固体撮像素子
【課題】 高感度化及び高い色再現性の双方に対応できる固体撮像素子を実現する。
【解決手段】 入射される光を電荷に変換する光電変換部が形成された半導体基板と、光電変換部に対応して配置され、屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜が積層された色分離用の干渉フィルタと、干渉フィルタが配置された光電変換部に対応して配置された色分離用の光吸収フィルタと、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】 入射される光を電荷に変換する光電変換部が形成された半導体基板と、光電変換部に対応して配置され、屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜が積層された色分離用の干渉フィルタと、干渉フィルタが配置された光電変換部に対応して配置された色分離用の光吸収フィルタと、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルタを備えた固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサに代表される固体撮像素子を内蔵したビデオカメラや電子カメラが一般に普及している。これらカメラに内蔵される固体撮像素子は、入射される光から所定の波長成分を選択的に透過させる色分離用の光学フィルタを備えている。この色分離用の光学フィルタとしては、例えば顔料や染料を用いた有機系の光吸収フィルタや、多層膜構造の干渉フィルタなどが挙げられる（特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８０６２１号公報
【特許文献２】特開２００８−０６６４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば光学フィルタとして光吸収フィルタを用いる場合、原色系の光吸収フィルタであれば色再現性が高いが、透過率が比較的低い。また、補色系の光吸収フィルタであれば比較的透過率が高くなるが、色再現性が悪くなる。一方、光学フィルタとして干渉フィルタを用いる場合、特定の波長域で高い透過率を得ることができるものの、目的の分光特性を得るためには、その構造が複雑になり、また、透過率が低くなる。このように、これらフィルタのいずれかを用いた固体撮像素子においては、高感度化及び高い色再現性の双方に対応できる固体撮像素子を実現することは難しい。
【０００５】
本発明は、高感度化及び高い色再現性の双方に対応できる固体撮像素子を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の固体撮像素子は、入射される光を電荷に変換する光電変換部が形成された半導体基板と、前記光電変換部に対応して配置され、屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜が積層された色分離用の干渉フィルタと、前記干渉フィルタが配置された前記光電変換部に対応して配置された色分離用の光吸収フィルタと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、前記干渉フィルタの透過中心波長における透過率は８５％以上であり、前記光吸収フィルタの可視光領域における最小の透過率は、５％以上であることが好ましい。
【０００８】
また、前記干渉フィルタの透過中心波長は、前記光吸収フィルタの透過中心波長と略一致していることが好ましい。
【０００９】
また、前記干渉フィルタの透過率の分布における半値幅は、前記光吸収フィルタの半値幅よりも広いことが好ましい。
【００１０】
また、前記干渉フィルタが透過する光の波長域は、前記光吸収フィルタが透過する光の波長域の少なくとも一部と重複することが好ましい。
【００１１】
また、前記半導体基板の上方に前記光電変換部を覆うことなく形成された遮光膜を備え、 前記干渉フィルタは、前記光電変換部の受光面と前記遮光膜との間の位置に配置されることが好ましい。
【００１２】
また、前記干渉フィルタは、前記光電変換部と前記光吸収フィルタとの間に配置されることが好ましい。
【００１３】
この場合、前記干渉フィルタが積層されるパッシベーション膜と、前記干渉フィルタ上に積層される有機材料からなる平坦化膜とを備えており、前記色吸収フィルタは、前記有機材料からなる平坦化膜上に積層されることが好ましい。
【００１４】
また、前記光吸収フィルタは、原色フィルタ又は補色フィルタであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高感度化及び高い色再現性の双方に対応できる固体撮像素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の固体撮像素子の一例を示す概略構成図である。
【図２】単位画素の構成を示す回路図である。
【図３】固体撮像素子の一部を模式的に示す概略断面図である。
【図４】（ａ）は原色系の光吸収フィルタの透過率分布、（ｂ）は干渉フィルタにおける透過率分布、（ｃ）はこれらフィルタを組み合わせたカラーフィルタにおける透過率分布を示すグラフである。
【図５】（ａ）は補色系の光吸収フィルタの透過率分布、（ｂ）は干渉フィルタにおける透過率分布、（ｃ）はこれらフィルタを組み合わせたカラーフィルタにおける透過率分布を示すグラフである。
【図６】カラーフィルタの配列を変更したときの、固体撮像素子の一部を模式的に示す概略断面図である。
【図７】干渉フィルタを反射防止膜として兼用する場合の、固体撮像素子の一部を模式的に示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の固体撮像素子の一例を示す概略構成図である。以下、固体撮像素子として、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子を例に取り上げて説明する。図１に示すように、固体撮像素子１０は、垂直走査回路１１、水平走査回路１２、２次元状に配置された複数の単位画素１３、読み出し回路１４、出力アンプ１５を有している。各画素で光電変換により生じた電気信号は垂直走査回路１１によって読み出し回路１４に行単位で取り出され、水平走査回路１２によって列単位で出力アンプ１５を介して出力端子１６に画像信号として出力される。なお、複数の単位画素１３は、各画素に対応して、例えばベイヤー配列によって配列された赤（Ｒ）色フィルタ、緑（Ｇ）色フィルタ又は青（Ｂ）色フィルタを有しており、いずれかの色成分の画素となる。
【００１８】
