(57)【要約】【課題】色再現性を向上させ、高精細なイメージセンサへの適用を可能とする。【解決手段】半導体基板１１上に複数の光電変換部２２と該光電変換部２２から選択的に読み出すＭＯＳトランジスタとを含む複数の画素２１からなり、前記光電変換部２２上に配置された有機光電変換膜４２から第１色の信号のみを取り出し、前記光電変換部２２上に配列された有機カラーフィルター層４４の吸収分光から前記第１色を含まない複数色の信号を取り出すことを特徴とする。【選択図】図１
2008258474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に複数の光電変換部と該光電変換部から選択的に読み出すＭＯＳトランジスタとを含む複数の画素からなり、
前記光電変換部上に配置された有機光電変換膜から第１色の信号のみを取り出し、
前記光電変換部上に配列された有機カラーフィルター層の吸収分光から前記第１色を含まない複数色の信号を取り出す
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記有機カラーフィルター層は前記第１色を含まない複数色を市松配列されたものからなる
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
緑色の信号を前記有機光電変換膜で取り出し、
青色と赤色の信号を前記有機カラーフィルター層に形成されたシアンとイエローの市松配列の別々の画素の吸収分光から取り出す
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
緑色の信号を前記有機光電変換膜で取り出し、
青色と赤色の信号を前記有機カラーフィルター層に形成されたシアンとイエローの市松配列の別々の画素の吸収分光と、青色と赤色のバルク分光の組合せにて取り出す
ことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項５】
入射光を集光する集光光学部と、
前記集光光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置と、
光電変換された信号を処理する信号処理部とを備え、
前記固体撮像装置は、
半導体基板上に複数の光電変換部と該光電変換部から選択的に読み出すＭＯＳトランジスタとを含む複数の画素からなり、
前記光電変換部上に配置された有機光電変換膜から第１色の信号のみを取り出し、
前記光電変換部上の前記有機光電変換膜上に配列された有機カラーフィルター層の吸収分光から前記第１色を含まない複数色の信号を取り出す
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置である半導体イメージセンサには、入射光を電気信号に変換する光電変換部となる複数画素と、各画素を選択的に読み出すＭＯＳトランジスタとを有するＣＭＯＳセンサ、および、入射光を電気信号に変換する光電変換部となる複数画素を有し、シリコン基板内を通して各画素から読み出した信号電荷を電荷転送するＣＣＤがあり、いずれも画素の信号を読み出す半導体デバイスである。近年、ＣＭＯＳセンサは、低電圧・低消費電力、多機能等の特徴により、携帯電話用のカメラ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラの撮像素子として注目されその使用範囲を拡大している。
【０００３】
一方、カラーイメージセンサとしては、各画素に、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色からなる色フィルターを形成（ＲＧＢベイヤー配列が一般的である）し、空間的に色分解する技術が一般的に用いられている。この方式は色フィルターの分光特性を任意に調整することによって、良好な色再現を達成することが可能ではある。しかし、色フィルター自体の光吸収がかなりあり、イメージセンサに入射する光を十分有効に使用できないという、本質的な問題がある。また、空間的な色分離を行うため、イメージセンサの画素を有効に使用できず、緑（Ｇ）画素が少ない場合には輝度信号の解像度が低下し、赤（Ｒ）や青（Ｂ）画素が少ない場合には色信号の解像度が低下したり、色偽信号が発生するといった問題も発生する。
【０００４】
さらに、イメージセンサの小型化、多画素化に伴い、１画素のセルサイズが、最近では２．０μｍ角以下まで縮小化されてきている。これに伴い、当然、１画素当りの面積および体積が縮小されてきている。その結果として、飽和信号量や感度が低下し、画質の低下を招いている。したがって、セルを縮小せずに、１画素、または２画素〜３画素でＲ／Ｇ／Ｂ信号が得られれば、感度や飽和信号量を一定量保持したままで、空間的な輝度やクロマの解像度を維持できることになる。
