JP2012064824A - Solid state image sensor, method of manufacturing the same, and camera - Google Patents

Solid state image sensor, method of manufacturing the same, and camera Download PDF

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一史 塩澤
Koichi Kokubu
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid state image sensor in which color mixing is limited, and to provide a method of manufacturing the same, and a camera.SOLUTION: The solid state image sensor comprises: a substrate having multiple photoelectric conversion parts arranged two-dimensionally; and multiple color filters laminated on the substrate and transmitting light in a specific wavelength region toward each photoelectric conversion part. Each color filter has a laminate structure of first and second layers having refractive indices different from each other, and a periodic structure having periodicity in a two-dimensional direction and a different period for each transmission wavelength region.

Description

本発明の実施形態は、固体撮像素子、その製造方法、カメラに関する。   Embodiments described herein relate generally to a solid-state imaging device, a manufacturing method thereof, and a camera.

近年、固体撮像素子の応用範囲は、デジタルカメラ、携帯電話などの各種モバイル端末や、監視カメラ、インターネットを介したチャット用のウェブカメラなど、広範な範囲に拡がりつつある。   In recent years, the application range of solid-state imaging devices has been expanded to a wide range such as various mobile terminals such as digital cameras and mobile phones, surveillance cameras, and webcams for chat via the Internet.

カラー画像を得るためには、カラーフィルターが用いられる。現在、製品化されている固体撮像素子のカラーフィルターは、ほとんどが有機樹脂材料を用いた顔料カラーフィルターである。また、無機材料を用いたフォトニックカラーフィルターが提案されてはいるが、実用化するにあたっては、さらなる特性の改善が求められる。   In order to obtain a color image, a color filter is used. Currently, most of the color filters for solid-state imaging devices that are commercialized are pigment color filters using an organic resin material. In addition, although photonic color filters using inorganic materials have been proposed, further improvement in characteristics is required for practical use.

特開２００８−１７０９７９号公報JP 2008-170979 A

混色を抑えた固体撮像素子、その製造方法、カメラを提供する。   Provided are a solid-state imaging device that suppresses color mixing, a manufacturing method thereof, and a camera.

実施形態によれば、固体撮像素子は、２次元配列された複数の光電変換部を有する基板と、前記基板に対して積層され、前記各光電変換部に向けて特定の波長域の光を透過させる複数のカラーフィルタと、を備える。前記各カラーフィルタは、相対的に屈折率の異なる第１の層と第２の層との積層構造を有する積層構造部と、２次元方向に周期性を有する周期構造部であって、透過波長域ごとに周期が異なる周期構造部と、を有する。   According to the embodiment, the solid-state imaging device is laminated on the substrate having a plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion units, and transmits light in a specific wavelength range toward the photoelectric conversion units. A plurality of color filters. Each of the color filters includes a laminated structure portion having a laminated structure of a first layer and a second layer having relatively different refractive indexes, and a periodic structure portion having periodicity in a two-dimensional direction, and having a transmission wavelength And a periodic structure portion having a different period for each region.

第１実施形態に係る固体撮像素子の模式断面図。1 is a schematic cross-sectional view of a solid-state imaging device according to a first embodiment. 実施形態のカラーフィルタの周期構造部の一例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the periodic structure part of the color filter of embodiment. （ａ）は、第１実施形態の固体撮像素子におけるカラーフィルタと、顔料カラーフィルタとで、透過スペクトルを比較した特性図であり、（ｂ）は、比較例のカラーフィルタの透過スペクトル特性図。(A) is the characteristic diagram which compared the transmission spectrum with the color filter and pigment color filter in the solid-state image sensor of 1st Embodiment, (b) is the transmission spectrum characteristic figure of the color filter of a comparative example. 第１実施形態に係る固体撮像素子の第１の変形例を示す模式断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a first modification of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 第１実施形態に係る固体撮像素子の第２の変形例を示す模式断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a second modification of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 第１実施形態に係る固体撮像素子の第３の変形例を示す模式断面図。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a third modification of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 第２実施形態に係る固体撮像素子におけるカラーフィルタの模式断面図。The schematic cross section of the color filter in the solid-state image sensor concerning 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る固体撮像素子におけるカラーフィルタの透過スペクトル特性図。FIG. 6 is a transmission spectrum characteristic diagram of a color filter in a solid-state imaging device according to a second embodiment. 第３実施形態に係る固体撮像素子の模式断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a solid-state image sensor according to a third embodiment. 第３実施形態に係る固体撮像素子の変形例の模式断面図。The schematic cross section of the modification of the solid-state image sensing device concerning a 3rd embodiment. 第４実施形態に係るカメラの模式図。The schematic diagram of the camera which concerns on 4th Embodiment. 実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を示す模式断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the embodiment. 実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を示す模式断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the embodiment. 実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を示す模式断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the embodiment. 実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を示す模式断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the embodiment. 実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を示す模式断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the embodiment.

以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in each drawing.

実施形態に係る固体撮像素子は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型エリアセンサ構造、あるいはＣＣＤ（Charge-Coupled Device）型エリアセンサ構造を有する。   The solid-state imaging device according to the embodiment has a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type area sensor structure or a CCD (Charge-Coupled Device) type area sensor structure.

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る固体撮像素子の模式断面図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the solid-state imaging device according to the first embodiment.

本実施形態の固体撮像素子は、基板１０と、配線層１３と、カラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒと、マイクロレンズ５１とを有する。   The solid-state image sensor of this embodiment includes a substrate 10, a wiring layer 13, color filters 20 </ b> B, 20 </ b> G, and 20 </ b> R, and a microlens 51.

基板１０は、例えばシリコン基板である。基板１０は、画素領域と、その画素領域の周辺に形成された周辺回路領域とを有する。図１は、画素領域の断面を表す。   The substrate 10 is, for example, a silicon substrate. The substrate 10 has a pixel region and a peripheral circuit region formed around the pixel region. FIG. 1 shows a cross section of a pixel region.

基板１０における画素領域には、光電変換部としてフォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒが形成されている。基板１０表面を上から見た平面視で、複数のフォトダイオード１１Ｂと、複数のフォトダイオード１１Ｇと、複数のフォトダイオード１１Ｒが、マトリクス状（碁盤目状、ハニカム状等）に２次元配列されている。各フォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒの平面形状は、例えば正方形状である。各フォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒは、ｐｎ接合を有する。   In the pixel region of the substrate 10, photodiodes 11B, 11G, and 11R are formed as photoelectric conversion units. A plurality of photodiodes 11B, a plurality of photodiodes 11G, and a plurality of photodiodes 11R are two-dimensionally arranged in a matrix (such as a grid or honeycomb) in a plan view of the surface of the substrate 10 as viewed from above. Yes. The planar shape of each photodiode 11B, 11G, 11R is, for example, a square shape. Each photodiode 11B, 11G, 11R has a pn junction.

フォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒの１つが１画素に対応する。各フォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒは、後述するカラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒの作用によって、受光する光の波長域が異なる。例えば、フォトダイオード１１Ｂは青色帯域の光を、フォトダイオード１１Ｇは緑色帯域の光を、フォトダイオード１１Ｒは赤色帯域の光を、それぞれ受光する。   One of the photodiodes 11B, 11G, and 11R corresponds to one pixel. The photodiodes 11B, 11G, and 11R have different wavelength ranges of light to be received due to the action of color filters 20B, 20G, and 20R described later. For example, the photodiode 11B receives light in the blue band, the photodiode 11G receives light in the green band, and the photodiode 11R receives light in the red band.

基板１０における図示しない周辺回路領域には、フォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒで光電変換されて出力される電気信号（画素信号）を処理する信号処理回路や、フォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒを駆動して画素信号の出力を制御する駆動制御回路などを構成するトランジスタが形成されている。   In a peripheral circuit region (not shown) on the substrate 10, a signal processing circuit that processes an electrical signal (pixel signal) that is photoelectrically converted by the photodiodes 11 </ b> B, 11 </ b> G, and 11 </ b> R and a photodiode 11 </ b> B, 11 </ b> G, and 11 </ b> R are driven. Transistors constituting a drive control circuit for controlling the output of the pixel signals are formed.

