WO2016117381A1 - 固体撮像装置、及び、電子機器 - Google Patents

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Definitions

  • the present technology relates to a solid-state imaging device and an electronic device, and more particularly to a solid-state imaging device and an electronic device that can realize high resolution while increasing sensitivity.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the present technology has been made in view of such a situation, and is capable of realizing high resolution while improving sensitivity.
  • the solid-state imaging device includes a first photoelectric conversion unit that generates a signal charge by absorbing light of a first color component, and a photo that generates a signal charge corresponding to the amount of incident light.
  • a pixel array unit in which a plurality of pixels each having a second photoelectric conversion unit made of a diode are two-dimensionally arranged, and the pixel array unit includes the first color component by the first photoelectric conversion unit; Light of the third color component transmitted through the first photoelectric conversion unit and the first color filter that transmits the light of the second color component by the second photoelectric conversion unit.
  • the first pixel that performs photoelectric conversion and the first photoelectric conversion unit perform photoelectric conversion of the light of the first color component, and the second photoelectric conversion unit performs light of the fourth color component.
  • the second pixel that performs photoelectric conversion of the component light and the first photoelectric conversion unit perform photoelectric conversion of the first color component light, and the second photoelectric conversion unit performs the first photoelectric conversion.
  • the plurality of pixels composed of a combination with a third pixel that performs photoelectric conversion of light of the sixth color component that has passed through the photoelectric conversion unit are two-dimensionally arranged, and the first color component and the first color component 6 is a solid-state imaging device in which white (W) is obtained by mixing the six color components.
  • An electronic apparatus includes a first photoelectric conversion unit that generates a signal charge by absorbing light of a first color component, and a photodiode that generates a signal charge according to the amount of incident light.
  • a plurality of pixels having a second photoelectric conversion unit, and a pixel array unit in which the pixel array unit is arranged in a two-dimensional manner.
  • the pixel array unit includes the first color component by the first photoelectric conversion unit. Light of the third color component transmitted through the first photoelectric conversion unit and the first color filter that transmits the light of the second color component by the second photoelectric conversion unit.
  • the first pixel that performs photoelectric conversion and the first photoelectric conversion unit perform photoelectric conversion of the light of the first color component, and the second photoelectric conversion unit performs light of the fourth color component.
  • the second pixel that performs photoelectric conversion of light and the first photoelectric conversion unit perform photoelectric conversion of the light of the first color component, and the second photoelectric conversion unit performs the first photoelectric conversion.
  • the plurality of pixels composed of a combination with a third pixel that performs photoelectric conversion of the light of the sixth color component that has passed through the conversion unit are two-dimensionally arranged, and the first color component and the sixth pixel It is an electronic apparatus provided with the solid-state imaging device from which white (W) is obtained by mixing with the color component.
  • the first photoelectric conversion unit performs photoelectric conversion of the light of the first color component
  • the second photoelectric conversion unit converts the second color component of the second color component.
  • the first color filter that transmits light and the first pixel that performs photoelectric conversion of the light of the third color component that has passed through the first photoelectric conversion unit, and the first photoelectric conversion unit, the first color component
  • the second color filter that transmits the light of the fourth color component by the second photoelectric conversion unit and the photoelectric of the light of the fifth color component that has passed through the first photoelectric conversion unit.
  • the second pixel that performs conversion and the first photoelectric conversion unit perform photoelectric conversion of the light of the first color component, and the second photoelectric conversion unit transmits the first photoelectric conversion unit through the sixth photoelectric conversion unit.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a solid-state imaging device.
  • the solid-state imaging device 10 takes in incident light (image light) from a subject via an optical lens system (not shown), and converts the amount of incident light imaged on the imaging surface into an electrical signal in units of pixels. Output as a pixel signal.
  • the solid-state imaging device 10 includes a pixel array unit 21, a vertical drive circuit 22, a column signal processing circuit 23, a horizontal drive circuit 24, an output circuit 25, a control circuit 26, and an input / output terminal 27.
  • a plurality of pixels 31 are two-dimensionally arranged in the pixel array unit 21.
  • the pixel 31 includes a photodiode as a photoelectric conversion element and a plurality of pixel transistors.
  • the vertical drive circuit 22 includes, for example, a shift register, selects a predetermined pixel drive wiring 41, supplies a pulse for driving the pixel 31 to the selected pixel drive wiring 41, and sets the pixels 31 in units of rows. To drive. That is, the vertical drive circuit 22 selectively scans each pixel 31 of the pixel array unit 21 sequentially in the vertical direction in units of rows, and outputs a pixel signal based on a signal charge generated according to the amount of received light in the photodiode of each pixel 31. The signal is supplied to the column signal processing circuit 23 through the vertical signal line 42.
  • the column signal processing circuit 23 is arranged for each column of the pixels 31, and performs signal processing such as noise removal on the signal output from the pixels 31 for one row for each pixel column.
  • the column signal processing circuit 23 performs signal processing such as CDS (Correlated Double : Sampling) and A / D (Analog / Digital) conversion for removing fixed pattern noise unique to a pixel.
  • the horizontal drive circuit 24 is constituted by, for example, a shift register, and sequentially outputs horizontal scanning pulses to select each of the column signal processing circuits 23 in order, and outputs a pixel signal from each of the column signal processing circuits 23 to the horizontal signal line. 43 to output.
  • the output circuit 25 performs signal processing on the signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 23 through the horizontal signal line 43 and outputs the signals. Note that the output circuit 25 may perform only buffering, for example, or may perform black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, and the like.
  • the control circuit 26 controls the operation of each part of the solid-state imaging device 10.
  • the control circuit 26 receives an input clock signal and data for instructing an operation mode, and outputs data such as internal information of the solid-state imaging device 10. That is, the control circuit 26 uses the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock signal as a reference for operation of the vertical drive circuit 22, the column signal processing circuit 23, the horizontal drive circuit 24, and the like. And generate control signals.
  • the control circuit 26 outputs the generated clock signal and control signal to the vertical drive circuit 22, the column signal processing circuit 23, the horizontal drive circuit 24, and the like.
  • the input / output terminal 27 exchanges signals with the outside.
  • the solid-state imaging device 10 of FIG. 1 configured as described above is a CMOS image sensor called a column AD method in which column signal processing circuits 23 that perform CDS processing and A / D conversion processing are arranged for each pixel column.
  • the solid-state imaging device 10 of FIG. 1 can be a back-illuminated CMOS image sensor.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a part of the solid-state imaging device 10 of FIG. 1, and is a cross-sectional view showing the structure of a pixel 31 in which a G organic photoelectric conversion film and R, B color filters are arranged.
  • FIG. 2 illustrates four pixels 31-1 to 31-4 arranged in an arbitrary row direction among the plurality of pixels 31 arranged two-dimensionally in the pixel array unit 21.
  • photodiodes 56-1 to 56-4 and charge holding portions 57-1 to 57-4 are formed on a semiconductor substrate (silicon substrate), and a silicon (Si) layer 58 is formed. Embedded in -1 to 58-4. Further, a G organic photoelectric conversion film 52 is laminated on the semiconductor substrate, and lenses 51-1 to 51-4 are further formed.
  • an R color filter 55-1 is formed on the pixel 31-1 below the G organic photoelectric conversion film 52 with respect to the light incident side.
  • a B color filter 55-3 is formed below the G organic photoelectric conversion film 52 with respect to the light incident side. A color filter is not formed.
  • the light condensed by the lens 51-1 is incident on the G organic photoelectric conversion film 52.
  • the G organic photoelectric conversion film 52 absorbs green (G) component light in the incident light from the lens 51-1, and generates a signal charge corresponding to the green (G) component light.
  • the signal charge generated by the G organic photoelectric conversion film 52 is taken out by the transparent electrode 53-1 arranged according to the pixel pitch, and is held in the charge holding unit 57-1 through the electrode 54-1.
  • the light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52 is incident on the R color filter 55-1.
  • the R color filter 55-1 causes red (R) component light.
  • the component light is transmitted (the blue (B) component light is cut) and is incident on the photodiode 56-1.
  • the photodiode 56-1 generates a signal charge corresponding to the light of the red (R) component from the R color filter 55-1.
  • the light condensed by the lens 51-2 is incident on the G organic photoelectric conversion film 52.
  • the G organic photoelectric conversion film 52 absorbs green (G) component light in the incident light from the lens 51-2 and generates a signal charge corresponding to the green (G) component light.
  • the signal charges generated by the G organic photoelectric conversion film 52 are taken out by the transparent electrode 53-2 arranged according to the pixel pitch, and are held in the charge holding unit 57-2 through the electrode 54-2.
  • the light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52 is directly incident on the photodiode 56-2. Further, since the light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52 becomes light of red (R) component and light of blue (B), in the photodiode 56-2, red (R) and blue ( A signal charge corresponding to the light of the magenta (Mg) component which is a mixed color of B) is generated.
  • the light condensed by the lens 51-3 is incident on the G organic photoelectric conversion film 52.
  • the G organic photoelectric conversion film 52 absorbs green (G) component light in the incident light from the lens 51-3, and generates a signal charge corresponding to the green (G) component light.
  • the signal charge generated by the G organic photoelectric conversion film 52 is taken out by the transparent electrode 53-3 arranged according to the pixel pitch, and is held in the charge holding unit 57-3 via the electrode 54-3.
  • the light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52 is incident on the B color filter 55-3.
  • the light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52 becomes light of a red (R) component and light of a blue (B) component. Therefore, the B color filter 55-3 causes blue (B) light.
  • the component light is transmitted (red (R) component light is cut) and is incident on the photodiode 56-3.
  • the photodiode 56-3 generates a signal charge corresponding to the blue (B) component light from the B color filter 55-3.
  • the G organic photoelectric conversion film 52 has a green (G) component of the incident light from the lens 51-4. The light is absorbed and a signal charge corresponding to the green (G) component light is generated.
  • the photodiode 56-4 converts magenta (Mg) component light, which is a mixture of red (R) component light and blue (B) component light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52. A corresponding signal charge is generated.
  • the signal charges generated by the pixels 31-1 to 31-4 are read by the reading unit including a plurality of pixel transistors, and processed by the signal processing unit at the subsequent stage, whereby image data Is output as
  • image data Is output as
  • a signal corresponding to the green (G) component and the red (R) component according to the output from the pixel 31-1, and the output from the pixel 31-3.
  • An RGB signal is processed by signals corresponding to the green (G) component and the blue (B) component.
  • signals corresponding to the green (G) component and the magenta (Mg) component are obtained by the output from the pixel 31-2, and these signals are combined (added).
  • the W signal corresponding to the white (W) component is processed.
  • a signal corresponding to the green (G) component and the magenta (Mg) component is obtained from the output from the pixel 31-4. Therefore, by combining (adding) these signals, white (W) The W signal corresponding to the component is processed.
  • the G organic photoelectric conversion film 52 is formed for all the pixels 31. Further, an R color filter 55-1 and a B color filter 55-3 are formed below the G organic photoelectric conversion film 52. For all the pixels 31, the R color filter 55-1 or the B color filter 55-3 is formed. The filter 55-3 is not formed, but there is a pixel in which no color filter is formed.
