JP4984528B2 - Imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、入射した光を受光センサによって取り込み電気信号に変換する撮像装置に関し、特に受光センサへ向かう光のうち特定波長を選択するフィルタを備えた撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus that captures incident light by a light receiving sensor and converts it into an electrical signal, and more particularly relates to an imaging apparatus that includes a filter that selects a specific wavelength of light traveling toward the light receiving sensor.

撮像装置であるイメージセンサにおいては、色フィルタを用いることで色を識別する機能を備えたものが現在の主流となっている。通常、色の三原色である赤,緑,青色の減色フィルタを用いることによって色を識別し、それぞれのフィルタの下に光を検出する半導体層を設けることで、フィルタを透過した三原色光をそれぞれ別に検出する。   Among image sensors that are imaging devices, those that have a function of identifying colors by using color filters are currently mainstream. Usually, the three primary colors, red, green, and blue, are used to identify the colors, and by providing a semiconductor layer that detects light under each filter, the three primary colors that have passed through the filter are separated separately. To detect.

これに対し、近年では光の波長によって半導体の吸収係数が異なることを利用して色を識別するセンサが考えられている。これは、三原色光の吸収係数が青,緑,赤の順に小さくなることを利用して、Si(シリコン)半導体の表面から深さ方向に青,緑,赤色光を検出するための層を青,緑,赤の順に設けたものである(例えば、特許文献1参照。)。   On the other hand, in recent years, a sensor for identifying a color by using the fact that the absorption coefficient of a semiconductor differs depending on the wavelength of light has been considered. This means that the layers for detecting blue, green, and red light in the depth direction from the surface of the Si (silicon) semiconductor are blue using the fact that the absorption coefficient of the three primary colors decreases in the order of blue, green, and red. , Green, and red (for example, refer to Patent Document 1).

米国特許第5965875号明細書US Pat. No. 5,965,875

しかしながら、撮像装置として色フィルタ方式を用いる場合、カットされる光が多いために効率が悪い。特に赤,緑,青の三原色のフィルタを用いてそれぞれの色を識別する場合、光量はそれだけで1/3以下に落ちてしまう。また色別にセンサが必要であるために1つの画素に3つのセンサが必要となるので解像度が落ちる。その上、色フィルタが必要であるためにコストが高くなる。また色フィルタは通常、染料や顔料と高分子が用いられているので、高温状況や経時変化に弱く、耐光性にも問題がある。   However, when the color filter method is used as the imaging device, the efficiency is poor because a large amount of light is cut. In particular, when each color is identified using filters of the three primary colors of red, green, and blue, the amount of light falls to 1/3 or less by itself. Further, since sensors are required for each color, three sensors are required for one pixel, so the resolution is lowered. In addition, the cost is increased due to the need for color filters. In addition, since dyes, pigments, and polymers are usually used for color filters, they are vulnerable to high temperature conditions and changes over time, and there is a problem with light resistance.

一方、波長による吸収係数の違いを利用した撮像装置では、理論上検知できる光量が低下しないものの、青色光を検知する層では赤色光や緑色光が通過するときにある程度吸収を受けるためにそれらの光が青色光として検知されてしまう(混色)。このために青の信号が本来ない場合でも緑や赤の信号が入ることで青にも信号が入ることになる。   On the other hand, in the imaging device using the difference in absorption coefficient depending on the wavelength, the amount of light that can be detected theoretically does not decrease, but in the layer that detects blue light, when red light or green light passes, it absorbs to some extent, Light is detected as blue light (color mixture). For this reason, even if there is no blue signal, a green or red signal is input, so that a blue signal is also input.

これを避けるために三原色全体で計算による信号処理で補正を行っている。しかしながら、例えば三元色のうちどれか一色が飽和するとその飽和した光の本来の値が判らなくなることで計算に狂いが生じ、結果として本来の色とは異なるように信号を処理することになる。また、計算に必要な回路を別途必要となるのでコスト的に高くなる。   In order to avoid this, correction is performed by signal processing by calculation for all three primary colors. However, for example, if one of the ternary colors is saturated, the original value of the saturated light is not known, resulting in a calculation error, and as a result, the signal is processed differently from the original color. . Further, since a circuit necessary for the calculation is separately required, the cost is increased.

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、基板の異なる深さに積層されて設けられている2つ以上の受光センサと、2つ以上の受光センサに向けて入射する光の波長を、赤、緑及び青に対する補色から選択する誘電体多層膜から成る干渉フィルタとを備える。そして、このフィルタが、選択する光の中心波長をλ、多層膜の各層の厚さをd、各層の屈折率をnとした場合、d=λ/(4×n)を満たす撮像装置である。 The present invention has been made to solve such problems. That is, according to the present invention, two or more light receiving sensors provided to be stacked at different depths of the substrate and the wavelength of light incident on the two or more light receiving sensors are complementary colors for red, green, and blue. And an interference filter made of a dielectric multilayer film selected from the above . This filter is an imaging device that satisfies d = λ / (4 × n) where λ is the center wavelength of light to be selected, d is the thickness of each layer of the multilayer film, and n is the refractive index of each layer. .

特に、本発明では、このフィルタの多層膜として、窒化シリコン膜(Sixy膜:例えば、Si34膜)と酸化シリコン(SiOx膜:例えば、SiO2膜)との組み合わせから成るものを用いている。このような多層膜、特に誘電体多層膜をフィルタとして用いることで、染料や顔料から成る色フィルタを用いる場合に比べて光の透過性に優れ、耐光性や耐久性、経時変化にも強いフィルタを実現できるようになる。 In particular, in the present invention, the multilayer film of the filter is composed of a combination of a silicon nitride film (Si x N y film: for example, Si 3 N 4 film) and silicon oxide (SiO x film: for example, SiO 2 film). Something is used. By using such a multilayer film, especially a dielectric multilayer film as a filter, the filter has better light transmission than a color filter made of dyes or pigments, and is resistant to light resistance, durability, and aging. Can be realized.

また、上述のフィルタとして原色の波長を選択する原色フィルタを備えた撮像装置において、原色フィルタが、2つ以上の周期をもつ複数組の多層膜によって構成される。 In the imaging device provided with a primary color filter that selects a wavelength of the primary colors as the aforementioned filter, the primary color filters are constituted by a plurality of sets of multi-layer film having two or more periods.

このような本発明では、2つ以上の周期をもつ複数組の多層膜によって原色フィルタが構成されているため、染料や顔料から成る色フィルタを用いる場合に比べて光の透過性に優れ、耐光性や耐久性、経時変化にも強いフィルタを実現できるようになる。   In the present invention, since the primary color filter is composed of a plurality of sets of multilayer films having two or more periods, the light transmittance is superior to that in the case of using a color filter made of a dye or pigment, and light resistance is improved. It is possible to realize a filter that is resistant to durability, durability and changes over time.

