JP5234165B2 - Solid-state imaging device and imaging device - Google Patents

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Description

本技術は、全波長を透過する白画素と、多層膜やフォトニック結晶を用いて分光を行う画素とを有する固体撮像装置および撮像装置に関する。   The present technology relates to a solid-state imaging device and an imaging device having white pixels that transmit all wavelengths and pixels that perform spectroscopy using a multilayer film or a photonic crystal.

CCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像装置において、1画素あたりの面積の縮小に伴い、フォトダイオードの面積が減少し、光電変換される電子(ホール)の数も減少していた。また、画素の面積の縮小は、光の集光においても不利であり、固体撮像装置の感度の低下、S/N比の低下を招いていた。
また、図11に示されるベイヤー配列や補色配列のカラーフィルタを用いた色分離では、カラーフィルタによる感度低下や混色による色分離の不完全さなどが問題になり、固体撮像装置の感度の低下やS/N比の低下を招いていた。
このため、色分離を行いながら、可能な限り多くの光を取り入れる方法が探索されている。この一つの方法として、全波長を透過するW(white;白)画素を用いる方法がある。例えば、図11に示されるベイヤー配列のG(green)画素の代わりに白画素を用いたり、RGB(red ,green and blue)画素に加えて白画素を設けたりする(特許文献1)。また、別の方法として、屈折率差を利用した誘電体多層膜やフォトニック結晶を用いて分光を行う方法がある(非特許文献1)。
In a solid-state imaging device such as a CCD sensor or a CMOS sensor, as the area per pixel is reduced, the area of the photodiode is reduced, and the number of electrons (holes) that are photoelectrically converted is also reduced. Further, the reduction of the area of the pixel is disadvantageous also in the light condensing, which causes a decrease in sensitivity of the solid-state imaging device and a decrease in S / N ratio.
Further, in the color separation using the Bayer array or the complementary color array color filter shown in FIG. 11, there is a problem such as a decrease in sensitivity due to the color filter or an incomplete color separation due to color mixing. The S / N ratio was lowered.
Therefore, a method for taking in as much light as possible while performing color separation is being searched. One method is to use W (white) pixels that transmit all wavelengths. For example, white pixels are used in place of the G (green) pixels in the Bayer array shown in FIG. 11, or white pixels are provided in addition to RGB (red, green and blue) pixels (Patent Document 1). As another method, there is a method of performing spectroscopy using a dielectric multilayer film or a photonic crystal using a difference in refractive index (Non-Patent Document 1).

特開2004−304706号公報JP 2004-304706 A

米国特許5323233号US Pat. No. 5,323,233

しかしながら、通常の有機材のカラーフィルタで白画素を用いる方法では、カラーコーディングを行っても色分離が十分できず、画作りがうまくできないという問題点があった。また、誘電体多層膜やフォトニック結晶を用いて分光を行う方法では、多層膜の成膜を複数回行うため、通常のベイヤー配列や補色配列では、分光を行うのに十分な多層膜を形成することが困難であった。   However, the method of using white pixels in a normal organic color filter has a problem that even if color coding is performed, color separation cannot be sufficiently performed and image creation cannot be performed well. In addition, in the method of performing spectroscopy using a dielectric multilayer film or a photonic crystal, the multilayer film is formed a plurality of times. Therefore, in a normal Bayer array or complementary color array, a multilayer film sufficient for spectroscopy is formed. It was difficult to do.

図12は、従来の固体撮像装置の他の例を示す図であり、図12(A)は平面図、図12(B)はA−A’断面図である。
図12(A)に示すように、この固体撮像装置は、RGBのカラーフィルタをベイヤー配列で構成したものである。ベイヤー配列は、2行2列の4画素を2つのG画素201、B画素202およびR画素203で構成する。図12(B)に示すように、G画素201、B画素202およびR画素203は、それぞれ半導体基板101に光電変換領域102を形成し、その上部に配線・遮光膜103、色分離のための多層膜104、OCL(オンチップレンズ)105を順次に形成することにより構成される。
このようにG画素201、B画素202およびR画素203を多層膜104を用いて構成すると、先に形成されるG画素201の多層膜104は、半導体基板201の表面に対し平行な層が形成されるものの、G画素201に隣接し後に形成されるB画素202の多層膜104は、先に形成された多層膜104の上に乗っかり、折れ曲がって埋め込まれたような構造、言い換えれば、多層膜104の周囲部が折れ曲がり、その部分は半導体基板201の表面に対し平行な方向に多層膜104が重なる構造となってしまい、多層膜104が色分離の働きをしないか、色分離の特性が悪化してしまう。
12A and 12B are diagrams illustrating another example of a conventional solid-state imaging device, in which FIG. 12A is a plan view and FIG. 12B is a cross-sectional view along AA ′.
As shown in FIG. 12A, this solid-state imaging device is configured by configuring RGB color filters in a Bayer array. In the Bayer array, four pixels in two rows and two columns are composed of two G pixels 201, B pixels 202, and R pixels 203. As shown in FIG. 12B, each of the G pixel 201, the B pixel 202, and the R pixel 203 has a photoelectric conversion region 102 formed on the semiconductor substrate 101, and a wiring / light-shielding film 103 on the top thereof, for color separation. The multilayer film 104 and the OCL (on-chip lens) 105 are sequentially formed.
When the G pixel 201, the B pixel 202, and the R pixel 203 are configured using the multilayer film 104 in this manner, the multilayer film 104 of the G pixel 201 formed earlier forms a layer parallel to the surface of the semiconductor substrate 201. However, the multilayer film 104 of the B pixel 202 which is formed adjacent to the G pixel 201 and is formed on the multilayer film 104 formed earlier is bent and embedded, in other words, the multilayer film. The periphery of 104 is bent, and the multilayer film 104 is overlapped in the direction parallel to the surface of the semiconductor substrate 201, and the multilayer film 104 does not function for color separation, or the color separation characteristics deteriorate. Resulting in.

本技術は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、全波長を透過する白画素と、多層膜やフォトニック結晶を用いて分光を行う画素とを用い、色分離を効率良く行い、感度やS/N比を向上させることができる固体撮像装置および撮像装置を提供することにある。
また、本技術の目的は、従来の多層膜の構造上の問題を克服し、色分離を効率良く行い、感度やS/N比を向上させることができる固体撮像装置および撮像装置を提供することにある。
The present technology has been made in view of such circumstances, and its purpose is to efficiently perform color separation using white pixels that transmit all wavelengths and pixels that perform spectroscopy using a multilayer film or a photonic crystal. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device and an imaging device that perform well and can improve sensitivity and S / N ratio.
Another object of the present technology is to provide a solid-state imaging device and an imaging device capable of overcoming the structural problems of conventional multilayer films, performing color separation efficiently, and improving sensitivity and S / N ratio. It is in.

