(57)【要約】【課題】可視光画像の高画質を維持しつつ、高解像度なIR画像を生成することができるようにする。【解決手段】固体撮像装置は、複数の画素を２次元状に配列した画素アレイ部を備え、各画素は、半導体層の上層に形成された第１の光電変換領域と、半導体層に形成された第２の光電変換領域と、色成分に対応した所定の波長領域の光を透過する第１のフィルタと、第１のフィルタとは異なる透過特性を有する第２のフィルタとを有し、第１の光電変換領域及び第２の光電変換領域のうち、一方の光電変換領域により可視光領域の光の光電変換を行うとともに、他方の光電変換領域により赤外光領域の光の光電変換を行い、第１のフィルタは、第１の光電変換領域よりも上層に形成され、第２のフィルタは、第１のフィルタの下層に形成された他方の光電変換領域に吸収される赤外光領域の光の波長を揃える透過特性を有している。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層の上層に形成された第１の光電変換領域と、前記半導体層に形成された第２の光電変換領域とを有する画素を２次元状に配列した画素アレイ部を備え、
前記画素は、
色成分に対応した所定の波長領域の光を透過する第１のフィルタと、
前記第１のフィルタとは異なる透過特性を有する第２のフィルタと
をさらに有し、
前記第１の光電変換領域及び前記第２の光電変換領域のうち、一方の光電変換領域により可視光領域の光の光電変換を行うとともに、他方の光電変換領域により赤外光領域の光の光電変換を行い、
前記第１のフィルタは、前記第１の光電変換領域よりも上層に形成され、
前記第２のフィルタは、前記第１のフィルタの下層に形成された前記他方の光電変換領域に吸収される赤外光領域の光の波長を揃える透過特性を有している
固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１のフィルタは、カラーフィルタである
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の光電変換領域は、可視光領域の光を吸収して光電変換を行う光電変換領域であり、
前記第２の光電変換領域は、赤外光領域の光の光電変換を行う光電変換領域である
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第２のフィルタは、
前記第１のフィルタの上層に形成され、
可視光領域の光の波長領域と、赤外光領域の光の波長領域との少なくとも２つの波長領域を透過する特性を有する
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第２のフィルタは、
前記第１の光電変換領域と前記第２の光電変換領域との間に形成され、
少なくとも赤外光領域の光の波長領域を透過する特性を有する
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第２のフィルタは、無機膜により形成される
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第２のフィルタは、屈折率の異なる複数の材料が積層されて形成される多層膜フィルタである
請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第２のフィルタは、金属薄膜に対し、所定の微細構造パターンが形成された金属薄膜フィルタである
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第１の光電変換領域は、赤外光領域の光を吸収して光電変換を行う光電変換領域であり、
前記第２の光電変換領域は、可視光領域の光電変換を行う光電変換領域である
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記第２のフィルタは、
前記第１のフィルタの上層に形成され、
可視光領域の光の波長領域と、赤外光領域の光の波長領域との少なくとも２つの波長領域を透過する特性を有する
請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記第２のフィルタは、
屈折率の異なる複数の材料が積層されて形成される多層膜フィルタであって、
少なくとも赤外光領域の光の波長領域を透過する特性を有する
請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記画素は、
前記第１の光電変換領域で光電変換された電荷を電圧信号に変換する第１の電荷電圧変換部と、
前記第１の電荷電圧変換部をリセットする第１のリセットトランジスタと、
前記第１の電荷電圧変換部からの電圧信号を増幅する第１の増幅トランジスタと、
前記第１の増幅トランジスタで増幅された信号電圧を選択して出力する第１の選択トランジスタと
からなる第１の画素回路と、
前記第２の光電変換領域で光電変換された電荷を電圧信号に変換する第２の電荷電圧変換部と、
前記第２の光電変換領域からの電荷を、前記第２の電荷電圧変換部に転送する転送トランジスタと、
前記第２の電荷電圧変換部をリセットする第２のリセットトランジスタと、
前記第２の電荷電圧変換部からの電圧信号を増幅する第２の増幅トランジスタと、
前記第２の増幅トランジスタで増幅された信号電圧を選択して出力する第２の選択トランジスタと
からなる第２の画素回路と
を有し、
前記第１の画素回路に対し、当該第１の画素回路からの読み出し信号を、前記第１のリセットトランジスタのリセット信号に帰還するフィードバックアンプが設けられる
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
半導体層の上層に形成された第１の光電変換領域と、前記半導体層に形成された第２の光電変換領域とを有する画素を２次元状に配列した画素アレイ部を備え、
前記画素は、
色成分に対応した所定の波長領域の光を透過する第１のフィルタと、
前記第１のフィルタとは異なる透過特性を有する第２のフィルタと
をさらに有し、
前記第１の光電変換領域及び前記第２の光電変換領域のうち、一方の光電変換領域により可視光領域の光の光電変換を行うとともに、他方の光電変換領域により赤外光領域の光の光電変換を行い、
前記第１のフィルタは、前記第１の光電変換領域よりも上層に形成され、
前記第２のフィルタは、前記第１のフィルタの下層に形成された前記他方の光電変換領域に吸収される赤外光領域の光の波長を揃える透過特性を有している
固体撮像装置を搭載した電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像装置、及び、電子機器に関し、特に、可視光画像の高画質を維持しつつ、高解像度なIR画像を生成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。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサとしては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタを用いて可視光から得られる画像（以下、可視光画像という）を撮像するものがある。また、イメージセンサには、可視光画像のほかに、暗視での感度向上や可視光で撮像できない被写体情報を得るために、カラーフィルタを用いずに可視光から赤外光までを検出することで、赤外光（IR：infrared）から得られる画像（以下、IR画像という）を撮像するものがある。
【０００３】
一方で、可視光画像のみ、あるいはIR画像のみではなく、可視光画像とIR画像の両方を同時に得たいという要求も高まっている。例えば、画素の配列パターンとして、Ｒ成分に対応したＲ画素と、Ｇ成分に対応したＧ画素と、Ｂ成分に対応したＢ画素のほかに、IR成分に対応したIR画素を２次元状に配列することで、可視光画像とIR画像を同時に得る構成が知られている。
【０００４】
また、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の光を検出するためのフォトダイオードが形成された半導体基板の上方に、赤外光領域の光を吸収する赤外光電変換層を形成することで、可視光画像とIR画像を同時に得る構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている画素の構造では、すべての画素に対し、赤外光領域の光を吸収する赤外光電変換層が設けられているため、すべてのIR画素から得られるIR信号を用いたIR画像を得ることが可能となる。
【０００７】
その一方で、この特許文献１に開示されている画素の構造では、赤外光電変換層の上方に、フォトダイオードにより検出される光の色成分を分光するためのカラーフィルタを設けずに、赤外光電変換層の下方に形成される無機フィルタ（無機材料からなるフィルタ）により色成分を分光している。
【０００８】
ここで、無機フィルタで得られる光の分光形状は、カラーフィルタで得られる光の分光形状と比べて劣るため、無機フィルタを用いた場合には、カラーフィルタを用いた場合と比べて、Ｒ画素、Ｇ画素、及びＢ画素から得られるRGB信号を用いた可視光画像の画質が低下してしまう。そのため、可視光画像の高画質を維持しつつ、高解像度なIR画像を生成するための技術が求められていた。
【０００９】
本技術はこのような状況に鑑みてなされたものであり、可視光画像の高画質を維持しつつ、高解像度なIR画像を生成することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本技術の一側面の固体撮像装置は、半導体層の上層に形成された第１の光電変換領域と、前記半導体層に形成された第２の光電変換領域とを有する画素を２次元状に配列した画素アレイ部を備え、前記画素は、色成分に対応した所定の波長領域の光を透過する第１のフィルタと、前記第１のフィルタとは異なる透過特性を有する第２のフィルタとをさらに有し、前記第１の光電変換領域及び前記第２の光電変換領域のうち、一方の光電変換領域により可視光領域の光の光電変換を行うとともに、他方の光電変換領域により赤外光領域の光の光電変換を行い、前記第１のフィルタは、前記第１の光電変換領域よりも上層に形成され、前記第２のフィルタは、前記第１のフィルタの下層に形成された前記他方の光電変換領域に吸収される赤外光領域の光の波長を揃える透過特性を有している固体撮像装置である。
【００１１】
本技術の一側面の固体撮像装置においては、画素アレイ部に２次元状に配列された各画素は、半導体層の上層に形成された第１の光電変換領域と、当該半導体層に形成された第２の光電変換領域と、色成分に対応した所定の波長領域の光を透過する第１のフィルタと、第１のフィルタとは異なる透過特性を有する第２のフィルタとを有している。そして、第１の光電変換領域及び第２の光電変換領域のうち、一方の光電変換領域により可視光領域の光の光電変換が行われるとともに、他方の光電変換領域により赤外光領域の光の光電変換が行われる。また、第２のフィルタによって、第１のフィルタの下層に形成された他方の光電変換領域に吸収される赤外光領域の光の波長が揃えられる。
【００１２】
本技術の一側面の電子機器は、半導体層の上層に形成された第１の光電変換領域と、前記半導体層に形成された第２の光電変換領域とを有する画素を２次元状に配列した画素アレイ部を備え、前記画素は、色成分に対応した所定の波長領域の光を透過する第１のフィルタと、前記第１のフィルタとは異なる透過特性を有する第２のフィルタとをさらに有し、前記第１の光電変換領域及び前記第２の光電変換領域のうち、一方の光電変換領域により可視光領域の光の光電変換を行うとともに、他方の光電変換領域により赤外光領域の光の光電変換を行い、前記第１のフィルタは、前記第１の光電変換領域よりも上層に形成され、前記第２のフィルタは、前記第１のフィルタの下層に形成された前記他方の光電変換領域に吸収される赤外光領域の光の波長を揃える透過特性を有している固体撮像装置を搭載した電子機器である。
【００１３】
本技術の一側面の電子機器においては、そこに搭載された固体撮像装置の画素アレイ部に２次元状に配列された各画素は、半導体層の上層に形成された第１の光電変換領域と、当該半導体層に形成された第２の光電変換領域と、色成分に対応した所定の波長領域の光を透過する第１のフィルタと、第１のフィルタとは異なる透過特性を有する第２のフィルタとを有している。そして、第１の光電変換領域及び第２の光電変換領域のうち、一方の光電変換領域により可視光領域の光の光電変換が行われるとともに、他方の光電変換領域により赤外光領域の光の光電変換が行われる。また、第２のフィルタによって、第１のフィルタの下層に形成された他方の光電変換領域に吸収される赤外光領域の光の波長が揃えられる。
【００１４】
なお、本技術の一側面の固体撮像装置と電子機器は、独立した装置であってもよし、１つの装置を構成している内部ブロックであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本技術の一側面によれば、可視光画像の高画質を維持しつつ、高解像度なIR画像を生成することができる。
【００１６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本技術を適用した固体撮像装置の一実施の形態を示す図である。
【図２】画素の構造を示す断面図である。
【図３】カラーフィルタの各波長帯域における透過率を示す図である。
