WO2022138901A1 - 撮像装置、または撮像装置を備えた電子機器 - Google Patents

撮像装置、または撮像装置を備えた電子機器 Download PDF

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image pickup
light
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琢己 山口
Original Assignee
株式会社 Rosnes
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures

Definitions

  • the present invention relates to an image pickup device, and more particularly to an image pickup device in which wavelength-restrictable pixels are arranged in a matrix. It also relates to an electronic device provided with an image pickup device.
  • BSI Backside illumination
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a pixel portion of a conventional back-illuminated CMOS image sensor.
  • the pixel 1 has a structure of a circuit portion 2 on the front surface of the semiconductor substrate, a light receiving portion 3 on the back surface, and a pixel separation portion 4.
  • Patent Document 1 shows a basic back-illuminated pixel configuration.
  • a red (R), green (G), and blue (B) color filter 5 is formed on the light receiving unit 3 used in a mobile phone or the like.
  • a wavelength limiting filter 6 is arranged between the CMOS image sensor and the camera lens.
  • the wavelength limiting filter 6 is a filter for cutting a wavelength band that is unnecessary for the CMOS image sensor, and in the case of FIG. 2, it is an infrared cut filter.
  • the light that has passed through the lens of the camera includes straight light 7 and oblique light 8. When the oblique light 8 is incident on a pixel, a boundary region between red (R) and green (G), a boundary region between green (G) and blue, and the like, signals of different colors are generated in adjacent pixels, so that colors are mixed. Challenges occur.
  • the oblique light 8 that has passed through the red (R) color filter is incident on the light receiving unit 3 corresponding to the adjacent green (G) color filter, so that the light receiving unit 3 of the green (G) has the light receiving unit 3.
  • a signal due to electrons photoelectrically converted by red light is generated, and is mixed with a signal due to electrons photoelectrically converted by green light that should be originally generated in the light receiving unit 3 of green (G).
  • One method is to increase the width of the pixel separation unit 4 in order to suppress such color mixing, but the size of the pixel 1 should be reduced for the purpose of miniaturization, high pixel count, and high sensitivity.
  • the size of the pixel 1 is limited to 2 um or more because of the trade-off relationship with the above.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a pixel portion in which a light-shielding portion is provided between a pixel and an adjacent pixel.
  • a light-shielding portion 9 By providing the light-shielding portion 9 between the pixel 1 and the adjacent pixel 1, the probability that the oblique light 8 enters the adjacent pixel can be reduced, so that color mixing can be suppressed.
  • Patent Document 2 Such a configuration is shown in Patent Document 2, and a rectangular pixel having a side of 2 um or less is realized as a pixel dimension.
  • the pixel 1 has been made smaller and more sensitive, so that the camera unit has been made smaller, has higher pixels, and has higher sensitivity. rice field.
  • FIG. 4 shows the spectral characteristics of the silicon (Si) semiconductor of the light receiving portion.
  • the wavelength band of visible light is said to be 380 nm to 780 nm.
  • distance sensor cameras mounted on mobile phones and cars, surveillance cameras, etc. often use near-infrared sensitivity for imaging, and the typical wavelengths of the near-infrared rays are 850 nm and 940 nm.
  • the wavelength of the LED light emitting element is often used.
  • the pixel size is larger than the wavelength, so that all wavelengths reach the light receiving unit 3. Therefore, when the wavelength is limited by the camera, the wavelength limiting filter 6 is required.
  • the wavelength limiting filter 6 cannot be removed by the conventional pixel configurations of FIGS. 2 and 3, so that the camera has at least a CMOS image sensor and a wavelength limiting filter. 6 and three types of camera lenses are required, and it has not been possible to reduce the thickness of the camera by the thickness of the wavelength limiting filter 6.
  • An object of the present invention is to obtain an image pickup device having pixels having a wavelength limit function or an electronic device provided with the image pickup device without separately preparing a wavelength limit filter in order to realize miniaturization and thinning of the camera. To provide.
  • the image pickup apparatus has a back-illuminated pixel.
  • the refractive index of the region covering the opening is n1
  • the width ⁇ 1 of the opening of the pixel is set.
  • ⁇ 1 wavelength ⁇ 0 ⁇ n1 It is characterized in that the cutoff wavelength is ⁇ 0.
  • the region covering the opening is a material containing silicon and oxygen and the wavelength ⁇ 0 is 940 nm, It is characterized by having a portion in which the width of the opening is 648.28 nm or less, or the pixel size of the back-illuminated type is 668.28 nm or less.
  • the region covering the opening is a material containing silicon and oxygen and the wavelength ⁇ 0 is 850 nm, It is characterized by having a portion in which the width of the opening is 586.21 nm or less, or the pixel size of the back-illuminated type is 606.21 nm or less.
  • the region covering the opening is a material containing silicon and oxygen and the wavelength ⁇ 0 is 780 nm, It is characterized by having a portion in which the width of the opening is 537.93 nm or less, or the pixel size of the back-illuminated type is 557.93 nm or less.
  • the region covering the opening is a material containing silicon and nitrogen and the wavelength ⁇ 0 is 940 nm, It is characterized by having a portion where the width of the opening is 470.00 nm or less, or the pixel size of the back-illuminated type is 490.00 nm or less.
  • the region covering the opening is a material containing silicon and nitrogen and the wavelength ⁇ 0 is 850 nm, It is characterized by having a portion where the width of the opening is 425.00 nm or less, or the pixel size of the back-illuminated type is 445.00 nm or less.
  • the region covering the opening is a material containing silicon and nitrogen and the wavelength ⁇ 0 is 780 nm, It is characterized by having a portion in which the width of the opening is 390.00 nm or less, or the pixel size of the back-illuminated type is 410.00 nm or less.
  • the region covering the opening is characterized by being a material containing silicon, oxygen and nitrogen.
  • It is characterized by having at least the back-illuminated type pixel having a white filter.
  • the dimension of the pixel is ( ⁇ 1 + X).
  • the refractive index of the back surface coating layer is the same as the refractive index of the region covering the opening, or the back surface coating layer. Is characterized in that the refractive index of is smaller than the refractive index of the region covering the opening.
  • the pixels having different widths ⁇ 1 of the opening are characterized in that the refractive index of the region covering the opening is different. And.
  • the refractive index of the region covering the opening of the first pixel having a relatively long cutoff wavelength is at least the first. It is characterized in that the cutoff wavelength is shorter than that of one pixel and is larger than the refractive index of the region covering the opening of the second pixel.
  • a light receiving portion a separation portion arranged between the light receiving portion adjacent to the light receiving portion and the light receiving portion in the previous period, an opening through which light can be incident between the separated portions, and a region or surface coating covering the opening.
