CN104934453A - 固体摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固体摄像装置。本发明提供一种能够抑制像素内层叠的光电转换部之间发生混色，且能够进一步提高各光电转换部中的受光灵敏度的固体摄像装置。实施方式的固体摄像装置具有第1部分，该第1部分包括第1无机光电转换部、半导体基板部、以及微细结构体。半导体基板部中存在与所述第1无机光电转换部相对的、光入射的受光面，以及形成有包含读取电路的电路的电路形成面，在内部具有第2无机光电转换部。微细结构体配置在所述第1无机光电转换部与所述第2无机光电转换部之间。

Description

固体摄像装置
本发明以日本专利申请2014-056222(申请日2014.03.19)为基础，享受该申请的优先权。本申请通过参照上述申请而将该申请的所有内容包含在内。
技术领域
本发明的实施方式涉及固体摄像装置。
背景技术
以往，CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器、CCD(Charged Coupled Diode：电荷耦合器件)等固体摄像元件广泛使用于数码照相机、数码摄像机等。此外，近年来在具备摄像功能的便携式电话设备等移动设备中也搭载有固体摄像元件。在移动设备中，从CMOS图像传感器在固体摄像元件中电源电压较低、功耗较低的观点出发，大多采用CMOS图像传感器。
在CMOS图像传感器中，通过使光入射到排列成矩阵状的各像素的受光面，从而利用配置于每个像素的作为光电转换部的光电二极管(PD：Photo diode)来进行光电转换。由PD产生的电荷经由传输晶体管被传输至浮置扩散区域即浮置扩散(FD：Floating Diffusion)。然后，利用放大晶体管输出与FD所积蓄的电荷相对应的电平的像素信号。
此外，在全彩色固体摄像元件的情况下，采用将与红(R)、绿(G)、蓝(B)各色光相对应的像素排列成平面状的像素阵列。像素阵列大多使用拜耳阵列。在像素阵列中，配置与红、绿、蓝各色光相对应的吸收型滤色片，选择性地使各色光透过。
在CMOS图像传感器中，随着像素尺寸的变小，灵敏度因入射到单位像素的光子数的减少而降低，从而产生S/N比下降的问题。在拜耳阵列的情况下，例如在对应于红色光的像素中，绿色光和蓝色光无法透过红色滤色片，从而无法用于光电转换，从灵敏度方面来看产生了损耗。并且，由于进行像素间的插值处理，生成色信号，因此会产生假色。
作为解决这些问题的方法，提出了以下固体摄像装置，即在同一像素的深度方向上层叠绿、蓝、红的光电转换层。在该固体摄像装置中，具有下述结构，即：在硅基板内的深度方向上形成蓝色PD(光电转换部)、以及红色PD(光电转换部)，在硅基板的受光面侧的表面上层形成有机光电转换膜被电极夹住的绿色有机光电转换部。根据该结构，可期待下述效果，即：由于上述滤色片中不会产生光的损耗，因此灵敏度提高，并且，由于不进行像素间的插值处理，因此不会发生假色。
另一方面，在背面照射型的CMOS图像传感器中，提出了具备滤色片、在深度方向上层叠的PD、以及有机光电转换膜的固体摄像装置。在该固体摄像装置中，黄色和蓝绿色的滤色片配置为棋盘图样，并且与各自的滤色片相对应地配置红、蓝的PD。进一步地，在各PD的上层配置有有机光电转换部。在该固体摄像装置中，从有机光电转换部取出绿色的信号，从位于黄色滤色片下方的PD取出红色的信号，从位于蓝绿色滤色片下方的PD取出蓝色的信号。