図２は、単位画素１３を示す回路図である。図２に示すように、各単位画素１３は、選択トランジスタ２１、ソースフォロアの増幅トランジスタ２２、リセットトランジスタ２３、転送トランジスタ２４、フォトダイオード２５、フローティングディフュージョン（ＦＤ）２６から構成されている。被写体から入射される光を電荷に変換する光電変換部としてのフォトダイオード２５で生じた電荷は、転送トランジスタ２４の制御によりフローティングディフュージョン（ＦＤ）２６へ転送される。なお、図２中のＶｃｃは電源である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、単位画素１３の選択トランジスタ２１のゲートは行毎に選択線３１に共通に接続されている。単位画素１３のリセットトランジスタ２３のゲートは、行毎にリセット線３２に共通に接続されている。単位画素１３の転送トランジスタ２４のゲートは、行毎に転送線３３に共通に接続されている。単位画素１３の選択トランジスタ２１のソースは、列毎に垂直信号線３４に共通に接続されている。選択線３１、リセット線３２及び転送線３３は、垂直走査回路１１に接続されている。垂直信号線３４は、読み出し回路１４に接続されている。
【００２０】
以下、固体撮像素子１０の構成について説明する。図３は、固体撮像素子の一部の構成を模式的に示す概略断面図である。なお、図３においては、図の煩雑さを防止するため、ハッチングは省略してある。
【００２１】
図３は単位画素１３の断面図を示す。図３に示すように、単位画素１３は、半導体基板としてのシリコン基板４１に形成されたフォトダイオード２５を有する。シリコン基板４１上には、例えばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜４２，４３，４４が、シリコン基板４１側から順に形成される。また、１層目アルミニウム配線層４５、２層目アルミニウム配線層４６及び３層目アルミニウム配線層４７が層間絶縁膜４２，４３，４４上にそれぞれ形成され、これらによって、図１及び図２に示す回路の配線がなされている。これらアルミニウム配線層４５，４６，４７は、各単位画素１３の受光領域以外を覆う遮光膜を兼ねている。なお、図面には示していないが、各単位画素１３を構成する転送トランジスタ２４等の他の回路は、シリコン基板４１に設けられる。また、この固体撮像素子１０には、不図示のＩＲカットフィルタが設けられ、可視光の波長域を除く波長域の光が除去される。
【００２２】
この固体撮像素子１０は、３層目のアルミニウム配線層４７の上方に、窒化シリコン膜等からなるパッシベーション膜としての絶縁層４８、干渉フィルタ４９、有機材料からなる平坦化層５０、吸収フィルタ５１、有機材料からなる平坦化層５２の順で積層される。この平坦化層５２の上部に、入射光をフォトダイオード２５に集光させるマイクロレンズ５４がさらに設けられる。なお、干渉フィルタ４９及び光吸収フィルタ５１は、フォトダイオード２５の上方、すなわちフォトダイオードの受光面と、マイクロレンズ５４との間に、それぞれ位置する。これら干渉フィルタ４９と吸収フィルタ５１とによりカラーフィルタが構成される。このカラーフィルタの作用により、マイクロレンズ５４により集光される光が、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のいずれかの色成分の光としてフォトダイオード２５に入射する。
【００２３】
干渉フィルタ４９は、二酸化シリコン膜等の低屈折率層及び二酸化チタン膜等の高屈折率層が、特に制限されないが、交互に５〜７層積層した多層膜構造からなる。周知のように、干渉フィルタ４９は、該干渉フィルタ４９に入射する入射光と、二酸化シリコン膜と二酸化チタン膜との界面において生じる反射光とを干渉させることで、入射光の透過率に波長依存性を持たせる。この波長依存性は、二酸化シリコン膜及び二酸化チタン膜の膜厚や層数によって任意に設定される。なお、この干渉フィルタ４９は、無機系の材料から形成されており、透過中心波長の透過率は８５％以上であることが望ましい。
【００２４】
光吸収フィルタ５１は、顔料や染料など有機系の材料から形成される。この吸収フィルタ５１は、複数の色成分のいずれかの色成分に該当する波長域の光を透過させ、それ以外の波長域の光を吸収する。この光吸収フィルタ５１としては、Ｒ色，Ｇ色，Ｂ色のいずれかの色成分に該当する波長域の光を透過させる原色系フィルタ、又は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のいずれかの色成分に該当する波長域の光を透過させる補色系フィルタのいずれかの光吸収フィルタが用いられる。なお、この光吸収フィルタ５１は、可視光領域における透過率の最小値は５％以上であることが望ましい。
【００２５】
以下、第１実施形態として、干渉フィルタ４９と原色系の光吸収フィルタ５１とからなるカラーフィルタの場合について説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
以下、単位画素がＧ色画素となる場合について説明する。この場合、図４（ａ）に示すように、光吸収フィルタ５１として、Ｇ色光、つまり、白色光が入射されたときの透過率が最大となる波長（透過中心波長）は約５３０ｎｍであり、その透過率は約９０％の光吸収フィルタを用いた。また、この光吸収フィルタ５１における透過率の分布から得られる半値幅は約１２０ｎｍであった。この光吸収フィルタ５１の可視光域（例えば４００〜７００ｎｍ）における透過率の最小値は、約２０％以下に抑えた。なお、透過率は、フィルタから出射される各波長の光量をフィルタに入射される各波長の光量で除算した値である。後述するが、本実施形態においては、光吸収フィルタ５１の膜厚を、光吸収フィルタのみからなる従来のカラーフィルタの膜厚に比較して薄く形成した。このため、本実施形態における光吸収フィルタ５１の透過率は、可視領域において従来のカラーフィルタの透過率よりも高くなる。
【００２７】
次に、干渉フィルタ４９について説明する。図４（ｂ）に示すように、干渉フィルタ４９として、光吸収フィルタ５１と同様に、Ｇ色光を透過させる干渉フィルタを用いた。なお、この干渉フィルタ４９は、１００ｎｍの膜厚の二酸化シリコン膜及び二酸化チタン膜を交互に５〜７層積層したものであり、白色光が入射されたときの透過率の最小値は可視光の波長域において約２０％以下に抑えた。また、この干渉フィルタ４９の透過中心波長は、光吸収フィルタ５１と一致する約５３０ｎｍであり、その透過率は約１００％であった。また、干渉フィルタ４９における透過率の分布から得られる半値幅は約２２０ｎｍであり、光吸収フィルタ５１の半値幅よりも広く設定した。
【００２８】
次に、上述した干渉フィルタ４９と光吸収フィルタ５１とから形成される本実施形態のカラーフィルタと、光吸収フィルタのみで形成される従来のカラーフィルタとを比較した場合について説明する。以下、光吸収フィルタのみでカラーフィルタを形成した場合の従来の光吸収フィルタに対しては、符号を付さずに説明する。干渉フィルタ４９と光吸収フィルタ５１とからカラーフィルタを形成する場合の光吸収フィルタ５１の膜厚は、光吸収フィルタのみでカラーフィルタを形成した場合の膜厚の１／２に設定した。