上記目的を達成するため、固体撮像装置は、全波長を透過する白画素と、所定の第1の波長より高い波長領域をカットする多層膜またはフォトニック結晶を有する第1の色分離画素と、前記第1の波長より高い第2の波長より高い波長領域をカットする多層膜またはフォトニック結晶を有する第2の色分離画素とを備えたことを特徴とする。
また、固体撮像装置は、全波長を透過する白画素と、所定の第1の波長より低い波長領域をカットする多層膜またはフォトニック結晶を有する第1の色分離画素と、前記第1の波長より低い第2の波長より低い波長領域をカットする多層膜またはフォトニック結晶を有する第2の色分離画素とを備えたことを特徴とする。
また固体撮像装置は、全波長を透過する白画素と、所定の第1の波長より高い波長領域をカットする多層膜またはフォトニック結晶を有する第1の色分離画素と、前記第1の波長より低い第2の波長より低い波長領域をカットする多層膜またはフォトニック結晶を有する第2の色分離画素とを備えたことを特徴とする。
また撮像装置は、固体撮像装置を用いた撮像部と、前記撮像部を制御する制御部と、前記撮像部を操作する操作部とを有し、前記固体撮像装置は、全波長を透過する白画素と、所定の第1の波長より高い波長領域をカットする多層膜またはフォトニック結晶を有する第1の色分離画素と、前記第1の波長より高い第2の波長より高い波長領域をカットする多層膜またはフォトニック結晶を有する第2の色分離画素とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a solid-state imaging device includes: a white pixel that transmits all wavelengths; a first color separation pixel that includes a multilayer film or photonic crystal that cuts a wavelength region higher than a predetermined first wavelength; And a second color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal that cuts a wavelength region higher than the second wavelength and higher than the second wavelength.
The solid-state imaging device includes a white pixel that transmits all wavelengths, a first color separation pixel that includes a multilayer film or a photonic crystal that cuts a wavelength region lower than a predetermined first wavelength, and the first wavelength. And a second color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal that cuts a wavelength region lower than the lower second wavelength.
The solid-state imaging device includes: a white pixel that transmits all wavelengths; a first color separation pixel that includes a multilayer film or photonic crystal that cuts a wavelength region higher than a predetermined first wavelength; and the first wavelength. And a second color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal that cuts a wavelength region lower than the lower second wavelength.
The imaging device includes an imaging unit using a solid-state imaging device, a control unit that controls the imaging unit, and an operation unit that operates the imaging unit, and the solid-state imaging device is a white that transmits all wavelengths. A first color separation pixel having a pixel, a multilayer film or a photonic crystal that cuts a wavelength region higher than a predetermined first wavelength, and a wavelength region higher than a second wavelength higher than the first wavelength; And a second color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal.

また固体撮像装置は、全波長を透過する白画素と、所定の第1の色を透過する多層膜またはフォトニック結晶を有する第1の色分離画素と、前記第1の色と異なる第2の色を透過する多層膜またはフォトニック結晶を有する第2の色分離画素とを備え、前記第1および第2の色分離画素は、互いに隣接せずに、前記白画素に隣接するように配列されていることを特徴とする。
また固体撮像装置は、全波長を透過する白画素と、所定の第1の色を透過する多層膜またはフォトニック結晶を有する第1の色分離画素と、前記第1の色と異なる第2の色を透過する多層膜またはフォトニック結晶を有する第2の色分離画素とを備え、前記第1および第2の色分離画素は、互いに隣接せずに、前記白画素に隣接するように配列されていることを特徴とする。
また、撮像装置は、固体撮像装置を用いた撮像部と、前記撮像部を制御する制御部と、前記撮像部を操作する操作部とを有し、前記固体撮像装置は、全波長を透過する白画素と、可視光である第1の色を透過する分光特性を有する多層膜またはフォトニック結晶を有する第1の色分離画素と、前記第1の色と異なる可視光である第2の色を透過する分光特性を有する多層膜またはフォトニック結晶を有する第2の色分離画素とを備え、前記第1および第2の色分離画素は、互いに隣接せずに、前記白画素に隣接するように配列されていることを特徴とする。
The solid-state imaging device includes a white pixel that transmits all wavelengths, a first color separation pixel that includes a multilayer film or a photonic crystal that transmits a predetermined first color, and a second color that is different from the first color. A second color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal that transmits color, and the first and second color separation pixels are arranged not to be adjacent to each other but to be adjacent to the white pixel. It is characterized by.
The solid-state imaging device includes a white pixel that transmits all wavelengths, a first color separation pixel that includes a multilayer film or a photonic crystal that transmits a predetermined first color, and a second color that is different from the first color. A second color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal that transmits color, and the first and second color separation pixels are arranged not to be adjacent to each other but to be adjacent to the white pixel. It is characterized by.
The imaging device includes an imaging unit using a solid-state imaging device, a control unit that controls the imaging unit, and an operation unit that operates the imaging unit, and the solid-state imaging device transmits all wavelengths. A white pixel, a first color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal having spectral characteristics that transmit a first color that is visible light, and a second color that is visible light different from the first color A second color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal having a spectral characteristic that transmits light, and the first and second color separation pixels are not adjacent to each other but adjacent to the white pixel. It is arranged in order.

そして本技術の固体撮像装置は、所定の第1の色を透過する有機材料のカラーフィルタを有する第1の色分離画素と、前記第1の色と異なる第2の色を透過する多層膜またはフォトニック結晶を有する第2の色分離画素と、前記第1および第2の色と異なる第3の色を透過する多層膜またはフォトニック結晶を有する第3の色分離画素とを備え、前記第2および第3の色分離画素は、互いに隣接せずに、前記第1の色分離画素に隣接するように配列されていることを特徴とする。
また本技術の撮像装置は、固体撮像装置を用いた撮像部と、前記撮像部を制御する制御部と、前記撮像部を操作する操作部とを有し、前記固体撮像装置は、所定の第1の色を透過する有機材料のカラーフィルタを有する第1の色分離画素と、前記第1の色と異なる第2の色を透過する多層膜またはフォトニック結晶を有する第2の色分離画素と、前記第1および第2の色と異なる第3の色を透過する多層膜またはフォトニック結晶を有する第3の色分離画素とを備え、前記第2および第3の色分離画素は、互いに隣接せずに、前記第1の色分離画素に隣接するように配列されていることを特徴とする。
The solid-state imaging device according to the present technology includes a first color separation pixel having a color filter made of an organic material that transmits a predetermined first color, and a multilayer film that transmits a second color different from the first color, A second color separation pixel having a photonic crystal; and a third color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal that transmits a third color different from the first and second colors. The second and third color separation pixels are arranged not to be adjacent to each other but to be adjacent to the first color separation pixel.
In addition, the imaging device of the present technology includes an imaging unit using a solid-state imaging device, a control unit that controls the imaging unit, and an operation unit that operates the imaging unit. A first color separation pixel having a color filter of an organic material that transmits one color, and a second color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal that transmits a second color different from the first color; A third color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal that transmits a third color different from the first and second colors, and the second and third color separation pixels are adjacent to each other. Without being arranged so as to be adjacent to the first color separation pixel.

