｄ）に示すように、ベイヤ色配列のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層は、緑（Ｇ）色層が平面視的に縦方向または横方向に２分割され、２分割された一方領域が緑（Ｇ２）色層で構成され、２分割された他方領域が黄（Ｙ２）色層で構成されていてもよい。この場合に、左右の緑（Ｇ２）色層と黄（Ｙ２）色層との各平面視領域面積は互いに同等である。これによっても、ＣＣＤ固体撮像素子１を構成することができる。
この場合、図６に示すように、カラーフィルタ１４のベイヤ色配列を繰り返しの隣接最小４画素単位で示すことができるが、カラーフィルタ１４Ｒを中心とした場合に、上下左右にカラーフィルタ１４Ｇが存在するが、カラーフィルタ１４Ｒの上側のカラーフィルタ１４Ｇでは、縦方向に上からカラーフィルタ１４Ｇ２、カラーフィルタ１４Ｙ２の順に配置されている。カラーフィルタ１４Ｒの下側のカラーフィルタ１４Ｇでは、縦方向に上からカラーフィルタ１４Ｙ２、カラーフィルタ１４Ｇ２の順に配置されている。このように、カラーフィルタ１４Ｇにおけるカラーフィルタ１４Ｇ２とカラーフィルタ１４Ｙ２の配置は、ベイヤ色配列の繰り返し隣接最小４画素単位毎に、カラーフィルタ１４Ｙ２、カラーフィルタ１４Ｇ２の配置順が交互に配置されるようになっている。
また、カラーフィルタ１４Ｒを中心とした場合に、上下左右にカラーフィルタ１４Ｇが存在するが、カラーフィルタ１４Ｒの左側のカラーフィルタ１４Ｇでは、左から右の横方向にカラーフィルタ１４Ｙ２、カラーフィルタ１４Ｇ２の順に配置されている。カラーフィルタ１４Ｒの右側のカラーフィルタ１４Ｇでは、左から右の横方向にカラーフィルタ１４Ｇ２、カラーフィルタ１４Ｙ２の順に配置されている。このように、カラーフィルタ１４Ｇにおけるカラーフィルタ１４Ｙ２とカラーフィルタ１４Ｇ２の配置も、ベイヤ色配列の繰り返し隣接最小４画素単位毎に、カラーフィルタ１４Ｙ２、カラーフィルタ１４Ｇ２の配置順が交互に配置されるようになっている。
これによって、平面視で縦方向および横方向に、緑（Ｇ）色層が平面視的に縦方向または横方向に２分割された境界がずれたとしても、緑色（Ｇ２）および黄色（Ｙ２）のいずれかの色に偏ることがなくなる。
なお、さらに説明すると、本実施形態１では、緑（Ｇ）色層（Ｇ１＋Ｙ１）および緑（Ｇ１）色層はそれぞれ、従来の緑（Ｇ）色層に比べて分光特性が短波長側に広がって急峻で堀が深い分光特性を持っている。また、さらに説明すると、緑（Ｇ）色層（Ｇ２＋Ｙ２）および緑（Ｇ２）色層もそれぞれ、従来の緑（Ｇ）色層に比べて分光特性が短波長側に広がって急峻で堀が深い分光特性を持っている。
なお、本実施形態１では、ＣＣＤ固体撮像素子１において、ベイヤ色配列のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層として、緑（Ｇ）色層以外のカラーフィルタ１４Ｒまたは１４Ｂの層領域の層厚に比べて層厚を薄くした緑（Ｇ１）色層（カラーフィルタ１４Ｇ１）と、緑（Ｇ）色層以外のカラーフィルタ１４Ｒまたは１４Ｂの層領域の層厚に比べて層厚の薄い黄（Ｙ１）色層（カラーフィルタ１４Ｙ１）との２層構造にしたり、または、その変形例として、ベイヤ色配列のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層は、緑（Ｇ）色層が平面視的に縦方向または横方向に２分割され、２分割された一方領域が緑（Ｇ２）色層で構成され、２分割された他方領域が黄（Ｙ２）色層で構成されるように構成しているが、これらの本発明の構成は、ＣＣＤ固体撮像素子１に限らず、ＣＭＯＳ固体撮像素子に適用することもできる。
（実施形態２）
上記実施形態１では、ＣＣＤ固体撮像素子１において、ベイヤ色配列のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層を、層厚方向に２分割するかまたは、平面視領域において２分割して、緑（Ｇ１）色層（カラーフィルタ１４Ｇ１）と黄（Ｙ１）色層（カラーフィルタ１４Ｙ１）との２層構造にしたり、緑（Ｇ２）色層と黄（Ｙ２）色層との平面視隣接構成にしたりしたが、本実施形態２では、ＣＭＯＳ固体撮像素子において、これらの緑（Ｇ１）色層（カラーフィルタ１４Ｇ１）と黄（Ｙ１）色層（カラーフィルタ１４Ｙ１）との２層構造や、緑（Ｇ２）色層と黄（Ｙ２）色層との平面視隣接構成を、一つの緑（Ｇ）色層として色素混合して合体した場合について詳細に説明する。したがって、図３〜図５の緑（Ｇ）色層の分光特性については全く同一であるので、ここではその詳細説明については省略する。
図７は、本発明の実施形態２におけるＣＭＯＳ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。
図７において、本実施形態２のＣＭＯＳ固体撮像素子１Ａには、複数の画素部が行列方向にマトリクス状に配設されている。その各画素部にはそれぞれ、半導体基板２１の表面部に、受光素子として入射光を光電変換して信号電荷を生成するフォトダイオードで構成された受光部２２が設けられ、この受光部２２に隣接して受光部２２からの信号電荷を、電荷転送トランジスタの電荷転送部２３を通して電荷電圧変換部としてのフローティングディヒュージョンＦＤに電荷転送するための転送ゲート２４がゲート絶縁膜２５を介して設けられている。これらの電荷転送部２３、ゲート絶縁膜２５および転送ゲート２４により、受光部２２からフローティングディヒュージョンＦＤに撮像信号を転送する電荷転送手段としての電荷転送トランジスタが構成されている。さらに、この受光部２２毎に、フローティングディヒュージョンＦＤに電荷転送された信号電荷が電圧変換され、この変換電圧に応じて増幅トランジスタ（図示せず）で増幅されて画素部毎の撮像信号として読み出すための読出回路を有している。