  • the width ⁇ 1 of the opening of the pixel is set to n1 when the refractive index of the region covering the opening or the surface coating layer is n1.
  • a pixel having ⁇ 1 wavelength ⁇ 0 ⁇ n1 is provided, and the cutoff wavelength is ⁇ 0.
  • the dimension of the pixel is ( ⁇ 1 + X).
  • the region covering the opening or the back surface coating layer is a laminated film including a layer having a refractive index n1.
  • FIG. 1 is a back-illuminated pixel structure having a wavelength limiting structure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a pixel portion of a conventional back-illuminated CMOS image sensor.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a pixel portion in which a light-shielding portion is provided between a pixel and an adjacent pixel.
  • FIG. 4 shows the spectral characteristics of silicon (Si), which is the light receiving portion of the CMOS image sensor.
  • FIG. 5 is a pixel structure having a surface covering layer in the opening on the back surface.
  • FIG. 6 is a pixel structure having a surface coating layer in an opening sandwiched between DTIs.
  • FIG. 7 is a pixel structure in which a light-shielding portion is embedded in an imaging portion.
  • FIG. 8 shows a pixel structure in which the separation unit is embedded in the image pickup unit.
  • an image pickup device having a back-illuminated pixel having a wavelength limiting filter function, or an electronic device provided with the image pickup device.
  • FIG. 1 is a back-illuminated pixel structure having a wavelength limiting structure.
  • FIG. 1 is an example in which four types of filters 5 of red (R), green (G), blue (B), and white (W) are formed.
  • the white (W) light receiving unit performs photoelectric conversion of both visible light and near-infrared light.
  • the wavelength limiting filter 6 required in the conventional camera shown in FIG. 3 is removed.
  • the pixel is composed of a light-shielding portion 13, an opening 12 through which light can pass, and a wavelength-limited region 11.
  • a pixel whose wavelength can be limited is realized by a combination of the width of the opening 12 of the pixel and the refractive index of the region 11.
  • the wavelengths of typical near-infrared LED light emitting elements used in mobile phones and surveillance cameras are 940 nm and 850 nm.
  • the range of visible light is said to be 380 to 780 nm. Therefore, pixels having a wavelength limiting function of 940 nm, 850 nm, and 780 nm are industrially useful.
  • the region 11 will be described below assuming that the region 11 is in a vacuum.
  • This wavelength ⁇ 0 is called the cutoff wavelength.
  • Light having a wavelength longer than 940 nm is attenuated as the wavelength becomes longer.
  • the width of the opening 12 in vacuum is proportional to the wavelength ⁇ 0 at which attenuation starts abruptly. Therefore, by narrowing down the conditions of the pixel opening 12, the wavelength limitation can be realized by the pixel itself.
  • the width of the opening 12 of the pixel 1 in vacuum is 850 nm
  • Light having a wavelength longer than 850 nm is attenuated as the wavelength becomes longer.
  • the region 11 in the opening 12 is not vacuumed but is filled with a material having a refractive index n1.
  • the wavelength ⁇ 0 in vacuum becomes the wavelength ⁇ 1 when entering the region 11.
  • the opening 12 covered by the region 11 of the refractive index n1 has a wavelength longer than ⁇ 1. Can be difficult to pass through.
  • the width of the opening 12 covered with the region 11 having the refractive index n1 is ⁇ 1, it is possible to make it difficult to pass a wavelength longer than the wavelength of 940 nm converted into vacuum.
  • the opening 12 covered by the region 11 of the refractive index n1 has a wavelength longer than ⁇ 1. Can be difficult to pass through. Therefore, by designing the width of the opening 12 covered with the region 11 having the refractive index n1 to be ⁇ 1, it is possible to make it difficult to pass a wavelength longer than the wavelength of 850 nm converted into vacuum.
  • region 11 As a material of region 11 often used in the semiconductor process of silicon, It is a silicon oxide film (SiO2), a silicon nitride film (Si3N4 or SiN), or a film containing oxygen in a silicon nitride film (SiON).
  • SiO2 silicon oxide film
  • Si3N4 or SiN silicon nitride film
  • SiON silicon nitride film
  • the refractive index of the silicon oxide film (SiO2) is in the wavelength band of 1000 nm or less. 1.45 or larger.
  • the refractive index of the silicon nitride film (Si3N4 or SiN) is in the wavelength band of 1000 nm or less. 2.00 or larger.
  • the refractive index of the film (SiON) containing oxygen in the silicon nitride film is the refractive index (1.45-2.00) between the silicon oxide film (SiO2) and the silicon nitride film (Si3N4 or SiN).
  • the wavelength limiting region 11 is a silicon oxide film (SiO2) and the refractive index n1 is 1.45
  • the dimension of the pixel 10 having the wavelength limiting function is the dimension obtained by adding the width X of the light-shielding portion 13 to the width ⁇ 1 of the opening portion 12.
  • the width of the light-shielding portion 13 can be 20 nm or less, so that the dimensions of the pixel 10 having a wavelength limiting function are reduced.
  • the wavelength limiting region 11 is a silicon oxide film (Si3N4) and the refractive index n1 is 2.00
  • the wavelength in vacuum is 940 nm
  • the numbers after the third decimal place are rounded off.
  • the wavelength limiting region 11 is a film (SiON) containing oxygen in a silicon nitride film, and the refractive index n1 is a refractive index (1.) between the silicon oxide film (SiO2) and the silicon nitride film (Si3N4 or SiN). If it is 45-2.00),
  • the width ⁇ 1 of the opening 12 capable of limiting the wavelength and the dimensions of the pixel 10 are values between the case of the silicon oxide film (SiO2) and the silicon nitride film (Si3N4 or SiN).
  • the pixel 10 having the wavelength limiting function can be realized by combining the dimensions of the opening 12 and the pixel 10 with the region 11 covering the opening.
  • wavelengths of 940 nm, 840 nm, and 780 nm are described as wavelengths in a vacuum, but other wavelengths ⁇ 0 in a vacuum may be limited.
  • the width ⁇ 1 of the opening 12 covered with the region 11 having a refractive index n1 ⁇ 1 wavelength in vacuum ⁇ 0 ⁇ n1 Therefore, it is possible to realize a pixel having a wavelength limiting function longer than the wavelength ⁇ 0.
  • the wavelength limit of visible light is set to 780 nm, but the wavelength limit may differ depending on the specifications of the camera, such as 750 nm or 800 nm.
  • FIG. 1 shows the pixels of four types of filters 5, red (R), green (G), blue (B), and white (W), which are red (R), green (G), and blue (B). ),
  • the filter already has a wavelength limiting function in visible light other than near-infrared light.
  • red (R), green (G), and blue (B) filters using organic materials there is some transmittance in the wavelength region of near-infrared light of 780 nm or more.
