JP2016212126A

JP2016212126A - 光電変換装置

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Publication number: JP2016212126A
Application number: JP2013217055A
Authority: JP
Inventors: 雅代内田; Masayo Uchida; 夏秋　和弘; Kazuhiro Kashu; 和弘夏秋; 瀧本　貴博; Takahiro Takimoto; 貴博瀧本; 信義粟屋; Nobuyoshi Awaya; 数也石原; Kazuya Ishihara; 貴司中野; Takashi Nakano; 満名倉; Mitsuru Nagura
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2016-12-15
Also published as: WO2015056584A1

Abstract

【課題】サブピークに起因する波長選択性の悪化を防止できて、色信号のずれ、誤動作を防止できる光電変換装置を提供すること。
【解決手段】光電変換装置は、基板（１００）に設けられた光電変換素子（１０１）と、周期的または非周期的に配置された複数の開口（３１ａ）を有する金属膜（３０）と、上記光電変換素子（１０１）と上記金属膜（３０）との間に設けられた絶縁膜（１，２，３，４）と、カラーフィルタ（５１）と、上記金属膜（３０）と上記カラーフィルタ（５１）との間に設けられた絶縁膜（５）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電変換素子が感度を有する波長範囲において不要とされる波長の光を遮断し、必要とする波長の光のみを透過するフィルタを搭載したカラーセンサ等の光電変換装置に関する。

人の目は部屋の照明の色温度が異なっても、色の変化をあまり感じないようになっており、一般的にこの特性は色順応と呼ばれている。例えば、青っぽい（色温度が高い）蛍光灯照明の部屋から、黄色っぽい（色温度が低い）白熱灯照明の部屋に入ると、部屋の白い壁が最初は黄色っぽく見える。しかし、しばらく経つと黄色っぽく見えていた壁が白く見えるようになる。

このように人間の視覚に色順応という特性があるために、部屋の照明の色が異なると、テレビの画像の色が同じでも、その画像は異なった色に見えることになる。近年、液晶テレビの高画質化に伴い、部屋の照明の種類によって画像の色味を変えることにより、部屋の照明の色温度が変化しても、自然な画像に見えるようにする機能に対する要望が高まってきている。そのため、部屋の色温度を検出して、目の色順応に対応するように画像の色味を自動的にコントロールすることができるように、部屋の色温度を検出するカラーセンサの液晶テレビへの搭載が進んでいる。また、スマートフォンやタブレットＰＣ（パソコン）等のように持ち運びが可能な機器に搭載される液晶画面の場合、周囲の照明が視聴場所によって刻々と変化するため、カラーセンサのように自動的に色温度を検出するセンサはより重要となっている。

このカラーセンサは、環境光から可視光領域におけるＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の分光を別々にセンシングすることにより構成される。（以下、カラーセンサをＲＧＢセンサと言う。）

このＲＧＢセンサでは、環境光をセンシングするために、複数の光電変換素子が用いられ、この光電変換素子となるデバイスは一般にフォトダイオードにより構成されている。このフォトダイオード自体は色を識別することができず、光の強さ（光量）しか検出することができない。そこで、画像を電気信号に変換する場合、色を識別するために、各フォトダイオード上にカラーフィルタを被せて、各フォトダイオードで光の３原色であるＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の光の光量を検出することで、フォトダイオードから色信号を取得する。

従来、ＲＧＢセンサにおいては、環境光をＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の三原色の光に分けるために、材料の吸収による遮光もしくは光の干渉により特定の波長のみを透過または反射させるカラーフィルタを用いるが、カラーフィルタだけでは可視光領域以外の近赤外〜赤外の光を遮断することはできないため、カラーフィルタの上部に赤外カットフィルタを形成する必要がある。しかし、赤外カットフィルタは半導体プロセスでの加工が困難であることと、多層の膜を積層してフィルタを作成するための時間やコストがかかることが課題となっている。

これらの課題を解決する方法として、金属膜にナノスケールの微細加工を施し、この微細加工がされた構造に光を入射することによって励起される表面プラズモン共鳴による光の異常透過現象を用いることが提案されている。

この表面プラズモンを用いた波長選択性フィルタについては、特許文献１（特開平１１−０７２６０７）で説明されている。この光の異常透過現象を発生させる手段として様々な方法があるが、例えば、図１０に示すように、５０〜２００ｎｍ程度の薄い金属膜５０１を形成し、この金属膜５０１に、透過波長よりも微細なホールアレイ５０２，５０２，…をパターニングしたフィルタ５００を形成する方法がある。このフィルタ５００に光が入射した時に透過する分光波形が図１１に示されている。このフィルタ５００は選択した波長領域のみの光を透過させるため、ＲＧＢ領域を透過させる構造の金属フィルタ５００を作成しても有機カラーフィルタとは異なって、近赤外〜赤外光の光を透過させないため、赤外カットフィルタは不要である。

表面プラズモン効果は、ある金属膜および絶縁膜または空気との界面で生じる表面プラズモンと、入射光により生じるエバネッセント光との共鳴で生じるため、表面プラズモン効果を効率よく発生させるためには、金属膜や絶縁膜は単一構造（材料、屈折率などの物性の均一性、ホールアレイ周期や形状の均一性）とすることが望ましい。例えば、金属材料としてはＡｕ、Ａｇ、Ａｌ等が使用される。

特に、Ａｌは、
（i）プラズマ周波数が高いために短波長まで共鳴現象が生じる
（ii）通常の半導体プロセスで使用される材料であり、プロセスインテグレーションの点でも特殊な装置や材料が不要である
（iii）材料が安価である
（iv）作製プロセスが単純であり、それぞれの波長に対応したフィルタを一括して形成可能である
等の利点があり、採用される場合が多い。

非特許文献１（フォーカス２６＜第３回＞表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタの開発ＮＩＭＳ、豊田中央研究所）によれば、金属膜の材料にＡｌまたはＡｌＣｕ、ＡｌＳｉを使用し、ＳｉＯ_２膜でホールアレイを被膜する場合には、光の垂直入射により表面プラズモンを励起する条件は、規格化周波数ａ/λ =０．６５となる。この式よりＲ（レッド：波長６６０ｎｍ）、Ｇ（グリーン：波長５４０ｎｍ）、Ｂ（ブルー：波長４４０ｎｍ）の波長の光を透過させる金属膜フィルタを作成するためには、図１２に示すホールアレイ周期ａは４２０ｎｍ（Ｒ）、３４０ｎｍ（Ｇ）、２６０ｎｍ（Ｂ）と算出される。