【００２９】
図４（ｃ）に示すように、光吸収フィルタのみから形成される従来のカラーフィルタの場合、白色光が入射されたときの透過率の最小値は可視光の波長域において約５％以下に抑えた。また、従来のカラーフィルタの中心波長は波長５３０ｎｍであり、その透過率は約８０％であった。この場合、透過率の分布から得られる半値幅は、約９０ｎｍであった。このように、従来の光吸収フィルタおよび本実施形態の光吸収フィルタ５１の透過中心波長は同一であるものの、可視光領域における透過率は異なる。従来の光吸収フィルタにおいては、Ｇ色光以外の波長帯域の光の透過率を低く抑えるために光吸収フィルタの膜厚を厚くせざるを得ず、その結果、透過中心波長を含む透過光領域の透過率が下がり、固体撮像素子の感度を低下させる要因のひとつとなっていた。
【００３０】
一方、干渉フィルタ４９と光吸収フィルタ５１とから形成されるカラーフィルタの場合、可視光域（例えば４００〜７００ｎｍ）における透過率の最小値は約５％以下に抑えられた。また、このカラーフィルタは、白色光が入射されたときの透過率が波長５３０ｎｍで最大となり、その透過率は約９０％であった。また、カラーフィルタにおける透過率の分布から得られる半値幅は、約１１０ｎｍであった。
【００３１】
つまり、光吸収フィルタ５１と干渉フィルタ４９とから形成されるカラーフィルタでは、光吸収フィルタ５１の膜厚を、従来の吸収フィルタの膜厚よりも薄くすることで、カラーフィルタを透過する光のうち、目的となるＧ色以外の色成分の波長域の透過率を維持した状態で、Ｇ色の波長域における透過率を１０％増加させることができた。また、吸収フィルタ５１と、それよりも半値幅の広い干渉フィルタ４９とを組み合わせることで、透過率分布における半値幅を、従来の吸収フィルタで得られる半値幅よりも約２０％増加させることができる。これによれば、光吸収フィルタ５１と干渉フィルタ４９とからなるカラーフィルタを固体撮像素子１０に設けることで、原色フィルタ使用時における色再現性を維持しつつ、高感度化に対応した固体撮像素子を実現できる。
【００３２】
なお、第１実施形態では、Ｇ色画素について説明しているが、Ｒ色画素、Ｂ色画素についても同様である。例えばＲ色画素の場合には、Ｒ色光（例えば透過中心波長６３０ｎｍ）を透過させる光吸収フィルタと、該光吸収フィルタよりも透過率の分布における半値幅が広く設定された、Ｒ色光を透過させる干渉フィルタとをカラーフィルタとしてフォトダイオード２５の上方に配置すればよい。同様にして、Ｂ色画素の場合には、Ｂ色光（例えば４５０ｎｍ）を透過させる光吸収フィルタと、該光吸収フィルタよりも透過率の分布における半値幅が広く設定された、Ｂ色光を透過させる干渉フィルタとをカラーフィルタとしてフォトダイオードの上方に配置すればよい。なお、これら場合についても光吸収フィルタの膜厚は、光吸収フィルタのみでカラーフィルタを形成する場合の膜厚の１／２とすればよい。また、光吸収フィルタの膜厚を光吸収フィルタのみでカラーフィルタを形成する場合の膜厚の１／２としているが、膜厚については、適宜設定してよい。
【００３３】
第１実施形態では、原色フィルタと干渉フィルタとの組合せについて説明しているが、これに限定される必要はなく、補色フィルタと干渉フィルタとの組合せであってもよい。以下、第２実施形態として、補色フィルタと干渉フィルタとの組合せからなるカラーフィルタについて説明する。
【００３４】
（第２実施形態）
この第２実施形態においても、単位画素がＧ色画素について説明する。図５（a）に示すように、補色フィルタとして、イエローの波長域を透過させる色吸収フィルタ５１を用いた。この色吸収フィルタ５１の可視光域（例えば４００〜７００ｎｍ）における透過率の最小値は、５％以下に抑えた。この光吸収フィルタ５１の透過率の最大値は約１００％であり、この最大値は波長５５０ｎｍ以上の波長域で達成された。つまり、この光吸収フィルタ５１は、短波長カットフィルタとして機能する。
【００３５】
一方、図５（ｂ）に示すように、干渉フィルタ４９として、光吸収フィルタが透過する光の波長域の少なくとも一部と重複するシアンの波長域を透過させる干渉フィルタを用いた。この干渉フィルタ４９の可視光域（例えば４００〜７００ｎｍ）における透過率の最小値は、５％以上以下に抑えた。この干渉フィルタ４９の透過率の最大値は約１００％であり、この最大値は波長５２５ｎｍ以下の波長域で達成された。つまり、この干渉フィルタ４９は、長波長カットフィルタとして機能する。
【００３６】
このような干渉フィルタ４９と光吸収フィルタ５１とから形成されたカラーフィルタについて説明する。図５（ｃ）に示すように、このカラーフィルタに対して白色光を透過させたときの透過率は、４４０ｎｍ以下の波長域及び６６０ｎｍ以上の波長域で最小値となり、その透過率は約５％以下に抑えられた。また、カラーフィルタの透過中心波長は５３０ｎｍであり、その透過率は約９７％であった。さらに、このカラーフィルタを透過した光の透過率の分布における半値幅は約１２０ｎｍであった。
【００３７】
つまり、この場合も、光吸収フィルタ５１及び干渉フィルタ４９からなるカラーフィルタにおける透過率の最大値は、図４（ｃ）に示す吸収フィルタのみからなる従来のカラーフィルタの透過率の最大値に比べて約１７％増加させ、半値幅を約３０％増加させることができた。これによれば、目的となるＧ色以外の波長域の透過率を維持した状態で、Ｇ色の波長域の透過率を増加させ、透過させる波長域を拡大することができる。また、干渉フィルタ４９と補色系の色吸収フィルタ５１とを組合せたカラーフィルタを用いることによって、図４（ｃ）に示すような色分離特性を有するＧ色画素を実現することができる。このような干渉フィルタ４９と光吸収フィルタ５１とからなるカラーフィルタを固体撮像素子１０に設けることで、高感度化と高い色再現性との双方に対応した固体撮像素子１０が実現できる。また、補色フィルタと干渉フィルタとの組合せからなるカラーフィルタでは、干渉フィルタの中心波長を任意に変更することによって所望の色分離特性を有するカラーフィルタを形成することができるため、所望の色再現性を容易に実現することができる。
【００３８】
なお、Ｇ色画素の場合に用いるカラーフィルタとして、イエローの波長域の光を透過させる光吸収フィルタとシアンの波長域の光を透過させる干渉フィルタとからなるカラーフィルタとしているが、この他に、シアンの波長域の光を透過させる光吸収フィルタと、イエローの波長域の光を透過させる干渉フィルタとからＧ色画素に用いるカラーフィルタを形成することも可能である。
【００３９】