  • the pixel 10 having the wavelength limiting function of the present invention has a sufficient wavelength limiting effect even when it is used in a solid-state image pickup device having a red (R), green (G), and blue (B) filter.
  • the wavelength limiting function for the white (W) filter 5 is provided. It becomes important. Therefore, in the case of an image pickup apparatus having the pixels of the white (W) filter 5, the effect of the wavelength limiting function is most effective.
  • FIG. 1 shows pixels of four types of filters 5 of red (R), green (G), blue (B), and white (W), but all the pixels are white (W) filters 5. In some cases, there is a greater effect of the wavelength limiting function.
  • FIG. 5 is a pixel structure having a back surface covering layer 15 in the opening on the back surface.
  • the back surface covering layer 15 of the opening is formed in the region 11 covering the opening.
  • the wavelength of light having a wavelength of ⁇ 0 or less in vacuum can be set to ⁇ 1 or less before entering the region 11 covering the opening, so that light having a wavelength of ⁇ 1 or less can easily enter the opening, and the wavelength is limited.
  • the effect of the function can be increased.
  • the back surface covering layer 15 and the region 11 covering the opening are made of the same material, they can be formed in the same manufacturing process, which is advantageous in terms of the manufacturing process.
  • the same wavelength limiting effect can be obtained even if the material of the back surface covering layer 15 is not the same as the material of the region 11 covering the opening. This is because when the material of the back surface coating layer 15 has a refractive index smaller than the refractive index of the material of the region 11 covering the opening, the wavelength in the back surface coating layer 15 is smaller than the wavelength ⁇ 0 in vacuum. Therefore, it is possible to easily enter the wavelength-limited light into the region 11 that covers the opening. In this case, since the reflection of the light incident on the back surface covering layer 15 can be reduced at the same time, it is possible to prevent the sensitivity from being lowered.
  • FIG. 6 is a pixel structure having a surface covering layer 15 in an opening sandwiched between DTIs.
  • DTI (16) is an abbreviation for Deep Trench Isolation, which is a separation portion formed deep in the light receiving portion and serves as a substitute for the light shielding portion 13 of the pixel 10.
  • the light-shielding portion 13 is a material such as metal that does not transmit light.
  • the DTI (16) is a material having a refractive index smaller than that of the light receiving unit 3, and reflects light at the boundary between the light receiving unit 3 and the DTI (16), so that it can be said to be a light shielding unit.
  • the DTI (16) has a role of reducing the leakage of light to the adjacent pixels 10 and further collecting the reflected light 17 in the light receiving unit 3 to realize high sensitivity.
  • DTI (16) can be formed of an oxide film containing silicon or nitrogen.
  • FIG. 6 by combining the opening 12 sandwiched between the DTIs (16) and the region 11 covering the openings, it is possible to realize the pixel 10 having a wavelength limiting effect as in FIGS. 1 and 5. ..
  • FIG. 6 it is composed of two layers, a region 11 covering the opening and a back surface covering layer 15 of the opening, but the region 11 covering the opening is omitted and only the back surface covering layer 15 of the opening is omitted. But it has a wavelength limiting effect.
  • FIG. 7 is a pixel structure in which a light-shielding portion is embedded in an imaging portion.
  • FIG. 7 has a structure in which the light-shielding portion 13 is embedded in the silicon semiconductor of the pixel 10 with respect to FIG.
  • the opening 12 is a silicon semiconductor
  • the surface coating layer 15 is in contact with the opening 12 and the light-shielding portion 13.
  • FIG. 8 shows a pixel structure in which the separation unit is embedded in the image pickup unit.
  • FIG. 8 has a structure in which the separation portion 16 is embedded in the silicon semiconductor of the pixel 10 with respect to FIG.
  • the surface covering layer 15 is in contact with the opening 12 and the separating portion 16.
  • the pixel 10 has a wavelength limiting filter function, so that the wavelength limiting filter arranged outside the image pickup apparatus can be eliminated. can.
  • the refractive index n1 is the refractive index of the region 11 covering the opening or the refractive index of the surface covering layer 15 of the opening.
  • the region 11 covering the opening or the surface covering layer 15 of the opening shown in FIGS. 1, 5, 6, 7, and 8 may be a laminated film including a layer having a refractive index n1. good.
  • a laminated film By forming a laminated film, it is possible to suppress the reflection of light on the surface of the layer, so that light below the wavelength of the wavelength limitation can be clearly transmitted.
  • the region 11 covering the opening is made of the same material, but the opening is provided for each pixel.
  • the covering region 11 is made of a material having a different refractive index
  • different wavelength limiting functions can be provided. For example, when the dimensions of the red (R), green (G), and blue (B) pixels are the same, there is a magnitude relationship between the wavelength peaks of red (R)> green (G)> blue (B), so there is an opening.
  • the refractive index of the region 11 covering the portion By setting the refractive index of the region 11 covering the portion to have a magnitude relationship of n1 (red)> n1 (green)> n1 (blue), it is possible to easily control the wavelength limitation for each color filter.
  • the pixel 10 described with reference to FIGS. 1, 5, 6, 7, and 8 is a pixel 10 having a wavelength limiting function, but there is no problem even if the pixel 10 is used for a camera not intended to limit the wavelength.
  • both the camera for the purpose of wavelength limitation, the camera for the purpose of wavelength limitation, and one type of image pickup device. Can be shared with your camera. Therefore, it is not necessary to make two types of image pickup devices, and efficient product development becomes possible.
  • the electronic device equipped with the image pickup device according to the present invention is used in many fields such as mobile phones, cameras for industrial devices, medical cameras, and in-vehicle cameras.