基板１０の表面上には、配線層１３が設けられている。配線層１３は、配線１４と層間絶縁膜１５とを有する。配線１４は、複数層（図示では２層であるが、これに限らない）設けられている。あるいは、単層の配線１４であってもよい。層間絶縁膜１５は、配線１４と配線１４との間、基板１０と最下層の配線１４との間、および最上層の配線１４とカラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒとの間に設けられている。   A wiring layer 13 is provided on the surface of the substrate 10. The wiring layer 13 includes a wiring 14 and an interlayer insulating film 15. The wiring 14 is provided in a plurality of layers (two layers in the drawing, but not limited to this). Alternatively, the wiring 14 may be a single layer. The interlayer insulating film 15 is provided between the wiring 14 and the wiring 14, between the substrate 10 and the lowermost wiring 14, and between the uppermost wiring 14 and the color filters 20B, 20G, and 20R.

配線１４は、フォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒと、周辺回路とを電気的に接続する。配線１４としては、例えば、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の高融点金属、あるいはＴｉＳｉ、ＭｏＳｉ、ＷＳｉ等の高融点金属のシリサイドを用いることができる。層間絶縁膜１５としては、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）を用いることができる。 The wiring 14 electrically connects the photodiodes 11B, 11G, and 11R and the peripheral circuit. As the wiring 14, for example, a refractory metal such as copper (Cu), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), or a refractory metal silicide such as TiSi, MoSi, or WSi can be used. . For example, silicon oxide (SiO 2 ) can be used as the interlayer insulating film 15.

配線１４は金属材料からなり遮光体であるので、フォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒの受光領域への光の入射を遮る位置には設けられていない。また、配線層１３内に、配線１４以外の遮光膜や、電荷転送部への転送電極を形成してもよい。   Since the wiring 14 is made of a metal material and is a light shielding body, the wiring 14 is not provided at a position that blocks light from entering the light receiving regions of the photodiodes 11B, 11G, and 11R. Further, a light shielding film other than the wiring 14 and a transfer electrode to the charge transfer portion may be formed in the wiring layer 13.

配線層１３上に、カラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒが設けられている。カラーフィルタ２０Ｂは、フォトダイオード１１Ｂの上方に設けられ、フォトダイオード１１Ｂに向けて特定の波長域（例えば青色帯域）の光を透過させる。カラーフィルタ２０Ｇは、フォトダイオード１１Ｇの上方に設けられ、フォトダイオード１１Ｇに向けて特定の波長域（例えば緑色帯域）の光を透過させる。カラーフィルタ２０Ｒは、フォトダイオード１１Ｒの上方に設けられ、フォトダイオード１１Ｒに向けて特定の波長域（例えば赤色帯域）の光を透過させる。   On the wiring layer 13, color filters 20B, 20G, and 20R are provided. The color filter 20B is provided above the photodiode 11B, and transmits light in a specific wavelength range (for example, a blue band) toward the photodiode 11B. The color filter 20G is provided above the photodiode 11G and transmits light in a specific wavelength band (for example, a green band) toward the photodiode 11G. The color filter 20R is provided above the photodiode 11R and transmits light in a specific wavelength band (for example, red band) toward the photodiode 11R.

カラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒ上には、カラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒの厚さの違いによる上面の段差を被覆するように、層間膜４１が設けられている。層間膜４１の上面は平坦であり、その上面上にはマイクロレンズ５１が設けられている。マイクロレンズ５１は、各画素（各カラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒ）ごとに設けられている。   An interlayer film 41 is provided on the color filters 20B, 20G, and 20R so as to cover a step on the upper surface due to the difference in thickness of the color filters 20B, 20G, and 20R. The upper surface of the interlayer film 41 is flat, and the microlens 51 is provided on the upper surface. The microlens 51 is provided for each pixel (each color filter 20B, 20G, 20R).

マイクロレンズ５１は例えば凸型レンズであり、入射光はマイクロレンズ５１で集光される。マイクロレンズ５１で集光された入射光は、各カラーフィルター２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒによって分光されて、各フォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒに入射する。   The microlens 51 is, for example, a convex lens, and incident light is collected by the microlens 51. Incident light collected by the microlens 51 is split by the color filters 20B, 20G, and 20R and enters the photodiodes 11B, 11G, and 11R.

各フォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒに入射した光は光電変換される。この光電変換で発生した電荷は、図示しない転送トランジスタ、配線１４などを介して、周辺回路に出力される。   Light incident on the photodiodes 11B, 11G, and 11R is photoelectrically converted. The electric charge generated by this photoelectric conversion is output to the peripheral circuit via a transfer transistor, wiring 14 and the like (not shown).

次に、カラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒについて詳細に説明する。   Next, the color filters 20B, 20G, and 20R will be described in detail.

カラーフィルタ２０Ｂは、積層構造部２１Ｂと周期構造部３１Ｂとを有する。カラーフィルタ２０Ｇは、積層構造部２１Ｇと周期構造部３１Ｇとを有する。カラーフィルタ２０Ｒは、積層構造部２１Ｒと周期構造部３１Ｒとを有する。   The color filter 20B includes a laminated structure portion 21B and a periodic structure portion 31B. The color filter 20G includes a laminated structure portion 21G and a periodic structure portion 31G. The color filter 20R includes a laminated structure portion 21R and a periodic structure portion 31R.

周期構造部３１Ｂは、フォトダイオード１１Ｂの上方の配線層１３上に設けられている。周期構造部３１Ｇは、フォトダイオード１１Ｇの上方の配線層１３上に設けられている。周期構造部３１Ｒは、フォトダイオード１１Ｒの上方の配線層１３上に設けられている。   The periodic structure portion 31B is provided on the wiring layer 13 above the photodiode 11B. The periodic structure portion 31G is provided on the wiring layer 13 above the photodiode 11G. The periodic structure portion 31R is provided on the wiring layer 13 above the photodiode 11R.

積層構造部２１Ｂは、周期構造部３１Ｂ上に設けられている。積層構造部２１Ｇは、周期構造部３１Ｇ上に設けられている。積層構造部２１Ｒは、周期構造部３１Ｒ上に設けられている。   The laminated structure portion 21B is provided on the periodic structure portion 31B. The laminated structure portion 21G is provided on the periodic structure portion 31G. The laminated structure portion 21R is provided on the periodic structure portion 31R.

各積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒは、積層方向に対称的な構造を有する上部ミラー層２４と下部ミラー層２５とを有する。上部ミラー層２４は、相対的に屈折率の異なる第１の層２６と第２の層２７との積層構造を有する。第１の層２６は、第２の層２７よりも屈折率が高い。第１の層２６と第２の層２７の積層数は任意である。   Each of the stacked structure portions 21B, 21G, and 21R includes an upper mirror layer 24 and a lower mirror layer 25 having a symmetrical structure in the stacking direction. The upper mirror layer 24 has a stacked structure of a first layer 26 and a second layer 27 having relatively different refractive indexes. The first layer 26 has a higher refractive index than the second layer 27. The number of stacked layers of the first layer 26 and the second layer 27 is arbitrary.

上部ミラー層２４と下部ミラー層２５との間には、制御層２８が設けられている。制御層２８は、透過波長ごとに厚さ（厚さがゼロの場合も含む）、もしくは屈折率が異なる。あるいは、上部ミラー層２４と下部ミラー層２５との境界で隣接する互いの第１の層２６どうしの積層体が制御層として機能することもできる。   A control layer 28 is provided between the upper mirror layer 24 and the lower mirror layer 25. The control layer 28 has a different thickness (including a case where the thickness is zero) or a refractive index for each transmission wavelength. Alternatively, a stack of the first layers 26 adjacent to each other at the boundary between the upper mirror layer 24 and the lower mirror layer 25 can function as a control layer.

上部ミラー層２４と下部ミラー層２５は、それぞれ、互いに反射面を対向させた誘電体多層膜ミラーとして機能する。第１の層２６及び第２の層２７の膜厚Ｄは、
Ｄ＝λ／（４×ｎ）で決定される。 The upper mirror layer 24 and the lower mirror layer 25 each function as a dielectric multilayer mirror whose reflective surfaces face each other. The film thickness D of the first layer 26 and the second layer 27 is:
It is determined by D = λ / (4 × n).

λは、例えば可視領域の中心波長（例えば５５０ｎｍ）であり、ｎは屈折率である。なお、透過特性を最適化するため、各層の膜厚を上式から変更してもかまわない。   λ is, for example, the center wavelength (eg, 550 nm) in the visible region, and n is the refractive index. In order to optimize the transmission characteristics, the film thickness of each layer may be changed from the above equation.