なお、第２実施形態についても、第１実施形態と同様に、Ｇ色画素についてのみ説明しているが、Ｒ色画素、Ｂ色画素についても同様の方法で作成することができる。例えばＲ画素の場合には、白色光がカラーフィルタを透過したときの透過率が最大値となる波長が例えば６３０ｎｍとなるように、光吸収フィルタを透過する光の波長域と、干渉フィルタを透過する光の波長域とを設定すればよい。また、Ｂ色画素の場合も同様に、白色光がカラーフィルタを透過したときの透過率が最大となる波長が例えば４５０ｎｍとなるように、光吸収フィルタを透過する光の波長域と、干渉フィルタを透過する光の波長域とを設定すればよい。
【００４０】
上述した第１実施形態では、原色フィルタと図４（ｂ）に示した透過特性を有する干渉フィルタとの組み合わせからなるカラーフィルタについて説明しているが、この他に、例えば、Ｇ色画素の場合には、Ｇ色の波長域を透過させる原色フィルタと、図５（ｂ）に示す透過特性を有する干渉フィルタ（シアンの波長域を透過させる干渉フィルタ）との組み合わせからなるカラーフィルタを形成してもよい。
【００４１】
また、上述した第１実施形態では、干渉フィルタをＲ色画素、Ｇ色画素及びＢ色画素ごとに色分離特性に合わせて形成するようにしたが、この限りではなく、各色画素に用いる干渉フィルタを共通化し、原色フィルタにて透過させる波長域を各色画素毎に変更することも可能である。その場合、Ｒ色画素、Ｂ色画素の出力はＧ色画素と比べて若干低くなるが、原色系イメージセンサでは、一般的にＧ色画素の出力を最も大きくするので、むしろ好都合である。
【００４２】
また、上述した実施形態では、シリコン基板４１側からマイクロレンズ５４へ向かって、干渉フィルタ４９、吸収フィルタ５１の順で配置した実施形態としているが、これに限定される必要はなく、図６に示すように、シリコン基板４１側から、吸収フィルタ５１、干渉フィルタ４９の順で配置することも可能である。なお、この場合、図示していないが、パッシベーション膜４８上に有機材料からなる平坦化膜を積層し、当該平坦化膜上に吸収フィルタ５１を積層するのが好ましい。
【００４３】
また、上述した実施形態では、パッシベーション膜４８等の絶縁層の上部に干渉フィルタ４９を配置した実施形態としているが、これに限定される必要はなく、図７に示すように、干渉フィルタ４９を、シリコン基板４１に設けられるフォトダイオード２５の上面に配置することも可能である。この場合、干渉フィルタ４９は、フォトダイオード２５の受光面とパッシベーション膜４８上に積層された遮光膜との間の位置に配置されて、フォトダイオード２５を被覆することになるので、干渉フィルタ４９を反射防止膜と兼用させることができる。この場合、反射防止膜として兼用できるという効果の他に、シリコン基板４１の上面に積層される層間膜４２のスペースを有効利用でき、第１実施形態で示した干渉フィルタ４９の分薄くなるので、固体撮像素子１０の薄型化を図るという効果が得られる。さらに、干渉フィルタ４９だけでなく、光吸収フィルタ５１も層間膜４２に配置することも可能である。なお、図７において図示していないが、パッシベーション膜４８上に有機材料からなる平坦化膜を積層し、当該平坦化膜上に吸収フィルタ５１を積層するのが好ましい。
【００４４】
また、上述した実施形態では、表面照射型の固体撮像素子を例示するが、これに限定されるものではなく、裏面照射型の固体撮像素子であってもよい。
【００４５】
また、上述した実施形態では、固体撮像素子としてＣＭＯＳ型の固体撮像素子を例に挙げて説明しているが、他のＭＯＳ型の固体撮像素子や、ＣＣＤ型の固体撮像素子に本発明を用いることも可能である。
【００４６】
なお、上述した実施形態では、固体撮像素子について説明しているが、本実施形態で述べた固体撮像素子は、デジタルカメラなどに代表される撮像装置や、カメラ機能を備えた携帯電話機などの携帯型端末機や、コンピュータなどに接続され、インターネット回線を通じて送信する際に静止画像や動画像を取得することが可能なｗｅｂカメラなどに搭載することが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０…固体撮像素子、１３…単位画素、２５…フォトダイオード、４９…干渉フィルタ、５１…光吸収フィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学フィルタを備えた固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサに代表される固体撮像素子を内蔵したビデオカメラや電子カメラが一般に普及している。これらカメラに内蔵される固体撮像素子は、入射される光から所定の波長成分を選択的に透過させる色分離用の光学フィルタを備えている。この色分離用の光学フィルタとしては、例えば顔料や染料を用いた有機系の光吸収フィルタや、多層膜構造の干渉フィルタなどが挙げられる（特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８０６２１号公報
【特許文献２】特開２００８−０６６４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば光学フィルタとして光吸収フィルタを用いる場合、原色系の光吸収フィルタであれば色再現性が高いが、透過率が比較的低い。また、補色系の光吸収フィルタであれば比較的透過率が高くなるが、色再現性が悪くなる。一方、光学フィルタとして干渉フィルタを用いる場合、特定の波長域で高い透過率を得ることができるものの、目的の分光特性を得るためには、その構造が複雑になり、また、透過率が低くなる。このように、これらフィルタのいずれかを用いた固体撮像素子においては、高感度化及び高い色再現性の双方に対応できる固体撮像素子を実現することは難しい。
【０００５】
本発明は、高感度化及び高い色再現性の双方に対応できる固体撮像素子を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の固体撮像素子は、入射される光を電荷に変換する光電変換部が形成された半導体基板と、前記光電変換部に対応して配置され、屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜が積層された色分離用の干渉フィルタと、前記干渉フィルタが配置された前記光電変換部に対応して配置された色分離用の光吸収フィルタと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、前記干渉フィルタの透過中心波長における透過率は８５％以上であり、前記光吸収フィルタの可視光領域における最小の透過率は、５％以上であることが好ましい。
【０００８】
また、前記干渉フィルタの透過中心波長は、前記光吸収フィルタの透過中心波長と略一致していることが好ましい。
【０００９】
また、前記干渉フィルタの透過率の分布における半値幅は、前記光吸収フィルタの半値幅よりも広いことが好ましい。
【００１０】