また、本発明は、基板の異なる深さに設けられている2つ以上の受光センサと、この2つ以上の受光センサに向けて入射する光の波長を、赤、緑及び青に対する補色から選択する誘電体多層膜から成る干渉フィルタとを備える撮像装置である。 In the present invention, two or more light receiving sensors provided at different depths of the substrate and the wavelength of light incident on the two or more light receiving sensors are selected from complementary colors for red, green, and blue And an interference filter made of a dielectric multilayer film.

このような本発明では、誘電体多層膜から成る干渉フィルタによって入射する光の波長を選択し、その選択された波長の光について基板の異なる深さに設けられた2つ以上の受光センサで基板深さによる波長選択機能によって各受光センサに対応した波長の光を受光する。このフィルタとして、誘電体多層膜から成る干渉フィルタを用いることから、染料や顔料から成る色フィルタを用いる場合に比べて光の透過性に優れ、耐光性や耐久性、経時変化にも強いフィルタを実現できるようになる。   In the present invention, the wavelength of the incident light is selected by the interference filter made of the dielectric multilayer film, and the substrate is made up of two or more light receiving sensors provided at different depths of the substrate for the light of the selected wavelength. Light of a wavelength corresponding to each light receiving sensor is received by a wavelength selection function based on depth. Because this filter uses an interference filter made of a dielectric multilayer film, it is superior in light transmission compared to the case of using a color filter made of a dye or pigment, and has a light resistance, durability, and resistance to changes over time. Can be realized.

したがって、本発明によれば、光電変換による混色を抑制し、色再現性の優れた撮像装置を提供することが可能となる。また、フィルタとして染料や顔料や高分子材料を使用しないことから、耐光性が良くかつ高温状態でも耐久性があり、経時変化にも強い撮像装置を実現することが可能となる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an imaging device that suppresses color mixing due to photoelectric conversion and has excellent color reproducibility. In addition, since no dye, pigment, or polymer material is used as a filter, it is possible to realize an imaging device that has good light resistance, durability even at high temperatures, and resistance to changes over time.

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図1は、本実施形態に係る撮像装置で適用されるフィルタの概念図である。本実施形態に係る撮像装置では、光電変換を行うセンサ(撮像素子:フォトダイオード)に入射される光の波長を選択するため誘電体多層膜から成るフィルタ10を用いたものである。フィルタ10の誘電体多層膜は、この図のように屈折率が異なる層を複数積層した構造であり、このような構造に光を入射させると多層膜中での光の干渉により反射率が波長に対してある依存性を持つようになる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of a filter applied in the imaging apparatus according to the present embodiment. In the imaging apparatus according to the present embodiment, the filter 10 made of a dielectric multilayer film is used to select the wavelength of light incident on a sensor (imaging device: photodiode) that performs photoelectric conversion. The dielectric multilayer film of the filter 10 has a structure in which a plurality of layers having different refractive indexes are stacked as shown in this figure. When light is incident on such a structure, the reflectance is reduced by the interference of light in the multilayer film. Has some dependency on.

特に、この誘電体多層膜が周期的な構造や、ある条件(例えば、各層の厚みdの条件d=λ0/4×n)を持つことで、ある特定波長域の光の反射率だけを効果的に高めて(すなわち透過率が小さい)、かつそれ以外の波長域の光の反射率を低く(すなわち透過率が大きく)することができる。ここでλ0はある波長域の中心波長で、nはその層の屈折率である。 In particular, this and dielectric multilayer films periodic structures, certain conditions (e.g., conditions d = λ 0/4 × n of the thicknesses of the layers d) to have a, only the reflectance of a specific wavelength range of light It is possible to effectively increase (that is, the transmittance is small) and to reduce the reflectance of light in other wavelength regions (that is, the transmittance is large). Here, λ 0 is the center wavelength of a certain wavelength region, and n is the refractive index of the layer.

このような誘電体多層膜から成るフィルタ10によって、例えば、図2(a)に示す反射スペクトルのように、ある特定の波長領域だけを反射させることができる。本実施形態では、誘電体多層膜をセンサの上側(光入射面側)に形成し、可視光の一部を反射してその残りの光を透過させることで、透過光をセンサ内部に進入させる。このとき、波長に対する透過率は図2(b)に示すような透過スペクトルとなる。   With the filter 10 composed of such a dielectric multilayer film, for example, only a specific wavelength region can be reflected as in the reflection spectrum shown in FIG. In the present embodiment, the dielectric multilayer film is formed on the upper side (light incident surface side) of the sensor, and part of visible light is reflected and the remaining light is transmitted, so that the transmitted light enters the sensor. . At this time, the transmittance with respect to the wavelength is a transmission spectrum as shown in FIG.

図3は、本実施形態に係る撮像装置の断面構造を示す模式断面図である。誘電体多層膜から成るフィルタ10の各層の厚みは計算上の厚さに対して±10%以内に収めることで望みの波長の色フィルタとなる。とりわけ±5%以内であればさらに望ましい特性を得ることができる。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of the imaging apparatus according to the present embodiment. The thickness of each layer of the filter 10 made of a dielectric multilayer film is within ± 10% of the calculated thickness, so that a color filter having a desired wavelength is obtained. Particularly desirable characteristics can be obtained within ± 5%.

このようなフィルタ10をセンサ20の上に形成することによって、図2に示すようなスペクトルに基づき、入射光の一部を反射、一部を透過して目的の波長から成る光のみをセンサ20に入射できるようになる。   By forming such a filter 10 on the sensor 20, based on the spectrum as shown in FIG. 2, a part of incident light is reflected and a part of the incident light is transmitted and only light having a target wavelength is transmitted. It becomes possible to enter.

次に、本実施形態に係る撮像装置で用いられるフィルタの特性について説明する。図4は、多層膜構造のフィルタの模式構成図である。また、図5〜図8は、下式の条件を満たして図4に示す多層膜構造のフィルタを構成し、屈折率差を変えて計算した反射スペクトルについての結果である。ただし、この計算では、2種類の層のうち片方の層の屈折率を固定して(n1=1.48)、もう一つの層の屈折率n2を変化させて計算している。   Next, characteristics of the filter used in the imaging apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a filter having a multilayer structure. 5 to 8 show the results of reflection spectra calculated by satisfying the conditions of the following formula and constituting the multilayer film structure filter shown in FIG. 4 and changing the refractive index difference. However, in this calculation, the refractive index of one of the two types of layers is fixed (n1 = 1.48), and the refractive index n2 of the other layer is changed.

d1=λC/(4×n1)
d2=λC/(4×n2)
d1 = λ C / (4 × n1)
d2 = λ C / (4 × n2)

ここでλCは反射させたい光の中心波長でd1とn1,d2とn2は屈折率と厚みである。図5〜図8は、それぞれλC=200nm,250nm,700nm,900nmの場合である。 Here, λ C is the center wavelength of the light to be reflected, d 1 and n 1, d 2 and n 2 are the refractive index and thickness. 5 to 8 show cases where λ C = 200 nm, 250 nm, 700 nm, and 900 nm, respectively.

