JPWO2016080003A1 - Solid-state image sensor - Google Patents

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隆之 川崎
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Abstract

複数の可視光透過・近赤外カットフィルター(8)、および、それと同数の近赤外透過・可視光カットフィルター(9)のそれぞれが、複数のフォトダイオード不純物層(2)のそれぞれと対応付けられて2次元的に分散して配列されている。Each of the plurality of visible light transmission / near infrared cut filters (8) and the same number of near infrared transmission / visible light cut filters (9) are associated with each of the plurality of photodiode impurity layers (2). Are two-dimensionally distributed.

Description

本発明は、受光した光を光電変換することで電荷を生成する領域である複数の光電変換領域が半導体基板に設けられた固体撮像素子に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device in which a plurality of photoelectric conversion regions, which are regions that generate charges by photoelectrically converting received light, are provided on a semiconductor substrate.

従来の可視光撮影と近赤外光撮影とを両方行うことができる固体撮像素子については特許文献1に示されるような素子が提案されていた。従来の固体撮像素子は、図14の(a)および(b)に示す固体撮像素子1000のように、従来の原色フィルター配列〔G(緑)画素用フィルター2画素分1008G、B(青)画素用フィルター1画素分1008B、R(赤)画素用フィルター1画素分1008Rを市松模様状に配列〕のG画素用フィルターの1つを近赤外光用フィルター(IR)1009に代えたものがあった。また、図15の(a)および(b)に示す固体撮像素子2000のように、従来の補色フィルター配列(8画素)2008M,2008C,2008Y,2008Gの縦1列全てが近赤外光用フィルター(IR)2009となったものもあった。   As a conventional solid-state imaging device capable of performing both visible light imaging and near-infrared light imaging, an element as disclosed in Patent Document 1 has been proposed. As shown in FIGS. 14A and 14B, the conventional solid-state imaging device is a conventional primary color filter array [100 G for two G (green) pixel filters, B (blue) pixels. One of the G pixel filters of 1008B filter for one pixel and 1008R filter for one R (red) pixel arranged in a checkered pattern] is replaced with a near infrared light filter (IR) 1009. It was. Further, like the solid-state imaging device 2000 shown in FIGS. 15A and 15B, all the vertical columns of the conventional complementary color filter array (8 pixels) 2008M, 2008C, 2008Y, 2008G are filters for near infrared light. (IR) Some were 2009.

これらの原色・補色フィルターに近赤外光用フィルターを加えた固体撮像素子において、可視光画像および近赤外光画像を取得する撮像システムの例について図16を用いて簡単に説明する。従来の素子にて可視光画像を撮影する場合には、可視光光源1200(近赤外波長も含まれるので通常光源と表現した方が適切かもしれない)から撮影対象物に光を照射し、その画像を従来の固体撮像素子1000または2000で撮影した素子から出力される、R・G・Bそれぞれの出力信号には、近赤外域の波長で光電変換された情報も含まれることになる(従来のフォトダイオードおよびR・G・Bフィルターでは近赤外波長域の感度も持っていることから)。このため、従来は、近赤外波長域の光のみを透過するフィルターを設けた画素であるIR画素の情報をR・G・B出力の情報から差し引く処理を行って画像構築を行っていた。   An example of an imaging system that acquires a visible light image and a near-infrared light image in a solid-state imaging device in which a near-infrared light filter is added to these primary color / complementary color filters will be briefly described with reference to FIG. When a visible light image is captured with a conventional element, light is irradiated onto the object to be imaged from a visible light source 1200 (which may be more appropriate to express as a normal light source because it includes near infrared wavelengths) The output signals of R, G, and B output from an element obtained by photographing the image with the conventional solid-state imaging device 1000 or 2000 include information photoelectrically converted at a wavelength in the near infrared region ( (Because conventional photodiodes and R / G / B filters have sensitivity in the near-infrared wavelength region). For this reason, conventionally, an image is constructed by performing a process of subtracting information of IR pixels, which are pixels provided with a filter that transmits only light in the near-infrared wavelength region, from information of R, G, and B outputs.

一方、近赤外光画像を取得する場合、近赤外光光源1100から撮影対象物に近赤外光を照射し、固体撮像素子1000または2000の全画素で撮影を行い、画像構築を行う(前述のように、R・G・B画素においても近赤外波長域の感度を持つことから)。図15の(a)に示す補色系フィルターの場合についても、フィルター配列とそれぞれの画素数が異なるのみで同様の画像構築方法であるのでここでは説明を省略する。以上のような方法で画像取得を行っていたために、可視光画像を取得する場合、原色は3/4画素の、補色は2/3画素の情報を用いて画像を構築し、近赤外光画像の取得は全画素の情報を用いて画像構築を行っていることが分かる。   On the other hand, when acquiring a near-infrared light image, the near-infrared light source 1100 irradiates a subject with near-infrared light, and images are taken with all the pixels of the solid-state imaging device 1000 or 2000 to construct an image ( As described above, R, G, and B pixels also have sensitivity in the near infrared wavelength region). The case of the complementary color filter shown in FIG. 15A is also the same image construction method except that the number of pixels is different from that of the filter array, so that the description thereof is omitted here. Since the image is acquired by the above-described method, when a visible light image is acquired, an image is constructed using information of 3/4 pixels for the primary color and 2/3 pixels for the complementary color, and near-infrared light is acquired. It can be seen that the image is acquired by using all pixel information.

なお、補足説明として従来の可視光のみで用いる固体撮像素子の場合には、撮像素子チップと撮像光学系との間などにIR(赤外)カットフィルターが設けられるため、上記のような近赤外領域光での光電変換は気にしなくて良いようになっている。また、図14または図15に示すような固体撮像素子1000または2000を用いず、通常の固体撮像素子を用いて近赤外光画像の取得もできる撮像システムが過去から提案されていた。   As a supplementary explanation, in the case of a conventional solid-state imaging device that uses only visible light, an IR (infrared) cut filter is provided between the imaging device chip and the imaging optical system, so that the above-mentioned near red There is no need to worry about photoelectric conversion with outside light. Further, an imaging system that can acquire a near-infrared light image using a normal solid-state imaging device without using the solid-state imaging device 1000 or 2000 as shown in FIG. 14 or FIG. 15 has been proposed.

また、図17に示すような、可視光用の固体撮像素子4000および近赤外光用の固体撮像素子3000の2つの撮像素子を設けた撮像システムで、可視光画像取得には光学系にIRカットフィルター4009を設けた素子、近赤外光画像取得には光学系にバンドパスフィルター3008(特定IR波長の光のみを透過)を設けた素子で撮影するものも提案されている。また、図18に示す例では、固体撮像素子5000は1つであるが、その撮影光学系にフィルター切り換え機構を設け、IRカットフィルター4009やバンドパスフィルター3008を切り替えて撮影できるようにしたものも提案されている。   In addition, as shown in FIG. 17, an imaging system provided with two imaging elements, that is, a solid-state imaging element 4000 for visible light and a solid-state imaging element 3000 for near-infrared light. An element provided with a cut filter 4009 and an apparatus that captures images with an element provided with a bandpass filter 3008 (transmitting only light of a specific IR wavelength) in an optical system have been proposed for obtaining near-infrared light images. In the example shown in FIG. 18, there is one solid-state imaging device 5000, but a filter switching mechanism is provided in the imaging optical system so that the IR cut filter 4009 and the bandpass filter 3008 can be switched to perform shooting. Proposed.

また、その他、特許文献2に開示された技術のように、光源装置から撮影対象へ光を照射する光学系に、IRカットフィルターやバンドパスフィルターを切り替える機構を設けたものなども提案されている。   In addition, as in the technique disclosed in Patent Document 2, an optical system that irradiates light from a light source device to a subject to be photographed is provided with a mechanism for switching an IR cut filter or a band pass filter. .

これらのような撮像システムを用いて、例えば、人体を近赤外光で撮像を行った場合には、特許文献1にも記されているように、血管(血液)中のヘモグロビンとそれ以外の人体組織の近赤外光の吸収・反射特性が異なるために撮影した人体の血管パターン情報を得ることができる。また、可視光撮影画像については、例えば、手のひらを撮影した場合には各人の掌紋(手相)パターンを得ることができ、静脈(動脈)認証と合わせて使用することで、個人特定の精度を高めることができる。また、近赤外光撮影は完全に血管だけを撮影することはできず、周辺の組織などの情報もある程度含まれてしまうことになる。これらのことを軽減するために近赤外光で撮影した画像と、可視光で撮影した画像と、を画像処理行って、血管情報のみを際立たせる処理を行う場合もある。   For example, when the human body is imaged with near-infrared light using such an imaging system, as described in Patent Document 1, hemoglobin in blood vessels (blood) and others Since the absorption and reflection characteristics of the near-infrared light of the human tissue are different, it is possible to obtain blood vessel pattern information of the human body photographed. In addition, for a visible light photographed image, for example, when a palm is photographed, a palm print (palm) pattern of each person can be obtained. By using this together with vein (artery) authentication, individual identification accuracy can be improved. Can be increased. In addition, near-infrared light photography cannot completely photograph only blood vessels, and information such as surrounding tissues is included to some extent. In order to alleviate these problems, there is a case where an image photographed with near-infrared light and an image photographed with visible light are subjected to image processing so as to make only blood vessel information stand out.

日本国公開特許公報「特開2005−191748号公報(2005年7月14日公開)」Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2005-191748 (published July 14, 2005)” 日本国公開特許公報「特開平4−357926号公報(1992年12月10日公開)」Japanese Patent Publication “JP-A-4-357926 (published on Dec. 10, 1992)”

ここで、図17および図18に示す撮像システムや、特許文献2に開示された撮像システムで実現する場合、固体撮像素子および光学系を2系統用意する必要があったり、あるいはフィルター切り換えのためのメカニカル機構と使用しないフィルターの退避スペース等が必要になったりする。この場合、携帯電話用カメラシステムのような小型化は不可能であるし、コスト面でも非常に不利なものであると言える。   Here, when the image pickup system shown in FIGS. 17 and 18 or the image pickup system disclosed in Patent Document 2 is used, it is necessary to prepare two systems of solid-state image pickup devices and optical systems, or for filter switching. There may be a need for a retreat space for a filter that is not used with a mechanical mechanism. In this case, it is impossible to downsize the mobile phone camera system, and it can be said that it is very disadvantageous in terms of cost.

以上のようなことから、図14または図15に示す固体撮像素子1000または2000、ならびに図16に示す従来例の固体撮像素子1000または2000を用いた撮像システムで1系統の光学系と固体撮像素子とで、可視光画像と近赤外光画像との両方を撮像できるシステムが提案されている。しかしながら、図16に示す従来例の固体撮像素子1000または2000を用いた撮像システムでは、可視光画像を取得する場合には、全画素の情報のうちIR画素の情報を差し引いて画像を構築し、近赤外光画像を取得する場合には、全画素の情報を用いて画像を構築する必要があるために、図23の(a)〜(e)および図24の(a)〜(e)に示す比較図や、図25の(a)〜(e)および図26の(a)〜(e)に示す比較図のように可視光画像と近赤外光画像との両方を同時に取得することはできなかった。図23の(a)〜(e)は、それぞれ、130万画素全読み出しCCD撮像素子(有効画素数:水平1280画素×垂直960画素)にて、可視光を照射して撮像を行う際の動作の流れを示し、図24の(a)〜(e)は、それぞれ、上記CCD撮像素子にて、近赤外光を照射して撮像を行う際の動作の流れを示している。一方、図25の(a)〜(e)は、それぞれ、上記CCD撮像素子にて、IRカットフィルターを入れて撮像を行う際の動作の流れを示し、図26の(a)〜(e)は、それぞれ、上記CCD撮像素子にて、可視光カットフィルター(可視光カット、赤外透過)を入れて撮像を行う際の動作の流れを示している。   As described above, in the imaging system using the solid-state imaging device 1000 or 2000 shown in FIG. 14 or 15 and the solid-state imaging device 1000 or 2000 of the conventional example shown in FIG. Thus, a system capable of capturing both a visible light image and a near-infrared light image has been proposed. However, in the imaging system using the solid-state imaging device 1000 or 2000 of the conventional example shown in FIG. 16, when acquiring a visible light image, an image is constructed by subtracting IR pixel information from all pixel information, When acquiring a near-infrared light image, since it is necessary to construct | assemble an image using the information of all the pixels, (a)-(e) of FIG. 23 and (a)-(e) of FIG. Both the visible light image and the near-infrared light image are acquired at the same time as in the comparison diagram shown in FIG. 25 and the comparison diagrams shown in FIGS. 25A to 25E and FIG. 26A to 26E. I couldn't. (A) to (e) of FIG. 23 are operations when imaging is performed by irradiating visible light with a 1.3 million pixel full readout CCD imaging device (effective pixel number: horizontal 1280 pixels × vertical 960 pixels), respectively. FIGS. 24A to 24E show the flow of operations when the CCD imaging device irradiates near infrared light and performs imaging. On the other hand, (a) to (e) in FIG. 25 show the flow of operations when an image is taken with an IR cut filter in the CCD image pickup device, respectively, and (a) to (e) in FIG. These show the flow of operation | movement at the time of image-capturing, putting a visible light cut filter (visible light cut, infrared transmission) in the said CCD image pick-up element, respectively.