然而，在上述硅基板内沿深度方向层叠有蓝色PD和红色PD的固体摄像装置中，利用硅基板的吸收系数具有波长色散的特性来作为对蓝色光和红色光进行分光的原理。即，硅基板中具有下述特性：越是波长较短的光越容易吸收。在该情况下，蓝色光在靠近硅基板的受光面侧的表面且较浅区域全部通过光电转换而被吸收。另一方面，仅红色光前进至远离受光面侧的、更深的区域。因此，在这种层叠型固体摄像装置中，在靠近硅基板的受光面侧的表面且较浅的区域配置蓝色PD，在远离受光面侧的、更深的区域配置红色PD，由此来对蓝色光和红色光进行分光。
此外，在使用层叠型的固体摄像装置的情况下，为了能将利用红色PD进行光电转换后的蓝色光(以下，称为蓝混色)抑制在足够低的值，因此，需要在蓝色PD与红色PD之间留出足够大的深度方向的距离。具体而言，需要使蓝色PD和红色PD的总厚度增厚至7μm左右。然而，若像素的厚度变厚，则在斜光入射时，容易在相邻像素间发生混色。
此外，为了确保足够的蓝色光的受光灵敏度，需要增厚蓝色PD的耗尽层区域。然而，若蓝色PD的耗尽层区域变厚，则会导致由蓝色PD进行光电转换后的红色光(以下，称为红混色)增加。
发明内容
本发明所要解决的课题为提供一种能够抑制在像素内层叠的光电转换部之间产生混色，且能够进一步提高各光电转换部中的受光灵敏度的固体摄像装置。
实施方式的固体摄像装置具有第1部分，该第1部分包括第1无机光电转换部、半导体基板部、以及微细结构体。半导体基板部中存在与所述第1无机光电转换部相对的光入射的受光面，以及形成有包含读取电路的电路在内的电路形成面，在内部具有第2无机光电转换部。微细结构体配置在所述第1无机光电转换部与所述第2无机光电转换部之间。
根据上述结构的固体摄像装置，能够抑制像素内层叠的光电转换部之间发生混色，且能够进一步提高各光电转换部中的受光灵敏度。
附图说明
图1是表示实施方式的固体摄像装置的简要结构的示意图。
图2是表示实施方式1的固体摄像装置的剖面结构的剖视图。
图3是计算在图2所示的实施方式的固体摄像装置中产生红混色和蓝混色的比例而得到的图表。
图4是表示现有的固体摄像装置的剖面结构的剖视图。
图5是计算在图4所示的现有的固体摄像装置中产生红混色和蓝混色的比例而得到的图表。
图6是表示实施方式2的固体摄像装置的剖面结构的剖视图。
图7是表示实施方式3的固体摄像装置的剖面结构的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图，对实施方式的固体摄像装置进行说明。
另外，在下述说明所使用的附图中，为了更清楚地示出各结构要素，通过根据结构要素的不同而改变尺寸的比例尺来进行表示。此外，下述说明中所举例示出的材料、尺寸等是一个示例，实施方式并不限于这些内容，并且在不改变本发明的要旨的范围内可适当地进行变更来实施。
图1是表示本实施方式所涉及的固体摄像装置1的简要结构的示意图。
固体摄像装置1如图1所示，作为CMOS图像传感器，在例如具有硅基板等的半导体基板部2的面内具有像素部(摄像区域)4，该像素部4中，多个像素3排列成矩阵状。
各像素3构成为具有：多个光电转换部、以及多个像素晶体管(所谓的MOS晶体管)。多个像素晶体管由包含例如传输晶体管、复位晶体管以及放大晶体管的三个晶体管(未图示)构成。并且，多个像素晶体管也可以通过增加选择晶体管从而由四个晶体管构成。各像素3中，可共用多个光电转换部、以及除传输晶体管以外的其他像素晶体管，且共用浮置扩散(FD)，即可采用所谓的像素共用结构。另外，各像素3的等效电路与通常的相同，因此省略其说明。
固体摄像装置1在像素部4的周边具备周边电路部5。周边电路部5由垂直驱动电路6、列信号处理电路7、水平驱动电路8、输出电路9、控制电路10、垂直信号线11、水平信号线12、以及输出端子13等构成。
垂直驱动电路6例如由移位寄存器构成，对像素驱动布线进行选择，并将用于驱动像素的脉冲提供给所选择的像素驱动布线，由此以行为单位对像素进行驱动。即，垂直驱动电路6以行为单位在垂直方向上依次对各像素3进行选择扫描，通过垂直信号线11将像素信号提供给列信号处理电路7。像素信号以成为各像素3的光电转换部的例如光电二极管(PD)中根据受光量生成的信号电荷为基础。