【０００５】
上記の問題を解決する方法として、最近、有機光電変換膜を用いたイメージセンサが考案されている（例えば、特許文献１：第５図参照。）。特許文献１によれば、青に感度を持つ有機光電変換膜、緑に感度を持つ有機光電変換膜、赤に感度を持つ有機光電変換膜を受光する光に対して、順次積層することで、１画素から、Ｂ／Ｇ／Ｒの信号を別々に取り出すことができ、感度向上が図れる。しかし、有機光電変換膜を多層化するのはプロセス上、極めて困難であり、これまでに実現化された報告はない。取り出し電極（通常は金属膜）と有機光電変換膜の加工プロセスの整合性が大きな課題であり、有機光電変換膜にダメージを与えずに電極加工する技術が確立されてないためとされる。
【０００６】
一方、有機光電変換膜は１層で、Ｓｉバルク分光で２色を実現する例（例えば、特許文献２：第６図参照、特許文献３：第６図参照。）もあるが、シリコンのバルク中における各波長の光の吸収差を利用した場合、色再現が悪く、一般的な高精細なイメージセンサには使えない。また、バルクから２色を取り出す構造もプロセス的には複雑となりコストアップとなる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２３４４６０号公報
【特許文献２】特開２００５−３０３２６６号公報
【特許文献３】特開２００３−３３２５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、シリコンのバルク中における各波長の光の吸収差を利用した場合、色再現が悪く、一般的な高精細なイメージセンサには使えない点である。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決し、色再現性を向上させ、高精細なイメージセンサへの適用を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る本発明は、半導体基板上に複数の光電変換部と該光電変換部から選択的に読み出すＭＯＳトランジスタとを含む複数の画素からなり、前記光電変換部上に配置された有機光電変換膜から第１色の信号のみを取り出し、前記光電変換部上に配列された有機カラーフィルター層の吸収分光から前記第１色を含まない複数色の信号を取り出すことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に係る本発明では、有機光電変換膜を１層にすることで、取り出し電極（通常は金属膜）と有機光電変換膜の加工プロセスの整合性の問題は回避でき、第１色を含まない複数色を配列、例えば市松配列にすることで、色再現性の著しい改善が可能となる。
【００１２】
請求項５に係る本発明は、入射光を集光する集光光学部と、前記集光光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置と、光電変換された信号を処理する信号処理部とを備え、前記固体撮像装置は、半導体基板上に複数の光電変換部と該光電変換部から選択的に読み出すＭＯＳトランジスタとを含む複数の画素からなり、前記光電変換部上に配置された有機光電変換膜から第１色の信号のみを取り出し、前記光電変換部上の前記有機光電変換膜上に配列された有機カラーフィルター層の吸収分光から前記第１色を含まない複数色の信号を取り出すことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る本発明では、本願発明の固体撮像装置を用いることから、色再現性に優れた固体撮像装置が用いられることになる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る本発明によれば、本願発明の固体撮像素子を備えていることから、色再現性に優れた撮像装置を提供でき、また、有機光電変換膜と取り出し電極（通常は金属膜）との加工プロセスの整合性の問題が回避できるという利点がある。
【００１５】
請求項５に係る本発明によれば、色再現性に優れている固体撮像装置を用いることができるため、撮像した画像の品質を向上することができるので、高品位な映像を記録できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第１実施例）を、図１の概略構成斜視図および図２の配置図によって説明する。図１では、本発明の固体撮像装置の適用する一例として全面開口型ＣＭＯＳイメージセンサを示した。
【００１７】