上述した固体撮像装置及び撮像装置によれば、白画素により全波長の光からの信号が得られ、第1の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶により第1の波長より高い波長領域がカットされた光からの信号が得られ、第2の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶により第1の波長より高い第2の波長より高い波長領域がカットされた光からの信号が得られる。そして、これら3種類の信号で色分離および画作りを行う。
このため、白画素により明るい信号が得られ、第1および第2の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶により、従来の有機材料のカラーフィルタに比べ、色分離特性の優れた信号を得ることができる。したがって、固体撮像装置の感度およびS/N比を向上させることができる。
また上述した固体撮像装置によれば、白画素により全波長の光からの信号が得られ、第1の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶により第1の波長より低い波長領域がカットされた光からの信号が得られ、第2の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶により第1の波長より低い第2の波長より低い波長領域がカットされた光からの信号が得られる。そして、これら3種類の信号で色分離および画作りを行う。
このような構成の場合にも、上記と同様の効果を奏する。
また上述した固体撮像装置によれば、白画素により全波長の光からの信号が得られ、第1の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶により第1の波長より高い波長領域がカットされた光からの信号が得られ、第2の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶により第1の波長より低い第2の波長より低い波長領域がカットされた光からの信号が得られる。そして、これら3種類の信号で色分離および画作りを行う。
このような構成の場合にも、上記と同様の効果を奏する。
According to the solid-state imaging device and the imaging device described above, a signal from all wavelengths of light is obtained by the white pixel, and a wavelength region higher than the first wavelength is cut by the multilayer film or the photonic crystal of the first color separation pixel. And a signal from light in which a wavelength region higher than the second wavelength higher than the first wavelength is cut by the multilayer film or the photonic crystal of the second color separation pixel. Then, color separation and image creation are performed using these three types of signals.
For this reason, a bright signal can be obtained from the white pixel, and a signal having superior color separation characteristics can be obtained by using the multilayer film or the photonic crystal of the first and second color separation pixels as compared with the color filter of the conventional organic material. Can do. Therefore, the sensitivity and S / N ratio of the solid-state imaging device can be improved.
Further, according to the solid-state imaging device described above, a signal from light of all wavelengths is obtained by the white pixel, and a wavelength region lower than the first wavelength is cut by the multilayer film or the photonic crystal of the first color separation pixel. A signal from light is obtained, and a signal from light in which a wavelength region lower than the second wavelength lower than the first wavelength is cut by the multilayer film or the photonic crystal of the second color separation pixel is obtained. Then, color separation and image creation are performed using these three types of signals.
Even in such a configuration, the same effects as described above are obtained.
Further, according to the solid-state imaging device described above, a signal from light of all wavelengths is obtained by the white pixel, and a wavelength region higher than the first wavelength is cut by the multilayer film or the photonic crystal of the first color separation pixel. A signal from light is obtained, and a signal from light in which a wavelength region lower than the second wavelength lower than the first wavelength is cut by the multilayer film or the photonic crystal of the second color separation pixel is obtained. Then, color separation and image creation are performed using these three types of signals.
Even in such a configuration, the same effects as described above are obtained.

また上述した固体撮像装置及び撮像装置によれば、白画素により全波長の光からの信号が得られ、第1の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶により第1の色の信号が得られ、第2の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶により第2の色の信号が得られる。そして、これら3種類の信号で色分離および画作りを行う。また、第1および第2の色分離画素は、互いに隣接せずに、白画素に隣接するように配列される。
第1および第2の色分離画素は、白画素に周囲が囲まれることになる。白画素は、色分離の必要がないので、多層膜やフォトニック結晶を形成する必要がなく、前記第1および第2の色分離画素の多層膜やフォトニック結晶が形成される部分には、透明材料を埋め込めば良い。この透明材料は、第1および第2の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶を形成した後に形成することができる。前記第1および第2の色分離画素は白画素に周囲を囲まれるので、第1および第2の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶の形成時には、多層膜またはフォトニック結晶を形成すべき部分およびその周囲は平らにすることができる。このため、先に形成された隣接する他の画素の多層膜に後に形成された画素の多層膜が乗っかって、その周辺部の多層膜が折れ曲がり、折れ曲がった部分の多層膜が半導体基板の表面と平行な方向に重なるような従来の問題点を解消し、半導体基板の表面の垂直方向に多層膜またはフォトニック結晶の各層を形成することができる。したがって、所望の色分離特性を有する第1および第2の色分離画素を確実に構成することができるので、固体撮像装置の感度およびS/N比を向上させることができる。
Further, according to the solid-state imaging device and the imaging device described above, a signal from all wavelengths is obtained by the white pixel, and a signal of the first color is obtained by the multilayer film or the photonic crystal of the first color separation pixel. A signal of the second color is obtained by the multilayer film or the photonic crystal of the second color separation pixel. Then, color separation and image creation are performed using these three types of signals. Further, the first and second color separation pixels are arranged so as not to be adjacent to each other but to be adjacent to the white pixels.
The first and second color separation pixels are surrounded by white pixels. Since the white pixel does not need color separation, it is not necessary to form a multilayer film or a photonic crystal. In the portion where the multilayer film or photonic crystal of the first and second color separation pixels is formed, Embed transparent material. This transparent material can be formed after forming the multilayer film or photonic crystal of the first and second color separation pixels. Since the first and second color separation pixels are surrounded by white pixels, the multilayer film or photonic crystal should be formed when forming the multilayer film or photonic crystal of the first and second color separation pixels. The part and its perimeter can be flattened. For this reason, the multilayer film of the pixel formed later is placed on the multilayer film of the other adjacent pixel formed earlier, the multilayer film of the peripheral part is bent, and the multilayer film of the bent part becomes the surface of the semiconductor substrate. The conventional problem of overlapping in the parallel direction can be eliminated, and each layer of the multilayer film or photonic crystal can be formed in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. Therefore, the first and second color separation pixels having desired color separation characteristics can be reliably configured, and the sensitivity and S / N ratio of the solid-state imaging device can be improved.