これらの転送ゲート２４、フローティングディヒュージョン部ＦＤおよびロジックトランジスタ領域２６の上方には、この読出回路の回路配線部や、転送ゲート２４およびフローティングディヒュージョン部ＦＤに接続される回路配線部が設けられている。ゲート絶縁膜２５および転送ゲート２４上には、微細化した配線間の埋め込み性が良好な層間絶縁膜２８が形成され、その上に第１配線層２９が形成され、その上に、微細化した配線間の埋め込み性が良好な層間絶縁膜３０が形成されて、その上に第２配線層３１が形成されることにより、上記した回路配線部が構成されている。 また、これらの配線層２９と転送ゲート２４間、配線層２９とフローティングディヒュージョン部ＦＤ間、配線層２９とロジックトランジスタ領域２６のソース（Ｓ）／ドレイン（Ｄ）およびゲート（Ｇ）間にそれぞれ、導電性材料（例えばタングステン）からなるコンタクトプラグ３２がそれぞれ形成され、また、各配線層２９とその上の各配線層３１間にそれぞれ各コンタクトプラグ３３がそれぞれ形成されて、アルミニウムや銅などからなる配線層２９、３１と転送ゲート２４、フローティングディヒュージョン部ＦＤおよびロジックトランジスタ領域２６のソース（Ｓ）／ドレイン（Ｄ）およびゲート（Ｇ）との間が電気的にそれぞれ接続されている。
これらの層間絶縁膜３０および各配線層３１上には、段差を埋め込むための層間絶縁膜３４が形成されている。この層間絶縁膜３４上には、受光部２２毎に配置されたＲ，Ｇ，Ｂ各色の所定の色配列（例えばベイヤー配列）のカラーフィルタ３５が形成され、さらに、その上に平坦化膜３６が形成され、その上に受光部２２への集光用のマイクロレンズ３７が更に形成されている。 この場合に、カラーフィルタ３５は、上記実施形態１のカラーフィルタ１４の場合と同様に、所定の色配列、例えばベイヤ色配列で三原色の赤（Ｒ）色層、緑（Ｇ）色層および青（Ｂ）色層がそれぞれ、各受光部２２にそれぞれ対応するように、平面視的に配列されている。本実施形態２では、ＣＭＯＳ固体撮像素子１Ａにおいて、上記実施形態１において、緑（Ｇ１）色層（カラーフィルタ１４Ｇ１）と黄（Ｙ１）色層（カラーフィルタ１４Ｙ１）との２層構造にしたり、緑（Ｇ２）色層と黄（Ｙ２）色層との平面視隣接構成としたのを、一つの緑（Ｇ）色層として色素混合したことが、上記実施形態１とは異なる点である。
本実施形態２のカラーフィルタ３５においても、上記実施形態１のカラーフィルタ１４の場合と同様に、図４に示すように、１層化した緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性がＣＩＥ色度図上でｙ軸値が０．４５以上０．６０以下である。また、図３に示すように、カラーフィルタ３５の１層化した緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長４５０ｎｍで、０パーセントを超え１０以下（０．５パーセント以上１０パーセント以下）である。また、１層化した緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長５００ｎｍで、６０パーセント以上９０パーセント以下である。さらに、１層化した緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長６５０ｎｍで、０パーセントを超え２０パーセント以下（０．５パーセント以上２０パーセント以下）である。 図８（ａ）は、図７のカラーフィルタの色配列を繰り返しの最小単位で模式的に示した平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ’線方向のカラーフィルタの縦断面図である。
図８（ａ）では、カラーフィルタ３５の三原色ＲＧＢのベイヤ色配列を繰り返しの隣接最小４画素単位で示している。カラーフィルタ３６のベイヤ色配列の赤（Ｒ）色層と青（Ｂ）色層とは平面視で斜め方向に配列され、これとは襷がけの逆斜め方向にカラーフィルタ３５のベイヤ色配列の緑（Ｇ・Ｙ）色層がそれぞれ配列されている。図８（ｂ）には、カラーフィルタ３５の赤（Ｒ）色層と青（Ｂ）色層の縦断面構造の間に、カラーフィルタ３５の緑（Ｇ・Ｙ）色層が配置されている。 要するに、カラーフィルタ３５の緑（Ｇ）色層は、１層化した緑（Ｇ・Ｙ）色層であって、図３〜図４に示される分光特性が得られるように１層化されて、透明アクリルなどのベース材料に各種顔料などの各色素が混合されている。したがって、カラーフィルタ３５の１層化した緑（Ｇ・Ｙ）色層の分光特性は、上記実施形態１で、ベイヤ色配列のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層を、層厚方向に２分割するかまたは、平面視領域において２分割して、緑（Ｇ１）色層（カラーフィルタ１４Ｇ１）と黄（Ｙ１）色層（カラーフィルタ１４Ｙ１）との２層構造にしたり、緑（Ｇ２）色層と黄（Ｙ２）色層との平面視隣接構成にした場合と同様の分光特性を有している。