制御層２８は、上部ミラー層２４と下部ミラー層２５との間に設けられている。制御層２８の厚さと屈折率を適切に設計することにより、上部ミラー層２４及び下部ミラー層２５の反射面で多重反射した光のうち特定の波長だけを透過させることができる。すなわち、積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒは、ファブリーペロー干渉計と同じ原理に基づいて透過波長を設計することができる。   The control layer 28 is provided between the upper mirror layer 24 and the lower mirror layer 25. By appropriately designing the thickness and refractive index of the control layer 28, it is possible to transmit only a specific wavelength of the light that is multiple-reflected by the reflecting surfaces of the upper mirror layer 24 and the lower mirror layer 25. That is, the laminated structures 21B, 21G, and 21R can design the transmission wavelength based on the same principle as the Fabry-Perot interferometer.

第１の層２６、第２の層２７、制御層２８としては、無機材料が用いられる。例えば、それらの材料として、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、シリコン（Ｓｉ）、多結晶シリコン、非晶質シリコンなどを用いることができる。 As the first layer 26, the second layer 27, and the control layer 28, an inorganic material is used. For example, titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), silicon (Si), polycrystalline silicon, amorphous silicon, or the like can be used as these materials.

各周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒは、基板１０の主面に対して略平行な方向である２次元方向に周期性を有する。各周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒは、透過波長ごとに周期が異なる。   Each periodic structure part 31 </ b> B, 31 </ b> G, 31 </ b> R has periodicity in a two-dimensional direction that is a direction substantially parallel to the main surface of the substrate 10. Each periodic structure part 31B, 31G, 31R has a different period for each transmission wavelength.

周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒは、周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒよりも屈折率が低い下地層３０中に設けられている。   The periodic structure portions 31B, 31G, and 31R are provided in the base layer 30 having a lower refractive index than the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R.

周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒ、下地層３０としては、無機材料が用いられる。例えば、それらの材料として、シリコン（Ｓｉ）、多結晶シリコン、酸化シリコン（ＳｉＯ２）などを用いることができる。 As the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R and the base layer 30, an inorganic material is used. For example, silicon (Si), polycrystalline silicon, silicon oxide (SiO 2 ), or the like can be used as these materials.

周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒの周期、幅、厚さを適切に設計することにより、特定の波長域の光（フォトダイオードに導きたくない波長域の光）を反射及び吸収させることができる。すなわち、周期構造部３１Ｂは、緑色帯域と赤色帯域の光の反射率及び吸収率が高い。周期構造部３１Ｇは、青色帯域と赤色帯域の光の反射率及び吸収率が高い。周期構造部３１Ｒは、青色帯域と緑色帯域の光の反射率及び吸収率が高い。   By appropriately designing the periods, widths, and thicknesses of the periodic structures 31B, 31G, and 31R, light in a specific wavelength region (light in a wavelength region that is not desired to be guided to the photodiode) can be reflected and absorbed. That is, the periodic structure part 31B has high reflectance and absorption rate of light in the green band and the red band. The periodic structure part 31G has a high reflectance and absorption rate of light in the blue band and the red band. The periodic structure portion 31R has a high reflectance and absorptance of light in the blue band and the green band.

積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒと、周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒとの相乗的効果によって、カラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒの透過スペクトルを望む特性に制御することができる。   The transmission spectrum of the color filters 20B, 20G, and 20R can be controlled to a desired characteristic by a synergistic effect of the stacked structure portions 21B, 21G, and 21R and the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R.

周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒを、２次元方向に例えば正方格子状にレイアウトすると、所望の透過スペクトル特性に制御するための設計が容易になる。また、周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒの横断面を例えば円形状にすると、所望の透過スペクトル特性に制御するための設計が容易になる。   If the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R are laid out in a two-dimensional direction, for example, in a square lattice shape, the design for controlling the desired transmission spectrum characteristics becomes easy. In addition, when the cross sections of the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R are, for example, circular, a design for controlling to a desired transmission spectrum characteristic is facilitated.

例えば、図２（ａ）に示すように、ドットパターンで周期構造部３１が形成される。図２（ａ）における周期構造部３１は、前述した周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒに対応する。   For example, as shown in FIG. 2A, the periodic structure portion 31 is formed with a dot pattern. The periodic structure unit 31 in FIG. 2A corresponds to the above-described periodic structure units 31B, 31G, and 31R.

あるいは、図２（ｂ）に示すように、ホールパターンで周期構造部３１ａが形成される。図２（ｂ）における周期構造部（ホール）３１ａは、前述した周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒに対応する。周期構造部（ホール）３１ａ内には、下地層３０が埋め込まれている。   Alternatively, as shown in FIG. 2B, the periodic structure portion 31a is formed with a hole pattern. The periodic structure portion (hole) 31a in FIG. 2B corresponds to the above-described periodic structure portions 31B, 31G, and 31R. A base layer 30 is embedded in the periodic structure portion (hole) 31a.

周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒは、２次元方向の周期構造であるため、製造が容易であり、またカラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒの薄型化を妨げない。   Since the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R have a two-dimensional periodic structure, they are easy to manufacture and do not hinder the thinning of the color filters 20B, 20G, and 20R.

フォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒのピッチは、例えば約１．４（μｍ）程である。配線層１３の厚さは、例えば２〜３（μｍ）程である。各カラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒは、例えば一辺が１．４（μｍ）程の正方形状の平面形状で形成されている。各カラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒの厚さは、例えば０．５（μｍ）程である。マイクロレンズ５１の厚さは、例えば０．５（μｍ）以下である。   The pitch of the photodiodes 11B, 11G, and 11R is about 1.4 (μm), for example. The thickness of the wiring layer 13 is, for example, about 2 to 3 (μm). Each of the color filters 20B, 20G, and 20R is formed in a square planar shape having a side of about 1.4 (μm), for example. The thickness of each color filter 20B, 20G, 20R is, for example, about 0.5 (μm). The thickness of the microlens 51 is, for example, 0.5 (μm) or less.

図３（ａ）は、本実施形態のカラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒと、顔料カラーフィルタの、光学シミュレーションによって得られた透過スペクトル特性を表す。   FIG. 3A shows transmission spectral characteristics obtained by optical simulation of the color filters 20B, 20G, and 20R of the present embodiment and the pigment color filter.

横軸は光の波長（μｍ）を表し、縦軸は透過率（×１００％）を表す。透過率は、ＲＣＷＡ（Rigorous Coupled Wave Analysis）法で計算した。   The horizontal axis represents the light wavelength (μm), and the vertical axis represents the transmittance (× 100%). The transmittance was calculated by RCWA (Rigorous Coupled Wave Analysis) method.

実施形態のカラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒの透過スペクトル特性を、それぞれ、Ｂ１、Ｇ１、Ｒ１で表す。シミュレーションした各カラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒにおける、第１の層２６は酸化チタン（ＴｉＯ２）であり、第２の層２７及び制御層２８は酸化シリコン（ＳｉＯ２）であり、周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒはシリコンであり、下地層３０は酸化シリコン（ＳｉＯ２）である。 The transmission spectral characteristics of the color filters 20B, 20G, and 20R of the embodiment are represented by B1, G1, and R1, respectively. In each of the simulated color filters 20B, 20G, and 20R, the first layer 26 is titanium oxide (TiO 2 ), the second layer 27 and the control layer 28 are silicon oxide (SiO 2 ), and the periodic structure portion 31B. , 31G, 31R are silicon, and the underlayer 30 is silicon oxide (SiO 2 ).

本実施形態のカラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒにおける制御層２８の厚さをＤ（μｍ）、周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒの厚さをＴ（μｍ）、周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒの周期をＰ（μｍ）、周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒの幅をＷ（μｍ）とする。   In the color filters 20B, 20G, and 20R of this embodiment, the thickness of the control layer 28 is D (μm), the thicknesses of the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R are T (μm), and the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R The period is P (μm), and the width of the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R is W (μm).

Ｄ＝０（μｍ）、Ｔ＝０．１（μｍ）、Ｐ＝０．２３（μｍ）、Ｗ＝０．７×Ｐ（μｍ）の場合は、特性Ｂ１に示されるように、主に青色帯域の光の透過率が高くなる。   When D = 0 (μm), T = 0.1 (μm), P = 0.23 (μm), W = 0.7 × P (μm), as shown in the characteristic B1, the color is mainly blue. The light transmittance in the band is increased.