  • the plurality of pixels 31 are arranged with 2 ⁇ 2 pixels as a repeating unit, and an R color filter 55-1 is formed in each 2 ⁇ 2 pixel.
  • the pixel (pixel 31-1 in FIG. 2) and the pixel on which the B color filter 55-3 is formed (pixel 31-3 in FIG. 2) are arranged diagonally, and the remaining diagonal color Pixels in which no filter is formed (pixels 31-2 and 31-4 in FIG. 2) are arranged.
  • 2 ⁇ 2 pixels having such a pixel arrangement are repeatedly arranged to form the G organic photoelectric conversion film 52 and the R color filter 55-1.
  • An RGB signal is obtained by performing signal processing.
  • signal processing is performed on outputs from two pixels (pixels 31-2 and 31-4 in FIG. 2) in which no color filter is formed. , W signals are obtained.
  • a signal corresponding to a green (G) component obtained from a pixel in which the R color filter 55-1 and the B color filter 55-3 are formed is used for image data by demosaic processing. Will be. Further, in 2 ⁇ 2 pixels, a signal corresponding to a green (G) component obtained from a pixel in which no color filter is formed is combined (added) with a signal corresponding to a magenta (Mg) component by signal processing. And used as a luminance signal.
  • pixels 31 arranged in the pixel array unit 21 As described above, in the first embodiment, as the pixels 31 arranged in the pixel array unit 21, pixels for improving sensitivity (pixels 31-2 and 31-4 in FIG. 2) are arranged. In addition to RGB signals, W signals can be obtained. Therefore, in the solid-state imaging device 10, when the structure in which the G organic photoelectric conversion film 52 is stacked on the semiconductor substrate having the photodiode 56 is adopted, it is possible to achieve high resolution while increasing sensitivity by the W signal. .
  • FIG. 4 is an enlarged view of a part of the solid-state imaging device 10 of FIG. 1, and is a cross-sectional view showing the structure of the pixel 31 in which the G organic photoelectric conversion film and the Ye, Cy color filters are arranged.
  • FIG. 4 illustrates four pixels 31-1 to 31-4 arranged in an arbitrary row direction among a plurality of pixels 31 arranged two-dimensionally in the pixel array unit 21.
  • photodiodes 56-1 to 56-4 and charge holding portions 57-1 to 57-4 are formed on a semiconductor substrate (silicon substrate), and a silicon (Si) layer 58 is formed. Embedded in -1 to 58-4. Further, a G organic photoelectric conversion film 52 is laminated on the semiconductor substrate, and lenses 51-1 to 51-4 are further formed.
  • a Ye color filter 61-1 is formed on the pixel 31-1 above the G organic photoelectric conversion film 52 with respect to the light incident side.
  • -3 has a Cy color filter 61-3 formed on the upper side of the G organic photoelectric conversion film 52 with respect to the light incident side.
  • the pixel 31-2 and the pixel 31-4 include a color filter. Is not formed.
  • the light condensed by the lens 51-1 is incident on the Ye color filter 61-1.
  • the light transmitted through the Ye color filter 61-1 is light of the yellow (Ye) component, that is, light in which red (R) and green (G) are mixed
  • the Ye color filter 61- 1 the mixed light of red (R) and green (G) is transmitted and is incident on the G organic photoelectric conversion film 52.
  • the G organic photoelectric conversion film 52 absorbs green (G) component light of the incident light from the Ye color filter 61-1, and generates a signal charge corresponding to the green (G) component light. .
  • the signal charge generated by the G organic photoelectric conversion film 52 is taken out by the transparent electrode 53-1 arranged according to the pixel pitch, and is held in the charge holding unit 57-1 through the electrode 54-1.
  • the light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52 is incident on the photodiode 56-1.
  • the photodiode 56-1 since the light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52 becomes light of a red (R) component, the photodiode 56-1 has a red (R) component transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52. A signal charge corresponding to light is generated.
  • the light condensed by the lens 51-2 is incident on the G organic photoelectric conversion film 52.
  • the G organic photoelectric conversion film 52 absorbs green (G) component light in the incident light from the lens 51-2 and generates a signal charge corresponding to the green (G) component light.
  • the signal charges generated by the G organic photoelectric conversion film 52 are taken out by the transparent electrode 53-2 arranged according to the pixel pitch, and are held in the charge holding unit 57-2 through the electrode 54-2.
  • the light condensed by the lens 51-2 is directly incident on the G organic photoelectric conversion film 52, and further, the G organic photoelectric conversion film The light transmitted through 52 is incident on the photodiode 56-2. Further, since the light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52 becomes light of red (R) component and light of blue (B), in the photodiode 56-2, red (R) and blue ( A signal charge corresponding to the light of the magenta (Mg) component which is a mixed color of B) is generated.
  • R red
  • Mg magenta
  • the light condensed by the lens 51-3 is incident on the Cy color filter 61-3.
  • the light transmitted through the Cy color filter 61-3 is light of a cyan (Cy) component, that is, light in which green (G) and blue (B) are mixed, and thus the Cy color filter 61- 3, the light in which green (G) and blue (B) are mixed is incident on the G organic photoelectric conversion film 52.
  • the G organic photoelectric conversion film 52 absorbs green (G) component light out of the incident light from the Cy color filter 61-3, and generates a signal charge corresponding to the green (G) component light. .
  • the signal charge generated by the G organic photoelectric conversion film 52 is taken out by the transparent electrode 53-3 arranged according to the pixel pitch, and is held in the charge holding unit 57-3 via the electrode 54-3.
  • the light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52 is incident on the photodiode 56-3.
  • the photodiode 56-3 since the light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52 becomes light of a blue (B) component, the photodiode 56-3 has a blue (B) component transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52. A signal charge corresponding to light is generated.
  • the G organic photoelectric conversion film 52 has a green (G) component of the incident light from the lens 51-4. The light is absorbed and a signal charge corresponding to the green (G) component light is generated.
  • the photodiode 56-4 converts magenta (Mg) component light, which is a mixture of red (R) component light and blue (B) component light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52. A corresponding signal charge is generated.
  • the signal charges generated by the pixels 31-1 to 31-4 are read by the reading unit including a plurality of pixel transistors, and processed by the signal processing unit at the subsequent stage, whereby image data Is output as
  • image data Is output as
  • a signal corresponding to the green (G) component and the red (R) component according to the output from the pixel 31-1, and the output from the pixel 31-3.
  • An RGB signal is processed by signals corresponding to the green (G) component and the blue (B) component.
  • signals corresponding to the green (G) component and the magenta (Mg) component are obtained by the output from the pixel 31-2, and these signals are combined (added).
  • the W signal corresponding to the white (W) component is processed.
  • a signal corresponding to the green (G) component and the magenta (Mg) component is obtained from the output from the pixel 31-4. Therefore, by combining (adding) these signals, white (W) The W signal corresponding to the component is processed.
  • the G organic photoelectric conversion film 52 is formed for all the pixels 31. Further, a Ye color filter 61-1 and a Cy color filter 61-3 are formed on the upper side of the G organic photoelectric conversion film 52. For all the pixels 31, the Ye color filter 61-1 or the Cy color filter is provided. 61-3 is not formed, but there is a pixel in which no color filter is formed.
  • the plurality of pixels 31 are arranged with 2 ⁇ 2 pixels as a repeating unit, and a Ye color filter 61-1 is formed in each 2 ⁇ 2 pixel.
  • the pixel (pixel 31-1 in FIG. 4) and the pixel (pixel 31-3 in FIG. 4) on which the Cy color filter 61-3 is formed are diagonally arranged, and the remaining diagonal color Pixels in which no filter is formed (pixels 31-2 and 31-4 in FIG. 4) are arranged.
  • the 2 ⁇ 2 pixels having such a pixel arrangement are repeatedly arranged to form the Ye color filter 61-1 and the G organic photoelectric conversion film 52.
  • An RGB signal is obtained by performing signal processing.
  • signal processing is performed on the outputs from the two pixels (pixels 31-2 and 31-4 in FIG. 4) in which no color filter is formed. , W signals are obtained.
  • a signal corresponding to a green (G) component obtained from a pixel in which the Ye color filter 61-1 and the Cy color filter 61-3 are formed is used for image data by demosaic processing. Will be. Further, in 2 ⁇ 2 pixels, a signal corresponding to a green (G) component obtained from a pixel in which no color filter is formed is combined (added) with a signal corresponding to a magenta (Mg) component by signal processing. And used as a luminance signal.
  • pixels 31 arranged in the pixel array unit 21 pixels for improving sensitivity (pixels 31-2 and 31-4 in FIG. 4) are arranged.
  • W signals can be obtained. Therefore, in the solid-state imaging device 10, when the structure in which the G organic photoelectric conversion film 52 is stacked on the semiconductor substrate having the photodiode 56 is adopted, it is possible to achieve high resolution while increasing sensitivity by the W signal. .
  • each pixel 31 is formed such that the photodiode 56 is embedded in the silicon (Si) layer 58.
  • Si silicon
  • each pixel 31 has such a buried photodiode structure. Therefore, a region for a control pixel transistor is secured and wiring is provided to the photodiode 56.
  • a pixel transistor can be stacked on the layer side.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a part of the solid-state imaging device 10 of FIG. 1, and is a cross-sectional view showing the structure of the pixel 31 from which the transparent electrode 53 is separated.
  • the pixel 31-1, the pixel 31-3, and the pixel 31-4 have the same structure as the pixel 31-1, the pixel 31-3, and the pixel 31-4 in FIG.
  • the structure of the pixel 31-2 is different from the structure of the pixel 31-2 in FIG.
  • the transparent electrode 53-2 is separated into the transparent electrode 53-2A and the transparent electrode 53-2B.
  • the transparent electrode 53-2A takes out a signal charge corresponding to the light of the green (G) component generated by the G organic photoelectric conversion film 52 and holds it in the charge holding unit 57-2A via the electrode 54-2A.
  • the transparent electrode 53-2B takes out a signal charge corresponding to the light of the green (G) component generated by the G organic photoelectric conversion film 52 and holds it in the charge holding unit 57-2B via the electrode 54-2B.
  • the color filter is not formed in the pixel 31-2 in FIG. 6, the light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52 is directly incident on the photodiode 56-2. Further, since the light transmitted through the G organic photoelectric conversion film 52 becomes light of red (R) component and light of blue (B), in the photodiode 56-2, red (R) and blue ( A signal charge corresponding to the light of the magenta (Mg) component which is a mixed color of B) is generated.
  • R red
  • Mg magenta
  • the signal processing unit in the subsequent stage uses it as a phase difference detection signal, so that the image plane phase difference method can be used. Autofocus can be realized.
  • the pixel 31-2 is a phase difference detection pixel (phase difference detection pixel) having a phase difference detection function.
  • the pixel 31-4 may be used as a phase difference detection pixel (phase difference detection pixel).
  • the structure corresponding to the first embodiment (basic structure 1: G organic photoelectric conversion film + R, B color filter) has been described as the structure of the solid-state imaging device 10.
