特開 2023-132302 固体撮像装置、電子機器、および固体撮像装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023132302

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】固体撮像装置、電子機器、および固体撮像装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20230914BHJP

   G02B 5/22 20060101ALI20230914BHJP

   H04N 25/13 20230101ALI20230914BHJP

【ＦＩ】

H01L27/146 D

G02B5/22

H04N9/07 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022037532

(22)【出願日】2022-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100118843

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 明

(74)【代理人】

【識別番号】100152205

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 昌司

(72)【発明者】

【氏名】渕田 圭介

【テーマコード（参考）】

2H148

4M118

5C065

【Ｆターム（参考）】

2H148CA01

2H148CA09

2H148CA14

2H148CA17

2H148CA24

4M118AA01

4M118AA10

4M118AB01

4M118BA09

4M118CA02

4M118FA08

4M118GB03

4M118GB09

4M118GB11

4M118GC08

4M118GC11

4M118GC14

4M118GC20

4M118GD03

4M118HA02

5C065BB42

5C065CC01

5C065DD01

5C065EE10

5C065EE16

(57)【要約】

【課題】小型で低コストかつ高感度な固体撮像装置、電子機器、および固体撮像装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本実施形態に係る固体撮像装置は、主面を有する基板と、前記主面に配置され、近赤外光を検出する近赤外光用フォトダイオードと、前記近赤外光用フォトダイオードの上に配置され、可視光を除去するＲＧＢ積層フィルタと、を備える。前記ＲＧＢ積層フィルタは、赤色の光を透過する第１赤色フィルタと、緑色の光を透過する第１緑色フィルタと、青色の光を透過する第１青色フィルタとが、任意の順序で積層されたものとして構成されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主面を有する基板と、
前記主面に配置され、近赤外光を検出する近赤外光用フォトダイオードと、
前記近赤外光用フォトダイオードの上に配置され、可視光を除去するＲＧＢ積層フィルタと、を備え、
前記ＲＧＢ積層フィルタは、赤色の光を透過する第１赤色フィルタと、緑色の光を透過する第１緑色フィルタと、青色の光を透過する第１青色フィルタとが、任意の順序で積層されたものとして構成されている、固体撮像装置。

【請求項2】

前記基板の前記主面に配置され、赤色の光を検出する赤色光用フォトダイオードと、
前記主面に配置され、緑色の光を検出する緑色光用フォトダイオードと、
前記主面に配置され、青色の光を検出する青色光用フォトダイオードと、
前記赤色光用フォトダイオード、前記緑色光用フォトダイオードおよび前記青色光用フォトダイオードに向かう近赤外光を除去する近赤外光カットフィルタと、
前記赤色光用フォトダイオードに向かう赤色の光を透過する第２赤色フィルタと、
前記緑色光用フォトダイオードに向かう緑色の光を透過する第２緑色フィルタと、
前記青色光用フォトダイオードに向かう青色の光を透過する第２青色フィルタと、をさらに備える、請求項１に記載の固体撮像装置。

【請求項3】

前記近赤外光カットフィルタは、前記赤色光用フォトダイオード、前記緑色光用フォトダイオードおよび前記青色光用フォトダイオードを被覆するように配置され、
第２赤色フィルタは、前記赤色光用フォトダイオードの上方に位置するように前記近赤外光カットフィルタの上に配置され、
前記第２緑色フィルタは、前記緑色光用フォトダイオードの上方に位置するように前記近赤外光カットフィルタの上に配置され、
前記第２青色フィルタは、前記青色光用フォトダイオードの上方に位置するように前記近赤外光カットフィルタの上に配置されている、請求項２に記載の固体撮像装置。

【請求項4】

前記第１赤色フィルタは、前記近赤外光用フォトダイオードの上に積層され、
前記第１緑色フィルタは、前記第１赤色フィルタの上に積層され、
前記第１青色フィルタは、前記第１緑色フィルタの上に積層されている、
請求項１～３のいずれかに記載の固体撮像装置。

【請求項5】

筐体と、
被写体に向けて光を出射する光源部と、
前記光源部から出射され前記被写体で反射された光を集光するレンズと、
前記レンズによって集光された光を受光する、請求項１～４のいずれかに記載の固体撮像装置と、
を備える、電子機器。