上記構成の本実施形態２のＣＭＯＳ固体撮像素子１Ａの製造方法としては、半導体基板２１（または半導体層）上に、入射光を光電変換して撮像する複数の受光部２２を形成する受光部形成工程と、この受光部２２毎に隣接して、電荷転送手段としての電荷転送部２３および転送ゲート２４を形成する電荷転送手段形成工程と、受光部２２および転送ゲート２４上に層間絶縁膜２８を形成する第１層間絶縁膜形成工程と、層間絶縁膜２８内に、転送ゲート２４および電荷転送先の電荷電圧変換領域（フローティングディヒュージョン部ＦＤ）にそれぞれ接続する各コンタクトプラグ３２をそれぞれ形成する第１コンタクトプラグ形成工程と、各コンタクトプラグ３２にそれぞれ接続するように各第１配線層２９をそれぞれ層間絶縁膜２８上に形成する第１配線部形成工程と、層間絶縁膜２８および各第１配線層２９上に層間絶縁膜３０を形成する第２層間絶縁膜形成工程と、層間絶縁膜３０内に、各第１配線部２９にそれぞれ接続する各第２コンタクトプラグ３３をそれぞれ形成する第２コンタクトプラグ形成工程と、各第２コンタクトプラグ３３にそれぞれ接続するように各第２配線層３１をそれぞれ形成する第２配線部形成工程と、層間絶縁膜３０および各第２配線層３１上に層間絶縁膜３４を形成する第３層間絶縁膜形成工程と、この層間絶縁膜３４上に所定の色配列、例えばベイヤ色配列のカラーフィルタ３５（Ｒ、Ｇ・Ｙ、Ｂ）を各受光部２２の位置に対応して形成するカラーフィルタ形成工程と、このカラーフィルタ３５上に、平坦化膜３６を介してマイクロレンズ３７を各受光部２２の位置に対応して形成するマイクロレンズ形成工程とを有している。
カラーフィルタ形成工程は、各受光部２２の位置に対応して、感光性のある各カラーフィルタ材料に対してフォトリソ工程を繰り返して、ベイヤ色配列のカラーフィルタ３５Ｇ・Ｙを形成し、ベイヤ色配列のカラーフィルタ３５Ｒを形成し、ベイヤ色配列のカラーフィルタ３５Ｂを順次形成する。カラーフィルタの形成する色の形成順はどの色のカラーフィルタから形成してもよく、形成順は任意である。
カラーフィルタ３５Ｇ・Ｙの材質については、上記実施形態１において前述したが、緑（Ｇ１）色層（カラーフィルタ１４Ｇ１）と黄（Ｙ１）色層（カラーフィルタ１４Ｙ１）との２層構造や、緑（Ｇ２）色層と黄（Ｙ２）色層との平面視隣接構成を、一つの緑（Ｇ）色層として、アクリル材料などをベース樹脂材料に色顔料を分散したものを用い、顔料の量的には調整してカラーフィルタ３５Ｇ・Ｙを作る。結果的に、図１のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層の分光特性は、図３および図５に示すように、従来の緑（Ｇ）色層に比べて短波長側に寄った急峻な分光特性になっている。このような分光特性を持つ緑（Ｇ）色層は分光特性を仕様として容易に調製することができる。
具体的には、カラーインデックス（Ｃ．Ｉ．：Ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｄｙｅｒｓ ａｎｄ Ｃｏｌｕｒｉｓｔｓ社発行）において、ピグメント（Ｐｉｇｍｅｎｔ）に分類されている化合物、すなわち、下記に示すような、カラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）番号が付されているものから２種類以上の顔料を選択、混合、分散し、光重合開始剤や界面活性剤を必要量添加することによって、所望の分光特性を有する感光性カラーフィルタ形成用材料（カラーレジスト）を得ることができる。例えば、緑色系の顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、や３６、等、黄色系の顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、８３、１５０、等がある。また、必要に応じて青系や赤系の顔料を加えてもよい。
以上により、本実施形態２によれば、上記実施形態１では、ベイヤ色配列の緑色の膜厚を薄くしてこれに黄色を新たに加えた分だけ、カラーフィルタ１４の製造工程が煩雑になって製造工数が増加したが、短波長側に広がって急峻で堀が深い分光特性を持つベイヤ色配列の緑色に黄色を加えた色を新たな緑色にしてカラーフィルタを１層化して形成したため、カラーフィルタ３５の製造工程を煩雑化せず、色再現性の向上を低コストで実現することができる。しかも、緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性がＣＩＥ色度図上でｙ軸値が０．４５以上０．６０以下であるため、デバイスのカラー信号処理を新たなカラーフィルタ色配列に対応するように変更する必要もなく、色ノイズを大幅に減らして色再現性の向上を図って鮮明な画像を得ることができる。
（実施形態３）
上記実施形態１では、ＣＣＤ固体撮像素子１において、ベイヤ色配列のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層を、層厚方向に２分割するかまたは、平面視領域において２分割して、緑（Ｇ１）色層（カラーフィルタ１４Ｇ１）と黄（Ｙ１）色層（カラーフィルタ１４Ｙ１）との２層構造（層厚方向に色配列順が逆であってもよい）にしたり、緑（Ｇ２）色層と黄（Ｙ２）色層との平面視隣接構成（左右または上下で逆あってもよい）にしたりしたが、本実施形態３では、ＣＣＤ固体撮像素子において、図１に示すように、これらの緑（Ｇ１）色層（カラーフィルタ１４Ｇ１）と黄（Ｙ１）色層（カラーフィルタ１４Ｙ１）との２層構造や、緑（Ｇ２）色層と黄（Ｙ２）色層との平面視隣接構成を、一つの緑色層として色素混合して合体した場合について詳細に説明する。この場合に、色素混合した緑色層（カラーフィルタ）の光波長に対する透過率の関係を実際に別途測定した図１６の分光特性を用いて説明する。
図１５は、本発明の実施形態３におけるＣＣＤ固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。なお、図１のＣＣＤ固体撮像素子１の構成部材と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
