JPWO2019198291A1 - 撮像素子および撮像素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.第1の実施の形態
2.第2の実施の形態
3.第3の実施の形態
4.第4の実施の形態
5.第5の実施の形態
6.カメラへの応用例
[撮像素子の構成]
図1は、本開示の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。同図の撮像素子1は、画素アレイ部10と、垂直駆動部20と、カラム信号処理部30と、制御部40とを備える。
図2は、本開示の第1の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素アレイ部10に配置された画素100の構成を表す模式断面図である。なお、同図の画素アレイ部10には、赤外光画素200がさらに配置される。
Deposition)、CVD(Chemical Vapor Deposition)ならびにスパッタリングおよび真空蒸着等のPVD(PhysicalVapor Deposition)により形成することができる。無機材料により構成された保護膜151を使用することにより、赤外光減衰フィルタ141への酸素の侵入を防ぐことができ、赤外光減衰フィルタ141の劣化を抑制することができる。なお、無機材料により保護膜151を構成する際には、例えば、成膜時の温度が260℃以下の材料や製造方法を採用すると好適である。加熱による赤外光減衰フィルタ141の劣化を防止することができるためである。
図3は、本開示の実施の形態に係る保護膜の構成例を示す図である。同図は、赤外光減衰フィルタ14を加工する際およびカラーフィルタ161を形成する際の保護膜151の効果を説明する図である。同図におけるaは、絶縁膜155の上に赤外光減衰フィルタ141が形成された状態を表す。この赤外光減衰フィルタ141は、絶縁膜155の上に赤外光減衰フィルタ141の材料となる樹脂が塗布された後、加熱硬化させることにより形成される。この硬化の際に、同図におけるaに表した色材の凝集体142が形成される。
図4乃至6は、本開示の第1の実施の形態における撮像素子の製造方法を示す図である。図4乃至6を使用して、図2において説明した撮像素子1の製造工程を説明する。なお、保護膜151には、有機材料により構成された保護膜151を想定する。
上述の第1の実施の形態の撮像素子1は、保護膜151を赤外光減衰フィルタ141に隣接して配置していた。これに対し、本開示の第2の実施の形態の撮像素子1は、保護膜152をさらに備える点で、上述の第1の実施の形態と異なる。
図7は、本開示の第2の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図の画素100は、保護膜152をさらに備える点で、図2において説明した画素100と異なる。
図8および9は、本開示の第2の実施の形態における撮像素子の製造方法を示す図である。図8および9を使用して、図7において説明した撮像素子1の製造工程を説明する。なお、図8は、図4におけるcに続けて実行する工程である。なお、保護膜151には、無機材料により構成された保護膜151を想定する。
上述の第1の実施の形態の撮像素子1は、画素100の境界において連続して形成された赤外光減衰フィルタ141を使用していた。これに対し、本開示の第3の実施の形態の撮像素子1は、赤外光減衰フィルタ141を分離する分離壁を画素100の境界に配置する点で、上述の第1の実施の形態と異なる。
図10は、本開示の第3の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図の画素100は、分離壁132を備える点で、図2において説明した画素100と異なる。
上述の第1の実施の形態の撮像素子1は、半導体基板111に形成された絶縁膜155の表面に赤外光減衰フィルタ141およびカラーフィルタ161が順に積層されていた。これに対し、本開示の第4の実施の形態の撮像素子1は、赤外光減衰フィルタ141およびカラーフィルタ161を入れ替えて配置する点で、上述の第1の実施の形態と異なる。
図11は、本開示の第4の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図の画素100は、絶縁膜155の表面にカラーフィルタ161および赤外光減衰フィルタ141が順に配置される点で、図2において説明した画素100と異なる。
上述の第1の実施の形態の撮像素子1は、積層されたカラーフィルタを赤外光画素200の可視光減衰フィルタ181として使用していた。これに対し、本開示の第5の実施の形態の撮像素子1は、単層の可視光減衰フィルタを使用する点で、上述の第1の実施の形態と異なる。
図12は、本開示の第5の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図の画素100は、赤外光画素200の可視光減衰フィルタ181の代わりに可視光減衰フィルタ182を備える点で、図2において説明した画素100と異なる。
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品に応用することができる。例えば、本技術は、カメラ等の撮像装置に搭載される撮像素子として実現されてもよい。
(1)入射光に応じて光電変換を行う光電変換部と、