【請求項6】

前記光源部は白色光及び近赤外光を同時に出射する、請求項５に記載の電子機器。

【請求項7】

前記固体撮像装置は、前記光源部から近赤外光が出射されてから前記被写体で反射され前記近赤外光用フォトダイオードで受光されるまでの時間に基づいて、前記電子機器から前記被写体までの距離を測定するように構成されている、請求項５または６に記載の電子機器。

【請求項8】

主面を有する基板を用意する工程と、
前記基板の前記主面に、近赤外光を検出する近赤外光用フォトダイオード、赤色の光を検出する赤色光用フォトダイオード、緑色の光を検出する緑色光用フォトダイオードおよび青色の光を検出する青色光用フォトダイオードを形成する工程と、
前記赤色光用フォトダイオード、前記緑色光用フォトダイオード、および前記青色光用フォトダイオードを被覆するように、近赤外光を除去する近赤外光カットフィルタを形成する工程と、
前記近赤外光用フォトダイオードの上に、赤色の光を透過する第１赤色フィルタを形成する工程と、
前記赤色光用フォトダイオードの上方に位置するように、赤色の光を透過する第２赤色フィルタを前記近赤外光カットフィルタの上に形成する工程と、
緑色の光を透過する第１緑色フィルタを前記第１赤色フィルタの上に形成する工程と、
前記緑色光用フォトダイオードの上方に位置するように、緑色の光を透過する第２緑色フィルタを前記近赤外光カットフィルタの上に形成する工程と、
青色の光を透過する第１青色フィルタを前記第１緑色フィルタの上に形成する工程と、
前記青色光用フォトダイオードの上方に位置するように、青色の光を透過する第２青色フィルタを前記近赤外光カットフィルタの上に形成する工程と、
を備える、固体撮像装置の製造方法。

【請求項9】

前記第１赤色フィルタと前記第２赤色フィルタは同一の工程で形成され、
前記第１緑色フィルタと前記第２緑色フィルタは同一の工程で形成され、
前記第１青色フィルタと前記第２青色フィルタは同一の工程で形成される、
請求項８に記載の固体撮像装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、固体撮像装置、電子機器、および固体撮像装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

固体撮像装置は、画素の受光素子（フォトダイオード）に入射する特定の波長の光の強さを正確に検出するために、当該特定の波長以外の波長の光を遮蔽する必要がある。従来の固体撮像装置では、ノイズとなる波長の光（特定の波長以外の波長の光）を除去するフィルタをガラス基板上に形成し、当該ガラス基板を受光素子の上方に配置していた。比較例の固体撮像装置の構成について図６を参照して説明する。

【0003】

図６は、比較例の固体撮像装置１００の構成を示す断面図である。この固体撮像装置１００では、近赤外光用フォトダイオード１０３、赤色光用フォトダイオード１０３ａ、緑色光用フォトダイオード１０３ｂ及び青色光用フォトダイオード１０３ｃが基板１０２に設けられている。赤色光用フォトダイオード１０３ａの上に赤色フィルタ１０６が形成され、緑色光用フォトダイオード１０３ｂの上に緑色フィルタ１０７が形成され、青色光用フォトダイオード１０３ｃの上に青色フィルタ１０８が形成されている。そして、図６に示すように、近赤外光カットフィルタ１０５及び可視光カットフィルタ１１０が形成されたガラス基板１０９が、基板１０２の上方に配置されている。ガラス基板１０９は基板１０２に対して光学位置調整されている。

【0004】

上記のように比較例の固体撮像装置１００では、近赤外光カットフィルタ１０５及び可視光カットフィルタ１１０が形成されたガラス基板１０９が、フォトダイオード１０３、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの上方に配置される構成となっている。このため、ガラス基板を配置することにより固体撮像装置が大型化する。近赤外光カットフィルタ及び可視光カットフィルタを搭載するガラス基板１０９の製造コストにより固体撮像装置のコストが高くなる。その結果、前記ガラス基板１０９の存在により、固体撮像装置を小型化（薄化）することが困難であった。また、ガラス基板が介在するために受光感度が低下するという課題もあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４－１０３６５７号公報