  • Pixel 2 Circuit part 3 Light receiving part 4 Pixel separation part 5 Color filter 6 Wavelength limiting filter 7 Straight light 8 Diagonal light 9 Shading part 10 Pixel with wavelength limiting function 11 Area covering the opening 12 Aperture 13 Shading part 14 Flattening Layer 15 Surface covering layer of opening 16 DTI (Deep Tunnel Isolation) 17 Reflected light

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Abstract

【課題】カメラの小型化、薄型化が実現するために、波長制限フィルタ機能を持った画素を有する撮像装置または前記撮像装置を備えた電子機器を提供する。 【解決手段】受光部と、 前記受光部に隣接する受光部と前期受光部との間に配置された遮光部と、 前記遮光部の間で光が入射できる開口部と、 前記開口部を覆う領域と を有する裏面照射型の画素を備える撮像装置において、 前記開口部を覆う領域の屈折率をｎ１とした場合に、前記画素の前記開口部の幅λ１を、 λ１＝波長λ０÷ｎ１ とする画素を備えることで、カットオフ波長がλ０の撮像装置を実現する。

Description

撮像装置、または撮像装置を備えた電子機器
本発明は、撮像装置に係わり、特に、波長制限可能な画素が行列状に配列された撮像装置に関する。また、撮像装置を備えた電子機器に関する。
近年、携帯電話などの機器の高画素化と薄型化に伴い、カメラ部の小型化、高画素化、高感度化、薄型化が求められている。そのため、ＣＭＯＳイメージセンサでは、小型化、高画素化、高感度化を実現するため、ＢＳＩ（Back side illumination）と呼ばれる裏面照射型の画素が実現されてきた。　
図２は、従来の裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサの画素部の断面図である。画素１は、半導体基板表面の回路部２と裏面の受光部３と画素分離部４の構造となっている。特許文献１には、基本的な裏面照射型の画素構成が示されている。　
携帯電話などに採用されている受光部３には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ５が形成されている。また、ＣＭＯＳイメージセンサの外部には、ＣＭＯＳイメージセンサとカメラレンズとの間に波長制限フィルタ６が配置されている。
波長制限フィルタ６は、ＣＭＯＳイメージセンサにとって不必要とされる波長帯域をカットするためのフィルタであり、図２の場合は、赤外カットフィルタである。
カメラのレンズを通過した光には、直進光７と斜め光８がある。斜め光８が、画素、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の境界領域や、緑（Ｇ）と青の境界領域などに入射すると、隣接する画素に、異なる色の信号が発生するため、混色の課題が発生する。
たとえば、赤（Ｒ）のカラーフィルタを通過した斜め光８が、隣接する緑（Ｇ）のカラーフィルタに対応する受光部３に入射することで、緑（Ｇ）の受光部３の中において、赤色の光によって光電変換された電子による信号が発生して、緑（Ｇ）の受光部３の中において本来発生すべき緑色の光によって光電変換された電子による信号と混合することになる。　
このような混色を抑制するためには、画素分離部４の幅を大きくすることが一つの方法であるが、小型化、高画素化、高感度化の目的により画素１のサイズを小さくすることとトレードオフの関係にあったため、図２の構成の場合、画素１のサイズは２ｕｍ以上に制限されていた。
図３は、画素と隣接する画素との間に遮光部を設けた画素部の断面図である。
画素１と隣接する画素１との間に遮光部９を設けることで、斜め光８が隣接する画素へ入る確率が減少できるため、混色を抑制することができる。このような構成は、特許文献２に示されていて、画素寸法として、一辺が２ｕｍ以下の四角形画素が実現されている。
図２、図３のような裏面照射型の画素１を用いることで、画素１の小型化、高感度化が実現されたため、カメラ部の小型化、高画素化、高感度化が実現されてきた。
図４は、受光部のシリコン（Ｓｉ）半導体の分光特性である。
一般的に、可視光の波長帯域は、３８０ｎｍ～７８０ｎｍと言われている。
また、近年、携帯電話や車に搭載される距離センサカメラや、監視カメラなどで近赤外線での感度を用いた撮像が良く使われるが、その近赤外線の代表的な波長は、８５０ｎｍや９４０ｎｍのＬＥＤ発光素子の波長がよく用いられている。
図３の従来の画素構成では、画素１の一辺が０．８ｕｍ～２ｕｍの寸法の四角形画素であることから、波長よりも画素寸法の方が大きいので、全ての波長が受光部３に到達してしまうため、カメラで波長制限を行う場合には、波長制限フィルタ６が必要であった。
以上のように、カメラで波長制限を行う場合には、図２、図３の従来画素の構成では、波長制限フィルタ６を除去できないため、カメラには、少なくとも、ＣＭＯＳイメージセンサと、波長制限フィルタ６と、カメラレンズの３種類が必要で、波長制限フィルタ６の厚みの分だけカメラの薄型化が実現できていない。
したがって、従来の裏面照射型の画素を用いたＣＭＯＳイメージセンサを搭載したカメラでは、カメラの薄型化が困難となっている。
特開２００６－４９３３８ 特開２００８－３００６１４
従来の裏面照射型の画素を用いたＣＭＯＳイメージセンサを搭載したカメラでは、波長制限フィルタを除去することができないため、カメラの小型化、薄型化が困難であった。
本発明の目的は、カメラの小型化、薄型化を実現するために、波長制限フィルタを別途用意しなくても波長制限機能を持った画素を有する撮像装置または前記撮像装置を備えた電子機器を提供することである。
受光部と、
前記受光部に隣接する受光部と前記受光部との間に配置された遮光部と、
前記遮光部の間で光が入射できる開口部と、
前記開口部を覆う領域と
を有する裏面照射型の画素を備える撮像装置において、
前記開口部を覆う領域の屈折率をｎ１とした場合に、前記画素の前記開口部の幅λ１を、
λ１＝波長λ０÷ｎ１
とする画素を備え、カットオフ波長がλ０であることを特徴とする。
前記開口部を覆う領域が、シリコンと酸素を含む材料で、前記波長λ０が９４０ｎｍの場合には、
前記開口部の幅が６４８．２８ｎｍ以下、または前記裏面照射型の画素寸法が６６８．２８ｎｍ以下である部分を有することを特徴とする。
前記開口部を覆う領域が、シリコンと酸素を含む材料で、前記波長λ０が８５０ｎｍの場合には、
前記開口部の幅が５８６．２１ｎｍ以下、または前記裏面照射型の画素寸法が６０６．２１ｎｍ以下である部分を有することを特徴とする。
前記開口部を覆う領域が、シリコンと酸素を含む材料で、前記波長λ０が７８０ｎｍの場合には、
