KR101437269B1 - 고체 촬상 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 광의 입사 방향으로 보았을 때, 제1 광전 변환부와, 제2 광전 변환부와, 제3 광전 변환부가 이 순서대로 배열된 고체 촬상 소자가 제공된다. 제1 구조부는 제1 절연체의 내부에 주기적으로 배치되어 제1 파장 대역에 대응한 형상을 나타내고 도파로 효과에 의해 제1 파장 대역의 광을 선택적으로 흡수 가능한 제1 광전 변환부를 갖는다. 제2 구조부는 제2 절연체의 내부에 주기적으로 배치되어 제1 파장 대역과는 상이한 제2 파장 대역에 대응한 형상을 나타내고 도파로 효과에 의해 제2 파장 대역의 광을 선택적으로 흡수 가능한 제2 광전 변환부를 갖는다. 제3 구조부는 제1 파장 대역 및 제2 파장 대역과는 상이한 제3 파장 대역의 광을 흡수 가능한 제3 광전 변환부를 갖는다.

Description

고체 촬상 소자{SOLID STATE IMAGING DEVICE}
<관련 문헌의 인용>
본 출원은 2012년 2월 7일 출원된 선행하는 일본 특허 출원 제2012-024095호에 의한 우선권의 이익에 기초를 두고, 또한 그 이익을 주장하며, 그 내용 전체가 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 발명의 실시 형태는 고체 촬상 소자에 관한 것이다.
최근 고체 촬상 소자의 응용 범위는 디지털 카메라, 휴대 전화 등의 각종 모바일 단말기나, 감시 카메라, 인터넷을 통한 채팅용 웹 카메라 등, 광범위한 범위로 넓혀지고 있다.
고체 촬상 소자로는, 예를 들어 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor: 상보형 금속 산화막 반도체)형 에리어 센서, 혹은 CCD(Charge-Coupled Device: 전하 결합 소자)형 에리어 센서 등을 들 수 있다. 이러한 고체 촬상 소자에 있어서는, 그 고해상도화를 도모하기 위해서, 화소의 미세화가 필요하다.
그러나, 화소의 미세화가 진행되면, 예를 들어 포토다이오드 등을 갖는 광전 변환부의 수광량이 저하한다는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 분광 특성을 향상시킬 수 있거나, 혹은 수광량 및 수광 효율을 향상시킬 수 있는 고체 촬상 소자를 제공하는 것이다.
일 실시 형태에 따르면, 제1 구조부와, 제2 구조부와, 제3 구조부를 구비한 고체 촬상 소자가 제공된다. 상기 제1 구조부는 제1 절연체와, 상기 제1 절연체의 내부에 주기적으로 배치되어 제1 파장 대역에 대응한 형상을 나타내고 도파로 효과에 의해 상기 제1 파장 대역의 광을 선택적으로 흡수 가능한 제1 광전 변환부를 갖는다. 상기 제2 구조부는 제2 절연체와, 상기 제2 절연체의 내부에 주기적으로 배치되어 상기 제1 파장 대역과는 상이한 제2 파장 대역에 대응한 형상을 나타내고 도파로 효과에 의해 상기 제2 파장 대역의 광을 선택적으로 흡수 가능한 제2 광전 변환부를 갖는다. 상기 제3 구조부는 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역과는 상이한 제3 파장 대역의 광을 흡수 가능한 제3 광전 변환부를 갖는다. 상기 광의 입사 방향으로 보았을 때, 상기 제1 광전 변환부와, 상기 제2 광전 변환부와, 상기 제3 광전 변환부가 이 순서대로 배열되어 있다.
본 발명은 고체 촬상 소자의 분광 특성을 향상시킬 수 있거나, 혹은 고체 촬상 소자의 수광량 및 수광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자를 도시하는 단면 모식도다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 1주기분의 고체 촬상 소자를 도시하는 단면 모식도다.
도 3a 및 도 3b는 광전 변환부에 있어서의 광의 흡수율 및 투과율에 관한 시뮬레이션 모델을 예시하는 사시 모식도다.
도 4는 광전 변환부에 있어서의 광의 흡수율 및 투과율에 관한 시뮬레이션의 결과를 예시하는 그래프 도면이다.
도 5는 광전 변환부에 있어서의 광의 흡수율에 관한 시뮬레이션의 결과를 예시하는 그래프 도면이다.
도 6은 분광 특성에 관한 파동 시뮬레이션에 있어서의 고체 촬상 소자의 모델을 예시하는 단면 모식도다.
도 7a 및 도 7b는 분광 특성에 관한 파동 시뮬레이션의 결과를 예시하는 모식도다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자를 도시하는 단면 모식도다.
도 9는 본 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자의 광전 변환부에 있어서의 광의 흡수율에 관한 시뮬레이션의 결과를 예시하는 그래프 도면이다.
도 10은 비교예에 따른 고체 촬상 소자를 도시하는 단면 모식도다.
도 11은 본 비교예에 따른 고체 촬상 소자의 광전 변환부에 있어서의 광의 흡수율에 관한 시뮬레이션의 결과를 예시하는 그래프 도면이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 실시 형태의 광전 변환부의 구체예를 예시하는 단면 모식도다.
도 13은 본 실시 형태의 전극의 구체예를 예시하는 사시 모식도다.
도 14는 본 실시 형태의 전극의 다른 구체예를 예시하는 사시 모식도다.
도 15a 및 도 15b는 본 실시 형태의 광전 변환부의 형상 및 광전 변환부의 배치 형태를 예시하는 사시 모식도다.
도 16a 내지 도 16d는 본 실시 형태의 광전 변환부의 형상의 변형예를 예시하는 사시 모식도다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 각 도면 중, 마찬가지의 구성 요소에는 동일한 부호를 부여해서 상세한 설명은 적절히 생략한다.
또한, 도면은 모식적 또는 개념적인 것이며, 각 부분의 두께와 폭과의 관계, 부분간의 크기의 비율 등은 반드시 현실의 것과 동일하다고는 할 수 없다. 또한, 동일한 부분을 나타내는 경우에도, 도면에 의해 서로의 치수나 비율이 상이하게 나타내어지는 경우도 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자를 도시하는 단면 모식도다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 1주기분의 고체 촬상 소자를 도시하는 단면 모식도다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자(1)는, 제1 구조부(제1 주기 구조부)(3B)와, 제2 구조부(제2 주기 구조부)(3G)와, 제3 구조부(벌크 구조부)(3R)를 구비한다. 고체 촬상 소자(1)를 광의 입사 방향(도 1 및 도 2에 있어서 위에서 아래로 향하는 방향)으로 보았을 때, 제1 구조부(3B)와, 제2 구조부(3G)와, 제3 구조부(3R)가 이 순서대로 적층되어 있다.