Ｄ＝０．０４（μｍ）、Ｔ＝０．１（μｍ）、Ｐ＝０．２７（μｍ）、Ｗ＝０．７５×Ｐ（μｍ）の場合は、特性Ｇ１に示されるように、主に緑色帯域の光の透過率が高くなる。   In the case of D = 0.04 (μm), T = 0.1 (μm), P = 0.27 (μm), W = 0.75 × P (μm), as shown in the characteristic G1, In addition, the transmittance of light in the green band is increased.

Ｄ＝０．０９（μｍ）、Ｔ＝０．１（μｍ）、Ｐ＝０．１５（μｍ）、Ｗ＝０．７×Ｐ（μｍ）の場合は、特性Ｒ１に示されるように、主に赤色帯域の光の透過率が高くなる。   When D = 0.09 (μm), T = 0.1 (μm), P = 0.15 (μm), and W = 0.7 × P (μm), as shown in the characteristic R1, the main In addition, the transmittance of light in the red band is increased.

Ｂ２は青色顔料フィルタの特性を、Ｇ２は緑色顔料フィルタの特性を、Ｒ２は赤色顔料フィルタの特性を表す。   B2 represents the characteristics of the blue pigment filter, G2 represents the characteristics of the green pigment filter, and R2 represents the characteristics of the red pigment filter.

図３（ａ）に示すシミュレーション結果より、本実施形態のカラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒは、顔料カラーフィルタに比べて、透過させるべき波長域の透過率は上回っており、混色の原因となる透過させるべきではない波長域の透過率は下回っている。   From the simulation results shown in FIG. 3A, the color filters 20B, 20G, and 20R of the present embodiment have higher transmittance in the wavelength range to be transmitted than the pigment color filters, and transmission that causes color mixing. The transmittance in the wavelength range that should not be made is lower.

したがって、本実施形態のカラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒは、顔料カラーフィルタよりも、受光感度が高く、且つ隣接する画素間でのクロストークが抑制され、混色を低減できる。   Therefore, the color filters 20B, 20G, and 20R of the present embodiment have higher light receiving sensitivity than the pigment color filter, and crosstalk between adjacent pixels is suppressed, and color mixing can be reduced.

また、本実施形態のカラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒは無機材料が用いられている。このため、有機樹脂材料を用いた顔料カラーフィルタに比べて、製造環境や使用環境に対する耐性が高く、製造工程中に劣化しにくく、長時間使用しても劣化しにくい。したがって、本実施形態は、信頼性の高い固体撮像素子を提供できる。   In addition, inorganic materials are used for the color filters 20B, 20G, and 20R of the present embodiment. For this reason, compared to a pigment color filter using an organic resin material, it has higher resistance to the production environment and the use environment, is less likely to deteriorate during the production process, and is less likely to deteriorate even if used for a long time. Therefore, this embodiment can provide a solid-state imaging device with high reliability.

固体撮像素子では、高解像度化や低コスト化のために画素（フォトダイオード）の微細化が進んでいる。画素の微細化は、隣接する顔料カラーフィルタ間のクロストークの原因になり得る。現状、顔料カラーフィルタでは、透過させたくない光に対する十分な遮断効果を得るために、０．７〜０．８（μｍ）程度の膜厚が必要である。画素サイズが２（μｍ）以下になると、０．７〜０．８（μｍ）の膜厚の顔料カラーフィルタのアスペクト比（幅に対する厚さの比）が高くなり、クロストークが生じやすくなる。すなわち、Ｓ／Ｎ比が低下し、画質低下の原因になる。   In a solid-state imaging device, pixels (photodiodes) have been miniaturized for higher resolution and lower cost. Pixel miniaturization can cause crosstalk between adjacent pigment color filters. At present, a pigment color filter needs a film thickness of about 0.7 to 0.8 (μm) in order to obtain a sufficient blocking effect for light that is not desired to be transmitted. When the pixel size is 2 (μm) or less, the aspect ratio (ratio of thickness to width) of the pigment color filter having a film thickness of 0.7 to 0.8 (μm) is increased, and crosstalk is likely to occur. That is, the S / N ratio is lowered, which causes a reduction in image quality.

これに対して、本実施形態では、前述した無機材料の積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒと周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒとを組み合わせることで、カラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒを薄膜化でき、画素の微細化が進んでも、顔料カラーフィルタに比べてアスペクト比の増大をまねかず、クロストークが生じにくい。   On the other hand, in this embodiment, the color filters 20B, 20G, and 20R can be thinned by combining the laminated structure portions 21B, 21G, and 21R of the inorganic material described above and the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R. Even if the pixels are miniaturized, the aspect ratio is not increased as compared with the pigment color filter, and crosstalk hardly occurs.

また、図３（ｂ）は、前述した本実施形態のカラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒにおいて、周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒを設けなかった比較例の構造についての透過スペクトル特性Ｂ３、Ｇ３、Ｒ３の光学シミュレーションの結果を表す。図３（ａ）と同様、横軸は光の波長（μｍ）を表し、縦軸は透過率（×１００％）を表す。透過率は、ＲＣＷＡ法で計算した。   FIG. 3B shows the transmission spectrum characteristics B3, G3, R3 for the structure of the comparative example in which the periodic structures 31B, 31G, 31R are not provided in the color filters 20B, 20G, 20R of the present embodiment described above. The result of optical simulation is shown. Similar to FIG. 3A, the horizontal axis represents the wavelength of light (μm), and the vertical axis represents the transmittance (× 100%). The transmittance was calculated by the RCWA method.

この比較例の構造におけるカラーフィルタは、積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒのみから構成される。その他条件は、図３（ａ）のシミュレーション時と同じである。   The color filter in the structure of this comparative example is composed only of the stacked structure portions 21B, 21G, and 21R. Other conditions are the same as those in the simulation of FIG.

図３（ｂ）の結果と図３（ａ）の結果を比較すると、周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒを設けなかった比較例は、周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒを設けた実施形態よりも、透過させたくない波長域の透過率が高く、混色を抑制できていない。   Comparing the result of FIG. 3B and the result of FIG. 3A, the comparative example in which the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R are not provided is more than the embodiment in which the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R are provided. The transmittance in a wavelength region that is not desired to be transmitted is high, and color mixing cannot be suppressed.

本実施形態のカラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒにおいて、積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒは、主として、透過させたい波長域の透過率を高め、周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒは、主として、透過させたくない波長域の反射率及び吸収率を高める機能を担う。結果的に、これら積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒと周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒとの相乗効果により、受光感度が高く、且つ色再現性に優れた固体撮像素子を提供できる。   In the color filters 20B, 20G, and 20R of the present embodiment, the laminated structure portions 21B, 21G, and 21R mainly increase the transmittance in the wavelength region that is desired to be transmitted, and the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R mainly transmit the light. Responsible for increasing the reflectivity and absorptance in the wavelength range that you do not want. As a result, a solid-state imaging device having high light receiving sensitivity and excellent color reproducibility can be provided by the synergistic effect of the laminated structure portions 21B, 21G, and 21R and the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R.

なお、図４に示すように、基板１０の表面上にカラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒを設け、そのカラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒ上に配線層１３を設けてもよい。マイクロレンズ５１は、配線層１３上に設けられる。カラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒにおける周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒは、基板１０の表面上に設けられ、その周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒ上に積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒが設けられる。   As shown in FIG. 4, color filters 20B, 20G, and 20R may be provided on the surface of the substrate 10, and the wiring layer 13 may be provided on the color filters 20B, 20G, and 20R. The microlens 51 is provided on the wiring layer 13. The periodic structure portions 31B, 31G, and 31R in the color filters 20B, 20G, and 20R are provided on the surface of the substrate 10, and the stacked structure portions 21B, 21G, and 21R are provided on the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R.

また、図５に示すように、基板１０の表面上に周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒを設け、その周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒ上に配線層１３を設け、その配線層１３上に積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒを設けてもよい。マイクロレンズ５１は、積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒ上に設けられる。   Further, as shown in FIG. 5, periodic structure portions 31 </ b> B, 31 </ b> G, and 31 </ b> R are provided on the surface of the substrate 10, a wiring layer 13 is provided on the periodic structure portions 31 </ b> B, 31 </ b> G, and 31 </ b> R, and stacked on the wiring layer 13. Structure portions 21B, 21G, and 21R may be provided. The microlens 51 is provided on the stacked structure portions 21B, 21G, and 21R.