列信号处理电路7例如配置于像素3的每一列，按每个像素列对从一行所对应的像素3输出的信号进行去除噪声等的信号处理。即，列信号处理电路7进行用于去除像素3固有的固定图形噪声的CDS(correlated double sampling：相关双采样)、以及信号放大、AD转换等信号处理。列信号处理电路7的输出级设置有水平选择开关(未图示)，该水平选择开关连接在列信号处理电路7的输出级与水平信号线12之间。
水平驱动电路8例如由移位寄存器构成。水平驱动电路8通过依次输出水平扫描脉冲，按顺序选择各列信号处理电路7，并将来自各列信号处理电路7的像素信号输出至水平信号线12。
输出电路9对从各列信号处理电路7通过水平信号线12依次提供过来的信号进行信号处理并输出。例如，作为信号处理，存在仅进行缓冲的情况，或进行黑电平调整、列偏差校正、各种数字信号处理等的情况。
控制电路10接收输入时钟、以及指示动作模式等的数据。并且输出该固体摄像装置1的内部信息等数据。即，在控制电路10中，基于垂直同步信号、水平同步信号以及主时钟，生成时钟信号、控制信号，作为垂直驱动电路6、列信号处理电路7和水平驱动电路8等的动作的基准。接着，将这些信号输入至垂直驱动电路6、列信号处理电路7以及水平驱动电路8等。与外部之间的信号的交换通过输入输出端子13来进行。
(实施方式1)
接着，对作为实施方式1的图2所示的固体摄像装置1A进行说明。
图2是表示对应于实施方式1的固体摄像装置1A所具备的一个像素3的剖面结构的剖视图。另外，在实施方式1的固体摄像装置1A中，对于与上述图1所示的固体摄像装置1同等的部位，在省略说明的同时，在附图中标注相同的标号。
实施方式1的固体摄像装置1A中，各像素3具备第1部分。第1部分包括第1无机光电转换部、半导体基板部、以及微细结构体。半导体基板部具有与第1无机光电转换部相对的光入射的受光面，以及形成有由包含读取电路的电路形成的电路形成面，在内部具有第2无机光电转换部。微细结构体配置在第1无机光电转换部与第2无机光电转换部之间。
具体而言，该固体摄像装置1A如图2所示，作为所谓的背面照射型，将半导体基板部2的背面(图2所示的半导体基板部2的上表面)作为光WL入射的受光面2a，将半导体基板部2的表面(图2所示的半导体基板部2的下表面)作为形成有包含读取电路的电路的电路形成面2b。
半导体基板部2使用可通过离子杂质的掺杂来制造pn结的硅基板来形成。作为硅基板，可以举出由结晶硅(cSi)或非晶硅(aSi)等构成的基板。
固体摄像装置1A作为所谓的层叠型CMOS图形传感器，包括：在半导体基板部2的层内从受光面2a侧沿深度方向层叠的第1无机光电转换部21和第2无机光电转换部22、以及形成在半导体基板部2的受光面2a侧的面上的有机光电转换部23。即，该固体摄像装置1A具有从受光面2a侧起按顺序层叠有机光电转换部23、第1无机光电转换部21、以及第2无机光电转换部22而得到的结构。因此，在一个像素3内，第1无机光电转换部21及第2无机光电转换部22与有机光电转换部23配置于俯视时重叠的位置。
固体摄像装置1A中，对于入射至受光面2a的光WL中各色光，有机光电转换部23对绿色光(第3波长分量的光)GL进行光电转换，第1无机光电转换部21对蓝色光(第1波长分量的光)BL进行光电转换，第2无机光电转换部22对红色光(第2波长分量的光)RL进行光电转换。
第1无机光电转换部21由蓝色用光电二极管(PD)构成，该蓝色用光电二极管由内部具有耗尽层的P型非晶硅构成。具体而言，第1无机光电转换部21形成有薄层化的P型非晶硅层，作为吸收蓝色光BL的蓝色吸收层21a。此外，为了在蓝色吸收层21a的内部形成使因蓝色光BL而激励出的电子、空穴对分离的耗尽层区域，在P型非晶硅层的受光面2a侧形成具有负的固定电荷的铪氧化膜21b。