제1 구조부(3B)는 하지층으로서의 제1 절연체(20B)와, 제1 광전 변환부(10B)를 갖는다. 제2 구조부(3G)는 하지재로서의 제2 절연체(20G)와, 제2 광전 변환부(10G)를 갖는다. 제3 구조부(3R)는 제3 절연체(20R)와, 제3 광전 변환부(10R)를 갖는다. 단, 제3 구조부(3R)는 제3 광전 변환부(10R)에 의해 형성되고, 제3 절연체(20R)를 갖고 있지 않아도 좋다. 또한, 제1 절연체(20B)와, 제2 절연체(20G)와, 제3 절연체(20R)는 동일한 재료로 형성되어 있어도 좋고, 서로 상이한 재료로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 제1 절연체(20B)와, 제2 절연체(20G)와, 제3 절연체(20R)는 동일한 공정으로 형성되어도 좋고, 서로 상이한 공정으로 형성되어도 좋다.
제1 구조부(3B)는 복수의 제1 광전 변환부(10B)가 주기적으로 배치된 구조를 갖는다. 또한, 제2 구조부(3G)는 복수의 제2 광전 변환부(10G)가 주기적으로 배치된 구조를 갖는다. 고체 촬상 소자(1)를 입사 방향에서 보았을 때, 복수의 제1 광전 변환부(10B)와, 복수의 제2 광전 변환부(10G)는, 매트릭스 형상(바둑판 눈 형상, 하니컴(honeycomb) 형상 등)으로 2차원 배열되어 있다. 예를 들어, 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)는 각각 정방배치(正方配置) 혹은 육방배치(六方配置)되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 광전 변환부(10B)와, 제2 광전 변환부(10G)와, 제3 광전 변환부(10R)의 1조가 1주기(피치)(p1)에 상당한다. 그리고, 복수의 주기(p1)의 집합물이 1화소(p2)에 상당한다. 또한, 도 1에 도시한 고체 촬상 소자(1)에서는, 4주기(p1×4)의 집합물, 즉 제1 광전 변환부(10B)와, 제2 광전 변환부(10G)와, 제3 광전 변환부(10R)의 4조가 1화소(p2)에 상당하고 있다. 단, 주기(p1)와 화소(p2)의 관계는 이것만으로 한정되는 것은 아니다.
광전 변환부(10)(제1 광전 변환부(10B), 제2 광전 변환부(10G) 및 제3 광전 변환부(10R))로는, 예를 들어 포토다이오드 등을 들 수 있다. 광전 변환부(10)로 사용되는 포토다이오드는, 예를 들어 실리콘(Si)이나, 다결정 실리콘이나, 비정질 실리콘이나, 게르마늄(Ge) 등으로 형성되고, 그 내부에 있어서 PN 접합을 갖는다.
제1 내지 제3 절연체(20B, 20G, 20R)는, 예를 들어 산화 실리콘(SiO2) 등으로 형성되어 있다. 혹은, 제1 내지 제3 절연체(20B, 20G, 20R)는 공기나 진공 등이어도 좋다.
제3 광전 변환부(10R)는 고체 촬상 소자(1)의 하부에서, 예를 들어 기판 등으로서 설치되어 있다. 즉, 제3 광전 변환부(10R)는 벌크 구조를 갖는다. 제1 절연체(20B)의 내부에는 제1 광전 변환부(10B)가 설치되어 있다. 제2 절연체(20G)의 내부에는 제2 광전 변환부(10G)가 설치되어 있다. 다시 말해, 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)는, 제1 절연체(20B) 및 제2 절연체(20G)의 내부에 각각 매설되어 있다.
제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)는 필러 형상을 갖는다. 제2 광전 변환부(10G)는 제3 광전 변환부(10R) 상에 설치되어 있다. 또한, 제1 광전 변환부(10B)는 제2 광전 변환부(10G) 상에 설치되어 있다. 즉, 고체 촬상 소자(1)를 광의 입사 방향으로 보았을 때, 제1 광전 변환부(10B)와, 제2 광전 변환부(10G)와, 제3 광전 변환부(10R)가 이 순서대로 설치되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G) 각각의 길이 방향은 광의 입사 방향과 대략 평행하고 있다.
제1 광전 변환부(10B)와 제2 광전 변환부(10G)에는 미세 가공이 실시되어 있다. 구체적으로는, 제1 광전 변환부(10B)와 제2 광전 변환부(10G)는 고체 촬상 소자(1)에 입사하는 광의 파장 대역에 대응한 형상 및 크기를 갖는다. 즉, 제1 광전 변환부(10B)는 파장 의존성을 나타내고, 예를 들어 청색 대역(제1 파장 대역)에 대하여 고흡수 특성을 나타내는 형상을 갖고 있다. 제2 광전 변환부(10G)는 파장 의존성을 나타내고, 예를 들어 녹색 대역(제2 파장 대역)에 대하여 고흡수 특성을 나타내는 형상을 갖고 있다. 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)는, 예를 들어 원기둥 형상을 갖는다. 제1 광전 변환부(10B)의 상면(광 입사면)의 직경은, 예를 들어 약 0.06마이크로미터(㎛) 정도다. 제1 광전 변환부(10B)의 높이는, 예를 들어 약 1.4㎛ 정도다. 또한, 제2 광전 변환부(10G)의 상면의 직경은, 예를 들어 약 0.09㎛ 정도다. 제2 광전 변환부(10G)의 높이는, 예를 들어 약 3.0㎛ 정도다. 그리고, 제1 광전 변환부(10B)와 제2 광전 변환부(10G)는, 특정한 공명 파장의 광만을 각각 선택적으로 흡수할 수 있다. 즉, 제1 광전 변환부(10B)와 제2 광전 변환부(10G)는, 도파로 효과에 의해 서로 상이한 파장 대역의 광을 선택적으로 수광(흡수)할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 광전 변환부(10B)는, 고체 촬상 소자(1)에 입사한 광 중의 청색 대역의 광(LB)을 선택적으로 흡수하고, 그 이외의 파장 대역의 광(녹색 대역의 광(LG)이나 적색 대역의 광(LR) 등)을 선택적으로 투과시킨다. 제2 광전 변환부(10G)는, 고체 촬상 소자(1)에 입사한 광 중의 녹색 대역의 광(LG)을 선택적으로 흡수하고, 그 이외의 파장 대역의 광(적색 대역의 광(LR) 등)을 선택적으로 투과시킨다. 제3 광전 변환부(10R)는, 고체 촬상 소자(1)에 입사한 광 중의 적색 대역(제3 파장 대역)의 광(LR)을 흡수한다.