【図４】有機光電変換膜の各波長帯域における吸収率を示す図である。
【図５】Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の各波長帯域における吸収率を示す図である。
【図６】Ｒフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタの各波長帯域における透過率を示す図である。
【図７】IR画素ごとに検出される光のスペクトルが異なる場合を説明する図である。
【図８】第１の実施の形態の画素の構造を示す断面図である。
【図９】デュアルバンドパスフィルタの各波長帯における透過率を示す図である。
【図１０】デュアルバンドパスフィルタの挿入前の各画素の特性を示す図である。
【図１１】デュアルバンドパスフィルタの挿入後の各画素の特性を示す図である。
【図１２】IR画素ごとに検出される光のスペクトルが一致する場合を説明する図である。
【図１３】第２の実施の形態の画素の構造を示す断面図である。
【図１４】多層膜フィルタの構造を示す図である。
【図１５】多層膜フィルタの各波長帯における透過率を示す図である。
【図１６】多層膜フィルタの挿入前の各画素の特性を示す図である。
【図１７】多層膜フィルタの挿入後の各画素の特性を示す図である。
【図１８】第３の実施の形態の画素の構造を示す断面図である。
【図１９】プラズモンフィルタの構造を示す図である。
【図２０】第４の実施の形態の画素の構造を示す断面図である。
【図２１】デュアルバンドパスフィルタの各波長帯における透過率を示す図である。
【図２２】デュアルバンドパスフィルタの挿入前の各画素の特性を示す図である。
【図２３】デュアルバンドパスフィルタの挿入後の各画素の特性を示す図である。
【図２４】第５の実施の形態の画素の構造を示す断面図である。
【図２５】多層膜フィルタの各波長帯における透過率を示す図である。
【図２６】有機光電変換膜の読み出し回路を示す図である。
【図２７】フォトダイオードの読み出し回路を示す図である。
【図２８】第１の実施の形態の画素の他の構造を示す断面図である。
【図２９】第２の実施の形態の画素の他の構造を示す断面図である。
【図３０】第３の実施の形態の画素の他の構造を示す断面図である。
【図３１】第４の実施の形態の画素の他の構造を示す断面図である。
【図３２】第５の実施の形態の画素の他の構造を示す断面図である。
【図３３】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３４】固体撮像装置の使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
１．固体撮像装置の構成
２．第１の実施の形態：デュアルバンドパスフィルタを用いた構造（OPC：RGB画素、PD：IR画素）
３．第２の実施の形態：多層膜フィルタを用いた構造（OPC：RGB画素、PD：IR画素）
４．第３の実施の形態：プラズモンフィルタを用いた構造（OPC：RGB画素、PD：IR画素）
５．第４の実施の形態：デュアルバンドパスフィルタを用いた構造（OPC：IR画素、PD：RGB画素）
６．第５の実施の形態：多層膜フィルタを用いた構造（OPC：IR画素、PD：RGB画素）
７．読み出し回路
８．変形例
９．電子機器の構成
１０．固体撮像装置の使用例
【００２０】
＜１．固体撮像装置の構成＞
【００２１】
（固体撮像装置の構成例）
図１は、本技術を適用した固体撮像装置の一実施の形態を示す図である。
【００２２】
図１のCMOSイメージセンサ１０は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いた固体撮像装置である。CMOSイメージセンサ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。
【００２３】
図１において、CMOSイメージセンサ１０は、画素アレイ部１１、垂直駆動回路１２、カラム信号処理回路１３、水平駆動回路１４、出力回路１５、制御回路１６、及び入出力端子１７を含んで構成される。
【００２４】
画素アレイ部１１には、複数の画素１００が２次元状に配列される。画素１００は、光電変換領域としての有機光電変換膜（OPC：Organic Photoelectric Conversion layer）及びフォトダイオード（PD：Photodiode）と、複数の画素トランジスタを有して構成される。
【００２５】
垂直駆動回路１２は、例えばシフトレジスタによって構成され、所定の画素駆動線２１を選択して、選択された画素駆動線２１に画素１００を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素１００を駆動する。すなわち、垂直駆動回路１２は、画素アレイ部１１の各画素１００を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素１００の有機光電変換膜又は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（電荷）に基づく画素信号を、垂直信号線２２を通してカラム信号処理回路１３に供給する。
【００２６】
カラム信号処理回路１３は、画素１００の列ごとに配置されており、１行分の画素１００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１３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)及びA/D(Analog/Digital)変換等の信号処理を行う。
【００２７】
水平駆動回路１４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１３の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路１３の各々から画素信号を水平信号線２３に出力させる。
【００２８】
出力回路１５は、カラム信号処理回路１３の各々から水平信号線２３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１５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。
【００２９】
制御回路１６は、CMOSイメージセンサ１０の各部の動作を制御する。例えば、制御回路１６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、CMOSイメージセンサ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１６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１２、カラム信号処理回路１３、及び水平駆動回路１４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１６は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路１２、カラム信号処理回路１３、及び水平駆動回路１４などに出力する。
【００３０】
入出力端子１７は、外部と信号のやりとりを行う。
【００３１】
以上のように構成される、図１のCMOSイメージセンサ１０は、CDS処理とA/D変換処理を行うカラム信号処理回路１３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CMOSイメージセンサ１０は、裏面照射型又は表面照射型のCMOSイメージセンサとすることができる。なお、図１に示した構成は、一例であって、例えば、画素１００（の有機光電変換膜とフォトダイオード）の読み出し回路の構成によっては、その構成が異なる場合がある。例えば、有機光電変換膜の読み出し回路として、ノイズを低減するためのメモリ部を設ける方式を採用した場合には、上述のCDS処理ではなく、外部のメモリ部を用いてノイズを除去することになる。
【００３２】
ところで、CMOSイメージセンサ１０の画素アレイ部１１に２次元状に配列される画素１００の構造としては、後述する第１の実施の形態乃至第５の実施の形態の画素の構造を採用することができる。以下、画素アレイ部１１に配列される、第１の実施の形態乃至第５の実施の形態の画素の構造について説明する。
【００３３】
なお、説明の都合上、以下の説明では、第１の実施の形態の画素を、画素１００と記述して、他の実施の形態の画素と区別する。同様に、第２の実施の形態乃至第５の実施の形態の画素を、画素２００、画素３００、画素４００、画素５００とそれぞれ記述するが、これらの画素も、CMOSイメージセンサ１０（図１）の画素アレイ部１１に２次元状に配列されることには変わりはない。
【００３４】
＜２．第１の実施の形態：デュアルバンドパスフィルタを用いた構造（OPC：RGB画素、PD：IR画素）＞
【００３５】
まず、図２乃至図１２を参照して、第１の実施の形態の画素１００の構造について説明する。
【００３６】
（画素の構造）
図２は、画素１００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１１に２次元状に配列された複数の画素１００のうち、任意の位置に配列される３つの画素１００−１乃至１００−３が例示されている。ただし、画素１００−１乃至１００−３は、裏面照射型の構造を採用している。
【００３７】
画素１００−１乃至１００−３においては、シリコン（Si）等の半導体層１１４に、フォトダイオード１１５−１乃至１１５−３及び電荷保持部１２４−１乃至１２４−３が形成されている。半導体層１１４の下層は、配線層１１６とされ、複数の配線１３１が形成されている。また、半導体層１１４の上層には、層間絶縁膜１１３と有機光電変換膜１１２が積層されている。
【００３８】
有機光電変換膜１１２は、可視光領域の光だけを吸収して、Ｒ（赤）成分、Ｇ（緑）成分、及びＢ（青）成分の各色成分の光に対応した信号電荷（電荷）を生成する。有機光電変換膜１１２の上面と下面には、有機光電変換膜１１２で生成された信号電荷を読み出すための透明電極１２１と、透明電極１２２−１乃至１２２−３が形成されている。
【００３９】
なお、透明電極１２１は、有機光電変換膜１１２の全面に形成される。また、透明電極１２２−１乃至１２２−３は、画素ピッチに応じて形成される。透明電極１２２−１は、電極１２３−１を介して電荷保持部１２４−１に接続される。同様に、透明電極１２２−２，１２２−３は、電極１２３−２，１２３−３を介して、電荷保持部１２４−２，１２４−３に接続される。
【００４０】
画素１００−１乃至１００−３のうち、画素１００−１には、光が入射される側に、Ｒ成分の光を透過させるＲカラーフィルタ１１１−１が形成される。同様に、画素１００−２には、光の入射側に、Ｇ成分の光を透過させるＧカラーフィルタ１１１−２が形成される。また、画素１００−３には、光の入射側に、Ｂ成分の光を透過させるＢカラーフィルタ１１１−３が形成される。
【００４１】
すなわち、画素１００−１において、Ｒカラーフィルタ１１１−１を透過した光のうち、可視光領域のＲ成分の光は、有機光電変換膜１１２により吸収される一方で、赤外光領域のIR成分の光は、有機光電変換膜１１２を透過することになる。そのため、画素１００−１において、有機光電変換膜１１２では、Ｒ成分の光に対応した信号電荷が生成される。一方で、フォトダイオード１１５−１では、IR成分の光に対応した信号電荷が生成される。
【００４２】
また、画素１００−２において、Ｇカラーフィルタ１１１−２を透過した光のうち、可視光領域のＧ成分の光は、有機光電変換膜１１２により吸収される一方で、赤外光領域のIR成分の光は、有機光電変換膜１１２を透過することになる。そのため、画素１００−２において、有機光電変換膜１１２では、Ｇ成分の光に対応した信号電荷が生成される。一方で、フォトダイオード１１５−２では、IR成分の光に対応した信号電荷が生成される。
【００４３】
また、画素１００−３において、Ｂカラーフィルタ１１１−３を透過した光のうち、可視光領域のＢ成分の光は、有機光電変換膜１１２により吸収される一方で、赤外光領域のIR成分の光は、有機光電変換膜１１２を透過することになる。そのため、画素１００−３において、有機光電変換膜１１２では、Ｂ成分の光に対応した信号電荷が生成される。一方で、フォトダイオード１１５−３では、IR成分の光に対応した信号電荷が生成される。
【００４４】
このように、画素１００−１においては、Ｒ信号とIR信号が生成される。また、画素１００−２では、Ｇ信号とIR信号が生成され、画素１００−３では、Ｂ信号とIR信号が生成される。すなわち、画素アレイ部１１に２次元状に配列される各画素１００では、カラーフィルタの種別に応じた色成分の信号のほかに、IR成分の信号が得られるため、可視光画像とIR画像を同時に生成することが可能となる。
【００４５】
なお、説明の都合上、以下の説明では、画素１００−１において、Ｒ信号を生成するための有機光電変換膜１１２を含む構成を、Ｒ画素１００−１−Ｒと称し、IR信号を生成するためのフォトダイオード１１５−１を含む構成を、IR画素１００−１−IRRと称する。すなわち、画素１００−１は、Ｒ画素１００−１−Ｒであるが、IR画素１００−１−IRRであるとも言える。
【００４６】