特開平１１−７２６０７号公報

フォーカス２６＜第３回＞表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタの開発ＮＩＭＳ、豊田中央研究所 Ken Nishino et al., OPTICS EXPRESS, Vol.19, No.7, pp.6020-6030 (2011)

上記非特許文献１によれば表面プラズモンを利用した金属膜フィルタは、形成されたホールアレイ周期ａと規格化周波数ａ/λ =０．６５で決まる共鳴波長をピークにもつスペクトルを得ることができる。このピークは金属膜の周期的な結晶構造に起因するエネルギーバンドに生じる禁止帯のエネルギーに対応するが、一般的に金属膜では、複数のエネルギー禁止帯が存在し、上記ピークはエネルギー禁止帯に対応して複数存在することになる。最も低いエネルギー禁止帯に対応するピーク波長に対して、高いエネルギー禁止帯に対応するピーク波長は短くなる（高次の共鳴ピーク）。この高次の共鳴ピークでの強度は、２つ分および３つ分等複数個分のホール周期（つまり２倍周期２ａ、３倍周期３ａ）に対応したものであり、プラズモン伝搬が指数関数的に弱くなるため、強度も周期寸法に対して指数関数的に弱くなる。

非特許文献１（ＮＩＭＳ、豊田中央研究所フォーカス２６＜第３回＞表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタの開発）で検証されている図１３で示されているガラス基板上に周期的な開口を持つホールアレイをＡｌで形成された金属膜に形成し、ＳｉＯ_２でカバー膜を形成したものに入射した光がガラス基板を透過した光のスペクトルを図１４に示す。図１４のスペクトルでも上記高次の共鳴ピークに起因すると考えられるサブピーク波長での出力が確認されているが、透過率としては１０％以下となっており、メインの波長ピークで得られる信号にノイズとして与える影響は少ない。

分光センサとして表面プラズモンを利用した金属膜からなるプラズモニックフィルタを用いる場合には、入射した光を電気信号に変換する必要があるため、図１５に示すように、Ｓｉで形成された半導体基板１００に、フォトダイオードからなる光電変換素子１０１を形成し、その上部に多層の配線層１１，１２，１３と、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜１，２，３，４を形成し、この絶縁膜４上に、プラズモニックフィルタ３１を有する金属膜３０を形成し、さらに、ＳｉＯ_２から絶縁膜５を形成する。この構造では、光は、金属膜３０に形成されたプラズモニックフィルタ３１を透過した後、ＳｉＯ_２で形成された絶縁膜１〜４とＳｉで形成された半導体基板１００を透過する。これらの絶縁膜１，２，３，４および半導体基板１００を光が透過する際に、それぞれの膜で光の反射が起きるため、サブピーク波長での波長が増幅されて、図１６に示すスペクトルとなる。図１４と比較してサブピークの透過率が上がるため、波長選択性が悪くなり、得られた色信号がずれ、誤動作を起こしてしまうという問題がある。

そこで、本発明の課題は、サブピークに起因する波長選択性の悪化を防止できて、色信号のずれ、誤動作の防止をできる光電変換装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の光電変換装置は、
基板に設けられた光電変換素子と、
周期的または非周期的に配置された複数の開口を有する金属膜と、
上記光電変換素子と上記金属膜との間に設けられた絶縁膜と、
カラーフィルタと、
上記金属膜と上記カラーフィルタとの間に設けられた絶縁膜と
を備えることを特徴としている。

この明細書では、カラーフィルタとは、上記金属膜以外の波長選択機能を有するフィルタのことを言い、有機フィルタ、無機フィルタを問わない。

本発明の光電変換装置によれば、周期的または非周期的に配置された複数の開口を有する金属膜とカラーフィルタとを備えるので、ノイズ要因となるサブピーク波長の光を遮断することができて、サブピークに起因する波長選択性の悪化を防止できて、色信号のずれ、誤動作を防止することができる。

また、本発明の光電変換装置によれば、カラーフィルタに、周期的または非周期的に配置された複数の開口を有する金属膜を併用しているので、カラーフィルタ単体では不可能である近赤外から、赤外領域の光の遮断を上記金属膜で実現できて、製造に時間とコストがかかる赤外カットフィルタを削減することができる。

本発明の第１実施形態の光電変換装置の断面図である。上記第１実施形態の光電変換装置の製造工程を説明する断面図である。上記第１実施形態の光電変換装置の製造工程を説明する断面図である。上記第１実施形態の光電変換装置の製造工程を説明する断面図である。本発明の第２実施形態の光電変換装置の断面図である。上記第２実施形態で使用される有機カラーフィルタとプラズモニックフィルタの分光波形を示す図である。上記第２実施形態の動作を説明する簡略図である。本発明の第４実施形態で得られる透過スペクトルを示す図である。本発明の第５実施形態のイメージセンサの断面図である。特許文献１に記載のホールアレイをパターニングした金属膜の斜視図である。特許文献１に記載の金属膜のプラズモニックフィルタを透過した分光波形を示す図である。プラズモニックフィルタのホールアレイの一例を示す図である。非特許文献１で検証されている構造を示す図である。図１３の構造を光が透過した光のスペクトルを示す図である。表面プラズモン共鳴を利用した分光センサの断面図である。図１５の構造で得られる透過スペクトルを示す図である。非特許文献２に記載の狭い波長領域の光のみを透過させるフィルタの特性を示すグラフである。上記第４実施形態の変形例の断面図である。既存の有機カラーフィルタの透過スペクトルを示すグラフである。二層カラーフィルタの透過スペクトルを示すグラフである。

以下、本発明を図示の実施形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の光電変換装置の断面図である。図１において、１００は基板の一例としての第１導電型（例えば、Ｐ型）のＳｉからなる半導体基板、１０１は例えばフォトダイオードなどからなる光電変換素子、１，２，３，４，５は例えばＳｉＯ_２からなる絶縁膜、１１，１２，１３は多層配線を構成する配線層、１５はビアホールである。