また、静脈(動脈)の認証画像においては、近赤外光撮影画像から可視光撮影画像の情報を差し引くような処理を行って撮影対象の血管情報のみを際立たせた方がより正確な認証処理が可能となってくる。しかしながら、従来例の固体撮像素子1000または2000で取得した、可視光画像については3/4画素(補色の場合は2/3画素)の情報から造られたものであり、また可視光画像自体が近赤外光画像との処理で造られたものであるために、静脈(動脈)認証のための画像加工処理が非常に複雑なものになってしまうという問題を持っていた。   In the authentication image of veins (arteries), it is more accurate to perform the process of subtracting the information of the visible light image from the near-infrared light image to make only the blood vessel information of the imaged object stand out. Will be possible. However, the visible light image obtained by the conventional solid-state imaging device 1000 or 2000 is formed from information of 3/4 pixels (2/3 pixels in the case of complementary colors), and the visible light image itself is Since it was created by processing with a near-infrared light image, there was a problem that the image processing for vein (artery) authentication would be very complicated.

本発明は、以上の問題点に鑑みて為されたものであって、画像加工処理を簡単にし、可視光画像および近赤外光画像の両方の同時取得を可能とすることができる固体撮像素子などを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is a solid-state imaging device that simplifies image processing and enables simultaneous acquisition of both a visible light image and a near-infrared light image. The purpose is to provide.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る固体撮像素子は、受光した光を光電変換することで電荷を生成する領域である複数の光電変換領域が半導体基板に設けられた固体撮像素子であって、複数の可視光撮影用の色フィルター、および、それと同数の近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、複数の上記光電変換領域のそれぞれと対応付けられて2次元的に分散して配列されていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a solid-state imaging device according to one embodiment of the present invention is a solid-state imaging device in which a plurality of photoelectric conversion regions, which are regions that generate charges by photoelectrically converting received light, are provided on a semiconductor substrate. A plurality of visible light photographing color filters and the same number of near infrared light photographing color filters are associated with each of the plurality of photoelectric conversion regions in a two-dimensional manner. It is characterized by being arranged in a distributed manner.

本発明の一態様によれば、画像加工処理を簡単にし、可視光画像および近赤外光画像の両方の同時取得を可能とすることができるという効果を奏する。   According to one aspect of the present invention, it is possible to simplify image processing and to enable simultaneous acquisition of both a visible light image and a near-infrared light image.

本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。   Other objects, features, and advantages of the present invention will be fully understood from the following description. The advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

本発明の実施形態1に係る固体撮像素子の構成を説明するための図であり、(a)は、上記固体撮像素子を光の入射側から見たときのフィルター配列の様子を示す図であり、(b)は、(a)に示すA−A’断面の断面図である。It is a figure for demonstrating the structure of the solid-state image sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention, (a) is a figure which shows the mode of a filter arrangement | sequence when the said solid-state image sensor is seen from the incident side of light. (B) is sectional drawing of the AA 'cross section shown to (a). 上記実施形態1に係る固体撮像素子を含む撮像システムの概要構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the imaging system containing the solid-state image sensor which concerns on the said Embodiment 1. FIG. 上記固体撮像素子に関し、可視光画素情報の補完方法、および赤外光画素情報の補完方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the complementary method of visible light pixel information, and the complementary method of infrared light pixel information regarding the said solid-state image sensor. (a)および(b)は、それぞれフィルターの配置方法の変形例を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the modification of the arrangement | positioning method of a filter, respectively. 本発明の実施形態1に係る固体撮像素子における各フィルターの透過波長設定のバリエーションの一例を説明するための図であり、(a)は、上記固体撮像素子の断面の構造を示す断面図であり、(b)および(c)は、それぞれフィルターの光学特性を示すグラフであり、(d)および(e)は、それぞれ画素の光学特性を示すグラフである。It is a figure for demonstrating an example of the variation of the transmission wavelength setting of each filter in the solid-state image sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention, (a) is sectional drawing which shows the structure of the cross section of the said solid-state image sensor. , (B) and (c) are graphs showing the optical characteristics of the filter, respectively, and (d) and (e) are graphs showing the optical characteristics of the pixels, respectively. 本発明の実施形態1に係る固体撮像素子における各フィルターの透過波長設定のバリエーションの他の一例を説明するための図であり、(a)は、上記固体撮像素子の断面の構造を示す断面図であり、(b)および(c)は、それぞれフィルターの光学特性を示すグラフであり、(d)および(e)は、それぞれ画素の光学特性を示すグラフである。It is a figure for demonstrating the other example of the variation of the transmission wavelength setting of each filter in the solid-state image sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention, (a) is sectional drawing which shows the structure of the cross section of the said solid-state image sensor. (B) and (c) are graphs showing the optical characteristics of the filter, and (d) and (e) are graphs showing the optical characteristics of the pixels, respectively. 本発明の実施形態1に係る固体撮像素子における各フィルターの透過波長設定のバリエーションのさらに他の一例を説明するための図であり、(a)は、上記固体撮像素子の断面の構造を示す断面図であり、(b)および(c)は、それぞれフィルターの光学特性を示すグラフであり、(d)および(e)は、それぞれ画素の光学特性を示すグラフである。It is a figure for demonstrating another example of the variation of the transmission wavelength setting of each filter in the solid-state image sensor concerning Embodiment 1 of the present invention, and (a) is a section showing the section structure of the above-mentioned solid-state image sensor. FIGS. 2B and 2C are graphs showing the optical characteristics of the filter, and FIGS. 2D and 2E are graphs showing the optical characteristics of the pixels, respectively. 本発明の実施形態1に係る固体撮像素子における各フィルターの透過波長設定のバリエーションのさらに他の一例を説明するための図であり、(a)は、上記固体撮像素子の断面の構造を示す断面図であり、(b)および(c)は、それぞれフィルターの光学特性を示すグラフであり、(d)および(e)は、それぞれ画素の光学特性を示すグラフである。It is a figure for demonstrating another example of the variation of the transmission wavelength setting of each filter in the solid-state image sensor concerning Embodiment 1 of the present invention, and (a) is a section showing the section structure of the above-mentioned solid-state image sensor. FIGS. 2B and 2C are graphs showing the optical characteristics of the filter, and FIGS. 2D and 2E are graphs showing the optical characteristics of the pixels, respectively. 本発明の実施形態2に係る固体撮像素子の形成方法(または材質・構造)を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the formation method (or material and structure) of the solid-state image sensor which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3に係る固体撮像素子の形成方法(または材質・構造)を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the formation method (or material and structure) of the solid-state image sensor which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4に係る固体撮像素子の形成方法(または材質・構造)を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the formation method (or material and structure) of the solid-state image sensor which concerns on Embodiment 4 of this invention. (a)は、無機フィルターを構成する各層の膜厚を示す図であり、(b)は、無機フィルターの多層膜の透過率のシミュレーション結果を示すグラフである。(A) is a figure which shows the film thickness of each layer which comprises an inorganic filter, (b) is a graph which shows the simulation result of the transmittance | permeability of the multilayer film of an inorganic filter. 実際に作成した無機多層フィルターの電子顕微鏡写真を示す。The electron micrograph of the actually produced inorganic multilayer filter is shown. 従来例1に係る固体撮像素子の構成を説明するための図であり、(a)は、上記固体撮像素子を光の入射側から見たときのフィルター配列の様子を示す図であり、(b)は、(a)に示すB−B’断面の断面図である。It is a figure for demonstrating the structure of the solid-state image sensor which concerns on the prior art example 1, (a) is a figure which shows the mode of the filter arrangement | sequence when the said solid-state image sensor is seen from the incident side of light, (b ) Is a cross-sectional view taken along the line BB ′ shown in FIG. 従来例2に係る固体撮像素子の構成を説明するための図であり、(a)は、上記固体撮像素子を光の入射側から見たときのフィルター配列の様子を示す図であり、(b)は、(a)に示すC−C’断面の断面図である。It is a figure for demonstrating the structure of the solid-state image sensor which concerns on the prior art example 2, (a) is a figure which shows the mode of a filter arrangement | sequence when the said solid-state image sensor is seen from the incident side of light, (b ) Is a cross-sectional view taken along the line CC ′ shown in FIG. 従来の固体撮像システムの一構成例の動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows operation | movement of the example of 1 structure of the conventional solid-state imaging system. 従来の固体撮像システムの別の構成例の動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows operation | movement of another structural example of the conventional solid-state imaging system. 従来の固体撮像システムのさらに別の構成例の動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows operation | movement of another structural example of the conventional solid-state imaging system. 本発明の実施形態1に係るCMOS型固体撮像素子の構成を説明するための図であり、(a)は、上記固体撮像素子を光の入射側から見たときのフィルター配列の様子を示す図であり、(b)は、(a)に示すB−B’断面の断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating the structure of the CMOS type solid-state image sensor which concerns on Embodiment 1 of this invention, (a) is a figure which shows the mode of a filter arrangement | sequence when the said solid-state image sensor is seen from the incident side of light. (B) is a cross-sectional view of the BB ′ cross section shown in (a). 本発明の実施形態5に係る固体撮像素子の形成方法(または材質・構造)を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the formation method (or material and structure) of the solid-state image sensor which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施形態6に係る固体撮像素子の形成方法(または材質・構造)を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the formation method (or material and structure) of the solid-state image sensor which concerns on Embodiment 6 of this invention. 2層のフィルターを用いて所望の透過光波長を得る模式図である。It is a schematic diagram which obtains a desired transmitted light wavelength using a two-layer filter. (a)〜(e)は、それぞれ、固体撮像システムで可視光データを出力するための動作を示す比較図である。(A)-(e) is a comparison figure which respectively shows the operation | movement for outputting visible light data with a solid-state imaging system. (a)〜(e)は、それぞれ、固体撮像システムで赤外光データを出力するための動作を示す比較図である。(A)-(e) is a comparison figure which respectively shows the operation | movement for outputting infrared light data with a solid-state imaging system. (a)〜(e)は、それぞれ、固体撮像システムで可視光データを出力するための動作を示す比較図である。(A)-(e) is a comparison figure which respectively shows the operation | movement for outputting visible light data with a solid-state imaging system. (a)〜(e)は、それぞれ、固体撮像システムで赤外光データを出力するための動作を示す比較図である。(A)-(e) is a comparison figure which respectively shows the operation | movement for outputting infrared light data with a solid-state imaging system. (a)〜(e)は、それぞれ、本発明の固体撮像システムで可視光データと赤外光データを出力するための動作を示す図である。(A)-(e) is a figure which shows the operation | movement for outputting visible light data and infrared light data, respectively with the solid-state imaging system of this invention.

本発明の実施の形態について図1〜図13に基づいて説明すれば、次の通りである。以下、説明の便宜上、特定の実施形態にて説明した構成と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付記し、その説明を省略する場合がある。   The embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Hereinafter, for convenience of explanation, components having the same functions as those described in the specific embodiment may be denoted by the same reference numerals and description thereof may be omitted.