  • the present invention can also be applied to a structure corresponding to the second embodiment (basic structure 2: G organic photoelectric conversion film + Ye, Cy color filter).
  • FIG. 7 is an enlarged view of a part of the solid-state imaging device 10 of FIG. 1, and is a cross-sectional view showing the structure of the pixel 31 when a semiconductor substrate is stacked.
  • a first semiconductor substrate 111 having a sensor circuit, a second semiconductor substrate 112 having a logic circuit, and a third semiconductor substrate 113 having a memory circuit are connected to the first semiconductor substrate 111.
  • the second semiconductor substrate 112 and the third semiconductor substrate 113 are stacked in three layers in this order.
  • the sensor circuit of the first semiconductor substrate 111 has a structure corresponding to the first embodiment.
  • the logic circuit of the second semiconductor substrate 112 includes a signal processing circuit related to signal processing for controlling a plurality of pixels 31 two-dimensionally arranged in the pixel array unit 21 and controlling communication with the outside.
  • the memory circuit of the third semiconductor substrate 113 is a circuit that temporarily holds a signal.
  • each circuit so as to correspond to the function of each semiconductor substrate, so that it is easy to enhance the functionality of the solid-state imaging device 10.
  • a sensor circuit, a logic circuit, and a memory circuit are appropriately formed so as to correspond to the functions of the first semiconductor substrate 111, the second semiconductor substrate 112, and the third semiconductor substrate 113,
  • the processing speed can be increased.
  • the shared pixel structure includes, for example, a plurality of photodiodes 56, a plurality of transfer transistors, a shared floating diffusion, and a shared other pixel transistor.
  • the structure corresponding to the first embodiment (basic structure 1: G organic photoelectric conversion film + R, B color filter) has been described as the structure of the solid-state imaging device 10.
  • the present invention can also be applied to a structure corresponding to the second embodiment (basic structure 2: G organic photoelectric conversion film + Ye, Cy color filter).
  • the photodiode 56 by forming the photodiode 56 on the semiconductor substrate and laminating the G organic photoelectric conversion film 52 on the incident light side, The sensitivity of the green (G) component can be improved and the number of pixels can be increased without deteriorating the pixel characteristics.
  • no color filter is formed in addition to the pixels (pixels 31-1 and 31-3) on which the R color filter 55-1 or the B color filter 55-3 is formed.
  • the pixels (pixels 31-2 and 31-4) By providing the pixels (pixels 31-2 and 31-4), the signals corresponding to the green (G) component and the magenta (Mg) component are combined (added), thereby supporting the white (W) component.
  • the generated W signal can be generated. Thereby, it is possible to realize high resolution while increasing sensitivity. Also, the loss of incident light can be reduced.
  • a color filter is formed in addition to the pixels (pixels 31-1 and 31-3) in which the Ye color filter 61-1 or the Cy color filter 61-3 is formed.
  • pixels (pixels 31-2 and 31-4) that are not processed, signals corresponding to the green (G) component and the magenta (Mg) component are combined (added), so that white (W) A W signal corresponding to the component can be generated.
  • G green
  • Mg magenta
  • W white
  • the present technology provides a camera module having an optical lens system or the like in addition to a solid-state imaging device, an imaging device such as a digital still camera or a video camera, a portable terminal device (for example, a smartphone or a tablet terminal) having an imaging function, or an image.
  • a camera module having an optical lens system or the like in addition to a solid-state imaging device, an imaging device such as a digital still camera or a video camera, a portable terminal device (for example, a smartphone or a tablet terminal) having an imaging function, or an image.
  • the present invention is applicable to all electronic devices having a solid-state imaging device, such as a copying machine using a solid-state imaging device as a reading unit.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a camera module having a solid-state imaging device.
  • the camera module 200 includes an optical lens system 211, a solid-state imaging device 212, an input / output unit 213, a DSP (Digital Signal Processor) circuit 214, and a CPU 215, which constitute a module.
  • a DSP Digital Signal Processor
  • the solid-state image pickup device 212 corresponds to the solid-state image pickup device 10 of FIG. 1, and as its structure, for example, the cross-sectional structure of FIG. 2 is adopted. That is, in the solid-state imaging device 212, pixels for improving sensitivity (for example, the pixels 31-2 and 31-4 in FIG. 2) are arranged.
  • the solid-state imaging device 212 takes in incident light (image light) from a subject via the optical lens system 211, converts the amount of incident light imaged on the imaging surface into an electrical signal in pixel units, and outputs a pixel signal. Output as.
  • the input / output unit 213 has a function as an input / output interface with the outside.
  • the DSP circuit 214 is a signal processing circuit that processes a signal supplied from the solid-state imaging device 212. For example, in this signal processing circuit, a signal corresponding to a green (G) component and a red (R) component according to an output from the pixel 31-1 (FIG. 2), and a pixel 31-3 (FIG. 2) RGB signals by signals corresponding to the green (G) component and the blue (B) component are processed.
  • a signal corresponding to the green (G) component and the magenta (Mg) component is obtained by the output from the pixel 31-2 (FIG. 2).
  • W signals are obtained.
  • a signal corresponding to the green (G) component and the magenta (Mg) component is obtained by the output from the pixel 31-4 (FIG. 2). Will be obtained. Note that the processing performed by the signal processing circuit described above may be performed by the solid-state imaging device 212.
  • the CPU 215 controls the optical lens system 211 and exchanges data with the input / output unit 213.
  • the module may be configured by only the optical lens system 211, the solid-state imaging device 212, and the input / output unit 213. In this case, a pixel signal from the solid-state imaging device 212 is output via the input / output unit 213.
  • the camera module 202 may be configured by an optical lens system 211, a solid-state imaging device 212, an input / output unit 213, and a DSP circuit 214. In this case, the pixel signal from the solid-state imaging device 212 is processed by the DSP circuit 214 and output via the input / output unit 213.
  • the camera modules 200, 201, and 202 are configured as described above.
  • the camera modules 200, 201, and 202 are provided with a solid-state imaging device 212 in which pixels for improving sensitivity (for example, the pixels 31-2 and 31-4 in FIG. 2) are provided.
  • pixels for improving sensitivity for example, the pixels 31-2 and 31-4 in FIG. 2
  • W signal since a W signal can be obtained, high resolution can be achieved while increasing the sensitivity by using the W signal.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of an electronic apparatus having a solid-state imaging device.
  • an electronic device such as an imaging device such as a digital still camera or a video camera, or a mobile terminal device such as a smartphone or a tablet terminal.
  • the electronic apparatus 300 includes a solid-state imaging device 301, a DSP circuit 302, a frame memory 303, a display unit 304, a recording unit 305, an operation unit 306, and a power supply unit 307.
  • the DSP circuit 302, the frame memory 303, the display unit 304, the recording unit 305, the operation unit 306, and the power supply unit 307 are connected to each other via a bus line 308.
  • the solid-state imaging device 301 corresponds to the solid-state imaging device 10 in FIG. 1, and the cross-sectional structure in FIG. 2 is adopted as the structure, for example. That is, in the solid-state imaging device 212, pixels for improving sensitivity (for example, the pixels 31-2 and 31-4 in FIG. 2) are arranged.
  • the solid-state imaging device 301 takes in incident light (image light) from a subject via an optical lens system (not shown), and converts the amount of incident light imaged on the imaging surface into an electrical signal in units of pixels. Output as a pixel signal.
  • the DSP circuit 302 is a signal processing circuit that processes a signal supplied from the solid-state imaging device 301, and corresponds to the DSP circuit 214 in FIG.
  • the DSP circuit 302 outputs image data obtained by processing a signal from the solid-state imaging device 301.
  • the frame memory 303 temporarily holds the image data processed by the DSP circuit 302 in units of frames.
  • the display unit 304 includes a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel, and displays a moving image or a still image captured by the solid-state imaging device 301.
  • the recording unit 305 records moving image or still image image data captured by the solid-state imaging device 301 on a recording medium such as a semiconductor memory or a hard disk.
  • the operation unit 306 outputs operation commands for various functions of the electronic device 300 in accordance with user operations.
  • the power supply unit 307 appropriately supplies various power sources serving as operation power sources for the DSP circuit 302, the frame memory 303, the display unit 304, the recording unit 305, and the operation unit 306 to these supply targets.
  • the electronic device 300 is configured as described above.
  • the electronic device 300 includes a solid-state imaging device 212 in which pixels for improving sensitivity (for example, the pixels 31-2 and 31-4 in FIG. 2) are provided. Since a signal can be obtained, it is possible to achieve high resolution while increasing sensitivity by the W signal.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a usage example of the solid-state imaging device 10 as an image sensor.
  • the solid-state imaging device 10 described above can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray as follows. That is, as shown in FIG. 10, not only the above-mentioned field of appreciation for taking images to be used for appreciation, but also, for example, the field of transportation, the field of home appliances, the field of medical / healthcare, the field of security.
  • the solid-state imaging device 10 can also be used in an apparatus used in the field of beauty, the field of sports, the field of agriculture, or the like.
  • a device for taking an image for viewing eg, a digital camera, a smartphone, a mobile phone with a camera function, etc.
  • the solid-state imaging device 10 can be used in the electronic device 300).
  • the solid-state imaging device 10 can be used as a device used for traffic such as a monitoring camera, a distance measuring sensor for measuring a distance between vehicles, and the like.
  • a device that is used for home appliances such as a television receiver, a refrigerator, and an air conditioner to capture a user's gesture and perform device operations according to the gesture.
  • the solid-state imaging device 10 is used in a device used for medical treatment or health care such as an endoscope or a blood vessel photographing device that receives infrared light. can do.
  • the solid-state imaging device 10 can be used in devices used for security, such as surveillance cameras for crime prevention and cameras for personal authentication.
  • the solid-state imaging device 10 can be used in a device used for beauty, such as a skin measuring device for photographing the skin and a microscope for photographing the scalp.
  • the solid-state imaging device 10 can be used in sports devices such as action cameras and wearable cameras for sports applications.
  • the solid-state imaging device 10 can be used in devices used for agriculture, such as a camera for monitoring the state of fields and crops.
  • the present technology can take the following configurations.
  • a first photoelectric conversion unit that absorbs light of the first color component and generates a signal charge
  • a pixel array unit in which a plurality of pixels having a second photoelectric conversion unit made of a photodiode that generates a signal charge according to the amount of incident light is arranged two-dimensionally, The pixel array section is The first photoelectric conversion unit performs photoelectric conversion of the light of the first color component, The second photoelectric conversion unit performs photoelectric conversion of the first color filter that transmits the light of the second color component and the light of the third color component that has passed through the first photoelectric conversion unit.
  • Pixels The first photoelectric conversion unit performs photoelectric conversion of the light of the first color component
  • the second photoelectric conversion unit performs photoelectric conversion of the second color filter that transmits the light of the fourth color component and the light of the fifth color component that transmits the first photoelectric conversion unit.