さらには、図６に示すように、基板１０において、光の入射を受ける表面の反対側の裏面に配線層１３を設けた、いわゆる裏面照射型の構造としてもよい。基板１０の表面上には、周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒが設けられ、その周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒ上に積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒが設けられ、その積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒ上にマイクロレンズ５１が設けられている。   Furthermore, as shown in FIG. 6, the substrate 10 may have a so-called back-illuminated structure in which the wiring layer 13 is provided on the back surface opposite to the surface on which light is incident. Periodic structure portions 31B, 31G, and 31R are provided on the surface of the substrate 10, and stacked structure portions 21B, 21G, and 21R are provided on the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R, and the stacked structure portions 21B, 21G are provided. , 21R is provided with a microlens 51.

図４〜図６のいずれの構造においても、積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒと周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒとの相乗効果により、受光感度が高く、且つ色再現性に優れた固体撮像素子を提供できる。   4 to 6, a solid-state imaging device having high light receiving sensitivity and excellent color reproducibility due to a synergistic effect of the stacked structure portions 21B, 21G, and 21R and the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R. Can provide.

また、図４〜図６に示す構造では、基板１０の表面上に周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒを設けている。この構造の場合、後述するように、周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒを、周辺回路等のトランジスタのゲート電極と同時に形成することができ、工程数の削減によるコスト低下を図れる。   In the structure shown in FIGS. 4 to 6, the periodic structure portions 31 </ b> B, 31 </ b> G, and 31 </ b> R are provided on the surface of the substrate 10. In the case of this structure, as will be described later, the periodic structure portions 31B, 31G, and 31R can be formed at the same time as the gate electrodes of transistors such as peripheral circuits, and the cost can be reduced by reducing the number of steps.

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る固体撮像素子におけるカラーフィルタ２０’Ｂ、２０’Ｇ、２０’Ｒの模式断面図である。図７には、カラーフィルタ２０’Ｂ、２０’Ｇ、２０’Ｒのみを示すが、他の基板１０、配線層１３、マイクロレンズ５１などの構造は、前述した実施形態と同じである。 (Second Embodiment)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the color filters 20′B, 20′G, and 20′R in the solid-state imaging device according to the second embodiment. Although only the color filters 20′B, 20′G, and 20′R are shown in FIG. 7, the structures of the other substrate 10, the wiring layer 13, the microlens 51, and the like are the same as those in the above-described embodiment.

本実施形態では、制御層２８中に周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒが設けられている。制御層２８は、上部ミラー層２４と下部ミラー層２５との間に設けられている。したがって、周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒは、上部ミラー層２４と下部ミラー層２５との間に設けられている。   In the present embodiment, the periodic structure portions 33 </ b> B, 33 </ b> G, and 33 </ b> R are provided in the control layer 28. The control layer 28 is provided between the upper mirror layer 24 and the lower mirror layer 25. Therefore, the periodic structure portions 33B, 33G, and 33R are provided between the upper mirror layer 24 and the lower mirror layer 25.

周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒは、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）などの金属材料からなる。   The periodic structure portions 33B, 33G, and 33R are made of a metal material such as aluminum (Al), silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), iron (Fe), nickel (Ni), tungsten (W), for example. Become.

各周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒは、基板１０の主面に対して略平行な方向である２次元方向に周期性を有し、透過波長ごとに周期が異なる。周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒは、上記実施形態と同様、２次元方向に例えば正方格子状（ドットパターン、ホールパターン等）に形成されている。   Each periodic structure part 33B, 33G, 33R has periodicity in a two-dimensional direction that is a direction substantially parallel to the main surface of the substrate 10, and the period is different for each transmission wavelength. The periodic structure portions 33B, 33G, and 33R are formed in, for example, a square lattice shape (dot pattern, hole pattern, etc.) in the two-dimensional direction, as in the above embodiment.

本実施形態においても、周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒの周期、幅、厚さを適切に設計することにより、特定の波長域の光（フォトダイオードに導きたくない波長域の光）を反射及び吸収させることができる。すなわち、周期構造部３３Ｂは、緑色帯域と赤色帯域の光の反射率及び吸収率が高い。周期構造部３３Ｇは、青色帯域と赤色帯域の光の反射率及び吸収率が高い。周期構造部３３Ｒは、青色帯域と緑色帯域の光の反射率及び吸収率が高い。   Also in the present embodiment, by appropriately designing the period, width, and thickness of the periodic structure portions 33B, 33G, and 33R, light in a specific wavelength region (light in a wavelength region that is not desired to be guided to the photodiode) is reflected and reflected. Can be absorbed. That is, the periodic structure portion 33B has high reflectance and absorption rate of light in the green band and the red band. The periodic structure portion 33G has a high reflectance and absorption rate of light in the blue band and the red band. The periodic structure portion 33R has a high reflectance and absorptance of light in the blue band and the green band.

そして、積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒと、周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒとの相乗的効果によって、カラーフィルタ２０’Ｂ、２０’Ｇ、２０’Ｒの透過スペクトルを望む特性に制御することができる。   Then, the transmission spectrum of the color filters 20′B, 20′G, and 20′R is controlled to a desired characteristic by a synergistic effect of the laminated structure portions 21B, 21G, and 21R and the periodic structure portions 33B, 33G, and 33R. Can do.

周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒは、２次元方向の周期構造であるため、製造が容易であり、また、カラーフィルタ２０’Ｂ、２０’Ｇ、２０’Ｒの薄型化を妨げない。   Since the periodic structures 33B, 33G, and 33R have a two-dimensional periodic structure, they are easy to manufacture and do not hinder the thickness reduction of the color filters 20'B, 20'G, and 20'R.

図８は、本実施形態のカラーフィルタ２０’Ｂ、２０’Ｇ、２０’Ｒの、光学ミュレーションによって得られた透過スペクトル特性を表す。横軸は光の波長（μｍ）を表し、縦軸は透過率（×１００％）を表す。透過率は、ＲＣＷＡ法で計算した。Ｂ４はカラーフィルタ２０’Ｂの透過スペクトル特性を表す。Ｇ４はカラーフィルタ２０’Ｇの透過スペクトル特性を表す。Ｒ４はカラーフィルタ２０’Ｒの透過スペクトル特性を表す。   FIG. 8 shows transmission spectrum characteristics obtained by optical simulation of the color filters 20 ′ B, 20 ′ G, and 20 ′ R of the present embodiment. The horizontal axis represents the light wavelength (μm), and the vertical axis represents the transmittance (× 100%). The transmittance was calculated by the RCWA method. B4 represents the transmission spectrum characteristic of the color filter 20'B. G4 represents the transmission spectrum characteristic of the color filter 20'G. R4 represents the transmission spectrum characteristic of the color filter 20'R.

周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒは銀（Ａｇ）であり、制御層２８は酸化シリコン（ＳｉＯ２）である。その他条件は、図３（ａ）のシミュレーション時と同じである。 The periodic structure portions 33B, 33G, and 33R are silver (Ag), and the control layer 28 is silicon oxide (SiO 2 ). Other conditions are the same as those in the simulation of FIG.

制御層２８の厚さをＤ（μｍ）、周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒの厚さをＴ（μｍ）、周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒの周期をＰ（μｍ）、周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒの幅をＷ（μｍ）とする。   The thickness of the control layer 28 is D (μm), the thickness of the periodic structure portions 33B, 33G, and 33R is T (μm), the period of the periodic structure portions 33B, 33G, and 33R is P (μm), the periodic structure portion 33B, The width of 33G and 33R is W (μm).

Ｄ＝０．０３５（μｍ）、Ｔ＝０．０３５（μｍ）、Ｐ＝０．０７（μｍ）、Ｗ＝０．０５（μｍ）の場合は、特性Ｂ４に示されるように、主に青色帯域の光の透過率が高くなる。   When D = 0.035 (μm), T = 0.035 (μm), P = 0.07 (μm), and W = 0.05 (μm), as shown in characteristic B4, the color is mainly blue. The light transmittance in the band is increased.

Ｄ＝０．０６５（μｍ）、Ｔ＝０．０３５（μｍ）、Ｐ＝０．１８（μｍ）、Ｗ＝０．１６（μｍ）の場合は、特性Ｇ４に示されるように、主に緑色帯域の光の透過率が高くなる。   When D = 0.655 (μm), T = 0.035 (μm), P = 0.18 (μm), W = 0.16 (μm), as shown in the characteristic G4, the color is mainly green. The light transmittance in the band is increased.