以上の結果から、次の図9に示すような反射率のピーク値の半値になるところの波長λ1/2と最初の底値の波長λEdgeとを求め、横軸に屈折率差Δnとして縦軸に波長としてプロットした結果を図10、図11に示す。ここでλC=λ1=200nm,250nmの場合(図9(a)、図10参照)はピークより長波長側で、逆にλC=λ2=700nm,900nmの場合(図9(b)、図11参照)はピークより短波長側での波長を読み取っている。 Based on the above results, the wavelength λ 1/2 where the reflectance peak value is half as shown in FIG. 9 and the first bottom wavelength λ Edge are obtained, and the horizontal axis indicates the refractive index difference Δn. The results plotted as wavelengths on the axes are shown in FIGS. Here, when λ C = λ 1 = 200 nm and 250 nm (see FIGS. 9A and 10), the wavelength is longer than the peak, and conversely, when λ C = λ 2 = 700 nm and 900 nm (FIG. 9B ) And FIG. 11) read the wavelength on the shorter wavelength side than the peak.

図10に示すプロットから最小二乗法で求めた各式をまとめると以下のようになる。
λ1=200nm
λEdge =29.657×Δn+388.54
λ1/2 =42.678×Δn+246.86
λ1=250nm
λEdge =37.054×Δn+485.37
λ1/2 =53.088×Δn+308.73
The formulas obtained by the least square method from the plot shown in FIG. 10 are summarized as follows.
λ 1 = 200 nm
λ Edge = 29.657 × Δn + 388.54
λ 1/2 = 42.678 × Δn + 246.86
λ 1 = 250 nm
λ Edge = 37.054 × Δn + 485.37
λ 1/2 = 53.088 × Δn + 308.73

これより、
λEdge =(0.148×Δn+1.942)×λ1 …(1)
λ1/2 =(0.213×Δn+1.234)×λ1 …(2)
の式が求められる。
Than this,
λ Edge = (0.148 × Δn + 1.942) × λ 1 (1)
λ 1/2 = (0.213 × Δn + 1.234) × λ 1 (2)
Is obtained.

また、図11に示すプロットから同様に最小二乗法で求めた各式をまとめると次のようになる。
λ2=700nm
λEdge =−8.4997×Δn’+468.38
λ1/2 =−28.452×Δn’+563.21
λ2=900nm
λEdge =−9.8745×Δn’+600.13
λ1/2 =−38.326×Δn’+728.34
Further, the equations obtained by the least square method from the plot shown in FIG. 11 are summarized as follows.
λ 2 = 700 nm
λ Edge = −8.4997 × Δn ′ + 468.38
λ 1/2 = −28.452 × Δn ′ + 563.21
λ 2 = 900 nm
λ Edge = −9.8745 × Δn ′ + 600.13
λ 1/2 = −38.326 × Δn ′ + 728.34

これから、
λEdge =(−0.0115×Δn’+0.668)×λ2 …(3)
λ1/2 =(−0.0415×Δn’+0.807)×λ2 …(4)
の式が求められる。
from now on,
λ Edge = (− 0.0115 × Δn ′ + 0.668) × λ 2 (3)
λ 1/2 = (− 0.0415 × Δn ′ + 0.807) × λ 2 (4)
Is obtained.

以上の結果は図4に示すような多層膜構造が2周期(2層で1周期に対応)の場合であるが、次に屈折率差Δn=2.62に固定して周期依存性についてλC=250nm,700nmの条件で調べた結果をそれぞれ図12、図13に示す。 The above results are for the case where the multilayer structure shown in FIG. 4 has two periods (two layers correspond to one period). Next, the refractive index difference Δn = 2.62 is fixed and the period dependence is λ. The results of investigation under the conditions of C = 250 nm and 700 nm are shown in FIGS. 12 and 13, respectively.

これらの結果から同様に反射率のピーク値の半値になるところの波長λ1/2と最初の底値の波長λEdgeを求め、横軸に周期m,m’として縦軸に波長としてプロットした結果を図14、図15に示す。 Similarly, from these results, the wavelength λ 1/2 where the reflectance peak value is half the value and the first bottom wavelength λ Edge are obtained, and the horizontal axis represents the period m, m ′ and the vertical axis represents the wavelength plotted. Are shown in FIGS.

図14に示す結果から最小二乗法で求めた各式をまとめると以下のようになる。
λ1=250nm
λEdge =329.03+1534.9×exp(−1.0374×m)
λ1/2 =317.55+281.56×exp(−0.946×m)
The formulas obtained by the least square method from the results shown in FIG. 14 are summarized as follows.
λ 1 = 250 nm
λ Edge = 329.03 + 1534.9 × exp (−1.0374 × m)
λ 1/2 = 317.55 + 281.56 × exp (−0.946 × m)

これから
λEdge =(1.316+6.1396×e-1.0374×m)×λ1
λ1/2 =(1.2702+1.12624×e-0.946×m)×λ1
From this, λ Edge = (1.316 + 6.1396 × e −1.0374 × m ) × λ 1
λ 1/2 = (1.2702 + 1.12624 × e −0.946 × m ) × λ 1

これらの結果は屈折率差Δn=2.62に固定した結果である。ここでm=2のときに左側の係数の項を1に規格化した式はそれぞれ以下のようになる。
1/(1.316+6.1396×e-1.0374×2)×(1.316+6.1396×e-1.0374×m)×λ1
1/(1.2702+1.12624×e-0.946×2)×(1.2702+1.12624×e-0.946×m)×λ1
These results are the results of fixing the refractive index difference Δn = 2.62. Here, when m = 2, the expressions obtained by normalizing the coefficient term on the left side to 1 are as follows.
1 / (1.316 + 6.1396 × e −1.0374 × 2 ) × (1.316 + 6.1396 × e −1.0374 × m ) × λ 1
1 / (1.2702 + 1.12624 × e −0.946 × 2 ) × (1.27022 + 1.112624 × e −0.946 × m ) × λ 1

したがって(1)式と(2)式と合せて屈折率差と周期依存性も含めた式に書き直すと以下のようになる。   Therefore, when the equations (1) and (2) are combined and rewritten into the equation including the refractive index difference and the period dependency, the following is obtained.