〔実施形態1〕
図1は、本発明の実施形態1に係る固体撮像素子100の構成を説明するための図である。図1の(a)は、固体撮像素子100を光の入射側から見たときのフィルター配列の様子を示す図である。また、図1の(b)は、図1の(a)に示すA−A’断面の断面図である。
Embodiment 1
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a solid-state imaging device 100 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A is a diagram illustrating a filter arrangement when the solid-state imaging device 100 is viewed from the light incident side. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ shown in FIG.

図2は、本発明の実施形態1に係る固体撮像素子100を含む撮像システムの概要構成を示す模式図である。同図に示すように、本実施形態の撮像システムは、固体撮像素子100、近赤外光光源101、および可視光光源102を含む。また、本実施形態の撮像システムは、近赤外光光源101から近赤外光を、可視光光源102から可視光を、撮像対象(例えば、手)に対して同時に照射することによって、可視光画像と近赤外光画像とを同時に出力することが可能になっている。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of an imaging system including the solid-state imaging device 100 according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in the figure, the imaging system of the present embodiment includes a solid-state imaging device 100, a near-infrared light source 101, and a visible light source 102. Moreover, the imaging system of this embodiment irradiates near-infrared light from the near-infrared light source 101 and visible light from the visible light source 102 simultaneously to the imaging target (for example, a hand), thereby making visible light An image and a near-infrared light image can be output simultaneously.

固体撮像素子100は、インターレース読み出しでは無く、図27の(a)〜(e)に示すように全画素読み出し可能な撮像素子〔CMOS(Complementary metal-oxide semiconductor)型撮像素子やCCD(Charge-coupled device)の場合には全画素読み出しタイプのCCD〕としての機能を有している。図27の(a)〜(e)は、それぞれ、130万画素全読み出しCCD撮像素子(有効画素数:水平1280画素×垂直960画素)にて、可視光と近赤外光との両方を照射して撮影する際の動作を示している。これにより図23の(a)〜(e)および図24の(a)〜(e)に示す比較図、ならびに、図25の(a)〜(e)および図26の(a)〜(e)に示す比較図よりも、後述するように、可視光画像または近赤外光画像の全画素の情報を得るための画像加工処理をより簡単かつより高速に行うことができる。また、固体撮像素子100は、主として生体認証用として用いられ、高速で高精度であって簡便に生体認証用撮影システムを構築できるものとなっている。   The solid-state imaging device 100 is not an interlaced readout, but an imaging device [CMOS (Complementary metal-oxide semiconductor) type imaging device or CCD (Charge-coupled) that can read out all pixels as shown in FIGS. device) has a function as an all-pixel readout type CCD]. 27A to 27E respectively irradiate both visible light and near-infrared light with a 1.3 million pixel full readout CCD image sensor (effective pixel number: horizontal 1280 pixels × vertical 960 pixels). The operation when shooting is shown. 23 (a) to (e) and FIG. 24 (a) to (e), and FIG. 25 (a) to (e) and FIG. 26 (a) to (e). As will be described later, the image processing for obtaining information on all the pixels of the visible light image or the near-infrared light image can be performed more easily and faster than the comparison diagram shown in FIG. Further, the solid-state imaging device 100 is mainly used for biometric authentication, and is capable of constructing an imaging system for biometric authentication with high speed and high accuracy.

次に、図1の(b)に示すように、固体撮像素子100は、シリコン基板(半導体基板)1、フォトダイオード不純物層(光電変換領域)2、電荷転送部不純物層3、ゲート電極4、遮光膜5、シリコン絶縁膜6、平坦化膜7、可視光透過・近赤外カットフィルター(可視光撮影用の色フィルター)8、近赤外透過・可視光カットフィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)9、および集光用マイクロレンズ10を備える。なお、ゲート電極4、遮光膜5、シリコン絶縁膜6、平坦化膜7および集光用マイクロレンズ10の各構成については、本発明の本質とはあまり関係がないので、ここでは説明を省略する。   Next, as shown in FIG. 1B, the solid-state imaging device 100 includes a silicon substrate (semiconductor substrate) 1, a photodiode impurity layer (photoelectric conversion region) 2, a charge transfer portion impurity layer 3, a gate electrode 4, Shading film 5, silicon insulating film 6, flattening film 7, visible light transmission / near infrared cut filter (color filter for visible light photography) 8, near infrared transmission / visible light cut filter (near infrared light photography) Color filter) 9 and a condensing microlens 10. Note that the configurations of the gate electrode 4, the light shielding film 5, the silicon insulating film 6, the planarizing film 7, and the condensing microlens 10 are not related to the essence of the present invention, and thus the description thereof is omitted here. .

(シリコン基板1)
シリコン基板1は、シリコンを基材とする一導電性を有する半導体基板である。ここで、一導電性とはp型の導電性またはn型の導電性のいずれか一方である。
(Silicon substrate 1)
The silicon substrate 1 is a semiconductor substrate having one conductivity based on silicon. Here, one conductivity is either p-type conductivity or n-type conductivity.

(フォトダイオード不純物層2、電荷転送部不純物層3)
シリコン基板1の内部には、受光した光を光電変換することで電荷を生成する領域である複数のフォトダイオード不純物層2、および、生成された電荷が転送される領域である複数の電荷転送部不純物層3が形成されている。
(Photodiode impurity layer 2, charge transfer portion impurity layer 3)
Inside the silicon substrate 1, a plurality of photodiode impurity layers 2 that are regions that generate charges by photoelectrically converting received light, and a plurality of charge transfer units that are regions to which the generated charges are transferred Impurity layer 3 is formed.

(可視光透過・近赤外カットフィルター8、近赤外透過・可視光カットフィルター9)
本実施形態の固体撮像素子100では、複数の可視光透過・近赤外カットフィルター8、および、それと同数の近赤外透過・可視光カットフィルター9のそれぞれが、複数のフォトダイオード不純物層2のそれぞれと対応付けられて2次元的に分散して配列されている(全画素数は、約130万画素)。このため、可視光画像の全画素の情報を取得する際は、特定の近赤外透過・可視光カットフィルター9に対応付けられた画素(以下、「近赤外光画素」という)の情報を、その近傍に分散されて配置されている可視光透過・近赤外カットフィルター8に対応付けられた画素(以下、「可視光画素」という)の情報を用いて補完することが可能になる。また、近赤外光画像の全画素の情報を取得する際は、特定の可視光画素の情報を、その近傍に分散されて配置されている赤外光画素の情報を用いて補完することが可能になる。以上により、画像加工処理を簡単にし、可視光画像および近赤外光画像の両方の同時取得を可能とすることができる。
(Visible light transmission / near infrared cut filter 8, near infrared transmission / visible light cut filter 9)
In the solid-state imaging device 100 of the present embodiment, each of the plurality of visible light transmission / near-infrared cut filters 8 and the same number of near-infrared transmission / visible light cut filters 9 includes the plurality of photodiode impurity layers 2. They are two-dimensionally distributed in association with each other (the total number of pixels is about 1.3 million pixels). For this reason, when acquiring information on all the pixels of the visible light image, information on pixels (hereinafter referred to as “near infrared light pixels”) associated with a specific near-infrared transmission / visible light cut filter 9 is used. It is possible to complement by using information of pixels (hereinafter referred to as “visible light pixels”) associated with the visible light transmission / near infrared cut filter 8 distributed in the vicinity thereof. In addition, when acquiring information on all pixels of a near-infrared light image, information on a specific visible light pixel may be supplemented using information on infrared light pixels arranged in the vicinity thereof. It becomes possible. As described above, the image processing can be simplified, and both the visible light image and the near infrared light image can be simultaneously acquired.

より具体的には、図1の(a)に示すように、可視光透過・近赤外カットフィルター8および近赤外透過・可視光カットフィルター9のそれぞれは、フォトダイオード不純物層2上で集光用マイクロレンズ10との間の部分において、互い違いに(例えば、市松模様状)に配置されている。これにより、可視光画像の全画素の情報を取得する際は、特定の近赤外光画素の情報を、その画素の上下左右に配置されている可視光画素の情報を用いて補完することが可能になる。また、近赤外光画像の全画素の情報を取得する際は、特定の可視光画素の情報を、その画素の上下左右に配置されている赤外光画素の情報を用いて補完することが可能になる。よって、可視光撮影用の色フィルターと、近赤外光撮影用の色フィルターと、が互い違いに配置されていない構成と比較して、可視光画像または近赤外光画像の全画素の情報を得るための画像加工処理をより簡単化することができる。   More specifically, as shown in FIG. 1A, each of the visible light transmission / near infrared cut filter 8 and the near infrared transmission / visible light cut filter 9 is collected on the photodiode impurity layer 2. In the portion between the light microlenses 10, they are arranged alternately (for example, in a checkered pattern). Thereby, when acquiring information on all pixels of the visible light image, information on a specific near-infrared light pixel can be supplemented using information on visible light pixels arranged on the top, bottom, left, and right of the pixel. It becomes possible. In addition, when acquiring information on all pixels of a near-infrared light image, information on a specific visible light pixel may be supplemented using information on infrared light pixels arranged on the top, bottom, left, and right of the pixel. It becomes possible. Therefore, compared to a configuration in which the color filter for visible light photography and the color filter for near infrared light photography are not arranged alternately, the information of all pixels of the visible light image or the near infrared light image is obtained. The image processing for obtaining can be simplified.

本実施形態においては、可視光透過・近赤外カットフィルター8をIR(赤外)カットフィルター(例えば波長700nm以上の光をカット)、近赤外透過・可視光カットフィルター9を可視光カットフィルター(例えば700nmより短い波長の光をカット)とした例について記載している。   In the present embodiment, the visible light transmission / near infrared cut filter 8 is an IR (infrared) cut filter (for example, cuts light having a wavelength of 700 nm or more), and the near infrared transmission / visible light cut filter 9 is a visible light cut filter. An example in which light having a wavelength shorter than 700 nm is cut (for example) is described.

(画像処理加工について)
図3は、本発明を、全画素読み出しタイプの総画素数130万画素CCD固体撮像素子に適用した場合の出力信号の処理例を示す。上述した形態においては可視光透過・近赤外カットフィルター8および近赤外透過・可視光カットフィルター9を互い違い(例えば、市松模様状)に配置したものであるので、CCDの出力は出力回路部に近い画素から可視光画素情報と近赤外光情報とが交互に出力されることになる。可視光画像の場合、総画素数130万画素に対して、近赤外光画素であった情報については、その上下左右4画素の可視光画素情報から計算して可視光画素情報として補完する。ここで、「可視光画素情報」とは、可視光画素で光電変換された電圧情報のことであり、「近赤外光画素であった情報」とは、近赤外光画素が配置されている画素の情報のことで、上下左右の可視光画像情報を用いて補完される画素情報のことである。近赤外光画像の場合、総画素数130万画素に対して、可視光画素であった情報については、その上下左右4画素の近赤外光画素の情報から計算して近赤外光画素情報として補完する。以上のような処理を行うことで、比較的簡単な画素の情報処理で、可視光130万画素、近赤外光130万画素の画像を得ることができる。ここで、「近赤外光画素情報」とは、近赤外光画素で光電変換された電圧情報のことであり、「可視光画素であった情報」とは、可視光画素が配置されている画素の情報のことで、上下左右の近赤外光画像情報を用いて補完される画素情報のことである。
(About image processing)
FIG. 3 shows an example of output signal processing when the present invention is applied to a CCD solid-state image sensor having a total pixel number of 1.3 megapixels. In the above-described embodiment, the visible light transmission / near infrared cut filter 8 and the near infrared transmission / visible light cut filter 9 are alternately arranged (for example, checkered pattern). Visible light pixel information and near infrared light information are alternately output from pixels close to. In the case of a visible light image, the information that was a near-infrared light pixel with respect to the total number of pixels of 1.3 million is calculated from the visible light pixel information of the upper, lower, left, and right four pixels and complemented as visible light pixel information. Here, “visible light pixel information” is voltage information photoelectrically converted in the visible light pixel, and “information that was a near-infrared light pixel” means that the near-infrared light pixel is arranged. It is the pixel information that is supplemented by using the visible light image information of the upper, lower, left, and right. In the case of a near-infrared light image, with respect to the total number of pixels of 1.3 million pixels, the information that was a visible light pixel is calculated from the information of the near-infrared light pixels of the upper, lower, left, and right four pixels, Supplement as information. By performing the processing as described above, an image of 1.3 million pixels of visible light and 1.3 million pixels of near-infrared light can be obtained by relatively simple information processing of pixels. Here, the “near-infrared light pixel information” is voltage information photoelectrically converted by the near-infrared light pixel, and the “information that was a visible light pixel” is the position where the visible light pixel is arranged. This is pixel information that is complemented by using near-infrared light image information on the top, bottom, left, and right.