また、３０は、上記光電変換素子１０１を、絶縁膜１，２，３，４を介して覆おうプラズモニックフィルタ３１を形成する例えばＡｌ，ＡｌＣｕやＡｌＳｉからなる金属膜、４１，４２は有機平坦化層、５１はカラーフィルタの一例としての有機カラーフィルタである。

なお、この明細書では、カラーフィルタとは、金属膜からなるフィルタ（プラズモニックフィルタ）以外の波長選択性を有するフィルタのことを言い、有機、無機を問わない。

上記プラズモニックフィルタ３１は、周期的または非周期的に配置された複数の開口３１ａを有し、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）またはＢ（ブルー）の光を選択的に透過する。また、上記有機カラーフィルタ５１は、プラズモニックフィルタ３１を透過後、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の信号に寄与しない短波長領域のサブピーク波長の光となる光を遮断する。

上記構成の光電変換装置によれば、有機カラーフィルタ５１をプラズモニックフィルタ３１の上に形成しているので、プラズモニックフィルタ３１を透過後、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の信号に寄与しない短波長領域のサブピーク波長の光となる光を遮断でき、つまり、プラズモニックフィルタ３１を透過する前にサブピークの要因となる光を遮断することができる。このように、プラズモニックフィルタ単体の場合に発生し、ノイズ要因となるサブピーク波長の光を遮断し、つまり、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の信号に対してノイズとなる短波長領域の光を遮断することができる。

したがって、第１実施形態の光電変換装置によれば、サブピークに起因する波長選択性の悪化を防止できて、色信号のずれ、誤動作を防止することができる。

また、上記有機カラーフィルタ５１とプラズモニックフィルタ（金属膜フィルタ）３１を重ねているので、有機カラーフィルタ単体では不可能である近赤外から、赤外領域の光の遮断をプラズモニックフィルタ３１で実現できるため、製造に時間とコストがかかる赤外カットフィルタを削減することができる。

上記第１実施形態では、上記金属膜がＡｌ，ＡｌＣｕまたはＡｌＳｉで形成されていて、Ａｌを含み、Ａｌはプラズマ周波数が高いため、短波長領域まで共鳴現象が発生して、可視光領域に高い透過特性を持つことができる。

また、上記Ａｌ，ＡｌＣｕまたはＡｌＳｉは通常の半導体プロセスで一般的に使用されている材料のため、第１実施形態では、光電変換装置を製造する上でのプロセスインテグレーションの点でも特殊な製造装置や材料が不要である。

また、第１実施形態によれば、半導体基板１００はＳｉで形成され、かつ、絶縁膜１，２，３，４，５はＳｉＯ_２で形成されているから、フォトダイオード等からなる光電変換素子１０１、光を電機信号に変換するための回路部（図示せず）、および、多層の配線層１１，１２，１３を、一般的な方法で、簡単、安価に製造することができる。

次に、上記第１実施形態の光電変換装置の製造方法について、図１から図４を用いて説明する。

図２に示すように、Ｓｉで形成された半導体基板１００上の所定の位置に、入射した光を電気信号に変換するフォトダイオードなどの光電変換素子１０１を形成する。上記半導体基板１００に設けた光電変換素子１０１、その周辺や回路部（図示せず）の上方には、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜１，２，３を介して、多層配線を構成する配線層１１，１２，１３が配置される。

次に、上記絶縁膜３および配線層１３の上方に、図３に示す金属膜３０を形成するための絶縁膜４を形成する。この絶縁膜４の形成後は、配線層１３のある部分とない部分とで、図２に示すように、この絶縁膜３に段差が発生するが、ＣＭＰ（化学機械研磨：Chemical Mechanical Polishing）等により、絶縁膜４が完全に平坦になるまで加工を行う。このＣＭＰにより完全に平坦にされた絶縁膜４の表面に、図３に示すように、金属膜３０を塗布し、この金属膜３０に、特定の光（例えば、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）等）を透過させるための波長選択フィルタの微細パターンのフォトリソグラフィを行うので、この表面の平坦化は重要である。

次に、図３に示すように平坦化された絶縁膜４上に、フィルタ材料としての金属膜３０をスパッタにて１５０ｎｍの厚さに形成する。このフィルタ材料としての金属膜３０の金属は、単一金属であるＡｌが最も望ましいが、より一般的に半導体製造に使用されているＡｌＣｕやＡｌＳｉでもよい。また、金属膜３０の膜厚は５０〜２００ｎｍ程度が望ましい。また、この同一の金属膜３０で、光入射が不要な領域を遮光する必要があるが、この５０〜２００ｎｍ程度の膜厚の金属膜３０は、３００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長の光を遮断できるから、問題がない。

この金属膜３０の塗布後、図３に示すように、この金属膜３０の上にフォトレジスト６０を塗布し、このフォトレジスト６０にフォトリソグラフィで開口６０ａ，６０ａ，…のパターンを形成する。この開口６０ａ，６０ａ，…のパターンは、光電変換素子１０１上の受光用開口部の上の金属膜３０の部分の上に形成する。そして、上記金属膜３０を、フォトレジスト６０をマスクとして、エッチングして、図４に示すように、複数の開口３１ａ，３１ａ，…を有するプラズモニックフィルタ３１を形成する。

上記金属膜３０のプラズモニックフィルタ３１の複数の開口３１ａ，３１ａ，…のパターンは二次元状に周期的に配置されている。この開口３１ａは、貫通穴または凹部で形成される。これらの開口３１ａの形状は円形、四角形、三角形などの形状で作成される。

その後、上記金属膜３０および絶縁膜４上に、図４に示すように、ＳｉＯ_２からなる保護膜としての絶縁膜５を形成する。この際、前工程にて形成された金属膜３０のプラズモニックフィルタ３１の複数の開口（貫通穴または凹部）３１ａを、絶縁膜５、つまり、ＳｉＯ_２で埋める必要があるため、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜５を高密度プラズマＣＶＤ（化学的気相成長）法で形成する。

この金属膜３０のプラズモニックフィルタ３１に周期的に形成された複数の開口３１ａに、光が入射した際に、金属膜３０と絶縁膜５との界面に表面プラズモンが励起されて、プラズモニックフィルタ３１を、開口３１ａの周期に依存した波長の光を共鳴させて透過させる波長選択フィルタとして機能させることができる。この透過させる光の波長は開口３１ａの周期に依存するため、開口３１ａと開口３１ａの周期（ホールピッチ）は均一となるような配列が最適であり、図１２のように６つの開口が１つの開口を囲むような千鳥状の配列ならばホールピッチが一定となり高い色分解能を得ることができる。