λEdge =1/(1.316+6.1396×e-1.0374×2)×(1.316+6.1396×e-1.0374×m)×(0.148×Δn+1.942)×λ1
=(0.6363+2.94×e-1.0374×m)×(0.148×Δn+1.942)×λ1 …(5)
λ1/2 =1/(1.2702+1.12624×e-0.946×2)×(1.2702+1.12624×e-0.946×m)×(0.213×Δn+1.234)×λ1
=(0.882+0.782×e-0.946×m)×(0.213×Δn+1.234)×λ1 …(6)
上記(5)式、(6)式が求める式となる。
λ Edge = 1 / (1.316 + 6.1396 × e −1.0374 × 2 ) × (1.316 + 6.1396 × e −1.0374 × m ) × (0.148 × Δn + 1.942) × λ 1
= (0.6363 + 2.94 × e −1.0374 × m ) × (0.148 × Δn + 1.942) × λ 1 (5)
λ 1/2 = 1 / (1.2702 + 1.12624 × e −0.946 × 2 ) × (1.2702 + 1.12624 × e −0.946 × m ) × (0.213 × Δn + 1.234) × λ 1
= (0.882 + 0.782 × e −0.946 × m ) × (0.213 × Δn + 1.234) × λ 1 (6)
The above formulas (5) and (6) are obtained.

また、図15に示す結果から同様に最小二乗法で求めた各式をまとめると以下のようになる。
λ2=700nm
λEdge =574.89−380.94×exp(−0.600×m’)
λ1/2 =583.12−167.36×exp(−0.633×m’)
Similarly, the equations obtained by the least square method from the results shown in FIG. 15 are summarized as follows.
λ 2 = 700 nm
λ Edge = 574.89−380.94 × exp (−0.600 × m ′)
λ 1/2 = 583.12-167.36 × exp (−0.633 × m ′)

これから、
λEdge =(0.821−0.544×e-0.600×m')×λ2
λ1/2 =(0.833−0.239×e-0.600×m')×λ2
となる。
from now on,
λ Edge = (0.821−0.544 × e −0.600 × m ′ ) × λ 2
λ 1/2 = (0.833−0.239 × e −0.600 × m ′ ) × λ 2
It becomes.

さらに同様に、m=2のときに左側の係数の項を1に規格化した式はそれぞれ以下のようになる。   Further, similarly, when m = 2, the expressions obtained by normalizing the left coefficient term to 1 are as follows.

1/(0.821−0.544×e-0.600×2)×(0.821−0.544×e-0.600×m')×λ2
1/(0.833−0.239×e-0.600×2)×(0.833−0.239×e-0.600×m')×λ2
1 / (0.821−0.544 × e −0.600 × 2 ) × (0.821−0.544 × e −0.600 × m ′ ) × λ 2
1 / (0.833−0.239 × e −0.600 × 2 ) × (0.833−0.239 × e −0.600 × m ′ ) × λ 2

したがって(3)式と(4)式と合せて屈折率差と周期依存性も含めた式に書き直すと以下のようになる。   Therefore, when the equations (3) and (4) are combined, the equation including the refractive index difference and the period dependency is rewritten as follows.

λEdge =1/(0.821−0.544×e-0.600×2)×(0.821−0.544×e-0.600×m')×(−0.0115×Δn’+0.668)×λ2
=(1.250−0.828×e-0.600×m')×(−0.0115×Δn’+0.668)×λ2 …(7)
λ1/2 =1/(0.833−0.239×e-0.600×2)×(0.833−0.239×e-0.600×m')×(−0.0415×Δn’+0.807)×λ2
=(1.095−0.314×e-0.600×m')×(−0.0415×Δn’+0.807)×λ2 …(8)
上記(7)式、(8)式が求める式となる。
λ Edge = 1 / (0.821−0.544 × e −0.600 × 2 ) × (0.821−0.544 × e −0.600 × m ′ ) × (−0.0115 × Δn ′ + 0.668) × λ 2
= (1.250−0.828 × e −0.600 × m ′ ) × (−0.0115 × Δn ′ + 0.668) × λ 2 (7)
λ 1/2 = 1 / (0.833−0.239 × e −0.600 × 2 ) × (0.833−0.239 × e −0.600 × m ′ ) × (−0.0415 × Δn ′ + 0. 807) × λ 2
= (1.095−0.314 × e −0.600 × m ′ ) × (−0.0415 × Δn ′ + 0.807) × λ 2 (8)
The above equations (7) and (8) are obtained.

次に、どのような条件であれば光の透過領域が有効に形成できるかについて、図16に基づき説明する。それを示したのが図16である。短波長ピークAの長波長側で1/2の反射率となる波長をλ3として、長波長ピークBの短波長側で半値1/2の反射率となる波長をλ4とした。また、透過させたい波長領域の中心波長をλ0とした。ここで、図16(a)は、λ3=λ0=λ4の場合、図16(b)は、λ3<λ0<λ4の場合である。これにより、図16(b)に示すようなλ3<λ0<λ4の条件を満たせば良いことがわかる。 Next, the conditions under which light transmission regions can be effectively formed will be described with reference to FIG. This is shown in FIG. The wavelength at which the reflectance of 1/2 on the long wavelength side of the short wavelength peak A is λ 3 , and the wavelength at which the reflectance at half wavelength on the short wavelength side of the long wavelength peak B is λ 4 is λ 4 . In addition, the center wavelength of the wavelength region to be transmitted is λ 0 . Here, FIG. 16A shows the case where λ 3 = λ 0 = λ 4 , and FIG. 16B shows the case where λ 304 . Thus, it can be seen that the condition of λ 304 as shown in FIG.

ここで、(6)式、(8)式より、
λ3 =(0.882+0.782×e-0.946×m)×(0.213×Δn+1.234)×λ1
λ4 =(1.095−0.314×e-0.600×m')×(−0.0415×Δn’+0.807)×λ2
となる。
Here, from the equations (6) and (8),
λ 3 = (0.882 + 0.782 × e −0.946 × m ) × (0.213 × Δn + 1.234) × λ 1
λ 4 = (1.095−0.314 × e −0.600 × m ′ ) × (−0.0415 × Δn ′ + 0.807) × λ 2
It becomes.

さらに望ましくは、図17のように最初の底値の波長λEdgeが中心波長をλ0と一致するほうが中心波長での透過が高く、フィルタとして好特性であることがわかる。すなわち短波長ピークAの底値となる波長をλ3として、長波長ピークBの短波長側で底値となる波長をλ4とした場合、
λ3=λ0=λ4
となる。
More desirably, as shown in FIG. 17, when the first bottom wavelength λ Edge coincides with the central wavelength λ 0 , the transmission at the central wavelength is higher, and the filter has better characteristics. That is, when the wavelength that is the bottom of the short wavelength peak A is λ 3 and the wavelength that is the bottom on the short wavelength side of the long wavelength peak B is λ 4 ,
λ 3 = λ 0 = λ 4
It becomes.