そして本技術の固体撮像装置によれば、第1の色分離画素の有機材料のカラーフィルタにより第1の色の信号が得られ、第2の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶により第2の色の信号が得られ、第3の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶により第3の色の信号が得られる。そして、これら3種類の信号で色分離および画作りを行う。また、第2および第3の色分離画素は、互いに隣接せずに、第1の色分離画素に隣接するように配列される。
第2および第3の色分離画素は、第1の色分離画素に周囲が囲まれることになる。第1の色分離画素のカラーフィルタは、第2および第3の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶の形成後に形成することができる。第2および第3の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶の形成時には、多層膜またはフォトニック結晶を形成すべき部分およびその周囲は平らにすることができる。このため、先に形成された隣接する他の画素の多層膜に後に形成された画素の多層膜が乗っかって、その周辺部の多層膜が折れ曲がり、折れ曲がった部分の多層膜が半導体基板の表面と平行な方向に重なるような従来の問題点を解消し、半導体基板の表面の垂直方向に多層膜またはフォトニック結晶の各層を形成することができる。したがって、所望の色分離特性を有する第2および第3の色分離画素を確実に構成することができるので、固体撮像装置の感度およびS/N比を向上させることができる。
According to the solid-state imaging device of the present technology, a signal of the first color is obtained by the color filter of the organic material of the first color separation pixel, and the second color is obtained by the multilayer film or the photonic crystal of the second color separation pixel. The color signal is obtained, and the third color signal is obtained by the multilayer film or the photonic crystal of the third color separation pixel. Then, color separation and image creation are performed using these three types of signals. The second and third color separation pixels are arranged so as not to be adjacent to each other but to the first color separation pixel.
The second and third color separation pixels are surrounded by the first color separation pixel. The color filter of the first color separation pixel can be formed after the formation of the multilayer film or photonic crystal of the second and third color separation pixels. When forming the multilayer film or photonic crystal of the second and third color separation pixels, the portion where the multilayer film or photonic crystal is to be formed and its periphery can be flattened. For this reason, the multilayer film of the pixel formed later is placed on the multilayer film of the other adjacent pixel formed earlier, the multilayer film of the peripheral part is bent, and the multilayer film of the bent part becomes the surface of the semiconductor substrate. The conventional problem of overlapping in the parallel direction can be eliminated, and each layer of the multilayer film or photonic crystal can be formed in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. Therefore, since the second and third color separation pixels having desired color separation characteristics can be reliably configured, the sensitivity and S / N ratio of the solid-state imaging device can be improved.

実施形態1の固体撮像装置の画素のカラー配列を示す図である。3 is a diagram illustrating a color arrangement of pixels of the solid-state imaging device according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1の固体撮像装置の各画素の分光特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral characteristic of each pixel of the solid-state imaging device of Embodiment 1. 実施形態2の固体撮像装置の各画素の分光特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral characteristic of each pixel of the solid-state imaging device of Embodiment 2. 実施形態3の固体撮像装置の各画素の分光特性を示す図である。It is a figure which shows the spectral characteristic of each pixel of the solid-state imaging device of Embodiment 3. 実施形態4の固体撮像装置の画素のカラー配列を示す図である。6 is a diagram illustrating a color arrangement of pixels of a solid-state imaging device according to Embodiment 4. FIG. 実施形態5の固体撮像装置の構成を示す図であり、図6(A)は平面図、図6(B)はA−A’断面図である。6A and 6B are diagrams illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to Embodiment 5, in which FIG. 6A is a plan view and FIG. 実施形態5の固体撮像装置の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the solid-state imaging device of Embodiment 5. 多層膜またはフォトニック結晶の面積を画素サイズの面積より大きくした例を示す図である。It is a figure which shows the example which made the area of the multilayer film or the photonic crystal larger than the area of pixel size. 実施形態6の固体撮像装置の構成を示す図であり、図9(A)は平面図、図9(B)はA−A’断面図である。る。FIG. 9A is a plan view and FIG. 9B is a cross-sectional view along line A-A ′. The 本技術に係る撮像装置の構成を示す図である。It is a figure showing the composition of the imaging device concerning this art. 従来のカラーフィルタを有する固体撮像装置の一例であり、図11(A)はベイヤー配列を示す図、図11(B)はRGBの画素の分光特性を示す図である。FIG. 11A is a diagram illustrating a Bayer array, and FIG. 11B is a diagram illustrating spectral characteristics of RGB pixels. 従来の固体撮像装置の他の例を示す図であり、図12(A)は平面図、図12(B)はA−A’断面図である。It is a figure which shows the other example of the conventional solid-state imaging device, FIG. 12 (A) is a top view, FIG.12 (B) is A-A 'sectional drawing.

以下、本技術の固体撮像装置及び撮像装置の実施形態について図面を参照して説明する。
実施形態1
図1は、実施形態1の固体撮像装置の画素のカラー配列を示す図である。図2は、実施形態1の固体撮像装置の各画素の分光特性を示す図である。
この固体撮像装置は、複数行複数列の多数の画素を有し、その配列は、図1に示される2行2列の4画素の繰り返しパターンとなる。その4画素は、2つのW画素21、B’画素22およびR’画素23を有する。W画素21、B’画素22およびR’画素23は、それぞれベイヤー配列のG画素、B画素およびR画素に対応する。
Hereinafter, embodiments of a solid-state imaging device and an imaging device according to the present technology will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1
FIG. 1 is a diagram illustrating a color arrangement of pixels of the solid-state imaging device according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating spectral characteristics of each pixel of the solid-state imaging device according to the first embodiment.
This solid-state imaging device has a large number of pixels in a plurality of rows and a plurality of columns, and the arrangement is a repeating pattern of four pixels in two rows and two columns shown in FIG. The four pixels have two W pixels 21, B ′ pixels 22 and R ′ pixels 23. The W pixel 21, the B ′ pixel 22, and the R ′ pixel 23 correspond to the G pixel, the B pixel, and the R pixel in the Bayer array, respectively.

図2に示すように、W画素21は、入射される光の全波長を透過する。W画素21は、従来の有機材料のカラーフィルタを有せず、カラーフィルタのあった部分は透明材料で構成される。B’画素22は、従来の有機材料のカラーフィルタの代わりとなる誘電体の多層膜またはフォトニック結晶を有し、この多層膜またはフォトニック結晶は、ある波長X以上の光をカットする。R’画素23は、従来の有機材料のカラーフィルタの代わりとなる誘電体の多層膜またはフォトニック結晶を有し、この多層膜またはフォトニック結晶は、波長Xより高い波長Y以上の光をカットする。   As shown in FIG. 2, the W pixel 21 transmits all wavelengths of incident light. The W pixel 21 does not have a conventional color filter made of an organic material, and the portion having the color filter is made of a transparent material. The B ′ pixel 22 has a dielectric multilayer film or photonic crystal that can be used in place of a conventional organic material color filter, and the multilayer film or photonic crystal cuts light having a wavelength X or longer. The R ′ pixel 23 has a dielectric multilayer film or photonic crystal that replaces a conventional organic material color filter, and the multilayer film or photonic crystal cuts light having a wavelength Y higher than the wavelength X or higher. To do.

これら3つの色信号で色分離、画作りを行う。W画素21、B’画素22およびR’画素23により得られる色信号をそれぞれW、B’およびR’で表し、ベイヤー配列のG画素、B画素およびR画素により得られる信号をそれぞれG、BおよびRで表すと、
Bは B’、
Rは W−R’、
Gは R’−B’ または W−R−B
というように対応付けることができる。
B’画素22およびR’画素23の多層膜またはフォトニック結晶は、屈折率差の大きく、分離特性の良いものが好ましい。
Color separation and image creation are performed using these three color signals. The color signals obtained by the W pixel 21, the B ′ pixel 22 and the R ′ pixel 23 are respectively represented by W, B ′ and R ′, and the signals obtained by the G pixel, the B pixel and the R pixel in the Bayer array are respectively G, B And R,
B is B ',
R is WR ′,
G is R'-B 'or W-RB
Can be associated with each other.
The multilayer film or photonic crystal of the B ′ pixel 22 and the R ′ pixel 23 preferably has a large refractive index difference and good separation characteristics.