この金属膜３０に形成する開口３１ａの周期によって透過する光の波長を選択できるから、複数の図示しない光電変換素子上にそれぞれ異なる波長の光を入射したい場合には、それぞれ異なる周期の複数の開口の開口配列（ホールアレイ）を光電変換素子上の金属膜３０に形成しなければならない。金属膜３０の材料にＡｌまたはＡｌＣｕ、ＡｌＳｉを使用し、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜５でホールアレイを被膜する場合には、光の垂直入射により表面プラズモンを励起する条件は、非特許文献１によれば、ホールアレイ周期ａおよび透過波長λに対して、規格化周波数ａ/λ =０．６５となる。この式より、選択したい光の波長のホールアレイ周期ａを算出する。この式より、ホールアレイ周期ａを変えることによって透過させる光を選択できるので、１枚のフォトマスク上に異なったホールアレイ周期ａのパターンを形成することによって、１回のフォトリソグラフィで複数の波長選択フィルタを同時に形成することが可能である。

次に、図１に示すように、上記絶縁膜５の上に例えばアクリル樹脂（以下、アクリルと省略する。）等からなる有機平坦化層４１を形成し、この有機平坦化層４１上に、プラズモニックフィルタ３１を覆うように、有機カラーレジストを塗布して、有機カラーフィルタ５１を形成する。このように、金属膜３０の一部で形成されたプラズモニックフィルタ３１の上に、有機カラーレジストで有機カラーフィルタ５１を形成することにより、有機カラーフィルタ５１とプラズモニックフィルタ３１の透過特性の重なりを調整することができ、高い分解能を持ったスペクトルを持った光電変換装置や、狭い波長領域の透過特性を有するフィルタ等が得られる。

最後に、上記有機カラーフィルタ５１の保護のために、有機カラーフィルタ５１をアクリルからなる有機平坦化層４２で覆い、必要な場合は、図示しない電極（ＰＡＤ）部の有機平坦化層４１，４２および絶縁膜５を除去し、ワイヤーボンディングを行うための電極を形成する。

上記第１実施形態によれば、上記有機カラーフィルタ５１は、金属膜３０のプラズモニックフィルタ３１の上に絶縁膜５を介して形成されているから、金属膜３０のプラズモニックフィルタ３１やＳｉＯ_２等からなる絶縁膜１，２，３，４，５等の無機物の加工と、有機カラーフィルタ５１や有機平坦化層４１，４２等の有機物の加工とを、比較的に纏めることが可能であって、光電変換装置を比較的簡単、安価に製造することができる。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態の光電変換装置の断面図であり、この第２実施形態の光電変換装置は、第１実施形態の光電変換装置をＲＧＢセンサとして、改変したものである。図５において、図１に示す第１実施形態の光電変換装置の構成要素と同一構成要素については、図１の構成要素と同一参照番号を付して詳しい説明は省略し、異なる構成要素のみについて以下に説明する。

図５に示すように、半導体基板１００に、受光した光を電気信号に変換するフォトダイオード等からなる光電変換素子１０１，１０２，１０３を設けている。上記半導体基板１００および光電変換素子１０１，１０２，１０３上に、絶縁膜１，２，３，４を介して、配線層１１，１２，１３およびＡｌまたはＡｌＣｕからなる金属膜３０を形成する。この金属膜３０に表面プラズモンを励起するプラズモニックフィルタ３１，３２，３３を、それぞれ、異なる光電変換素子１０１，１０２，１０３上に形成する。このプラズモニックフィルタ３１，３２，３３は、Ｒ（レッド：λ＝６５０ｎｍ）、Ｇ（グリーン：λ＝５３０ｎｍ）、Ｂ（ブルー：λ＝４００ｎｍ）の光が透過するように設計された周期で二次元的に配列された開口３１ａ，３２ａ，３３ａを有する。この場合、ホールアレイの周期ａは規格化周波数ａ/λ =０．６５の式より算出された４２０ｎｍ（Ｒ）、３４０ｎｍ（Ｇ）、２６０ｎｍ（Ｂ）である。

Ｒ、Ｇ、Ｂの波長の光を選択的に透過させるプラズモニックフィルタ３１，３２，３３を、保護膜としても機能する絶縁膜５で被覆し、その絶縁膜５上に、有機平坦化層４１を介して、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３を覆うように有機カラーレジストを塗布してカラーフィルタの一例としての有機カラーフィルタ５１，５２，５３を形成する。その際、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３はそれぞれ６２０〜７５０ｎｍ（Ｒ）、４９５〜５７０ｎｍ（Ｇ）、４５０〜４９５ｎｍ（Ｂ）の波長を透過させるフィルタとなっているが、そのプラズモニックフィルタ３１，３２，３３の上に形成する有機カラーフィルタ５１，５２，５３もそれぞれ同様の波長の光を透過させる特性を持ったものである。図６（Ａ)，（Ｂ），（Ｃ）に有機カラーフィルタ５１，５２，５３とプラズモニックフィルタ３１，３２，３３の分光透過波形を示す。

最後に、上記有機カラーフィルタ５１，５２，５３の保護のために、これらの有機カラーフィルタ５１，５２，５３をアクリルからなる有機平坦化層４２で覆う。

上記構成の光電変換装置としてのＲＧＢセンサに入射した光は、図７に模式的に示すように、最上部に形成された有機カラーレジストで形成された有機カラーフィルタ５１（５２，５３）を透過する。図７では、説明の便宜上、有機カラーフィルタ５１，５２，５３およびプラズモニックフィルタ３１，３２，３３を、同じ図で模式的に示し、Ｇ用、Ｂ用の参照番号５２，５３，３２，３３，１０２，１０３を括弧で括っている。

上記有機カラーフィルタ５１，５２，５３を透過した光は、可視光領域の波長６２０〜７５０ｎｍ（Ｒ）、４９５〜５７０ｎｍ（Ｇ）、４５０〜４９５ｎｍ（Ｂ）と近赤外〜赤外領域の波長を持った透過光ｔ１となる。