Ｄ＝０．１６（μｍ）、Ｔ＝０．０３５（μｍ）、Ｐ＝０．１８（μｍ）、Ｗ＝０．０９（μｍ）の場合は、特性Ｒ４に示されるように、主に赤色帯域の光の透過率が高くなる。   When D = 0.16 (μm), T = 0.035 (μm), P = 0.18 (μm), and W = 0.09 (μm), as shown in the characteristic R4, mainly red The light transmittance in the band is increased.

図８に示すシミュレーション結果より、本実施形態のカラーフィルタ２０’Ｂ、２０’Ｇ、２０’Ｒは、前述した顔料カラーフィルタに比べて、透過させるべき波長域の透過率は上回っており、混色の原因となる透過させるべきではない波長域の透過率は下回っている。   From the simulation results shown in FIG. 8, the color filters 20′B, 20′G, and 20′R of the present embodiment have higher transmittance in the wavelength range to be transmitted than the pigment color filters described above, and color mixing The transmittance in the wavelength range that should not be transmitted is lower than that.

本実施形態のカラーフィルタ２０’Ｂ、２０’Ｇ、２０’Ｒにおいて、積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒは、主として、透過させたい波長域の透過率を高め、周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒは、主として、透過させたくない波長域の反射率及び吸収率を高める機能を担う。結果的に、これら積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒと周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒとの相乗効果により、受光感度が高く、且つ色再現性に優れた固体撮像素子を提供できる。   In the color filters 20′B, 20′G, and 20′R of the present embodiment, the stacked structure portions 21B, 21G, and 21R mainly increase the transmittance in the wavelength region that is desired to be transmitted, and the periodic structure portions 33B, 33G, and 33R. Is mainly responsible for the function of increasing the reflectivity and absorptance in a wavelength region that is not desired to be transmitted. As a result, a solid-state imaging device having high light receiving sensitivity and excellent color reproducibility can be provided by the synergistic effect of the laminated structure portions 21B, 21G, and 21R and the periodic structure portions 33B, 33G, and 33R.

また、本実施形態においても、積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒと周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒとを組み合わせることで、カラーフィルタ２０’Ｂ、２０’Ｇ、２０’Ｒを薄膜化でき、画素の微細化が進んでも、顔料カラーフィルタに比べてアスペクト比の増大をまねかず、クロストークが生じにくい。   Also in this embodiment, the color filters 20′B, 20′G, and 20′R can be thinned by combining the stacked structure portions 21B, 21G, and 21R and the periodic structure portions 33B, 33G, and 33R, and the pixels Even if the size of the filter becomes finer, the aspect ratio is not increased as compared with the pigment color filter, and crosstalk hardly occurs.

（第３実施形態）
図９は、第３実施形態に係る固体撮像素子の模式断面図である。 (Third embodiment)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a solid-state imaging device according to the third embodiment.

マイクロレンズ５１上に平坦化層５２が設けられ、その平坦化層５２上に赤外光カットフィルタ５３が設けられている。図９に示すすべての要素は、ウェーハ状態で形成され、その後チップ状に個片化される。   A planarization layer 52 is provided on the microlens 51, and an infrared light cut filter 53 is provided on the planarization layer 52. All the elements shown in FIG. 9 are formed in a wafer state and then separated into chips.

カラーフィルタ２０Ｂ、２０Ｇ、２０Ｒ、マイクロレンズ５１、平坦化層５２および赤外光カットフィルタ５３を無機材料で形成すると、プロセス上の制約を受けにくい。すなわち、既に形成された要素が無機材料であると、後の工程で他の要素を形成するときの熱の影響を受けにくい。これにより、デバイスの信頼性を向上できる。   When the color filters 20B, 20G, and 20R, the microlens 51, the planarization layer 52, and the infrared light cut filter 53 are formed of an inorganic material, it is difficult to be restricted by a process. That is, if the already formed element is an inorganic material, it is difficult to be affected by heat when another element is formed in a later step. Thereby, the reliability of a device can be improved.

また、赤外光カットフィルタ５３をウェーハ工程で薄膜として形成することで、カメラモジュールに、チップとは別に赤外光カットフィルタを設けなくてもよくなり、カメラモジュールの部品点数の低減および小型化が図れる。   Further, by forming the infrared light cut filter 53 as a thin film in the wafer process, it is not necessary to provide the camera module with an infrared light cut filter separately from the chip, and the number of parts and the size of the camera module can be reduced and reduced in size. Can be planned.

なお、図９の構造において、図１０に示すように、赤外光カットフィルタ５３上にさらに赤外光カットフィルタ用のマイクロレンズ５４を設けてもよい。これにより、フォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒに入射光を効率よく集光することができる。マイクロレンズ５４は、各画素ごとに設けられる。   In the structure of FIG. 9, as shown in FIG. 10, an infrared light cut filter microlens 54 may be further provided on the infrared light cut filter 53. Thereby, incident light can be efficiently condensed on the photodiodes 11B, 11G, and 11R. The micro lens 54 is provided for each pixel.

（第４実施形態）
図１１（ａ）は、前述した実施形態の固体撮像素子を用いたカメラの模式図である。 (Fourth embodiment)
FIG. 11A is a schematic diagram of a camera using the solid-state imaging device of the embodiment described above.

このカメラは、筐体９０と、カメラレンズ９１と、固体撮像素子８１とを備える。筐体９０は、光を取り込む開口を有し、カメラレンズ９１はその開口に一部を臨ませて筐体９０に支持されている。   This camera includes a housing 90, a camera lens 91, and a solid-state image sensor 81. The housing 90 has an opening for taking in light, and the camera lens 91 is supported by the housing 90 with a part facing the opening.

固体撮像素子８１は、前述した実施形態の固体撮像素子である。固体撮像素子８１は、筐体９０の内部に設けられ、カメラレンズ９１に入射した光を受ける。   The solid-state image sensor 81 is the solid-state image sensor of the above-described embodiment. The solid-state image sensor 81 is provided inside the housing 90 and receives light incident on the camera lens 91.

また、固体撮像素子８１が前述した赤外光カットフィルタ５３を備えない構造の場合には、図１１（ｂ）に示すように、固体撮像素子８１とは別部品として赤外光カットフィルタ９２を設けてもよい。この赤外光カットフィルタ９２は、筐体９０内におけるカメラレンズ９１と固体撮像素子８１との間に設けられる。   Further, in the case where the solid-state image sensor 81 does not include the infrared light cut filter 53 described above, an infrared light cut filter 92 is provided as a separate component from the solid-state image sensor 81 as shown in FIG. It may be provided. The infrared light cut filter 92 is provided between the camera lens 91 and the solid-state image sensor 81 in the housing 90.

図９、１０の実施形態のように赤外光カットフィルタ５３を固体撮像素子８１に形成した場合には、カメラの部品点数を低減でき、コスト低減を図れる。また、カメラを小型化（低背化）できる。   When the infrared light cut filter 53 is formed in the solid-state imaging device 81 as in the embodiment of FIGS. 9 and 10, the number of parts of the camera can be reduced, and the cost can be reduced. In addition, the camera can be reduced in size (reduced height).

なお、固体撮像素子８１がウェーハ状態のときに、その表面にカメラレンズ９１を設けてもよい。この後、個片化される。この場合、固体撮像素子８１及びカメラレンズ９１を一体に取り扱うことができ、カメラモジュールの組立が容易になる。   Note that when the solid-state imaging device 81 is in a wafer state, a camera lens 91 may be provided on the surface thereof. After that, it is separated into pieces. In this case, the solid-state imaging device 81 and the camera lens 91 can be handled integrally, and the assembly of the camera module is facilitated.

次に、実施形態に係る固体撮像素子の製造方法について、周期構造部の形成方法を中心に説明する。   Next, the manufacturing method of the solid-state imaging device according to the embodiment will be described focusing on the method for forming the periodic structure portion.

図１２（ａ）〜（ｄ）は、製造方法の第１の具体例を示す。   12A to 12D show a first specific example of the manufacturing method.

まず、図１２（ａ）に示すように、基板１０の表面にフォトダイオード１１を形成する。フォトダイオード１１は、前述したフォトダイオード１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒに対応する。   First, as shown in FIG. 12A, the photodiode 11 is formed on the surface of the substrate 10. The photodiode 11 corresponds to the photodiodes 11B, 11G, and 11R described above.

次に、図１２（ｂ）に示すように、フォトダイオード１１上に、配線層１３を形成する。さらに、配線層１３上に下地層３０を形成する。あるいは、配線層１３の層間絶縁膜１５が下地層３０を兼ねてもよい。下地層３０は、例えば酸化シリコンである。   Next, as illustrated in FIG. 12B, the wiring layer 13 is formed on the photodiode 11. Further, the base layer 30 is formed on the wiring layer 13. Alternatively, the interlayer insulating film 15 of the wiring layer 13 may also serve as the base layer 30. The underlayer 30 is made of, for example, silicon oxide.