在非晶硅这样的吸收系数较高的材料中，波长越短，光的吸收率越大。在第1无机光电转换部21中，利用这种吸收系数取决于波长的特性，对非晶硅层(蓝色吸收层21a)进行薄层化，使得其厚度减薄至可选择性地吸收蓝色光BL。
在蓝色吸收层21a的下层，作为绝缘层24，从受光面2a侧起依次形成有硅氮化膜24a、硅氧氮化膜24b、以及硅氧化膜24c。绝缘层24中，在蓝色吸收层21a与硅氧化膜24c之间，通过从受光面2a侧起形成硅氮化膜24a、硅氧氮化膜24b、以及硅氧化膜24c，以阶梯性地降低折射率，从而能够防止其之间的界面反射。
另外，在本实施方式中，形成有厚度为10nm的蓝色吸收层21a、厚度为50nm的硅氮化膜24a、厚度为50nm的硅氧氮化膜24b、以及厚度为75nm的硅氧化膜24c。
第2无机光电转换部22由具有pn结的红色用光电二极管(PD)构成。具体而言，第2无机光电转换部22在作为吸收红色光RL的红色吸收层22a的硅层内部通过离子杂质的掺杂而形成pn结。另外，在本实施方式中，使用厚度为300nm的非晶硅层作为红色吸收层22a。
这里，在将蓝色吸收层21a的吸收系数设为αB[nm-1]，将蓝色吸收层21a的厚度设为dB[nm]时，优选为满足下述式(1)的关系。
0.21＜αB·dB＜2.3…(1)
即，在蓝色光BL的波长范围设为例如400～500nm(本实施方式中为470nm)的情况下，若透过蓝色吸收层21a的蓝色光BL的比例小于入射至受光面2a的光WL的10％，则αB·dB＜2.3。另一方面，若由蓝色吸收层21a吸收的红色光RL的比例小于入射至受光面2a的光WL的10％，则0.21＜αB·dB。由此，包含于蓝色吸收层21a吸收的蓝色光BL中的一波长满足式(1)的关系。优选蓝色光BL的峰值波长满足式(1)的关系。更优选在包含蓝色光BL的峰值波长的波长区域中满足式(1)的关系。
此外，在将红色吸收层22a的吸收系数设为αR[nm-1]，将红色吸收层的厚度设为dR[nm]时，优选为满足下述式(2)的关系。
1.4＜αR·dR＜2.6…(2)
在红色光RL的波长范围设为例如600～700nm(本实施方式中为630nm)，红色光RL被吸收的比例在入射至受光面2a的光WL的75％以上时，若被第1无机光电转换部21和有机光电转换部23吸收的红色光RL的比例小于入射至受光面2a的光WL的10％，则αR·dR＜2.6。另一方面，若被第1无机光电转换部21和有机光电转换部23吸收的红色光RL的比例为入射至受光面2a的光WL的0％，则1.4＜αR·dR。由此，包含于红色吸收层22a吸收的红色光RL中的一波长满足式(2)的关系。
优选红色光RL的峰值波长满足式(2)的关系。更优选在包含红色光RL的峰值波长的波长区域中满足式(2)的关系。
第1无机光电转换部21与第2无机光电转换部22之间配置有微细结构体25。微细结构体25反射将被第1无机光电转换部21吸收的蓝色光BL，透过将被第2无机光电转换部22吸收的红色光RL，因而具有对蓝色光BL和红色光RL进行分光的功能。
具体而言，微细结构体25中，多个微细的点25a排列成阵列状，具有所谓的纳米阵列结构。各点25a隔着硅氮化膜26形成在半导体基板部2(第2无机光电转换部22)的受光面2a侧的面上。此外，对于微细结构体25，例如可使用铝或金、银、铜等金属、硅、电介质等。
在微细结构体25中，通过采用这种纳米阵列结构，可具有反射蓝色光BL、透过红色光RL这样的波长选择性。即，在微细结构体25中，可通过层叠实际折射率不同的材料，来使其具有波长选择性。此外，在微细结构体25中，也可利用表面等离子体共振来使其具有波长选择性。