  • Pixels The first photoelectric conversion unit performs photoelectric conversion of the light of the first color component
  • the plurality of pixels composed of a combination with a third pixel that performs photoelectric conversion of light of the sixth color component that has passed through the first photoelectric conversion unit by the second photoelectric conversion unit are arranged in a two-dimensional manner
  • the first color filter and the second color filter are disposed below the first photoelectric conversion unit with respect to a light incident side,
  • the first color component is green (G);
  • the second color component is red (R);
  • the third color component is red (R);
  • the fourth color component is blue (B);
  • the fifth color component is blue (B);
  • Mg magenta
  • the photodiode is formed as an embedded photodiode, The solid-state imaging device according to (2) or (3), wherein a control pixel transistor is formed on the wiring layer side with respect to the photodiode.
  • the third pixel is configured as a phase difference detection pixel having a structure in which a transparent electrode for extracting a signal charge generated by the first photoelectric conversion unit is separated.
  • a solid-state imaging device according to claim 1. A first semiconductor substrate having a sensor circuit including the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit; A second semiconductor substrate having a logic circuit; A third semiconductor substrate having a memory circuit is stacked in three layers in the order of the second semiconductor substrate and the third semiconductor substrate, with the first semiconductor substrate as the uppermost layer.
  • the first color filter and the second color filter are disposed on the upper side of the first photoelectric conversion unit with respect to a light incident side,
  • the first color component is green (G);
  • the second color component is yellow (Ye),
  • the third color component is red (R);
  • the fourth color component is cyan (Cy);
  • the fifth color component is blue (B);
  • Mg magenta
  • the plurality of pixels are arranged by repeating 2 ⁇ 2 pixels, In the 2 ⁇ 2 pixel, the first pixel and the second pixel are arranged diagonally, and the third pixel is arranged in the remaining diagonal.
  • Solid-state imaging device In the pixel array unit, The plurality of pixels are arranged by repeating 2 ⁇ 2 pixels, In the 2 ⁇ 2 pixel, the first pixel and the second pixel are arranged diagonally, and the third pixel is arranged in the remaining diagonal. (7) Solid-state imaging device.
  • the photodiode is formed as an embedded photodiode, The solid-state imaging device according to (7) or (8), wherein a control pixel transistor is formed on the wiring layer side with respect to the photodiode.
  • the third pixel is configured as a phase difference detection pixel having a structure in which a transparent electrode for extracting a signal charge generated by the first photoelectric conversion unit is separated. (7) to (9) A solid-state imaging device according to claim 1.
  • a first photoelectric conversion unit that absorbs light of the first color component and generates a signal charge
  • a pixel array unit in which a plurality of pixels having a second photoelectric conversion unit made of a photodiode that generates a signal charge according to the amount of incident light is arranged in a two-dimensional manner, The pixel array section is The first photoelectric conversion unit performs photoelectric conversion of the light of the first color component, The second photoelectric conversion unit performs photoelectric conversion of the first color filter that transmits the light of the second color component and the light of the third color component that has passed through the first photoelectric conversion unit.
  • Pixels The first photoelectric conversion unit performs photoelectric conversion of the light of the first color component
  • the second photoelectric conversion unit performs photoelectric conversion of the second color filter that transmits the light of the fourth color component and the light of the fifth color component that transmits the first photoelectric conversion unit.
  • Pixels The first photoelectric conversion unit performs photoelectric conversion of the light of the first color component
  • the plurality of pixels composed of a combination with a third pixel that performs photoelectric conversion of light of the sixth color component that has passed through the first photoelectric conversion unit by the second photoelectric conversion unit are arranged in a two-dimensional manner
  • Has been An electronic apparatus comprising a solid-state imaging device that obtains white (W) by mixing the first color component and the sixth color component.
  • solid-state imaging device 21 pixel array section, 31 pixels, 23 column signal processing circuit, 26 control circuit, 51 lens, 52 G organic photoelectric conversion film, 53 transparent electrode, 54 electrode, 55-1 R color filter, 55-3 B color filter, 56 photodiode, 57 charge holding part, 58 silicon layer, 61-1 Ye color filter, 61-3 Cy color filter, 111 first semiconductor substrate, 112 second semiconductor substrate, 113 third semiconductor Substrate, 200, 201, 202 camera module, 212 solid-state imaging device, 300 electronic device, 301 solid-state imaging device

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Abstract

　本技術は、感度を高めつつ、高解像度化を実現することができる固体撮像装置、及び、電子機器に関する。 画素アレイ部には、第１の光電変換部により、第１の色成分の光の光電変換を行い、第２の光電変換部により、第２の色成分の光を透過させる第１のカラーフィルタ及び第１の光電変換部を透過した第３の色成分の光の光電変換を行う第１の画素と、第１の光電変換部により、第１の色成分の光の光電変換を行い、第２の光電変換部により、第４の色成分の光を透過させる第２のカラーフィルタ及び第１の光電変換部を透過した第５の色成分の光の光電変換を行う第２の画素と、第１の光電変換部により、第１の色成分の光の光電変換を行い、第２の光電変換部により、第１の光電変換部を透過した第６の色成分の光の光電変換を行う第３の画素との組み合わせからなる複数の画素が２次元状に配列されており、第１の色成分と第６の色成分とを混合することで白（Ｗ）が得られる。

Description

固体撮像装置、及び、電子機器
　本技術は、固体撮像装置、及び、電子機器に関し、特に、感度を高めつつ、高解像度化を実現することができるようにした固体撮像装置、及び、電子機器に関する。
　従来、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の固体撮像装置において、高解像度化を図る場合には、画素の微細化で対応するのが一般的であるが、画素特性や感度の劣化が生じてしまう。そのため、固体撮像装置において、高解像度化を図るための構造として、有機光電変換膜を、フォトダイオードを有するシリコン基板に積層させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７－３１１５５０号公報
　しかしながら、特許文献１に開示されている構造であると、感度向上のための画素が設けられていないため、感度を高めつつ、高解像度化を実現することが困難であった。