【特許文献2】特許第６７８０５０４号公報

【特許文献3】国際公開第２０１６／１１７５９７号

【特許文献4】国際公開第２０１９／００４３１９号

【特許文献5】特許第６７０２１９７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一実施形態は、小型で低コストかつ高感度な固体撮像装置、電子機器、および固体撮像装置の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態に係る固体撮像装置は、主面を有する基板と、前記主面に配置され、近赤外光を検出する近赤外光用フォトダイオードと、前記近赤外光用フォトダイオードの上に配置され、可視光を除去するＲＧＢ積層フィルタと、を備える。前記ＲＧＢ積層フィルタは、赤色の光を透過する第１赤色フィルタと、緑色の光を透過する第１緑色フィルタと、青色の光を透過する第１青色フィルタとが、任意の順序で積層されたものとして構成されている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係る電子機器における光学系を説明するための図である。

【図2】一実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示す平面図である。

【図3】一実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示す断面図であって、図２のＡ－Ａ線に沿う断面図である。

【図4】一実施形態に係る固体撮像装置において用いられるフィルタの透過率波長依存性の一例を示す図である。

【図5A】一実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を説明するための断面図である。

【図5B】図５Ａに続く、一実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を説明するための図である。

【図5C】図５Ｂに続く、一実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を説明するための図である。

【図5D】図５Ｃに続く、一実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を説明するための図である。

【図5E】図５Ｄに続く、一実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を説明するための図である。

【図6】比較例の固体撮像装置の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。図面は模式的または概念的なものであり、各部分の比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。明細書と図面において、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0010】

＜電子機器＞
まず、図１を参照して、実施形態に係る電子機器について説明する。図１は、実施形態に係る電子機器１０および被写体Ｓを示している。

【0011】

電子機器１０は、被写体Ｓに白色光および近赤外光を照射して撮像するように構成されている。この電子機器１０は、たとえば、スマートフォン、タブレット端末等の携帯型情報通信端末や、穀物などの農産物を検査するための検査機である。

【0012】

電子機器１０は、図１に示すように、固体撮像装置１と、筐体１１と、光源部１２と、レンズ１３と、を備える。

【0013】

筐体１１には、固体撮像装置１、光源部１２およびレンズ１３が設けられている。なお、図示しないが、固体撮像装置１により撮像された画像を出力するためのディスプレイや、固体撮像装置１および光源部１２に電力を供給するためのバッテリ、外部の装置と通信するための通信モジュール等が筐体１１に設けられてもよい。

【0014】

光源部１２は、筐体１１の外部にある被写体Ｓに向けて光を出射する。本実施形態では、光源部１２は、白色光を発する白色光源（図示せず）と、近赤外光を発する近赤外光源（図示せず）とを有し、白色光と近赤外光を同時に発する。白色光は、たとえば、約２００ｎｍ－８００ｎｍの波長帯域の光であり、近赤外光は、たとえば、約８００ｎｍ－１２００ｎｍの波長帯域の光である。

【0015】

レンズ１３は、光源部１２から出射され、被写体Ｓで反射された光を集光する。レンズ１３が集光した光は、固体撮像装置１によって受光される。

【0016】

固体撮像装置１は、可視光及び近赤外光それぞれによる被写体Ｓの画像を同時に撮像する。詳しくは、図１に示すように、光源部１２から出射された出射光ＩＬは、被写体Ｓに入射し、出射光ＩＬの一部が反射する。反射した光（反射光ＲＬ）は電子機器１０のレンズ１３によって集光され、固体撮像装置１に入射する。本実施形態では、固体撮像装置１は、後ほど図２を参照して説明するように、リニアイメージセンサとして構成されている。なお、本実施形態に係る固体撮像装置は、リニアイメージセンサに限定されず、リニアイメージセンサ以外のイメージセンサであってもよい。

【0017】

＜固体撮像装置＞
次に、図２及び図３を参照して、実施形態に係る固体撮像装置１について詳しく説明する。図２は、固体撮像装置１の平面図であり、反射光ＲＬの入射面側を示している。図３は、図２で示された固体撮像装置１のＡ－Ａ線に沿う断面図である。