次に、下地層３０上に、周期構造部３１を形成する。周期構造部３１は、前述した周期構造部３１Ｂ、３１Ｇ、３１Ｒ、または周期構造部３３Ｂ、３３Ｇ、３３Ｒに対応する。   Next, the periodic structure portion 31 is formed on the base layer 30. The periodic structure portion 31 corresponds to the above-described periodic structure portions 31B, 31G, and 31R, or the periodic structure portions 33B, 33G, and 33R.

具体的には、周期構造部３１の材料として例えば多結晶シリコンを下地層３０の全面に形成した後、図示しないマスクを用いて例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法で選択的に除去する。これにより、２次元方向に周期的に配列された周期構造部３１が形成される。   Specifically, for example, polycrystalline silicon is formed on the entire surface of the underlayer 30 as the material of the periodic structure portion 31, and then selectively removed by, for example, RIE (Reactive Ion Etching) using a mask (not shown). Thereby, the periodic structure part 31 periodically arranged in the two-dimensional direction is formed.

次に、図１２（ｃ）に示すように、周期構造部３１を下地層３０で覆った後、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法で下地層３０の上面を平坦化する。   Next, as shown in FIG. 12C, after covering the periodic structure portion 31 with the underlayer 30, the upper surface of the underlayer 30 is flattened by, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method.

次に、図１２（ｄ）に示すように、下地層３０上に、積層構造部２１を形成する。積層構造部２１は、前述した積層構造部２１Ｂ、２１Ｇ、２１Ｒに対応する。その後、積層構造部２１上にマイクロレンズが形成され、さらに必要に応じて赤外光カットフィルタなどが形成される。   Next, as illustrated in FIG. 12D, the stacked structure portion 21 is formed on the base layer 30. The stacked structure portion 21 corresponds to the above-described stacked structure portions 21B, 21G, and 21R. Thereafter, a microlens is formed on the laminated structure portion 21, and an infrared light cut filter or the like is further formed as necessary.

以上説明した工程はウェーハ状態で行われ、その後個片化される。   The process described above is performed in a wafer state, and then is singulated.

図１３（ａ）〜（ｅ）は、製造方法の第２の具体例を示す。   13A to 13E show a second specific example of the manufacturing method.

上記第１の具体例と同様、基板１０の表面にフォトダイオード１１を形成した後、図１３（ａ）に示すように、フォトダイオード１１上に下地層３０を形成する。   Similar to the first specific example, after the photodiode 11 is formed on the surface of the substrate 10, the base layer 30 is formed on the photodiode 11 as shown in FIG.

次に、下地層３０上に、第１の具体例と同様に、周期構造部３１を形成する。次に、図１３（ｃ）に示すように、周期構造部３１を下地層３０で覆った後、例えばＣＭＰ法で下地層３０の上面を平坦化する。   Next, the periodic structure portion 31 is formed on the underlayer 30 as in the first specific example. Next, as illustrated in FIG. 13C, after covering the periodic structure portion 31 with the base layer 30, the upper surface of the base layer 30 is planarized by, for example, a CMP method.

次に、図１３（ｄ）に示すように、下地層３０上に配線層１３を形成する。次に、図１３（ｅ）に示すように、配線層１３上に積層構造部２１を形成する。以降、第１の具体例と同様に工程が進められる。   Next, as illustrated in FIG. 13D, the wiring layer 13 is formed on the base layer 30. Next, as illustrated in FIG. 13E, the stacked structure portion 21 is formed on the wiring layer 13. Thereafter, the process proceeds as in the first specific example.

図１４（ａ）〜（ｃ）は、製造方法の第３の具体例を示す。   14A to 14C show a third specific example of the manufacturing method.

上記第１の具体例と同様、基板１０の表面にフォトダイオード１１を形成した後、図１４（ａ）に示すように、フォトダイオード１１上に下地層３０を形成する。   As in the first specific example, after the photodiode 11 is formed on the surface of the substrate 10, the base layer 30 is formed on the photodiode 11 as shown in FIG.

次に、下地層３０の表面にホール３０ａを形成する。ホール３０ａは、例えば図示しないマスクを用いたＲＩＥ法で形成される。ホール３０ａは、２次元方向に周期的に配列されている。   Next, holes 30 a are formed on the surface of the underlayer 30. The hole 30a is formed by, for example, the RIE method using a mask (not shown). The holes 30a are periodically arranged in a two-dimensional direction.

次に、図１４（ｂ）に示すように、下地層３０上に、周期構造部３１の材料（例えば多結晶シリコン）を形成する。この材料は、ホール３０ａ内にも埋め込まれる。   Next, as illustrated in FIG. 14B, a material (for example, polycrystalline silicon) of the periodic structure portion 31 is formed on the base layer 30. This material is also embedded in the hole 30a.

次に、図１４（ｃ）に示すように、下地層３０上に形成された上記材料を例えばＣＭＰ法で除去する。ホール３０ａ内には上記材料は残される。これにより、周期構造部３１が得られる。以降、第２の具体例の図１３（ｄ）、（ｅ）と同様に工程が進められる。   Next, as shown in FIG. 14C, the material formed on the base layer 30 is removed by, for example, a CMP method. The material is left in the hole 30a. Thereby, the periodic structure part 31 is obtained. Thereafter, the process proceeds in the same manner as in FIGS. 13D and 13E of the second specific example.

図１５（ａ）〜（ｃ）は、製造方法の第４の具体例を示す。   FIGS. 15A to 15C show a fourth specific example of the manufacturing method.

上記第１の具体例と同様、基板１０の表面にフォトダイオード１１を形成した後、フォトダイオード１１上に下地層３０を形成する。この下地層３０は、基板１０表面に形成される周辺回路等のトランジスタ（図示せず）のゲート絶縁膜も兼ねている。   As in the first specific example, after the photodiode 11 is formed on the surface of the substrate 10, the underlayer 30 is formed on the photodiode 11. The underlayer 30 also serves as a gate insulating film of a transistor (not shown) such as a peripheral circuit formed on the surface of the substrate 10.

次に、下地層３０上に周期構造部３１を形成する。この周期構造部３１は、上記トランジスタのゲート電極（図示せず）と、同材料で同時に形成される。   Next, the periodic structure portion 31 is formed on the base layer 30. The periodic structure portion 31 is simultaneously formed of the same material as the gate electrode (not shown) of the transistor.

具体的には、周期構造部３１及びゲート電極の材料として例えば多結晶シリコンを下地層３０の全面に形成した後、図示しないマスクを用いて例えばＲＩＥ法で選択的に除去する。これにより、トランジスタのゲート電極及び２次元方向に周期的に配列された周期構造部３１が得られる。したがって、工程数を低減でき、コスト低減を図れる。   Specifically, for example, polycrystalline silicon is formed on the entire surface of the underlayer 30 as a material for the periodic structure portion 31 and the gate electrode, and then selectively removed by, for example, RIE using a mask (not shown). As a result, the gate electrode of the transistor and the periodic structure portion 31 periodically arranged in the two-dimensional direction are obtained. Therefore, the number of steps can be reduced and the cost can be reduced.

その後、図１５（ｂ）に示すように、周期構造部３１上に配線層１３が形成され、さらに図１５（ｃ）に示すように、配線層１３上に積層構造部２１が形成される。以降、上記具体例と同様に工程が進められる。   Thereafter, as shown in FIG. 15B, the wiring layer 13 is formed on the periodic structure portion 31, and further, as shown in FIG. 15C, the laminated structure portion 21 is formed on the wiring layer 13. Thereafter, the process proceeds in the same manner as in the above specific example.

図１６（ａ）〜（ｅ）は、製造方法の第５の具体例を示す。   16A to 16E show a fifth specific example of the manufacturing method.

この第５の具体例は、光の入射面の反対側に配線層が設けられたいわゆる裏面照射型の構造の製造方法に対応する。   The fifth specific example corresponds to a manufacturing method of a so-called back-illuminated structure in which a wiring layer is provided on the opposite side of the light incident surface.