図１５において、本実施形態３のＣＣＤ固体撮像素子１Ｂと上記実施形態１のＣＣＤ固体撮像素子１との相違点は、層間絶縁膜１３上に形成されるカラーフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂである。カラーフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂは、受光部３毎に配置されたＲ，Ｇ，Ｂ各色の所定の色配列（例えばベイヤー配列）のカラーフィルタが形成されている。この場合、カラーフィルタ１７Ｇは、図１の緑（Ｇ１）色層（カラーフィルタ１４Ｇ１）と黄（Ｙ１）色層（カラーフィルタ１４Ｙ１）との２層構造や、図１の緑（Ｇ２）色層と黄（Ｙ２）色層との平面視隣接構成を、一つの緑色層として色素混合して一体化している。
図１６は、図１５のカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ）色層の光波長に対する透過率の関係を示す分光特性図である。
図１６に示すように、「Ｙｅｌｌｏｗ」として破線で示される黄色（Ｙ１）の分光特性は、カラーフィルタ１７Ｒの分光特性とカラーフィルタ１７Ｇの分光特性から信号処理で得た分光特性である。従来のグリーンカラーフィルタの分光特性曲線は、「従来Ｇｒｅｅｎ」として細い破線で示されており、堀の浅い山形形状をしている。これを図２（ｃ）に示すように従来のグリーンカラーフィルタＧ’上に薄い黄色（Ｙ１）のカラーフィルタを乗せた場合に、フィルタ層厚が増加した分だけ透過率が下がって、従来のグリーンカラーフィルタＧ’＋層厚が薄い黄色（Ｙ１）のカラーフィルタの分光特性（従来のＧｒｅｅｎ＋Ｙｅｌｌｏｗ）となる。さらに、従来のグリーンカラーフィルタＧ’の層厚を薄くしてその上に薄い黄色（Ｙ１）のカラーフィルタを乗せて新グリーンカラーフィルタＧ（新Ｇｒｅｅｎ；短波長側によった急峻な分光特性を持つ新グリーン）とすると、矢印で示すようにダイナミックレンジが広がった実線の新グリーンカラーフィルタの分光特性曲線となる。これが正に図２（ｂ）に示す２層構造のカラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層（緑（Ｇ１）色層＋黄（Ｙ１）色層）を、図８（ｂ）のように一つの緑（Ｇ・Ｙ）色層のカラーフィルタ１７Ｇとして色素混合して一体化している。この緑（Ｇ１）色層自体が短波長側によった急峻な分光特性を持っている。この実線の新グリーンカラーフィルタの分光特性曲線は、従来のグリーンカラーフィルタ＋膜厚が薄い黄色（Ｙ１）のカラーフィルタの分光特性の外側の実線で示されており、従来のグリーンカラーフィルタ＋膜厚が薄い黄色（Ｙ１）のカラーフィルタに比べて堀の深い山形形状をしている。したがって、新グリーンと従来グリーンを比べると、新グリーンの方が堀が深く山形形状の段差が高くダイナミックレンジが広く色分離と受光感度を向上させることができる。
要するに、図３において、「従来Ｇｒｅｅｎ」として細い破線で示される従来のグリーンカラーフィルタの分光特性に、単に、「Ｙｅｌｌｏｗ」として太い破線で示される黄色（Ｙ１）の分光特性を加えても、「従来のＧｒｅｅｎ＋Ｙｅｌｌｏｗ」として細い実線で示される単に山形の分光特性になるだけであるが、「従来Ｇｒｅｅｎ」としての従来のグリーンカラーフィルタＧ’の層厚を薄く設定して緑（Ｇ１）色層とすることが本発明にとって重要である。これによって、「新Ｇｒｅｅｎ」として太い実線で示される図２（ｂ）の２層構造（緑（Ｇ１）色層＋黄（Ｙ１）色層）の分光特性は、カラーフィルタ１４Ｇの緑（Ｇ）色層の分光特性として堀が深く急峻な山形形状の分光特性となり、矢印に示されるように感度向上および色分離向上が実現した分光特性となって、より鮮明な画像を得ることができる。なお、「従来のＧｒｅｅｎ＋Ｙｅｌｌｏｗ」として細い実線で示される単に山形の分光特性は、「従来のＧｒｅｅｎ」として細い破線で示される山形の分光特性に比べれば、「Ｙｅｌｌｏｗ」として太い破線で示される分光特性を重ねるだけで、光波長４５０ｎｍで、０パーセント以上２０パーセント以下になっていることが分かる。 この場合に、図１５に示す１層構造のカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）色層の緑（Ｇ・Ｙ）の分光特性における光波長に対する透過率が光波長４５０ｎｍで、「従来Ｇｒｅｅｎ」として細い破線で示される従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）色層では２６パーセント程度であるのに対して、０パーセントを超え（０．５パーセント以上）２０パーセント以下である。また、図１５に示す１層構造のカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）色層の緑（Ｇ・Ｙ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長５００ｎｍで、「従来Ｇｒｅｅｎ」として細い破線で示される従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）色層では６０パーセント程度であるのに対して、６０パーセント以上９８パーセント以下である。さらに、図１５に示す１層構造のカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）色層の緑（Ｇ・Ｙ）の分光特性における光波長に対する透過率が光波長６５０ｎｍで、従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）では３０パーセント程度であるのに対して、０パーセントを超え（０．５パーセント以上）３０パーセント以下である。これらによっても、カラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）色層の分光特性が、如何に堀が深く急峻な山形形状の分光特性であるかが分かる。従来のＧｒｅｅｎフィルタを薄くしたフィルタにＹｅｌｌｏｗ成分の薄いフィルタを追加した新Ｇｒｅｅｎフィルタと同等の新Ｇｒｅｅｎフィルタとして、色素混合して１層構成としたことにより、これらの分光特性範囲に分光特性を制御することができる。