【0018】

なお、説明の便宜上、図２及び図３等に示すように、ＸＹＺ直交座標系を採用する。固体撮像装置１における厚さ方向、即ち、基板及びフィルタの積層方向をＺ方向とする。Ｚ方向に略直交する方向のうち、同じ種類のフォトダイオードが並ぶ方向をＸ方向とし、Ｚ方向とＸ方向に略直交する方向をＹ方向とする。また、Ｚ方向のうち、基板から各フィルタに向かう方向を「上」ともいい、その逆方向を「下」ともいう。ただし、この表現は便宜的なものであり、重力の方向とは無関係である。

【0019】

図３に示すように、固体撮像装置１は、基板２と、近赤外光用フォトダイオード３と、赤色光用フォトダイオード３ａと、緑色光用フォトダイオード３ｂと、青色光用フォトダイオード３ｃと、ＲＧＢ積層フィルタ４と、近赤外光カットフィルタ５と、赤色フィルタ６と、緑色フィルタ７と、青色フィルタ８とを備える。

【0020】

なお、図示しないが、固体撮像装置１の最上層にはリッドガラス（カバーガラス）が配置されている。このリッドガラスは、固体撮像装置の保護のほか、フィルタの低寿命化やノイズの原因となる紫外光を除去するために設けられる。

【0021】

なお、以下の説明では、近赤外光用フォトダイオード３、赤色光用フォトダイオード３ａ、緑色光用フォトダイオード３ｂ及び青色光用フォトダイオード３ｃを総称して単に「フォトダイオード３，３ａ，３ｂ，３ｃ」ともいう。また、赤色光用フォトダイオード３ａ、緑色光用フォトダイオード３ｂ及び青色光用フォトダイオード３ｃを総称して単に「フォトダイオード３ａ，３ｂ，３ｃ」ともいう。また、赤色フィルタ６、緑色フィルタ７及び青色フィルタ８を総称して単に「カラーフィルタ６，７，８」ともいう。

【0022】

また、本実施形態では、赤色フィルタ４１及び赤色フィルタ６は同一の特性を有する。同様に、緑色フィルタ４２及び緑色フィルタ７は同一の特性を有し、青色フィルタ４３及び青色フィルタ８は同一の特性を有する。

【0023】

図３に示すように、基板２は主面２ｓを有し、この主面２ｓにフォトダイオード３，３ａ，３ｂ，３ｃが形成されている。基板２は、たとえば、シリコン基板、炭化ケイ素基板等の半導体基板である。この基板２内には、図示しないが、各種配線が形成されている。なお、基板２は、絶縁層などを含む多層基板であってもよい。

【0024】

図２に示すように、同じ種類のフォトダイオードが基板２のＸ軸方向に平行な直線上に複数配置され、画素列を形成している。そして、各色の画素列がＹ軸方向に所定の間隔をあけて配置されている。画素列の端部における画素は、金属膜で覆われており、遮光画素９として用いられる。画素列における、遮光画素９以外の大部分の画素はフィルタに覆われている。すなわち、赤色の画素列のうち遮光画素９以外の複数の画素は赤色フィルタ６で覆われている。同様に、緑色の画素列のうち遮光画素９以外の複数の画素は緑色フィルタ７で覆われ、青色の画素列のうち遮光画素９以外の複数の画素は青色フィルタ８で覆われている。

【0025】

近赤外光用フォトダイオード３は、近赤外光（たとえば約８００ｎｍ－１２００ｎｍの波長帯域の光）を検出するためのフォトダイオードである。赤色光用フォトダイオード３ａは、赤色の光（約５８０ｎｍ－８００ｎｍの波長帯域の光）を検出するためのフォトダイオードである。緑色光用フォトダイオード３ｂは、緑色の光（たとえば、約５００ｎｍ－５８０ｎｍの波長帯域の光）を検出するためのフォトダイオードである。青色光用フォトダイオード３ｃは、青色の光（たとえば、約４００ｎｍ－５００ｎｍの波長帯域の光）を検出するためのフォトダイオードである。