즉, 제1 광전 변환부(10B)가 설치된 제1 구조부(3B)는, 청색 대역의 광(LB)을 선택적으로 흡수하고, 녹색 대역의 광(LG) 및 적색 대역의 광(LR)을 선택적으로 투과시키는 필터로서의 기능을 갖는다. 제2 광전 변환부(10G)가 설치된 제2 구조부(3G)는 녹색 대역의 광(LG)을 선택적으로 흡수하고, 적색 대역의 광(LR)을 선택적으로 투과시키는 필터로서의 기능을 갖는다. 제3 광전 변환부(10R)가 설치된 제3 구조부(3R)는 적색 대역의 광(LR)만을 선택적으로 흡수해도 좋고, 그 이외의 파장의 광도 함께 흡수해도 좋다.
또한 여기서, 선택적인 흡수나 선택적인 투과의 효율은 반드시 100퍼센트일 필요는 없다. 즉, 특정한 파장의 광에 대한 흡수율이 다른 파장의 광에 대한 흡수율보다도 높은 경우에는, 그 특정한 파장의 광을 선택적으로 흡수한다고 말할 수 있다. 선택적인 투과에 대해서도 마찬가지이다.
예를 들어, 제1 광전 변환부(10B)는, 광(LB)에 대한 흡수율이 광(LG)이나 광(LR)에 대한 흡수율보다도 높은 것이면 된다.
이와 같이 하여, 제1 광전 변환부(10B)와, 제2 광전 변환부(10G)와, 제3 광전 변환부(10R)에 흡수된 광은 각각 광전 변환된다. 그리고, 광전 변환에 의해 발생한 전기 신호(화소 신호)는 도시하지 않은 주변 회로에 보내진다.
또한, 고체 촬상 소자(1)의 도시하지 않은 주변 회로 영역에는, 신호 처리 회로나 구동 제어 회로 등을 구성하는 트랜지스터가 설치되어 있다. 신호 처리 회로는 광전 변환부(10)에 의해 광전 변환되어서 출력되는 전기 신호(화소 신호)를 처리한다. 구동 제어 회로는 광전 변환부(10)의 구동의 제어를 행한다.
도 3a 및 도 3b는 광전 변환부에 있어서의 광의 흡수율 및 투과율에 관한 시뮬레이션 모델을 예시하는 사시 모식도다.
도 4는 광전 변환부에 있어서의 광의 흡수율 및 투과율에 관한 시뮬레이션의 결과를 예시하는 그래프 도면이다.
도 5는 광전 변환부에 있어서의 광의 흡수율에 관한 시뮬레이션의 결과를 예시하는 그래프 도면이다.
또한, 도 3a는 1주기분의 제1 구조부(3B)를 도시하는 사시 모식도다. 도 3b는 1주기분의 제2 구조부(3G)를 도시하는 사시 모식도다.
도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 본 시뮬레이션 모델의 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)는 원기둥 형상을 갖는다.
제1 광전 변환부(10B)의 광 입사면(폭)의 직경(11B)은 약 0.06㎛ 정도다. 제1 광전 변환부(10B)의 높이(13B)는 약 1.4㎛ 정도다. 즉, 직경(11B)과 높이(13B)의 비율(종횡비AR: Aspect Ratio)은 약 23.3 정도다. 주기(p1)는 약 0.3㎛ 정도다.
제2 광전 변환부(10G)의 광 입사면의 직경(11G)은 약 0.09㎛ 정도다. 제2 광전 변환부(10G)의 높이(13G)는 약 3.0㎛ 정도다. 즉, 직경(11G)과 높이(13G)의 비율(AR)은 약 33.3 정도다. 주기(p1)는 약 0.3㎛이다.
또한, 본 시뮬레이션의 광전 변환부(10)는 결정 실리콘(Si)으로 형성되어 있다. 본 시뮬레이션의 제1 절연체(20B) 및 제2 절연체(20G)는 산화 실리콘(SiO2)으로 형성되어 있다.
이러한 조건 하에서, 본 발명자는 도 3a 및 도 3b에 도시한 광(LB, LG, LR)과 같이 고체 촬상 소자(1)에 광을 입사시켰을 때의 광전 변환부에 있어서의 광의 투과율 및 흡수율을 시뮬레이션에 의해 구하였다. 시뮬레이션의 결과는 도 4에 도시한 바와 같다.
즉, 제1 광전 변환부(10B)가 약 0.40㎛ 이상 0.50㎛ 미만 정도의 파장 대역의 광을 흡수하는 흡수율은, 제1 광전 변환부(10B)가 그 이외의 파장 대역의 광을 흡수하는 흡수율보다도 높다. 다시 말해, 약 0.40㎛ 이상 0.50㎛ 미만 정도의 파장 대역의 광은, 그 이외의 파장 대역의 광과 비교하여, 제1 광전 변환부(10B)에 있어서 보다 흡수되기 쉽다. 또한, 제2 광전 변환부(10G)가 약 0.50㎛ 이상 0.60㎛ 미만 정도의 파장 대역의 광을 흡수하는 흡수율은, 제2 광전 변환부(10G)가 그 이외의 파장 대역의 광을 흡수하는 흡수율보다도 높다. 다시 말해, 약 0.50㎛ 이상 0.60㎛ 미만 정도의 파장 대역의 광은, 그 이외의 파장 대역의 광과 비교하여, 제2 광전 변환부(10G)에 있어서 보다 흡수되기 쉽다.
이와 같이, 직경 0.06㎛, 높이 1.4㎛로 형성되고, 주기 0.3㎛로 배치된 제1 광전 변환부(10B)는 약 0.40㎛ 이상 0.50㎛ 미만 정도의 파장 대역의 광(청색 대역의 광(LB))에 대하여 비교적 높은 흡수 특성을 나타낸다. 또한, 직경 0.09㎛, 높이 3.0㎛로 형성되고, 주기 0.3㎛로 배치된 제2 광전 변환부(10G)는, 약 0.50㎛ 이상 0.60㎛ 미만 정도의 파장 대역의 광(녹색 대역의 광(LG))에 대하여 비교적 높은 흡수 특성을 나타낸다.