図１に示すように、半導体基板１１で形成される活性層１２には、入射光を電気信号に変換する光電変換部（例えばフォトダイオード）２２、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ等のトランジスタ群２３（図面ではその一部を図示）等を有する複数の画素部２１が形成されている。上記半導体基板１１には、例えばシリコン基板を用いる。さらに、各光電変換部２２から読み出した信号電荷を処理する信号処理部（図示せず）が形成されている。
【００１８】
上記画素部２１の周囲の一部、例えば行方向もしくは列方向の画素部２１間には、素子分離領域２４が形成されている。
【００１９】
また、上記光電変換部２２が形成された半導体基板１１の表面側（図面では半導体基板１１の下側）には配線層３１が形成されている。この配線層３１は、配線３２とこの配線３２を被覆する絶縁膜３３からなる。上記配線層３１には、支持基板３５が形成されている。この支持基板３５は、例えばシリコン基板からなる。
【００２０】
さらに、上記固体撮像装置１には、半導体基板１１裏面側に光透過性を有する平坦化膜４１が形成されている。さらにこの平坦化膜４１（図面で上面側）には、有機光電変換膜４２が形成され、さらに分離層４３を介して有機カラーフィルター層４４が形成されている。この有機カラーフィルター層４４は、上記光電変換部２２に対応させて形成され、例えば、青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）を取り出すために、シアン（Ｃｙａｎ）の有機カラーフィルター層４４（４４Ｃ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４（４４Ｙ）を市松模様に配置したものからなる。また、各有機カラーフィルター層４４上には、各光電変換部２２に入射光を集光させる集光レンズ５１が形成されている。
【００２１】
上記有機光電変換膜４２の緑（Ｇｒｅｅｎ）系の色素としては、一例として、ローダミン系色素、フタロシアニン誘導体、キナクリドン、エオシンーＹ、メラシアニン系色素がある。
【００２２】
上記固体撮像装置１は、緑（Ｇｒｅｅｎ）を有機光電変換膜４２から信号を取り出し、青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）をシアン（Ｃｙａｎ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４との組合せにて取り出すものである。上記有機光電変換膜４２と有機カラーフィルター層４４の平面的配置（コーディング）の一例を、図２によって説明する。
【００２３】
図２（１）に示すように、有機光電変換膜４２からなる緑（Ｇｒｅｅｎ）は全画素に配置されている。また、図２（２）に示すように、シアン（Ｃｙａｎ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）は、いわゆる市松配列となっている。青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）の分光は、以下の原理で達成する。先ず、図３の分光例に示したように、青（Ｂｌｕｅ）は、シアン（Ｃｙａｎ）の有機カラーフィルター層４４Ｃでの吸収で赤（Ｒｅｄ）成分が除去され、続く、緑（Ｇｒｅｅｎ）の有機光電変換膜４２による吸収によって、緑（Ｇｒｅｅｎ）成分が除去され、残った青（Ｂｌｕｅ）成分にて取り出せる。一方、赤（Ｒｅｄ）は、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４Ｙでの吸収で青（Ｂｌｕｅ）成分が除去され、続く、緑（Ｇｒｅｅｎ）の有機光電変換膜４２による吸収によって緑（Ｇｒｅｅｎ）成分が除去され、残った赤（Ｒｅｄ）成分にて取り出せる。また、光電変換部２２に形成されているフォトダイオードを構成するＮ-領域とＰ+領域（図示せず）の深さは全画素共通で最適化されれば良い。
【００２４】
以上の構成によって、固体撮像装置１では、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）、赤（Ｒｅｄ）の分離された色信号を出力することができる。有機光電変換膜４２が一層なことから、取り出し電極（通常は金属膜）（図示せず）と有機光電変換膜４２の加工プロセスの整合性の問題は回避でき、また、有機カラーフィルター層４４を用いたことで、リソグラフィー技術で形成が可能となるため、ドライエッチング加工を用いる必要がなくなり、有機光電変換膜４２にダメージを与えることがなくなる。なお、材料の溶着等の懸念がある場合は、図示したように、層間に分離層４３を設けることが好ましい。