【0026】

図６を参照して説明したように、比較例の固体撮像装置では、近赤外光用フォトダイオードの上方に可視光カットフィルタを配置することで、近赤外光用フォトダイオードは、ノイズとなる可視光が除去された近赤外光を受光する。これに対して本実施形態では、図２及び図３に示すように、可視光カットフィルタの代わりに、ＲＧＢ積層フィルタ４が、近赤外光用フォトダイオード３の上に配置されている。このＲＧＢ積層フィルタ４は、赤色フィルタ４１と、緑色フィルタ４２と、青色フィルタ４３とが積層されたものとして構成されており、可視光を効果的に除去する。ＲＧＢ積層フィルタ４について以下にさらに詳しく説明する。

【0027】

本実施形態のＲＧＢ積層フィルタ４では、図３に示すように、赤色フィルタ４１が近赤外光用フォトダイオード３の上に積層され、緑色フィルタ４２が赤色フィルタ４１の上に積層され、青色フィルタ４３が緑色フィルタ４２の上に積層されている。なお、積層順序はこれに限定されるものではなく、ＲＧＢ積層フィルタ４は、赤色フィルタ４１、緑色フィルタ４２及び青色フィルタ４３を任意の順序で積層したものであってよい。

【0028】

ここで、ＲＧＢ積層フィルタ４の特性について説明する。図４は、本実施形態に係る固体撮像装置１において用いられる赤色フィルタ６，４１、緑色フィルタ７，４２及び青色フィルタ８，４３の透過率波長依存性の一例を示す図である。

【0029】

図４から分かるように、赤色フィルタ４１は、赤色の光及び近赤外光を透過し、且つ、赤色の光及び近赤外光以外の波長帯域の光を除去する性質を有する。また、緑色フィルタ４２は、緑色の光及び近赤外光を透過し、且つ、緑色の光及び近赤外光以外の波長帯域の光を除去する性質を有する。青色フィルタ４３は、青色の光及び近赤外光を透過し、且つ、青色の光及び近赤外光以外の波長帯域の光を除去する性質を有する。

【0030】

そして、図４から分かるように、赤色フィルタ４１、緑色フィルタ４２及び青色フィルタ４３を積層したＲＧＢ積層フィルタ４は、可視光を効果的に除去し、近赤外光を透過する。つまり、赤色フィルタ４１、緑色フィルタ４２および青色フィルタ４３が積層されたものとして構成されているＲＧＢ積層フィルタ４は、可視光カットフィルタと同等の性質を有することがわかる。

【0031】

図３に示すように、近赤外光カットフィルタ５は、フォトダイオード３ａ，３ｂ，３ｃを被覆するように配置されている。この近赤外光カットフィルタ５は、近赤外光を除去し、近赤外光以外の波長帯域の光を透過する性質を有する。これにより、フォトダイオード３ａ，３ｂ，３ｃは、ノイズとなる近赤外光が除去された可視光を受光する。

【0032】

赤色フィルタ６は、赤色光用フォトダイオード３ａの上方に位置するように近赤外光カットフィルタ５の上に配置されている。緑色フィルタ７は、緑色光用フォトダイオード３ｂの上方に位置するように近赤外光カットフィルタ５の上に配置されている。青色フィルタ８は、青色光用フォトダイオード３ｃの上方に位置するように近赤外光カットフィルタ５の上に配置されている。

【0033】

図２に示す遮光画素９は、ダーク補正のために用いられる画素である。遮光画素９のフォトダイオード上には、フィルタではなく、アルミニウム等の金属からなる遮光膜（図示せず）が配置されている。

【0034】

上記構成を有する固体撮像装置１は、被写体Ｓからの反射光ＲＬをフォトダイオード３，３ａ，３ｂ，３ｃで受光する。そして、フォトダイオード３ａ，３ｂ，３ｃの受光信号に基づいて被写体Ｓのカラー画像を取得する。これと同時に、固体撮像装置１は、フォトダイオード３の信号に基づいて被写体Ｓの近赤外画像を取得する。なお、固体撮像装置１は、近赤外光が光源部１２から出射されてから、被写体Ｓで反射され、フォトダイオード３で受光されるまでの時間に基づいて、電子機器１０から被写体Ｓまでの距離を測定するように構成されてもよい。

【0035】

以上説明したように、固体撮像装置１では、赤色フィルタ４１、緑色フィルタ４２及び青色フィルタ４３の積層体を近赤外光用フォトダイオード３の上に配置することで、比較例における固体撮像装置のように可視光カットフィルタを用いることなく、近赤外光用フォトダイオード３に向かう可視光を効果的に除去することができる。