また、前記干渉フィルタが透過する光の波長域は、前記光吸収フィルタが透過する光の波長域の少なくとも一部と重複することが好ましい。
【００１１】
また、前記半導体基板の上方に前記光電変換部を覆うことなく形成された遮光膜を備え、 前記干渉フィルタは、前記光電変換部の受光面と前記遮光膜との間の位置に配置されることが好ましい。
【００１２】
また、前記干渉フィルタは、前記光電変換部と前記光吸収フィルタとの間に配置されることが好ましい。
【００１３】
この場合、前記干渉フィルタが積層されるパッシベーション膜と、前記干渉フィルタ上に積層される有機材料からなる平坦化膜とを備えており、前記色吸収フィルタは、前記有機材料からなる平坦化膜上に積層されることが好ましい。
【００１４】
また、前記光吸収フィルタは、原色フィルタ又は補色フィルタであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高感度化及び高い色再現性の双方に対応できる固体撮像素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の固体撮像素子の一例を示す概略構成図である。
【図２】単位画素の構成を示す回路図である。
【図３】固体撮像素子の一部を模式的に示す概略断面図である。
【図４】（ａ）は原色系の光吸収フィルタの透過率分布、（ｂ）は干渉フィルタにおける透過率分布、（ｃ）はこれらフィルタを組み合わせたカラーフィルタにおける透過率分布を示すグラフである。
【図５】（ａ）は補色系の光吸収フィルタの透過率分布、（ｂ）は干渉フィルタにおける透過率分布、（ｃ）はこれらフィルタを組み合わせたカラーフィルタにおける透過率分布を示すグラフである。
【図６】カラーフィルタの配列を変更したときの、固体撮像素子の一部を模式的に示す概略断面図である。
【図７】干渉フィルタを反射防止膜として兼用する場合の、固体撮像素子の一部を模式的に示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の固体撮像素子の一例を示す概略構成図である。以下、固体撮像素子として、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子を例に取り上げて説明する。図１に示すように、固体撮像素子１０は、垂直走査回路１１、水平走査回路１２、２次元状に配置された複数の単位画素１３、読み出し回路１４、出力アンプ１５を有している。各画素で光電変換により生じた電気信号は垂直走査回路１１によって読み出し回路１４に行単位で取り出され、水平走査回路１２によって列単位で出力アンプ１５を介して出力端子１６に画像信号として出力される。なお、複数の単位画素１３は、各画素に対応して、例えばベイヤー配列によって配列された赤（Ｒ）色フィルタ、緑（Ｇ）色フィルタ又は青（Ｂ）色フィルタを有しており、いずれかの色成分の画素となる。
【００１８】
図２は、単位画素１３を示す回路図である。図２に示すように、各単位画素１３は、選択トランジスタ２１、ソースフォロアの増幅トランジスタ２２、リセットトランジスタ２３、転送トランジスタ２４、フォトダイオード２５、フローティングディフュージョン（ＦＤ）２６から構成されている。被写体から入射される光を電荷に変換する光電変換部としてのフォトダイオード２５で生じた電荷は、転送トランジスタ２４の制御によりフローティングディフュージョン（ＦＤ）２６へ転送される。なお、図２中のＶｃｃは電源である。
【００１９】
図１及び図２に示すように、単位画素１３の選択トランジスタ２１のゲートは行毎に選択線３１に共通に接続されている。単位画素１３のリセットトランジスタ２３のゲートは、行毎にリセット線３２に共通に接続されている。単位画素１３の転送トランジスタ２４のゲートは、行毎に転送線３３に共通に接続されている。単位画素１３の選択トランジスタ２１のソースは、列毎に垂直信号線３４に共通に接続されている。選択線３１、リセット線３２及び転送線３３は、垂直走査回路１１に接続されている。垂直信号線３４は、読み出し回路１４に接続されている。
【００２０】
以下、固体撮像素子１０の構成について説明する。図３は、固体撮像素子の一部の構成を模式的に示す概略断面図である。なお、図３においては、図の煩雑さを防止するため、ハッチングは省略してある。
【００２１】
図３は単位画素１３の断面図を示す。図３に示すように、単位画素１３は、半導体基板としてのシリコン基板４１に形成されたフォトダイオード２５を有する。シリコン基板４１上には、例えばシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜４２，４３，４４が、シリコン基板４１側から順に形成される。また、１層目アルミニウム配線層４５、２層目アルミニウム配線層４６及び３層目アルミニウム配線層４７が層間絶縁膜４２，４３，４４上にそれぞれ形成され、これらによって、図１及び図２に示す回路の配線がなされている。これらアルミニウム配線層４５，４６，４７は、各単位画素１３の受光領域以外を覆う遮光膜を兼ねている。なお、図面には示していないが、各単位画素１３を構成する転送トランジスタ２４等の他の回路は、シリコン基板４１に設けられる。また、この固体撮像素子１０には、不図示のＩＲカットフィルタが設けられ、可視光の波長域を除く波長域の光が除去される。
【００２２】
この固体撮像素子１０は、３層目のアルミニウム配線層４７の上方に、窒化シリコン膜等からなるパッシベーション膜としての絶縁層４８、干渉フィルタ４９、有機材料からなる平坦化層５０、吸収フィルタ５１、有機材料からなる平坦化層５２の順で積層される。この平坦化層５２の上部に、入射光をフォトダイオード２５に集光させるマイクロレンズ５４がさらに設けられる。なお、干渉フィルタ４９及び光吸収フィルタ５１は、フォトダイオード２５の上方、すなわちフォトダイオードの受光面と、マイクロレンズ５４との間に、それぞれ位置する。これら干渉フィルタ４９と吸収フィルタ５１とによりカラーフィルタが構成される。このカラーフィルタの作用により、マイクロレンズ５４により集光される光が、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のいずれかの色成分の光としてフォトダイオード２５に入射する。
【００２３】
干渉フィルタ４９は、二酸化シリコン膜等の低屈折率層及び二酸化チタン膜等の高屈折率層が、特に制限されないが、交互に５〜７層積層した多層膜構造からなる。周知のように、干渉フィルタ４９は、該干渉フィルタ４９に入射する入射光と、二酸化シリコン膜と二酸化チタン膜との界面において生じる反射光とを干渉させることで、入射光の透過率に波長依存性を持たせる。この波長依存性は、二酸化シリコン膜及び二酸化チタン膜の膜厚や層数によって任意に設定される。なお、この干渉フィルタ４９は、無機系の材料から形成されており、透過中心波長の透過率は８５％以上であることが望ましい。