フォトダイオード１１は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）層に形成される。すなわち、図１６（ａ）に示すように、基板１０上に絶縁層２９が形成され、その絶縁層２９上に形成されたＳＯＩ層にフォトダイオード１１が形成される。   The photodiode 11 is formed in an SOI (Silicon On Insulator) layer. That is, as shown in FIG. 16A, the insulating layer 29 is formed on the substrate 10, and the photodiode 11 is formed on the SOI layer formed on the insulating layer 29.

フォトダイオード１１上には、図１６（ｂ）に示すように、配線層１３が形成される。次に、図１６（ｃ）に示すように、配線層１３におけるフォトダイオード１１とは反対側の面に支持基板１００を接着した後、基板１０及び絶縁層２９を除去する。これにより、フォトダイオード１１が形成されたＳＯＩ層が露出する。   A wiring layer 13 is formed on the photodiode 11 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 16C, after the support substrate 100 is bonded to the surface of the wiring layer 13 opposite to the photodiode 11, the substrate 10 and the insulating layer 29 are removed. Thereby, the SOI layer in which the photodiode 11 is formed is exposed.

次に、そのＳＯＩ層上に、図１６（ｄ）に示すように、下地層３０を形成し、さらに、下地層３０上に周期構造部３１を形成する。さらに、図１６（ｅ）に示すように、周期構造部３１上に積層構造部２１を形成する。   Next, as shown in FIG. 16D, the base layer 30 is formed on the SOI layer, and the periodic structure portion 31 is further formed on the base layer 30. Further, as shown in FIG. 16E, the laminated structure portion 21 is formed on the periodic structure portion 31.

光は、カラーフィルタ側（図１６（ｅ）において下側）から入射し、積層構造部２１と周期構造部３１とを有するカラーフィルタを介して、フォトダイオード１１に入射する。光は、配線層１３を通過せずにフォトダイオード１１に入射するので、感度を高くすることができる。   The light enters from the color filter side (lower side in FIG. 16E) and enters the photodiode 11 through the color filter having the multilayer structure portion 21 and the periodic structure portion 31. Since light enters the photodiode 11 without passing through the wiring layer 13, the sensitivity can be increased.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１０…基板、１１Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒ…フォトダイオード、１３…配線層、１４…配線、２０Ｂ，２０Ｇ，２０Ｒ，２０’Ｂ，２０’Ｇ，２０’Ｒ…カラーフィルタ、２１Ｂ，２１Ｇ，２１Ｒ…積層構造部、２４…上部ミラー層、２５…下部ミラー層、２６…第１の層（高屈折率層）、２７…第２の層（低屈折率層）、２８…制御層、３０…下地層、３１Ｂ，３１Ｇ，３１Ｒ，３３Ｂ，３３Ｇ，３３Ｒ…周期構造部、５１…マイクロレンズ、５３…赤外光カットフィルタ、８１…固体撮像素子、９０…筐体、９１…カメラレンズ、９２…赤外光カットフィルタ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Board | substrate, 11B, 11G, 11R ... Photodiode, 13 ... Wiring layer, 14 ... Wiring, 20B, 20G, 20R, 20'B, 20'G, 20'R ... Color filter, 21B, 21G, 21R ... Lamination Structure part 24... Upper mirror layer 25. Lower mirror layer 26. First layer (high refractive index layer) 27. Second layer (low refractive index layer) 28. Control layer 30. , 31B, 31G, 31R, 33B, 33G, 33R ... periodic structure part, 51 ... microlens, 53 ... infrared light cut filter, 81 ... solid-state image sensor, 90 ... housing, 91 ... camera lens, 92 ... infrared Light cut filter

Claims (10)

２次元配列された複数の光電変換部を有する基板と、
前記基板に対して積層され、前記各光電変換部に向けて特定の波長域の光を透過させる複数のカラーフィルタと、
を備え、
前記各カラーフィルタは、
相対的に屈折率の異なる第１の層と第２の層との積層構造を有する積層構造部と、
２次元方向に周期性を有する周期構造部であって、透過波長域ごとに周期が異なる周期構造部と、
を有することを特徴とする固体撮像素子。 A substrate having a plurality of photoelectric conversion units arranged two-dimensionally;
A plurality of color filters that are stacked on the substrate and transmit light in a specific wavelength range toward the photoelectric conversion units;
With
Each of the color filters is
A laminated structure portion having a laminated structure of a first layer and a second layer having relatively different refractive indexes;
A periodic structure having periodicity in a two-dimensional direction, the periodic structure having a different period for each transmission wavelength region;
A solid-state imaging device comprising: 前記基板に対して積層され、前記光電変換部と電気的に接続された配線層をさらに備え、前記基板上に前記配線層が設けられ、前記配線層上に前記周期構造部が設けられ、前記周期構造部上に前記積層構造部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。   The wiring layer is further stacked on the substrate and electrically connected to the photoelectric conversion unit, the wiring layer is provided on the substrate, the periodic structure unit is provided on the wiring layer, The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the laminated structure portion is provided on the periodic structure portion. 前記光電変換部の直上に、前記周期構造部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the periodic structure portion is provided immediately above the photoelectric conversion portion. 前記積層構造部は、積層方向に対称的な構造を有する上部ミラー層と下部ミラー層とを有し、
前記上部ミラー層と前記下部ミラー層との間に、前記透過波長域ごとに厚さもしくは屈折率の異なる制御層が設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の固体撮像素子。 The laminated structure portion has an upper mirror layer and a lower mirror layer having a symmetric structure in the lamination direction,
4. The control layer according to claim 1, wherein a control layer having a different thickness or refractive index is provided for each transmission wavelength region between the upper mirror layer and the lower mirror layer. 5. Solid-state image sensor. 前記周期構造部は、前記制御層中に設けられたことを特徴とする請求項４記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the periodic structure portion is provided in the control layer. 前記カラーフィルタは、無機材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the color filter is made of an inorganic material. 前記カラーフィルタにおける前記基板とは反対面側に積層され、無機材料からなるマイクロレンズをさらに備えたことを特徴とする請求項６記載の固体撮像素子。   The solid-state image pickup device according to claim 6, further comprising a micro lens made of an inorganic material and laminated on a side opposite to the substrate in the color filter. 前記カラーフィルタにおける前記基板とは反対面側に積層され、無機材料からなる赤外光カットフィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項６または７に記載の固体撮像素子。   8. The solid-state imaging device according to claim 6, further comprising an infrared light cut filter made of an inorganic material and laminated on a surface of the color filter opposite to the substrate. ２次元配列された複数の光電変換部を有する基板上に、前記各光電変換部に向けて特定の波長域の光を透過させる複数のカラーフィルタを形成する工程を備え、
前記カラーフィルタを形成する工程は、
相対的に屈折率の異なる第１の層と第２の層との積層構造を有する積層構造部を形成する工程と、
２次元方向に周期性を有し、透過波長域ごとに周期が異なる周期構造部を形成する工程と、
を有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。 Forming a plurality of color filters that transmit light in a specific wavelength region toward each photoelectric conversion unit on a substrate having a plurality of photoelectric conversion units arranged two-dimensionally;
The step of forming the color filter includes:
Forming a laminated structure portion having a laminated structure of a first layer and a second layer having relatively different refractive indexes;
Forming a periodic structure having periodicity in a two-dimensional direction and having a different period for each transmission wavelength region;
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising: 筐体と、
前記筐体に支持されたカメラレンズと、
前記筐体の内部に設けられ、前記カメラレンズに入射した光を受ける固体撮像素子と、
を備え、
前記固体撮像素子は、
２次元配列された複数の光電変換部を有する基板と、
前記基板に対して積層され、前記各光電変換部に向けて特定の波長域の光を透過させる複数のカラーフィルタと、
を有し、
前記各カラーフィルタは、
相対的に屈折率の異なる第１の層と第２の層との積層構造を有する積層構造部と、
２次元方向に周期性を有する周期構造部であって、透過波長域ごとに周期が異なる周期構造部と、
を有することを特徴とするカメラ。 A housing,
A camera lens supported by the housing;
A solid-state imaging device that is provided inside the housing and receives light incident on the camera lens;
With
The solid-state imaging device is
A substrate having a plurality of photoelectric conversion units arranged two-dimensionally;
A plurality of color filters that are stacked on the substrate and transmit light in a specific wavelength range toward the photoelectric conversion units;
Have
Each of the color filters is
A laminated structure portion having a laminated structure of a first layer and a second layer having relatively different refractive indexes;
A periodic structure having periodicity in a two-dimensional direction, the periodic structure having a different period for each transmission wavelength region;
A camera characterized by comprising:
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