즉, 비교적 높은 종횡비(AR)를 갖는 원기둥 형상의 광전 변환부(10)의 치수(광 입사면 직경의 치수나 원기둥의 높이 등)를 변화시키면, 고흡수 특성을 나타내는 광의 파장 대역을 변화시킬 수 있다. 혹은, 주기(p1)를 변화시키면, 고흡수 특성을 나타내는 광의 파장 대역을 변화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명자는 광전 변환부(10)의 광 입사면의 직경을 변화시켰을 때의 광전 변환부(10)에 있어서의 광의 흡수율의 변화를 시뮬레이션에 의해 구하였다. 또한, 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G) 각각의 높이(13B, 13G) 및 주기(p1)에 대해서는, 상술한 치수로부터 변화시키고 있지 않다. 시뮬레이션의 결과는 도 5에 도시한 바와 같다.
즉, 광전 변환부(10)의 광 입사면의 직경을 크게 하면, 고흡수 특성을 나타내는 광의 파장 대역은, 보다 긴 파장의 대역으로 변화한다. 그리고, 제1 구조부(3B)에 설치된 제1 광전 변환부(10B)의 직경(11B)이 약 0.06㎛ 정도일 때, 제1 광전 변환부(10B)는 약 0.40㎛ 이상 0.50㎛ 미만 정도의 파장 대역의 광(청색 대역의 광(LB))에 대하여 비교적 높은 흡수 특성을 나타낸다. 한편, 제2 구조부(3G)에 설치된 제2 광전 변환부(10G)의 직경(11B)이 약 0.09㎛ 정도일 때, 제2 광전 변환부(10G)는 약 0.50㎛ 이상 0.60㎛ 미만 정도의 파장 대역의 광(녹색 대역의 광(LG))에 대하여 비교적 높은 흡수 특성을 나타낸다. 즉, 제2 구조부(3G)에 설치된 제2 광전 변환부(10G)의 직경(11B)이 제1 구조부(3B)에 설치된 제1 광전 변환부(10B)의 직경(11B)의 약 1.5배일 때, 청색 대역의 광(LB)과 녹색 대역의 광(LG)을 보다 효율적으로 분광할 수 있다.
도 6은 분광 특성에 관한 파동 시뮬레이션에 있어서의 고체 촬상 소자의 모델을 예시하는 단면 모식도다.
도 7a 및 도 7b는 분광 특성에 관한 파동 시뮬레이션의 결과를 예시하는 모식도다.
또한, 도 7a는 파장 0.45㎛의 광의 강도 분포를 예시하는 모식도다. 도 7b는 파장 0.53㎛의 광의 강도 분포를 예시하는 모식도다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 시뮬레이션 모델의 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)는 도 3a 내지 도 5에 대해서 상술한 시뮬레이션 모델과 마찬가지인 형상을 갖는다. 즉, 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)는 원기둥 형상을 갖는다. 제1 광전 변환부(10B)의 광 입사면의 직경(11B)은, 약 0.06㎛ 정도다. 제1 광전 변환부(10B)의 높이(13B)는 약 1.4㎛ 정도다. 한편, 제2 광전 변환부(10G)의 광 입사면의 직경(11G)은 약 0.09㎛ 정도다. 제2 광전 변환부(10G)의 높이(13G)는 약 3.0㎛ 정도다. 또한, 도 6에 도시한 모델에서는, 제3 광전 변환부(10R)를 생략하고 있다.
또한, 본 시뮬레이션의 광전 변환부(10)는 결정 실리콘(Si)으로 형성되어 있다. 본 시뮬레이션의 제1 절연체(20B) 및 제2 절연체(20G)는 산화 실리콘(SiO2)으로 형성되어 있다. 이러한 조건 하에 행한 분광 특성에 관한 파동 시뮬레이션의 결과는 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같다.
즉, 도 7a 및 도 7b에 도시한 시뮬레이션의 결과에서는, 고체 촬상 소자(1)에 입사한 광이 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)의 내부를 전파해 갈 때의 광의 강약(진폭)이 모노톤 색의 농담으로 나타내어지고 있다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 파장 0.45㎛의 광(청색 대역의 광(LB))에 대해서는, 제1 광전 변환부(10B)에 있어서의 광의 강도는 제2 광전 변환부(10G)에 있어서의 광의 강도보다도 강하다. 이것에 의하면, 파장 0.45㎛의 광에 대해서는, 제2 광전 변환부(10G)와 비교하면, 보다 많은 광이 도파로 효과에 의해 제1 광전 변환부(10B)에 갇혀 흡수된다.
한편, 도 7b에 도시한 바와 같이, 파장 0.53㎛의 광(녹색 대역의 광(LG))에 대해서는, 제2 광전 변환부(10G)에 있어서의 광의 강도는 제1 광전 변환부(10B)에 있어서의 광의 강도보다도 강하다. 이것에 의하면, 파장 0.53㎛의 광에 대해서는, 제1 광전 변환부(10B)와 비교하면, 보다 많은 광이 도파로 효과에 의해 제2 광전 변환부(10G)에 갇혀 흡수된다.
본 시뮬레이션에 있어서도, 원기둥 형상의 광전 변환부(10)의 치수를 적절히 설정함으로써, 청색 대역의 광(LB)과 녹색 대역의 광(LG)을 보다 효율적으로 분광할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자(1)에 의하면, 광전 변환부(10)의 치수(광 입사면의 직경이나 높이의 치수 등)를 적절히 설정함으로써 고흡수 특성을 나타내는 광의 파장 대역을 변화시킬 수 있고, 분광 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수광량이나 수광 효율을 향상시킬 수 있다.
이어서, 본 발명의 다른 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자를 도시하는 단면 모식도다.
도 9는 본 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자의 광전 변환부에 있어서의 광의 흡수율에 관한 시뮬레이션의 결과를 예시하는 그래프 도면이다.
도 10은 비교예에 따른 고체 촬상 소자를 도시하는 단면 모식도다.
도 11은 본 비교예에 따른 고체 촬상 소자의 광전 변환부에 있어서의 광의 흡수율에 관한 시뮬레이션의 결과를 예시하는 그래프 도면이다.
우선, 도 10 및 도 11을 참조하면서, 비교예에 따른 고체 촬상 소자(6)에 대해서 설명한다.