より具体的な処理としては、近赤外光画素に隣接する複数の可視光画素から取得される画素情報を用いて、近赤外光画素の画素情報を補完することで可視光に係る全画素情報を得るようにする。例えば、図3に示す例では、近赤外光画素の上下左右に隣接する可視光画像の平均値を用いて上記近赤外光画素の画素情報を補完している。上記構成によれば、可視光画像の全画素の情報を得るための画像加工処理をより高精度に行うことができる。   More specific processing includes using pixel information obtained from a plurality of visible light pixels adjacent to the near-infrared light pixel, and complementing the pixel information of the near-infrared light pixel to complement all pixels related to visible light. Get information. For example, in the example shown in FIG. 3, the pixel information of the near-infrared light pixel is complemented by using the average value of the visible light images adjacent to the top, bottom, left and right of the near-infrared light pixel. According to the above configuration, it is possible to perform image processing for obtaining information on all pixels of a visible light image with higher accuracy.

また、同様に、可視光画素に隣接する複数の近赤外光画素から取得される画素情報を用いて、可視光画素の画素情報を、補完することで近赤外光に係る全画素情報を得るようにする。例えば、図3に示す例では、可視光画素の上下左右に隣接する近赤外光画像の平均値を用いて可視光画素の画素情報を補完している。これにより、近赤外光画像の全画素の情報を得るための画像加工処理をより高精度に行うことができる。   Similarly, by using pixel information acquired from a plurality of near-infrared light pixels adjacent to the visible light pixel, the pixel information of the visible light pixel is complemented to obtain all pixel information related to the near-infrared light. To get. For example, in the example illustrated in FIG. 3, pixel information of the visible light pixel is supplemented using an average value of near-infrared light images adjacent to the visible light pixel in the vertical and horizontal directions. Thereby, the image processing process for obtaining the information of all the pixels of the near-infrared light image can be performed with higher accuracy.

(フィルター配列の変形例)
次に、図4の(a)および(b)は、それぞれ可視光透過・近赤外カットフィルター8および近赤外透過・可視光カットフィルター9の各フィルターの配置方法の変形例を示す図である。可視光用画素および近赤外光用画素のそれぞれの数は総画素数の半分ずつを配置すればその配置に特に制限はないため、これらの図に示すような配置方法を採用しても良い。
(Modification of filter array)
Next, (a) and (b) of FIG. 4 are diagrams showing modifications of the arrangement method of each filter of the visible light transmission / near infrared cut filter 8 and the near infrared transmission / visible light cut filter 9, respectively. is there. The arrangement of the visible light pixels and the near-infrared light pixels is not particularly limited as long as half the total number of pixels is arranged, and the arrangement method shown in these drawings may be adopted. .

(市松模様状の配列のメリット)
但し、上述した可視光透過・近赤外カットフィルター8および近赤外透過・可視光カットフィルター9の市松模様状の配列には、以下のメリットがある。
(Merit of checkered pattern arrangement)
However, the above-described checkered pattern arrangement of the visible light transmission / near infrared cut filter 8 and the near infrared transmission / visible light cut filter 9 has the following advantages.

(1)可視光画像と近赤外光画像とは真に光電変換で得られる画素数は総画素数(例えば、130万画素)の半分の画素数になる。可視光画像および近赤外光画像のそれぞれで130万画素の画像を得るには、可視光画像の場合は近赤外光画素部分の情報を補う必要がある。よって、補完したい画素(この場合近赤外光画素)の上下左右の可視光画素の情報から計算で算出することになる。このようなことから、図4の(a)および(b)に示すようなフィルター配列の場合、全ての画素情報を同じ計算で処理することができなくなり、画像構築処理がより複雑になってしまう。なお、市松模様状の配列でも画素エリア最外周の画素情報構築は異なる計算となる。   (1) The number of pixels that can be truly obtained by photoelectric conversion between the visible light image and the near-infrared light image is half the total number of pixels (for example, 1.3 million pixels). In order to obtain an image of 1.3 million pixels in each of the visible light image and the near-infrared light image, it is necessary to supplement the information of the near-infrared light pixel portion in the case of the visible light image. Therefore, calculation is performed from information on visible light pixels on the top, bottom, left, and right of a pixel to be complemented (in this case, a near-infrared light pixel). For this reason, in the case of the filter arrangement as shown in FIGS. 4A and 4B, it becomes impossible to process all pixel information by the same calculation, and the image construction process becomes more complicated. . Note that the pixel information construction on the outermost periphery of the pixel area is a different calculation even in the checkered pattern arrangement.

(2)製造プロセス的な面として、本実施形態の固体撮像素子100の場合、特に製造されるフィルターがかなり厚いものになる可能性が高く、特に近赤外画素ではフィルターが厚く、可視光画素ではフィルターが薄い、というようなフィルターを形成する際に、素子にかなりの凹凸ができてしまう可能性がある。素子構造のばらつき(凹凸)は後のプロセスでのムラの原因となり、撮影時にその撮影画像にもムラとなってあらわれてしまうことがあることから素子構造の凹凸バラツキはできるだけ抑えることが好ましい。図4の(a)および(b)に示すようなフィルター配列の場合、画素エリア全体から見ると、近赤外画素の多い所、少ない所、可視光画素の多い所、少ない所ができてしまうことから、構造ムラ発生の原因となる可能性がある。本実施形態の固体撮像素子100のように、可視光透過・近赤外カットフィルター8および近赤外透過・可視光カットフィルター9を市松模様状に配列することで、画素エリア全体から見てもどの場所でも同じ配列となるため、下地の凹凸を最小限に抑えることができる。   (2) In terms of manufacturing process, in the case of the solid-state imaging device 100 of the present embodiment, there is a high possibility that the manufactured filter is particularly thick, particularly in the near-infrared pixel, the filter is thick, and the visible light pixel. Then, when forming a filter such that the filter is thin, there is a possibility that considerable unevenness may be formed on the element. The variation (irregularity) in the element structure causes unevenness in a later process, and the photographed image may be uneven during photographing. Therefore, it is preferable to suppress unevenness in the element structure as much as possible. In the case of the filter array as shown in FIGS. 4A and 4B, when viewed from the entire pixel area, there are places where there are many near-infrared pixels, places where there are many visible light pixels, and places where there are many visible light pixels. For this reason, there is a possibility of causing structural unevenness. Even when viewed from the entire pixel area, the visible light transmission / near infrared cut filter 8 and the near infrared transmission / visible light cut filter 9 are arranged in a checkered pattern like the solid-state imaging device 100 of the present embodiment. Since the arrangement is the same everywhere, the surface irregularities can be minimized.

(3)可視光画素数と近赤外光画素数とは、それぞれ総画素数の半分で同数であればよいので縦1列全て可視光画素と縦1列全て近赤外画素とを交互に配置しても良い。但し、このような配列で、例えば可視光画像を構築する場合、近赤外光画素であった縦1列には、真に可視光を光電変換した情報が全く無く、全て計算から得られた情報となってしまうために、解像度的に若干不利になる可能性がある。   (3) The number of visible light pixels and the number of near-infrared light pixels may be equal to half the total number of pixels, respectively, so that all visible light pixels in all vertical columns and near-infrared pixels in all vertical columns are alternately arranged. It may be arranged. However, in the case of constructing a visible light image with such an arrangement, for example, the vertical column that was a near-infrared light pixel does not have any information obtained by truly photoelectrically converting visible light, and was obtained by calculation. Since it becomes information, there is a possibility that it is slightly disadvantageous in terms of resolution.

(各フィルターの透過波長設定のバリエーションについて)
次に、図5〜図8に基づき、本発明の実施形態1に係る固体撮像素子100について、各フィルターの透過波長設定のバリエーションについて説明する。各フィルターの透過波長設定については、撮影・認証システムとの関係で、図5〜図8に示すように可視光撮影用の色フィルターとして、可視光透過・近赤外カットフィルターや、透明フィルター(全波長の光を透過)を、赤外光撮影用の色フィルターとして、近赤外透過・可視光カットフィルターやバンドパスフィルター(特定の波長の光のみを透過)を、撮影システムや認証システム、あるいは重視したい撮影対象物などにより選択して組み合わせて構成してもよい。
(Variation of transmission wavelength setting of each filter)
Next, variations in transmission wavelength setting of each filter will be described with reference to FIGS. 5 to 8 for the solid-state imaging device 100 according to Embodiment 1 of the present invention. Regarding the transmission wavelength setting of each filter, a visible light transmission / near infrared cut filter or a transparent filter (color filter for visible light photography as shown in FIGS. As a color filter for infrared light photography, a near-infrared transmission / visible light cut filter or a bandpass filter (transmits only light of a specific wavelength), an imaging system, an authentication system, Or you may comprise combining by selecting with the imaging | photography target object etc. which want to attach importance.

図5は、各フィルターの透過波長設定のバリエーションの一例を含む固体撮像素子200aの構成を説明するための図である。固体撮像素子200aでは、可視光透過・近赤外カットフィルター(可視光撮影用の色フィルター)68および近赤外透過・可視光カットフィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)69の組合せを用いている。図5の(b)および(c)は、それぞれフィルターの光学特性を示すグラフである。また、図5の(d)および(e)は、それぞれ画素の光学特性を示すグラフである。   FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the solid-state imaging device 200a including an example of variations in transmission wavelength setting of each filter. In the solid-state imaging device 200a, a combination of a visible light transmission / near infrared cut filter (color filter for visible light photography) 68 and a near infrared transmission / visible light cut filter (color filter for near infrared light photography) 69 is used. Used. FIGS. 5B and 5C are graphs showing the optical characteristics of the filter, respectively. 5D and 5E are graphs showing the optical characteristics of the pixels, respectively.

図6は、各フィルターの透過波長設定の他のバリエーションの他の一例を含む固体撮像素子200bの構成を説明するための図である。固体撮像素子200bでは、透明フィルター(可視光撮影用の色フィルター)67および近赤外透過・可視光カットフィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)69の組合せを用いている。図6の(b)および(c)は、それぞれフィルターの光学特性を示すグラフである。また、図6の(d)および(e)は、それぞれ画素の光学特性を示すグラフである。   FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of the solid-state imaging device 200b including another example of other variations of the transmission wavelength setting of each filter. The solid-state imaging device 200b uses a combination of a transparent filter (color filter for visible light photography) 67 and a near-infrared transmission / visible light cut filter (color filter for near-infrared light photography) 69. 6B and 6C are graphs showing the optical characteristics of the filter, respectively. FIGS. 6D and 6E are graphs showing the optical characteristics of the pixels, respectively.

可視光用画素のフォトダイオード不純物層2(シリコン基板1中への不純部注入で形成)は、可視光だけでなく近赤外波長領域にも感度を持つ。通常の固体撮像素子の場合はその撮像光学系に、近赤外以上の波長(800nm以上程度)をカットするIRカットフィルター(近赤外波長以上の光を透過しない膜で構成)を設けるので特に問題にはならないが、静脈撮影に用いる場合は近赤外波長以上の光も素子へ入れる必要がでてくる。   The photodiode impurity layer 2 (formed by impure portion injection into the silicon substrate 1) of the visible light pixel has sensitivity not only in the visible light but also in the near-infrared wavelength region. In the case of a normal solid-state image sensor, an IR cut filter (made of a film that does not transmit light of near infrared wavelength or more) that cuts the wavelength of near infrared wavelength or more (about 800 nm or more) is provided in the imaging optical system. Although not a problem, when used for vein imaging, it is necessary to put light having a near infrared wavelength or more into the element.