　本技術はこのような状況に鑑みてなされたものであり、感度を高めつつ、高解像度化を実現することができるようにするものである。
　本技術の第１の側面の固体撮像装置は、第１の色成分の光を吸収して信号電荷を生成する第１の光電変換部と、入射光の光量に応じた信号電荷を生成するフォトダイオードからなる第２の光電変換部とを有する複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を備え、前記画素アレイ部は、前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、前記第２の光電変換部により、第２の色成分の光を透過させる第１のカラーフィルタ及び前記第１の光電変換部を透過した第３の色成分の光の光電変換を行う第１の画素と、前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、前記第２の光電変換部により、第４の色成分の光を透過させる第２のカラーフィルタ及び前記第１の光電変換部を透過した第５の色成分の光の光電変換を行う第２の画素と、前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、前記第２の光電変換部により、前記第１の光電変換部を透過した第６の色成分の光の光電変換を行う第３の画素との組み合わせからなる前記複数の画素が２次元状に配列されており、前記第１の色成分と前記第６の色成分とを混合することで白（Ｗ）が得られる固体撮像装置である。
　本技術の第２の側面の電子機器は、第１の色成分の光を吸収して信号電荷を生成する第１の光電変換部と、入射光の光量に応じた信号電荷を生成するフォトダイオードからなる第２の光電変換部とを有する複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を有し、前記画素アレイ部は、前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、前記第２の光電変換部により、第２の色成分の光を透過させる第１のカラーフィルタ及び前記第１の光電変換部を透過した第３の色成分の光の光電変換を行う第１の画素と、前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、前記第２の光電変換部により、第４の色成分の光を透過させる第２のカラーフィルタ及び前記第１の光電変換部を透過した第５の色成分の光の光電変換を行う第２の画素と、前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、前記第２の光電変換部により、前記第１の光電変換部を透過した第６の色成分の光の光電変換を行う第３の画素との組み合わせからなる前記複数の画素が２次元状に配列されており、前記第１の色成分と前記第６の色成分とを混合することで白（Ｗ）が得られる固体撮像装置を備える電子機器である。
　本技術の第１の側面及び第２の側面においては、第１の光電変換部により、第１の色成分の光の光電変換を行い、第２の光電変換部により、第２の色成分の光を透過させる第１のカラーフィルタ及び第１の光電変換部を透過した第３の色成分の光の光電変換を行う第１の画素と、第１の光電変換部により、第１の色成分の光の光電変換を行い、第２の光電変換部により、第４の色成分の光を透過させる第２のカラーフィルタ及び第１の光電変換部を透過した第５の色成分の光の光電変換を行う第２の画素と、第１の光電変換部により、第１の色成分の光の光電変換を行い、第２の光電変換部により、第１の光電変換部を透過した第６の色成分の光の光電変換を行う第３の画素との組み合わせからなる複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部において、第１の色成分と第６の色成分とを混合することで白（Ｗ）が得られる。
　本技術の第１の側面及び第２の側面によれば、感度を高めつつ、高解像度化を実現することができる。
　なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
固体撮像装置の構成例を示す図である。 Ｇ有機光電変換膜とＲ，Ｂカラーフィルタが配置された画素の構造を示す断面図である。 各画素に配置されるＧ有機光電変換膜とＲ，Ｂカラーフィルタとの関係を示す図である。 Ｇ有機光電変換膜とＹｅ，Ｃｙカラーフィルタが配置された画素の構造を示す断面図である。 各画素に配置されるＧ有機光電変換膜とＹｅ，Ｃｙカラーフィルタとの関係を示す図である。 透明電極が分離された画素の構造を示す断面図である。 半導体基板を積層させた場合における画素の構造を示す断面図である。 固体撮像装置を有するカメラモジュールの構成例を示す図である。 固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示す図である。 固体撮像装置の使用例を示す図である。
　以下、図面を参照しながら本技術の実施の形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．固体撮像装置の構成
２．第１の実施の形態：基本構造１（Ｇ有機光電変換膜＋Ｒ，Ｂカラーフィルタ）
３．第２の実施の形態：基本構造２（Ｇ有機光電変換膜＋Ｙｅ，Ｃｙカラーフィルタ）
４．第３の実施の形態：埋め込みフォトダイオード構造
５．第４の実施の形態：透明電極分離構造
６．第５の実施の形態：半導体基板積層構造
７．カメラモジュールの構成
８．電子機器の構成
９．固体撮像装置の使用例
＜１．固体撮像装置の構成＞
（固体撮像装置の構成）
　図１は、固体撮像装置の構成例を示す図である。
　図１の固体撮像装置１０は、例えば、CMOSイメージセンサ等のイメージセンサである。固体撮像装置１０は、光学レンズ系（不図示）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
　図１において、固体撮像装置１０は、画素アレイ部２１、垂直駆動回路２２、カラム信号処理回路２３、水平駆動回路２４、出力回路２５、制御回路２６、及び、入出力端子２７を含んで構成される。
　画素アレイ部２１には、複数の画素３１が２次元状に配列される。画素３１は、光電変換素子としてのフォトダイオードと、複数の画素トランジスタを有して構成される。
　垂直駆動回路２２は、例えばシフトレジスタによって構成され、所定の画素駆動配線４１を選択して、選択された画素駆動配線４１に画素３１を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素３１を駆動する。すなわち、垂直駆動回路２２は、画素アレイ部２１の各画素３１を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素３１のフォトダイオードにおいて受光量に応じて生成された信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線４２を通してカラム信号処理回路２３に供給する。
　カラム信号処理回路２３は、画素３１の列ごとに配置されており、１行分の画素３１から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。例えば、カラム信号処理回路２３は、画素固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）及びA/D（Analog/Digital）変換等の信号処理を行う。
　水平駆動回路２４は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路２３の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路２３の各々から画素信号を水平信号線４３に出力させる。
　出力回路２５は、カラム信号処理回路２３の各々から水平信号線４３を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。なお、出力回路２５は、例えば、バッファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などが行われる場合もある。
　制御回路２６は、固体撮像装置１０の各部の動作を制御する。例えば、制御回路２６は、入力クロック信号と、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また、固体撮像装置１０の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路２６は、垂直同期信号、水平同期信号、及び、マスタクロック信号に基づいて、垂直駆動回路２２、カラム信号処理回路２３、及び、水平駆動回路２４などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。制御回路２６は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路２２、カラム信号処理回路２３、及び、水平駆動回路２４などに出力する。
　入出力端子２７は、外部と信号のやりとりを行う。
　以上のように構成される、図１の固体撮像装置１０は、CDS処理とA/D変換処理を行うカラム信号処理回路２３が画素列ごとに配置されたカラムＡＤ方式と呼ばれるCMOSイメージセンサとされる。また、図１の固体撮像装置１０は、裏面照射型のCMOSイメージセンサとすることができる。
＜２．第１の実施の形態＞
　次に、第１の実施の形態における固体撮像装置１０の詳細構造について説明する。図２は、図１の固体撮像装置１０の一部を拡大したものであって、Ｇ有機光電変換膜とＲ，Ｂカラーフィルタが配置された画素３１の構造を示す断面図である。図２においては、画素アレイ部２１に２次元状に配列された複数の画素３１のうち、任意の行方向に配置された４つの画素３１－１乃至３１－４が例示されている。
　画素３１－１乃至３１－４においては、半導体基板（シリコン基板）上に、フォトダイオード５６－１乃至５６－４及び電荷保持部５７－１乃至５７－４が形成され、シリコン（Ｓｉ）層５８－１乃至５８－４に埋め込まれている。また、半導体基板上には、Ｇ有機光電変換膜５２が積層され、さらに、レンズ５１－１乃至５１－４が形成されている。また、画素３１－１乃至３１－４のうち、画素３１－１には、光が入射する側に対して、Ｇ有機光電変換膜５２の下側にＲカラーフィルタ５５－１が形成され、画素３１－３には、光が入射する側に対して、Ｇ有機光電変換膜５２の下側にＢカラーフィルタ５５－３が形成されているが、画素３１－２と画素３１－４には、カラーフィルタが形成されていない。
　画素３１－１においては、レンズ５１－１により集光された光が、Ｇ有機光電変換膜５２に入射される。Ｇ有機光電変換膜５２は、レンズ５１－１からの入射光のうち、緑（Ｇ）の成分の光を吸収して、緑（Ｇ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。Ｇ有機光電変換膜５２により生成された信号電荷は、画素ピッチに応じて配置されている透明電極５３－１により取り出され、電極５４－１を介して電荷保持部５７－１に保持される。
　また、レンズ５１－１からの入射光のうち、Ｇ有機光電変換膜５２を透過した光は、Ｒカラーフィルタ５５－１に入射される。ここで、Ｇ有機光電変換膜５２を透過する光は、赤（Ｒ）の成分の光と、青（Ｂ）の成分の光となるので、Ｒカラーフィルタ５５－１によって、赤（Ｒ）の成分の光が透過され（青（Ｂ）の成分の光がカットされ）、フォトダイオード５６－１に入射される。フォトダイオード５６－１は、Ｒカラーフィルタ５５－１からの赤（Ｒ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。
　すなわち、画素３１－１においては、緑（Ｇ）の成分の光と、赤（Ｒ）の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
　画素３１－２においては、レンズ５１－２により集光された光が、Ｇ有機光電変換膜５２に入射される。Ｇ有機光電変換膜５２は、レンズ５１－２からの入射光のうち、緑（Ｇ）の成分の光を吸収して、緑（Ｇ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。Ｇ有機光電変換膜５２により生成された信号電荷は、画素ピッチに応じて配置されている透明電極５３－２により取り出され、電極５４－２を介して電荷保持部５７－２に保持される。
　ここで、画素３１－２には、カラーフィルタが形成されていないため、Ｇ有機光電変換膜５２を透過した光は、直接、フォトダイオード５６－２に入射される。また、Ｇ有機光電変換膜５２を透過する光は、赤（Ｒ）の成分の光と、青（Ｂ）の成分の光となるので、フォトダイオード５６－２では、赤（Ｒ）と青（Ｂ）の混色であるマゼンタ（Ｍｇ）の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
　すなわち、画素３１－２においては、緑（Ｇ）の成分の光と、マゼンタ（Ｍｇ）の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
　画素３１－３においては、レンズ５１－３により集光された光が、Ｇ有機光電変換膜５２に入射される。Ｇ有機光電変換膜５２は、レンズ５１－３からの入射光のうち、緑（Ｇ）の成分の光を吸収して、緑（Ｇ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。Ｇ有機光電変換膜５２により生成された信号電荷は、画素ピッチに応じて配置されている透明電極５３－３により取り出され、電極５４－３を介して電荷保持部５７－３に保持される。
　また、レンズ５１－３からの入射光のうち、Ｇ有機光電変換膜５２を透過した光は、Ｂカラーフィルタ５５－３に入射される。ここで、Ｇ有機光電変換膜５２を透過する光は、赤（Ｒ）の成分の光と、青（Ｂ）の成分の光となるので、Ｂカラーフィルタ５５－３によって、青（Ｂ）の成分の光が透過され（赤（Ｒ）の成分の光がカットされ）、フォトダイオード５６－３に入射される。フォトダイオード５６－３は、Ｂカラーフィルタ５５－３からの青（Ｂ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。
　すなわち、画素３１－３においては、緑（Ｇ）の成分の光と、青（Ｂ）の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