次に、上記透過光ｔ１は、金属膜３０上に周期的な複数の開口からなるホールアレイが形成されたプラズモニックフィルタ３１，３２，３３を透過する。このプラズモニックフィルタ３１，３２，３３に光が入射すると、金属膜３０と絶縁膜（誘電体層）５との界面で表面プラズモンが励起し、６２０〜７５０ｎｍ（Ｒ）、４９５〜５７０ｎｍ（Ｇ）、４５０〜４９５ｎｍ（Ｂ）の波長の光を透過させる。

上記プラズモニックフィルタ３１，３２，３３を透過した透過光ｔ２は、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３の透過特性により、近赤外〜赤外領域の光がカットされ、それぞれ、６２０〜７５０ｎｍ（Ｒ）、４９５〜５７０ｎｍ（Ｇ）、４５０〜４９５ｎｍ（Ｂ）の光となる。

上記プラズモニックフィルタ３１，３２，３３を通過した透過光ｔ２は、ＳｉＯ_２で形成された絶縁膜１，２，３，４と、光電変換素子１０１，１０２，１０３が形成されているＳｉで形成された半導体基板１００を通過して、フォトダイオード等の光電変換素子１０１，１０２，１０３で電気信号に変換される。

もし、仮に、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３の単層のみで、波長選択をすると、その選択するように設計した波長よりも高エネルギーの短波長領域で発生すると共に、２次的な表面プラズモン共鳴による微小な光の異常透過が生じ（図１４を参照）、この微小な異常透過光が、ＳｉＯ_２で形成された絶縁膜１，２，３，４とＳｉで形成された半導体基板１００を透過する際に、それぞれの層（絶縁膜および半導体基板）で光の反射により増強されて、フォトダイオード等の光電変換素子１０１，１０２，１０３で電気信号に変換する際のノイズとなる。

しかし、この第２実施形態のように、まず、有機カラーフィルタ５１，５２，５３を光が透過することで、２次的な表面プラズモン共鳴により透過してしまう波長の光を遮断できるため、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３を透過した光を、光電変換素子１０１，１０２，１０３で電気信号に変換する際のノイズの発生を抑えることができて、色信号のずれ、誤動作を防止できる。

また、第２実施形態によれば、上記有機カラーフィルタ５１，５２，５３にプラズモニックフィルタ３１，３２，３３を併用しているので、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３で近赤外〜赤外領域の光を遮断することができ、したがって、半導体プロセスでの加工が困難であり、高コストである多層膜で形成される赤外カットフィルタを使用せずにＲＧＢセンサを得ることが可能となる。

また、第２実施形態によれば、上記有機カラーフィルタ５１，５２，５３は、金属膜３０のプラズモニックフィルタ３１，３２，３３の上に絶縁膜５を介して形成されているから、金属膜３０のプラズモニックフィルタ３１，３２，３３やＳｉＯ_２等からなる絶縁膜１，２，３，４，５等の無機物の加工と、有機カラーフィルタ５１，５２，５３や有機平坦化層４１，４２等の有機物の加工とを、比較的に纏めることが可能であって、光電変換装置を比較的に簡単、安価に製造することができる。

（第３実施形態）
この第３実施形態は、光電変換装置の一例としての分光センサであり、選択する波長をＲＧＢに限定しないという点で第２実施形態と異なる。したがって、この第３実施形態の説明に、第２実施形態の図５を援用する。

具体的には、金属膜３０に形成されるプラズモニックフィルタ３１，３２，３３を透過する光の波長を、カラーフィルタの一例としての有機カラーフィルタ５１，５２，５３を透過する光の波長と敢えて少しずらした波長となるように、金属膜３０のホールアレイ周期ａを設定する。これによりＲＧＢと少しシフトした波長にピークをもつ透過波形を得ることができ、例えば、この透過波形を、メラニンの吸収波長に合わせることで肌のシミの状態を検知できる分光センサを容易に形成することができる。

（第４実施形態）
この第４実施形態の光電変換装置の一例としての分光センサは、プラズモニックフィルタの上に、カラーフィルタの一例としての２種類の有機カラーフィルタを積層する点のみが、第３実施形態の分光センサと異なる。

この第４実施形態では、図示しないが、例えば、Ｇ（グリーン）とＲ（レッド）の有機カラーフィルタを積層してプラズモニックフィルタ上に形成する。また、この際、プラズモニックフィルタは、Ｇ（グリーン）とＲ（レッド）の中間となる約６００ｎｍの光を透過させるように、ホールアレイ周期ａを設定する（図１２を参照）。この有機カラーフィルタとプラズモニックフィルタを透過した光のスペクトルは、図８に示すように、有機カラーフィルタの光が透過する波長領域とプラズモニックフィルタの光が透過する波長領域との重なった狭い波長領域となる。

したがって、この第４実施形態の分光センサは、狭い波長領域の光を検出して、精度が高いという利点を有する。

また、透過特性が異なるカラーフィルタを複数層重ねることで、図８と同様な狭い波長領域のみを透過させるフィルタを製造することができる。

例えば、非特許文献２により、図１７に示す狭い波長領域のみを透過させるフィルタを通常のカメラに取り付けることで、肌に塗ったファンデーションの塗り斑を画像化することができる。原理について、人の血液中に含まれるヘモグロビンの吸収ピークは、５６０ｎｍ〜６１０ｎｍに吸収波長を有し、約５９０ｎｍに透過波長ピークを有するフィルタを設置することで、ヘモグロビンに対して非常に敏感な信号をとることができる。他にも、ヘモグロビンの吸収に敏感な光学フィルタを用いることで、血色の変化や脈拍の状態を感度良く検知することが可能である。

本第４実施形態の分光センサの変形例としての分光撮像素子の一例を図１８に示す。

この図１８に示す分光撮像素子３００において、図１〜４に示す第１実施形態、図５に示す第２実施形態の光電変換装置の構成要素と同一構成要素については、図１〜５の構成要素と同一参照番号を付して詳しい説明は省略し、異なる構成要素のみについて以下に説明する。

この分光撮像素子３００は、半導体基板２００、素子分離領域２１０、ＲＧＢ画素に対応するフォトダイオードからなる光電変換素子２０１，２０２，２０３、絶縁膜１，２，３，４，５、配線層１１，１２，１３、金属膜３０、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３、有機平坦化層４１，４２およびマイクロレンズ７１，７２，７３を備えている。