同様に、画素１００−２において、Ｇ信号を生成するための有機光電変換膜１１２を含む構成を、Ｇ画素１００−２−Ｇと称し、IR信号を生成するためのフォトダイオード１１５−２を含む構成を、IR画素１００−２−IRGと称する。すなわち、画素１００−２は、Ｇ画素１００−２−Ｇであるが、IR画素１００−２−IRGであるとも言える。
【００４７】
また、画素１００−３において、Ｂ信号を生成するための有機光電変換膜１１２を含む構成を、Ｂ画素１００−３−Ｂと称し、IR信号を生成するためのフォトダイオード１１５−３を含む構成を、IR画素１００−３−IRBと称する。すなわち、画素１００−３は、Ｂ画素１００−３−Ｂであるが、IR画素１００−３−IRBであるとも言える。
【００４８】
さらに、以下の説明では、Ｒカラーフィルタ１１１−１、Ｇカラーフィルタ１１１−２、及びＢカラーフィルタ１１１−３を特に区別する必要がない場合、単に、カラーフィルタ１１１と称する。また、フォトダイオード１１５−１、フォトダイオード１１５−２、及びフォトダイオード１１５−３を特に区別する必要がない場合、単に、フォトダイオード１１５と称する。なお、これらの関係は、後述する他の実施の形態でも同様とされる。
【００４９】
図２の画素１００は、以上のような構造を有するが、各画素１００におけるIR画素の分光形状（分光特性）は、その上層に設けられるカラーフィルタ１１１の種別に応じて異なるため、すべてのIR画素から得られるIR信号を用いたIR画像を生成することができない。以下、その理由について説明する。
【００５０】
（カラーフィルタの透過率）
ここで、図３は、図２のカラーフィルタ１１１の各波長帯域における透過率を示している。図３において、横軸は波長（nm）を表しており、図中の左側から右側に向かってその値が大きくなる。また、縦軸は、各カラーフィルタ１１１の透過率を表しており、その値は、0〜1.0の範囲内となる。
【００５１】
図３に示すように、Ｒカラーフィルタ１１１−１は、Ｒ成分の光を取り出すために、Ｒ成分の光の波長領域（例えば、600〜650nmや550〜650nm等の範囲）に対応した透過率を有している。また、Ｇカラーフィルタ１１１−２は、Ｇ成分の光を取り出すために、Ｇ成分の光の波長領域（例えば、500〜600nm等の範囲）に対応した透過率を有している。また、Ｂカラーフィルタ１１１−３は、Ｂ成分の光を取り出すために、Ｂ成分の光の波長領域（例えば、450〜500nmや400〜500nm等の範囲）に対応した透過率を有している。
【００５２】
また、図３に示すように、各カラーフィルタ１１１は、可視光領域以外の帯域の光も透過させるが、Ｒカラーフィルタ１１１−１と、Ｇカラーフィルタ１１１−２と、Ｂカラーフィルタ１１１−３とは、700nm以上の波長における透過率が異なっており、その透過率にばらつきがある。
【００５３】
（有機光電変換膜の吸収率）
図４は、図２の有機光電変換膜１１２の各波長帯における吸収率を示している。図４において、横軸は波長（nm）、縦軸は吸収率を表している。
【００５４】
図４において、有機光電変換膜１１２は、可視光領域の光の波長領域（例えば、400nm〜760nm等の範囲）に対応した吸収率を有している。なお、有機光電変換膜１１２としては、例えば、P3HTやPCBMを用いたバルクテヘロ構造などを用いることができる。
【００５５】
（Ｒ，Ｇ，Ｂ画素の吸収率）
図５は、図２のＲ画素１００−１−Ｒ、Ｇ画素１００−２−Ｇ、及びＢ画素１００−３−Ｂの各色成分の画素の各波長帯における吸収率を示している。図５において、横軸は波長（nm）、縦軸は吸収率を表している。
【００５６】
図５において、有機光電変換膜１１２により構成されるＲ画素１００−１−Ｒの吸収率は、図３のＲカラーフィルタ１１１−１の透過率と、図４の有機光電変換膜１１２の吸収率とを掛け合わせることで得られる分光形状に対応している。すなわち、Ｒ画素１００−１−Ｒは、Ｒ成分の光の波長領域（例えば、600〜650nmや550〜650nm等の範囲）に対応した吸収率を有する一方で、Ｒ成分の光の波長領域外の波長の光（赤外光）は吸収せずに、透過することになる。
【００５７】
同様に、有機光電変換膜１１２により構成されるＧ画素１００−２−Ｇの吸収率は、図３のＧカラーフィルタ１１１−２の透過率と、図４の有機光電変換膜１１２の吸収率とを掛け合わせて得られる分光形状に対応している。すなわち、Ｇ画素１００−２−Ｇは、Ｇ成分の光の波長領域（例えば、500〜600nm等の範囲）に対応した吸収率を有する一方で、Ｇ成分の光の波長領域外の波長の光（赤外光）は透過する。
【００５８】
また、有機光電変換膜１１２により構成されるＢ画素１００−３−Ｂの吸収率は、図３のＢカラーフィルタ１１１−３の透過率と、図４の有機光電変換膜１１２の吸収率とを掛け合わせて得られる分光形状に対応している。すなわち、Ｂ画素１００−３−Ｂは、Ｂ成分の光の波長領域（例えば、450〜500nmや400〜500nm等の範囲）に対応した吸収率を有する一方で、Ｂ成分の光の波長領域外の波長の光は透過する。
【００５９】
（IR画素への透過率）
図６は、図２のカラーフィルタ１１１の下方に配置される、IR画素１００−１−IRR、IR画素１００−２−IRG、及び、IR画素１００−３−IRBの各IR画素への透過率を示している。図６において、横軸は波長（nm）、縦軸は透過率を表している。
【００６０】
図６においては、Ｒカラーフィルタ１１１−１と有機光電変換膜１１２を透過した光であって、フォトダイオード１１５−１により構成されるIR画素１００−１−IRRにより検出（吸収）される光を、「IRR」で示した波形で表している。
【００６１】
同様に、図６においては、Ｇカラーフィルタ１１１−２と有機光電変換膜１１２を透過した光であって、フォトダイオード１１５−２により構成されるIR画素１００−２−IRGにより検出（吸収）される光を、「IRG」で示した波形で表している。また、Ｂカラーフィルタ１１１−３と有機光電変換膜１１２を透過した光であって、フォトダイオード１１５−３により構成されるIR画素１００−３−IRBにより検出（吸収）される光を、「IRB」で示した波形で表している。
【００６２】
図６に示すように、IR画素１００−１−IRRにより吸収されるIR成分の光のスペクトルと、IR画素１００−２−IRGにより吸収されるIR成分の光のスペクトルと、IR画素１００−３−IRBにより吸収されるIR成分の光のスペクトルとは、異なっている。そのため、IR画素１００−１−IRRと、IR画素１００−２−IRGと、IR画素１００−３−IRBとでは、IR画素ごとに感度が異なり、同一のIR画像を生成するためのIR画素として用いることができない。
【００６３】
ここで、例えば、画素アレイ部１１において、ベイヤー配列により、図２に示した画素１００を２次元状に配列した場合、図７に示した各画素のように表すことができる。図７Ａには、有機光電変換膜１１２（図２）により構成される、Ｒ画素１００−１−Ｒと、Ｇ画素１００−２−Ｇと、Ｂ画素１００−３−Ｂとが、図示されている。すなわち、画素アレイ部１１においては、Ｇ画素１００−２−Ｇが市松状に配され、残った部分に、Ｒ画素１００−１−ＲとＢ画素１００−３−Ｂとが一列ごとに交互に配される。
【００６４】
また、図７Ｂには、有機光電変換膜１１２（図２）の下層の半導体層１１４に埋め込まれたフォトダイオード１１５（図２）により構成される、IR画素１００−１−IRRと、IR画素１００−２−IRGと、IR画素１００−３−IRBとが、図示されている。図７Ｂにおいて、各IR画素の濃淡で表すように、IR画素１００−１−IRRと、IR画素１００−２−IRGと、IR画素１００−３−IRBのそれぞれで検出（吸収）されるIR成分の光のスペクトルは異なっており、各IR画素の感度は揃っていない。
【００６５】
このように、図２の画素１００の構造を用いた場合、各IR画素により検出（吸収）される光のスペクトル（分光形状）は、その上層に設けられるカラーフィルタ１１１の種別に応じて異なるため（カラーフィルタ１１１の透過率の違いにより、ばらついてしまうため）、各IR画素は、実効的には他のIR成分の光を検出するための画素として機能してしまうことになる。その結果、すべてのIR画素から得られるIR信号を用いたIR画像を得ることができず、高解像度なIR画像を得ることができない。
【００６６】
そこで、本技術では、カラーフィルタ１１１の下方に設けられる各IR画素により検出（吸収）される光のスペクトル（分光形状）を揃えるために、分光調整層として機能するフィルタを設けることで、各IR画素で検出（吸収）される光のスペクトルが、すべてのIR画素で揃うようにする。これにより、Ｒ画素、Ｇ画素、及びＢ画素から得られるRGB信号を用いた高画質の可視光画像と、IR画素から得られるIR信号を用いた高解像度のIR画像とを同時に得ることが可能となる。
【００６７】
（第１の実施の形態の画素の構造）
図８は、第１の実施の形態の画素１００の構造を示す断面図である。
【００６８】
図８の画素１００においては、図２の画素１００と対応する箇所については、同一の符号が付してあり、その説明は適宜省略するものとする。すなわち、図８の画素１００では、Ｒカラーフィルタ１１１−１、Ｇカラーフィルタ１１１−２、及びＢカラーフィルタ１１１−３の上方（上層）に、デュアルバンドパスフィルタ１４１が設けられている点が、図２の画素１００の構造と異なっている。
【００６９】
デュアルバンドパスフィルタ１４１は、可視光領域と赤外光領域のそれぞれに、透過バンドを有するフィルタである。
【００７０】
ここで、図９には、デュアルバンドパスフィルタ１４１の各波長帯域における透過率を示している。図９において、横軸は波長（nm）、縦軸は透過率を表している。図９に示すように、デュアルバンドパスフィルタ１４１は、可視光領域の波長領域（例えば、400〜650nm等の範囲）と、赤外光領域の波長領域（例えば、800〜900nm等の範囲）に、それぞれ透過バンドを有しており、当該透過バンドに含まれる波長の光を透過する。
【００７１】
画素１００においては、デュアルバンドパスフィルタ１４１を設けることで、赤外光領域側の透過バンドにより、各IR画素で検出（吸収）される光のスペクトルを、すべてのIR画素で揃えることができる。ここで、図１０及び図１１を参照して、デュアルバンドパスフィルタ１４１の挿入前後における各IR画素への透過率の違いについて説明する。
【００７２】
（デュアルバンドパスフィルタ挿入前の各画素の特性）
図１０は、デュアルバンドパスフィルタ１４１の挿入前の各画素の特性を示す図である。なお、図１０に示した画素の特性は、デュアルバンドパスフィルタ１４１の挿入前の画素の特性であるから、図２に示した画素１００の特性に相当している。
【００７３】
図１０Ａは、有機光電変換膜１１２により構成される、各色成分の画素の各波長帯における吸収率を示している。図１０Ａに示すように、Ｒ画素１００−１−Ｒは、Ｒ成分の光の波長領域に対応した光（可視光）を吸収することができる。また、Ｇ画素１００−２−Ｇは、Ｇ成分の光の波長領域に対応した光を吸収し、Ｂ画素１００−３−Ｂは、Ｂ成分の光の波長領域に対応した光を吸収することができる。
【００７４】
また、図１０Ｂは、各色成分のカラーフィルタ１１１の下方に配置されるフォトダイオード１１５により構成されるIR画素への透過率を示している。図１０Ｂに示すように、IR画素１００−１−IRRと、IR画素１００−２−IRGと、IR画素１００−３−IRBのそれぞれで検出（吸収）されるIR成分の光のスペクトルは、異なっている。つまり、これらのIR画素では、IR画素ごとに感度が異なっているため、同一のIR画像を生成するためのIR画素として用いることができないのは、先に述べた通りである。
【００７５】
なお、図１０は、デュアルバンドパスフィルタ１４１の挿入前の分光形状を表しているため、図１０Ａにおいて、Ｒ画素１００−１−Ｒ、Ｇ画素１００−２−Ｇ、及びＢ画素１００−３−Ｂの吸収率は、図５に示したＲ，Ｇ，Ｂ画素の吸収率と同様である。また、図１０ＢのIR画素１００−１−IRR、IR画素１００−２−IRG、及びIR画素１００−３−IRBへの透過率についても、図６に示したIR画素への透過率と同様である。
【００７６】
（デュアルバンドパスフィルタ挿入後の各画素の特性）
図１１は、デュアルバンドパスフィルタ１４１の挿入後の各画素の特性を示す図である。なお、図１１に示した画素の特性は、デュアルバンドパスフィルタ１４１の挿入後の画素の特性であるから、図８に示した画素１００の特性に相当している。
【００７７】
図１１Ａは、有機光電変換膜１１２により構成される、各色成分の画素の各波長帯における吸収率を示している。
【００７８】
ここで、カラーフィルタ１１１の上方に、デュアルバンドパスフィルタ１４１を設けた場合、デュアルバンドパスフィルタ１４１は、可視光領域の波長領域（例えば、400〜650nm等の範囲）に、透過バンドを有しているため、有機光電変換膜１１２では、デュアルバンドパスフィルタ１４１とカラーフィルタ１１１を透過した可視光領域の光を吸収することができる。
【００７９】
図１１Ａに示すように、Ｒ画素１００−１−Ｒは、Ｒ成分の光の波長領域に対応した光（可視光）を吸収することができる。また、Ｇ画素１００−２−Ｇは、Ｇ成分の光の波長領域に対応した光を吸収し、Ｂ画素１００−３−Ｂは、Ｂ成分の光の波長領域に対応した光を吸収することができる。
【００８０】
ここで、図１０Ａと図１１Ａとを比較すれば、デュアルバンドパスフィルタ１４１が、可視光領域に透過バンドを有していることから、可視光領域の光を吸収する有機光電変換膜１１２では、デュアルバンドパスフィルタ１４１の挿入の有無に関係なく、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の各色成分の光を吸収することが可能となる。