全波長の光を透過する透明フィルター67の場合、その可視光用画素では、可視光+近赤外光で光電変換された電荷がフォトダイオード不純物層2に溜まる。静脈認証に本実施形態の素子を用いる場合、その静脈撮影画像(近赤外画素の情報で構築された画像で、近赤外以上の波長の光で光電変換された情報のみで構築)から、可視光画像(可視光画素の情報で構築された画像で、可視光波長と近赤外波長以上の光で光電変換された情報で構築)を差し引くような処理を行って静脈を際立たせるような処理を行う場合がある。この場合差し引く可視光画像情報にも近赤外波長で光電変換された情報が含まれてしまうので、より静脈画像を際立たせるには、可視光画像情報には近赤外波長以上で光電変換された情報は含まないようにする方が好ましい。どの程度の認証精度を求めるかなどによっては、可視光画素は特に全波長透過でも良い場合などは、透明フィルター67を用いる方が、形成が簡単で低コストになる。   In the case of the transparent filter 67 that transmits light of all wavelengths, charges that are photoelectrically converted by visible light + near infrared light accumulate in the photodiode impurity layer 2 in the visible light pixel. When using the element of the present embodiment for vein authentication, from the vein image (constructed only with information photoelectrically converted with light of a wavelength of near infrared or more in an image constructed with information of near infrared pixels), To make a vein stand out by performing a process of subtracting a visible light image (an image constructed from information of visible light pixels, constructed from information photoelectrically converted from light of visible and near infrared wavelengths). Processing may be performed. In this case, the subtracted visible light image information includes information photoelectrically converted at the near infrared wavelength. Therefore, in order to make the vein image stand out, the visible light image information is photoelectrically converted at the near infrared wavelength or more. It is better not to include such information. Depending on the degree of authentication accuracy to be obtained, the visible light pixel can be formed easily and at a lower cost if the transparent light filter 67 is used, particularly when all wavelengths can be transmitted.

図7は、各フィルターの透過波長設定のバリエーションのさらに他の一例を含む固体撮像素子200cの構成を説明するための図である。固体撮像素子200cでは、可視光透過・近赤外カットフィルター(可視光撮影用の色フィルター)68およびバンドパスフィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)70(特定波長透過)の組合せを用いている。図7の(b)および(c)は、それぞれフィルターの光学特性を示すグラフである。また、図7の(d)および(e)は、それぞれ画素の光学特性を示すグラフである。   FIG. 7 is a diagram for describing a configuration of a solid-state imaging device 200c including still another example of variations in transmission wavelength setting of each filter. The solid-state imaging device 200c uses a combination of a visible light transmission / near infrared cut filter (color filter for visible light photography) 68 and a bandpass filter (color filter for near infrared light photography) 70 (transmission at a specific wavelength). ing. (B) and (c) of FIG. 7 are graphs showing optical characteristics of the filter, respectively. FIGS. 7D and 7E are graphs showing the optical characteristics of the pixels, respectively.

図8は、各フィルターの透過波長設定のバリエーションのさらに他の一例を含む固体撮像素子200dの構成を説明するための図である。固体撮像素子200dでは、透明フィルター(可視光撮影用の色フィルター)67およびバンドパスフィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)70(特定波長透過)の組合せを用いている。図8の(b)および(c)は、それぞれフィルターの光学特性を示すグラフである。また、図8の(d)および(e)は、それぞれ画素の光学特性を示すグラフである。   FIG. 8 is a diagram for explaining a configuration of a solid-state imaging device 200d including still another example of variations in transmission wavelength setting of each filter. The solid-state imaging device 200d uses a combination of a transparent filter (color filter for visible light photography) 67 and a bandpass filter (color filter for near-infrared light photography) 70 (specific wavelength transmission). (B) and (c) of FIG. 8 are graphs showing the optical characteristics of the filter, respectively. 8D and 8E are graphs showing the optical characteristics of the pixels, respectively.

上述した形態では固体撮像素子を静脈撮影に用いる場合について記載したが、上述したバンドパスフィルター70のように特定の波長で撮影された画像を使用する場合については、各種の提案がされている状況にある(例えば、植物・果物の育成状況や、食品の腐敗検査、人間の肌におけるシミ検出等)。そのような用途を考えた場合、その検出波長はよりピーキー(より限定的な波長のみで撮影)するような必要性がでてくる可能性がある。静脈認証においても、より限定的な波長で撮影した方が、認証精度が高まる可能性もある。フィルター特性を限定的な波長にする場合、単層のフィルター形成のみで目的の分光特性を得ることは困難で、図22に示すように有機系フィルターや無機系フィルターを2層設けたハイブリッドフィルター構造にする必要となってくるからである。なお、これまでCCDについて説明してきたが、CMOS型固体撮像素子についても同様の構成とすることができる。   In the above-described embodiment, the case where the solid-state imaging device is used for vein imaging has been described. However, various proposals have been made when using an image captured at a specific wavelength, such as the bandpass filter 70 described above. (For example, plant / fruit growth status, food spoilage inspection, spot detection on human skin, etc.). When considering such an application, there is a possibility that the detection wavelength needs to be more peaky (photographed only with a more limited wavelength). Even in vein authentication, there is a possibility that the accuracy of authentication increases when the image is captured at a more limited wavelength. When the filter characteristics are limited, it is difficult to obtain the desired spectral characteristics only by forming a single-layer filter. As shown in FIG. 22, a hybrid filter structure in which two layers of organic filters and inorganic filters are provided. It is necessary to make it. Although the CCD has been described so far, the same configuration can be applied to the CMOS solid-state imaging device.

図19は、本発明の実施形態1に係るCMOS型固体撮像素子600の構成を説明するための図である。図19の(a)は、固体撮像素子600を光の入射側から見たときのフィルター配列の様子を示す図である。また、図19の(b)は、図1の(a)に示すB−B’断面の断面図である。図19の(b)に示すように、固体撮像素子600は、シリコン基板(半導体基板)101、フォトダイオード不純物層(光電変換領域)102、高濃度不純物層103、ゲート電極104、メタル配線105、可視光透過・近赤外カットフィルター(可視光撮影用の色フィルター)106、近赤外透過・可視光カットフィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)107、および集光用マイクロレンズ108を備える。なお、ゲート電極104、メタル配線105、および集光用マイクロレンズ108の構成については、本発明の本質とはあまり関係がないので、ここでは説明を省略する。   FIG. 19 is a diagram for explaining a configuration of a CMOS solid-state imaging device 600 according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 19A is a diagram illustrating a filter arrangement when the solid-state imaging device 600 is viewed from the light incident side. FIG. 19B is a cross-sectional view of the B-B ′ cross section shown in FIG. As shown in FIG. 19B, the solid-state imaging device 600 includes a silicon substrate (semiconductor substrate) 101, a photodiode impurity layer (photoelectric conversion region) 102, a high concentration impurity layer 103, a gate electrode 104, a metal wiring 105, A visible light transmission / near infrared cut filter (color filter for visible light photography) 106, a near infrared transmission / visible light cut filter (color filter for near infrared light photography) 107, and a condensing microlens 108. Prepare. Note that the configuration of the gate electrode 104, the metal wiring 105, and the condensing microlens 108 has little relation to the essence of the present invention, and thus the description thereof is omitted here.

(シリコン基板101)
シリコン基板101は、シリコンを基材とする一導電性を有する半導体基板である。ここで、一導電性とはp型の導電性またはn型の導電性のいずれか一方である。
(Silicon substrate 101)
The silicon substrate 101 is a semiconductor substrate having one conductivity based on silicon. Here, one conductivity is either p-type conductivity or n-type conductivity.

(フォトダイオード不純物層102、高濃度不純物層103)
シリコン基板101の内部には、受光した光を光電変換することで電荷を生成する領域である複数のフォトダイオード不純物層102、および生成された電荷が転送される領域である複数の高濃度不純物層103が形成されている。
(Photodiode impurity layer 102, high-concentration impurity layer 103)
Inside the silicon substrate 101, a plurality of photodiode impurity layers 102, which are regions that generate charges by photoelectrically converting received light, and a plurality of high-concentration impurity layers, which are regions to which the generated charges are transferred 103 is formed.

(可視光透過・近赤外カットフィルター106、近赤外透過・可視光カットフィルター107)
本実施形態の固体撮像素子600では、複数の可視光透過・近赤外カットフィルター106、および、それと同数の近赤外透過・可視光カットフィルター107のそれぞれが、複数のフォトダイオード不純物層102のそれぞれと対応付けられて2次元的に分散して配列されている。このため、可視光画像の全画素の情報を取得する際は、特定の近赤外透過・可視光カットフィルター108に対応付けられた画素(以下、「近赤外光画素」という)の情報を、その近傍に分散されて配置されている可視光透過・近赤外カットフィルター106に対応付けられた画素(以下、「可視光画素」という)の情報を用いて補完することが可能になる。また、近赤外光画像の全画素の情報を取得する際は、特定の可視光画像の情報を、その近傍に分散されて配置されている赤外光画素の情報を用いて補完することが可能になる。以上により、画像加工処理を簡単にし、可視光画像および近赤外光画像の両方の同時取得を可能とすることができる。
(Visible light transmission / near infrared cut filter 106, near infrared transmission / visible light cut filter 107)
In the solid-state imaging device 600 of this embodiment, each of the plurality of visible light transmission / near-infrared cut filters 106 and the same number of near-infrared transmission / visible light cut filters 107 are included in the plurality of photodiode impurity layers 102. Corresponding to each, they are two-dimensionally distributed and arranged. For this reason, when acquiring information on all pixels of a visible light image, information on pixels (hereinafter referred to as “near infrared light pixels”) associated with a specific near infrared transmission / visible light cut filter 108 is used. Further, it is possible to complement by using information of pixels (hereinafter referred to as “visible light pixels”) associated with the visible light transmission / near infrared cut filter 106 distributed in the vicinity thereof. In addition, when acquiring information about all the pixels of the near-infrared light image, the information about the specific visible light image may be supplemented using information about the infrared light pixels arranged in the vicinity thereof. It becomes possible. As described above, the image processing can be simplified, and both the visible light image and the near infrared light image can be simultaneously acquired.

より具体的には、図19の(a)に示すように、可視光透過・近赤外カットフィルター106および近赤外透過・可視光カットフィルター107のそれぞれは、フォトダイオード不純物層102上で、集光用マイクロレンズ108との間の部分において、互い違いに(例えば、市松模様状)に配置されている。これにより、可視光画像の全画素の情報を取得する際は、特定の近赤外光画素の情報を、その画素の上下左右に配置されている可視光画素の情報を用いて補完することが可能になる。また、近赤外光画像の全画素の情報を取得する際は、特定の可視光画素の情報を、その画素の上下左右に配置されている赤外光画素の情報を用いて補完することが可能になる。よって、可視光撮影用の色フィルターと、近赤外光撮影用の色フィルターと、が互い違いに配置されていない構成と比較して、可視光画像または近赤外光画像の全画素の情報を得るための画像加工処理をより簡単化することができる。   More specifically, as shown in FIG. 19A, each of the visible light transmission / near infrared cut filter 106 and the near infrared transmission / visible light cut filter 107 is formed on the photodiode impurity layer 102. In the portion between the condensing microlenses 108, they are arranged alternately (for example, in a checkered pattern). Thereby, when acquiring information on all pixels of the visible light image, information on a specific near-infrared light pixel can be supplemented using information on visible light pixels arranged on the top, bottom, left, and right of the pixel. It becomes possible. In addition, when acquiring information on all pixels of a near-infrared light image, information on a specific visible light pixel may be supplemented using information on infrared light pixels arranged on the top, bottom, left, and right of the pixel. It becomes possible. Therefore, compared to a configuration in which the color filter for visible light photography and the color filter for near infrared light photography are not arranged alternately, the information of all pixels of the visible light image or the near infrared light image is obtained. The image processing for obtaining can be simplified.