【００２５】
また、シアン（Ｃｙａｎ）の有機カラーフィルター層４４Ｃとイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４Ｙが、いわゆる市松配列となるように配置したことで、空間的な輝度やクロマの解像度はやや落ちるものの、色再現性は著しく改善することが可能となる。
【００２６】
また、上記固体撮像装置１は、原色フィルターのみで色分離を行う固体撮像装置（例えば、前記特許文献３のカラー撮像素子）と比較して、補色の有機カラーフィルター層４４とバルク分光を組合せることにより、感度と色再現の両立化を図ることが可能となる。さらに補色分光も図３に示した例に限定されず、シアン（Ｃｙａｎ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）はより透過率の高い分光のものを用いれば、青（Ｂｌｕｅ）感度の低下の抑制も可能となる。
【００２７】
さらに、上記第１実施例の固体撮像装置１では、有機光電変換膜４２を緑（Ｇｒｅｅｎ）で形成し、青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）をシアン（Ｃｙａｎ）の有機カラーフィルター層４４Ｃとイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４Ｙとの組合せにて取り出す例を示したが、そのほかの組合せでも良い。さらに、３原色とは限らず、中間色での組合せや、４色以上の配列でも構わない。また、全面開口型ＣＭＯＳイメージセンサに適用した場合を示したが、通常のＣＭＯＳイメージセンサにも当然適用できる。また、有機カラーフィルター層４４と有機光電変換膜４２の上下位置を逆にして形成しても構わない。
【００２８】
次に、本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第２実施例）を、図４の概略構成斜視図および前記図２の配置図によって説明する。図４では、本発明の固体撮像装置の適用する一例として全面開口型ＣＭＯＳイメージセンサを示した。
【００２９】
図４に示すように、半導体基板１１で形成される活性層１２には、入射光を電気信号に変換する光電変換部（例えばフォトダイオード）２２、転送トランジスタ、増幅トランジスタ、リセットトランジスタ等のトランジスタ群２３（図面ではその一部を図示）等を有する複数の画素部２１が形成されている。上記半導体基板１１には、例えばシリコン基板を用いる。さらに、各光電変換部２２から読み出した信号電荷を処理する信号処理部（図示せず）が形成されている。
【００３０】
上記画素部２１の周囲の一部、例えば行方向もしくは列方向の画素部２１間には、素子分離領域２４が形成されている。
【００３１】
また、上記光電変換部２２が形成された半導体基板１１の表面側（図面では半導体基板１１の下側）には配線層３１が形成されている。この配線層３１は、配線３２とこの配線２４を被覆する絶縁膜３３からなる。上記配線層３１には、支持基板３５が形成されている。この支持基板３５は、例えばシリコン基板からなる。
【００３２】
さらに、上記固体撮像装置１には、半導体基板１１裏面側に光透過性を有する平坦化膜４１が形成されている。さらにこの平坦化膜４１（図面で上面側）には、有機光電変換膜４２が形成され、さらに分離層４３を介して有機カラーフィルター層４４が形成されている。この有機カラーフィルター層４４は、上記光電変換部２２に対応させて形成され、例えば、青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）を取り出すために、シアン（Ｃｙａｎ）の有機カラーフィルター層４４（４４Ｃ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４（４４Ｙ）を市松模様に配置したものからなる。また、各有機カラーフィルター層４４上には、各光電変換部２２に入射光を集光させる集光レンズ５１が形成されている。
【００３３】
上記有機光電変換膜４２の緑（Ｇｒｅｅｎ）系の色素としては、一例として、ローダミン系色素、フタロシアニン誘導体、キナクリドン、エオシンーＹ、メラシアニン系色素がある。
【００３４】
上記固体撮像装置１は、緑（Ｇｒｅｅｎ）を有機光電変換膜４２から信号を取り出し、青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）をシアン（Ｃｙａｎ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４およびバルク分光との組合せにて取り出すものである。上記有機光電変換膜４２と有機カラーフィルター層４４の平面的配置（コーディング）の一例を、前記図２によって説明する。