【００８１】
また、図１１Ｂは、各色成分のカラーフィルタ１１１の下方に配置されるフォトダイオード１１５により構成されるIR画素への透過率を示している。
【００８２】
ここで、カラーフィルタ１１１の上方に、デュアルバンドパスフィルタ１４１を設けた場合、デュアルバンドパスフィルタ１４１は、赤外光領域の波長領域（例えば、800〜900nm等の範囲）に、透過バンドを有しているため、この赤外光領域側の透過バンドの波長領域内の光（赤外光）のみが、IR画素１００−１−IRRと、IR画素１００−２−IRGと、IR画素１００−３−IRBに到達することになる。
【００８３】
そして、IR画素１００−１−IRRと、IR画素１００−２−IRGと、IR画素１００−３−IRBのそれぞれで検出（吸収）されるIR成分の光は、デュアルバンドパスフィルタ１４１の赤外光領域側の透過バンドの波長領域内の光に相当している。そのため、図１１Ｂに示すように、IR画素１００−１−IRRと、IR画素１００−２−IRGと、IR画素１００−３−IRBのそれぞれで検出（吸収）されるIR成分の光のスペクトルを、揃えることが可能となる。
【００８４】
図１０Ｂと図１１Ｂとを比較すれば、デュアルバンドパスフィルタ１４１を挿入しない場合には、各IR画素のそれぞれで検出（吸収）されるIR成分の光のスペクトルにばらつきが生じていたが、デュアルバンドパスフィルタ１４１を挿入することで、赤外光領域側の透過バンドによって、各IR画素のそれぞれで検出（吸収）されるIR成分の光のスペクトルを揃えることが可能となる。その結果、IR画素ごとの感度を揃えることができるため、同一のIR画像を生成するためのIR画素として用いることができる。
【００８５】
ここで、例えば、画素アレイ部１１において、ベイヤー配列により、図８に示した画素１００を２次元配列した場合、図１２に示した各画素のように表すことができる。すなわち、図１２Ａには、有機光電変換膜１１２（図８）により構成される、Ｒ画素１００−１−Ｒと、Ｇ画素１００−２−Ｇと、Ｂ画素１００−３−Ｂとが、図示されている。また、図１２Ｂには、有機光電変換膜１１２（図８）の下層の半導体層１１４に埋め込まれたフォトダイオード１１５（図８）により構成される、IR画素１００−１−IRRと、IR画素１００−２−IRGと、IR画素１００−３−IRBとが、図示されている。
【００８６】
図１２Ｂにおいて、各IR画素の濃淡で表すように、IR画素１００−１−IRRと、IR画素１００−２−IRGと、IR画素１００−３−IRBのそれぞれで検出（吸収）されるIR成分の光のスペクトルは揃っており、各IR画素の感度が揃っている。
【００８７】
このように、図８の画素１００の構造を用いた場合、デュアルバンドパスフィルタ１４１の可視光領域側の透過バンドを透過した光（可視光）は、光電変換領域としての有機光電変換膜１１２により構成されるＲ画素１００−１−Ｒ、Ｇ画素１００−２−Ｇ、及びＢ画素１００−３−Ｂにより吸収される。一方で、デュアルバンドパスフィルタ１４１の赤外光領域側の透過バンドを透過した光（赤外光）は、光電変換領域としてのフォトダイオード１１５−１乃至１１５−３により構成されるIR画素１００−１−IRR、IR画素１００−２−IRG、及びIR画素１００−３−IRBにより検出（吸収）される。
【００８８】
このとき、各フォトダイオード１１５により検出（吸収）される光（赤外光）は、デュアルバンドパスフィルタ１４１の赤外光領域側の透過バンドの波長領域内の光となる。そのため、各IR画素により検出（吸収）される光のスペクトルは揃っている。その結果として、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列されたすべての画素１００のIR画素から得られるIR信号を用いたIR画像を得ることが可能となり、高解像度なIR画像を得ることができる。
【００８９】
そして、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列される複数の画素１００は、ベイヤー配列等の配列パターンに応じてＲ画素１００−１−Ｒ、Ｇ画素１００−２−Ｇ、又はＢ画素１００−３−Ｂのいずれかの色成分の画素になることで、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号のいずれかを生成する。また、それと同時に、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列される複数の画素１００のすべてが、感度が揃ったIR画素（IR画素１００−１−IRR、IR画素１００−２−IRG、又はIR画素１００−３−IRB）となり、IR信号を生成する。
【００９０】
以上のようにして、第１の実施の形態の画素１００（図８）を有するCMOSイメージセンサ１０（図１）においては、所定の配列パターンで２次元状に配列される複数の画素１００ごとに得られる、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号を用いた可視光画像と、複数の画素１００のすべてから得られるIR信号を用いた高解像度のIR画像とを同時に得ることが可能となる。
【００９１】
また、このとき、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号を生成するＲ画素１００−１−Ｒ、Ｇ画素１００−２−Ｇ、又はＢ画素１００−３−Ｂは、有機光電変換膜１１２とフォトダイオード１１５の上層に形成されたカラーフィルタ１１１を透過した光（可視光）を光電変換するため、無機フィルタ等を用いた場合と比べて、高画質の可視光画像を得ることができる（例えば従来のベイヤー配列を用いた場合の可視光画像の画質を維持することができる）。その結果、第１の実施の形態の画素１００の構造を採用することで、可視光画像の高画質を維持しつつ、高解像度なIR画像を生成することが可能となる。
【００９２】
なお、上述した説明では、画素アレイ部１１に２次元状に配列される複数の画素１００の配列パターンとして、ベイヤー配列を一例に説明したが、所定の周期で繰り返される他の配列パターンが用いられるようにしてもよい。また、図２と図８に示した画素１００の構造では、図示を省略しているが、実際には、カラーフィルタ１１１の上面側には、入射される光を集光するためのオンチップレンズが形成されている。
【００９３】
＜３．第２の実施の形態：多層膜フィルタを用いた構造（OPC：RGB画素、PD：IR画素）＞
【００９４】
次に、図１３乃至図１７を参照して、第２の実施の形態の画素２００の構造について説明する。
【００９５】
（画素の構造）
図１３は、第２の実施の形態の画素２００の構造を示す断面図である。
【００９６】
図１３においては、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列された複数の画素２００のうち、任意の位置に配列される３つの画素２００−１乃至２００−３が例示されている。ただし、画素２００−１乃至２００−３は、裏面照射型の構造を採用している。
【００９７】
なお、図１３の画素２００において、カラーフィルタ２１１乃至配線層２１６、透明電極２２１乃至電荷保持部２２４、及び配線２３１は、図２の画素１００における、カラーフィルタ１１１乃至配線層１１６、透明電極１２１乃至電荷保持部１２４、及び配線１３１に対応している。
【００９８】
すなわち、図１３の画素２００においては、赤外光領域の光を吸収するフォトダイオード２１５が形成された半導体層２１４の上層に、可視光領域の光だけを吸収する有機光電変換膜２１２が形成され、さらに、その上層には、カラーフィルタ２１１が形成されている。
【００９９】
画素２００は、図１３に示した構造を有することから、有機光電変換膜２１２によって、Ｒ画素２００−１−Ｒ、Ｇ画素２００−２−Ｇ、及びＢ画素２００−３−Ｂが構成される。また、画素２００においては、フォトダイオード２１５−１によって、IR画素２００−１−IRRが構成される。同様に、フォトダイオード２１５−２によって、IR画素２００−２−IRGが構成され、フォトダイオード２１５−３によって、IR画素２００−３−IRBが構成される。
【０１００】
また、画素２００においては、有機光電変換膜２１２と層間絶縁膜２１３との間に、多層膜フィルタ２４１が形成されている。多層膜フィルタ２４１は、無機物からなるフィルタであって、少なくとも赤外光領域に透過バンドを有している。図１４には、多層膜フィルタ２４１の断面の構造を示している。
【０１０１】
図１４において、多層膜フィルタ２４１は、例えば、無機物の高屈折率の材料である高屈折率材料２４１Ａと、低屈折率の材料である低屈折率材料２４１Ｂとの積層構造により形成される。高屈折率材料２４１Ａとしては、例えば、窒化珪素（Si3N4）や酸化チタン（TiO2）などを用いることができる。また、低屈折率材料２４１Ｂとしては、例えば、酸化珪素（SiO）などを用いることができる。
【０１０２】
図１４においては、高屈折率材料２４１Ａと低屈折率材料２４１Ｂとが、周期的に交互に繰り返して積層され、多層膜フィルタ２４１を形成している。例えば、多層膜フィルタ２４１では、他の層よりも厚みのある中間の層として形成される低屈折率材料２４１Ｂの厚みにより、透過バンドを決定することができる。
【０１０３】
ここで、図１５には、多層膜フィルタ２４１の各波長帯域における透過率を示している。図１５において、横軸は波長（nm）、縦軸は透過率を表している。図１５に示すように、多層膜フィルタ２４１は、可視光領域の波長領域（例えば、400〜650nm等の範囲）と、赤外光領域の波長領域（例えば、800〜900nm等の範囲）に、それぞれ透過バンドを有しており、当該透過バンドに含まれる波長の光を透過する。
【０１０４】
画素２００においては、多層膜フィルタ２４１を設けることで、赤外光領域側の透過バンドにより、各IR画素で吸収される光のスペクトルを、すべてのIR画素で揃えることができる。ここで、図１６及び図１７を参照して、多層膜フィルタ２４１の挿入前後における各IR画素への透過率の違いについて説明する。
【０１０５】
（多層膜フィルタ挿入前の各画素の特性）
図１６は、多層膜フィルタ２４１の挿入前の各画素の特性を示す図である。なお、図１６に示した画素の特性は、多層膜フィルタ２４１の挿入前の画素の特性であるから、図２に示した画素１００の特性に相当している。
【０１０６】
図１６Ａは、有機光電変換膜２１２により構成される、各色成分の画素の各波長帯における吸収率を示している。図１６Ａに示すように、Ｒ画素２００−１−Ｒは、Ｒ成分の光の波長領域に対応した光（可視光）を吸収することができる。また、Ｇ画素２００−２−Ｇは、Ｇ成分の光の波長領域に対応した光を吸収し、Ｂ画素２００−３−Ｂは、Ｂ成分の光の波長領域に対応した光を吸収することができる。
【０１０７】
また、図１６Ｂは、各色成分のカラーフィルタ２１１の下方に配置されるIR画素への透過率を示している。図１６Ｂに示すように、IR画素２００−１−IRRと、IR画素２００−２−IRGと、IR画素２００−３−IRBのそれぞれで吸収されるIR成分の光のスペクトルは、異なっている。つまり、これらのIR画素では、IR画素ごとに感度が異なっているため、同一のIR画像を生成するためのIR画素として用いることができないのは、先に述べた通りである。
【０１０８】
（多層膜フィルタ挿入後の各画素の特性）
図１７は、多層膜フィルタ２４１の挿入後の各画素の特性を示す図である。なお、図１７に示した画素の特性は、多層膜フィルタ２４１の挿入後の画素の特性であるから、図１３に示した画素２００の特性に相当している。
【０１０９】
図１７Ａは、有機光電変換膜２１２により構成される、各色成分の画素の各波長帯における吸収率を示している。画素２００においては、有機光電変換膜２１２の下層に、多層膜フィルタ２４１が形成されるため、多層膜フィルタ２４１の挿入前後で、Ｒ画素２００−１−Ｒ、Ｇ画素２００−２−Ｇ、及びＢ画素２００−３−Ｂにより吸収される光は、変化しないことになる。つまり、図１６Ａに示したＲ，Ｇ，Ｂ画素の吸収率の波形と、図１７Ａに示したＲ，Ｇ，Ｂ画素の吸収率の波形は、同一の形状となる。
【０１１０】
また、図１７Ｂは、各色成分のカラーフィルタ２１１の下方に配置されるIR画素への透過率を示している。
【０１１１】
ここで、有機光電変換膜２１２の下層に、多層膜フィルタ２４１を設けた場合、多層膜フィルタ２４１は、赤外光領域の波長領域（例えば、800〜900nm等の範囲）に、透過バンドを有しているため、この赤外光領域側の透過バンドの波長領域内の光（赤外光）のみが、IR画素２００−１−IRRと、IR画素２００−２−IRGと、IR画素２００−３−IRBに到達することになる。
【０１１２】
そして、IR画素２００−１−IRRと、IR画素２００−２−IRGと、IR画素２００−３−IRBのそれぞれで吸収されるIR成分の光は、多層膜フィルタ２４１の赤外光領域側の透過バンドの波長領域内の光に相当している。そのため、図１７Ｂに示すように、IR画素２００−１−IRRと、IR画素２００−２−IRGと、IR画素２００−３−IRBのそれぞれで検出されるIR成分の光のスペクトルを、揃えることが可能となる。
【０１１３】