비교예에 따른 고체 촬상 소자(6)는 제1층(8B)과, 제2층(8G)과, 제3층(8R)을 구비한다. 제1층(8B)은 제1 실리콘(25B)으로 형성되어 있다. 이것과 마찬가지로, 제2층(8G) 및 제3층(8R)은 제2 실리콘(25G) 및 제3 실리콘(25R)으로 각각 형성되어 있다. 제1 실리콘(25B)과, 제2 실리콘(25G)과, 제3 실리콘(25R)은, 동일한 재료로 형성되어 있어도 좋고, 서로 상이한 재료로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 제1 실리콘(25B)과, 제2 실리콘(25G)과, 제3 실리콘(25R)은, 동일한 공정으로 형성되어도 좋고, 서로 상이한 공정으로 형성되어도 좋다.
재료 중에는, 입사하는 광의 파장에 따라서 굴절률이 변화하는 성질을 갖는 것이 있다. 예를 들어 실리콘 등은, 녹색 대역의 광(LG)이나 적색 대역의 광(LR) 등과 비교하면, 청색 대역의 광(LB)을 흡수하기 쉽다는 특질을 갖는다. 비교예에 따른 고체 촬상 소자(6)는, 그 성질 혹은 특질을 이용하여, 광의 흡수량을 제어해 분광한다. 구체적으로는, 비교예에 따른 고체 촬상 소자(6)는 제1층(8B)과, 제2층(8G)과, 제3층(8R)을 형성하는 실리콘의 두께를 변화시킴으로써, 광의 흡수량을 제어해 분광한다.
즉, 제1층(8B)(제1 실리콘(25B))의 두께는 제2층(8G)(제2 실리콘(25G))의 두께 및 제3층(8R)(제3 실리콘(25R))의 두께보다도 얇다. 제1층(8B)의 두께는, 예를 들어 약 0.2㎛ 정도다. 제2층(8G)(제2 실리콘(25G))의 두께는 제1층(8B)(제1 실리콘(25B))의 두께보다도 두껍고, 제3층(8R)(제3 실리콘(25R))의 두께보다도 얇다. 제2층(8G)의 두께는 예를 들어 약 0.6㎛ 정도다. 제3층(8R)(제3 실리콘(25R))의 두께는 제1층(8B)(제1 실리콘(25B)) 및 제2층(8G)(제2 실리콘(25G))의 두께보다도 두껍다. 제3층(8R)의 두께는 예를 들어 약 2.0㎛ 정도다.
이것에 의하면, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1층(8B)은 고체 촬상 소자(6)에 입사한 광 중의 청색 대역의 광(LB)을 흡수하고, 그 이외의 파장 대역의 광(녹색 대역의 광(LG)이나 적색 대역의 광(LR) 등)을 투과시킨다. 제2층(8G)은 고체 촬상 소자(6)에 입사한 광 중의 녹색 대역의 광(LG)을 흡수하고, 그 이외의 파장 대역의 광(적색 대역의 광(LR) 등)을 투과시킨다. 제3층(8R)은 고체 촬상 소자(6)에 입사한 광 중의 적색 대역의 광(LR)을 흡수한다.
여기서, 본 발명자는 도 10에 도시한 고체 촬상 소자(6)(모델)의 제1층(8B)과, 제2층(8G)과, 제3층(8R)에 있어서의 광의 흡수율을 시뮬레이션에 의해 구하였다. 시뮬레이션의 결과는 도 11에 도시한 바와 같다.
이것에 의하면, 파장이 약 0.40㎛ 이상 0.45㎛ 미만 정도의 광은, 그 이외의 파장 대역의 광과 비교하여, 제1층(8B)에서 흡수되기 쉽다. 또한, 파장이 약 0.40㎛ 정도의 광의 제1층(8B)에 있어서의 흡수율은 약 0.85 내지 0.87 정도다.
한편, 파장이 약 0.45㎛ 이상 0.50㎛ 미만 정도의 광은, 그 이외의 파장 대역의 광과 비교하여, 제2층(8G) 및 제3층(8R)에 있어서 흡수되기 쉽다. 그리고, 제2층(8G)에 있어서 광의 흡수율이 피크가 될 때의 파장(약 0.45㎛ 정도)은, 제3층(8R)에 있어서 광의 흡수율이 피크가 될 때의 파장(약 0.45㎛ 정도)에 비교적 가깝다. 또한, 제2층(8G)에 있어서의 광의 흡수율의 피크(약 0.46 내지 0.47 정도)는 제3층(8R)에 있어서의 광의 흡수율의 피크(약 0.43 내지 0.44 정도)에 비교적 가깝다.
이와 같이, 비교예에 따른 고체 촬상 소자(6)에서는, 비교적 가까운 파장 영역의 광이 상이한 층(제2층(8G)과 제3층(8R))에서 흡수된다. 그로 인해, 비교예에 따른 고체 촬상 소자(6)에서는, 분광 특성의 향상이라고 하는 점에 있어서는 개선의 여지가 있다. 또한, 제2층(8G) 및 제3층(8R)에 있어서의 광의 흡수율의 피크는 제1층(8B)에 있어서의 광의 흡수율의 피크보다도 낮다. 이것은, 제2층(8G) 및 제3층(8R)에 있어서 흡수되어야 할 파장 대역의 광(녹색 대역의 광(LG) 및 적색 대역의 광(LR))이 제1층(8B)에 있어서 흡수되기 쉬운 것이 원인 중 하나다. 예를 들어, 도 11에 도시한 바와 같이, 제2층(8G)에 있어서 흡수되어야 할 녹색 대역의 광(LG)은 제1층(8B)에 있어서도 비교적 높은 흡수율로 흡수된다.
이에 반해, 본 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자(2)에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)는 제1 절연체(20B) 및 제2 절연체(20G)의 내부에 각각 매설되어 있다. 그리고, 도 1에 대해서 상술한 바와 같이, 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)는, 고체 촬상 소자(1)에 입사하는 광의 파장 대역에 대응한 형상을 갖고, 제1 절연체(20B) 및 제2 절연체(20G)의 내부 각각에 있어서 주기적으로 배치되어 있다. 또한, 제3 광전 변환부(10R)는 고체 촬상 소자(2)의 하부에 있어서 예를 들어 기판 등으로서 설치되어 있다. 이들은, 도 1 및 도 2에 대해서 상술한 고체 촬상 소자(1)의 구조와 마찬가지이다.