ここで、(5)式、(7)式より、
λ3=(0.6363+2.94×e-1.0374×m)×(0.148×Δn+1.942)×λ1
λ4=(1.250−0.828×e-0.600×m')×(−0.0115×Δn’+0.668)×λ2
となる。
Here, from the equations (5) and (7),
λ 3 = (0.6363 + 2.94 × e −1.0374 × m ) × (0.148 × Δn + 1.942) × λ 1
λ 4 = (1.250−0.828 × e −0.600 × m ′ ) × (−0.0115 × Δn ′ + 0.668) × λ 2
It becomes.

次に、具体的なフィルタの構成について説明する。図18は、第1実施形態(その1)のフィルタを説明する模式構成図である。図18に示すフィルタ10では、多層膜の材料として通常のSi(シリコン)系プロセスで使われる窒化シリコンSixy(本実施形態では、Si34(以下SiNと記す)を用いる)と酸化シリコンSiOx(本実施形態では、SiO2を用いる)とを用いている。したがって、多層膜をプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)でも作製できるし、あるいは真空過熱法やスパッタによる製膜方法でも可能である。このような誘電体多層膜は高温状態での径時変化に強く、耐光性に優れている。 Next, a specific filter configuration will be described. FIG. 18 is a schematic configuration diagram illustrating the filter according to the first embodiment (part 1). In the filter 10 shown in FIG. 18, silicon nitride Si x N y (in this embodiment, Si 3 N 4 (hereinafter referred to as SiN)) used in a normal Si (silicon) process is used as the material of the multilayer film. Silicon oxide SiO x (in this embodiment, SiO 2 is used) is used. Therefore, a multilayer film can be produced by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition), or a vacuum overheating method or a film formation method by sputtering. Such a dielectric multilayer film is resistant to changes in diameter at high temperatures and has excellent light resistance.

この例では、R(赤)、G(緑)、B(青)の補色に対応した構造で、SiN層とSiO2層の厚みをそれぞれd1、d2としているが、Rに対応したd1=81nm,d2=110nm、Gに対応したd1=67nm,d2=91nm,Bに対応したd1=56nm,d2=76nmとしている。 In this example, the thicknesses of the SiN layer and the SiO 2 layer are d1 and d2, respectively, corresponding to the complementary colors of R (red), G (green), and B (blue), but d1 = 81 nm corresponding to R. , D2 = 110 nm, d1 = 67 nm corresponding to G, d2 = 91 nm, d1 = 56 nm corresponding to B, and d2 = 76 nm.

この構造に垂直方向から光が入射した場合の反射スペクトルを有効フレネル係数法で見積もった結果を図19に示す。この結果から主にRGB三元色を反射していることがわかる。   FIG. 19 shows the result of estimating the reflection spectrum when light is incident on this structure from the vertical direction by the effective Fresnel coefficient method. It can be seen from this result that the RGB ternary colors are mainly reflected.

さらに、図20に透過スペクトルを示すが、主にRGBの補色の光を透過していることがわかる。このような構造から成るフィルタを、例えば図21に示されるようなCCD構造に作製することで、補色フィルタに対応させることが可能となる。   Further, FIG. 20 shows a transmission spectrum, which shows that light of RGB complementary colors is mainly transmitted. By manufacturing a filter having such a structure in a CCD structure as shown in FIG. 21, for example, it is possible to correspond to a complementary color filter.

図22は、第1実施形態(その2)のフィルタを説明する模式構成図である。図22に示すフィルタの誘電体多層膜は、SiとSiO2との組み合わせから成るものである。図23は、上記フィルタの反射スペクトル、図24は、上記フィルタの透過スペクトルを示す。図22に示すフィルタの誘電体多層膜では、下側5層と上側4層で厚みが異なっている。ここでSiとSiO2の厚みとして、上側4層をそれぞれd1、d2、下側5層をそれぞれd1’、d2’とする。この構造の場合、原色フィルタに相当する。 FIG. 22 is a schematic configuration diagram illustrating a filter according to the first embodiment (part 2). The dielectric multilayer film of the filter shown in FIG. 22 is a combination of Si and SiO 2 . FIG. 23 shows the reflection spectrum of the filter, and FIG. 24 shows the transmission spectrum of the filter. In the dielectric multilayer film of the filter shown in FIG. 22, the thickness is different between the lower five layers and the upper four layers. Here, as thicknesses of Si and SiO 2 , the upper four layers are d1 and d2, respectively, and the lower five layers are d1 ′ and d2 ′, respectively. This structure corresponds to a primary color filter.

このようなフィルタは、例えば図25に示すような画素配列構造に適用することができる。この場合、G(緑)が4画素中2つあるので通常のベア配列と同じで解像度が低下せずに色再現性の良い画像を提供できる。   Such a filter can be applied to a pixel arrangement structure as shown in FIG. 25, for example. In this case, since G (green) is two out of four pixels, an image with good color reproducibility can be provided without reducing the resolution in the same manner as a normal bare array.

図26はCCD構造を示す模式図、図27はCMOS構造を示す模式図である。このようなCCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)構造の回路を形成した後に、Siフォトダイオードの上に例えばCVDなどを用いてSiO2膜とSiN膜、またはSiO2膜とSi膜を順次積層した後、例えば4つの画素の内2つの画素の多層膜をRIE(Reactive Ion Etching)法などを用いてエッチングする。さらに別構造の多層膜で埋め込みを行い、平坦化プロセスをすることでデバイスが作製できる。 FIG. 26 is a schematic diagram showing a CCD structure, and FIG. 27 is a schematic diagram showing a CMOS structure. After such a CCD (Charge Coupled Devices) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) structure circuit is formed, the SiO 2 film and the SiN film or the SiO 2 film and the Si 2 film are formed on the Si photodiode by using, for example, CVD. After sequentially laminating the films, for example, a multilayer film of two of the four pixels is etched using a RIE (Reactive Ion Etching) method or the like. Furthermore, a device can be manufactured by embedding with a multilayer film having another structure and performing a planarization process.

次に、第2実施形態の説明を行う。第2実施形態に係る撮像装置は、基板の深さ方向に複数のフォトダイオードが形成された例である。図28は、第2実施形態に係る撮像装置で適用されるフィルタの概念図である。本実施形態に係る撮像装置では、光電変換を行うセンサ(撮像素子:フォトダイオード)に入射される光の波長を選択するため誘電体多層膜から成るフィルタ10を用いたものである。   Next, the second embodiment will be described. The imaging device according to the second embodiment is an example in which a plurality of photodiodes are formed in the depth direction of the substrate. FIG. 28 is a conceptual diagram of a filter applied in the imaging apparatus according to the second embodiment. In the imaging apparatus according to the present embodiment, the filter 10 made of a dielectric multilayer film is used to select the wavelength of light incident on a sensor (imaging device: photodiode) that performs photoelectric conversion.