したがって、従来のＧｒｅｅｎフィルタを薄くしたフィルタにＹｅｌｌｏｗ成分の薄いフィルタを追加した新Ｇｒｅｅｎフィルタを採用することによって、短波長側のＧｒｅｅｎフィルタの色ノイズを抑え、色再現性を向上させ、同時にＧｒｅｅｎ感度を向上させることができる。約１０パーセントのＧｒｅｅｎ感度の向上となる。
図４のＣＩＥ色度図に示すように、カラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ）色層がＣＩＥ色度図上でｙ軸値が０．４５以上０．６０以下（より好ましくは０．４７５以上０．６０以下）である。このように、カラーフィルタ１７Ｇの緑色（Ｇ・Ｙ）のＣＩＥ色度図のｙ軸上の位置が０．４５以上であれば、従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）のＣＩＥ色度図のｙ軸上の位置（０．４２）に比べて０．０３、ハイビジョンＴＶの緑（Ｇ）に近づけることができて、ハイビジョンＴＶの理想的な緑（Ｇ）のＣＩＥ色度図のｙ軸上の位置（０．６０）により近づくことができ、色ノイズが少なく色再現性が大幅に向上する。
特に、新Ｇｒｅｅｎを使った本実施形態３のカラーフィルタ１７のＲＧＢ色度座標は、従来のカラーフィルタの場合と比べてＹｅｌｌｏｗ領域が拡大されており、黄色（Ｙ）の色再現性に優れている。
図１７は、破線で示す従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）の分光特性のピーク値を１００パーセントとした場合の本実施形態３および従来で用いる各カラーフィルタの三原色ＲＧＢのデバイスの電気分光特性図である。この電気分光特性は、カラーフィルタ分光特性とデバイス（白黒）分光特性を掛け合わせた特性を持つ。
図１７に示すように、従来のカラーフィルタの三原色ＲＧＢは破線で示し、本実施形態３のカラーフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの三原色ＲＧＢは実線で示しているが、実線で示す本実施形態３のカラーフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂのうちのカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）が、破線で示す従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）に比べて、波長４５０ｎｍ〜５００ｎｍで立ち上がりが急峻で堀が深くなっている。実線で示す本実施形態３のカラーフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂのうちのカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）において、例えば波長４５０ｎｍで、従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）では４０パーセント程度であるのに対して１０パーセント程度である。また、実線で示す本実施形態３のカラーフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂのうちのカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）において、例えば波長５００ｎｍで、従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）では８０パーセント程度であるのに対して１００パーセント程度または１００パーセント以上である。さらに、実線で示す本実施形態３のカラーフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂのうちのカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）において、例えば波長６５０ｎｍで、従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）では３０パーセント程度であるのに対して１０パーセント程度である。
図１７の三原色ＲＧＢの互いの重なり部分を比較すると、破線で示す従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）と青（Ｂ）の重なり部分の面積と、実線で示す本実施形態３のカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）とカラーフィルタ１７Ｂの青（Ｂ）の重なり部分の面積とは、実線で示す本実施形態３のカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）とカラーフィルタ１７Ｂの青（Ｂ）の重なり部分の面積の方が急峻で深く変化している分だけ圧倒的に狭くなっている。カラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）とカラーフィルタ１７Ｂの青（Ｂ）の重なった面積が多いほど、色ノイズが多くなって色が濁る。また同様に、破線で示す従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）と赤（Ｒ）の重なり部分の面積と、実線で示す本実施形態３のカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）とカラーフィルタ１７Ｒの赤（Ｒ）の重なり部分の面積とは、実線で示す本実施形態３のカラーフィルタ１７Ｒの緑（Ｇ・Ｙ）とカラーフィルタ１７Ｒの赤（Ｒ）の重なり部分の面積の方が急峻で深く変化している分だけ狭くなっている。カラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ）とカラーフィルタ１７Ｒの赤（Ｒ）の重なった面積が多いほど、色ノイズが多くなって色が濁る。
