JP4770928B2 - 光学素子および固体撮像素子 - Google Patents
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Description
初めに、本発明の理解を容易なものとすべく、従来の固体撮像素子の概要について説明する。
金属光学フィルタは、従来、可視波長に比べて波長が長いマイクロ波やミリ波、サブミリ波などの電磁波帯で主に用いられていた(例えば非特許文献2参照)。このため、金属光学フィルタは、可視波長帯への応用は殆どなされていない状況である。数少ない実施例として、インダクティブグリッドやファブリペロー干渉計方式の金属光学フィルタが可視波長帯での分光素子として有効であるとの報告が米国・スタンフォード大学の研究グループによりなされている(例えば非特許文献3参照)。過去、応用例が研究開発に留まっていた最大の理由は、可視波長よりも短い物理長で金属光学フィルタ構造を実現することが技術的に困難であったためである。しかしながら、近年50nm以下の線幅での金属光学フィルタ加工が可能になりつつある(例えば非特許文献4参照)。これにより、可視波長帯で用いるフィルタ、即ち、カラーフィルタとして、金属光学フィルタを採用できることになる。
1.第1の実施形態(金属光学フィルタ41S,41Lを適用した場合)
2.第2の実施形態(金属光学フィルタ41Sと薄膜フィルタ61を適用した場合)
3.第3の実施形態(金属配線23と同じ層に金属光学フィルタ41を実装させた場合)
4.第4の実施形態(金属光学フィルタ41の構成として、第1の実施形態乃至第3の実施形態とは別の構成を採用した場合)
図3は、本発明が適用された固体撮像素子の第1の実施の形態としての固体撮像素子31のうち、画素部分の構成例を示す断面図である。
図9は、本発明が適用された固体撮像素子の第2の実施の形態としての固体撮像素子31のうち、画素部分の構成例を示す断面図である。
図13,図14は、本発明が適用された固体撮像素子の第3の実施の形態としての固体撮像素子31のうち、画素部分の2つの構成例をそれぞれ示す断面図である。
また、3層の金属配線23のそれぞれと同層に金属光学フィルタ41が配置される。最も上面の平滑化層22の上部には、オンチップ集光素子21が積層されている。
Claims (10)
- 入射した光のうち第1カットオフ周波数よりも低周波数の成分を透過させる機能を有する第1のフィルタと、
入射した前記光のうち第2カットオフ周波数よりも高周波数の成分を透過させる機能を有する第2のフィルタと、
入射した前記光のうち、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとをそれぞれ透過した成分に対して、光電変換を行う受光素子と
を備え、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとのうち少なくとも一方には、導体薄膜により形成される金属光学フィルタが採用されている
光学素子。 - 入射した光のうち第1カットオフ周波数よりも低周波数の成分を透過させる第1のフィルタと、
入射した前記光のうち第2カットオフ周波数よりも高周波数の成分を透過させる第2のフィルタと、
入射した前記光のうち、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとをそれぞれ透過した成分に対して、光電変換を行う受光素子と
を備え、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとのうち少なくとも一方には、導体薄膜により形成される金属光学フィルタが採用されている光学素子を画素として、
複数の前記画素がマトリクス状に配置されて構成されている
固体撮像素子。 - 前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとのうち少なくとも一方に採用されている前記金属光学フィルタは、前記導体薄膜により形成される金属格子部分と、前記金属格子部分のギャップ部分を前記受光素子が感度を有する電磁波を透過する媒質によって充填した構造からなる
請求項2に記載の固体撮像素子。 - 前記金属光学フィルタの前記金属部分と前記媒質部分のうち、一方は、格子状またはハニカム状に分布する構造を有しており、他方は一方の間に配置されている
請求項3に記載の固体撮像素子。 - 前記第1のカットオフ周波数または前記第2のカットオフ周波数に対応する前記媒質中の波長に基づいて、前記金属光学フィルタにおける前記格子状または前記ハニカム状に分布する構造が決定されている
請求項4に記載の固体撮像素子。 - 前記光学素子は、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタに加えてさらに、前記第1のフィルタまたは前記第2のフィルタの機能を有するフィルタを1以上備える
請求項2に記載の固体撮像素子。 - 前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとは、入射する前記光の入射方向に積層される
請求項2に記載の固体撮像素子。 - 前記光学素子は、オンチップ集光素子をさらに備え、
前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとは、前記オンチップ集光素子と前記受光素子との間に配置される
請求項7に記載の固体撮像素子。 - 前記光学素子は、前記オンチップ集光素子と前記受光素子との間に複数の金属配線層をさらに備え、
前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとは、それぞれ前記複数の金属配線層のうちの任意の金属配線層と同じ層に配置される
請求項8に記載の固体撮像素子。 - 前記固体撮像素子のうち、中央部分において、前記受光素子と、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとの光軸とが一致しており、前記中央部分から距離が離れている部分においては、前記受光素子と、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとの位置関係は、その距離に応じて前記中央部分に向かって偏心した位置関係となっている
請求項2に記載の固体撮像素子。
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