前記入射光を前記光電変換部に集光するオンチップレンズと、
前記集光された入射光のうち赤外光および所定の波長の可視光を透過するカラーフィルタと、
前記集光された入射光のうち可視光を透過するとともに赤外光を減衰する赤外光減衰フィルタと、
前記赤外光減衰フィルタに隣接して配置されて前記赤外光減衰フィルタを保護する保護膜と
を具備する撮像素子。
(2)前記保護膜は、前記カラーフィルタに隣接して配置され、
前記赤外光減衰フィルタは、前記カラーフィルタを透過した赤外光を減衰する
前記(1)に記載の撮像素子。
(3)前記保護膜は、前記カラーフィルタの形成の際に前記赤外光減衰フィルタを保護する前記(2)に記載の撮像素子。
(4)前記保護膜は、前記カラーフィルタと略同じ屈折率に構成される前記(2)または(3)に記載の撮像素子。
(5)前記保護膜は、前記オンチップレンズに隣接して配置され、
前記カラーフィルタは、前記赤外光減衰フィルタに隣接して配置されて、前記赤外光減衰フィルタを透過した前記入射光のうち前記所定の波長の可視光を透過する
前記(1)から(4)の何れかに記載の撮像素子。
(6)前記保護膜は、前記オンチップレンズの形成の際に前記赤外光減衰フィルタを保護する前記(5)に記載の撮像素子。
(7)前記光電変換部、前記オンチップレンズ、前記カラーフィルタ、前記赤外光減衰フィルタおよび前記保護膜を備える画素と、
前記集光された入射光のうち赤外光を透過する赤外光透過フィルタ、前記光電変換部および前記オンチップレンズを備える赤外光画素と
を具備し、
前記保護膜は、前記赤外光減衰フィルタの前記赤外光画素に隣接する面にさらに配置される
前記(1)から(6)の何れかに記載の撮像素子。
(8)前記保護膜は、有機材料により構成される前記(1)から(7)の何れかに記載の撮像素子。
(9)前記保護膜は、無機材料により構成される前記(1)から(7)の何れかに記載の撮像素子。
(10)前記保護膜は、有機材料および無機材料が積層されて構成される前記(1)から(7)の何れかに記載の撮像素子。
(11)入射光に応じて光電変換を行う光電変換部を形成する工程と、
前記入射光を前記光電変換部に集光するオンチップレンズを形成する工程と、
前記集光された入射光のうち赤外光および所定の波長の可視光を透過するカラーフィルタを形成する工程と、
前記集光された入射光のうち可視光を透過するとともに赤外光を減衰する赤外光減衰フィルタを形成する工程と、
前記赤外光減衰フィルタに隣接して配置されて前記赤外光減衰フィルタを保護する保護膜を形成する工程と
を具備する撮像素子の製造方法。
10 画素アレイ部
100 画素
101 光電変換部
141 赤外光減衰フィルタ
151、152 保護膜
161 カラーフィルタ
171 オンチップレンズ
181、182 可視光減衰フィルタ
200 赤外光画素
1002 撮像素子
Claims (11)
- 入射光に応じて光電変換を行う光電変換部と、
前記入射光を前記光電変換部に集光するオンチップレンズと、
前記集光された入射光のうち赤外光および所定の波長の可視光を透過するカラーフィルタと、
前記集光された入射光のうち可視光を透過するとともに赤外光を減衰する赤外光減衰フィルタと、
前記赤外光減衰フィルタに隣接して配置されて前記赤外光減衰フィルタを保護する保護膜と
を具備する撮像素子。 - 前記保護膜は、前記カラーフィルタに隣接して配置され、
前記赤外光減衰フィルタは、前記カラーフィルタを透過した赤外光を減衰する
請求項1記載の撮像素子。 - 前記保護膜は、前記カラーフィルタの形成の際に前記赤外光減衰フィルタを保護する請求項2記載の撮像素子。
- 前記保護膜は、前記カラーフィルタと略同じ屈折率に構成される請求項2記載の撮像素子。
- 前記保護膜は、前記オンチップレンズに隣接して配置され、
前記カラーフィルタは、前記赤外光減衰フィルタに隣接して配置されて、前記赤外光減衰フィルタを透過した前記入射光のうち前記所定の波長の可視光を透過する
請求項1記載の撮像素子。 - 前記保護膜は、前記オンチップレンズの形成の際に前記赤外光減衰フィルタを保護する請求項5記載の撮像素子。
- 前記光電変換部、前記オンチップレンズ、前記カラーフィルタ、前記赤外光減衰フィルタおよび前記保護膜を備える画素と、
前記集光された入射光のうち赤外光を透過する赤外光透過フィルタ、前記光電変換部および前記オンチップレンズを備える赤外光画素と
を具備し、
前記保護膜は、前記赤外光減衰フィルタの前記赤外光画素に隣接する面にさらに配置される
請求項1記載の撮像素子。 - 前記保護膜は、有機材料により構成される請求項1記載の撮像素子。
- 前記保護膜は、無機材料により構成される請求項1記載の撮像素子。
- 前記保護膜は、有機材料および無機材料が積層されて構成される請求項1記載の撮像素子。
- 入射光に応じて光電変換を行う光電変換部を形成する工程と、
前記入射光を前記光電変換部に集光するオンチップレンズを形成する工程と、
前記集光された入射光のうち赤外光および所定の波長の可視光を透過するカラーフィルタを形成する工程と、 前記集光された入射光のうち可視光を透過するとともに赤外光を減衰する赤外光減衰フィルタを形成する工程と、
前記赤外光減衰フィルタに隣接して配置されて前記赤外光減衰フィルタを保護する保護膜を形成する工程と
を具備する撮像素子の製造方法。
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