従来のカラーフィルタの緑（Ｇ）の場合は、緑（Ｇ）の分光特性に対して、緑（Ｇ）と青（Ｂ）の分光特性の重なった部分の面積比は、約３６パーセント、緑（Ｇ）と赤（Ｒ）の分光特性の重なった部分の面積比は、約２４パーセントである。これに対して、本実施形態３のカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）の分光特性に対して、緑（Ｇ・Ｙ）と青（Ｂ）の分光特性の重なった部分の面積比は、約２３パーセント、緑（Ｇ・Ｙ）と赤（Ｒ）の分光特性の重なった部分の面積比は、約１８パーセントである。本実施形態３のカラーフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの場合、範囲で示すと、緑（Ｇ・Ｙ）の分光特性と前記青（Ｂ）の分光特性との重なった部分の面積比は２３パーセント±１０パーセント、該緑（Ｇ・Ｙ）の分光特性と前記赤（Ｒ）の分光特性との重なった部分の面積比は１８パーセント±５パーセントである。
したがって、「Ｙｅｌｌｏｗ」は「Ｇｒｅｅｎ」＋「Ｒｅｄ」で再現されるが、新「Ｇｒｅｅｎ」＋「Ｒｅｄ」で再現された新「Ｙｅｌｌｏｗ」は、従来「Ｇｒｅｅｎ」＋「Ｒｅｄ」で再現された従来「Ｙｅｌｌｏｗ」に比べて色のダイナミックレンジが大きく、互いに色が重なった面積も少ないことから、デバイスのカラー信号処理を新たなカラーフィルタ配列に対応するように変更することなく、色ノイズの少ないクリアな色再現性を持ち、特に黄色「Ｙｅｌｌｏｗ」をクリアに再現することができる。 上記構成の本実施形態３のＣＣＤ固体撮像素子１Ｂの製造方法としては、半導体基板２（または半導体層）上に、入射光を光電変換して撮像する複数の受光部３を２次元状に形成する受光部形成工程と、受光部３毎に隣接して電荷転送手段としての電荷転送部４およびその上のゲート電極６をそれぞれ形成する電荷転送手段形成工程と、ゲート電極６上を覆うと共に、受光部３の上方を開口した遮光膜９を形成する遮光膜形成工程と、受光部３および遮光膜９の段差部上に層間絶縁膜１１を形成する第１層間絶縁膜形成工程と、この層間絶縁膜１１上に、上に凸形状の層内レンズ１２を、各受光部３の位置に対応して形成する層内レンズ形成工程と、層内レンズ１２間の凹凸を埋め込むように層間絶縁膜１３を形成する第２層間絶縁膜形成工程と、この層間絶縁膜１３上に所定の色配列（例えばベイヤ色配列）のカラーフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂを各受光部３の位置に対応して形成するカラーフィルタ形成工程と、この所定色配列のカラーフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ上に、平坦化膜１５を介してマイクロレンズ１６を、各受光部３の位置に対応して形成するマイクロレンズ形成工程とを有している。
カラーフィルタ形成工程は、各受光部３の位置に対応して、感光性のある各カラーフィルタ材料に対してフォトリソ工程を繰り返して、ベイヤ色配列のカラーフィルタ１７Ｇを形成し、ベイヤ色配列のカラーフィルタ１７Ｒを形成し、さらに、ベイヤ色配列のカラーフィルタ１７Ｂを形成する。カラーフィルタの形成する色の順は任意である。
以上により、本実施形態３によれば、上記実施形態１では、ベイヤ色配列の緑色の膜厚を薄くしてこれに黄色を新たに加えた分だけ、カラーフィルタ１４の製造工程が煩雑になって製造工数が増加したが、短波長側に広がって急峻で堀が深い分光特性を持つベイヤ色配列の緑色に黄色を加えた色を互いに色素混合して新たな緑（Ｇ・Ｙ）色にしてカラーフィルタを１層化して形成したため、カラーフィルタ１７Ｇの製造工程を煩雑化せず、色再現性の向上を低コストで実現することができる。しかも、緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性がＣＩＥ色度図上でｙ軸値が０．４５以上０．６０以下（好ましくは０．４７５以上０．６０以下）であるため、デバイスのカラー信号処理を新たなカラーフィルタ色配列に対応するように変更する必要もなく、色ノイズを大幅に減らして色再現性の向上を図って鮮明な画像を得ることができる。
なお、本実施形態３では、図１の緑（Ｇ１）色層（カラーフィルタ１４Ｇ１）と黄（Ｙ１）色層（カラーフィルタ１４Ｙ１）との２層構造や、緑（Ｇ２）色層と黄（Ｙ２）色層との平面視隣接構成を、一つの緑色層の１層行性として色素混合して合体した場合について説明したが、これに限らず、図１の緑（Ｇ１）色層（カラーフィルタ１４Ｇ１）と黄（Ｙ１）色層（カラーフィルタ１４Ｙ１）との２層構造や、図６の緑（Ｇ２）色層と黄（Ｙ２）色層との平面視隣接構成として、緑（Ｇ１）色層と黄（Ｙ１）を分けて配置することももちろんできる。 カラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）色の材質については、上記実施形態１において前述したが、緑（Ｇ１）色層（カラーフィルタ１４Ｇ１）と黄（Ｙ１）色層（カラーフィルタ１４Ｙ１）との２層構造や、緑（Ｇ２）色層と黄（Ｙ２）色層との平面視隣接構成を、一つの緑（Ｇ）色層として、アクリル材料などをベース樹脂材料に色顔料を分散したものを用い、顔料を量的に調整してカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）色を作る。結果的に、図１５のカラーフィルタ１７Ｇの緑（Ｇ・Ｙ）色層の分光特性は、図１６および図１７に示すように、従来の緑（Ｇ）色層に比べて短波長側に寄った急峻な分光特性になっている。このような分光特性を持つ緑（Ｇ・Ｙ）色層は分光特性を仕様として容易に調製することができる。