또한, 본 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자(2)는 제2 광전 변환부(10G)와 제3 광전 변환부(10R) 사이에 설치된 반사층(3M)을 구비한다. 반사층(3M)에 대해서 예시하면, 반사층(3M)은, 예를 들어 상부 반사층과 하부 반사층을 갖는다. 상부 반사층은 상대적으로 굴절률이 상이한 제1층과 제2층의 적층 구조를 갖는다. 제1층과 제2층의 적층수는 임의다.
상부 반사층과 하부 반사층 사이에는 제어층이 설치되어 있다. 제어층은 투과 파장마다 두께(두께가 제로인 경우도 포함), 혹은 굴절률이 상이하다. 또한, 제어층의 두께가 제로인 경우, 즉, 제어층이 설치되지 않을 경우에는, 상부 반사층과 하부 반사층의 경계에 있어서 인접하는 제1층으로 이루어지는 적층체가 제어층으로서 기능한다.
본 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자(2)에서는, 반사층(3M)을 투과하는 광은 주로 적색 대역의 광(LR)이다. 그로 인해, 적색 대역의 광의 파장에 따라서 제어층의 두께와 굴절률을 적절하게 설계함으로써, 반사층(3M)은 상부 반사층 및 하부 반사층의 반사면에서 다중 반사한 광 중 특정한 파장만을 투과시킬 수 있다. 즉, 반사층(3M)은 혼색을 저감할 수 있다.
또한, 반사층(3M)이 갖는 제1층, 제2층 및 제어층으로는 무기 재료가 사용된다. 예를 들어, 그것들의 재료로서 산화 티타늄(TiO2), 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiN), 실리콘(Si), 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 등을 사용할 수 있다.
여기서, 본 발명자는, 도 8에 도시한 고체 촬상 소자(2)(모델)의 제1 광전 변환부(10B)와, 제2 광전 변환부(10G)와, 제3 광전 변환부(10R)에 있어서의 광의 흡수율을 시뮬레이션에 의해 구하였다. 시뮬레이션의 결과는 도 9 및 도 11에 도시한 바와 같다. 도 9에 도시한 바와 같이, 반사층(3M)이 설치되어 있지 않을 경우에는 파장이 약 0.45㎛ 이상 0.50㎛ 미만 정도의 광(청색 내지 녹색 대역의 광)이 제2 구조부(3G)를 투과해 제3 광전 변환부(10R)에 비교적 높은 흡수율로 흡수되고 있다. 이에 반해, 반사층(3M)이 설치되어 있는 경우, 즉 본 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자(2)에서는, 반사층(3M)이 특정한 파장의 광(적색 대역의 광(LR))만을 투과시켜 혼색을 저감할 수 있다. 그로 인해, 도 9에 도시한 바와 같이, 파장이 약 0.45㎛ 이상 0.50㎛ 미만 정도의 광(청색 내지 녹색 대역의 광)이 제3 광전 변환부(10R)에 있어서 흡수되는 비율(흡수율)을 저감할 수 있다. 이에 의해, 분광 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 제3 광전 변환부(10R)가 약 0.60㎛ 이상 0.70㎛ 미만 정도 파장 대역의 광을 흡수하는 흡수율은, 제3 광전 변환부(10R)가 그 이외의 파장 대역의 광을 흡수하는 흡수율보다도 높다. 다시 말해, 약 0.60㎛ 이상 0.70㎛ 미만 정도의 파장 대역의 광은, 그 이외의 파장 대역의 광과 비교하여, 제3 광전 변환부(10R)에서 보다 흡수되기 쉽다. 또한, 본 실시 형태의 광전 변환부(10)에 있어서의 광의 흡수율은, 비교예의 제1층(8B), 제2층(8G) 및 제3층(8R)에 있어서의 광의 흡수율보다도 높다. 약 0.40㎛ 이상 0.50㎛ 미만 정도 및 약 0.50㎛ 이상 0.60㎛ 미만 정도의 파장 대역의 광에 대해서는, 도 4에 대해서 상술한 바와 같다. 이에 의해, 본 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자(2)는 분광 특성을 더욱 향상시키고, 또한 수광량이나 수광 효율을 향상시킬 수 있다.
이어서, 본 실시 형태의 광전 변환부의 구체예에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 12a 내지 도 12c는, 본 실시 형태의 광전 변환부의 구체예를 예시하는 단면 모식도다.
도 1 및 도 2에 대해서 상술한 바와 같이, 광전 변환부(10)로서 사용되는 포토다이오드는 그 내부에서 PN 접합을 갖는다. 또한, 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)는 필러 형상을 갖는다. 여기에서는, 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)가 원기둥 형상을 갖는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 12a에 도시한 광전 변환부(10a)는, 상부에 설치된 p형층(10p)과, 하부에 설치된 n형층(10n)을 갖는다. 이것에 의하면, 도 12a에 도시한 바와 같이, 광 입사면에 대하여 수직 방향 혹은 경사 방향으로 입사한 광(L)은, 주로 PN 접합부에 흡수되어 효율적으로 광전 변환된다.
도 12b에 도시한 광전 변환부(10b)는 원기둥의 중심부에 설치된 p형층(10p)과, p형층(10p)의 주위에 설치된 n형층(10n)을 갖는다. 이것에 의하면, 도 12b에 도시한 바와 같이, 광 입사면에 대하여 경사 방향으로 입사한 광(L)은, 주로 PN 접합부에 흡수되어 효율적으로 광전 변환된다.
도 12c에 도시한 광전 변환부(10c)는 원기둥의 중심부에 설치된 절연체(22)와, 절연체(22)의 주위에 설치된 p형층(10p)과, p형층(10p)의 주위에 설치된 n형층(10n)을 갖는다. 절연체(22)는, 예를 들어 산화 실리콘(SiO2) 등으로 형성되어 있다. 이것에 의하면, 절연체(22)의 상면(폭)으로부터 입사한 광(L)은, 절연체(22)의 내부를 전파하고, 주로 PN 접합부에 흡수되어 효율적으로 광전 변환된다.
이어서, 전극의 구체예에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 13은, 본 실시 형태의 전극의 구체예를 예시하는 사시 모식도다.
본 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자는, 광전 변환부(10)에 있어서 광전 변환에 의해 발생한 전기 신호(화소 신호)를 주변 회로에 송신하거나, 광전 변환부(10)에 역 바이어스 전압을 인가하기도 한다. 그로 인해, 본 실시 형태에 따른 고체 촬상 소자에서는 전극을 배치할 필요가 있다.