此外，各点25a优选为圆形或正多边形(正方形等)这样的具有在面内对称的平面形状的形状，更优选为圆形。在点25a为具有对称性的小的平面形状时，透过微细结构体25的光的波长范围有可能会因光的入射方形和偏振光方向而发生变化。例如，在微细结构体25是在基板面内具有长边方向和短边方向的非对称形状时，对于在长边方向具有偏振光的光和在短边方向具有偏振光的光，透过微细结构体25的波长区域分别成为红色区域和蓝色区域，从而导致产生无法被第2无机光电转换部22吸收的光分量。
在微细结构体25中，例如将各点25a的宽度设为20～300nm的范围。例如，将各点25a的厚度设为10～300nm的范围。例如，将相邻各点25a之间的间隔设为20～250nm的范围。优选各点25a的宽度范围为60～200nm。优选各点25a的厚度范围为30～100nm。优选相邻各点25a之间的间隔范围为40～120nm。另外，对于这里所说的点25a的宽度，在点25a的平面形状为圆形时表示直径，在为正多边形时表示一条边的长度。
在将硅氧化膜24c的折射率设为n，硅氧化膜24c的厚度设为d[nm]时，优选满足下述式(3)的关系。
100＜n·d＜125…(3)
在蓝色光BL的波长范围设为例如400～500nm(本实施方式中为430nm)的情况下，通过将n·d设定为波长的1/4(400/4＜n·d＜500/4)，能够获得多层干涉的效果。但是，该多层干涉的效果也并非是必须的，只要根据需要来满足规定即可。
另外，在本实施方式中，形成厚度为5nm的硅氮化膜26，在该硅氮化膜26上，将铝的纳米点排列形成为阵列状，以作为微细结构体25的点25a。各点25a的平面形状为一边为170nm的正方形，点25a的厚度为70nm。相邻点25a之间的间隔为45nm。这种微细结构体25可通过电子束曝光来制造。
在将硅的纳米点排列形成为阵列状来作为微细结构体25的点25a的情况下，作为各点25a的最佳平面形状，可以举出例如是一边为105nm的正方形，点25a的厚度为100nm，相邻点25a之间的间隔为105nm这样的情况。
有机光电转换部23具有有机光电转换膜27被下部电极28与上部电极29夹持的结构。有机光电转换膜23选择性地吸收绿色光GL，透过除此以外的色光BL、RL，例如可使用喹吖啶酮等来形成。下部电极28和上部电极29作为透明电极，例如可使用ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)等来形成。
下部电极28的下层设置有绝缘层30。作为绝缘层30，为了减少有机光电转换部23的光出射侧的界面反射，优选使用透明且折射率与ITO相近的材料。具体而言，可举出铪氧化膜、硅氮化膜、硅氧氮化膜等。在本实施方式中，形成硅氮化膜作为绝缘层30。
在半导体基板部2的电路形成面2b设置有读取电路31、以及多层布线层32。第1无机光电转换部21、第2无机光电转换部22、以及有机光电转换部23分别独立地经由贯穿半导体基板部2的接触插塞33与读取电路31电连接。
接触插塞33是通过向贯穿半导体基板部2的过孔埋入钨等导电性材料来形成的。此外，接触插塞33也可以通过基于离子注入的半导体层等来形成。
在固体摄像装置1A的制造工序中，首先在半导体基板部2的成为各像素3的区域形成具有pn结的红色用PD(第2无机光电转换部22)、以及贯穿半导体基板部2的两根接触插塞33。接着，在半导体基板部2的成为电路形成面2b的表面侧形成像素晶体管等读取电路31，然后在其上方形成多层布线层32。接着，在半导体基板部2的成为受光面2a的背面侧形成微细结构体25。接着，在层叠无色透明的绝缘层24之后，在其上方形成包含有经过薄层化的蓝色吸收层21a的蓝色用PD(第1无机光电转换部21)。接着，形成贯穿绝缘层24和蓝色吸收层21a的两根接触插塞33。这两根接触插塞33与上述贯穿半导体基板部2的两根接触插塞33相连接。接着，形成与一根接触插塞33相连接的下部电极28。接着，在下部电极28上形成有机光电转换膜27，然后在其上方形成上部电极29。由此，在俯视时与第1无机光电转换部21及第2无机光电转换部22相重叠的位置，形成有机光电转换部23。经由上述工序，可制造固体摄像装置1A。