具体的には、カラーインデックス（Ｃ．Ｉ．：Ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｄｙｅｒｓ ａｎｄ Ｃｏｌｕｒｉｓｔｓ社発行）において、ピグメント（Ｐｉｇｍｅｎｔ）に分類されている化合物、すなわち、下記に示すような、カラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）番号が付されているものから２種類以上の顔料を選択、混合、分散し、光重合開始剤や界面活性剤を必要量添加することによって、所望の分光特性を有する感光性カラーフィルタ形成用材料（カラーレジスト）を得ることができる。例えば、緑色系の顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、や３６、等、黄色系の顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、８３、１５０、等がある。また、必要に応じて青系や赤系の顔料を加えてもよい。
（実施形態４）
図９は、本発明の実施形態４として、本発明の実施形態１〜３の固体撮像素子１、１Ａまたは１Ｂを撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
図９において、本実施形態３の電子情報機器９０は、本発明のカラーフィルタが用いられた上記実施形態１〜３の固体撮像素子１、１Ａまたは１Ｂからの撮像信号を所定の信号処理を行ってカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示可能とする液晶表示装置などの表示部９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信部９４と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を印刷用に所定の印刷信号処理をした後に印刷処理可能とするプリンタなどの画像出力部９５とを有している。この表示部９３が液晶表示装置で構成される場合に、液晶表示装置のカラーフィルタに本発明のカラーフィルタが用いられていてもよい。
なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示部９３と、通信部９４と、プリンタなどの画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
この電子情報機器９０としては、前述したように例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。 したがって、本実施形態４によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力部９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
なお、本実施形態１〜３では、本発明のカラーフィルタを固体撮像素子１、１Ａ、１Ｂに適用した場合として説明したが、これに限らず、本発明のカラーフィルタを液晶表示装置のカラーフィルタとしても容易に用いることができる。
この液晶表示装置としては、素子側基板と対向基板間に液晶が挟持されて画素毎の液晶の光透過率に応じて画像表示が為される。本発明のカラーフィルタは、この対向基板側に各画素毎にそれぞれに対応するように形成されている。
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜４を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜４に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜４の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
本発明は、所定の色配列で三原色ＲＧＢが配列されたカラーフィルタ、このカラーフィルタを用いて被写体からの画像光を光電変換して撮像する固体撮像素子、このカラーフィルタが用いられて画像表示される液晶表示装置、この固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いるかまたは／および、この液晶表示装置を表示部に用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、監視カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ装置、ファクシミリ装置、テレビジョン電話装置、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、ベイヤ色配列の緑色の膜厚を薄くしてその上に膜厚の薄い黄色を新たに加えることなどにより、緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性がＣＩＥ色度図上でｙ軸値が０．４５以上０．６０以下であれば、デバイスのカラー信号処理を新たなカラーフィルタ配列に対応するように変更せず、色ノイズを減らして色再現性の向上を図ることができる。また、ベイヤ色配列の緑色に黄色を加えた色を新たな緑色にしてカラーフィルタを形成するので、カラーフィルタの製造工程を煩雑化せず、色再現性の向上を低コストで実現することができる。