【００３５】
前記図２（１）に示すように、有機光電変換膜４２からなる緑（Ｇｒｅｅｎ）は全画素に配置されている。また、前記図２（２）に示すように、シアン（Ｃｙａｎ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）は、いわゆる市松配列となっている。青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）の分光は、以下の原理で達成する。前記図３の分光例に示したように、青（Ｂｌｕｅ）は、シアン（Ｃｙａｎ）の有機カラーフィルター層４４Ｃでの吸収で赤（Ｒｅｄ）成分が除去され、続く、緑（Ｇｒｅｅｎ）の有機光電変換膜４２による吸収によって、緑（Ｇｒｅｅｎ）成分が除去され、残った青（Ｂｌｕｅ）成分にて取り出せる。一方、赤（Ｒｅｄ）は、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４Ｙでの吸収で青（Ｂｌｕｅ）成分が除去され、続く、緑（Ｇｒｅｅｎ）の有機光電変換膜４２による吸収によって緑（Ｇｒｅｅｎ）成分が除去され、残った赤（Ｒｅｄ）成分にて取り出せる。
【００３６】
また、青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）のバルク分光を達成するために、光電変換部２２に形成されているフォトダイオードを構成するＮ-領域２２ＮとＰ+領域２２Ｐの深さを変えている。すなわち、青（Ｂｌｕｅ）は光入射側に近い（光の進入が浅い）領域にＮ-領域２２Ｎを形成し、青（Ｂｌｕｅ）光を優先的に光電変換している。そして、深い領域にはＰ+領域２２Ｐを形成することで、赤（Ｒｅｄ）光による光電変換を抑制している。一方、赤（Ｒｅｄ）は，光入射側から遠い（光の進入が深い）領域にＮ-領域２２Ｎを形成し、赤（Ｒｅｄ）光を優先的に光電変換している。そして、光入射から近い領域には、深いＰ+領域２２Ｐを形成して、青（Ｂｌｕｅ）光による光電変換を抑制している。それぞれの画素における、Ｎ-領域２２ＮとＰ+領域２２Ｐの深さは、波長により最適化も必要である。組合せ的には、Ｐ+領域２２Ｐの有機カラーフィルター層４４Ｃの下が青（Ｂｌｕｅ）画素で、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４Ｙの下が赤（Ｒｅｄ）画素となる。
【００３７】
以上の構成によって、固体撮像装置２では、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）、赤（Ｒｅｄ）の分離された色信号を出力することができる。有機光電変換膜４２が一層なことから、取り出し電極（通常は金属膜）（図示せず）と有機光電変換膜４２の加工プロセスの整合性の問題は回避でき、また、有機カラーフィルター層４４を用いたことで、リソグラフィー技術で形成が可能となるため、ドライエッチング加工を用いる必要がなくなり、有機光電変換膜４２にダメージを与えることがなくなる。なお、材料の溶着等の懸念がある場合は、図示したように、層間に分離層４３を設けることが好ましい。
【００３８】
また、シアン（Ｃｙａｎ）の有機カラーフィルター層４４Ｃとイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４Ｙが、いわゆる市松配列となるように配置したことで、空間的な輝度やクロマの解像度はやや落ちるものの、色再現性は著しく改善することが可能となる。
【００３９】
また、上記固体撮像装置２は、原色フィルターのみで色分離を行う固体撮像装置（例えば、前記特許文献３のカラー撮像素子）と比較して、補色の有機カラーフィルター層４４とバルク分光を組合せることにより、感度と色再現の両立化を図ることが可能となる。さらに補色分光も図３に示した例に限定されず、シアン（Ｃｙａｎ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）はより透過率の高い分光のものを用いれば、青（Ｂｌｕｅ）感度の低下の抑制も可能となる。
【００４０】
さらに、上記第２実施例の固体撮像装置２では、有機光電変換膜４２を緑（Ｇｒｅｅｎ）で形成し、青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）をシアン（Ｃｙａｎ）の有機カラーフィルター層４４Ｃとイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４Ｙとの組合せにて取り出す例を示したが、そのほかの組合せでも良い。さらに、３原色とは限らず、中間色での組合せや、４色以上の配列でも構わない。また、全面開口型ＣＭＯＳイメージセンサに適用した場合を示したが、通常のＣＭＯＳイメージセンサにも当然適用できる。また、有機カラーフィルター層４４と有機光電変換膜４２の上下位置を逆にして形成しても構わない。