フィルタ10の誘電体多層膜は、この図のように屈折率が異なる層を複数積層した構造であり、このような構造に光を入射させると多層膜中での光の干渉により反射率が波長に対してある依存性を持つようになる。特に、この多層膜が周期的な構造やある条件(例えば各層の厚みdの条件d=λ0/4×n)を持つことで、ある特定波長域の光の反射率だけを効果的に高めて(すなわち透過率が小さい)、かつそれ以外の波長域の光の反射率を低くすることができる(すなわち透過率が大きい)。ここでλ0はある波長域の中心波長で、nはその層の屈折率である。 The dielectric multilayer film of the filter 10 has a structure in which a plurality of layers having different refractive indexes are stacked as shown in this figure. When light is incident on such a structure, the reflectance is reduced by the interference of light in the multilayer film. Has some dependency on. In particular, by having this multilayer film periodic structure and certain conditions (e.g., conditions of the thickness of each layer d d = λ 0/4 × n), increasing only the reflectance of a specific wavelength range of light effectively (That is, the transmittance is small) and the reflectance of light in other wavelength ranges can be lowered (that is, the transmittance is large). Here, λ 0 is the center wavelength of a certain wavelength region, and n is the refractive index of the layer.

例えば、図29(a)に示す反射スペクトルのようなある特定の波長領域だけを反射させることができる。本実施形態では、多層膜をフォトダイオードの上側に形成させ、可視光の一部を反射してその残りの光を透過させることで、透過光がフォトダイオード内部に進入する。このとき、図29(b)に示すような多層膜の透過スペクトルとなる。   For example, only a specific wavelength region such as a reflection spectrum shown in FIG. 29A can be reflected. In the present embodiment, the multilayer film is formed on the upper side of the photodiode, and a part of visible light is reflected and the remaining light is transmitted, so that the transmitted light enters the photodiode. At this time, the transmission spectrum of the multilayer film as shown in FIG.

さらに図30に示すようなフォトダイオード部において、厚み方向に2つ以上のセンサ(ここではセンサS1、S2)が積層されており、吸収係数の違いによって長波長側の光と短波長側の光とに分けられて別々のセンサS1、S2で感知されることになる。   Further, in the photodiode portion as shown in FIG. 30, two or more sensors (here, sensors S1 and S2) are stacked in the thickness direction, and the light on the long wavelength side and the light on the short wavelength side due to the difference in absorption coefficient. And are detected by separate sensors S1 and S2.

図31は、吸収係数の違いだけで厚み方向に二つセンサを配置した場合の感度特性を示す図である。この場合、短波長側で感度が高いセンサS1と、長波長側で感度が高いセンサS1とで、両者の感度が重なる部分において混色する多く発生し、色分離特性の悪化を招くことがわかる。   FIG. 31 is a diagram showing sensitivity characteristics when two sensors are arranged in the thickness direction only by the difference in absorption coefficient. In this case, it can be seen that the sensor S1 having high sensitivity on the short wavelength side and the sensor S1 having high sensitivity on the long wavelength side often generate color mixing in the portion where both sensitivities overlap, leading to deterioration of color separation characteristics.

一方、図29に示す透過スペクトルを持つフィルタと、図31に示す厚さの違いで感度特性を変えたセンサ構造とを掛け合わせることにより、図32に示すような感度特性を実現できることになる。このように単純にシリコン基板の深さ方向の色分離だけでなく、上層に多層膜のフィルタを用いた色分離をすることで混色が小さくなり、色再現が良くなるセンサを提供できることになる。   On the other hand, sensitivity characteristics as shown in FIG. 32 can be realized by multiplying the filter having the transmission spectrum shown in FIG. 29 and the sensor structure whose sensitivity characteristics are changed by the difference in thickness shown in FIG. Thus, not only color separation in the depth direction of the silicon substrate but also color separation using a multilayer film filter in the upper layer can provide a sensor that reduces color mixture and improves color reproduction.

ところで、特開2003−298038号公報および特開2003−298102号公報において、フォトダイオードの上層に色フィルタを配置する構造が提案されているが、色フィルタによる方法では色分離が必ずしも良くないといった問題や、染料や顔料を用いるため耐光性や高温にすることで劣化するといった経時変化が生じるという問題が生じる。本実施形態では、色分離のフィルタとして誘電体多層膜を用いることから、これらの問題を抑制することが可能となる。   By the way, in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2003-298038 and 2003-298102, a structure in which a color filter is arranged on the upper layer of a photodiode is proposed. However, color separation is not always good with the method using a color filter. In addition, since dyes and pigments are used, there arises a problem that changes with time such as deterioration due to light resistance and high temperatures occur. In this embodiment, since a dielectric multilayer film is used as a color separation filter, these problems can be suppressed.

次に、具体的なフィルタの構成について説明する。図33は、第2実施形態(その1)のフィルタを説明する模式構成図である。ここで、フィルタ10の多層膜の材料として、通常のSi(シリコン)系プロセスで使われる窒化シリコンSiNやシリコンSi、酸化シリコンSiO2を用いている。したがって、多層膜をプラズマCVDでも作製できるし、あるいは真空過熱法やスパッタによる製膜方法でも可能である。このような誘電体多層膜は高温状態での径時変化に強く、耐光性に優れている。 Next, a specific filter configuration will be described. FIG. 33 is a schematic configuration diagram illustrating a filter according to the second embodiment (part 1). Here, as a material of the multilayer film of the filter 10, silicon nitride SiN, silicon Si, or silicon oxide SiO 2 used in a normal Si (silicon) process is used. Therefore, the multilayer film can be produced by plasma CVD, or by a vacuum overheating method or a film formation method by sputtering. Such a dielectric multilayer film is resistant to changes in diameter at high temperatures and has excellent light resistance.

この構造に垂直方向から光が入射した場合の反射スペクトルを有効フレネル係数法で見積もった結果を図34に示す。この結果から主に緑色を反射していることがわかる。さらに、図35に透過スペクトルを示す。この結果からに赤と青の光を透過していることがわかる。   FIG. 34 shows the result of estimating the reflection spectrum when light is incident on this structure from the vertical direction by the effective Fresnel coefficient method. From this result, it can be seen that the green color is mainly reflected. Further, FIG. 35 shows a transmission spectrum. It can be seen from this result that red and blue light are transmitted.

次に、図36に示すセンサ構造において、Siの吸収係数から見積もられるセンサS1とセンサS2との感度特性について計算結果を図37に示す。ここでセンサS1は、表面から厚み0.5μmまでに感度があるとして、さらにセンサS2は厚み0.5μmから厚み5μmまで感度があるように設計されている。ここでセンサS2は0.5μm以上の深さであれば良い。   Next, FIG. 37 shows the calculation results of the sensitivity characteristics of the sensors S1 and S2 estimated from the Si absorption coefficient in the sensor structure shown in FIG. Here, the sensor S1 is designed to be sensitive from the surface to a thickness of 0.5 μm, and the sensor S2 is further designed to be sensitive from a thickness of 0.5 μm to a thickness of 5 μm. Here, the sensor S2 may have a depth of 0.5 μm or more.