前記開口部の幅が５３７．９３ｎｍ以下、または前記裏面照射型の画素寸法が５５７．９３ｎｍ以下である部分を有することを特徴とする。
前記開口部を覆う領域が、シリコンと窒素を含む材料で、前記波長λ０が９４０ｎｍの場合には、
前記開口部の幅が４７０．００ｎｍ以下、または前記裏面照射型の画素寸法が４９０．００ｎｍ以下である部分を有することを特徴とする。
前記開口部を覆う領域が、シリコンと窒素を含む材料で、前記波長λ０が８５０ｎｍの場合には、
前記開口部の幅が４２５．００ｎｍ以下、または前記裏面照射型の画素寸法が４４５．００ｎｍ以下である部分を有することを特徴とする。
前記開口部を覆う領域が、シリコンと窒素を含む材料で、前記波長λ０が７８０ｎｍの場合には、
前記開口部の幅が３９０．００ｎｍ以下、または前記裏面照射型の画素寸法が４１０．００ｎｍ以下である部分を有することを特徴とする。
前記開口部を覆う領域が、シリコンと酸素と窒素を含む材料であることを特徴とする。
少なくとも、白（ホワイト）のフィルタを有する前記裏面照射型の画素を有することを特徴とする。
前記遮光部の幅をＸとする場合に、 前記画素の寸法が（λ１＋Ｘ）である ことを特徴とする
前記開口部を覆う領域に接して、光が入射する側に裏面被覆層を有する場合に、 前記裏面被覆層の屈折率が前記開口部を覆う領域の屈折率と同じ、 または、 前記裏面被覆層の屈折率が前記開口部を覆う領域の屈折率よりも小さいことを特徴とする。
複数の前記画素について前記開口部の幅λ１が異なり、それぞれカットオフ波長が異なる場合において、 前記開口部の幅λ１が異なる前記画素では、それぞれ前記開口部を覆う領域の屈折率が異なることを特徴とする。
複数の前記画素について前記開口部の幅λ１が異なり、それぞれカットオフ波長が異なる場合において、 相対的にカットオフ波長が長い第１画素が有する前記開口部を覆う領域の屈折率は、 少なくとも前記第１画素よりもカットオフ波長が短い第２画素が有する前記開口部を覆う領域の屈折率よりも大きいことを特徴とする。
受光部と、 前記受光部に隣接する受光部と前期受光部との間に配置された分離部と、 前記分離部の間で光が入射できる開口部と、 前記開口部を覆う領域または表面被覆層の少なくとも一方と、 を有する裏面照射型の画素を備える撮像装置において、 前記開口部を覆う領域または表面被覆層の屈折率をｎ１とした場合に、前記画素の前記開口部の幅λ１を、 λ１＝波長λ０÷ｎ１ とする画素を備え、カットオフ波長がλ０であることを特徴とする。
前記分離部の幅をＸとする場合に、前記画素の寸法が（λ１＋Ｘ）であることを特徴とする。
前記開口部を覆う領域または前記裏面被覆層は、屈折率ｎ１の層を含む積層膜であることを特徴とする。
本発明により、波長制限フィルタを別途用意しなくても波長制限機能を持った画素を有する撮像装置または前記撮像装置を備えた電子機器を提供することができるので、少なくとも波長制限フィルタの大きさだけカメラの小型化、薄型化を実現することができる。
図１は、波長制限構造を有する裏面照射型の画素構造である。 図２は、従来の裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサの画素部の断面図である。 図３は、画素と隣接する画素との間に遮光部を設けた画素部の断面図である。 図４は、ＣＭＯＳイメージセンサの受光部であるシリコン（Ｓｉ）の分光特性である。 図５は、裏面の開口部に表面被覆層を有する画素構造である。 図６は、ＤＴＩに挟まれた開口部に表面被覆層を有する画素構造である。 図７は、遮光部が撮像部に埋め込まれた画素構造である。 図８は、分離部が撮像部に埋め込まれた画素構造である。
波長制限フィルタ機能を持った裏面照射型の画素を有する撮像装置または前記撮像装置を備えた電子機器を提供する。以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、波長制限構造を有する裏面照射型の画素構造である。
図１では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）の４種類のフィルタ５が形成されている例である。
この場合、白（Ｗ）の受光部では、可視光と近赤外光の両方を光電変換する。図１の場合は、波長制限機能を持つ画素１０を用いることで、図３に示した従来のカメラで必要であった、波長制限フィルタ６を取り除いた構成となっている。
画素は、遮光部１３と、光が通過できる開口部１２と、波長制限をする領域１１で構成されている。
光学的な原理では、真空中にある幅Ｘのスリットに光が通過する際に、スリット幅Ｘよりも長い波長の光は、波長がＸより長くなるに従って通過しにくくなる性質がある。
この基本原理を用いて、画素の開口部１２の幅と領域１１の屈折率の組み合わせで波長制限のできる画素を実現する。　
図４で説明した様に、携帯電話や監視カメラに使われる近赤外線の代表的なＬＥＤ発光素子の波長として、９４０ｎｍや８５０ｎｍがある。また可視光の範囲は、３８０～７８０ｎｍと言われている。そのため、９４０ｎｍ、８５０ｎｍ、７８０ｎｍの波長制限機能を持つ画素は産業上有用である。
簡単のために、以下領域１１が真空中にあるものとして説明する。
真空中にある画素１の開口部１２の幅が９４０ｎｍの場合には、監視カメラの多くの場合で使われる近赤外線の波長λ０＝９４０ｎｍより長い波長の光は、開口部１２を通過でき難くなる。この波長λ０はカットオフ波長と呼ばれている。９４０ｎｍよりも長い波長の光は、波長が長くなるに従って減衰して行く。このように、真空中の開口部１２の幅と、急激に減衰が開始する波長λ０とは比例する。したがって、画素の開口部１２の条件を絞ることで、画素そのもので、波長制限を実現することができる。
同様に、真空中にある画素１の開口部１２の幅が８５０ｎｍの場合には、監視カメラの多くの場合で使われる近赤外線の波長λ０＝８５０ｎｍより長い波長の光は、開口部１２を通過でき難くなる。８５０ｎｍよりも長い波長の光は、波長が長くなるに従って減衰して行く。
図１では、開口部１２の中の領域１１が真空ではなく、屈折率ｎ１の材料で埋められている。
この場合は、真空中の波長λ０は、領域１１の中に入ると波長λ１へとなり、
λ０とλ１の関係は以下となる。
λ１＝λ０÷ｎ１
λ０＝λ１×ｎ１
真空中のλ０の波長は、屈折率ｎ１の領域１１の中では波長λ１（＝λ０÷ｎ１）に変化し、領域１１で覆われた開口部１２の幅がλ１であれば、波長λ１よりも長い波長は通過しにくくなる。　
すなわち、領域１１で覆われた開口部１２の幅がλ１であれば、
真空中に換算した波長λ０（＝λ１×ｎ１）より長い波長は、開口部１２を通過し難くすることができる。
ここで、近赤外線の波長λ０＝９４０ｎｍの波長は、屈折率ｎ１の領域１１で覆われた開口部１２では、（λ１＝９４０÷ｎ１）に変化する。
屈折率ｎ１の領域１１で覆われた開口部１２の幅をλ１（＝９４０÷ｎ１）の寸法に設計することで、屈折率ｎ１の領域１１で覆われた開口部１２は、λ１より長い波長は通過しにくくすることができる。
したがって、屈折率ｎ１の領域１１で覆われた開口部１２の幅がλ１に設計することで、真空中に換算した波長９４０ｎｍより長い波長を通過しにくくすることができる。