도 13에 도시한 구체예에서는, 고체 촬상 소자에 입사하는 광에 대하여 투광성을 갖는 투명 전극이 설치되어 있다. 예를 들어 산화인듐 주석(ITO)막 등으로 형성된 투명 전극은 제1 광전 변환부(10B)의 상하에 배치되어 있다. 구체적으로는 제1 투명 전극(30a)은, 제1 광전 변환부(10B) 상에 배치되고, 제1 광전 변환부(10B)와 접속되어 있다. 또한, 제2 투명 전극(30b)은, 제1 광전 변환부(10B) 하에 배치되고, 제1 광전 변환부(10B)와 접속되어 있다. 즉, 제1 투명 전극(30a) 및 제2 투명 전극(30b)은, 제1 광전 변환부(10B)를 광의 입사 방향으로 개재한 위치에 설치되어 있다.
투명 전극은 고체 촬상 소자로 입사하는 광 혹은 광전 변환부의 내부를 전파하는 광에 대하여 투광성을 갖는다.
또한, 도 13에 도시한 구체예에서는 제1 광전 변환부(10B)에 접속된 전극을 예로 들어 설명했지만, 제1 투명 전극(30a) 및 제2 투명 전극(30b)의 배치 형태는, 제2 광전 변환부(10G) 및 제3 광전 변환부(10R)에 접속되는 전극에 대해서도 마찬가지이다.
도 14는 본 실시 형태의 전극의 다른 구체예를 예시하는 사시 모식도다.
도 14에 도시한 구체예에서는, 제1 광전 변환부(40B)는 각기둥 형상, 구체적으로는 판 형상을 갖는다. 그리고, 제1 광전 변환부(40B)의 표면(41B)의 법선 방향은 광의 입사 방향에 대하여 대략 수직이 되어 있다. 다시 말해, 제1 광전 변환부(40B)는 표면(41B)이 광의 입사 방향에 대략 따르도록 배치되어 있다. 그로 인해, 고체 촬상 소자에 입사하는 광은, 제1 광전 변환부(40B)의 상면(폭)으로부터 제1 광전 변환부(40B)의 내부로 진행한다.
본 구체예에서는, 전극은 제1 광전 변환부(40B)의 양단에 배치되어 있다. 구체적으로는, 제1 전극(35a)은 제1 광전 변환부(40B)의 표면(41B)과 직교하는 측면이며 광의 입사 방향과 평행하는 한쪽 측면의 측에 배치되고, 제1 광전 변환부(40B)와 접속되어 있다. 또한, 제2 전극(35b)은 제1 광전 변환부(40B)의 표면(41B)과 직교하는 측면으로서 광의 입사 방향과 평행하는 다른 쪽 측면의 측에 배치되고, 제1 광전 변환부(40B)와 접속되어 있다.
또한, 본 구체예의 제1 전극(35a) 및 제2 전극(35b)은, 투명 전극에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 13에 도시한 구체예에서는, 제1 광전 변환부(40B)에 접속된 전극을 예로 들어 설명했지만, 제1 전극(35a) 및 제2 전극(35b)의 배치 형태는, 제2 광전 변환부 및 제3 광전 변환부에 접속되는 전극에 대해서도 마찬가지이다.
이어서, 본 실시 형태의 광전 변환부의 형상 및 광전 변환부의 배치 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 15a 및 도 15b는 본 실시 형태의 광전 변환부의 형상 및 광전 변환부의 배치 형태를 예시하는 사시 모식도다.
또한, 도 15a는 본 실시 형태의 광전 변환부가 정방배치된 상태를 도시하는 사시 모식도다. 도 15b는 본 실시 형태의 광전 변환부가 육방배치된 상태를 도시하는 사시 모식도다.
도 15a 및 도 15b에 도시한 구체예에서는, 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)는 원기둥 형상을 갖는다.
도 15a에 도시한 구체예에서는, 제1 광전 변환부(10B)는 바둑판 눈 형상으로서 주기적으로 배치되어 있다. 다시 말해, 제1 광전 변환부(10B)는 주기적으로 정방배치되어 있다. 그리고, 제2 광전 변환부(10G)는 제1 광전 변환부(10B) 하에 배치되어 있다. 이때, 제2 광전 변환부(10G)의 원기둥축은, 제1 광전 변환부(10B)의 대략 원기둥축 상에 배치되어 있다. 즉, 제1 광전 변환부(10B)가 배치된 주기(p1)는 제2 광전 변환부(10G)가 배치된 주기(p1)와 같다. 그로 인해, 제2 광전 변환부(10G)는 제1 광전 변환부(10B)와 마찬가지로, 바둑판 눈 형상으로서 주기적으로 배치, 즉 정방배치되어 있다.
도 15b에 도시한 구체예에서는, 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)는 하니컴(honeycomb) 형상으로서 주기적으로 배치되어 있다. 그리고, 제1 광전 변환부(10B)는 제2 광전 변환부(10G) 상에, 서로 인접하는 3개의 제2 광전 변환부(10G)의 사이에 설치되어 있다. 즉, 제1 광전 변환부(10B) 및 제2 광전 변환부(10G)는 주기적으로 육방배치되어 있다.
도 16a 내지 도 16d는 본 실시 형태의 광전 변환부의 형상의 변형예를 예시하는 사시 모식도다.
또한, 여기에서는 제1 광전 변환부를 예로 들어 설명한다. 제2 광전 변환부의 형상은 제1 광전 변환부의 형상과 마찬가지이다.
도 16a에 도시한 구체예의 제1 광전 변환부(50B)는 뿔형 형상, 구체적으로는 원추 형상을 갖는다. 단, 제1 광전 변환부(50B)는, 원추형 형상으로 한정되지 않고, 예를 들어 삼각추 형상이나 사각추 형상 등이어도 좋다. 도 16b에 도시한 구체예의 제1 광전 변환부(60B)는 각기둥 형상, 구체적으로는 육각 기둥 형상을 갖는다. 단, 제1 광전 변환부(60B)의 형상은, 육각 기둥 형상에 한정되지 않고, 예를 들어 3각 기둥 형상이나 5각 기둥 형상 등이어도 좋다. 그리고, 도 16a에 도시한 제1 광전 변환부(50B) 및 도 16b에 도시한 제1 광전 변환부(60B)는, 도 15a에 대해서 상술한 정방배치 혹은 도 15b에 대해서 상술한 육방배치되어 있다. 또한, 도 1 및 도 2에 대해서 상술한 바와 같이, 제1 광전 변환부(50B)의 길이 방향은, 광의 입사 방향과 대략 평행하고 있다. 그로 인해, 본 변형예는 제1 광전 변환부(50B)의 저면(예를 들어 원 형상의 면)이 입사측으로서 배치될 경우 및 제1 광전 변환부(50B)의 저면이 출사측으로서 배치될 경우를 포함하고 있다.