このように実施形態1によれば、W画素21により全波長の光からの色信号が得られ、B’画素22の多層膜またはフォトニック結晶により、ある波長X以上の波長領域がカットされた光からの色信号が得られ、R’23画素の多層膜またはフォトニック結晶により、波長Xより高い波長Y以上の波長領域がカットされた光からの色信号が得られる。
このため、W画素21により明るい信号が得られ、B’画素22およびR’23のそれぞれの多層膜またはフォトニック結晶により、従来の有機材料のカラーフィルタに比べ、色分離特性の優れた信号を得ることができる。したがって、固体撮像装置の感度およびS/N比を向上させることができる。
As described above, according to the first embodiment, color signals from all wavelengths are obtained by the W pixel 21, and a wavelength region of a certain wavelength X or more is cut by the multilayer film or the photonic crystal of the B ′ pixel 22. A color signal from light is obtained, and a color signal from light in which a wavelength region of wavelength Y higher than wavelength X is cut by a multilayer film or photonic crystal of R′23 pixels is obtained.
For this reason, a bright signal is obtained by the W pixel 21, and a signal having excellent color separation characteristics is obtained by the multilayer film or the photonic crystal of each of the B ′ pixel 22 and R ′ 23 as compared with a conventional organic material color filter. Can be obtained. Therefore, the sensitivity and S / N ratio of the solid-state imaging device can be improved.

実施形態2
図3は、実施形態2の固体撮像装置の各画素の分光特性を示す図である。
実施形態2の固体撮像装置は、図1に示される実施形態1の固体撮像装置と同様の構成であるが、B’画素22およびR’画素23の多層膜またはフォトニック結晶の分光特性が異なる。
図3に示すように、R’画素23は、多層膜またはフォトニック結晶を有し、この多層膜またはフォトニック結晶は、ある波長Y以下の光をカットする。B’画素22は、多層膜またはフォトニック結晶を有し、この多層膜またはフォトニック結晶は、波長Yより低い波長X以下の光をカットする。
このように実施形態2の固体撮像装置を構成しても、実施形態1の固体撮像装置と同様の効果を奏する。
Embodiment 2
FIG. 3 is a diagram illustrating the spectral characteristics of each pixel of the solid-state imaging device according to the second embodiment.
The solid-state imaging device of the second embodiment has the same configuration as the solid-state imaging device of the first embodiment shown in FIG. 1, but the spectral characteristics of the multilayer film or photonic crystal of the B ′ pixel 22 and the R ′ pixel 23 are different. .
As shown in FIG. 3, the R ′ pixel 23 has a multilayer film or photonic crystal, and the multilayer film or photonic crystal cuts light having a wavelength Y or less. The B ′ pixel 22 has a multilayer film or photonic crystal, and the multilayer film or photonic crystal cuts light having a wavelength X lower than the wavelength Y or less.
Thus, even if the solid-state imaging device of the second embodiment is configured, the same effects as the solid-state imaging device of the first embodiment are obtained.

実施形態3
図4は、実施形態3の固体撮像装置の各画素の分光特性を示す図である。
実施形態3の固体撮像装置は、図1に示される実施形態1の固体撮像装置と同様の構成であるが、B’画素22およびR’画素23の多層膜またはフォトニック結晶の分光特性が異なる。
図4に示すように、R’画素23は、多層膜またはフォトニック結晶を有し、この多層膜またはフォトニック結晶は、ある波長Y以上の光をカットする。B’画素22は、多層膜またはフォトニック結晶を有し、この多層膜またはフォトニック結晶は、波長Yより低い波長X以下の光をカットする。
このように実施形態3の固体撮像装置を構成しても、実施形態1の固体撮像装置と同様の効果を奏する。
Embodiment 3
FIG. 4 is a diagram illustrating spectral characteristics of each pixel of the solid-state imaging device according to the third embodiment.
The solid-state imaging device of the third embodiment has the same configuration as the solid-state imaging device of the first embodiment shown in FIG. 1, but the spectral characteristics of the multilayer film or photonic crystal of the B ′ pixel 22 and the R ′ pixel 23 are different. .
As shown in FIG. 4, the R ′ pixel 23 has a multilayer film or photonic crystal, and the multilayer film or photonic crystal cuts light having a wavelength Y or longer. The B ′ pixel 22 has a multilayer film or photonic crystal, and the multilayer film or photonic crystal cuts light having a wavelength X lower than the wavelength Y or less.
Thus, even if the solid-state imaging device of the third embodiment is configured, the same effects as those of the solid-state imaging device of the first embodiment are obtained.

実施形態4
図5は、実施形態4の固体撮像装置の画素のカラー配列を示す図である。
図5に示すように、実施形態4の固体撮像装置は、図1に示される実施形態1の固体撮像装置のW画素21、B’画素22およびR’画素23をいわゆるクリアビット配列に構成したものである。
このように実施形態4の固体撮像装置を構成しても、実施形態1の固体撮像装置と同様の効果を奏する。
Embodiment 4
FIG. 5 is a diagram illustrating a color arrangement of pixels of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment.
As shown in FIG. 5, the solid-state imaging device according to the fourth embodiment is configured so that the W pixel 21, the B ′ pixel 22, and the R ′ pixel 23 of the solid-state imaging device according to the first embodiment shown in FIG. Is.
Thus, even when the solid-state imaging device according to the fourth embodiment is configured, the same effects as the solid-state imaging device according to the first embodiment can be obtained.