同様に、近赤外線の波長λ０＝８５０ｎｍの波長は、屈折率ｎ１の領域１１で覆われた開口部１２では、（λ１＝８５０÷ｎ１）に変化する。
屈折率ｎ１の領域１１で覆われた開口部１２の幅をλ１（＝８５０÷ｎ１）の寸法に設計することで、屈折率ｎ１の領域１１で覆われた開口部１２は、λ１より長い波長は通過しにくくすることができる。
したがって、屈折率ｎ１の領域１１で覆われた開口部１２の幅がλ１に設計することで、真空中に換算した波長８５０ｎｍより長い波長を通過しにくくすることができる。
シリコンの半導体工程でよく使われる領域１１の材料としては、
シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、または、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４やＳｉＮ）、または、シリコン窒化膜に酸素を含んだ膜（ＳｉＯＮ）である。
一般的にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）の屈折率は、１０００ｎｍ以下の波長帯で、
１．４５、または、それより大きい。
シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４やＳｉＮ）の屈折率は、１０００ｎｍ以下の波長帯で、
２．００、または、それより大きい。
シリコン窒化膜に酸素を含んだ膜（ＳｉＯＮ）の屈折率は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）と、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４やＳｉＮ）の間の屈折率（１．４５－２．００）である。　
波長制限をする領域１１が、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）で、屈折率ｎ１が１．４５の場合には、
真空中の波長λ０が９４０ｎｍの時は、９４０ｎｍより長い波長を制限できる開口部１２の幅λ１は、
λ１＝９４０ｎｍ÷屈折率ｎ１
　　＝９４０ｎｍ÷（１．４５）　
　　＝６４８．２８ｎｍ
となる。この場合、小数点第３位以下を四捨五入している。
波長制限機能を持つ画素１０の寸法は、開口部１２の幅λ１に遮光部１３の幅Ｘを加えた寸法である。近年、半導体の微細加工技術の進歩により、遮光部１３の幅は、２０ｎｍ以下を実現できるため、波長制限機能を持つ画素１０の寸法は、
画素１０の寸法＝λ１（６４８．２８ｎｍ）＋２０ｎｍ＝６６８．２８ｎｍ
以下であれば良い。
真空中の波長λ０が８５０ｎｍの時は、８５０ｎｍより長い波長を制限できる開口部１２の幅λ１は、
λ１＝８５０ｎｍ÷屈折率ｎ１
　　＝８５０ｎｍ÷（１．４５）　
　　＝５８６．２１ｎｍ　
となる。この場合、小数点第３位以下を四捨五入している。
波長制限機能を持つ画素１０の寸法は、
画素１０の寸法＝λ１（５８６．２１ｎｍ）＋２０ｎｍ＝６０６．２１ｎｍ
以下であれば良い。
真空中の波長λ０が７８０ｎｍの時は、７８０ｎｍより長い波長を制限できる開口部１２の幅λ１は、
λ１＝７８０ｎｍ÷屈折率ｎ１
　　＝７８０ｎｍ÷（１．４５）　
　　＝５３７．９３ｎｍ　
となる。この場合、小数点第３位以下を四捨五入している。
画素１０の寸法＝λ１（５３７．９３ｎｍ）＋２０ｎｍ＝５５７．９３ｎｍ
以下であれば良い。
波長制限をする領域１１が、シリコン酸化膜（Ｓｉ３Ｎ４）で、屈折率ｎ１が２．００の場合には、
真空中の波長が９４０ｎｍの場合には、９４０ｎｍより長い波長を制限できる開口部１２の幅λ１は、
λ１＝９４０ｎｍ÷屈折率ｎ１
　　＝９４０ｎｍ÷（２．００）　
　　＝４７０．００ｎｍ
となる。この場合、小数点第３位以下を四捨五入している。
波長制限機能を持つ画素１０の寸法は、
画素１０の寸法＝λ１（４７０．００ｎｍ）＋２０ｎｍ＝４９０．００ｎｍ
以下であれば良い。
真空中の波長が８５０ｎｍの場合には、８５０ｎｍより長い波長を制限できる開口部１２の幅λ１は、
λ１＝８５０ｎｍ÷屈折率ｎ１
　　＝８５０ｎｍ÷（２．００）　
　　＝４２５．００ｎｍ　
となる。この場合、小数点第３位以下を四捨五入している。
波長制限機能を持つ画素１０の寸法は、
画素１０の寸法＝λ１（４２５．００ｎｍ）＋２０ｎｍ＝４４５．００ｎｍ
以下であれば良い。
また、真空中の波長が７８０ｎｍの場合には、７８０ｎｍより長い波長を制限できる開口部１２の幅λ１は、
λ１＝７８０ｎｍ÷屈折率ｎ１
　　＝７８０ｎｍ÷（２．００）　
　　＝３９０．００ｎｍ　
となる。この場合、小数点第３位以下を四捨五入している。
波長制限機能を持つ画素１０の寸法は、
画素１０の寸法＝λ１（３９０．００ｎｍ）＋２０ｎｍ＝４１０．００ｎｍ
以下であれば良い。
波長制限をする領域１１が、シリコン窒化膜に酸素を含んだ膜（ＳｉＯＮ）であり、屈折率ｎ１がシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）とシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４やＳｉＮ）の間の屈折率（１．４５－２．００）である場合には、
波長を制限できる開口部１２の幅λ１と画素１０の寸法とは、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）とシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４やＳｉＮ）の場合の間の値になる。
真空中の波長が近赤外光の９４０ｎｍの場合には、９４０ｎｍより長い波長を制限できる開口部１２の幅λ１は、
λ１＝４７０．００ｎｍ～６４８．２８ｎｍ
である。
画素１０の寸法＝λ１＋遮光部１３の幅（２０ｎｍ）
＝４９０．００ｎｍ～６６８．２８ｎｍ
以下である。
この場合、小数点第３位以下を四捨五入している。
真空中の波長が近赤外光の８５０ｎｍの場合には、８５０ｎｍより長い波長を制限できる開口部１２の幅λ１は、
λ１＝４２５．００ｎｍ～５８６．２１ｎｍ
である。
画素１０の寸法＝λ１＋遮光部１３の幅（２０ｎｍ）
＝４４５．００ｎｍ～６０６．２１ｎｍ
以下である。
この場合、小数点第３位以下を四捨五入している。
真空中の波長が可視光の７８０ｎｍの場合には、７８０ｎｍより長い波長を制限できる開口部１２の幅λ１は、
λ１＝３９０．００ｎｍ～５３７．９３ｎｍ
である。
画素１０の寸法＝λ１＋遮光部１３の幅（２０ｎｍ）
＝４１０．００ｎｍ～５５７．９３ｎｍ
以下である。
この場合、小数点第３位以下を四捨五入している。
以上のように、開口部１２および画素１０の寸法と、開口部を覆う領域１１との組み合わせにより、波長制限機能を有する画素１０を実現することができる。
このような構成により、開口部の幅λ１とすることで、画素１０は波長制限フィルタ機能を持つため、撮像装置の外部に配置した波長制限フィルタを無くすことができ、カメラの小型化、薄型化が実現することができる。
図１では、代表的な波長として、真空中の波長として９４０ｎｍ、８４０ｎｍ、７８０ｎｍの説明をしているが、それ以外の真空中の波長λ０を制限する目的の場合には、