図１６Ｂと図１７Ｂとを比較すれば、多層膜フィルタ２４１を挿入しない場合には、各IR画素のそれぞれで吸収されるIR成分の光のスペクトルにばらつきが生じていたが、多層膜フィルタ２４１を挿入することで、赤外光領域側の透過バンドによって、各IR画素のそれぞれで吸収されるIR成分の光のスペクトルを揃えることが可能となる。その結果、IR画素ごとの感度を揃えることができるため、同一のIR画像を生成するためのIR画素として用いることができる。
【０１１４】
なお、図１５においては、多層膜フィルタ２４１の特性として、可視光領域と赤外光領域の両方の領域に、透過バンドを有しているものを説明したが、赤外光領域側だけに、透過バンドを有するようにしてもよい。すなわち、画素２００においては、有機光電変換膜２１２の下層に、多層膜フィルタ２４１が設けられるため、可視光領域の光は、有機光電変換膜２１２により十分に吸収されることになる。そのため、有機光電変換膜２１２の下層となる多層膜フィルタ２４１で、可視光領域側に透過バンドを設けなくても、多層膜フィルタ２４１の下層となるフォトダイオード２１５で、可視光領域の光の影響はないからである。
【０１１５】
また、多層膜フィルタ２４１の特性としては、赤外光領域側に透過バンドを有するとともに、可視光領域側の光を反射できるような特性を有するようにしてもよい。この場合、有機光電変換膜２１２により吸収しきれなかった可視光領域の光が、多層膜フィルタ２４１に到達した場合に、多層膜フィルタ２４１によって、その可視光領域の光を、有機光電変換膜２１２側に反射することが可能となる。
【０１１６】
その結果、有機光電変換膜２１２では、その上層側からの可視光領域の光だけでなく、その下層の多層膜フィルタ２４１側からの可視光領域の光を吸収することが可能となるため、有機光電変換膜２１２における可視光領域の光の吸収量を増やすことができる。また、有機光電変換膜２１２では、可視光領域の光の吸収量を増加させることができるため、その厚みを薄くすることも可能となる。
【０１１７】
このように、図１３の画素２００の構造を用いた場合、各カラーフィルタ２１１を透過した光（可視光）は、光電変換領域としての有機光電変換膜２１２により構成されるＲ画素２００−１−Ｒ、Ｇ画素２００−２−Ｇ、及びＢ画素２００−３−Ｂにより吸収される。一方で、多層膜フィルタ２４１の赤外光領域側の透過バンドを透過した光（赤外光）は、光電変換領域としてのフォトダイオード２１５−１乃至２１５−３により構成されるIR画素２００−１−IRR、IR画素２００−２−IRG、及びIR画素２００−３−IRBにより吸収される。
【０１１８】
このとき、各フォトダイオード２１５により吸収される光（赤外光）は、多層膜フィルタ２４１の赤外光領域側の透過バンドの波長領域内の光となる。そのため、各IR画素により吸収される光のスペクトルは揃っている。その結果として、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列されたすべての画素２００のIR画素から得られるIR信号を用いたIR画像を得ることが可能となり、高解像度なIR画像を得ることができる。
【０１１９】
そして、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列される複数の画素２００は、ベイヤー配列等の配列パターンに応じてＲ画素２００−１−Ｒ、Ｇ画素２００−２−Ｇ、又はＢ画素２００−３−Ｂのいずれかの色成分の画素になることで、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号のいずれかを生成する。また、それと同時に、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列される複数の画素２００のすべてが、感度が揃ったIR画素（IR画素２００−１−IRR、IR画素２００−２−IRG、又はIR画素２００−３−IRB）となり、IR信号を生成する。
【０１２０】
以上のようにして、第２の実施の形態の画素２００（図１３）を有するCMOSイメージセンサ１０（図１）においては、所定の配列パターンで２次元状に配列される複数の画素２００ごとに得られる、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号を用いた可視光画像と、複数の画素２００のすべてから得られるIR信号を用いた高解像度のIR画像とを同時に得ることが可能となる。
【０１２１】
また、このとき、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号を生成するＲ画素２００−１−Ｒ、Ｇ画素２００−２−Ｇ、又はＢ画素２００−３−Ｂは、有機光電変換膜２１２とフォトダイオード２１５の上層に形成されたカラーフィルタ２１１を透過した光（可視光）を光電変換するため、高画質の可視光画像を得ることができる。その結果、第２の実施の形態の画素２００の構造を採用することで、可視光画像の高画質を維持しつつ、高解像度なIR画像を生成することが可能となる。
【０１２２】
＜４．第３の実施の形態：プラズモンフィルタを用いた構造（OPC：RGB画素、PD：IR画素）＞
【０１２３】
次に、図１８及び図１９を参照して、第３の実施の形態の画素３００の構造について説明する。
【０１２４】
（画素の構造）
図１８は、第３の実施の形態の画素３００の構造を示す断面図である。
【０１２５】
図１８においては、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列された複数の画素３００のうち、任意の位置に配列される３つの画素３００−１乃至３００−３が例示されている。ただし、画素３００−１乃至３００−３は、裏面照射型の構造を採用している。
【０１２６】
なお、図１８の画素３００において、カラーフィルタ３１１乃至配線層３１６、透明電極３２１乃至電荷保持部３２４、及び配線３３１は、図２の画素１００における、カラーフィルタ１１１乃至配線層１１６、透明電極１２１乃至電荷保持部１２４、及び配線１３１に対応している。
【０１２７】
すなわち、図１８の画素３００においては、光電変換領域としてのフォトダイオード３１５が形成された半導体層３１４の上層に、可視光領域の光だけを吸収する有機光電変換膜３１２が形成され、さらに、その上層には、カラーフィルタ３１１が形成されている。
【０１２８】
画素３００は、図１８に示した構造を有することから、有機光電変換膜３１２によって、Ｒ画素３００−１−Ｒ、Ｇ画素３００−２−Ｇ、及びＢ画素３００−３−Ｂが構成される。また、画素３００においては、フォトダイオード３１５−１によって、IR画素３００−１−IRRが構成される。同様に、フォトダイオード３１５−２によって、IR画素３００−２−IRGが構成され、フォトダイオード３１５−３によって、IR画素３００−３−IRBが構成される。
【０１２９】
また、画素３００においては、有機光電変換膜３１２と半導体層３１４との間に、プラズモンフィルタ３４１が形成されている。プラズモンフィルタ３４１は、表面プラズモン・ポラリトン（SPP：Surface Plasmon Polariton）を利用した金属薄膜フィルタであって、少なくとも赤外光領域に透過バンドを有している。図１９には、プラズモンフィルタ３４１の構造を示している。
【０１３０】
図１９において、プラズモンフィルタ３４１は、金属薄膜３４１Ａに対し、所定の径の開口を有するホール３４１Ｂを、ハニカム構造で配列している。金属薄膜３４１Ａは、例えば、アルミニウム（Al）、金（Au）、若しくは銀（Ag）などの金属、又は合金などから構成される。また、ホール３４１Ｂの開口の径は、その下層の半導体層３１４に形成されたフォトダイオード３１５によって、赤外光領域における一定の波長領域内の光が検出可能となる大きさとされる。なお、ホール３４１Ｂの内部には、窒化珪素（SiN）などの物質を埋め込むことができる。
【０１３１】
なお、プラズモンフィルタ３４１において、ホール３４１Ｂの配置は、図１９に示したハニカム構造の配列に限らず、例えば、直交行列（正方行列）構造を有する配列など、周期性のある配列であればよい。また、プラズモンフィルタ３４１の微細構造パターンとしては、図１９に示したホール３４１Ｂが配置された構造のほか、例えばリング型やドット型等のパターンが配置されるようにしてもよい。すなわち、プラズモンフィルタ３４１は、金属薄膜に対し、少なくとも１種類以上の周期的な微細構造パターンが形成された金属薄膜フィルタとすることができる。
【０１３２】
このように、図１８の画素３００の構造を用いた場合、各カラーフィルタ３１１を透過した光（可視光）は、光電変換領域としての有機光電変換膜３１２により構成されるＲ画素３００−１−Ｒ、Ｇ画素３００−２−Ｇ、及びＢ画素３００−３−Ｂにより吸収される。一方で、プラズモンフィルタ３４１を透過した光（赤外光）は、光電変換領域としてのフォトダイオード３１５−１乃至３１５−３により構成されるIR画素３００−１−IRR、IR画素３００−２−IRG、及びIR画素３００−３−IRBにより吸収される。
【０１３３】
このとき、各フォトダイオード３１５により構成される各IR画素により吸収される光（赤外光）は、プラズモンフィルタ３４１を透過した赤外光領域における一定の波長領域内の光となる。そのため、各IR画素により吸収される光のスペクトルは揃っている。その結果として、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列されたすべての画素３００のIR画素から得られるIR信号を用いたIR画像を得ることが可能となり、高解像度なIR画像を得ることができる。
【０１３４】
そして、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列される複数の画素３００は、ベイヤー配列等の配列パターンに応じてＲ画素３００−１−Ｒ、Ｇ画素３００−２−Ｇ、又はＢ画素３００−３−Ｂのいずれかの色成分の画素になることで、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号のいずれかを生成する。また、それと同時に、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列される複数の画素３００のすべてが、感度が揃ったIR画素（IR画素３００−１−IRR、IR画素３００−２−IRG、又はIR画素３００−３−IRB）となり、IR信号を生成する。
【０１３５】
以上のようにして、第３の実施の形態の画素３００（図１８）を有するCMOSイメージセンサ１０（図１）においては、所定の配列パターンで２次元状に配列される複数の画素３００ごとに得られる、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号を用いた可視光画像と、複数の画素３００のすべてから得られるIR信号を用いた高解像度のIR画像とを同時に得ることが可能となる。
【０１３６】
また、このとき、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号を生成するＲ画素３００−１−Ｒ、Ｇ画素３００−２−Ｇ、又はＢ画素３００−３−Ｂは、有機光電変換膜３１２とフォトダイオード３１５の上層に形成されたカラーフィルタ３１１を透過した光（可視光）を光電変換するため、高画質の可視光画像を得ることができる。その結果、第３の実施の形態の画素３００の構造を採用することで、可視光画像の高画質を維持しつつ、高解像度なIR画像を生成することが可能となる。
【０１３７】
なお、第３の実施の形態においては、少なくとも赤外光領域に透過バンドを有するフィルタとして、プラズモンフィルタ３４１を用いているが、同様の特性を有する多層膜フィルタ２４１を用いた場合と比べて、製造工程が容易になるという利点がある。すなわち、多層膜フィルタ２４１を用いる場合には、製造時に、異なる屈折率からなる膜を多層にするための工程が必要になる一方で、プラズモンフィルタ３４１を用いる場合には、製造時にそのような工程は必要ないため、その点において製造工程が容易になる。
【０１３８】
＜５．第４の実施の形態：デュアルバンドパスフィルタを用いた構造（OPC：IR画素、PD：RGB画素）＞
【０１３９】
次に、図２０乃至図２３を参照して、第４の実施の形態の画素４００の構造について説明する。
【０１４０】
（画素の構造）
図２０は、第４の実施の形態の画素４００の構造を示す断面図である。
【０１４１】
図２０においては、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列された複数の画素４００のうち、任意の位置に配列される３つの画素４００−１乃至４００−３が例示されている。ただし、画素４００−１乃至４００−３は、裏面照射型の構造を採用している。
【０１４２】
なお、図２０の画素４００において、カラーフィルタ４１１乃至配線層４１６、透明電極４２１乃至電荷保持部４２４、及び配線４３１は、図２の画素１００における、カラーフィルタ１１１乃至配線層１１６、透明電極１２１乃至電荷保持部１２４、及び配線１３１に対応している。
【０１４３】
すなわち、図２０の画素４００においては、光電変換領域としてのフォトダイオード４１５が形成された半導体層４１４の上層に、赤外光領域の光だけを吸収する有機光電変換膜４１２が形成され、さらに、その上層には、カラーフィルタ４１１が形成されている。なお、有機光電変換膜４１２において、赤外光領域の光電変換材料としては、例えば、赤外光領域に吸収を持ったClAlPc(chloroaluminum phthalocyanine)と透明な有機半導体とを組み合わせたバルクヘテロ構造を用いることができる。