図6は、実施形態5の固体撮像装置の構成を示す図であり、図6(A)は平面図、図6(B)はA−A’断面図である。
実施形態5の固体撮像装置は、複数行複数列の多数の画素を有し、その配列は、図6(A)に示される2行2列の4画素の繰り返しパターンとなる。その4画素は、2つのW画素31、B画素32およびR画素33を有する。この配列の特徴は、B画素32およびR画素33は、互いに隣接せず、かつ、B画素32およびR画素33は、W画素31に隣接して囲まれる点、言い換えれば、B画素32およびR画素33の境界を構成する各辺は、白画素の境界と境界を分かち合う点にある。
W画素31は、入射される光の全波長を透過する。B画素32は、誘電体の多層膜またはフォトニック結晶を有し、この多層膜またはフォトニック結晶は、Bの波長の光を透過する。R画素33は、誘電体の多層膜またはフォトニック結晶を有し、この多層膜またはフォトニック結晶は、Rの波長の光を透過する。
B画素32およびR33の多層膜の材料としては、例えばSi02/SiN、NbO/Si、TaO/Siなどの組み合わせが考えられるが、屈折率差を大きくとれる組み合わせが好ましい。
6A and 6B are diagrams illustrating a configuration of the solid-state imaging device according to the fifth embodiment, in which FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line AA ′.
The solid-state imaging device of Embodiment 5 has a large number of pixels in a plurality of rows and a plurality of columns, and the arrangement is a repeating pattern of 4 pixels in 2 rows and 2 columns shown in FIG. The four pixels have two W pixels 31, B pixels 32, and R pixels 33. The feature of this arrangement is that the B pixel 32 and the R pixel 33 are not adjacent to each other, and the B pixel 32 and the R pixel 33 are surrounded by the W pixel 31, in other words, the B pixel 32 and the R pixel 33. Each side constituting the boundary of the pixel 33 is at a point where the boundary is shared with the boundary of the white pixel.
The W pixel 31 transmits all wavelengths of incident light. The B pixel 32 has a dielectric multilayer film or photonic crystal, and the multilayer film or photonic crystal transmits light of B wavelength. The R pixel 33 has a dielectric multilayer film or photonic crystal, and the multilayer film or photonic crystal transmits light of R wavelength.
For example, a combination of Si02 / SiN, NbO / Si, TaO / Si, or the like is conceivable as a material for the multilayer film of the B pixel 32 and R33, but a combination capable of obtaining a large difference in refractive index is preferable.

図6(B)に示すように、W画素31、B画素32およびR画素33は、それぞれ半導体基板11に光電変換領域12を形成し、その上部に配線・遮光膜13を形成するまでは同じ構成であるが、その上部の構成が異なる。W画素31の場合には透明材料15が形成され、B画素32およびR画素33の場合には、色分離のための多層膜またはフォトニック結晶14が形成される。これらの上部には、同じ構成のそれぞれのOCL(オンチップレンズ)16が形成される。   As shown in FIG. 6B, the W pixel 31, the B pixel 32, and the R pixel 33 are the same until the photoelectric conversion region 12 is formed on the semiconductor substrate 11 and the wiring / light-shielding film 13 is formed thereon. Although it is a structure, the structure of the upper part differs. In the case of the W pixel 31, the transparent material 15 is formed, and in the case of the B pixel 32 and the R pixel 33, the multilayer film or the photonic crystal 14 for color separation is formed. On these upper portions, respective OCLs (on-chip lenses) 16 having the same configuration are formed.

図7は、実施形態5の固体撮像装置の製造方法を示す図である。
図7(A)に示すように、まず、従来良く知られる方法により、半導体基板11に光電変換領域12が形成され、その上部に配線・遮光膜13に形成される。
次に、図7(B)に示すように、配線・遮光膜13の上部の全面にB画素32の多層膜またはフォトニック結晶14Aが形成され、図7(C)に示すように、B画素32の色分離に必要な部分(多層膜またはフォトニック結晶14)のみ残し不要な部分がエッチングにより除去される。
次に、R画素33に対して図7(B)および図7(C)の工程が繰り返される。
次に、W画素31に透明材料15が埋め込まれて、その上部にOCL(オンチップレンズ)16が形成される。なお、透明材料15が埋め込みは、OCL16の形成工程や平坦化工程と兼ねる場合もある。
FIG. 7 is a diagram illustrating a method for manufacturing the solid-state imaging device according to the fifth embodiment.
As shown in FIG. 7A, first, a photoelectric conversion region 12 is formed on a semiconductor substrate 11 by a well-known method, and a wiring / light-shielding film 13 is formed thereon.
Next, as shown in FIG. 7B, a multilayer film or photonic crystal 14A of the B pixel 32 is formed on the entire upper surface of the wiring / light-shielding film 13, and as shown in FIG. Only the portion (multilayer film or photonic crystal 14) necessary for color separation of 32 is left and unnecessary portions are removed by etching.
Next, the steps of FIG. 7B and FIG. 7C are repeated for the R pixel 33.
Next, the transparent material 15 is embedded in the W pixel 31, and an OCL (on-chip lens) 16 is formed thereon. Note that the embedding of the transparent material 15 may also serve as the OCL 16 formation process or the planarization process.

前述のように、B画素32およびR画素33は、互いに隣接せず、W画素31に隣接して囲まれる。このため、図7(B)の多層膜またはフォトニック結晶14Aの形成工程では、多層膜またはフォトニック結晶14を形成すべき部分およびその周囲は平らにすることができる。このため、先に形成された隣接する他の画素の多層膜に後に形成される画素の多層膜の乗っかってその周辺部が折れ曲がり、折れ曲がった部分の多層膜が半導体基板の表面と平行な方向に重なるような従来の問題点を解消し、半導体基板の表面の垂直方向に多層膜またはフォトニック結晶の各層を形成することができる。したがって、確実に所望の色分離特性を実現するB画素32およびR画素33を構成することができるので、固体撮像装置の感度およびS/N比を向上させることができる。   As described above, the B pixel 32 and the R pixel 33 are not adjacent to each other but are adjacent to the W pixel 31. Therefore, in the step of forming the multilayer film or photonic crystal 14A shown in FIG. 7B, the portion where the multilayer film or photonic crystal 14 is to be formed and its periphery can be flattened. For this reason, the peripheral portion of the multilayer film of the pixel to be formed later is bent on the multilayer film of the other adjacent pixel formed earlier, the peripheral portion thereof is bent, and the multilayer film of the bent portion is parallel to the surface of the semiconductor substrate. Conventional problems such as overlapping can be solved, and each layer of a multilayer film or photonic crystal can be formed in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. Accordingly, since the B pixel 32 and the R pixel 33 that reliably realize a desired color separation characteristic can be configured, the sensitivity and S / N ratio of the solid-state imaging device can be improved.

なお、図8に示すように、多層膜またはフォトニック結晶の面積を画素サイズの面積より大きくすれば、混色をいっそう低減することができる。
この実施形態6では、B画素32およびR画素33は、便宜上、それぞれBおよびRの色を透過するものとしている。カラー配列は、2色+全波長、3色+全波長など、色の組み合わせは任意である。実施形態4のようなクリアビット配列も良い。
As shown in FIG. 8, color mixing can be further reduced by making the area of the multilayer film or photonic crystal larger than the area of the pixel size.
In the sixth embodiment, the B pixel 32 and the R pixel 33 transmit the colors B and R, respectively, for convenience. The color arrangement may be any combination of colors, such as 2 colors + all wavelengths, 3 colors + all wavelengths. A clear bit arrangement as in the fourth embodiment may be used.