屈折率ｎ１の領域１１で覆われた開口部１２の幅λ１を、
λ１＝真空中の波長λ０÷ｎ１
とすることで、波長λ０より長い波長の制限機能を有する画素を実現することができる。
図１では、可視光の波長制限を７８０ｎｍとしているが、カメラの仕様により、７５０ｎｍや８００ｎｍなど制限波長が異なる場合があるが、同様に、
λ１＝真空中の波長λ０÷ｎ１の関係
で、波長制限機能を応用することができる。
図１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）の４種類のフィルタ５の画素を示しているが、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、のフィルタでは、近赤外光以外の可視光においては、既に波長制限の機能がある。
しかしながら、有機材料を使った赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、のフィルタの場合、７８０ｎｍ以上の近赤外光の波長領域で、多少の透過率があるため、
本発明の波長制限機能を有する画素１０は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、のフィルタを有する固体撮像装置に採用する場合にも、波長制限効果が十分ある。
特に、可視光と近赤外光の全体の帯域を通過することができる白（Ｗ）のフィルタ５の画素を設けた撮像装置の場合には、白（Ｗ）のフィルタ５に対する波長制限機能が重要となってくる。そのため、白（Ｗ）のフィルタ５の画素を有する撮像装置の場合には、最も波長制限機能の効果が有効となる。
また、図１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）の４種類のフィルタ５の画素であるが、全ての画素が白（Ｗ）のフィルタ５である場合には、より大きな波長制限機能の効果がある。
図５は、裏面の開口部に裏面被覆層１５を有する画素構造である。図５では、開口部を覆う領域１１に、開口部の裏面被覆層１５を形成した構造となっている。開口部の裏面被覆層１５を、開口部を覆う領域１１の材料と同じ屈折率の材質で形成することで、裏面被覆層１５の中の光の波長をλ１＝λ０÷ｎ１と短くすることができる。
結果的に、真空中の波長λ０以下の光の波長を、開口部を覆う領域１１に入る前に、λ１以下にできるため、開口部に波長λ１以下の光が容易に入りやすくなり、波長制限機能の効果を、より大きくすることができる。
上記のように、裏面被覆層１５と開口部を覆う領域１１とを、同一材料にする場合は、同じ製造工程で形成できるため、製造工程の面でも有利である。
また、裏面被覆層１５の材料が、開口部を覆う領域１１の材料と同じでない場合であっても、同様の波長制限効果がある。なぜなら、裏面被覆層１５の材料が、開口部を覆う領域１１の材料の屈折率より小さい屈折率を持つ場合には、裏面被覆層１５内での波長は、真空中の波長λ０よりも小さくなるため、開口部を覆う領域１１に容易に波長制限された光を入りやすくすることができるからである。この場合、裏面被覆層１５に入射する光の反射を低減することも同時にできるため、感度低下を防ぐことが可能となる。
図６は、ＤＴＩに挟まれた開口部に表面被覆層１５を有する画素構造である。
ＤＴＩ（１６）とは、Ｄｅｅｐ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎの略で、受光部の深いところまで形成された分離部であり、画素１０の遮光部１３の代わりの役目をする。遮光部１３は金属など光を透過させない材料である。一方、ＤＴＩ（１６）は、受光部３より小さい屈折率の材料であり、受光部３とＤＴＩ（１６）との境界で光を反射させるため、遮光部であるとも言える。ＤＴＩ（１６）は、隣接する画素１０への光の漏れ込みを少なくし、更に反射光１７を受光部３に集めて高感度化を実現する役割がある。
たとえば、ＤＴＩ（１６）を、シリコンや窒素を含む酸化膜などで形成することができる。
図６では、ＤＴＩ（１６）に挟まれた開口部１２と、開口部を覆う領域１１との組み合わせにより、図１、図５と同様に、波長制限効果を有する画素１０を実現することができる。
図６では、開口部を覆う領域１１と、開口部の裏面被覆層１５と、２つの層で構成されているが、開口部を覆う領域１１を省略して、開口部の裏面被覆層１５だけでも波長制限効果がある。
図７は、遮光部が撮像部に埋め込まれた画素構造である。図７は、図５に対して、遮光部１３が画素１０のシリコン半導体に埋め込まれた構造である。
この場合は、開口部１２の大部分はシリコン半導体となっているため、開口部を覆う領域１１が無い状態、または、開口部を覆う領域１１と表面被覆層１５が同時に形成された構造である。この時、開口部１２および遮光部１３に対して、表面被覆層１５が接している構造である。
図８は、分離部が撮像部に埋め込まれた画素構造である。図８は、図６に対して、分離部１６が画素１０のシリコン半導体に埋め込まれた構造である。
この場合は、開口部１２の大部分はシリコン半導体となっているため、開口部を覆う領域１１が無い状態、または、開口部を覆う領域１１と表面被覆層１５が同時に形成された構造である。この時、開口部１２および分離部１６に対して、表面被覆層１５が接している構造である。
このように、図７および図８においても、開口部１２に接する領域は、屈折率ｎ１の表面被覆層１５が波長制限に大きな影響を与えるため、開口部１２の幅がλ１の場合、λ１＝λ０÷ｎ１の関係から、λ０の波長制限の効果がある。
このような構成により、ＤＴＩ（１６）の幅で決まる開口部１２の幅λ１とすることで、画素１０は波長制限フィルタ機能を持つため、撮像装置の外部に配置した波長制限フィルタを無くすことができる。
図１では、波長制限の波長として、λ０＝７８０ｎｍ、８５０ｎｍ、９４０ｎｍの３通りの場合には、開口部の寸法λ１は、λ１＝λ０÷ｎ１としたが、図５、図６、図７、図８においても、同様に、開口部の寸法λ１とすることで、同様の波長制限機能を実現できる。
図５、図６、図７、図８において、屈折率ｎ１は、開口部を覆う領域１１の屈折率、または、開口部の表面被覆層１５の屈折率である。
図１、図５、図６、図７、図８に示した、開口部を覆う領域１１、または、開口部の表面被覆層１５は、屈折率ｎ１の層を含んだ積層膜であっても良い。積層膜にすることで、層の表面での光の反射を抑制できるため、波長制限の波長以下を明確に透過できる。
図１、図５、図６、図７、図８で説明した画素１０の全ての画素において、開口部を覆う領域１１が同一材料である場合の説明をしたが、画素毎に、開口部を覆う領域１１が異なる屈折率の材料である場合には、それぞれ異なる波長制限機能を与えることができる。例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素の寸法が同じ場合に、赤（Ｒ）＞緑（Ｇ）＞青（Ｂ）の波長ピークの大小関係があるため、開口部を覆う領域１１の屈折率を、ｎ１（赤）＞ｎ１（緑）＞ｎ１（青）の大小関係にすることで、色フィルタ毎の波長制限の制御を容易にすることができる。