　画素３１－４においては、画素３１－２と同様に、カラーフィルタが形成されていないため、Ｇ有機光電変換膜５２は、レンズ５１－４からの入射光のうち、緑（Ｇ）の成分の光を吸収して、緑（Ｇ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。また、フォトダイオード５６－４は、Ｇ有機光電変換膜５２を透過した赤（Ｒ）の成分の光と、青（Ｂ）の成分の光との混色であるマゼンタ（Ｍｇ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。
　すなわち、画素３１－４においては、緑（Ｇ）の成分の光と、マゼンタ（Ｍｇ）の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
　以上のようにして、画素３１－１乃至３１－４により生成された信号電荷は、複数の画素トランジスタからなる読み出し部により読み出されて、後段の信号処理部により処理されることで、画像データとして出力される。ここで、後段の信号処理部においては、画素３１－１からの出力に応じた緑（Ｇ）の成分と赤（Ｒ）の成分に対応した信号と、画素３１－３からの出力に応じた緑（Ｇ）の成分と青（Ｂ）の成分に対応した信号によるＲＧＢ信号が処理されることになる。
　また、後段の信号処理部においては、画素３１－２からの出力によって、緑（Ｇ）の成分とマゼンタ（Ｍｇ）の成分に対応した信号が得られるので、それらの信号を合成（加算）することで、白（Ｗ）の成分に対応したＷ信号が処理されることになる。同様に、画素３１－４からの出力によって、緑（Ｇ）の成分とマゼンタ（Ｍｇ）の成分に対応した信号が得られるので、それらの信号を合成（加算）することで、白（Ｗ）の成分に対応したＷ信号が処理されることになる。
　ここで、図３に示すように、第１の実施の形態における画素アレイ部２１においては、全ての画素３１に対して、Ｇ有機光電変換膜５２が形成される。また、Ｇ有機光電変換膜５２の下側に、Ｒカラーフィルタ５５－１と、Ｂカラーフィルタ５５－３が形成されるが、全ての画素３１に対して、Ｒカラーフィルタ５５－１又はＢカラーフィルタ５５－３が形成されるのではなく、カラーフィルタが形成されていない画素が存在している。
　すなわち、第１の実施の形態における画素アレイ部２１において、複数の画素３１は、２×２画素を繰り返しの単位として配置され、各２×２画素には、Ｒカラーフィルタ５５－１が形成された画素（図２の画素３１－１）と、Ｂカラーフィルタ５５－３が形成された画素（図２の画素３１－３）とが対角に配置されるとともに、残った対角に、カラーフィルタが形成されていない画素（図２の画素３１－２，３１－４）がそれぞれ配置される。
　そして、第１の実施の形態における画素アレイ部２１において、このような画素の配置からなる２×２画素が繰り返し配置されることで、Ｇ有機光電変換膜５２とＲカラーフィルタ５５－１が形成された画素（図２の画素３１－１）からの出力と、Ｇ有機光電変換膜５２とＢカラーフィルタ５５－３が形成された画素（図２の画素３１－３）からの出力に対して信号処理を施すことによって、ＲＧＢ信号が得られる。また、第１の実施の形態における画素アレイ部２１において、カラーフィルタが形成されていない２つの画素（図２の画素３１－２，３１－４）からの出力に対して信号処理を施すことによって、Ｗ信号が得られる。
　換言すれば、２×２画素において、Ｒカラーフィルタ５５－１とＢカラーフィルタ５５－３が形成された画素から得られる緑（Ｇ）の成分に対応した信号は、デモザイク処理によって画像データに用いられることになる。また、２×２画素において、カラーフィルタが形成されていない画素から得られる緑（Ｇ）の成分に対応した信号は、信号処理によって、マゼンタ（Ｍｇ）の成分に対応した信号と合成（加算）され、輝度信号として用いられることになる。
　このように、第１の実施の形態においては、画素アレイ部２１に配置される画素３１として、感度向上のための画素（図２の画素３１－２，３１－４）を配置することで、ＲＧＢ信号のほかに、Ｗ信号を得ることができる。そのため、固体撮像装置１０において、Ｇ有機光電変換膜５２を、フォトダイオード５６を有する半導体基板に積層させる構造を採用した場合に、Ｗ信号によって感度を高めつつ、高解像度化を実現することができる。
＜３．第２の実施の形態＞
　次に、第２の実施の形態における固体撮像装置１０の詳細構造について説明する。図４は、図１の固体撮像装置１０の一部を拡大したものであって、Ｇ有機光電変換膜とＹｅ，Ｃｙカラーフィルタが配置された画素３１の構造を示す断面図である。図４においては、画素アレイ部２１に２次元状に配列された複数の画素３１のうち、任意の行方向に配置された４つの画素３１－１乃至３１－４が例示されている。
　画素３１－１乃至３１－４においては、半導体基板（シリコン基板）上に、フォトダイオード５６－１乃至５６－４及び電荷保持部５７－１乃至５７－４が形成され、シリコン（Ｓｉ）層５８－１乃至５８－４に埋め込まれている。また、半導体基板上には、Ｇ有機光電変換膜５２が積層され、さらに、レンズ５１－１乃至５１－４が形成されている。また、画素３１－１乃至３１－４のうち、画素３１－１には、光が入射する側に対して、Ｇ有機光電変換膜５２の上側にＹｅカラーフィルタ６１－１が形成され、画素３１－３には、光が入射する側に対して、Ｇ有機光電変換膜５２の上側にＣｙカラーフィルタ６１－３が形成されているが、画素３１－２と画素３１－４には、カラーフィルタが形成されていない。
　画素３１－１においては、レンズ５１－１により集光された光が、Ｙｅカラーフィルタ６１－１に入射される。ここで、Ｙｅカラーフィルタ６１－１を透過する光は、イエロー（Ｙｅ）の成分の光、すなわち、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）とが混合された光となるので、Ｙｅカラーフィルタ６１－１によって、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）とが混合された光が透過され、Ｇ有機光電変換膜５２に入射される。
　Ｇ有機光電変換膜５２は、Ｙｅカラーフィルタ６１－１からの入射光のうち、緑（Ｇ）の成分の光を吸収して、緑（Ｇ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。Ｇ有機光電変換膜５２により生成された信号電荷は、画素ピッチに応じて配置されている透明電極５３－１により取り出され、電極５４－１を介して電荷保持部５７－１に保持される。
　また、Ｇ有機光電変換膜５２を透過した光は、フォトダイオード５６－１に入射される。ここで、Ｇ有機光電変換膜５２を透過する光は、赤（Ｒ）の成分の光となるので、フォトダイオード５６－１は、Ｇ有機光電変換膜５２を透過した赤（Ｒ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。
　すなわち、画素３１－１においては、緑（Ｇ）の成分の光と、赤（Ｒ）の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
　画素３１－２においては、レンズ５１－２により集光された光が、Ｇ有機光電変換膜５２に入射される。Ｇ有機光電変換膜５２は、レンズ５１－２からの入射光のうち、緑（Ｇ）の成分の光を吸収して、緑（Ｇ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。Ｇ有機光電変換膜５２により生成された信号電荷は、画素ピッチに応じて配置されている透明電極５３－２により取り出され、電極５４－２を介して電荷保持部５７－２に保持される。
　ここで、画素３１－２には、カラーフィルタが形成されていないため、レンズ５１－２により集光された光は、直接、Ｇ有機光電変換膜５２に入射され、さらに、Ｇ有機光電変換膜５２を透過した光が、フォトダイオード５６－２に入射される。また、Ｇ有機光電変換膜５２を透過する光は、赤（Ｒ）の成分の光と、青（Ｂ）の成分の光となるので、フォトダイオード５６－２では、赤（Ｒ）と青（Ｂ）の混色であるマゼンタ（Ｍｇ）の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
　すなわち、画素３１－２においては、緑（Ｇ）の成分の光と、マゼンタ（Ｍｇ）の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
　画素３１－３においては、レンズ５１－３により集光された光が、Ｃｙカラーフィルタ６１－３に入射される。ここで、Ｃｙカラーフィルタ６１－３を透過する光は、シアン（Ｃｙ）の成分の光、すなわち、緑（Ｇ）と青（Ｂ）とが混合された光となるので、Ｃｙカラーフィルタ６１－３によって、緑（Ｇ）と青（Ｂ）とが混合された光がＧ有機光電変換膜５２に入射される。
　Ｇ有機光電変換膜５２は、Ｃｙカラーフィルタ６１－３からの入射光のうち、緑（Ｇ）の成分の光を吸収して、緑（Ｇ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。Ｇ有機光電変換膜５２により生成された信号電荷は、画素ピッチに応じて配置されている透明電極５３－３により取り出され、電極５４－３を介して電荷保持部５７－３に保持される。
　また、Ｇ有機光電変換膜５２を透過した光は、フォトダイオード５６－３に入射される。ここで、Ｇ有機光電変換膜５２を透過する光は、青（Ｂ）の成分の光となるので、フォトダイオード５６－３は、Ｇ有機光電変換膜５２を透過した青（Ｂ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。
　すなわち、画素３１－３においては、緑（Ｇ）の成分の光と、青（Ｂ）の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
　画素３１－４においては、画素３１－２と同様に、カラーフィルタが形成されていないため、Ｇ有機光電変換膜５２は、レンズ５１－４からの入射光のうち、緑（Ｇ）の成分の光を吸収して、緑（Ｇ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。また、フォトダイオード５６－４は、Ｇ有機光電変換膜５２を透過した赤（Ｒ）の成分の光と、青（Ｂ）の成分の光との混色であるマゼンタ（Ｍｇ）の成分の光に対応した信号電荷を生成する。
　すなわち、画素３１－４においては、緑（Ｇ）の成分の光と、マゼンタ（Ｍｇ）の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
　以上のようにして、画素３１－１乃至３１－４により生成された信号電荷は、複数の画素トランジスタからなる読み出し部により読み出されて、後段の信号処理部により処理されることで、画像データとして出力される。ここで、後段の信号処理部においては、画素３１－１からの出力に応じた緑（Ｇ）の成分と赤（Ｒ）の成分に対応した信号と、画素３１－３からの出力に応じた緑（Ｇ）の成分と青（Ｂ）の成分に対応した信号によるＲＧＢ信号が処理されることになる。
　また、後段の信号処理部においては、画素３１－２からの出力によって、緑（Ｇ）の成分とマゼンタ（Ｍｇ）の成分に対応した信号が得られるので、それらの信号を合成（加算）することで、白（Ｗ）の成分に対応したＷ信号が処理されることになる。同様に、画素３１－４からの出力によって、緑（Ｇ）の成分とマゼンタ（Ｍｇ）の成分に対応した信号が得られるので、それらの信号を合成（加算）することで、白（Ｗ）の成分に対応したＷ信号が処理されることになる。
　ここで、図５に示すように、第２の実施の形態における画素アレイ部２１においては、全ての画素３１に対して、Ｇ有機光電変換膜５２が形成される。また、Ｇ有機光電変換膜５２の上側に、Ｙｅカラーフィルタ６１－１と、Ｃｙカラーフィルタ６１－３が形成されるが、全ての画素３１に対して、Ｙｅカラーフィルタ６１－１又はＣｙカラーフィルタ６１－３が形成されるのではなく、カラーフィルタが形成されていない画素が存在している。
　すなわち、第２の実施の形態における画素アレイ部２１において、複数の画素３１は、２×２画素を繰り返しの単位として配置され、各２×２画素には、Ｙｅカラーフィルタ６１－１が形成された画素（図４の画素３１－１）と、Ｃｙカラーフィルタ６１－３が形成された画素（図４の画素３１－３）とが対角に配置されるとともに、残った対角に、カラーフィルタが形成されていない画素（図４の画素３１－２，３１－４）がそれぞれ配置される。
　そして、第２の実施の形態における画素アレイ部２１において、このような画素の配置からなる２×２画素が繰り返し配置されることで、Ｙｅカラーフィルタ６１－１とＧ有機光電変換膜５２が形成された画素（図４の画素３１－１）からの出力と、Ｃｙカラーフィルタ６１－３とＧ有機光電変換膜５２が形成された画素（図４の画素３１－３）からの出力に対して信号処理を施すことによって、ＲＧＢ信号が得られる。また、第２の実施の形態における画素アレイ部２１において、カラーフィルタが形成されていない２つの画素（図４の画素３１－２，３１－４）からの出力に対して信号処理を施すことによって、Ｗ信号が得られる。
　換言すれば、２×２画素において、Ｙｅカラーフィルタ６１－１とＣｙカラーフィルタ６１－３が形成された画素から得られる緑（Ｇ）の成分に対応した信号は、デモザイク処理によって画像データに用いられることになる。また、２×２画素において、カラーフィルタが形成されていない画素から得られる緑（Ｇ）の成分に対応した信号は、信号処理によって、マゼンタ（Ｍｇ）の成分に対応した信号と合成（加算）され、輝度信号として用いられることになる。
　このように、第２の実施の形態においては、画素アレイ部２１に配置される画素３１として、感度向上のための画素（図４の画素３１－２，３１－４）を配置することで、ＲＧＢ信号のほかに、Ｗ信号を得ることができる。そのため、固体撮像装置１０において、Ｇ有機光電変換膜５２を、フォトダイオード５６を有する半導体基板に積層させる構造を採用した場合に、Ｗ信号によって感度を高めつつ、高解像度化を実現することができる。
＜４．第３の実施の形態＞
　次に、第３の実施の形態における固体撮像装置１０の詳細構造について説明する。上述した第１の実施の形態と、第２の実施の形態において、各画素３１では、シリコン（Ｓｉ）層５８に、フォトダイオード５６が埋め込まれるように形成されている。裏面照射型の固体撮像装置１０において、各画素３１では、このような埋め込み型のフォトダイオード構造を有することから、制御用の画素トランジスタのための領域を確保し、フォトダイオード５６に対して、配線層側に、画素トランジスタを積層することが可能となる。