【０１４４】
画素４００は、図２０に示した構造を有することから、有機光電変換膜４１２によって、IR画素４００−１−IRR、IR画素４００−２−IRG、及びIR画素４００−３−IRBが構成される。また、画素４００においては、フォトダイオード４１５−１によって、Ｒ画素４００−１−Ｒが構成される。同様に、フォトダイオード４１５−２によって、Ｇ画素４００−２−Ｇが構成され、フォトダイオード４１５−３によって、Ｂ画素４００−３−Ｂが構成される。
【０１４５】
また、画素４００においては、カラーフィルタ４１１の上方（上層）に、デュアルバンドパスフィルタ４４１が形成されている。デュアルバンドパスフィルタ４４１は、図８のデュアルバンドパスフィルタ１４１と同様に、可視光領域と赤外光領域のそれぞれに透過バンドを有するフィルタである。図２１に示すように、デュアルバンドパスフィルタ４４１は、可視光領域の波長領域（例えば、400〜650nm等の範囲）と、赤外光領域の波長領域（例えば、800〜900nm等の範囲）に、それぞれ透過バンドを有している。
【０１４６】
画素４００においては、デュアルバンドパスフィルタ４４１を設けることで、赤外光領域側の透過バンドにより、各IR画素で吸収される光のスペクトルを、すべてのIR画素で揃えることができる。ここで、図２２及び図２３を参照して、デュアルバンドパスフィルタ４４１の挿入前後における各IR画素への透過率の違いについて説明する。
【０１４７】
（デュアルバンドパスフィルタ挿入前の各画素の特性）
図２２は、デュアルバンドパスフィルタ４４１の挿入前の各画素の特性を説明するための図である。
【０１４８】
図２２Ａは、有機光電変換膜４１２の各波長帯における吸収率を示している。図２２Ａに示すように、有機光電変換膜４１２は、IR成分の光の波長領域（ある程度の幅を持った波長領域）に対応した光（赤外光）を吸収するので、IR画素４００−１−IRRと、IR画素４００−２−IRGと、IR画素４００−３−IRBによって、ある程度の幅を持った波長領域の赤外光が吸収されることになる。
【０１４９】
また、図２２Ｂは、各色成分のカラーフィルタ４１１の各波長帯域における透過率を示している。このカラーフィルタ４１１の下方に配置されるフォトダイオード４１５により構成されるＲ，Ｇ，Ｂ画素への透過率は、図２２Ｂの特性を有するカラーフィルタ４１１と、図２２Ａの特性を有する有機光電変換膜４１２を透過した光に対応する。そして、この透過光（可視光）が、Ｒ画素４００−１−Ｒ、Ｇ画素４００−２−Ｇ、及びＢ画素４００−３−Ｂにより吸収されることになる。
【０１５０】
（デュアルバンドパスフィルタ挿入後の各画素の特性）
図２３は、デュアルバンドパスフィルタ４４１の挿入後の各画素の特性を示す図である。なお、図２３に示した画素の特性は、デュアルバンドパスフィルタ４４１の挿入後の画素の特性であるから、図２０に示した画素４００の特性に相当している。
【０１５１】
図２３Ａは、有機光電変換膜４１２により構成される、IR画素の各波長帯における吸収率を示している。
ここで、カラーフィルタ４１１の上方に、デュアルバンドパスフィルタ４４１を設けた場合、デュアルバンドパスフィルタ４４１は、赤外光領域の波長領域（例えば、800〜900nm等の範囲）に、透過バンドを有しているため、この赤外光領域側の透過バンドの波長領域内の光（赤外光）のみが、IR画素４００−１−IRRと、IR画素４００−２−IRGと、IR画素４００−３−IRBにより吸収される。
【０１５２】
また、図２３Ｂは、各色成分のカラーフィルタ４１１の下方に配置されるフォトダイオード４１５により構成されるＲ，Ｇ，Ｂ画素への透過率を示している。
【０１５３】
ここで、カラーフィルタ４１１の上方に、デュアルバンドパスフィルタ４４１を設けた場合、デュアルバンドパスフィルタ４４１は、可視光領域の波長領域（例えば、400〜650nm等の範囲）に、透過バンドを有しているため、デュアルバンドパスフィルタ４４１と有機光電変換膜４１２を透過した光（可視光）が、Ｒ画素４００−１−Ｒ、Ｇ画素４００−２−Ｇ、及びＢ画素４００−３−Ｂにより吸収される。
【０１５４】
図２３Ｂに示すように、Ｒ画素４００−１−Ｒは、Ｒ成分の光の波長領域に対応した光（可視光）を吸収することができる。また、Ｇ画素４００−２−Ｇは、Ｇ成分の光の波長領域に対応した光を吸収し、Ｂ画素４００−３−Ｂは、Ｂ成分の光の波長領域に対応した光を吸収することができる。
【０１５５】
このように、図２０の画素４００の構造を用いた場合、デュアルバンドパスフィルタ４４１の赤外光領域側の透過バンドを透過した光（赤外光）は、光電変換領域としての有機光電変換膜４１２により構成されるIR画素４００−１−IRR、IR画素４００−２−IRG、及びIR画素４００−３−IRBにより吸収される。一方で、デュアルバンドパスフィルタ４４１の可視光領域側の透過バンドを透過した光（可視光）は、光電変換領域としてのフォトダイオード４１５−１乃至４１５−３により構成されるＲ画素４００−１−Ｒ、Ｇ画素４００−２−Ｇ、及びＢ画素４００−３−Ｂにより吸収される。
【０１５６】
このとき、有機光電変換膜４１２により構成される各IR画素により吸収される光（赤外光）は、デュアルバンドパスフィルタ４４１の赤外光領域側の透過バンドの波長領域内の光となる。そのため、各IR画素により吸収される光のスペクトルは揃っている。その結果として、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列されたすべての画素４００のIR画素から得られるIR信号を用いたIR画像を得ることが可能となり、高解像度なIR画像を得ることができる。
【０１５７】
そして、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列される複数の画素４００は、ベイヤー配列等の配列パターンに応じてＲ画素４００−１−Ｒ、Ｇ画素４００−２−Ｇ、又はＢ画素４００−３−Ｂのいずれかの色成分の画素になることで、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号のいずれかを生成する。また、それと同時に、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列される複数の画素４００のすべてが、感度が揃ったIR画素（IR画素４００−１−IRR、IR画素４００−２−IRG、又はIR画素４００−３−IRB）となり、IR信号を生成する。
【０１５８】
以上のようにして、第４の実施の形態の画素４００（図２０）を有するCMOSイメージセンサ１０（図１）においては、所定の配列パターンで２次元状に配列される複数の画素４００ごとに得られる、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号を用いた可視光画像と、複数の画素４００のすべてから得られるIR信号を用いた高解像度のIR画像とを同時に得ることが可能となる。
【０１５９】
また、このとき、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号を生成するＲ画素４００−１−Ｒ、Ｇ画素４００−２−Ｇ、又はＢ画素４００−３−Ｂは、有機光電変換膜４１２とフォトダイオード４１５の上層に形成されたカラーフィルタ４１１を透過した光（可視光）を光電変換するため、高画質の可視光画像を得ることができる。その結果、第４の実施の形態の画素４００の構造を採用することで、可視光画像の高画質を維持しつつ、高解像度なIR画像を生成することが可能となる。
【０１６０】
＜６．第５の実施の形態：多層膜フィルタを用いた構造（OPC：IR画素、PD：RGB画素）＞
【０１６１】
最後に、図２４及び図２５を参照して、第５の実施の形態の画素５００の構造について説明する。
【０１６２】
（画素の構造）
図２４は、第５の実施の形態の画素５００の構造を示す断面図である。
【０１６３】
図２４においては、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列された複数の画素５００のうち、任意の位置に配列される３つの画素５００−１乃至５００−３が例示されている。ただし、画素５００−１乃至５００−３は、裏面照射型の構造を採用している。
【０１６４】
なお、図２４の画素５００において、カラーフィルタ５１１乃至配線層５１６、透明電極５２１乃至電荷保持部５２４、及び配線５３１は、図２の画素１００における、カラーフィルタ１１１乃至配線層１１６、透明電極１２１乃至電荷保持部１２４、及び配線１３１に対応している。
【０１６５】
すなわち、図２４の画素５００においては、光電変換領域としてのフォトダイオード５１５が形成された半導体層５１４の上層に、赤外光領域の光だけを吸収する有機光電変換膜５１２が形成され、さらに、その上層には、カラーフィルタ５１１が形成されている。なお、有機光電変換膜５１２の赤外光領域の光電変換材料としては、図２０の有機光電変換膜４１２と同様のバルクヘテロ構造を用いることができる。
【０１６６】
画素５００は、図２４に示した構造を有することから、有機光電変換膜５１２によって、IR画素５００−１−IRR、IR画素５００−２−IRG、及びIR画素５００−３−IRBが構成される。また、画素５００においては、フォトダイオード５１５−１によって、Ｒ画素５００−１−Ｒが構成される。同様に、フォトダイオード５１５−２によって、Ｇ画素５００−２−Ｇが構成され、フォトダイオード５１５−３によって、Ｂ画素５００−３−Ｂが構成される。
【０１６７】
また、画素５００においては、カラーフィルタ５１１と有機光電変換膜５１２との間に、多層膜フィルタ５４１が形成されている。多層膜フィルタ５４１は、図１３の多層膜フィルタ２４１と同様に、可視光領域と赤外光領域のそれぞれに透過バンドを有するフィルタである。図２５に示すように、多層膜フィルタ５４１は、可視光領域の波長領域（例えば、400〜650nm等の範囲）と、赤外光領域の波長領域（例えば、800〜900nm等の範囲）に、それぞれ透過バンドを有している。
【０１６８】
このように、図２４の画素５００の構造を用いた場合、多層膜フィルタ５４１の赤外光領域側の透過バンドを透過した光（赤外光）は、光電変換領域としての有機光電変換膜５１２により構成されるIR画素５００−１−IRR、IR画素５００−２−IRG、及びIR画素５００−３−IRBにより吸収される。一方で、多層膜フィルタ５４１の可視光領域側の透過バンドを透過した光（可視光）は、光電変換領域としてのフォトダイオード５１５−１乃至５１５−３により構成されるＲ画素５００−１−Ｒ、Ｇ画素５００−２−Ｇ、及びＢ画素５００−３−Ｂにより吸収される。
【０１６９】
このとき、有機光電変換膜５１２により構成される各IR画素により吸収される光（赤外光）は、多層膜フィルタ５４１の赤外光領域側の透過バンドの波長領域内の光となる。そのため、各IR画素により吸収される光のスペクトルは揃っている。その結果として、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列されたすべての画素５００のIR画素から得られるIR信号を用いたIR画像を得ることが可能となり、高解像度なIR画像を得ることができる。
【０１７０】
そして、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列される複数の画素５００は、ベイヤー配列等の配列パターンに応じてＲ画素５００−１−Ｒ、Ｇ画素５００−２−Ｇ、又はＢ画素５００−３−Ｂのいずれかの色成分の画素になることで、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号のいずれかを生成する。また、それと同時に、画素アレイ部１１（図１）に２次元状に配列される複数の画素５００のすべてが、感度が揃ったIR画素（IR画素５００−１−IRR、IR画素５００−２−IRG、又はIR画素５００−３−IRB）となり、IR信号を生成する。
【０１７１】
以上のようにして、第５の実施の形態の画素５００（図２４）を有するCMOSイメージセンサ１０（図１）においては、所定の配列パターンで２次元状に配列される複数の画素５００ごとに得られる、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号を用いた可視光画像と、複数の画素５００のすべてから得られるIR信号を用いた高解像度のIR画像とを同時に得ることが可能となる。
【０１７２】
また、このとき、Ｒ信号、Ｇ信号、又はＢ信号を生成するＲ画素５００−１−Ｒ、Ｇ画素５００−２−Ｇ、又はＢ画素５００−３−Ｂは、有機光電変換膜５１２とフォトダイオード５１５の上層に形成されたカラーフィルタ５１１を透過した光（可視光）を光電変換するため、高画質の可視光画像を得ることができる。その結果、第５の実施の形態の画素５００の構造を採用することで、可視光画像の高画質を維持しつつ、高解像度なIR画像を生成することが可能となる。
【０１７３】
＜７．読み出し回路＞
【０１７４】
次に、図２６及び図２７を参照して、上述した第１の実施の形態乃至第５の実施の形態の画素の読み出し回路について説明する。ここでは、第１の実施の形態の画素１００（図８）における、有機光電変換膜１１２で得られる信号電荷の読み出し回路と、フォトダイオード１１５で得られる信号電荷の読み出し回路を代表して説明する。