上記有機平坦化層４１と４２の間に、Ｒ、Ｇ、Ｂ用のカラーフィルタ３５１，３５２，３５３を設け、そのＲ、Ｇ、Ｂ用のカラーフィルタ３５１，３５２，３５３の上方にマイクロレンズ７１，７２，７３が位置している。

上記カラーフィルタ３５１，３５２，３５３は、図１９示した透過特性を有する単層の有機カラーフィルタを積層してなっていて、分光撮像素子３００のＲＧＢ画素上に位置し、図１７の透過特性を満たすカラーフィルタとなる。このカラーフィルタの透過特性を図２０に示す。

より詳しくは、上記分光撮像素子３００のＲＧＢ画素のうち、赤色画素のためのカラーフィルタ３５１（図１８，２０において、カラーフィルタ（赤）と省略）は、Ｒ用の有機カラーフィルタ３５１Ｒ（図１８から２０において、ＲＥＤ１と省略）とＧ用の有機カラーフィルタ３５１Ｇ（図１８から２０において、ＧＲＥＥＮ１と省略）とを積層してなる。

また、緑色画素のためのカラーフィルタ３５２（図１８，２０において、カラーフィルタ（緑）と省略）は、Ｇ用の有機カラーフィルタ３５２Ｇ（図１８から２０において、ＧＲＥＥＮ２と省略）とＢ用の有機カラーフィルタ３５２Ｂ（図１８から２０において、ＢＬＵＥと省略）とを積層してなる。

また、青色画素のためのカラーフィルタ３５３（図１８，２０において、カラーフィルタ（青）と省略）は、Ｒ用の有機カラーフィルタ３５３Ｒ（図１８から２０において、ＲＥＤ２と省略）とＢ用の有機カラーフィルタ３５３Ｂ（図１８から２０において、ＢＬＵＥと省略）とを積層してなる。

したがって、上記カラーフィルタ３５１，３５２，３５３の各々は、異なる波長選択性を有する二層の有機カラーフィルタからなる２層カラーフィルタである。

上記単層の有機カラーフィルタ３５１Ｒ，３５１Ｇ；３５２Ｇ，３５２Ｂ；３５３Ｂ，３５３Ｒの積層順は、各カラーフィルタ３５１，３５２，３５３で所望の光の透過特性を得られれば良いため、順不同である。

また、本変形例のＲ、Ｇ、Ｂ用のカラーフィルタ３５１，３５２，３５３および有機カラーフィルタ３５１Ｒ，３５１Ｇ，３５２Ｇ，３５２Ｂ，３５３Ｂ，３５３Ｒは、一例として示したものであり、単層のカラーフィルタの透過特性は、図１９に示す特性に限定するものではなく、また、所望の透過特性を得るために、３層以上からなるカラーフィルタを形成しても良い。

なお、有機カラーフィルタは、一般に、染料または顔料色素を含有した着色剤含有組成物からなる層からなる。

この変形例によると、図２０に示すような狭い波長領域の光を選択して、感度よく鋭敏な画像を得ることができる。

（第５実施形態）
図９は、本発明の第５実施形態の光電変換装置の一例としてのイメージセンサの断面図である。図９において、図１〜４に示す第１実施形態、図５に示す第２実施形態の光電変換装置の構成要素と同一構成要素については、図１〜５の構成要素と同一参照番号を付して詳しい説明は省略し、異なる構成要素のみについて以下に説明する。また、図２〜４は、第５実施形態の説明において、援用する。

図９に示すように、基板の一例としての半導体基板２００に素子分離領域２１０を形成して、不純物のドーピングを行って、フォトダイオードからなる光電変換素子２０１，２０２，２０３を形成する。この光電変換素子２０１，２０２，２０３は、第１画素領域、第２画素領域および第３画素領域を構成する。図示しないが、上記半導体基板２００にはウエル領域が形成され、複数個のトランジスタを含む回路部も形成され、パッド領域も形成される。

続いて、上記絶縁膜３および配線層１３の上方に、金属膜３０を形成するための絶縁膜４を形成する。この絶縁膜４の形成後は、配線層１３のある部分とない部分とで、図２に示すように、この絶縁膜３に段差が発生するが、ＣＭＰ等により、絶縁膜４が完全に平坦になるまで加工を行う。このＣＭＰにより完全に平坦にされた絶縁膜４の表面に、図３に示すように、金属膜３０を塗布し、この金属膜３０に、特定の光（例えば、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）等の光）を透過させるための波長選択フィルタの微細パターンのフォトリソグラフィを行うので、この表面の平坦化は重要である。

次に、図３に示すように平坦化された絶縁膜４上に、フィルタ材料としての金属膜３０をスパッタにて形成する。この金属膜３０に周期的構造を形成し、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３を形成する。金属膜３０の塗布条件、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３の周期構造については、第２実施形態と同様にＲ（λ＝６５０ｎｍ）、Ｇ（λ＝５３０ｎｍ）、Ｂ（λ＝４００ｎｍ）の光が透過するように形成する。

その後、上記金属膜３０および絶縁膜４上に、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜５を形成する。この際、前工程にて形成された金属膜３０のプラズモニックフィルタ３１，３２，３３の複数の開口（貫通穴または凹部）３１ａ，３２ａ，３３ａを、絶縁膜５、つまり、ＳｉＯ_２で埋める必要があるため、ＳｉＯ_２からなる絶縁膜５を高密度プラズマＣＶＤ法で形成する。

次に、上記絶縁膜５上に、アクリル系のフォトレジストをコーティングして、有機平坦化層４１を形成する。そして、この有機平坦化層４１上に、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３を覆うように、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）用のカラーフィルタとしての有機カラーフィルタ５１，５２，５３を形成する。この有機カラーフィルタ５１，５２，５３は、染料を含有するフォトレジストのコーディング、ソフトベーキング、選択的露光および現像工程を含むフォトリソグラフィ工程を利用して形成することができる。

上記Ｒ、Ｇ、Ｂ用の有機カラーフィルタ５１，５２，５３は、それぞれ、第１〜第３画素領域に形成された光電変換素子２０１，２０２，２０３上に形成されたＲ、Ｇ、Ｂ用のプラズモニックフィルタ３１，３２，３３と同様の透過特性を有する。