さらに、図35に示す透過スペクトルを持つフィルタと図37に示す感度特性を備えたセンサとを掛け合わせることで図38に示すような分光感度特性が得られる。深さ方向だけの分光感度特性(図37参照)に比べて図38に示す分光感度特性では、B(青)とR(赤)の分離が効率良く行われているのがわかる。   Furthermore, the spectral sensitivity characteristic as shown in FIG. 38 is obtained by multiplying the filter having the transmission spectrum shown in FIG. 35 and the sensor having the sensitivity characteristic shown in FIG. Compared to the spectral sensitivity characteristic only in the depth direction (see FIG. 37), it can be seen that the spectral sensitivity characteristic shown in FIG. 38 efficiently separates B (blue) and R (red).

図39は、第2実施形態(その2)のフィルタを説明する模式構成図である。このフィルタ構造は、誘電体多層膜としてSiとSiO2とを組み合わせたものである。図40は、このフィルタ構造の反射スペクトル、図41は透過スペクトルを示す図である。さらに深さの異なるセンサによる分光を取り入れることで図42に示されるような分光感度特性が得られる。このようにすることでB(青)とR(赤)の分離(分光特性)が良くなり、混色の問題を抑制できることが可能となる。 FIG. 39 is a schematic configuration diagram illustrating a filter according to the second embodiment (part 2). This filter structure is a combination of Si and SiO 2 as a dielectric multilayer film. FIG. 40 shows the reflection spectrum of this filter structure, and FIG. 41 shows the transmission spectrum. Furthermore, spectral sensitivity characteristics as shown in FIG. 42 can be obtained by incorporating spectroscopy using sensors with different depths. By doing so, the separation (spectral characteristics) of B (blue) and R (red) is improved, and the problem of color mixing can be suppressed.

以上、主にB(青)とR(赤)との分離について述べたが、さらにデバイス内にG(緑)の画素を追加してもよい。つまり、図43(a)に示すように、誘電体多層膜の干渉フィルタと深さ方向でR(赤)とB(青)とを分離できる画素を2つ、また色フィルタまたは誘電体多層膜だけでG(緑)を分離できる画素を2つ配置する。   The separation of B (blue) and R (red) has been mainly described above, but a G (green) pixel may be further added to the device. That is, as shown in FIG. 43 (a), the interference filter of the dielectric multilayer film and two pixels capable of separating R (red) and B (blue) in the depth direction, and the color filter or dielectric multilayer film Only two pixels that can separate G (green) are arranged.

誘電体多層膜のフィルタだけで構成する場合には、G(緑)の多層膜として、例えば図44に示すような多層膜構造にすれば、図45に示す反射スペクトルおよび図46に示す透過スペクトルになってG(緑)のフィルタの役目を果たす。   In the case where the filter is composed only of a dielectric multilayer film filter, for example, if a multilayer film structure as shown in FIG. 44 is used as the G (green) multilayer film, the reflection spectrum shown in FIG. 45 and the transmission spectrum shown in FIG. And serves as a G (green) filter.

さらに、G(緑)に対応した画素について、さらに深さ方向に分光することでE(エメラルド色)とG(緑)とに分けることも可能である(図43(b)参照)。このようなR(赤)、G(緑)、B(青)、E(エメラルド)の4色分光をすることで、さらなる色再現性の向上を図ることが可能となる。   Furthermore, the pixels corresponding to G (green) can be further divided into E (emerald color) and G (green) by performing spectroscopy in the depth direction (see FIG. 43B). By performing such four-color spectroscopy of R (red), G (green), B (blue), and E (emerald), it is possible to further improve color reproducibility.

上記のようなフィルタが適用される画素構造としては、第1実施形態と同様に、図26に示すようなCCD構造や、図27に示すようなCMOS構造が挙げられる。このようなCCDやCMOS構造の回路を形成した後に、Siフォトダイオードの上に例えばCVDなどを用いてSiO2膜とSiN膜を、またはSiO2膜とSi膜とを順次積層した後、例えば、4つの画素の内2つの画素の多層膜をRIE法などを用いてエッチングする。さらに別構造の多層膜で埋め込みを行い、平坦化プロセスをすることでデバイスが作製できる。 As a pixel structure to which the above filter is applied, a CCD structure as shown in FIG. 26 and a CMOS structure as shown in FIG. 27 can be cited as in the first embodiment. After such a CCD or CMOS structure circuit is formed, a SiO 2 film and a SiN film or a SiO 2 film and a Si film are sequentially stacked on the Si photodiode by using, for example, CVD. The multilayer film of two of the four pixels is etched using the RIE method or the like. Furthermore, a device can be manufactured by embedding with a multilayer film having another structure and performing a planarization process.

上記実施形態で示した波長や多層膜の各膜の厚さ、材質、屈折率は一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。また、上記実施形態では、撮像装置(入射した光を電気信号に変換するデバイス)について説明したが、各実施形態に記載のフィルタ構成は、生成(発生)した光を外部に放出する発光デバイスのフィルタとしても適用可能である。   The wavelength and the thickness, material, and refractive index of each film of the multilayer film shown in the above embodiment are examples, and the present invention is not limited to this. In the above-described embodiments, the imaging apparatus (device that converts incident light into an electrical signal) has been described. However, the filter configuration described in each embodiment is a light-emitting device that emits generated (generated) light to the outside. It can also be applied as a filter.