＜５．第４の実施の形態＞
　次に、第４の実施の形態における固体撮像装置１０の詳細構造について説明する。図６は、図１の固体撮像装置１０の一部を拡大したものであって、透明電極５３が分離された画素３１の構造を示す断面図である。
　図６において、画素３１－１、画素３１－３、及び、画素３１－４は、図２の画素３１－１、画素３１－３、及び、画素３１－４と同様の構造を有しているが、画素３１－２の構造が、図２の画素３１－２の構造と異なっている。
　すなわち、図６の画素３１－２においては、透明電極５３－２が、透明電極５３－２Ａと透明電極５３－２Ｂとに分離されている。透明電極５３－２Ａは、Ｇ有機光電変換膜５２により生成された、緑（Ｇ）の成分の光に対応した信号電荷を取り出して、電極５４－２Ａを介して電荷保持部５７－２Ａに保持させる。透明電極５３－２Ｂは、Ｇ有機光電変換膜５２により生成された、緑（Ｇ）の成分の光に対応した信号電荷を取り出して、電極５４－２Ｂを介して電荷保持部５７－２Ｂに保持させる。
　ここで、図６の画素３１－２には、カラーフィルタが形成されていないため、Ｇ有機光電変換膜５２を透過した光は、直接、フォトダイオード５６－２に入射される。また、Ｇ有機光電変換膜５２を透過する光は、赤（Ｒ）の成分の光と、青（Ｂ）の成分の光となるので、フォトダイオード５６－２では、赤（Ｒ）と青（Ｂ）の混色であるマゼンタ（Ｍｇ）の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
　すなわち、図６の画素３１－２では、緑（Ｇ）の成分の光と、マゼンタ（Ｍｇ）の成分の光に対応した信号電荷が生成されるが、一対の透明電極５３－２Ａと透明電極５３－２Ｂのそれぞれにより、Ｇ有機光電変換膜５２により生成された信号電荷が取り出されるため、後段の信号処理部においては、それを位相差検出用信号として用いることで、像面位相差方式のオートフォーカスを実現することができる。換言すれば、画素３１－２は、位相差の検出機能を有する位相差検出用の画素（位相差検出用画素）であると言える。なお、同様にして、画素３１－４を、位相差検出用の画素（位相差検出用画素）として利用するようにしてもよい。
　なお、図６においては、固体撮像装置１０の構造として、第１の実施の形態に対応した構造（基本構造１：Ｇ有機光電変換膜＋Ｒ，Ｂカラーフィルタ）を説明したが、同様に、第２の実施の形態に対応した構造（基本構造２：Ｇ有機光電変換膜＋Ｙｅ，Ｃｙカラーフィルタ）に適用することもできる。
＜６．第５の実施の形態＞
　次に、第５の実施の形態における固体撮像装置１０の詳細構造について説明する。図７は、図１の固体撮像装置１０の一部を拡大したものであって、半導体基板を積層させた場合における画素３１の構造を示す断面図である。
　図７においては、センサ回路を有する第１の半導体基板１１１と、ロジック回路を有する第２の半導体基板１１２と、メモリ回路を有する第３の半導体基板１１３とが、第１の半導体基板１１１を最上層として、第２の半導体基板１１２、第３の半導体基板１１３の順に３層に積層されている。
　第１の半導体基板１１１のセンサ回路は、第１の実施の形態に対応した構造を有している。第２の半導体基板１１２のロジック回路は、画素アレイ部２１に２次元に配列された複数の画素３１の制御や、外部との通信の制御を行う信号処理に係る信号処理回路を含んでいる。また、第３の半導体基板１１３のメモリ回路は、一時的に信号を保持する回路である。
　以上のような積層型構造を採用して、各半導体基板の機能に対応するように、各回路を適切に形成することが可能であるので、固体撮像装置１０を高機能化することを容易に実現することができる。例えば、第１の半導体基板１１１と、第２の半導体基板１１２と、第３の半導体基板１１３の各機能に対応するように、センサ回路と、ロジック回路と、メモリ回路を適切に形成して、画素アレイ部２１に２次元に配列された複数の画素３１を共有画素構造とすることで、処理を高速化することができる。この共有画素構造は、例えば、複数のフォトダイオード５６と、複数の転送トランジスタと、共有する１つのフローティングディフュージョンと、共有する１つずつの他の画素トランジスタとから構成される。
　なお、図７においては、固体撮像装置１０の構造として、第１の実施の形態に対応した構造（基本構造１：Ｇ有機光電変換膜＋Ｒ，Ｂカラーフィルタ）を説明したが、同様に、第２の実施の形態に対応した構造（基本構造２：Ｇ有機光電変換膜＋Ｙｅ，Ｃｙカラーフィルタ）に適用することもできる。
　以上のように、第１の実施の形態乃至第５の実施の形態においては、半導体基板にフォトダイオード５６を形成しつつ、その入射光側に、Ｇ有機光電変換膜５２を積層することで、緑（Ｇ）の成分の感度を向上させるとともに、画素特性を劣化させることなく、多画素化を図ることができる。
　第１の実施の形態の場合には、Ｒカラーフィルタ５５－１又はＢカラーフィルタ５５－３が形成される画素（画素３１－１，３１－３）のほかに、カラーフィルタが形成されていない画素（画素３１－２，３１－４）を設けることで、緑（Ｇ）の成分とマゼンタ（Ｍｇ）の成分に対応した信号を合成（加算）することにより、白（Ｗ）の成分に対応したＷ信号を生成することが可能となる。これにより、感度を高めつつ、高解像度化を実現することができる。また、入射光のロスを削減することもできる。
　また、第２の実施の形態の場合も同様に、Ｙｅカラーフィルタ６１－１又はＣｙカラーフィルタ６１－３が形成される画素（画素３１－１，３１－３）のほかに、カラーフィルタが形成されていない画素（画素３１－２，３１－４）を設けることで、緑（Ｇ）の成分とマゼンタ（Ｍｇ）の成分に対応した信号を合成（加算）することにより、白（Ｗ）の成分に対応したＷ信号を生成することが可能となる。これにより、感度を高めつつ、高解像度化を実現することができる。また、入射光のロスを削減することもできる。
＜７．カメラモジュールの構成＞
　本技術は、固体撮像装置への適用に限られるものではない。すなわち、本技術は、固体撮像装置のほかに光学レンズ系等を有するカメラモジュール、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置、撮像機能を有する携帯端末装置（例えばスマートフォンやタブレット型端末）、又は画像読取部に固体撮像装置を用いる複写機など、固体撮像装置を有する電子機器全般に対して適用可能である。
　図８は、固体撮像装置を有するカメラモジュールの構成例を示す図である。
　図８において、カメラモジュール２００は、光学レンズ系２１１、固体撮像装置２１２、入出力部２１３、DSP（Digital Signal Processor）回路２１４、及び、CPU２１５を１つに組み込んで、モジュールを構成している。
　固体撮像装置２１２は、図１の固体撮像装置１０に対応しており、その構造として、例えば、図２の断面構造が採用されている。すなわち、固体撮像装置２１２においては、感度向上のための画素（例えば、図２の画素３１－２，３１－４）が配置されている。固体撮像装置２１２は、光学レンズ系２１１を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。入出力部２１３は、外部との入出力のインターフェースとしての機能を有する。
　DSP回路２１４は、固体撮像装置２１２から供給される信号を処理する信号処理回路である。例えば、この信号処理回路では、画素３１－１（図２）からの出力に応じた緑（Ｇ）の成分と赤（Ｒ）の成分に対応した信号と、画素３１－３（図２）からの出力に緑（Ｇ）の成分と青（Ｂ）の成分に対応した信号によるＲＧＢ信号が処理されることになる。
　また、信号処理回路では、画素３１－２（図２）からの出力によって、緑（Ｇ）の成分とマゼンタ（Ｍｇ）の成分に対応した信号が得られるので、それらの信号を合成することで、Ｗ信号が得られることになる。同様に、画素３１－４（図２）からの出力によって、緑（Ｇ）の成分とマゼンタ（Ｍｇ）の成分に対応した信号が得られるので、それらの信号を合成することで、Ｗ信号が得られることになる。なお、上述した信号処理回路が行う処理が、固体撮像装置２１２により行われるようにしてもよい。
　CPU２１５は、光学レンズ系２１１の制御や、入出力部２１３との間でデータのやりとりなどを行う。
　また、カメラモジュール２０１としては、例えば、光学レンズ系２１１、固体撮像装置２１２、及び、入出力部２１３のみでモジュールが構成されるようにしてもよい。この場合、固体撮像装置２１２からの画素信号が入出力部２１３を介して出力される。さらに、カメラモジュール２０２としては、光学レンズ系２１１、固体撮像装置２１２、入出力部２１３、及び、DSP回路２１４によりモジュールが構成されるようにしてもよい。この場合、固体撮像装置２１２からの画素信号は、DSP回路２１４により処理され、入出力部２１３を介して出力される。
　カメラモジュール２００，２０１，２０２は、以上のように構成される。カメラモジュール２００，２０１，２０２においては、感度向上のための画素（例えば、図２の画素３１－２，３１－４）が配置されている固体撮像装置２１２が設けられているため、ＲＧＢ信号のほかに、Ｗ信号を得ることができるので、このＷ信号によって感度を高めつつ、高解像度化を実現することができる。
＜８．電子機器の構成＞
　図９は、固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示す図である。
　図９の電子機器３００は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯端末装置などの電子機器である。
　図９において、電子機器３００は、固体撮像装置３０１、DSP回路３０２、フレームメモリ３０３、表示部３０４、記録部３０５、操作部３０６、及び、電源部３０７から構成される。また、電子機器３００において、DSP回路３０２、フレームメモリ３０３、表示部３０４、記録部３０５、操作部３０６、及び、電源部３０７は、バスライン３０８を介して相互に接続されている。
　固体撮像装置３０１は、図１の固体撮像装置１０に対応しており、その構造として、例えば、図２の断面構造が採用されている。すなわち、固体撮像装置２１２においては、感度向上のための画素（例えば、図２の画素３１－２，３１－４）が配置されている。固体撮像装置３０１は、光学レンズ系（不図示）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
　DSP回路３０２は、固体撮像装置３０１から供給される信号を処理する信号処理回路であって、図８のDSP回路２１４に対応している。DSP回路３０２は、固体撮像装置３０１からの信号を処理して得られる画像データを出力する。フレームメモリ３０３は、DSP回路３０２により処理された画像データを、フレーム単位で一時的に保持する。
　表示部３０４は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等のパネル型表示装置からなり、固体撮像装置３０１で撮像された動画又は静止画を表示する。記録部３０５は、固体撮像装置３０１で撮像された動画又は静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体に記録する。
　操作部３０６は、ユーザによる操作に従い、電子機器３００が有する各種の機能についての操作指令を出力する。電源部３０７は、DSP回路３０２、フレームメモリ３０３、表示部３０４、記録部３０５、及び、操作部３０６の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
　電子機器３００は、以上のように構成される。電子機器３００においては、感度向上のための画素（例えば、図２の画素３１－２，３１－４）が配置されている固体撮像装置２１２が設けられているため、ＲＧＢ信号のほかに、Ｗ信号を得ることができるので、このＷ信号によって感度を高めつつ、高解像度化を実現することができる。
＜９．固体撮像装置の使用例＞
　図１０は、イメージセンサとしての固体撮像装置１０の使用例を示す図である。
　上述した固体撮像装置１０は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。すなわち、図１０に示すように、上述した、鑑賞の用に供される画像を撮影する鑑賞の分野だけでなく、例えば、交通の分野、家電の分野、医療・ヘルスケアの分野、セキュリティの分野、美容の分野、スポーツの分野、又は、農業の分野などにおいて用いられる装置でも、固体撮像装置１０を使用することができる。
　具体的には、上述したように、鑑賞の分野において、例えば、デジタルカメラやスマートフォン、カメラ機能付きの携帯電話機等の、鑑賞の用に供される画像を撮影するための装置（例えば図９の電子機器３００）で、固体撮像装置１０を使用することができる。
　交通の分野において、例えば、自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
　家電の分野において、例えば、ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、テレビ受像機や冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。また、医療・ヘルスケアの分野において、例えば、内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
　セキュリティの分野において、例えば、防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。また、美容の分野において、例えば、肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
　スポーツの分野において、例えば、スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。また、農業の分野において、例えば、畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置で、固体撮像装置１０を使用することができる。
　なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上述した複数の実施の形態の全て又は一部を組み合わせた形態を採用することができる。
　また、本技術は、以下のような構成をとることができる。
（１）