上記有機カラーフィルタ５１，５２，５３の形成後、それらの有機カラーフィルタ５１，５２，５３を、保護のため、アクリル系のフォトレジストでコーティングして、有機平坦化層４２を形成する。

次に、上記有機平坦化層４２上に、第１〜第３画素領域上に形成されたＲ、Ｇ、Ｂ用の有機カラーフィルタ５１，５２，５３上に位置するように、マイクロレンズ７１，７２，７３を形成する。このマイクロレンズ７１，７２，７３は透明なアクリル樹脂を含むフォトレジストパターンをフォトリソグラフィ工程で形成した後、熱を加えて上記フォトレジストパターンをリフローさせて形成する。

最後に、図示しないパッド領域上の有機平坦化膜４１，４２および絶縁膜５を除去して、ワイヤーボンディングを行うためにパッド領域を露出させる。

本第５実施形態のイメージセンサでは、光をマイクロレンズ７１，７２，７３で集光して、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の有機カラーフィルタ５１，５２，５３を透過させたのち、Ｒ、Ｇ、Ｂ用のプラズモニックフィルタ３１，３２，３３を透過させるので、２次的な表面プラズモン共鳴により透過してしまう短波長領域の光を遮断できて、光電変換素子２０１，２０２，２０３で電気信号に変換する際のノイズ発生を抑えることができて、色信号のずれ、誤動作を防止できる。

また、第５実施形態のイメージセンサでは、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３が近赤外〜赤外領域の波長の光を遮断するため、赤外カットフィルタとしての機能を持つ。したがって、有機カラーフィルタ単体でのイメージセンサの場合、基板に実装する際に、赤外カットフィルタのカバーを装着する必要があるが、この第５実施形態の場合には、赤外カットフィルタのカバーが不要となる。

上記第１から第５実施形態では、上記有機カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３は、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３の上に絶縁膜５を介して形成している。しかし、図示しないが、有機カラーフィルタの上に絶縁膜を介してプラズモニックフィルタを、つまり、プラズモニックフィルタの下に絶縁膜を介して有機カラーフィルタを形成してもよい。

また、上記第１から第５実施形態、および、変形例では、カラーフィルタの例として、主に、有機カラーフィルタを述べたが、カラーフィルタとして、有機カラーフィルタに限らず、主に、無機物からなるカラーフィルタ等を用いてもよいのは、勿論である。

本発明および実施形態を纏めると、次のようになる。

本発明の光電変換装置は、
基板１００，２００に設けられた光電変換素子１０１，１０２，１０３，２０１，２０２，２０３と、
周期的または非周期的に配置された複数の開口３１ａ，３２ａ，３３ａを有する金属膜３０と、
上記光電変換素子１０１，１０２，１０３，２０１，２０２，２０３と上記金属膜３０との間に設けられた絶縁膜１，２，３，４と、
カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３と、
上記金属膜３０と上記カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３との間に設けられた絶縁膜と
を備えることを特徴としている。

上記構成の光電変換装置によれば、上記金属膜３０は、周期的または非周期的に配置された複数の開口３１ａ，３２ａ，３３ａに光が入射した際に、表面プラズモンが励起され、特定の波長選択性をもった金属膜フィルタとして機能する。

もし、仮に、上記カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３が設けられていないとするならば、上記金属膜３０とホールアレイ（開口アレイ）の構造上、メインの透過波長とは別の短波長領域に２次的なピーク波長（サブピーク）が発生する。

しかし、上記カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３と、金属膜フィルタとして機能する金属膜３０が存在することによって、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の信号に寄与しない短波長領域のサブピーク波長の光をカラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３の透過特性で遮断することができるため、サブピークの要因となる光を遮断することができる。このように、金属膜単体の場合に発生し、ノイズ要因となるサブピーク波長の光を遮断することができる。

したがって、本発明の光電変換装置によれば、サブピークに起因する波長選択性の悪化を防止できて、色信号のずれ、誤動作を防止することができる。

また、上記カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３は近赤外領域（波長：７００−１３００ｎｍ）の光に吸収を持たないため、それ単独では近赤外光を透過してしまう。しかしながら、上記カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３と、金属膜３０とを重ねることで、金属膜３０により近赤外光は遮断されるため、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の信号に対してノイズとなる近赤外光を遮断することができる。

このように、上記カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３に金属膜３０を併用しているので、カラーフィルタ単体では不可能である近赤外から、赤外領域の光の遮断を金属膜３０で実現できるため、時間とコストがかかる赤外カットフィルタを削減することができる。

赤外カットフィルタは、多層の膜を積層して形成するため、半導体プロセスでの加工が困難であって、製造には時間とコストがかかる。本発明では、赤外カットフィルタを削減することができるので、その効果は大である。

１実施形態の光電変換装置は、
基板１００，２００に設けられた光電変換素子１０１，１０２，１０３，２０１，２０２，２０３と、
上記光電変換素子１０１，１０２，１０３，２０１，２０２，２０３の上に絶縁膜１，２，３，４を介して形成されると共に、周期的または非周期的に配置された複数の開口３１ａ，３２ａ，３３ａを有するプラズモニックフィルタ３１，３２，３３を形成する金属膜３０と、
上記プラズモニックフィルタ３１，３２，３３の上または下に絶縁膜５を介して形成されたカラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３と
を備えている。

上記実施形態によれば、上記金属膜３０のプラズモニックフィルタ３１，３２，３３の周期的または非周期的に配置された複数の開口３１ａ，３２ａ，３３ａに光が入射した際に、表面プラズモンが励起され、上記プラズモニックフィルタ３１，３２，３３は特定の波長選択性をもった金属膜フィルタとして機能する。

しかし、上記カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３をプラズモニックフィルタ３１，３２，３３の上または下に形成することで、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の信号に寄与しない短波長領域のサブピーク波長の光をカラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３の透過特性で遮断することができるため、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３を透過する前または後にサブピークの要因となる光を遮断することができる。このように、プラズモニックフィルタ単体の場合に発生し、ノイズ要因となるサブピーク波長の光を遮断することができる。