在具有上述结构的固体摄像装置1A中，在一个像素3内，从受光面2a侧入射的光WL中的绿色光GL被有机光电转换部23吸收，并进行光电转换。透过有机光电转换部23的洋红色光(蓝色光BL及红色光RL)中，蓝色光BL和红色光RL的一部分被第1无机光电转换部21吸收，并进行光电转换。
此时，在第1无机光电转换部21中，蓝色吸收层21a被薄层化，其厚度减薄至使得蓝色光BL的受光灵敏度成为例如50％。因此，在第1无机光电转换部21中，50％的蓝色光BL被吸收，并进行光电转换。剩余50％的蓝色光BL透过第1无机光电转换部21，而不被吸收。
另一方面，在第1无机光电转换部21中，虽然红色光RL的一部分被吸收从而产生红混色，但与蓝色光BL的受光灵敏度为100％的情况相比，产生红混色的比例减小至50％左右。而且，剩余的红色光RL透过第1无机光电转换部21。
透过第1无机光电转换部21的蓝色光BL被微细结构体25反射，从电路形成面2b侧再次入射到第1无机光电转换部21。由此，剩余50％的蓝色光BL被第1无机光电转换部21吸收，并进行光电转换。
因此，由无机光电转换部21进行光电转换的蓝色光BL是从受光面2a侧入射的蓝色光BL的光电荷、与从电路形成面2b侧再次入射的蓝色光BL的光电荷的总和。因此，在无机光电转换部21中，即使在对蓝色吸收层21a进行薄层化，将其厚度减薄至使得蓝色光BL的受光灵敏度成为50％的情况下，对于蓝色光BL也能确保足够的受光灵敏度。
另一方面，透过第1无机光电转换部21的红色光RL透过微细结构体25入射到第2无机光电转换部22。由此，红色光RL被第2无机光电转换部22吸收，并进行光电转换。第2无机光电转换部22中，利用微细结构体25能够将吸收蓝色光BL而产生蓝混色的比例抑制在足够小的值。
如上所述，在本实施方式的固体摄像装置1A中，能够对在像素3内层叠的第1无机光电转换部21与第2无机光电转换部22之间产生混色的情况进行抑制，并且能够实现各光电转换部21、22中的受光灵敏度的进一步提高。
这里，通过RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis：严格耦合波分析)来计算在本实施方式的固体摄像装置1A中产生红混色和蓝混色的比例。其结果在图3的图表中示出。
一方面，作为比较对象，利用RCWA来计算在图4所示的现有的固体摄像装置中产生红混色与蓝混色的比例。其结果在图5中示出。图4所示的现有的固体摄像装置100是从上述图1所示的固体摄像装置1中省略微细结构体25而得到的结构，在由结晶硅形成的半导体基板部101的层内，具有从受光面侧沿深度方向层叠蓝色PD102和红色PD103而得到的结构。
根据图3和图5所示的结果，本实施方式的固体摄像装置1A中产生红混色和蓝混色的比例分别为0.05和0.07。另一方面，在现有的固体摄像装置100中，产生红混色和蓝混色的比例分别为0.13和0.30。因此，本实施方式的固体摄像装置1A相对于现有的固体摄像装置100，其产生红混色的比例减少了62％，产生蓝混色的比例减少了77％。此外，还可知在本实施方式的固体摄像装置1A中，蓝色光BL的吸收率和红色光RL的吸收率的峰值分别为66％和55％，能够充分地确保所需的受光灵敏度。
(实施方式2)