図１、図５、図６、図７、図８で説明した画素１０は、波長制限機能を有する画素１０であるが、波長制限を目的としないカメラに使用しても問題ない。特に、本発明で示した開口部の幅、または、画素の寸法を有する撮像装置の場合は、波長制限を目的とするカメラと、波長制限を目的としないカメラと、１種類の撮像装置で両方のカメラに共有することができる。そのため、撮像装置を２種類作る必要が無く、効率よい製品開発が可能となる。
本発明による撮像装置を搭載した電子機器は、携帯電話や産業機器用カメラや医療用カメラや車載用カメラなどの多くの分野で利用される。
１　画素
２　回路部
３　受光部
４　画素分離部
５　カラーフィルタ
６　波長制限フィルタ
７　直進光
８　斜め光
９　遮光部
１０　波長制限機能を持つ画素
１１　開口部を覆う領域
１２　開口部
１３　遮光部
１４　平坦化層
１５　開口部の表面被覆層
１６　ＤＴＩ（Ｄｅｅｐ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）
１７　反射光

Claims (18)

  1. 受光部と、
    前記受光部に隣接する受光部と前期受光部との間に配置された遮光部と、
    前記遮光部の間で光が入射できる開口部と、
    前記開口部を覆う領域と
    を有する裏面照射型の画素を備える撮像装置において、
    前記開口部を覆う領域の屈折率をｎ１とした場合に、前記画素の前記開口部の幅λ１を、
    λ１＝波長λ０÷ｎ１
    とする画素を備えることを特徴とするカットオフ波長がλ０である撮像装置。
  2. 前記開口部を覆う領域が、シリコンと酸素を含む材料で、前記波長λ０が９４０ｎｍの場合には、
    前記開口部の幅が６４８．２８ｎｍ以下、または前記裏面照射型の画素寸法が６６８．２８ｎｍ以下である部分を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  3. 前記開口部を覆う領域が、シリコンと酸素を含む材料で、前記波長λ０が８５０ｎｍの場合には、
    前記開口部の幅が５８６．２１ｎｍ以下、または前記裏面照射型の画素寸法が６０６．２１ｎｍ以下である部分を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  4. 前記開口部を覆う領域が、シリコンと酸素を含む材料で、前記波長λ０が７８０ｎｍの場合には、
    前記開口部の幅が５３７．９３ｎｍ以下、または前記裏面照射型の画素寸法が５５７．９３ｎｍ以下である部分を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  5. 前記開口部を覆う領域が、シリコンと窒素を含む材料で、前記波長λ０が９４０ｎｍの場合には、
    前記開口部の幅が４７０．００ｎｍ以下、または前記裏面照射型の画素寸法が４９０．００ｎｍ以下である部分を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  6. 前記開口部を覆う領域が、シリコンと窒素を含む材料で、前記波長λ０が８５０ｎｍの場合には、
    前記開口部の幅が４２５．００ｎｍ以下、または前記裏面照射型の画素寸法が４４５．００ｎｍ以下である部分を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  7. 前記開口部を覆う領域が、シリコンと窒素を含む材料で、前記波長λ０が７８０ｎｍの場合には、
    前記開口部の幅が３９０．００ｎｍ以下、または前記裏面照射型の画素寸法が４１０．００ｎｍ以下である部分を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  8. 前記開口部を覆う領域が、シリコンと酸素と窒素を含む材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項７記載の撮像装置。
  9. 少なくとも、白（ホワイト）のフィルタを有する前記裏面照射型の画素を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８記載の撮像装置。
  10. 前記遮光部の幅をＸとする場合に、
    前記画素の寸法が（λ１＋Ｘ）である
    ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  11. 前記開口部を覆う領域に接して、光が入射する側に裏面被覆層を有する場合に、
    前記裏面被覆層の屈折率が前記開口部を覆う領域の屈折率と同じ、
    または、
    前記裏面被覆層の屈折率が前記開口部を覆う領域の屈折率よりも小さい
    ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  12. 複数の前記画素について前記開口部の幅λ１が異なり、それぞれカットオフ波長が異なる場合において、
    前記開口部の幅λ１が異なる前記画素では、それぞれ前記開口部を覆う領域の屈折率が異なる
    ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  13. 複数の前記画素について前記開口部の幅λ１が異なり、それぞれカットオフ波長が異なる場合において、
    相対的にカットオフ波長が長い第１画素が有する前記開口部を覆う領域の屈折率は、
    少なくとも前記第１画素よりもカットオフ波長が短い第２画素が有する前記開口部を覆う領域の屈折率よりも大きい
    ことを特徴とする請求項１２記載の撮像装置。
  14. 受光部と、
    前記受光部に隣接する受光部と前期受光部との間に配置された分離部と、
    前記分離部の間で光が入射できる開口部と、
    前記開口部を覆う領域または表面被覆層の少なくとも一方と、
    を有する裏面照射型の画素を備える撮像装置において、
    前記開口部を覆う領域または表面被覆層の屈折率をｎ１とした場合に、前記画素の前記開口部の幅λ１を、
    λ１＝波長λ０÷ｎ１
    とする画素を備えることを特徴とするカットオフ波長がλ０である撮像装置。
  15. 前記分離部の幅をＸとする場合に、前記画素の寸法が（λ１＋Ｘ）であることを特徴とする請求項１４記載の撮像装置
  16. 前記開口部を覆う領域に接して、光が入射する側に裏面被覆層を有する場合に、
    前記裏面被覆層の屈折率が前記開口部を覆う領域の屈折率と同じ、
    または、
    前記裏面被覆層の屈折率が前記開口部を覆う領域の屈折率よりも小さい
    ことを特徴とする請求項１４記載の撮像装置。
  17. 複数の前記画素について前記開口部の幅λ１が異なり、それぞれカットオフ波長が異なる場合において、
    前記開口部の幅λ１が異なる前記画素では、それぞれ前記開口部を覆う領域の屈折率が異なる
    ことを特徴とする請求項１４記載の撮像装置。
  18. 前記開口部を覆う領域または前記裏面被覆層は、屈折率ｎ１の層を含む積層膜であることを特徴とする請求項１または請求項１４記載の撮像装置。
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