〔実施形態2:各色フィルターの形成方法(または材質・構造)その1〕
次に、図9は、本発明の実施形態2に係る固体撮像素子300の形成方法(または材質・構造)を説明するための断面図である。同図は、アクリル等の有機系材料中に特定の波長の光を吸収する特性をもった顔料または染料と、パターニングのための感光材料をまぜた有機系材料のみで形成する場合(後述する透明フィルターの場合にはアクリル系材料と感光材料のみ)を示している。同図に示す例では、可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)88および近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)89の両方を有機系フィルター(有機系膜に少なくとも特定の波長の光を吸収する材料を混入した膜で構成)とした例を示している。
[Embodiment 2: Forming method (or material / structure) of each color filter 1]
Next, FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a method (or material / structure) for forming the solid-state imaging device 300 according to Embodiment 2 of the present invention. This figure shows the case where an organic material such as acrylic or the like is mixed only with an organic material mixed with a pigment or dye having a characteristic of absorbing light of a specific wavelength and a photosensitive material for patterning. In the case of a filter, only acrylic materials and photosensitive materials are shown. In the example shown in the figure, both a visible light filter (color filter for photographing visible light) 88 and a near infrared light filter (color filter for photographing near infrared light) 89 are both organic filters (organic films). 2 shows an example in which a film in which a material that absorbs light of a specific wavelength is mixed is used.

なお、有機系フィルターの場合、上述したように、有機材料中に特定の波長を吸収する顔料または染料材料と、パターン形成の為の感光材料を入れたものが一般的で、素子(ウェハー)上への回転塗布・パターン形成(パターン露光)・現像の工程で形成できることから、フィルター形成は比較的簡単な工程で行うことができる反面、先に形成した下地凹凸が大きい場合には、回転塗布でのムラが発生し易いというデメリットがある。   In the case of an organic filter, as described above, a pigment or dye material that absorbs a specific wavelength in an organic material and a photosensitive material for pattern formation are generally used. The filter can be formed in a relatively simple process because it can be formed by spin coating, pattern formation (pattern exposure), and development. However, if the ground irregularities previously formed are large, spin coating can be performed. There is a demerit that unevenness is likely to occur.

〔実施形態3:各色フィルターの形成方法(または材質・構造)その2〕
次に、図10は、本発明の実施形態3に係る固体撮像素子400の形成方法(または材質・構造)を説明するための断面図である。同図に示す例のように、屈折率の異なる材料の薄膜積層構造により特定の波長を反射する特性を持つ無機系材料のみで形成する場合もある。同図に示す例では、可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)90よび近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)91両方を無機系フィルター(無機系膜の積層構造により特定の波長の光を反射する膜で構成)とした例を示している。但し、無機フィルターの場合は、通常の半導体製造前半プロセス中で形成可能ではあるが、10層程度の薄膜の積層構造であるために、その成膜・エッチング処理が困難であり、その製造後の素子凹凸も非常に大きくなるというデメリットがある。
[Embodiment 3: Forming method (or material / structure) of each color filter 2]
Next, FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a method (or material / structure) for forming a solid-state imaging device 400 according to Embodiment 3 of the present invention. As in the example shown in the figure, there is a case where it is formed only of an inorganic material having a characteristic of reflecting a specific wavelength by a thin film laminated structure of materials having different refractive indexes. In the example shown in the figure, both a visible light filter (visible light color filter) 90 and a near infrared light filter (near infrared light color filter) 91 are both inorganic filters (inorganic films). In this example, the laminated structure is formed of a film that reflects light of a specific wavelength. However, in the case of an inorganic filter, it can be formed in the normal first half of the semiconductor manufacturing process, but because it has a laminated structure of about 10 thin films, its film formation / etching process is difficult. There is a demerit that the unevenness of the element becomes very large.

図12の(a)および(b)に、この無機系フィルターを、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層で形成する場合の、積層数と各層の膜厚、その積層構造での、波長毎の光の透過率特性の一例を示す。このように積層膜の屈折率と積層数・膜厚を選択することで、所望の波長の光のみを透過する無機系フィルターを形成することができる。実際にこのような無機系フィルターを形成した電子顕微鏡写真を図13に示す(なお、同図では、図12の(a)および(b)のシミュレーション結果とは異なる構造膜の例を示す)。   12 (a) and 12 (b), when this inorganic filter is formed by stacking a silicon oxide film and a silicon nitride film, the number of stacked layers, the film thickness of each layer, and the wavelength in the stacked structure 2 shows an example of the light transmittance characteristics. Thus, by selecting the refractive index of the laminated film, the number of laminated layers, and the film thickness, an inorganic filter that transmits only light having a desired wavelength can be formed. An electron micrograph in which such an inorganic filter is actually formed is shown in FIG. 13 (in the figure, an example of a structural film different from the simulation results of FIGS. 12A and 12B) is shown.

〔実施形態4:各色フィルターの形成方法(または材質・構造)その3〕
次に、図11は、本発明の実施形態4に係る固体撮像素子500の形成方法(または材質・構造)を説明するための断面図である。上述した有機系フィルターの膜と無機系フィルターの膜を両方用いたハイブリッド構造を用いることで更に透過波長の選択幅を広げることもできる。同図に示す例では、可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)88および近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)89を、それぞれ有機系フィルター(有機系膜に少なくとも特定の波長の光を吸収する材料を混入した膜で構成)構成している。また、可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)90および近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)91をそれぞれ、無機系フィルター(無機系膜の積層構造により特定の波長の光を反射する膜と、の両方の膜で構成)で構成している。
[Embodiment 4: Forming Method (or Material / Structure) of Each Color Filter, Part 3]
Next, FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a method (or material / structure) for forming a solid-state imaging device 500 according to Embodiment 4 of the present invention. By using a hybrid structure using both the organic filter film and the inorganic filter film, the selection range of the transmission wavelength can be further expanded. In the example shown in the figure, a visible light filter (color filter for visible light photography) 88 and a near infrared light filter (color filter for near infrared light photography) 89 are respectively replaced with organic filters (organic films). And a film mixed with at least a material that absorbs light of a specific wavelength. In addition, a filter for visible light (color filter for photographing visible light) 90 and a filter for near infrared light (color filter for photographing near infrared light) 91 are respectively specified by inorganic filters (stacked structure of inorganic films). And a film that reflects light having a wavelength of 2).

〔実施形態5:各色フィルターの形成方法(または材質・構造)その4〕
次に、図20は、本発明の実施形態5に係る固体撮像素子700の形成方法(または材質・構造)を説明するための断面図である。上述した有機系フィルターの膜を2層以上積層したハイブリッド構造を用いることで更に透過波長の選択幅を広げることもできる。同図に示す例では、可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)110および近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)111を、それぞれ有機系フィルター(有機系膜に少なくとも特定の波長の光を吸収する材料を混入した膜で構成)で構成している。また、更に、可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)112および近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)113についてもそれぞれ、有機系フィルター(有機系膜に少なくとも特定の波長の光を吸収する材料を混入した膜で構成)で構成している。
[Embodiment 5: Method for forming each color filter (or material / structure) 4]
Next, FIG. 20 is a cross-sectional view for explaining a method (or material / structure) for forming a solid-state imaging device 700 according to Embodiment 5 of the present invention. By using a hybrid structure in which two or more organic filter films are stacked, the selection range of the transmission wavelength can be further expanded. In the example shown in the figure, a visible light filter (color filter for visible light photography) 110 and a near infrared light filter (color filter for near infrared light photography) 111 are respectively replaced with organic filters (organic films). And at least a material mixed with a material that absorbs light of a specific wavelength. Further, each of the visible light filter (visible light color filter) 112 and the near infrared light filter (near infrared light color filter) 113 is also an organic filter (at least an organic film). It is composed of a film mixed with a material that absorbs light of a specific wavelength.

〔実施形態6:各色フィルターの形成方法(または材質・構造)その5〕
次に、図21は、本発明の実施形態6に係る固体撮像素子800の形成方法(または材質・構造)を説明するための断面図である。上述した無機系フィルターの膜を2層以上積層したハイブリッド構造を用いることで更に透過波長の選択幅を広げることもできる。同図に示す例では、可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)120および近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)121を、それぞれ無機系フィルター(無機系膜の積層構造により特定の波長の光を反射する膜で構成)で構成している。また更に、可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)122および近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)123についてもそれぞれ、無機系フィルター(無機系膜の積層構造により特定の波長の光を反射する膜で構成)で構成している。
[Embodiment 6: Forming method (or material / structure) of each color filter 5]
Next, FIG. 21 is a cross-sectional view for explaining a method (or material / structure) for forming a solid-state imaging device 800 according to Embodiment 6 of the present invention. By using a hybrid structure in which two or more layers of the inorganic filter film described above are stacked, the selection range of the transmission wavelength can be further expanded. In the example shown in the figure, a visible light filter (color filter for visible light photography) 120 and a near infrared light filter (color filter for near infrared light photography) 121 are each made of an inorganic filter (inorganic film). The layer structure is composed of a film that reflects light of a specific wavelength. Furthermore, each of the visible light filter (visible light color filter) 122 and the near-infrared light filter (near-infrared light color filter) 123 has an inorganic filter (laminated structure of inorganic films), respectively. By a film that reflects light of a specific wavelength.

なお、現実的には形成が簡単な有機系フィルターの1層構造でまず目的の分光が得られるかを検討し、更に分光を絞り込む必要がある場合には、無機系フィルターの1層から、有機系フィルターおよび無機系フィルターのハイブリッド構造へと構造を複雑にしていくことが好ましい(なお、上述した回転塗布時のムラの問題については、ある程度の改善が可能である)。   In reality, it is first considered whether the target spectrum can be obtained with a single-layer structure of an organic filter that can be easily formed. It is preferable to make the structure complicated to a hybrid structure of an inorganic filter and an inorganic filter (however, the above-mentioned problem of unevenness during spin coating can be improved to some extent).

上述した固体撮像素子100、200a〜d、および300〜500のいずれかを含む撮像システムを実現することで、簡単(小型)かつ低コストな撮像システムで、高速・高精度な静脈(動脈)認証・掌紋認証システムを構築することができる。加えて、2つの生体情報から個人を認証することでセキュリティ性が向上する。特に静脈情報は目に見えない情報であるので、偽造が困難であり、さらにセキュリティ性を高めることが可能になる。   By realizing an imaging system including any of the solid-state imaging devices 100, 200a to d and 300 to 500 described above, high-speed and high-accuracy vein (artery) authentication is achieved with a simple (small) and low-cost imaging system. -A palm print authentication system can be constructed. In addition, security is improved by authenticating an individual from two pieces of biological information. In particular, since the vein information is invisible information, it is difficult to forge and the security can be further improved.

〔まとめ〕
本発明の態様1に係る固体撮像素子は、受光した光を光電変換することで電荷を生成する領域である複数の光電変換領域が半導体基板に設けられた固体撮像素子であって、複数の可視光撮影用の色フィルター、および、それと同数の近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、複数の上記光電変換領域のそれぞれと対応付けられて2次元的に分散して配列されている構成である。
[Summary]
A solid-state imaging device according to aspect 1 of the present invention is a solid-state imaging device in which a plurality of photoelectric conversion regions, which are regions that generate charges by photoelectrically converting received light, are provided on a semiconductor substrate, A configuration in which each of the color filters for light photography and the same number of color filters for near-infrared light photography are two-dimensionally distributed in association with each of the plurality of photoelectric conversion regions. It is.

上記構成によれば、複数の可視光撮影用の色フィルター、および、それと同数の近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、複数の光電変換領域のそれぞれと対応付けられて2次元的に分散して配列されている。このため、可視光画像の全画素の情報を取得する際は、特定の近赤外光撮影用の色フィルターに対応付けられた画素(以下、「近赤外光画素」という)の情報を、その近傍に分散されて配置されている可視光撮影用の色フィルターに対応付けられた画素(以下、「可視光画素」という)の情報を用いて補完することが可能になる。また、近赤外光画像の全画素の情報を取得する際は、特定の可視光画素の情報を、その近傍に分散されて配置されている赤外光画素の情報を用いて補完することが可能になる。以上により、画像加工処理を簡単にし、可視光画像および近赤外光画像の両方の同時取得を可能とすることができる。   According to the above configuration, each of the plurality of visible light photographing color filters and the same number of near infrared light photographing color filters are associated with each of the plurality of photoelectric conversion regions in a two-dimensional manner. It is distributed and arranged. For this reason, when acquiring information on all pixels of a visible light image, information on pixels associated with a specific color filter for near-infrared light imaging (hereinafter referred to as “near-infrared light pixels”) It is possible to complement by using information of pixels (hereinafter referred to as “visible light pixels”) associated with visible light photographing color filters arranged in the vicinity thereof. In addition, when acquiring information on all pixels of a near-infrared light image, information on a specific visible light pixel may be supplemented using information on infrared light pixels arranged in the vicinity thereof. It becomes possible. As described above, the image processing can be simplified, and both the visible light image and the near infrared light image can be simultaneously acquired.