図9は、実施形態6の固体撮像装置の構成を示す図であり、図9(A)は平面図、図9(B)はA−A’断面図である。
図9に示すように、実施形態6の固体撮像装置は、実施形態5の固体撮像装置のW画素31をGの有機材料のカラーフィルタ41を有するG画素40に置き換えたものである。この場合も、B画素32およびR画素33は、互いに隣接せず、G画素40に隣接して囲まれる。Gの有機材料のカラーフィルタ41は、実施形態5の固体撮像装置のW画素31の透明材料15と同様に、B画素32およびR画素33のそれぞれの多層膜またはフォトニック結晶の後に形成することができる。
したがって、先に形成された隣接する他の画素の多層膜に後に形成される画素の多層膜が乗っかってその周辺部が折れ曲がり、折れ曲がった部分の多層膜が半導体基板の表面と平行な方向に重なるような従来の問題点を解消し、半導体基板の表面の垂直方向に多層膜またはフォトニック結晶の各層を形成することができる。したがって、所望の色分離特性を有するB画素32およびR画素33を確実に構成することができるので、固体撮像装置の感度およびS/N比を向上させることができる。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the solid-state imaging device according to the sixth embodiment. FIG. 9A is a plan view and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line AA ′.
As shown in FIG. 9, the solid-state imaging device of the sixth embodiment is obtained by replacing the W pixel 31 of the solid-state imaging device of the fifth embodiment with a G pixel 40 having a color filter 41 of a G organic material. Also in this case, the B pixel 32 and the R pixel 33 are not adjacent to each other but are surrounded by the G pixel 40. Similarly to the transparent material 15 of the W pixel 31 of the solid-state imaging device of the fifth embodiment, the G organic material color filter 41 is formed after each multilayer film or photonic crystal of the B pixel 32 and the R pixel 33. Can do.
Therefore, the multilayer film of the pixel to be formed later is placed on the multilayer film of the other adjacent pixels formed earlier, the peripheral part thereof is bent, and the multilayer film of the bent part is overlapped in the direction parallel to the surface of the semiconductor substrate. Such conventional problems can be eliminated, and each layer of a multilayer film or photonic crystal can be formed in the direction perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. Therefore, since the B pixel 32 and the R pixel 33 having desired color separation characteristics can be reliably configured, the sensitivity and S / N ratio of the solid-state imaging device can be improved.

以下、本技術を適用した撮像装置の具体例を説明する。
図10は本例のCMOSイメージセンサを用いたカメラ装置の構成例を示すブロック図である。
図10において、撮像部310は、例えば図1〜図9のいずれかに示したイメージセンサを用いて被写体の撮像を行い、撮像信号をメイン基板に搭載されたシステムコントロール部320に出力する。すなわち、撮像部310では、上述したイメージセンサの出力信号に対し、AGC(自動利得制御)、OB(オプティカルブラック)クランプ、CDS(相関二重サンプリング)、A/D変換といった処理を行い、デジタル撮像信号を生成して出力する。
なお、本例では、撮像部310内で撮像信号をデジタル信号に変換してシステムコントロール部320に出力する例について示しているが、撮像部310からアナログ撮像信号をシステムコントロール部320に送り、システムコントロール部320側でデジタル信号に変換する構成であってもよい。また、撮像部310内での処理も種々の方法があり、特に限定しないことは勿論である。
Hereinafter, a specific example of an imaging apparatus to which the present technology is applied will be described.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration example of a camera apparatus using the CMOS image sensor of this example.
In FIG. 10, the imaging unit 310 captures an object using, for example, the image sensor illustrated in any of FIGS. 1 to 9 and outputs an imaging signal to the system control unit 320 mounted on the main board. That is, the imaging unit 310 performs processing such as AGC (automatic gain control), OB (optical black) clamping, CDS (correlated double sampling), and A / D conversion on the output signal of the image sensor described above, and performs digital imaging. Generate and output a signal.
In this example, an example in which an imaging signal is converted into a digital signal and output to the system control unit 320 in the imaging unit 310 is shown. However, an analog imaging signal is sent from the imaging unit 310 to the system control unit 320, and the system The control unit 320 may convert to a digital signal. Further, there are various methods for processing in the imaging unit 310, and it is needless to say that the processing is not particularly limited.

また、撮像光学系300は、鏡筒内に配置されたズームレンズ301や絞り機構302等を含み、イメージセンサの受光部に被写体像を結像させるものであり、システムコントロール部320の指示に基づく駆動制御部330の制御により、各部を機械的に駆動してオートフォーカス等の制御が行われる。   The imaging optical system 300 includes a zoom lens 301 and a diaphragm mechanism 302 disposed in a lens barrel, and forms a subject image on the light receiving unit of the image sensor, based on an instruction from the system control unit 320. Under the control of the drive control unit 330, each part is mechanically driven to perform control such as autofocus.

また、システムコントロール部320には、CPU321、ROM322、RAM323、DSP324、外部インターフェース325等が設けられている。
CPU321は、ROM322及びRAM323を用いて本カメラ装置の各部に指示を送り、システム全体の制御を行う。
DSP324は、撮像部310からの撮像信号に対して各種の信号処理を行うことにより、所定のフォーマットによる静止画または動画の映像信号(例えばYUV信号等)を生成する。
外部インターフェース325には、各種エンコーダやD/A変換器が設けられ、システムコントロール部320に接続される外部要素(本例では、ディスプレイ360、メモリ媒体340、操作パネル部350)との間で、各種制御信号やデータをやり取りする。
The system control unit 320 includes a CPU 321, a ROM 322, a RAM 323, a DSP 324, an external interface 325, and the like.
The CPU 321 uses the ROM 322 and the RAM 323 to send an instruction to each part of the camera apparatus to control the entire system.
The DSP 324 performs various kinds of signal processing on the imaging signal from the imaging unit 310, thereby generating a still image or moving image video signal (for example, a YUV signal) in a predetermined format.
The external interface 325 is provided with various encoders and D / A converters, and with external elements (in this example, the display 360, the memory medium 340, and the operation panel unit 350) connected to the system control unit 320. Various control signals and data are exchanged.

ディスプレイ360は、本カメラ装置に組み込まれた例えば液晶パネル等の小型表示器であり、撮像した画像を表示する。なお、このようなカメラ装置に組み込まれた小型表示器に加えて、外部の大型表示装置に画像データを伝送し、表示できる構成とすることも勿論可能である。
メモリ媒体340は、例えば各種メモリカード等に撮影された画像を適宜保存しておけるものであり、例えばメモリ媒体コントローラ341に対してメモリ媒体を交換可能なものとなっている。メモリ媒体340としては、各種メモリカードの他に、磁気や光を用いたディスク媒体等を用いることができる。
操作パネル部350は、本カメラ装置で撮影作業を行うに際し、ユーザが各種の指示を行うための入力キーを設けたものであり、CPU321は、この操作パネル部350からの入力信号を監視し、その入力内容に基づいて各種の動作制御を実行する。
The display 360 is a small display such as a liquid crystal panel incorporated in the camera apparatus, and displays a captured image. In addition to the small display device incorporated in such a camera device, it is of course possible to transmit the image data to an external large display device for display.
The memory medium 340 can appropriately store images taken on, for example, various memory cards, and can replace the memory medium with the memory medium controller 341, for example. As the memory medium 340, in addition to various memory cards, a disk medium using magnetism or light can be used.
The operation panel unit 350 is provided with input keys for a user to give various instructions when performing a photographing operation with the camera device. The CPU 321 monitors an input signal from the operation panel unit 350, Various operation controls are executed based on the input contents.