【００４１】
上記第２実施例の固体撮像装置２において、有機カラーフィルター層４４にシアン（Ｃｙａｎ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の分光例を示したが、図５（１）に示すように、有機カラーフィルター層４４の分光例としては、分光Ａの吸収波長特性を有する有機カラーフィルター層４４Ａと、分光Ｂの吸収波長特性を有する有機カラーフィルター層４４Ｂとを、市松模様に配置する。また、図５（２）に示すように、有機光電変換膜４２には緑（Ｇｒｅｅｎ）の有機光電変換膜を用いる。
【００４２】
そして理想的には、図６に示すように、上記有機カラーフィルター層４４Ａ、４４Ｂがそれぞれ分光Ａ、分光Ｂとなる分光特性を持つことが望ましい。さらに、この時のバルク分光としては、分光Ａの下には青（Ｂｌｕｅ）感度を持たせ、分光Ｂの下には赤（Ｒｅｄ）感度を持たせる組合せとすることがより好ましい。
【００４３】
また、有機光電変換膜４２と有機カラーフィルター層４４の組合せとしは、上記第１実施例および第２実施例で説明した以外に、（１）有機光電変換膜４２に青（Ｂｌｅｗ）を用い、有機カラーフィルター層４４に緑（Ｇｒｅｅｎ）と分光Ｂを用いる。（２）有機光電変換膜４２に赤（Ｒｅｄ）を用い、有機カラーフィルター層４４に緑（Ｇｒｅｅｎ）と分光Ａを用いる。また、色分離を向上させる観点では、上記第１、第２実施例を用いることが望ましい。
【００４４】
上記説明したように、本発明の固体撮像装置１，２は、色再現性を向上させることができ、高精細なイメージセンサへの適用が可能となる。
【００４５】
次に、本発明の撮像装置に係る一実施の形態（実施例）を、図７のブロック図によって説明する。この撮像装置には、例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話のカメラ等がある。
【００４６】
図７に示すように、撮像装置１００は、撮像部１０１に固体撮像装置（図示せず）を備えている。この撮像部１０１の集光側には像を結像させる結像光学系１０２が備えられ、また、撮像部１０１には、それを駆動する駆動回路、固体撮像装置で光電変換された信号を画像に処理する信号処理回路等を有する信号処理部１０３が接続されている。また上記信号処理部によって処理された画像信号は画像記憶部（図示せず）によって記憶させることができる。このような撮像装置１００において、上記固体撮像素子には、前記実施の形態で説明した固体撮像装置１または固体撮像装置２を用いることができる。
【００４７】
本発明の撮像装置１００では、本願発明の固体撮像装置１または固体撮像装置２を用いることから、上記説明したのと同様に、固体撮像装置の垂直方向、もしくは垂直方向および水平方向の画素情報の情報量が低減されるため、高フレーム化ができるという利点がある。
【００４８】
なお、本発明の撮像装置１００は、上記構成に限定されることはなく、固体撮像装置を用いる撮像装置であれば如何なる構成のものにも適用することができる。
【００４９】
上記固体撮像装置１、２はワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。また、本発明は、固体撮像装置のみではなく、撮像装置にも適用可能である。この場合、撮像装置として、高画質化の効果が得られる。ここで、撮像装置は、例えば、カメラや撮像機能を有する携帯機器のことを示す。また「撮像」は、通常のカメラ撮影時における像の撮りこみだけではなく、広義の意味として、指紋検出なども含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第１実施例）を示した概略構成斜視図である。
【図２】有機カラーフィルター層のカラーコーディングを示した配置図である。
【図３】有機カラーフィルター層の分光特性図である。
【図４】本発明の固体撮像装置の一実施の形態（第２実施例）を示した概略構成斜視図である。
【図５】有機カラーフィルター層のカラーコーディングを示した配置図である。
【図６】有機カラーフィルター層の分光特性図である。