また、本発明の態様2に係る固体撮像素子は、上記態様1において、上記可視光撮影用の色フィルターと、上記近赤外光撮影用の色フィルターと、が互い違いに配置されていることが好ましい。上記構成によれば、可視光画像の全画素の情報を取得する際は、特定の近赤外光画素の情報を、その画素の上下左右に配置されている可視光画素の情報を用いて補完することが可能になる。また、近赤外光画像の全画素の情報を取得する際は、特定の可視光画素の情報を、その画素の上下左右に配置されている赤外光画素の情報を用いて補完することが可能になる。よって、可視光撮影用の色フィルターと、近赤外光撮影用の色フィルターと、が互い違いに配置されていない構成と比較して、可視光画像または近赤外光画像の全画素の情報を得るための画像加工処理をより簡単化することができる。   In the solid-state imaging device according to aspect 2 of the present invention, in the aspect 1, the visible color photographing color filter and the near infrared color photographing color filter are alternately arranged. preferable. According to the above configuration, when acquiring information on all pixels of a visible light image, information on a specific near-infrared light pixel is supplemented using information on visible light pixels arranged above, below, left, and right of the pixel. It becomes possible to do. In addition, when acquiring information on all pixels of a near-infrared light image, information on a specific visible light pixel may be supplemented using information on infrared light pixels arranged on the top, bottom, left, and right of the pixel. It becomes possible. Therefore, compared to a configuration in which the color filter for visible light photography and the color filter for near infrared light photography are not arranged alternately, the information of all pixels of the visible light image or the near infrared light image is obtained. The image processing for obtaining can be simplified.

また、本発明の態様3に係る固体撮像素子は、上記態様1または2において、上記可視光撮影用の色フィルターは、全波長の光を透過する膜で構成されていても良い。上記構成によれば、製造が容易で低コスト化を実現することができる。   In the solid-state imaging device according to aspect 3 of the present invention, in the aspect 1 or 2, the visible light photographing color filter may be formed of a film that transmits light of all wavelengths. According to the said structure, manufacture is easy and cost reduction is realizable.

また、本発明の態様4に係る固体撮像素子は、上記態様1または2において、上記可視光撮影用の色フィルターは、近赤外波長以上の光を透過しない膜で構成されていても良い。上記構成によれば、可視光画像情報に近赤外波長以上で光電変換された情報が含まれないようにすることができるため、例えば、静脈画像撮影を行う際に、より静脈画像を際立たせることが可能になる。   In the solid-state imaging device according to aspect 4 of the present invention, in the aspect 1 or 2, the visible light photographing color filter may be formed of a film that does not transmit light having a near infrared wavelength or more. According to the above configuration, the visible light image information can be prevented from including information photoelectrically converted in the near-infrared wavelength or more, so that, for example, when performing vein image shooting, the vein image is more prominent. It becomes possible.

また、本発明の態様5に係る固体撮像素子は、上記態様1〜4のいずれかにおいて、上記近赤外光撮影用の色フィルターは、近赤外波長よりも短い波長の光を透過しない膜で構成されていても良い。上記構成によれば、赤外光画像情報に近赤外波長よりも短いで光電変換された情報が含まれないようにすることができるため、例えば、静脈画像撮影を行う際に、より静脈画像を際立たせることが可能になる。   Moreover, the solid-state imaging device according to Aspect 5 of the present invention is the film according to any one of Aspects 1 to 4, wherein the color filter for photographing near infrared light does not transmit light having a wavelength shorter than the near infrared wavelength. It may consist of. According to the above configuration, since it is possible to prevent the infrared light image information from containing photoelectrically converted information that is shorter than the near-infrared wavelength, for example, when performing vein image capturing, a more vein image Can be made to stand out.

また、本発明の態様6に係る固体撮像素子は、上記態様1〜4のいずれかにおいて、上記近赤外光撮影用の色フィルターは、特定の波長の光のみを透過する膜で構成されていても良い。上記構成によれば、透過させる光の波長を適切に設定することで、例えば、植物・果物の育成状況や、食品の腐敗検査、人間の肌におけるシミ検出などに好適な固体撮像素子を実現することができる。   In the solid-state imaging device according to aspect 6 of the present invention, in any of the above aspects 1 to 4, the color filter for near-infrared light photography is configured by a film that transmits only light of a specific wavelength. May be. According to the above configuration, by appropriately setting the wavelength of light to be transmitted, a solid-state imaging device suitable for, for example, growing conditions of plants and fruits, food spoilage inspection, spot detection on human skin, and the like is realized. be able to.

また、本発明の態様7に係る固体撮像素子は、上記態様1〜6のいずれかにおいて、上記固体撮像素子は、全画素の同時読み出しが可能な素子であっても良い。上記構成によれば、可視光画像または近赤外光画像の全画素の情報を得るための画像加工処理をより簡単かつより高速に行うことができる。   Moreover, the solid-state image sensor which concerns on aspect 7 of this invention in any one of the said aspects 1-6 WHEREIN: The said solid-state image sensor may be an element which can read all the pixels simultaneously. According to the above configuration, it is possible to perform image processing for obtaining information on all pixels of a visible light image or a near-infrared light image more easily and at a higher speed.

また、本発明の態様8に係る固体撮像素子は、上記態様2において、上記固体撮像素子は、上記近赤外光撮影用の色フィルターに対応付けられている画素に隣接する上記可視光撮影用の色フィルターに対応付けられている複数の画素から取得される画素情報を用いて、上記近赤外光撮影用の色フィルターに対応付けられている画素の画素情報を、補完することで可視光に係る全画素情報を得ることが可能な素子であっても良い。上記構成によれば、可視光画像の全画素の情報を得るための画像加工処理をより高精度に行うことができる。   The solid-state imaging device according to aspect 8 of the present invention is the above-described solid-state imaging device according to aspect 2, wherein the solid-state imaging device is adjacent to a pixel associated with the color filter for near-infrared light imaging. By using pixel information obtained from a plurality of pixels associated with the color filter, the pixel information of the pixels associated with the near-infrared color filter is complemented with visible light. It is also possible to use an element capable of obtaining all pixel information according to the above. According to the above configuration, it is possible to perform image processing for obtaining information on all pixels of a visible light image with higher accuracy.

また、本発明の態様9に係る固体撮像素子は、上記態様2において、上記固体撮像素子は、上記可視光撮影用の色フィルターに対応付けられている画素に隣接する上記近赤外光撮影用の色フィルターに対応付けられている複数の画素から取得される画素情報を用いて、上記可視光撮影用の色フィルターに対応付けられている画素の画素情報を、補完することで近赤外光に係る全画素情報を得ることが可能な素子であっても良い。上記構成によれば、近赤外光画像の全画素の情報を得るための画像加工処理をより高精度に行うことができる。   In the solid-state imaging device according to aspect 9 of the present invention, in the above-described aspect 2, the solid-state imaging device is used for the near-infrared light photographing adjacent to the pixel associated with the visible light photographing color filter. By using pixel information obtained from a plurality of pixels associated with the color filter, the pixel information of the pixels associated with the visible light color filter is complemented to obtain near-infrared light. It is also possible to use an element capable of obtaining all pixel information according to the above. According to the above configuration, it is possible to perform image processing for obtaining information on all pixels of the near-infrared light image with higher accuracy.

また、本発明の態様10に係る固体撮像素子は、上記態様1または2において、上記可視光撮影用の色フィルターおよび上記近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、有機系膜に少なくとも特定の波長の光を吸収する材料を混入した膜で構成されていても良い。上記構成によれば、素子(ウェハー)上への回転塗布、パターン形成(パターン露光)および現像の各工程で形成できることから、フィルター形成を比較的簡単な工程で行うことができる。   Further, in the solid-state imaging device according to aspect 10 of the present invention, in the aspect 1 or 2, each of the color filter for visible light photography and the color filter for near-infrared light photography is at least specified as an organic film. It may be composed of a film mixed with a material that absorbs light having a wavelength of. According to the above configuration, the filter can be formed in a relatively simple process because it can be formed in each step of spin coating on the element (wafer), pattern formation (pattern exposure), and development.

また、本発明の態様11に係る固体撮像素子は、上記態様1または2において、上記可視光撮影用の色フィルターおよび上記近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、無機系膜の積層構造により特定の波長の光を反射する膜で構成されていても良い。上記構成によれば、通常の半導体製造前半プロセス中でフィルター形成が可能になる。   The solid-state imaging device according to aspect 11 of the present invention is the above-described aspect 1 or 2, wherein each of the visible light photographing color filter and the near-infrared light photographing color filter is a laminated structure of inorganic films. Therefore, it may be composed of a film that reflects light of a specific wavelength. According to the above configuration, the filter can be formed during the normal first half process of semiconductor manufacturing.

また、本発明の態様12に係る固体撮像素子の製造方法は、上記態様1または2において、上記可視光撮影用の色フィルターおよび上記近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、有機系膜に少なくとも特定の波長の光を吸収する材料を混入した膜と、無機系膜の積層構造により特定の波長の光を反射する膜とを、片方のみ、または両方の膜を用いて組合せた2層以上の膜で構成されていても良い。上記構成によれば、所望の分光特性を得ることができるフィルター形成が可能になる。   In addition, in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to aspect 12 of the present invention, in the aspect 1 or 2, each of the color filter for visible light photography and the color filter for near-infrared light photography is an organic film. Two layers in which a film mixed with at least a material that absorbs light of a specific wavelength and a film that reflects light of a specific wavelength by a laminated structure of inorganic films are combined using only one or both films You may be comprised with the above film | membrane. According to the above configuration, it is possible to form a filter that can obtain desired spectral characteristics.

また、本発明の態様13に係る固体撮像素子の製造方法は、上記態様1または2において、上記可視光撮影用の色フィルターおよび上記近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、有機系膜に少なくとも特定の波長の光を吸収する材料を混入した膜2層以上の積層構造により構成されていても良い。上記構成によれば、所望の分光特性を得ることができるフィルター形成が可能になる。   Further, in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to aspect 13 of the present invention, in the aspect 1 or 2, each of the color filter for visible light photography and the color filter for near-infrared light photography is an organic film. Further, it may be configured by a laminated structure of two or more layers in which a material that absorbs light of a specific wavelength is mixed. According to the above configuration, it is possible to form a filter that can obtain desired spectral characteristics.

また、本発明の態様14に係る固体撮像素子の製造方法は、上記態様1または2において、上記可視光撮影用の色フィルターおよび上記赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、無機系膜の積層構造により特定の波長の光を反射する膜2層以上の積層構造により構成されていても良い。上記構成によれば、所望の分光特性を得ることができるフィルター形成が可能になる。   The solid-state imaging device manufacturing method according to aspect 14 of the present invention is the above-described aspect 1 or 2, wherein each of the visible light photographing color filter and the infrared light photographing color filter is an inorganic film. You may be comprised by the laminated structure of the film | membrane 2 layer or more which reflects the light of a specific wavelength with a laminated structure. According to the above configuration, it is possible to form a filter that can obtain desired spectral characteristics.

〔本発明の別の表現〕
本発明は、以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る固体撮像素子は、一導電型の半導体基板上に設けられた複数の光電変換領域と、光電変換された電荷を外部へ電気信号として出力する手段を有する固体撮像素子において、可視光撮影用の色フィルターと近赤外光撮影用の色フィルターが市松模様状(千鳥掛け状)に配置されていても良い。
[Another expression of the present invention]
The present invention can also be expressed as follows. That is, a solid-state imaging device according to one embodiment of the present invention includes a plurality of photoelectric conversion regions provided over a one-conductivity-type semiconductor substrate, and a unit that outputs photoelectrically converted charges to the outside as an electrical signal. In the element, a color filter for visible light photography and a color filter for near-infrared light photography may be arranged in a checkered pattern (staggered pattern).