【0036】

また、本実施形態によれば、比較例の固体撮像装置のように可視光カットフィルタが形成されたガラス基板を近赤外光用フォトダイオード３の上方に配置する必要がない。このため、光学位置調整が不要となるとともに、光学系の小型化（薄化）を図ることができる。また、フォトダイオード上にフィルタが直接積層されているため、衝撃に対する耐性を向上させることができる。

【0037】

また、本実施形態によれば、比較例の固体撮像装置のようにレンズと受光素子との間にガラス基板が介在しないため、受光感度を向上させることができる。 また、本実施形態では、近赤外光カットフィルタ５がカラーフィルタ６，７，８で被覆されており、近赤外光カットフィルタ５が反射光ＲＬに直接曝されない。このため、近赤外光カットフィルタ５の耐光性（ＵＶ耐性等）を向上させることができる。

【0038】

なお、図２及び図３は固体撮像装置１の構成の一例に過ぎない。例えば、前述のように赤色フィルタ４１、緑色フィルタ４２及び青色フィルタ４３の配置順は任意であり、ＲＧＢ積層フィルタ４は、赤色フィルタ４１、緑色フィルタ４２及び青色フィルタ４３が上記と異なる順序で積層されたものであってもよい。

【0039】

また、本実施形態では、図２に示すように、種類ごとに複数のフォトダイオードが一直線上に配置されているが、これに限られず、たとえば、赤色光用フォトダイオード３ａ、緑色光用フォトダイオード３ｂ及び青色光用フォトダイオード３ｃがベイヤー（Ｂａｙｅｒ）配列に従って配置されてもよい。

【0040】

また、近赤外光カットフィルタ５の耐光性の低下を考慮しないのであれば、近赤外光カットフィルタ５と、カラーフィルタ６，７，８との上下の配置関係は上記と逆であってもよい。すなわち、赤色光用フォトダイオード３ａ上に赤色フィルタ６を配置し、緑色光用フォトダイオード３ｂ上に緑色フィルタ７を配置し、青色光用フォトダイオード３ｃ上に青色フィルタ８を配置し、赤色フィルタ６、緑色フィルタ７及び青色フィルタ８を被覆するように近赤外光カットフィルタ５が配置されてもよい。

【0041】

また、上記の説明では近赤外光カットフィルタ５が各色のフォトダイオード３ａ，３ｂ，３ｃをまとめて被覆していたが、各色のフォトダイオード３ａ，３ｂ，３ｃ上ごとに別個に近赤外光カットフィルタが配置されてもよい。

【0042】

また、上記の固体撮像装置１では、赤色、緑色および青色を検出するためのフォトダイオード３ａ，３ｂ，３ｃと、近赤外光を検出するためのフォトダイオード３の両方が設けられていたが、フォトダイオード３のみが設けられてもよい。その場合、光源部１２は近赤外光のみを出射するものであってよい。

【0043】

＜固体撮像装置の製造方法＞
次に、図５Ａ～図５Ｅを参照して、上記の固体撮像装置１に係る製造方法の一例について説明する。図５Ａ～図５Ｅは、固体撮像装置１の製造方法を説明するための工程断面図である。

【0044】

まず、主面２ｓを有する基板２を用意する。基板２には、例えば、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などからなる半導体基板が用いられる。

【0045】

次に、図５Ａに示すように、基板２の主面２ｓに近赤外光用フォトダイオード３、赤色光用フォトダイオード３ａ、緑色光用フォトダイオード３ｂ及び青色光用フォトダイオード３ｃを形成する。本実施形態では、同じ種類のフォトダイオードがＸ軸方向に平行な一直線上に沿って並ぶようにフォトダイオード３，３ａ，３ｂ，３ｃを形成する。なお、形成されるフォトダイオード３，３ａ，３ｂ，３ｃの配列はイメージセンサの種類に応じて決まるものであり、一直線上に配列する場合に限られない。