本実施形態に係る撮像装置で適用されるフィルタの概念図である。It is a conceptual diagram of the filter applied with the imaging device which concerns on this embodiment. フィルタの反射および透過スペクトルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflection and transmission spectrum of a filter. 本実施形態に係る撮像装置の断面構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the cross-section of the imaging device which concerns on this embodiment. 多層膜構造のフィルタの模式構成図である。It is a schematic block diagram of the filter of a multilayer film structure. 多層膜構造のフィルタにおいて屈折率差を変えて計算された反射スペクトルの図(その1)である。It is the figure (the 1) of the reflection spectrum calculated by changing the refractive index difference in the filter of a multilayer film structure. 多層膜構造のフィルタにおいて屈折率差を変えて計算された反射スペクトルの図(その2)である。It is the figure (the 2) of the reflection spectrum calculated by changing the refractive index difference in the filter of a multilayer film structure. 多層膜構造のフィルタにおいて屈折率差を変えて計算された反射スペクトルの図(その3)である。It is the figure (the 3) of the reflection spectrum calculated by changing the refractive index difference in the filter of a multilayer film structure. 多層膜構造のフィルタにおいて屈折率差を変えて計算された反射スペクトルの図(その4)である。It is the figure (the 4) of the reflection spectrum calculated by changing the refractive index difference in the filter of a multilayer film structure. 反射率の半値を示す図である。It is a figure which shows the half value of a reflectance. 屈折率差と波長との関係を示し図(その1)である。FIG. 2 is a diagram (part 1) illustrating a relationship between a refractive index difference and a wavelength. 屈折率差と波長との関係を示し図(その2)である。FIG. 6 is a diagram (part 2) illustrating a relationship between a refractive index difference and a wavelength. 反射率の周期依存性を示す図(その1)である。It is the figure which shows the period dependence of a reflectance (the 1). 反射率の周期依存性を示す図(その2)である。It is the figure (the 2) which shows the periodic dependence of a reflectance. 周期と波長との関係を示す図(その1)である。It is a figure (the 1) which shows the relationship between a period and a wavelength. 周期と波長との関係を示す図(その2)である。It is a figure (the 2) which shows the relationship between a period and a wavelength. 透過領域の形成について説明する図(その1)である。It is FIG. (1) explaining formation of a transmissive area | region. 透過領域の形成について説明する図(その2)である。It is FIG. (2) explaining formation of a transmissive area | region. 第1実施形態(その1)のフィルタを説明する模式構成図である。It is a schematic block diagram explaining the filter of 1st Embodiment (the 1). 第1実施形態(その1)のフィルタの反射スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the reflection spectrum of the filter of 1st Embodiment (the 1). 第1実施形態(その1)のフィルタの透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum of the filter of 1st Embodiment (the 1). 本実施形態のフィルタが適用されるCCD構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section showing a CCD structure to which the filter of this embodiment is applied. 第1実施形態(その2)のフィルタを説明する模式構成図である。It is a schematic block diagram explaining the filter of 1st Embodiment (the 2). 第1実施形態(その2)のフィルタの反射スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the reflection spectrum of the filter of 1st Embodiment (the 2). 第1実施形態(その2)のフィルタの透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum of the filter of 1st Embodiment (the 2). 画素配列構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a pixel arrangement | sequence structure. CCD構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows CCD structure. CMOS構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a CMOS structure. 第2実施形態に係る撮像装置で適用されるフィルタの概念図である。It is a conceptual diagram of the filter applied with the imaging device which concerns on 2nd Embodiment. フィルタの反射および透過スペクトルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflection and transmission spectrum of a filter. 第2実施形態に係る撮像装置の模式構造図である。It is a schematic structure figure of the imaging device concerning a 2nd embodiment. 波長に対する感度特性を示す図である。It is a figure which shows the sensitivity characteristic with respect to a wavelength. フィルタを合わせた場合の感度特性を示す図である。It is a figure which shows the sensitivity characteristic at the time of combining a filter. 第2実施形態(その1)のフィルタを説明する模式構成図である。It is a schematic block diagram explaining the filter of 2nd Embodiment (the 1). 第2実施形態(その1)のフィルタの反射スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the reflection spectrum of the filter of 2nd Embodiment (the 1). 第2実施形態(その1)のフィルタの透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum of the filter of 2nd Embodiment (the 1). 第2実施形態のフィルタが適用されるセンサの模式断面図である。It is a schematic cross section of the sensor to which the filter of the second embodiment is applied. 分光感度特性を示す図である。It is a figure which shows a spectral sensitivity characteristic. フィルタを合わせた場合の分光感度特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral sensitivity characteristic at the time of combining a filter. 第2実施形態(その2)のフィルタを説明する模式構成図である。It is a schematic block diagram explaining the filter of 2nd Embodiment (the 2). 第2実施形態(その2)のフィルタの反射スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the reflection spectrum of the filter of 2nd Embodiment (the 2). 第2実施形態(その2)のフィルタの透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum of the filter of 2nd Embodiment (the 2). フィルタを合わせた場合の分光感度特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral sensitivity characteristic at the time of combining a filter. デバイス構造の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a device structure. G(緑)に対応したフィルタの多層膜構造例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section showing an example of a multilayer structure of a filter corresponding to G (green). G(緑)に対応したフィルタの反射スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the reflection spectrum of the filter corresponding to G (green). G(緑)に対応したフィルタの透過スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmission spectrum of the filter corresponding to G (green).

符号の説明Explanation of symbols

10…フィルタ、20…センサ、S1…センサ、S2…センサ   10 ... filter, 20 ... sensor, S1 ... sensor, S2 ... sensor

Claims (5)

基板の異なる深さに積層されて設けられている2つ以上の受光センサと、
前記2つ以上の受光センサに向けて入射する光の波長を、赤、緑及び青に対する補色から選択する誘電体多層膜から成る干渉フィルタとを備え、
前記フィルタが、選択する光の中心波長をλ、多層膜の各層の厚さをd、各層の屈折率をnとした場合、
d=λ/(4×n)
を満たす
撮像装置。
Two or more light receiving sensors provided to be stacked at different depths of the substrate;
An interference filter composed of a dielectric multilayer film that selects a wavelength of light incident toward the two or more light receiving sensors from complementary colors for red, green, and blue ;
When the filter selects the center wavelength of light to be selected as λ, the thickness of each layer of the multilayer film as d, and the refractive index of each layer as n,
d = λ / (4 × n)
An imaging device that satisfies the requirements.
前記フィルタを構成する多層膜は、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との組み合わせから成る請求項1記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, wherein the multilayer film constituting the filter is a combination of a silicon nitride film and a silicon oxide film. 前記フィルタが赤に対する補色を選択する場合、窒化シリコン膜の厚さをd1、酸化シリコン膜の厚さをd2とすると
d1=81nm、d2=110nmで各々±10%の範囲に収まるよう構成されている請求項2記載の撮像装置。
When the filter selects a complementary color for red, the thickness of the silicon nitride film is d1, and the thickness of the silicon oxide film is d2, so that d1 = 81 nm and d2 = 110 nm, which are within a range of ± 10%, respectively. The imaging apparatus according to claim 2.
前記フィルタが緑に対する補色を選択する場合、窒化シリコン膜の厚さをd1、酸化シリコン膜の厚さをd2とすると
d1=67nm、d2=91nmで各々±10%の範囲に収まるよう構成されている
請求項2記載の撮像装置。
When the filter selects a complementary color for green, the thickness of the silicon nitride film is d1 and the thickness of the silicon oxide film is d2, so that d1 = 67 nm and d2 = 91 nm are within ± 10%. The imaging apparatus according to claim 2.
前記フィルタが青に対する補色を選択する場合、窒化シリコン膜の厚さをd1、酸化シリコン膜の厚さをd2とすると
d1=56nm、d2=76nmで各々±10%の範囲に収まるよう構成されている
請求項2記載の撮像装置。
When the filter selects a complementary color to blue, the thickness of the silicon nitride film is d1 and the thickness of the silicon oxide film is d2, so that d1 = 56 nm and d2 = 76 nm are within ± 10%. The imaging apparatus according to claim 2.
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