また、本発明の別の態様に係る固体撮像素子は、上記構成に加えて、上記固体撮像素子は、インターレースによる読み出しでは無く、全画素の読み出しが可能であっても良い。また、本発明のさらに別の態様に係る固体撮像素子は、上記構成に加えて、上記固体撮像素子は、隣接する上下左右の4画素から可視光画素情報及び近赤外光画素情報から計算して可視光画素情報及び近赤外光画素情報として補完して全画素情報を得ることができるようになっていても良い。   In addition to the above configuration, the solid-state imaging device according to another aspect of the present invention may be capable of reading all pixels instead of reading by interlace. In addition to the above-described configuration, the solid-state image sensor according to still another aspect of the present invention calculates the solid-state image sensor from visible light pixel information and near-infrared light pixel information from four adjacent upper, lower, left, and right pixels. Thus, all pixel information may be obtained by complementing it as visible light pixel information and near-infrared light pixel information.

〔付記情報〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
[Additional information]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.

本発明は、受光した光を光電変換することで電荷を生成する領域である複数の光電変換領域が半導体基板に設けられた固体撮像素子に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a solid-state imaging device in which a plurality of photoelectric conversion regions, which are regions that generate charges by photoelectrically converting received light, are provided on a semiconductor substrate.

1 シリコン基板(半導体基板)
2 フォトダイオード不純物層(光電変換領域)
8 可視光透過・近赤外カットフィルター(可視光撮影用の色フィルター)
9 近赤外透過・可視光カットフィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)
67 透明フィルター(可視光撮影用の色フィルター)
68 可視光透過・近赤外カットフィルター(可視光撮影用の色フィルター)
69 近赤外透過・可視光カットフィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)
70 バンドパスフィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)
88 可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)
89 近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)
90 可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)
91 近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)
100 固体撮像素子
106 可視光透過・近赤外カットフィルター(可視光撮影用の色フィルター)
107 近赤外透過・可視光カットフィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)
110 可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)
111 近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)
112 可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)
113 近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)
120 可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)
121 近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)
122 可視光用フィルター(可視光撮影用の色フィルター)
123 近赤外光用フィルター(近赤外光撮影用の色フィルター)
200a〜200d 固体撮像素子
300〜800 固体撮像素子
1 Silicon substrate (semiconductor substrate)
2 Photodiode impurity layer (photoelectric conversion region)
8 Visible light transmission and near-infrared cut filter (color filter for visible light photography)
9 Near-infrared transmission / visible light cut filter (color filter for near-infrared light photography)
67 Transparent filter (color filter for visible light photography)
68 Visible Light Transmission / Near-Infrared Cut Filter (Color Filter for Visible Light Photography)
69 Near-infrared transmission / visible light cut filter (color filter for near-infrared light photography)
70 Bandpass filter (color filter for near-infrared light photography)
88 Visible light filter (color filter for visible light photography)
89 Near-infrared light filter (color filter for near-infrared light photography)
90 Visible light filter (color filter for visible light photography)
91 Near-infrared filter (color filter for near-infrared light photography)
100 Solid-state image sensor 106 Visible light transmission / near infrared cut filter (color filter for visible light photography)
107 Near-infrared transmission / visible light cut filter (color filter for near-infrared light photography)
110 Visible light filter (color filter for visible light photography)
111 Near-infrared filter (color filter for near-infrared light photography)
112 Visible light filter (color filter for visible light photography)
113 Near-infrared light filter (color filter for near-infrared light photography)
120 Visible light filter (color filter for visible light photography)
121 Near-infrared light filter (color filter for near-infrared light photography)
122 Visible light filter (color filter for visible light photography)
123 Near Infrared Light Filter (Color Filter for Near Infrared Light Photography)
200a-200d Solid-state image sensor 300-800 Solid-state image sensor

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る固体撮像素子は、受光した光を光電変換することで電荷を生成する領域である複数の光電変換領域が単一の半導体基板に設けられた固体撮像素子であって、複数の可視光撮影用の色フィルター、および、それと同数の近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、上記半導体基板に設けられた複数の上記光電変換領域のそれぞれと対応付けられて2次元的に分散して配列され、上記可視光撮影用の色フィルターに対応付けられている画素から取得される可視光画像、および上記近赤外光撮影用の色フィルターに対応付けられている画素から取得される近赤外光画像、の両方を同時取得することを特徴としている。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る固体撮像素子は、近赤外光および可視光を撮像対象に対して同時に照射することにより受光した光を光電変換することで電荷を生成する領域である複数の光電変換領域が単一の半導体基板に設けられた固体撮像素子であって、複数の可視光撮影用の色フィルター、および、それと同数の近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、上記半導体基板に設けられた複数の上記光電変換領域のそれぞれと対応付けられて2次元的に分散して配列され、上記可視光撮影用の色フィルターは、近赤外波長以上の光を透過しない膜で構成され、上記近赤外光撮影用の色フィルターは、近赤外波長よりも短い波長の光を透過しない膜で構成されていることを特徴としている。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る固体撮像素子は、近赤外光および可視光を撮像対象に対して同時に照射することにより受光した光を光電変換することで電荷を生成する領域である複数の光電変換領域が単一の半導体基板に設けられた固体撮像素子であって、複数の可視光撮影用の色フィルター、および、それと同数の近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、上記半導体基板に設けられた複数の上記光電変換領域のそれぞれと対応付けられて2次元的に分散して配列され、上記可視光撮影用の色フィルターは、近赤外波長以上の光を透過しない膜で構成され、上記近赤外光撮影用の色フィルターは、近赤外波長の中の特定の波長の光のみを透過する膜で構成されていることを特徴としている。
In order to solve the above problems, in a solid-state imaging device according to one embodiment of the present invention, a plurality of photoelectric conversion regions, which are regions that generate charges by photoelectrically converting received light, are provided on a single semiconductor substrate. A plurality of the photoelectric conversion regions provided on the semiconductor substrate, each of which is a solid-state imaging device, each of which includes a plurality of visible light photographing color filters and the same number of near-infrared light photographing color filters. A visible light image that is two-dimensionally distributed and arranged in correspondence with each other, and is acquired from a pixel that is associated with the visible light photographing color filter, and the near infrared light photographing Both near-infrared light images acquired from pixels associated with color filters are acquired simultaneously .
In order to solve the above-described problem, a solid-state imaging device according to one embodiment of the present invention performs charge conversion by photoelectrically converting light received by simultaneously irradiating an imaging target with near-infrared light and visible light. A plurality of photoelectric conversion regions, which are generated regions, are solid-state image sensors provided on a single semiconductor substrate, and include a plurality of color filters for visible light photography, and the same number of colors for near-infrared light photography. Each of the filters is associated with each of the plurality of photoelectric conversion regions provided on the semiconductor substrate and is two-dimensionally distributed and arranged, and the color filter for visible light imaging has a wavelength of near infrared wavelength or more. The color filter for near-infrared light photography is characterized by being composed of a film that does not transmit light having a wavelength shorter than the near-infrared wavelength.
In order to solve the above-described problem, a solid-state imaging device according to one embodiment of the present invention performs charge conversion by photoelectrically converting light received by simultaneously irradiating an imaging target with near-infrared light and visible light. A plurality of photoelectric conversion regions, which are generated regions, are solid-state image sensors provided on a single semiconductor substrate, and include a plurality of color filters for visible light photography, and the same number of colors for near-infrared light photography. Each of the filters is associated with each of the plurality of photoelectric conversion regions provided on the semiconductor substrate and is two-dimensionally distributed and arranged, and the color filter for visible light imaging has a wavelength of near infrared wavelength or more. The color filter for photographing near infrared light is characterized by being composed of a film that transmits only light of a specific wavelength in the near infrared wavelength.

Claims (12)

受光した光を光電変換することで電荷を生成する領域である複数の光電変換領域が半導体基板に設けられた固体撮像素子であって、
複数の可視光撮影用の色フィルター、および、それと同数の近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、複数の上記光電変換領域のそれぞれと対応付けられて2次元的に分散して配列されていることを特徴とする固体撮像素子。
A solid-state imaging device in which a plurality of photoelectric conversion regions, which are regions that generate charges by photoelectrically converting received light, are provided on a semiconductor substrate,
Each of the plurality of visible light photographing color filters and the same number of near-infrared light photographing color filters are arranged in a two-dimensional manner in association with each of the plurality of photoelectric conversion regions. A solid-state imaging device.
上記可視光撮影用の色フィルターと、上記近赤外光撮影用の色フィルターと、が互い違いに配置されていることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the visible light photographing color filter and the near infrared light photographing color filter are alternately arranged. 上記可視光撮影用の色フィルターは、全波長の光を透過する膜で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像素子。   3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the visible light color filter is formed of a film that transmits light of all wavelengths. 上記可視光撮影用の色フィルターは、近赤外波長以上の光を透過しない膜で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像素子。   3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the visible light photographing color filter is formed of a film that does not transmit light having a near infrared wavelength or longer. 4. 上記近赤外光撮影用の色フィルターは、近赤外波長よりも短い波長の光を透過しない膜で構成されていることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の固体撮像素子。   5. The color filter for photographing near infrared light is configured by a film that does not transmit light having a wavelength shorter than the near infrared wavelength. 6. Solid-state image sensor. 上記近赤外光撮影用の色フィルターは、特定の波長の光のみを透過する膜で構成されていることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の固体撮像素子。   5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the color filter for photographing near infrared light is formed of a film that transmits only light of a specific wavelength. 上記固体撮像素子は、全画素の同時読み出しが可能な素子であることを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項に記載の固体撮像素子。   The solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the solid-state image sensor is an element capable of simultaneously reading all pixels. 上記固体撮像素子は、上記近赤外光撮影用の色フィルターに対応付けられている画素に隣接する上記可視光撮影用の色フィルターに対応付けられている複数の画素から取得される画素情報を用いて、上記近赤外光撮影用の色フィルターに対応付けられている画素の画素情報を、補完することで可視光に係る全画素情報を得ることが可能な素子であることを特徴とする請求項2に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device has pixel information acquired from a plurality of pixels associated with the visible light photographing color filter adjacent to a pixel associated with the near infrared light photographing color filter. And an element capable of obtaining all pixel information relating to visible light by complementing pixel information of pixels associated with the color filter for near-infrared light photography. The solid-state imaging device according to claim 2. 上記固体撮像素子は、上記可視光撮影用の色フィルターに対応付けられている画素に隣接する上記近赤外光撮影用の色フィルターに対応付けられている複数の画素から取得される画素情報を用いて、上記可視光撮影用の色フィルターに対応付けられている画素の画素情報を、補完することで近赤外光に係る全画素情報を得ることが可能な素子であることを特徴とする請求項2に記載の固体撮像素子。   The solid-state imaging device is configured to obtain pixel information acquired from a plurality of pixels associated with the near-infrared light photographing color filter adjacent to the pixels associated with the visible light photographing color filter. And an element capable of obtaining all pixel information related to near-infrared light by complementing pixel information of pixels associated with the visible light photographing color filter. The solid-state imaging device according to claim 2. 上記可視光撮影用の色フィルターおよび上記近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、有機系膜に少なくとも特定の波長の光を吸収する材料を混入した膜で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像素子。   Each of the color filter for visible light photography and the color filter for near-infrared light photography is composed of a film in which an organic film is mixed with a material that absorbs light of a specific wavelength. The solid-state imaging device according to claim 1 or 2. 上記可視光撮影用の色フィルターおよび上記近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、無機系膜の積層構造により特定の波長の光を反射する膜で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像素子。   Each of the visible light color filter and the near-infrared color filter is formed of a film that reflects light of a specific wavelength by a laminated structure of inorganic films. Item 3. The solid-state imaging device according to Item 1 or 2. 上記可視光撮影用の色フィルターおよび上記近赤外光撮影用の色フィルターのそれぞれが、有機系膜に少なくとも特定の波長の光を吸収する材料を混入した膜と、無機系膜の積層構造により特定の波長の光を反射する膜とを、片方のみ、または両方の膜を用いて組合せた2層以上の膜で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の固体撮像素子。   Each of the color filter for visible light photography and the color filter for near-infrared light photography has a laminated structure of a film in which an organic film is mixed with a material that absorbs light of at least a specific wavelength and an inorganic film. 3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the film reflecting light of a specific wavelength is composed of two or more layers formed by combining only one or both of the films. .
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