接着，对作为实施方式2的图6所示的固体摄像装置1B进行说明。
图6是表示对应于实施方式2的固体摄像装置1B所具备的一个像素3的剖面结构的剖视图。另外，在实施方式2的固体摄像装置1B中，对于与上述图2所示的实施方式1的固体摄像装置1A同等的部位，在省略说明的同时，在附图中标注相同的标号。
实施方式2的固体摄像装置1B具有设置在第1部分旁边的具有第2无机光电转换部的第2部分、第1滤色片、以及第2滤色片。第1滤色片设置为与第1部分中的第1无机光电转换部相对，吸收第1波长分量的光和第2波长分量的光。第2滤色片设置为与第2部分中的第2无机光电转换部相对，吸收第3波长分量的光。
具体而言，该固体摄像装置1B如图6所示，在一个像素3内，包括：设置有第1无机光电转换部21和第2无机光电转换部22的第1区域(第1部分)S1、以及设置有第2无机光电转换部22的第2区域(第2部分)S2，两者配置在俯视时相邻的位置。在第1区域S1的第1无机光电转换部21上配置有使洋红色光(蓝色光BL和红色光RL)透过的洋红色滤色片(第1滤色片)35。在第2区域的第2无机光电转换部22上配置有使绿色光GL透过的绿色滤色片(第2滤色片)36。除此以外的结构与上述图2所示的实施方式1的固体摄像装置1A基本相同。
在具有上述结构的固体摄像装置1B中，通过在第1无机光电转换部21与第2无机光电转换部22之间配置微细结构体25，使得从受光面2a侧入射的光WL中，将被第1无机光电转换部21吸收的蓝色光BL被微细结构体25反射，将被第2无机光电转换部22吸收的红色光RL透过微细结构体25。
因此，在该固体摄像装置1B中，与上述固体摄像装置1A相同，能够对在像素3内层叠的第1无机光电转换部21与第2无机光电转换部22之间产生混色的情况进行抑制，并且能够实现各光电转换部21、22中的受光灵敏度的进一步提高。
(实施方式3)
接着，对作为实施方式3的图7所示的固体摄像装置1C进行说明。
图7是表示对应于实施方式3的固体摄像装置1C所具备的一个像素3的剖面结构的剖视图。另外，在实施方式3的固体摄像装置1C中，对于与上述图2所示的实施方式1的固体摄像装置1A同等的部位，在省略说明的同时，在附图中标注相同的标号。
实施方式3的固体摄像装置1C如图7所示，由有机光电转换部40构成，该有机光电转换部40使用吸收蓝色光(第1波长分量的光)BL的有机光电转换膜40a来取代上述蓝色吸收层21a。除此以外的结构与上述图2所示的实施方式1的固体摄像装置1A基本相同。
作为有机光电转换膜40a可使用例如香豆素。但是，由于香豆素的波长选择性不够，因此，在可视光区域的蓝色光BL以外的波长区域中有20％左右的吸收。因而，对有机光电转换膜40a进行薄膜化，将其厚度减薄至使得蓝色光BL的受光灵敏度成为50％，由此来减少红混色的产生。在这种情况下，优选有机光电转换膜40a的膜厚为100nm左右。
在具有上述结构的固体摄像装置1C中，通过在有机光电转换部40与第2无机光电转换部22之间配置微细结构体25，使得从受光面2a侧入射的光WL中，将被有机光电转换部40吸收的蓝色光BL被微细结构体25反射，将被第2无机光电转换部22吸收的红色光RL透过微细结构体25。
因此，在该固体摄像装置1C中，与上述固体摄像装置1A相同，能够对在像素3内层叠的有机光电转换部40与第2无机光电转换部22之间产生混色的情况进行抑制，并且能够实现各光电转换部40、22中的受光灵敏度的进一步提高。
对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为示例而呈现，不旨在限定本发明的范围。这些实施方式可以通过其他各种方式来实施，在不脱离发明要旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形均包含在发明范围和要旨中，同样也包含在权利要求书的范围所记载的发明及其等同范围内。