【０１７５】
ただし、有機光電変換膜１１２の読み出し回路としては、ノイズを低減するためのメモリ部を設ける方式と、フィードバックアンプを設けて信号を帰還（フィードバック）させる方式とがある。ここでは、後者のフィードバック方式を採用した読み出し回路について説明する。
【０１７６】
（有機光電変換膜の読み出し回路）
図２６は、画素１００（図８）における有機光電変換膜１１２の読み出し回路を示す図である。
【０１７７】
図２６において、画素１００は、有機光電変換膜１１２のほかに、ＦＤ部１７１と、リセットトランジスタ１７２と、増幅トランジスタ１７３と、選択トランジスタ１７４とからなる画素回路（読み出し回路）を有する。また、画素１００においては、画素回路に対し、読み出し信号を、リセット信号に帰還するためのフィードバックアンプ１７５が設けられている。
【０１７８】
また、画素１００に対し、画素駆動線２１（図１）として、複数の駆動線が、例えば画素行ごとに配線される。そして、垂直駆動回路１２（図１）から複数の駆動線を介して、各種の駆動信号SEL，RSTが供給されることになる。
【０１７９】
有機光電変換膜１１２は、可視光領域の光だけを吸収して、Ｒ成分、Ｇ成分、及びＢ成分の各色成分の光に対応した信号電荷（電荷）を生成する光電変換領域である。
【０１８０】
ＦＤ部１７１は、有機光電変換膜１１２と増幅トランジスタ１７３との間に接続される。ＦＤ部１７１は、FD(Floating Diffusion)であり、有機光電変換膜１１２により生成される信号電荷を、電圧信号に電荷電圧変換して、増幅トランジスタ１７３に出力する。
【０１８１】
増幅トランジスタ１７３は、そのゲート電極がＦＤ部１７１に接続され、ドレイン電極が電源部に接続されており、ＦＤ部１７１が保持している電圧信号の読み出し回路、いわゆるソースフォロア回路の入力部となる。すなわち、増幅トランジスタ１７３は、そのソース電極が選択トランジスタ１７４を介して垂直信号線２２（図１）に接続されることで、垂直信号線２２の一端に接続される定電流源とソースフォロア回路を構成する。
【０１８２】
選択トランジスタ１７４は、増幅トランジスタ１７３のソース電極と、垂直信号線２２（図１）との間に接続される。選択トランジスタ１７４のゲート電極には、駆動信号SELが印加される。この駆動信号SELがアクティブ状態になると、選択トランジスタ１７４が導通状態となり、画素１００が選択状態となる。これにより、増幅トランジスタ１７３から出力される読み出し信号（画素信号）が、選択トランジスタ１７４を介して、垂直信号線２２（図１）に出力される。
【０１８３】
リセットトランジスタ１７２は、ＦＤ部１７１と電源部との間に接続される。リセットトランジスタ１７２のゲート電極には、駆動信号RSTが印加される。この駆動信号RSTがアクティブ状態になると、リセットトランジスタ１７２のリセットゲートが導通状態となり、ＦＤ部１７１をリセットするためのリセット信号が、ＦＤ部１７１に供給される。
【０１８４】
フィードバックアンプ１７５は、一方の入力端子（−）が、選択トランジスタ１７４に接続される垂直信号線２２と接続され、他方の入力端子（＋）が、基準電圧部（Vref）と接続される。また、フィードバックアンプ１７５の出力端子は、リセットトランジスタ１７２と電源部との間に接続される。フィードバックアンプ１７５は、画素１００からの読み出し信号（画素信号）を、リセットトランジスタ１７２によるリセット信号に帰還する。
【０１８５】
具体的には、リセットトランジスタ１７２は、ＦＤ部１７１をリセットする場合に、駆動信号RSTがアクティブ状態になって、リセットゲートが導通状態となる。このとき、フィードバックアンプ１７５は、選択トランジスタ１７４の出力信号に必要なゲインを与えて、フィードバックすることで、増幅トランジスタ１７３の入力部のノイズをキャンセルする。
【０１８６】
画素１００における有機光電変換膜１１２の読み出し回路は、以上のように構成される。
【０１８７】
なお、図２６では、第１の実施の形態の画素１００（図８）の有機光電変換膜１１２の読み出し回路を代表して説明したが、他の実施の形態における画素２００乃至画素５００においても同様に、有機光電変換膜２１２乃至５１２の読み出し回路を構成することができる。ただし、第４の実施の形態又は第５の実施の形態の場合には、有機光電変換膜４１２又は５１２は、赤外光領域の光のみを吸収して、信号電荷を生成することになる。
【０１８８】
（フォトダイオードの読み出し回路）
図２７は、画素１００（図８）におけるフォトダイオード１１５の読み出し回路を示す図である。
【０１８９】
図２７において、画素１００は、フォトダイオード１１５のほかに、転送トランジスタ１８１と、ＦＤ部１８２と、リセットトランジスタ１８３と、増幅トランジスタ１８４と、選択トランジスタ１８５とからなる画素回路（読み出し回路）を有する。また、画素１００に対し、画素駆動線２１（図１）として、複数の駆動線が、例えば画素行ごとに配線される。そして、垂直駆動回路１２（図１）から複数の駆動線を介して、各種の駆動信号TG，SEL，RSTが供給されることになる。
【０１９０】
フォトダイオード１１５は、例えばpn接合のフォトダイオードからなる光電変換領域である。フォトダイオード１１５は、受光した光量に応じた信号電荷（電荷）を生成して蓄積する。
【０１９１】
転送トランジスタ１８１は、フォトダイオード１１５とＦＤ部１８２との間に接続される。転送トランジスタ１８１のゲート電極には、駆動信号TGが印加される。この駆動信号TGがアクティブ状態になると、転送トランジスタ１８１の転送ゲートが導通状態となり、フォトダイオード１１５に蓄積されている信号電荷が、転送トランジスタ１８１を介してＦＤ部１８２に転送される。
【０１９２】
ＦＤ部１８２は、転送トランジスタ１８１と増幅トランジスタ１８４との間に接続される。ＦＤ部１８２は、FD(Floating Diffusion)であり、転送トランジスタ１８１により転送される信号電荷を、電圧信号に電荷電圧変換して、増幅トランジスタ１８４に出力する。
【０１９３】
リセットトランジスタ１８３は、ＦＤ部１８２と電源部との間に接続される。リセットトランジスタ１８３のゲート電極には、駆動信号RSTが印加される。この駆動信号RSTがアクティブ状態になると、リセットトランジスタ１８３のリセットゲートが導通状態となり、ＦＤ部１８２の電位が、電源部のレベルにリセットされる。
【０１９４】
増幅トランジスタ１８４は、そのゲート電極がＦＤ部１８２に接続され、ドレイン電極が電源部に接続されており、ＦＤ部１８２が保持している電圧信号の読み出し回路、いわゆるソースフォロア回路の入力部となる。すなわち、増幅トランジスタ１８４は、そのソース電極が選択トランジスタ１８５を介して垂直信号線２２（図１）に接続されることで、垂直信号線２２の一端に接続される定電流源とソースフォロア回路を構成する。
【０１９５】
選択トランジスタ１８５は、増幅トランジスタ１８４のソース電極と、垂直信号線２２（図１）との間に接続される。選択トランジスタ１８５のゲート電極には、駆動信号SELが印加される。この駆動信号SELがアクティブ状態になると、選択トランジスタ１８５が導通状態となり、画素１００が選択状態となる。これにより、増幅トランジスタ１８４から出力される読み出し信号（画素信号）が、選択トランジスタ１８５を介して、垂直信号線２２（図１）に出力される。
【０１９６】
画素１００におけるフォトダイオード１１５の読み出し回路は、以上のように構成される。
【０１９７】
なお、図２７では、第１の実施の形態の画素１００（図８）のフォトダイオード１１５の読み出し回路を代表して説明したが、他の実施の形態における画素２００乃至画素５００においても同様に、フォトダイオード２１５乃至５１５の読み出し回路を構成することができる。ただし、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態の場合には、フォトダイオード１１５乃至３１５は、IR画素となる。また、第４の実施の形態乃至第５の実施の形態の場合には、フォトダイオード４１５乃至５１５は、各色成分に対応した画素となる。
【０１９８】
以上、第１の実施の形態乃至第５の実施の形態の画素の読み出し回路について説明したが、図２６に示したように、有機光電変換膜の読み出し回路として、フィードバック方式を採用した場合には、メモリ部を設ける必要がないものの、読み出し速度に不利であるとともに、リセットノイズ（kTCノイズ）を完全に取り除くことができないという特徴がある。
【０１９９】
一方で、IR画像の生成時には、可視光画像の生成時と比べて、読み出し速度の制限やリセットノイズを許容できる場合がある。例えば、IR画像を生成する際に、外部のIR光源を用いて、被写体に対し、赤外光領域の光（IR光）を照射して、十分な感度を取ることができるようにして、リセットノイズを完全に除去できなくても問題とならないようにする。また、IR画像の用途では、高速の読み出しに制限がかかることを許容するようにする。
【０２００】
これにより、有機光電変換膜が赤外光領域の光のみを吸収して信号電荷を生成する場合には、有機光電変換膜の読み出し回路として、図２６に示したフィードバック方式の読み出し回路を用いることができる。この場合において、フォトダイオードの読み出し回路としては、図２７に示した読み出し回路を用いることで、RGB信号を、高速、かつ、低ノイズで読み出すことが可能となる。
【０２０１】
すなわち、図２６に示した有機光電変換膜の読み出し回路と、図２７に示したフォトダイオードの読み出し回路との組み合わせは、有機光電変換膜によりIR画素が構成され、フォトダイオードによりRGB画素が構成される構造を有する画素に適用するのが好適である。したがって、第１の実施の形態乃至第５の実施の形態の画素のうち、第４の実施の形態の画素４００と第５の実施の形態の画素５００は、図２６と図２７に示した読み出し回路の組み合わせに適した構造を有している。
【０２０２】
ただし、図２６と図２７に示した読み出し回路の組み合わせは一例であって、例えば、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態の画素１００乃至３００において、可視光領域の光のみを吸収する有機光電変換膜の読み出し回路としては、例えば、ノイズを低減するためのメモリ部を設けた読み出し回路を用いることで、RGB信号を低ノイズで読み出すことができる。なお、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態の画素１００乃至３００において、図２６に示した有機光電変換膜の読み出し回路を用いることも勿論可能である。
【０２０３】
すなわち、図２６と図２７に示した読み出し回路の組み合わせは一例であり、有機光電変換膜で光電変換された信号電荷を読み出すことが可能な読み出し回路と、フォトダイオードで光電変換された信号電荷を読み出すことが可能な読み出し回路との組み合わせであれば、いずれの組み合わせでも採用することができる。なお、有機光電変換膜の読み出し回路と、フォトダイオードの読み出し回路とを同一の回路としてもよい。
【０２０４】
＜８．変形例＞
【０２０５】
（画素の他の構造）
上述した第１の実施の形態乃至第５の実施の形態の画素の構造としては、裏面照射型の構造を説明したが、表面照射型の構造を採用してもよい。図２８には、第１の実施の形態の画素１００（図８）の構造を、表面照射型とした場合の構造を示している。図２８において、表面照射型の画素１００では、半導体層１１４の上層に、配線層１１６が形成されることになる。
【０２０６】
同様に、図２９乃至図３２には、第２の実施の形態の画素２００（図１３）、第３の実施の形態の画素３００（図１８）、第４の実施の形態の画素４００（図２０）、及び第５の実施の形態の画素５００（図２４）の構造を、表面照射型とした場合の構造を示している。
【０２０７】
（フィルタの他の例）
上述した第１の実施の形態乃至第５の実施の形態の画素においては、分光調整層として機能するフィルタとして、デュアルバンドパスフィルタ１４１（図８）、多層膜フィルタ２４１（図１３）、プラズモンフィルタ３４１（図１８）、デュアルバンドパスフィルタ４４１（図２０）、及び多層膜フィルタ５４１（図２４）を説明したが、これらのフィルタは一例であって、同様の分光調整機能を有する他のフィルタを用いるようにしてもよい。
【０２０８】
例えば、デュアルバンドパスフィルタ１４１又はデュアルバンドパスフィルタ４４１の代わりに、所定の波長領域の光を透過させるUVカットフィルタを用いることができる。また、例えば、多層膜フィルタ２４１、プラズモンフィルタ３４１、及び多層膜フィルタ５４１は、少なくとも赤外光領域に透過バンドを有するフィルタの一例であって、赤外光領域に透過バンドを有する他のフィルタを用いるようにしてもよい。
【０２０９】
＜９．電子機器の構成＞
【０２１０】
図３３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。
【０２１１】
図３３の電子機器１０００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撮像機能を有する携帯端末装置などの電子機器である。
【０２１２】