【００２４】
光吸収フィルタ５１は、顔料や染料など有機系の材料から形成される。この吸収フィルタ５１は、複数の色成分のいずれかの色成分に該当する波長域の光を透過させ、それ以外の波長域の光を吸収する。この光吸収フィルタ５１としては、Ｒ色，Ｇ色，Ｂ色のいずれかの色成分に該当する波長域の光を透過させる原色系フィルタ、又は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のいずれかの色成分に該当する波長域の光を透過させる補色系フィルタのいずれかの光吸収フィルタが用いられる。なお、この光吸収フィルタ５１は、可視光領域における透過率の最小値は５％以上であることが望ましい。
【００２５】
以下、第１実施形態として、干渉フィルタ４９と原色系の光吸収フィルタ５１とからなるカラーフィルタの場合について説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
以下、単位画素がＧ色画素となる場合について説明する。この場合、図４（ａ）に示すように、光吸収フィルタ５１として、Ｇ色光、つまり、白色光が入射されたときの透過率が最大となる波長（透過中心波長）は約５３０ｎｍであり、その透過率は約９０％の光吸収フィルタを用いた。また、この光吸収フィルタ５１における透過率の分布から得られる半値幅は約１２０ｎｍであった。この光吸収フィルタ５１の可視光域（例えば４００〜７００ｎｍ）における透過率の最小値は、約２０％以下に抑えた。なお、透過率は、フィルタから出射される各波長の光量をフィルタに入射される各波長の光量で除算した値である。後述するが、本実施形態においては、光吸収フィルタ５１の膜厚を、光吸収フィルタのみからなる従来のカラーフィルタの膜厚に比較して薄く形成した。このため、本実施形態における光吸収フィルタ５１の透過率は、可視領域において従来のカラーフィルタの透過率よりも高くなる。
【００２７】
次に、干渉フィルタ４９について説明する。図４（ｂ）に示すように、干渉フィルタ４９として、光吸収フィルタ５１と同様に、Ｇ色光を透過させる干渉フィルタを用いた。なお、この干渉フィルタ４９は、１００ｎｍの膜厚の二酸化シリコン膜及び二酸化チタン膜を交互に５〜７層積層したものであり、白色光が入射されたときの透過率の最小値は可視光の波長域において約２０％以下に抑えた。また、この干渉フィルタ４９の透過中心波長は、光吸収フィルタ５１と一致する約５３０ｎｍであり、その透過率は約１００％であった。また、干渉フィルタ４９における透過率の分布から得られる半値幅は約２２０ｎｍであり、光吸収フィルタ５１の半値幅よりも広く設定した。
【００２８】
次に、上述した干渉フィルタ４９と光吸収フィルタ５１とから形成される本実施形態のカラーフィルタと、光吸収フィルタのみで形成される従来のカラーフィルタとを比較した場合について説明する。以下、光吸収フィルタのみでカラーフィルタを形成した場合の従来の光吸収フィルタに対しては、符号を付さずに説明する。干渉フィルタ４９と光吸収フィルタ５１とからカラーフィルタを形成する場合の光吸収フィルタ５１の膜厚は、光吸収フィルタのみでカラーフィルタを形成した場合の膜厚の１／２に設定した。
【００２９】
図４（ｃ）に示すように、光吸収フィルタのみから形成される従来のカラーフィルタの場合、白色光が入射されたときの透過率の最小値は可視光の波長域において約５％以下に抑えた。また、従来のカラーフィルタの中心波長は波長５３０ｎｍであり、その透過率は約８０％であった。この場合、透過率の分布から得られる半値幅は、約９０ｎｍであった。このように、従来の光吸収フィルタおよび本実施形態の光吸収フィルタ５１の透過中心波長は同一であるものの、可視光領域における透過率は異なる。従来の光吸収フィルタにおいては、Ｇ色光以外の波長帯域の光の透過率を低く抑えるために光吸収フィルタの膜厚を厚くせざるを得ず、その結果、透過中心波長を含む透過光領域の透過率が下がり、固体撮像素子の感度を低下させる要因のひとつとなっていた。
【００３０】
一方、干渉フィルタ４９と光吸収フィルタ５１とから形成されるカラーフィルタの場合、可視光域（例えば４００〜７００ｎｍ）における透過率の最小値は約５％以下に抑えられた。また、このカラーフィルタは、白色光が入射されたときの透過率が波長５３０ｎｍで最大となり、その透過率は約９０％であった。また、カラーフィルタにおける透過率の分布から得られる半値幅は、約１１０ｎｍであった。
【００３１】
つまり、光吸収フィルタ５１と干渉フィルタ４９とから形成されるカラーフィルタでは、光吸収フィルタ５１の膜厚を、従来の吸収フィルタの膜厚よりも薄くすることで、カラーフィルタを透過する光のうち、目的となるＧ色以外の色成分の波長域の透過率を維持した状態で、Ｇ色の波長域における透過率を１０％増加させることができた。また、吸収フィルタ５１と、それよりも半値幅の広い干渉フィルタ４９とを組み合わせることで、透過率分布における半値幅を、従来の吸収フィルタで得られる半値幅よりも約２０％増加させることができる。これによれば、光吸収フィルタ５１と干渉フィルタ４９とからなるカラーフィルタを固体撮像素子１０に設けることで、原色フィルタ使用時における色再現性を維持しつつ、高感度化に対応した固体撮像素子を実現できる。
【００３２】
なお、第１実施形態では、Ｇ色画素について説明しているが、Ｒ色画素、Ｂ色画素についても同様である。例えばＲ色画素の場合には、Ｒ色光（例えば透過中心波長６３０ｎｍ）を透過させる光吸収フィルタと、該光吸収フィルタよりも透過率の分布における半値幅が広く設定された、Ｒ色光を透過させる干渉フィルタとをカラーフィルタとしてフォトダイオード２５の上方に配置すればよい。同様にして、Ｂ色画素の場合には、Ｂ色光（例えば４５０ｎｍ）を透過させる光吸収フィルタと、該光吸収フィルタよりも透過率の分布における半値幅が広く設定された、Ｂ色光を透過させる干渉フィルタとをカラーフィルタとしてフォトダイオードの上方に配置すればよい。なお、これら場合についても光吸収フィルタの膜厚は、光吸収フィルタのみでカラーフィルタを形成する場合の膜厚の１／２とすればよい。また、光吸収フィルタの膜厚を光吸収フィルタのみでカラーフィルタを形成する場合の膜厚の１／２としているが、膜厚については、適宜設定してよい。
【００３３】
第１実施形態では、原色フィルタと干渉フィルタとの組合せについて説明しているが、これに限定される必要はなく、補色フィルタと干渉フィルタとの組合せであってもよい。以下、第２実施形態として、補色フィルタと干渉フィルタとの組合せからなるカラーフィルタについて説明する。
【００３４】
（第２実施形態）