　第１の色成分の光を吸収して信号電荷を生成する第１の光電変換部と、
　入射光の光量に応じた信号電荷を生成するフォトダイオードからなる第２の光電変換部と
　を有する複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を備え、
　前記画素アレイ部は、
　　前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、
　　前記第２の光電変換部により、第２の色成分の光を透過させる第１のカラーフィルタ及び前記第１の光電変換部を透過した第３の色成分の光の光電変換を行う
　第１の画素と、
　　前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、
　　前記第２の光電変換部により、第４の色成分の光を透過させる第２のカラーフィルタ及び前記第１の光電変換部を透過した第５の色成分の光の光電変換を行う
　第２の画素と、
　　前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、
　　前記第２の光電変換部により、前記第１の光電変換部を透過した第６の色成分の光の光電変換を行う
　第３の画素と
　の組み合わせからなる前記複数の画素が２次元状に配列されており、
　前記第１の色成分と前記第６の色成分とを混合することで白（Ｗ）が得られる
　固体撮像装置。
（２）
　前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタは、光が入射する側に対して、前記第１の光電変換部の下側に配置されており、
　前記第１の色成分は、緑（Ｇ）であり、
　前記第２の色成分は、赤（Ｒ）であり、
　前記第３の色成分は、赤（Ｒ）であり、
　前記第４の色成分は、青（Ｂ）であり、
　前記第５の色成分は、青（Ｂ）であり、
　前記第６の色成分は、マゼンタ（Ｍｇ）である
　（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
　前記画素アレイ部において、
　　前記複数の画素は、２×２画素を繰り返し単位として配置され、
　　前記２×２画素には、前記第１の画素と前記第２の画素とが対角に配置されるとともに、残った対角に、前記第３の画素がそれぞれ配置される
　（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
　前記フォトダイオードは、埋め込み型のフォトダイオードとして形成され、
　前記フォトダイオードに対して、配線層側に、制御用の画素トランジスタが形成される
　（２）又は（３）に記載の固体撮像装置。
（５）
　前記第３の画素は、前記第１の光電変換部により生成された信号電荷を取り出す透明電極が分離された構造からなる位相差検出用の画素として構成される
　（２）乃至（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）
　前記第１の光電変換部及び前記第２の光電変換部を含むセンサ回路を有する第１の半導体基板と、
　ロジック回路を有する第２の半導体基板と、
　メモリ回路を有する第３の半導体基板と
　が前記第１の半導体基板を最上層として、前記第２の半導体基板、前記第３の半導体基板の順に３層に積層されている
　（２）乃至（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（７）
　前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタは、光が入射する側に対して、前記第１の光電変換部の上側に配置されており、
　前記第１の色成分は、緑（Ｇ）であり、
　前記第２の色成分は、イエロー（Ｙｅ）であり、
　前記第３の色成分は、赤（Ｒ）であり、
　前記第４の色成分は、シアン（Ｃｙ）であり、
　前記第５の色成分は、青（Ｂ）であり、
　前記第６の色成分は、マゼンタ（Ｍｇ）である
　（１）に記載の固体撮像装置。
（８）
　前記画素アレイ部において、
　　前記複数の画素は、２×２画素を繰り返し単位として配置され、
　　前記２×２画素には、前記第１の画素と前記第２の画素とが対角に配置されるとともに、残った対角に、前記第３の画素がそれぞれ配置される
　（７）に記載の固体撮像装置。
（９）
　前記フォトダイオードは、埋め込み型のフォトダイオードとして形成され、
　前記フォトダイオードに対して、配線層側に、制御用の画素トランジスタが形成される
　（７）又は（８）に記載の固体撮像装置。
（１０）
　前記第３の画素は、前記第１の光電変換部により生成された信号電荷を取り出す透明電極が分離された構造からなる位相差検出用の画素として構成される
　（７）乃至（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１１）
　前記第１の光電変換部及び前記第２の光電変換部を含むセンサ回路を有する第１の半導体基板と、
　ロジック回路を有する第２の半導体基板と、
　メモリ回路を有する第３の半導体基板と
　が前記第１の半導体基板を最上層として、前記第２の半導体基板、前記第３の半導体基板の順に３層に積層されている
　（７）乃至（１０）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１２）
　第１の色成分の光を吸収して信号電荷を生成する第１の光電変換部と、
　入射光の光量に応じた信号電荷を生成するフォトダイオードからなる第２の光電変換部と
　を有する複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を有し、
　前記画素アレイ部は、
　　前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、
　　前記第２の光電変換部により、第２の色成分の光を透過させる第１のカラーフィルタ及び前記第１の光電変換部を透過した第３の色成分の光の光電変換を行う
　第１の画素と、
　　前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、
　　前記第２の光電変換部により、第４の色成分の光を透過させる第２のカラーフィルタ及び前記第１の光電変換部を透過した第５の色成分の光の光電変換を行う
　第２の画素と、
　　前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、
　　前記第２の光電変換部により、前記第１の光電変換部を透過した第６の色成分の光の光電変換を行う
　第３の画素と
　の組み合わせからなる前記複数の画素が２次元状に配列されており、
　前記第１の色成分と前記第６の色成分とを混合することで白（Ｗ）が得られる
　固体撮像装置を備える
　電子機器。
　１０　固体撮像装置，　２１　画素アレイ部，　３１　画素，　２３　カラム信号処理回路，　２６　制御回路，　５１　レンズ，　５２　Ｇ有機光電変換膜，　５３　透明電極，　５４　電極，　５５－１　Ｒカラーフィルタ，　５５－３　Ｂカラーフィルタ，　５６　フォトダイオード，　５７　電荷保持部，　５８　シリコン層，　６１－１　Ｙｅカラーフィルタ，　６１－３　Ｃｙカラーフィルタ，　１１１　第１の半導体基板，　１１２　第２の半導体基板，　１１３　第３の半導体基板，　２００，２０１，２０２　カメラモジュール，　２１２　固体撮像装置，　３００　電子機器，　３０１　固体撮像装置

Claims (12)

  1. 　第１の色成分の光を吸収して信号電荷を生成する第１の光電変換部と、
    　入射光の光量に応じた信号電荷を生成するフォトダイオードからなる第２の光電変換部と
    　を有する複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を備え、
    　前記画素アレイ部は、
    　　前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、
    　　前記第２の光電変換部により、第２の色成分の光を透過させる第１のカラーフィルタ及び前記第１の光電変換部を透過した第３の色成分の光の光電変換を行う
    　第１の画素と、
    　　前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、
    　　前記第２の光電変換部により、第４の色成分の光を透過させる第２のカラーフィルタ及び前記第１の光電変換部を透過した第５の色成分の光の光電変換を行う
    　第２の画素と、
    　　前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、
    　　前記第２の光電変換部により、前記第１の光電変換部を透過した第６の色成分の光の光電変換を行う
    　第３の画素と
    　の組み合わせからなる前記複数の画素が２次元状に配列されており、
    　前記第１の色成分と前記第６の色成分とを混合することで白（Ｗ）が得られる
    　固体撮像装置。
  2. 　前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタは、光が入射する側に対して、前記第１の光電変換部の下側に配置されており、
    　前記第１の色成分は、緑（Ｇ）であり、
    　前記第２の色成分は、赤（Ｒ）であり、
    　前記第３の色成分は、赤（Ｒ）であり、
    　前記第４の色成分は、青（Ｂ）であり、
    　前記第５の色成分は、青（Ｂ）であり、
    　前記第６の色成分は、マゼンタ（Ｍｇ）である
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 　前記画素アレイ部において、
    　　前記複数の画素は、２×２画素を繰り返し単位として配置され、
    　　前記２×２画素には、前記第１の画素と前記第２の画素とが対角に配置されるとともに、残った対角に、前記第３の画素がそれぞれ配置される
    　請求項２に記載の固体撮像装置。
  4. 　前記フォトダイオードは、埋め込み型のフォトダイオードとして形成され、
    　前記フォトダイオードに対して、配線層側に、制御用の画素トランジスタが形成される
    　請求項２に記載の固体撮像装置。
  5. 　前記第３の画素は、前記第１の光電変換部により生成された信号電荷を取り出す透明電極が分離された構造からなる位相差検出用の画素として構成される
    　請求項２に記載の固体撮像装置。
  6. 　前記第１の光電変換部及び前記第２の光電変換部を含むセンサ回路を有する第１の半導体基板と、
    　ロジック回路を有する第２の半導体基板と、
    　メモリ回路を有する第３の半導体基板と
    　が前記第１の半導体基板を最上層として、前記第２の半導体基板、前記第３の半導体基板の順に３層に積層されている
    　請求項２に記載の固体撮像装置。
  7. 　前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタは、光が入射する側に対して、前記第１の光電変換部の上側に配置されており、
    　前記第１の色成分は、緑（Ｇ）であり、
    　前記第２の色成分は、イエロー（Ｙｅ）であり、
    　前記第３の色成分は、赤（Ｒ）であり、
    　前記第４の色成分は、シアン（Ｃｙ）であり、
    　前記第５の色成分は、青（Ｂ）であり、
    　前記第６の色成分は、マゼンタ（Ｍｇ）である
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  8. 　前記画素アレイ部において、
    　　前記複数の画素は、２×２画素を繰り返し単位として配置され、
    　　前記２×２画素には、前記第１の画素と前記第２の画素とが対角に配置されるとともに、残った対角に、前記第３の画素がそれぞれ配置される
    　請求項７に記載の固体撮像装置。
  9. 　前記フォトダイオードは、埋め込み型のフォトダイオードとして形成され、
    　前記フォトダイオードに対して、配線層側に、制御用の画素トランジスタが形成される
    　請求項７に記載の固体撮像装置。
  10. 　前記第３の画素は、前記第１の光電変換部により生成された信号電荷を取り出す透明電極が分離された構造からなる位相差検出用の画素として構成される
    　請求項７に記載の固体撮像装置。
  11. 　前記第１の光電変換部及び前記第２の光電変換部を含むセンサ回路を有する第１の半導体基板と、
    　ロジック回路を有する第２の半導体基板と、
    　メモリ回路を有する第３の半導体基板と
    　が前記第１の半導体基板を最上層として、前記第２の半導体基板、前記第３の半導体基板の順に３層に積層されている
    　請求項７に記載の固体撮像装置。
  12. 　第１の色成分の光を吸収して信号電荷を生成する第１の光電変換部と、
    　入射光の光量に応じた信号電荷を生成するフォトダイオードからなる第２の光電変換部と
    　を有する複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ部を有し、
    　前記画素アレイ部は、
    　　前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、
    　　前記第２の光電変換部により、第２の色成分の光を透過させる第１のカラーフィルタ及び前記第１の光電変換部を透過した第３の色成分の光の光電変換を行う
    　第１の画素と、
    　　前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、
    　　前記第２の光電変換部により、第４の色成分の光を透過させる第２のカラーフィルタ及び前記第１の光電変換部を透過した第５の色成分の光の光電変換を行う
    　第２の画素と、
    　　前記第１の光電変換部により、前記第１の色成分の光の光電変換を行い、
    　　前記第２の光電変換部により、前記第１の光電変換部を透過した第６の色成分の光の光電変換を行う
    　第３の画素と
    　の組み合わせからなる前記複数の画素が２次元状に配列されており、
    　前記第１の色成分と前記第６の色成分とを混合することで白（Ｗ）が得られる
    　固体撮像装置を備える
    　電子機器。
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