図３３において、電子機器１０００は、固体撮像装置１００１、DSP(Digital Signal Processor)回路１００２、フレームメモリ１００３、表示部１００４、記録部１００５、操作部１００６、及び電源部１００７から構成される。また、電子機器１０００において、DSP回路１００２、フレームメモリ１００３、表示部１００４、記録部１００５、操作部１００６、及び、電源部１００７は、バスライン１００８を介して相互に接続されている。
【０２１３】
固体撮像装置１００１は、図１のCMOSイメージセンサ１０に対応しており、その画素アレイ部１１に２次元状に配列される画素の構造として、例えば、上述した第１の実施の形態乃至第５の実施の形態のいずれかに対応した画素の構造が採用される。
【０２１４】
DSP回路１００２は、固体撮像装置１００１から供給される信号を処理する信号処理回路である。DSP回路１００２は、固体撮像装置１００１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１００３は、DSP回路１００２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。
【０２１５】
表示部１００４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１００１で撮像された動画又は静止画を表示する。記録部１００５は、固体撮像装置１００１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。
【０２１６】
操作部１００６は、ユーザによる操作に従い、電子機器１０００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１００７は、DSP回路１００２、フレームメモリ１００３、表示部１００４、記録部１００５、及び、操作部１００６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。
【０２１７】
電子機器１０００は、以上のように構成される。
【０２１８】
＜１０．固体撮像装置の使用例＞
【０２１９】
図３４は、イメージセンサとしてのCMOSイメージセンサ１０の使用例を示す図である。
【０２２０】
上述したCMOSイメージセンサ１０（図１）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３４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、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。
【０２２１】
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３３の電子機器１０００）で、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。
【０２２２】
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、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。
【０２２３】
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、CMOSイメージセンサ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、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。
【０２２４】
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、CMOSイメージセンサ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、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。
【０２２５】
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、CMOSイメージセンサ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、CMOSイメージセンサ１０を使用することができる。
【０２２６】
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。
【０２２７】
また、本技術は、以下のような構成をとることができる。
【０２２８】
（１）
半導体層の上層に形成された第１の光電変換領域と、前記半導体層に形成された第２の光電変換領域とを有する画素を２次元状に配列した画素アレイ部を備え、
前記画素は、
色成分に対応した所定の波長領域の光を透過する第１のフィルタと、
前記第１のフィルタとは異なる透過特性を有する第２のフィルタと
をさらに有し、
前記第１の光電変換領域及び前記第２の光電変換領域のうち、一方の光電変換領域により可視光領域の光の光電変換を行うとともに、他方の光電変換領域により赤外光領域の光の光電変換を行い、
前記第１のフィルタは、前記第１の光電変換領域よりも上層に形成され、
前記第２のフィルタは、前記第１のフィルタの下層に形成された前記他方の光電変換領域に吸収される赤外光領域の光の波長を揃える透過特性を有している
固体撮像装置。
（２）
前記第１のフィルタは、カラーフィルタである
（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記第１の光電変換領域は、可視光領域の光を吸収して光電変換を行う光電変換領域であり、
前記第２の光電変換領域は、赤外光領域の光の光電変換を行う光電変換領域である
（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記第２のフィルタは、
前記第１のフィルタの上層に形成され、
可視光領域の光の波長領域と、赤外光領域の光の波長領域との少なくとも２つの波長領域を透過する特性を有する
（３）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記第２のフィルタは、
前記第１の光電変換領域と前記第２の光電変換領域との間に形成され、
少なくとも赤外光領域の光の波長領域を透過する特性を有する
（３）に記載の固体撮像装置。
（６）
前記第２のフィルタは、無機膜により形成される
（５）に記載の固体撮像装置。
（７）
前記第２のフィルタは、屈折率の異なる複数の材料が積層されて形成される多層膜フィルタである
（５）又は（６）に記載の固体撮像装置。
（８）
前記第２のフィルタは、金属薄膜に対し、所定の微細構造パターンが形成された金属薄膜フィルタである
（５）に記載の固体撮像装置。
（９）
前記第１の光電変換領域は、赤外光領域の光を吸収して光電変換を行う光電変換領域であり、
前記第２の光電変換領域は、可視光領域の光電変換を行う光電変換領域である
（２）に記載の固体撮像装置。
（１０）
前記第２のフィルタは、
前記第１のフィルタの上層に形成され、
可視光領域の光の波長領域と、赤外光領域の光の波長領域との少なくとも２つの波長領域を透過する特性を有する
（９）に記載の固体撮像装置。
（１１）
前記第２のフィルタは、
屈折率の異なる複数の材料が積層されて形成される多層膜フィルタであって、
少なくとも赤外光領域の光の波長領域を透過する特性を有する
（９）に記載の固体撮像装置。
（１２）
前記画素は、
前記第１の光電変換領域で光電変換された電荷を電圧信号に変換する第１の電荷電圧変換部と、
前記第１の電荷電圧変換部をリセットする第１のリセットトランジスタと、
前記第１の電荷電圧変換部からの電圧信号を増幅する第１の増幅トランジスタと、
前記第１の増幅トランジスタで増幅された信号電圧を選択して出力する第１の選択トランジスタと
からなる第１の画素回路と、
前記第２の光電変換領域で光電変換された電荷を電圧信号に変換する第２の電荷電圧変換部と、
前記第２の光電変換領域からの電荷を、前記第２の電荷電圧変換部に転送する転送トランジスタと、
前記第２の電荷電圧変換部をリセットする第２のリセットトランジスタと、
前記第２の電荷電圧変換部からの電圧信号を増幅する第２の増幅トランジスタと、
前記第２の増幅トランジスタで増幅された信号電圧を選択して出力する第２の選択トランジスタと
からなる第２の画素回路と
を有し、
前記第１の画素回路に対し、当該第１の画素回路からの読み出し信号を、前記第１のリセットトランジスタのリセット信号に帰還するフィードバックアンプが設けられる
（１）乃至（１１）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１３）
半導体層の上層に形成された第１の光電変換領域と、前記半導体層に形成された第２の光電変換領域とを有する画素を２次元状に配列した画素アレイ部を備え、
前記画素は、
色成分に対応した所定の波長領域の光を透過する第１のフィルタと、
前記第１のフィルタとは異なる透過特性を有する第２のフィルタと
をさらに有し、
前記第１の光電変換領域及び前記第２の光電変換領域のうち、一方の光電変換領域により可視光領域の光の光電変換を行うとともに、他方の光電変換領域により赤外光領域の光の光電変換を行い、
前記第１のフィルタは、前記第１の光電変換領域よりも上層に形成され、
前記第２のフィルタは、前記第１のフィルタの下層に形成された前記他方の光電変換領域に吸収される赤外光領域の光の波長を揃える透過特性を有している
固体撮像装置を搭載した電子機器。
【符号の説明】
【０２２９】
１０  CMOSイメージセンサ，  １１  画素アレイ部，  １２  垂直駆動回路，  １３  カラム処理回路，  １４  水平駆動回路，  １５  出力回路，  １６  制御回路，  １７  入出力端子，  １００  画素，  １１１−１  Ｒカラーフィルタ，  １１１−２  Ｇカラーフィルタ，  １１１−３  Ｂカラーフィルタ，  １１２  有機光電変換膜，  １１５−１，１１５−２，１１５−３  フォトダイオード，  １４１  デュアルバンドパスフィルタ，  １７１  ＦＤ部，  １７２  リセットトランジスタ，  １７３  増幅トランジスタ，  １７４  選択トランジスタ，  １７５  フィードバックアンプ，  １８１  転送トランジスタ，  １８２  ＦＤ部，  １８３  リセットトランジスタ，  １８４  増幅トランジスタ，  １８５  選択トランジスタ，  ２００  画素，  ２１１−１  Ｒカラーフィルタ，  ２１１−２  Ｇカラーフィルタ，  ２１１−３  Ｂカラーフィルタ，  ２１２  有機光電変換膜，  ２１５−１，２１５−２，２１５−３  フォトダイオード，  ２４１  多層膜フィルタ，  ３００  画素，  ３１１−１  Ｒカラーフィルタ，  ３１１−２  Ｇカラーフィルタ，  ３１１−３  Ｂカラーフィルタ，  ３１２  有機光電変換膜，  ３１５−１，３１５−２，３１５−３  フォトダイオード，  ３４１  プラズモンフィルタ，  ４００  画素，  ４１１−１  Ｒカラーフィルタ，  ４１１−２  Ｇカラーフィルタ，  ４１１−３  Ｂカラーフィルタ，  ４１２  有機光電変換膜，  ４１５−１，４１５−２，４１５−３  フォトダイオード，  ４４１  デュアルバンドパスフィルタ，  ５００  画素，  ５１１−１  Ｒカラーフィルタ，  ５１１−２  Ｇカラーフィルタ，  ５１１−３  Ｂカラーフィルタ，  ５１２  有機光電変換膜，  ５１５−１，５１５−２，５１５−３  フォトダイオード，  ５４１  多層膜フィルタ，  １０００  電子機器，  １００１  固体撮像装置
【図１】
2017208496.tif 000003
【図２】
2017208496.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017208496.tif 000009
【図８】
2017208496.tif 000010
【図９】
2017208496.tif 000011
【図１０】
2017208496.tif 000012
【図１１】
2017208496.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2017208496.tif 000015
【図１４】
2017208496.tif 000016
【図１５】
2017208496.tif 000017
【図１６】
2017208496.tif 000018
【図１７】
2017208496.tif 000019
【図１８】
2017208496.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2017208496.tif 000022
【図２１】
2017208496.tif 000023
【図２２】
2017208496.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2017208496.tif 000026
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2017208496.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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