このようなカメラ装置に、本技術を適用することにより、種々の被写体に関し、高品位の撮影を行うことができる。なお、以上の構成において、システムの構成要素となる単位デバイスや単位モジュールの組み合わせ方、セットの規模等については、製品化の実情等に基づいて適宜選択することが可能であり、本技術の撮像装置は、種々の変形を幅広く含むものとする。   By applying the present technology to such a camera device, it is possible to perform high-quality shooting of various subjects. In the above configuration, the unit devices and unit modules as the system components, the combination method, the scale of the set, and the like can be selected as appropriate based on the actual state of commercialization. The device shall include a wide variety of variations.

また、本技術の固体撮像装置及び撮像装置において、撮像対象(被写体)としては、人や景色等の一般的な映像に限らず、偽札検出器や指紋検出器等の特殊な微細画像パターンの撮像にも適用できるものである。この場合の装置構成としては、図10に示した一般的なカメラ装置ではなく、さらに特殊な撮像光学系やパターン解析を含む信号処理系を含むことになり、この場合にも本技術の作用効果を十分発揮して、精密な画像検出を実現することが可能となる。
さらに、遠隔医療や防犯監視、個人認証等のように遠隔システムを構成する場合には、上述のようにネットワークと接続した通信モジュールを含む装置構成とすることも可能であり、幅広い応用が実現可能である。
In addition, in the solid-state imaging device and the imaging device according to the present technology, the imaging target (subject) is not limited to a general image such as a person or a landscape, and a special fine image pattern such as a fake bill detector or a fingerprint detector is captured. It can also be applied to. The apparatus configuration in this case is not the general camera apparatus shown in FIG. 10, but further includes a special imaging optical system and a signal processing system including pattern analysis. This makes it possible to realize accurate image detection.
Furthermore, when configuring a remote system such as telemedicine, security monitoring, personal authentication, etc., it is also possible to configure the device configuration including a communication module connected to the network as described above, and a wide range of applications can be realized. It is.

11……半導体基板、12……光電変換領域、13……配線層・遮光膜、14……多層膜またはフォトニック結晶、15……透明材料、16……オンチップレンズ、21……W画素、22……R’画素、23……G’画素。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Semiconductor substrate, 12 ... Photoelectric conversion area, 13 ... Wiring layer, light shielding film, 14 ... Multilayer film or photonic crystal, 15 ... Transparent material, 16 ... On-chip lens, 21 ... W pixel , 22... R ′ pixel, 23... G ′ pixel.

Claims (6)

所定の第1の色を透過する有機材料のカラーフィルタを有する第1の色分離画素と、
前記第1の色と異なる第2の色を透過する多層膜またはフォトニック結晶を有する第2の色分離画素と、
前記第1および第2の色と異なる第3の色を透過する多層膜またはフォトニック結晶を有する第3の色分離画素とを備え、
前記第2および第3の色分離画素は、互いに隣接せずに、前記第1の色分離画素に隣接するように配列されている
固体撮像装置。
A first color separation pixel having a color filter of an organic material that transmits a predetermined first color;
A second color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal that transmits a second color different from the first color;
A third color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal that transmits a third color different from the first and second colors,
The solid-state imaging device, wherein the second and third color separation pixels are arranged not adjacent to each other but adjacent to the first color separation pixel.
前記第1の色分離画素、前記第2の色分離画素および第3の色分離画素は、ベイヤー配列のRGB(red ,green and blue)の画素に対応して配列され、前記第1の色分離画素がGの画素に対応し、前記第2の色分離画素および第3の色分離画素の何れか一方がRの画素に対応し、何れか他方がBの画素に対応する
請求項1項記載の固体撮像装置。
The first color separation pixel, the second color separation pixel, and the third color separation pixel are arranged corresponding to RGB (red, green and blue) pixels in a Bayer arrangement, and the first color separation The pixel corresponds to a G pixel, and one of the second color separation pixel and the third color separation pixel corresponds to an R pixel, and the other corresponds to a B pixel. Solid-state imaging device.
前記第1の色分離画素、前記第2の色分離画素および第3の色分離画素は、クリアビット配列のRGBの画素に対応して配列され、前記第1の色分離画素がGの画素に対応し、前記第2の色分離画素および第3の色分離画素の何れか一方がRの画素に対応し、何れか他方がBの画素に対応する
請求項1項記載の固体撮像装置。
The first color separation pixel, the second color separation pixel, and the third color separation pixel are arranged corresponding to RGB pixels in a clear bit arrangement, and the first color separation pixel is a G pixel. correspondingly, before SL one of the second color separation pixel and the third color separation pixels corresponds to the pixels of R, any other solid-state imaging device according to claim 1 wherein corresponding to the pixels of B.
前記第1、第2および第3の色と異なる第4の色を透過する多層膜またはフォトニック結晶を有する第4の色分離画素とを備え、
前記第2、第3および第4の色分離画素は、互いに隣接せずに、前記第1の色分離画素に隣接するように配列されている
請求項1に記載の固体撮像装置。
A fourth color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal that transmits a fourth color different from the first, second, and third colors;
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the second, third, and fourth color separation pixels are arranged so as not to be adjacent to each other but to the first color separation pixels.
前記第2および第3の色分離画素の多層膜またはフォトニック結晶の面積は、前記第2および第3の色分離画素のそれぞれの画素サイズの面積より大きい
請求項1に記載の固体撮像装置。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein an area of the multilayer film or photonic crystal of the second and third color separation pixels is larger than an area of a pixel size of each of the second and third color separation pixels.
固体撮像装置を用いた撮像部と、前記撮像部を制御する制御部と、前記撮像部を操作する操作部とを有し、
前記固体撮像装置は、
所定の第1の色を透過する有機材料のカラーフィルタを有する第1の色分離画素と、
前記第1の色と異なる第2の色を透過する多層膜またはフォトニック結晶を有する第2の色分離画素と、
前記第1および第2の色と異なる第3の色を透過する多層膜またはフォトニック結晶を有する第3の色分離画素とを備え、
前記第2および第3の色分離画素は、互いに隣接せずに、前記第1の色分離画素に隣接するように配列されている
撮像装置。
An imaging unit using a solid-state imaging device, a control unit that controls the imaging unit, and an operation unit that operates the imaging unit,
The solid-state imaging device
A first color separation pixel having a color filter of an organic material that transmits a predetermined first color;
A second color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal that transmits a second color different from the first color;
A third color separation pixel having a multilayer film or a photonic crystal that transmits a third color different from the first and second colors,
The second and third color separation pixels are arranged not to be adjacent to each other but to be adjacent to the first color separation pixel.
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