したがって、本実施形態の光電変換装置によれば、サブピークに起因する波長選択性の悪化を防止できて、色信号のずれ、誤動作を防止することができる。

また、上記カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３は近赤外領域（波長：７００−１３００ｎｍ）の光に吸収を持たないため、それ単独では近赤外光を透過してしまう。しかしながら、上記カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３とプラズモニックフィルタ（金属膜フィルタ）３１，３２，３３を重ねることで、プラズモニックフィルタ３１，３２，３３により近赤外光は遮断されるため、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の信号に対してノイズとなる近赤外光を遮断することができる。

このように、上記カラーフィルタ５１，５２，５３にプラズモニックフィルタ３１，３２，３３を併用しているので、カラーフィルタ単体では不可能である近赤外から、赤外領域の光の遮断をプラズモニックフィルタ３１，３２，３３で実現できるため、時間とコストがかかる赤外カットフィルタを削減することができる。

赤外カットフィルタは、多層の膜を積層して形成するため、半導体プロセスでの加工が困難であって、製造には時間とコストがかかる。本実施形態では、赤外カットフィルタを削減することができるので、その効果は大である。

１実施形態では、
上記カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３を透過する光の波長は、上記金属膜３０を透過する光の波長と少なくとも一部が一致する。

上記実施形態によれば、上記カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３を透過する光の波長は、上記金属膜３０を透過する光の波長と少なくとも一部が一致するので、図８に示すように、狭い波長領域での波長選択性を持つフィルタを実現することが可能となる。

また、１実施形態では、
上記カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３を透過する光の波長は、上記金属膜３０を透過する光の複数のピーク波長の内、最も透過率の高い波長と少なくとも一部が一致する。

上記実施形態によれば、上記金属膜３０を透過するメインの波長領域以外のノイズに寄与する波長の光を、カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３の透過特性で遮断することができるため、金属膜（金属膜フィルタ）３０単体では形成できない高い波長選択性をもった光学フィルタ（カラーフィルタと金属膜とからなる）を形成することができる。

また、１実施形態では、
上記カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３は、有機カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３であり、上記金属膜３０の上に絶縁膜５を介して形成されている。

上記実施形態によれば、上記有機カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３は、金属膜３０の上に絶縁膜５を介して形成されているから、金属膜３０やＳｉＯ_２等からなる絶縁膜１，２，３，４，５等の無機物の加工と、有機カラーフィルタ５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３や有機平坦化層４１，４２等の有機物の加工とを、比較的に纏めることが可能であって、光電変換装置を比較的に簡単、安価に製造することができる。

また、１実施形態では、
上記カラーフィルタ３５１，３５２，３５３の各々は、異なる波長選択性を有する２層以上のカラーフィルタ３５１Ｒ，３５１Ｇ；３５２Ｇ，３５２Ｂ；３５３Ｂ，３５３Ｒを積層してなる。

上記実施形態では、上記カラーフィルタ３５１，３５２，３５３の各々が、２層以上のカラーフィルタ３５１Ｒ，３５１Ｇ；３５２Ｇ，３５２Ｂ；３５３Ｂ，３５３Ｒを積層してなるので、より狭い波長領域を選択できて、感度よく、鋭敏な画像を得ることができる。

また、１実施形態では、
上記金属膜３０はＡｌまたはＡｌＣｕで形成されている。

上記実施形態では、上記金属膜３０がＡｌまたはＡｌＣｕで形成されていて、Ａｌを含む。Ａｌはプラズマ周波数が高いため、短波長領域まで共鳴現象が発生する。可視光領域をセンシングする光電変換装置を製造するために、Ａｌを、金属膜３０に使用することによって、可視光領域に高い透過特性を持った光学フィルタを形成することができる。

また、ＡｌまたはＡｌＣｕは通常の半導体プロセスで一般的に使用されている材料のため、光電変換装置を製造する上でのプロセスインテグレーションの点でも特殊な製造装置や材料が不要となる。

また、１実施形態では、
上記基板１００，２００はＳｉで形成され、
上記光電変換素子１０１，１０２，１０３，２０１，２０２，２０３の上に形成された上記絶縁膜１，２，３，４はＳｉＯ_２で形成されている。

上記実施形態によれば、上記基板１００，２００はＳｉで形成され、かつ、上記光電変換素子１０１，１０２，１０３，２０１，２０２，２０３の上に形成された上記絶縁膜１，２，３，４はＳｉＯ_２で形成されているから、フォトダイオード等からなる光電変換素子１０１，１０２，１０３，２０１，２０２，２０３、回路部、および、多層の配線層１１，１２，１３を、一般的な方法で、簡単、安価に製造することができる。

第１〜第５実施形態および変形例で述べた構成要素は、適宜、組み合わせてもよく、また、適宜、選択、置換、あるいは、削除してもよいのは、勿論である。

１，２，３，４，５絶縁膜
１１，１２，１３配線層
３０金属膜
３１，３２，３３プラズモニックフィルタ
３１ａ，３２ａ，３３ａ開口
４１，４２有機平坦化層
５１，５２，５３，３５１，３５２，３５３，３５１Ｒ，３５１Ｇ，３５２Ｇ，３５２Ｂ，３５３Ｒ，３５３Ｂカラーフィルタ
７１，７２，７３マイクロレンズ
１００，２００半導体基板
１０１，１０２，１０３，２０１，２０２，２０３光電変換素子

Claims

基板に設けられた光電変換素子と、
周期的または非周期的に配置された複数の開口を有する金属膜と、
上記光電変換素子と上記金属膜との間に設けられた絶縁膜と、
カラーフィルタと、
上記金属膜と上記カラーフィルタとの間に設けられた絶縁膜と
を備えることを特徴とする光電変換装置。
請求項１に記載の光電変換装置において、
上記カラーフィルタを透過する光の波長は、上記金属膜を透過する光の波長と少なくとも一部が一致することを特徴とする光電変換装置。
請求項２に記載の光電変換装置において、
上記カラーフィルタを透過する光の波長は、上記金属膜を透過する光の複数のピーク波長の内、最も透過率の高い波長と少なくとも一部が一致することを特徴とする光電変換装置。
請求項１から３のいずれか１つに記載の光電変換装置において、
上記金属膜はＡｌまたはＡｌＣｕで形成されていることを特徴とする光電変換装置。
請求項１から４のいずれか１つに記載の光電変換装置において、
上記基板はＳｉで形成され、
上記光電変換素子の上に形成された上記絶縁膜はＳｉＯ_２で形成されていることを特徴とする光電変換装置。