１、１Ｂ ＣＣＤ固体撮像素子
２ 半導体基板
３ 受光部
４ 電荷転送部
５ ゲート絶縁膜
６ ゲート電極
７ 画素部
８ ストップ層
９ 遮光膜
９ａ 開口部
１０ 絶縁層
１１ 層間絶縁膜
１２ 層内レンズ
１３ 層間絶縁膜
１４、１４Ｒ、１４Ｇ（１４Ｇ１＋１４Ｙ１）、１４Ｂ カラーフィルタ
１５ 平坦化膜
１６ マイクロレンズ
１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂ カラーフィルタ
１Ａ ＣＭＯＳ固体撮像素子
２１ 半導体基板
２２ 受光部
２３ 電荷転送部
２４ 転送ゲート
２５ ゲート絶縁膜
２６ ロジックトランジスタ領域
２７ 画素領域
２８ 層間絶縁膜
２９ 第１配線層
３０ 層間絶縁膜
３１ 第２配線層 ３２、３３ コンタクトプラグ
３４ 層間絶縁膜
３５、Ｒ、Ｇ・Ｙ、Ｂ カラーフィルタ
３６ 平坦化膜 ３７ マイクロレンズ
９０ 電子情報機器
９１ 固体撮像装置
９２ メモリ部
９３ 表示部
９４ 通信部
９５ 画像出力部

Claims (17)

  1. 所定の色配列で三原色の赤（Ｒ）色層、緑（Ｇ）色層および青（Ｂ）色層が平面視的に配列されたカラーフィルタにおいて、該緑（Ｇ）色層は、該緑（Ｇ）色層が平面視的に２分割され、該２分割された一方領域が、短波長側に広がって急峻で堀が深い分光特性を持つ緑（Ｇ２）色層で構成され、該２分割された他方領域が黄（Ｙ２）色層で構成されて、
    該緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性がＣＩＥ色度図上でｙ軸値が０．４５以上０．６０以下であり、
    該緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長５１０ｎｍ〜５６０ｎｍの範囲で、９０パーセント以上９８パーセント以下であるカラーフィルタ。
  2. 前記緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長４５０ｎｍで、０パーセントを超え２０パーセント以下である請求項１に記載のカラーフィルタ。
  3. 前記緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長４５０ｎｍで、０パーセントを超え１０パーセント以下である請求項１に記載のカラーフィルタ。
  4. 前記緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長５００ｎｍで、６０パーセント以上９８パーセント以下である請求項１に記載のカラーフィルタ。
  5. 前記緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長５００ｎｍで、６０パーセント以上９０パーセント以下である請求項１に記載のカラーフィルタ。
  6. 前記緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長６５０ｎｍで、０パーセントを超え３０パーセント以下である請求項１に記載のカラーフィルタ。
  7. 前記緑（Ｇ）色層の緑（Ｇ）の分光特性における光波長に対する透過率が該光波長６５０ｎｍで、０パーセントを超え２０パーセント以下である請求項１に記載のカラーフィルタ。
  8. 前記緑（Ｇ２）色層と前記黄（Ｙ２）色層との各領域面積は互いに同等である請求項１に記載のカラーフィルタ。
  9. 前記緑（Ｇ２）色層と前記黄（Ｙ２）色層との配列順は、ベイヤ色配列の繰り返し隣接最小４画素単位毎に交互に配置されている請求項１に記載のカラーフィルタ。
  10. 前記所定の色配列はベイヤ色配列である請求項１〜７のいずれかに記載のカラーフィルタ。
  11. 前記緑（Ｇ）色層および前記緑（Ｇ２）色層は、従来の緑（Ｇ）色層に比べて分光特性が短波長側に広がって急峻で堀が深い分光特性を持っている請求項１〜１０のいずれかに記載のカラーフィルタ。
  12. 前記緑（Ｇ）の分光特性に対して該緑（Ｇ）の分光特性と前記青（Ｂ）の分光特性との重なった部分の面積比は２３パーセント±１０パーセント、該緑（Ｇ）の分光特性に対して該緑（Ｇ）の分光特性と前記赤（Ｒ）の分光特性との重なった部分の面積比は１８パーセント±５パーセントである請求項１に記載のカラーフィルタ。
  13. 被写体からの入射光を光電変換して撮像する複数の受光部が２次元状に配設された固体撮像素子において、
    請求項１〜１２のいずれかに記載のカラーフィルタが各色毎に該複数の受光部のそれぞれに対応するように形成された固体撮像素子。
  14. ＣＣＤ固体撮像素子またはＣＭＯＳ固体撮像素子である請求項１３に記載の固体撮像素子。
  15. 素子側基板と対向基板間に液晶が挟持されて画素毎の該液晶の光透過率により画像表示される液晶表示装置において、
    請求項１〜１２のいずれかに記載のカラーフィルタが該対向基板側に該画素毎にそれぞれに対応するように形成されている液晶表示装置。
  16. 請求項１３または１４に記載の固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた電子情報機器。
  17. 請求項１５に記載の液晶表示装置を表示部に用いた電子情報機器。
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