【図７】本発明の撮像装置に係る一実施の形態（実施例）を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…固体撮像装置、１１…半導体基板、２１…画素、２２…光電変換部、４２…有機光電変換膜、４４…有機カラーフィルター層
【図１】
2008258474.tif 000003
【図２】
2008258474.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008258474.tif 000007
【図６】
2008258474.tif 000008
【図７】
2008258474.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月6日(2008.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記の問題を解決する方法として、最近、有機光電変換膜を用いたイメージセンサが考案されている（例えば、特許文献１。）。特許文献１によれば、青に感度を持つ有機光電変換膜、緑に感度を持つ有機光電変換膜、赤に感度を持つ有機光電変換膜を受光する光に対して、順次積層することで、１画素から、Ｂ／Ｇ／Ｒの信号を別々に取り出すことができ、感度向上が図れる。しかし、有機光電変換膜を多層化するのはプロセス上、極めて困難であり、これまでに実現化された報告はない。取り出し電極（通常は金属膜）と有機光電変換膜の加工プロセスの整合性が大きな課題であり、有機光電変換膜にダメージを与えずに電極加工する技術が確立されてないためとされる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
一方、有機光電変換膜は１層で、Ｓｉバルク分光で２色を実現する例（例えば、特許文献２、特許文献３：第６図参照。）もあるが、シリコンのバルク中における各波長の光の吸収差を利用した場合、色再現が悪く、一般的な高精細なイメージセンサには使えない。また、バルクから２色を取り出す構造もプロセス的には複雑となりコストアップとなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
上記有機光電変換膜４２の緑（Ｇｒｅｅｎ）系の色素としては、一例として、ローダミン系色素、フタロシアニン誘導体、キナクリドン、エオシンーＹ、メロシアニン系色素がある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図２（１）に示すように、有機光電変換膜４２は全画素に配置されている。また、図２（２）に示すように、シアン（Ｃｙａｎ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）は、いわゆる市松配列となっている。青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）の分光は、以下の原理で達成する。先ず、図３の分光例に示したように、青（Ｂｌｕｅ）は、シアン（Ｃｙａｎ）の有機カラーフィルター層４４Ｃでの吸収で赤（Ｒｅｄ）成分が除去され、続く、緑（Ｇｒｅｅｎ）の有機光電変換膜４２による吸収によって、緑（Ｇｒｅｅｎ）成分が除去され、残った青（Ｂｌｕｅ）成分にて取り出せる。一方、赤（Ｒｅｄ）は、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４Ｙでの吸収で青（Ｂｌｕｅ）成分が除去され、続く、緑（Ｇｒｅｅｎ）の有機光電変換膜４２による吸収によって緑（Ｇｒｅｅｎ）成分が除去され、残った赤（Ｒｅｄ）成分にて取り出せる。また、光電変換部２２に形成されているフォトダイオードを構成するＮ-領域とＰ+領域（図示せず）の深さは全画素共通で最適化されれば良い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、上記光電変換部２２が形成された半導体基板１１の表面側（図面では半導体基板１１の下側）には配線層３１が形成されている。この配線層３１は、配線３２とこの配線３２を被覆する絶縁膜３３からなる。上記配線層３１には、支持基板３５が形成されている。この支持基板３５は、例えばシリコン基板からなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