Claims (11)

1.一种固体摄像装置，其特征在于，包括：
第1无机光电转换部；
半导体基板部，该半导体基板部具有与所述第1无机光电转换部相对且光入射的受光面、以及由包含读取电路的电路形成的电路形成面，在该半导体基板部的内部具有第2无机光电转换部；以及
微细结构体，该微细结构体配置在所述第1无机光电转换部与所述第2无机光电转换部之间。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于，
从所述受光面侧入射的光中，将被所述第1无机光电转换部吸收的第1波长分量的光被所述微细结构体反射，将被所述第2无机光电转换部吸收的第2波长分量的光透过所述微细结构体。
3.如权利要求1或2所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述微细结构体由排列成阵列状的多个点构成，
各所述点具有在面内对称的平面形状。
4.如权利要求3所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述第1波长分量的光为蓝色光，所述第2波长分量的光为红色光，
所述微细结构体中，各点的宽度在20～300nm的范围，各点的厚度在10～300nm的范围，相邻各点的间隔在20～250nm的范围。
5.如权利要求4所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述第1无机光电转换部包含吸收所述蓝色光的蓝色吸收层，
所述第2无机光电转换部包含吸收所述红色光的红色吸收层，
在将所述蓝色吸收层的吸收系数设为αB[nm-1]，所述蓝色吸收层的厚度设为dB[nm]时，
满足0.21＜αB·dB＜2.3的关系，
在将所述红色吸收层的吸收系数设为αR[nm-1]，所述红色吸收层的厚度设为dR[nm]时，
满足1.4＜αR·dR＜2.6的关系。
6.如权利要求5所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述蓝色吸收层包含非晶硅。
7.如权利要求5或6所述的固体摄像装置，其特征在于，
在所述蓝色吸收层与所述微细结构体之间包含有硅氧化膜，
在将所述硅氧化膜的折射率设为n，所述硅氧化膜的厚度设为d[nm]时，
满足100＜n·d＜125的关系。
8.如权利要求4至权利要求7的任一项所述的固体摄像装置，其特征在于，
包括形成在所述半导体基板部的所述受光面侧的面上的有机光电转换部，
所述有机光电转换部包含有吸收第3波长分量的光的有机光电转换膜。
9.如权利要求8所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述第3波长分量的光为绿色光，
所述有机光电转换部设置于在俯视时与所述第1无机光电转换部和所述第2无机光电转换部的形成位置相重叠的位置。
10.如权利要求1所述的固体摄像装置，其特征在于，包括：
第2部分，该第2部分设置于所述第1部分的旁边，并具有所述第2无机光电转换部；
第1滤色片，该第1滤色片设置为与所述第1部分中的所述第1无机光电转换部相对，吸收第1波长分量的光和第2波长分量的光；以及
第2滤色片，该第2滤色片设置为与所述第2部分中的所述第2无机光电转换部相对，吸收第3波长分量的光。
11.如权利要求1至权利要求10的任一项所述的固体摄像装置，其特征在于，
所述第1无机光电转换部和所述第2无机光电转换部分别独立地与所述读取电路相连接。
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