도 16c에 도시한 구체예의 제1 광전 변환부(40B)는 사각 기둥 형상, 구체적으로는 판 형상을 갖는다. 그리고, 판 형상을 갖는 제1 광전 변환부(40B)가 병렬 배치, 즉 라인 형상 혹은 스트라이프 형상으로 배치되어 있다. 도 16d에 도시한 구체예의 제1 광전 변환부(70B)는 판 형상인 것이 십자 형상으로 형성된 구조, 즉 격자 형상 구조를 갖는다.
본 발명의 몇가지 실시 형태를 설명했지만, 이러한 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태 및 그 변형은, 발명의 범위 및 요지에 포함되며, 또한 특허 청구 범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 고체 촬상 소자로서,
    제1 절연체와, 상기 제1 절연체의 내부에 주기적으로 배치되어 제1 파장 대역에 대하여 고흡수 특성을 나타내는 형상을 나타내고 도파로 효과에 의해 상기 제1 파장 대역의 광을 선택적으로 흡수 가능한 제1 광전 변환부를 갖는 제1 구조부와,
    제2 절연체와, 상기 제2 절연체의 내부에 주기적으로 배치되어 상기 제1 파장 대역과는 상이한 제2 파장 대역에 대하여 고흡수 특성을 나타내는 형상을 나타내고 도파로 효과에 의해 상기 제2 파장 대역의 광을 선택적으로 흡수 가능한 제2 광전 변환부를 갖는 제2 구조부와,
    상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역과는 상이한 제3 파장 대역의 광을 흡수 가능한 제3 광전 변환부를 갖는 제3 구조부를 구비하고,
    상기 광의 입사 방향으로 보았을 때, 상기 제1 광전 변환부와, 상기 제2 광전 변환부와, 상기 제3 광전 변환부가 이 순서대로 배열된, 고체 촬상 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광전 변환부 및 상기 제2 광전 변환부는 필러 형상을 나타내고,
    상기 필러 형상의 길이 방향은 상기 입사 방향과 평행한, 고체 촬상 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 필러 형상은 원기둥 형상인, 고체 촬상 소자.
  4. 제2항에 있어서, 상기 필러 형상은 원추 형상인, 고체 촬상 소자.
  5. 제2항에 있어서, 상기 필러 형상은 각기둥 형상인, 고체 촬상 소자.
  6. 제2항에 있어서, 상기 필러 형상은 각뿔 형상인, 고체 촬상 소자.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 필러 형상은 원기둥 형상이며,
    상기 제2 광전 변환부의 상기 원기둥 형상의 직경은 상기 제1 광전 변환부의 상기 원기둥 형상의 직경의 1.5배인, 고체 촬상 소자.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 필러 형상은 원기둥 형상이며,
    상기 제1 광전 교환부의 상기 원기둥 형상의 직경은 0.06마이크로미터이며, 상기 제1 광전 교환부의 상기 원기둥 형상의 높이는 1.4마이크로미터인, 고체 촬상 소자.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 필러 형상은 원기둥 형상이며,
    상기 제2 광전 교환부의 상기 원기둥 형상의 직경은 0.09마이크로미터이며, 상기 제2 광전 교환부의 상기 원기둥 형상의 높이는 3.0마이크로미터인, 고체 촬상 소자.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 광전 변환부 및 상기 제2 광전 변환부는 각각 정방배치(正方配置)된, 고체 촬상 소자.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 광전 변환부 및 상기 제2 광전 변환부는 각각 육방배치(六方配置)된, 고체 촬상 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광전 변환부 및 상기 제2 광전 변환부는 각각 판 형상을 나타내고 스트라이프 형상으로 배치되며,
    상기 판 형상의 표면의 법선 방향은 상기 입사 방향과 직교한, 고체 촬상 소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광전 변환부 및 상기 제2 광전 변환부는, 각각 판 형상을 나타내고 십자 형상으로 배치되며,
    상기 판 형상의 표면의 법선 방향은 상기 입사 방향과 직교한, 고체 촬상 소자.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 광전 변환부의 배치 주기는 상기 제2 광전 변환부의 배치 주기와 같은, 고체 촬상 소자.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제3 광전 변환부는 벌크 구조를 갖는, 고체 촬상 소자.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광전 변환부와, 상기 제2 광전 변환부와, 상기 제3 광전 변환부 각각으로부터의 전기 신호를 전달하고, 상기 광에 대하여 투광성을 갖는 투명 전극을 더 구비하며,
    상기 투명 전극은, 상기 제1 광전 변환부와, 상기 제2 광전 변환부와, 상기 제3 광전 변환부 각각을 상기 입사 방향으로 개재한 위치에 배치된, 고체 촬상 소자.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제1 광전 변환부와, 상기 제2 광전 변환부와, 상기 제3 광전 변환부 각각으로부터의 전기 신호를 전달하는 전극을 더 구비하고,
    상기 전극은 상기 판 형상의 표면과 직교하는 측면의 양측에 배치된, 고체 촬상 소자.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제1 광전 변환부와, 상기 제2 광전 변환부와, 상기 제3 광전 변환부 각각으로부터의 전기 신호를 전달하는 전극을 더 구비하고,
    상기 전극은 상기 판 형상의 표면과 직교하는 측면의 양측에 배치된, 고체 촬상 소자.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1 파장 대역은 0.40마이크로미터 이상 0.50마이크로미터 미만의 파장 대역이며,
    상기 제2 파장 대역은 0.50마이크로미터 이상 0.60마이크로미터 미만의 파장 대역이며,
    상기 제3 파장 대역은 0.60마이크로미터 이상 0.70마이크로미터 미만의 파장 대역인, 고체 촬상 소자.
  20. 제1항에 있어서, 상기 제1 광전 변환부, 상기 제2 광전 변환부 및 상기 제3 광전 변환부는 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 게르마늄을 포함하여 이루어지는 군에서 선택된 어느 한 반도체 재료로 형성된, 고체 촬상 소자.
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