さらに、上記固体撮像装置２には、半導体基板１１裏面側に光透過性を有する平坦化膜４１が形成されている。さらにこの平坦化膜４１（図面で上面側）には、有機光電変換膜４２が形成され、さらに分離層４３を介して有機カラーフィルター層４４が形成されている。この有機カラーフィルター層４４は、上記光電変換部２２に対応させて形成され、例えば、青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）を取り出すために、シアン（Ｃｙａｎ）の有機カラーフィルター層４４（４４Ｃ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４（４４Ｙ）を市松模様に配置したものからなる。また、各有機カラーフィルター層４４上には、各光電変換部２２に入射光を集光させる集光レンズ５１が形成されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
上記有機光電変換膜４２の緑（Ｇｒｅｅｎ）系の色素としては、一例として、ローダミン系色素、フタロシアニン誘導体、キナクリドン、エオシンーＹ、メロシアニン系色素がある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
上記固体撮像装置２は、緑（Ｇｒｅｅｎ）を有機光電変換膜４２から信号を取り出し、青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）をシアン（Ｃｙａｎ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４およびバルク分光との組合せにて取り出すものである。上記有機光電変換膜４２と有機カラーフィルター層４４の平面的配置（コーディング）の一例を、前記図２によって説明する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
前記図２（１）に示すように、有機光電変換膜４２は全画素に配置されている。また、前記図２（２）に示すように、シアン（Ｃｙａｎ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）は、いわゆる市松配列となっている。青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）の分光は、以下の原理で達成する。前記図３の分光例に示したように、青（Ｂｌｕｅ）は、シアン（Ｃｙａｎ）の有機カラーフィルター層４４Ｃでの吸収で赤（Ｒｅｄ）成分が除去され、続く、緑（Ｇｒｅｅｎ）の有機光電変換膜４２による吸収によって、緑（Ｇｒｅｅｎ）成分が除去され、残った青（Ｂｌｕｅ）成分にて取り出せる。一方、赤（Ｒｅｄ）は、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４Ｙでの吸収で青（Ｂｌｕｅ）成分が除去され、続く、緑（Ｇｒｅｅｎ）の有機光電変換膜４２による吸収によって緑（Ｇｒｅｅｎ）成分が除去され、残った赤（Ｒｅｄ）成分にて取り出せる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
また、青（Ｂｌｕｅ）と赤（Ｒｅｄ）のバルク分光を達成するために、光電変換部２２に形成されているフォトダイオードを構成するＮ-領域２２ＮとＰ+領域２２Ｐの深さを変えている。すなわち、青（Ｂｌｕｅ）は光入射側に近い（光の進入が浅い）領域にＮ-領域２２Ｎを形成し、青（Ｂｌｕｅ）光を優先的に光電変換している。そして、深い領域にはＰ+領域２２Ｐを形成することで、赤（Ｒｅｄ）光による光電変換を抑制している。一方、赤（Ｒｅｄ）は，光入射側から遠い（光の進入が深い）領域にＮ-領域２２Ｎを形成し、赤（Ｒｅｄ）光を優先的に光電変換している。そして、光の進入が浅い領域には、深いＰ+領域２２Ｐを形成して、青（Ｂｌｕｅ）光による光電変換を抑制している。それぞれの画素における、Ｎ-領域２２ＮとＰ+領域２２Ｐの深さは、波長により最適化も必要である。組合せ的には、シアン（Ｃｙａｎ）の有機カラーフィルター層４４Ｃの下が青（Ｂｌｕｅ）画素で、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の有機カラーフィルター層４４Ｙの下が赤（Ｒｅｄ）画素となる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
上記第２実施例の固体撮像装置２において、有機カラーフィルター層４４にシアン（Ｃｙａｎ）とイエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）の分光例を示したが、図５（２）に示すように、有機カラーフィルター層４４の分光例としては、分光Ａの吸収波長特性を有する有機カラーフィルター層４４Ａと、分光Ｂの吸収波長特性を有する有機カラーフィルター層４４Ｂとを、市松模様に配置する。また、図５（１）に示すように、有機光電変換膜４２には緑（Ｇｒｅｅｎ）の有機光電変換膜を用いる。