この第２実施形態においても、単位画素がＧ色画素について説明する。図５（a）に示すように、補色フィルタとして、イエローの波長域を透過させる色吸収フィルタ５１を用いた。この色吸収フィルタ５１の可視光域（例えば４００〜７００ｎｍ）における透過率の最小値は、５％以下に抑えた。この光吸収フィルタ５１の透過率の最大値は約１００％であり、この最大値は波長５５０ｎｍ以上の波長域で達成された。つまり、この光吸収フィルタ５１は、短波長カットフィルタとして機能する。
【００３５】
一方、図５（ｂ）に示すように、干渉フィルタ４９として、光吸収フィルタが透過する光の波長域の少なくとも一部と重複するシアンの波長域を透過させる干渉フィルタを用いた。この干渉フィルタ４９の可視光域（例えば４００〜７００ｎｍ）における透過率の最小値は、５％以上以下に抑えた。この干渉フィルタ４９の透過率の最大値は約１００％であり、この最大値は波長５２５ｎｍ以下の波長域で達成された。つまり、この干渉フィルタ４９は、長波長カットフィルタとして機能する。
【００３６】
このような干渉フィルタ４９と光吸収フィルタ５１とから形成されたカラーフィルタについて説明する。図５（ｃ）に示すように、このカラーフィルタに対して白色光を透過させたときの透過率は、４４０ｎｍ以下の波長域及び６６０ｎｍ以上の波長域で最小値となり、その透過率は約５％以下に抑えられた。また、カラーフィルタの透過中心波長は５３０ｎｍであり、その透過率は約９７％であった。さらに、このカラーフィルタを透過した光の透過率の分布における半値幅は約１２０ｎｍであった。
【００３７】
つまり、この場合も、光吸収フィルタ５１及び干渉フィルタ４９からなるカラーフィルタにおける透過率の最大値は、図４（ｃ）に示す吸収フィルタのみからなる従来のカラーフィルタの透過率の最大値に比べて約１７％増加させ、半値幅を約３０％増加させることができた。これによれば、目的となるＧ色以外の波長域の透過率を維持した状態で、Ｇ色の波長域の透過率を増加させ、透過させる波長域を拡大することができる。また、干渉フィルタ４９と補色系の色吸収フィルタ５１とを組合せたカラーフィルタを用いることによって、図４（ｃ）に示すような色分離特性を有するＧ色画素を実現することができる。このような干渉フィルタ４９と光吸収フィルタ５１とからなるカラーフィルタを固体撮像素子１０に設けることで、高感度化と高い色再現性との双方に対応した固体撮像素子１０が実現できる。また、補色フィルタと干渉フィルタとの組合せからなるカラーフィルタでは、干渉フィルタの中心波長を任意に変更することによって所望の色分離特性を有するカラーフィルタを形成することができるため、所望の色再現性を容易に実現することができる。
【００３８】
なお、Ｇ色画素の場合に用いるカラーフィルタとして、イエローの波長域の光を透過させる光吸収フィルタとシアンの波長域の光を透過させる干渉フィルタとからなるカラーフィルタとしているが、この他に、シアンの波長域の光を透過させる光吸収フィルタと、イエローの波長域の光を透過させる干渉フィルタとからＧ色画素に用いるカラーフィルタを形成することも可能である。
【００３９】
なお、第２実施形態についても、第１実施形態と同様に、Ｇ色画素についてのみ説明しているが、Ｒ色画素、Ｂ色画素についても同様の方法で作成することができる。例えばＲ画素の場合には、白色光がカラーフィルタを透過したときの透過率が最大値となる波長が例えば６３０ｎｍとなるように、光吸収フィルタを透過する光の波長域と、干渉フィルタを透過する光の波長域とを設定すればよい。また、Ｂ色画素の場合も同様に、白色光がカラーフィルタを透過したときの透過率が最大となる波長が例えば４５０ｎｍとなるように、光吸収フィルタを透過する光の波長域と、干渉フィルタを透過する光の波長域とを設定すればよい。
【００４０】
上述した第１実施形態では、原色フィルタと図４（ｂ）に示した透過特性を有する干渉フィルタとの組み合わせからなるカラーフィルタについて説明しているが、この他に、例えば、Ｇ色画素の場合には、Ｇ色の波長域を透過させる原色フィルタと、図５（ｂ）に示す透過特性を有する干渉フィルタ（シアンの波長域を透過させる干渉フィルタ）との組み合わせからなるカラーフィルタを形成してもよい。
【００４１】
また、上述した第１実施形態では、干渉フィルタをＲ色画素、Ｇ色画素及びＢ色画素ごとに色分離特性に合わせて形成するようにしたが、この限りではなく、各色画素に用いる干渉フィルタを共通化し、原色フィルタにて透過させる波長域を各色画素毎に変更することも可能である。その場合、Ｒ色画素、Ｂ色画素の出力はＧ色画素と比べて若干低くなるが、原色系イメージセンサでは、一般的にＧ色画素の出力を最も大きくするので、むしろ好都合である。
【００４２】
また、上述した実施形態では、シリコン基板４１側からマイクロレンズ５４へ向かって、干渉フィルタ４９、吸収フィルタ５１の順で配置した実施形態としているが、これに限定される必要はなく、図６に示すように、シリコン基板４１側から、吸収フィルタ５１、干渉フィルタ４９の順で配置することも可能である。なお、この場合、図示していないが、パッシベーション膜４８上に有機材料からなる平坦化膜を積層し、当該平坦化膜上に吸収フィルタ５１を積層するのが好ましい。
【００４３】
また、上述した実施形態では、パッシベーション膜４８等の絶縁層の上部に干渉フィルタ４９を配置した実施形態としているが、これに限定される必要はなく、図７に示すように、干渉フィルタ４９を、シリコン基板４１に設けられるフォトダイオード２５の上面に配置することも可能である。この場合、干渉フィルタ４９は、フォトダイオード２５の受光面とパッシベーション膜４８上に積層された遮光膜との間の位置に配置されて、フォトダイオード２５を被覆することになるので、干渉フィルタ４９を反射防止膜と兼用させることができる。この場合、反射防止膜として兼用できるという効果の他に、シリコン基板４１の上面に積層される層間膜４２のスペースを有効利用でき、第１実施形態で示した干渉フィルタ４９の分薄くなるので、固体撮像素子１０の薄型化を図るという効果が得られる。さらに、干渉フィルタ４９だけでなく、光吸収フィルタ５１も層間膜４２に配置することも可能である。なお、図７において図示していないが、パッシベーション膜４８上に有機材料からなる平坦化膜を積層し、当該平坦化膜上に吸収フィルタ５１を積層するのが好ましい。
【００４４】
また、上述した実施形態では、表面照射型の固体撮像素子を例示するが、これに限定されるものではなく、裏面照射型の固体撮像素子であってもよい。
【００４５】
また、上述した実施形態では、固体撮像素子としてＣＭＯＳ型の固体撮像素子を例に挙げて説明しているが、他のＭＯＳ型の固体撮像素子や、ＣＣＤ型の固体撮像素子に本発明を用いることも可能である。
【００４６】
なお、上述した実施形態では、固体撮像素子について説明しているが、本実施形態で述べた固体撮像素子は、デジタルカメラなどに代表される撮像装置や、カメラ機能を備えた携帯電話機などの携帯型端末機や、コンピュータなどに接続され、インターネット回線を通じて送信する際に静止画像や動画像を取得することが可能なｗｅｂカメラなどに搭載することが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０…固体撮像素子、１３…単位画素、２５…フォトダイオード、４９…干渉フィルタ、５１…光吸収フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射される光を電荷に変換する光電変換部が形成された半導体基板と、
前記光電変換部に対応して配置され、屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜が積層された色分離用の干渉フィルタと、
前記干渉フィルタが配置された前記光電変換部に対応して配置された色分離用の光吸収フィルタと、
を備えたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記干渉フィルタの透過中心波長における透過率は８５％以上であり、
前記光吸収フィルタの可視光領域における最小の透過率は、５％以上であることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記干渉フィルタの透過中心波長は、前記光吸収フィルタの透過中心波長と略一致していることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項４】
請求項３に記載の固体撮像素子において、
前記干渉フィルタの透過率の分布における半値幅は、前記光吸収フィルタの半値幅よりも広いことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記干渉フィルタが透過する光の波長域は、前記光吸収フィルタが透過する光の波長域の少なくとも一部と重複することを特徴とする固体撮像素子。
【請求項６】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記半導体基板の上方に前記光電変換部を覆うことなく形成された遮光膜を備え、
前記干渉フィルタは、前記光電変換部の受光面と前記遮光膜との間の位置に配置されることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項７】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記干渉フィルタは、前記光電変換部と前記光吸収フィルタとの間に配置されることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項８】
請求項７に記載の固体撮像素子において、
前記干渉フィルタが積層されるパッシベーション膜と、
前記干渉フィルタ上に積層される有機材料からなる平坦化膜とを備えており、
前記色吸収フィルタは、前記有機材料からなる平坦化膜上に積層されることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項９】
請求項１から請求項８にいずれか１項に記載の固体撮像素子において、
前記光吸収フィルタは、原色フィルタ又は補色フィルタであることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項１】
入射される光を電荷に変換する光電変換部が形成された半導体基板と、
前記光電変換部に対応して配置され、屈折率の異なる少なくとも２種以上の膜が積層された色分離用の干渉フィルタと、
前記干渉フィルタが配置された前記光電変換部に対応して配置された色分離用の光吸収フィルタと、
を備えたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記干渉フィルタの透過中心波長における透過率は８５％以上であり、
前記光吸収フィルタの可視光領域における最小の透過率は、５％以上であることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項３】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記干渉フィルタの透過中心波長は、前記光吸収フィルタの透過中心波長と略一致していることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項４】
請求項３に記載の固体撮像素子において、
前記干渉フィルタの透過率の分布における半値幅は、前記光吸収フィルタの半値幅よりも広いことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項５】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記干渉フィルタが透過する光の波長域は、前記光吸収フィルタが透過する光の波長域の少なくとも一部と重複することを特徴とする固体撮像素子。
【請求項６】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記半導体基板の上方に前記光電変換部を覆うことなく形成された遮光膜を備え、
前記干渉フィルタは、前記光電変換部の受光面と前記遮光膜との間の位置に配置されることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項７】
請求項１に記載の固体撮像素子において、
前記干渉フィルタは、前記光電変換部と前記光吸収フィルタとの間に配置されることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項８】
請求項７に記載の固体撮像素子において、
前記干渉フィルタが積層されるパッシベーション膜と、
前記干渉フィルタ上に積層される有機材料からなる平坦化膜とを備えており、
前記色吸収フィルタは、前記有機材料からなる平坦化膜上に積層されることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項９】
請求項１から請求項８にいずれか１項に記載の固体撮像素子において、
前記光吸収フィルタは、原色フィルタ又は補色フィルタであることを特徴とする固体撮像素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２４３７８５（Ｐ２０１１−２４３７８５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１５２２０（Ｐ２０１０−１１５２２０）
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１９日（２０１０．５．１９）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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