【0046】

次に、図５Ｂに示すように、赤色光用フォトダイオード３ａ、緑色光用フォトダイオード３ｂおよび青色光用フォトダイオード３ｃ上に、近赤外光カットフィルタ５を形成する。近赤外光カットフィルタ５はオンチップ赤外光カットフィルタとして形成される。詳しくは、フォトダイオード３ａ，３ｂ，３ｃ上にフィルタ材料を物理蒸着（ＰＶＤ）または化学蒸着（ＣＶＤ）により蒸着させたり、あるいはフォトダイオード３ａ，３ｂ，３ｃ上にフィルタ材料を塗布することによって形成される。

【0047】

なお、近赤外光カットフィルタ５は、一体的に形成しなくてもよい。例えば、赤色光用フォトダイオード３ａ、緑色光用フォトダイオード３ｂ、及び青色光用フォトダイオード３ｃのそれぞれの上に別個の近赤外光カットフィルタを形成してもよい。

【0048】

次に、図５Ｃに示すように、近赤外光用フォトダイオード３上に赤色フィルタ４１を形成する。赤色フィルタ４１はオンチップカラーフィルタとして形成される。形成方法は近赤外光カットフィルタ５と同様である。

【0049】

本実施形態では、赤色フィルタ４１の形成工程と同一の工程において、赤色フィルタ６を形成する。すなわち、赤色フィルタ４１と赤色フィルタ６を同時に形成する。赤色フィルタ６は、赤色光用フォトダイオード３ａの上方に位置するように、近赤外光カットフィルタ５上に形成される。

【0050】

次に、図５Ｄに示すように、赤色フィルタ４１上に緑色フィルタ４２を形成する。緑色フィルタ４２の形成方法は、近赤外光カットフィルタ５及び赤色フィルタ４１と同様である。本実施形態では、緑色フィルタ４２の形成工程と同一の工程において、緑色フィルタ７を形成する。緑色フィルタ７は、緑色光用フォトダイオード３ｂの上方に位置するように、近赤外光カットフィルタ５上に形成される。

【0051】

最後に、図５Ｅに示すように、緑色フィルタ４２上に青色フィルタ４３を形成する。青色フィルタ４３の形成方法は、近赤外光カットフィルタ５、赤色フィルタ４１及び緑色フィルタ４２と同様である。本実施形態では、青色フィルタ４３の形成工程と同一の工程において、青色フィルタ８を形成する。青色フィルタ８は、青色光用フォトダイオード３ｃの上方に位置するように、近赤外光カットフィルタ５上に形成される。

【0052】

上記工程を経て図５Ｅに示す固体撮像装置１が製造される。

【0053】

なお、上記の説明は固体撮像装置１の製造方法の一例に過ぎない。たとえば、各色のフィルタを積層する順序は任意であっても構わない。

【0054】

以上説明したように、本実施形態に係る固体撮像装置１の製造方法では、赤色フィルタ４１、緑色フィルタ４２及び青色フィルタ４３を順次積層することで、可視光カットフィルタと同等の性能を有するフィルタを形成することができる。このため、可視光カットフィルタを形成するための材料、及び形成工程が不要となり、固体撮像装置の製造コストを削減することができる。

【0055】

また、ＲＧＢ積層フィルタ４を形成する工程内でカラーフィルタ６，７，８を形成できるため、固体撮像装置を効率的に低コストで製造することができる。

【0056】

また、カラーフィルタ６，７，８を近赤外光カットフィルタ５の上に積層することで、近赤外光カットフィルタ５が反射光ＲＬに直接曝されないため、近赤外光カットフィルタ５の耐光性を向上させることができる。

【0057】

また、本実施形態によれば、比較例の固体撮像装置のようにガラス基板上に近赤外光カットフィルタ及び可視光カットフィルタを形成する必要がない。このため、ガラス基板にこれらのフィルタを形成する際における位置寸法精度の確保や、ガラス基板と基板との間の光学位置調整に伴う困難も発生しない。その結果、固体撮像装置の歩留まりを向上させることができる。

【0058】

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0059】

１ 固体撮像装置
２ 基板
２ｓ 主面
３ 近赤外光用フォトダイオード
３ａ 赤色光用フォトダイオード
３ｂ 緑色光用フォトダイオード
３ｃ 青色光用フォトダイオード
４ ＲＧＢ積層フィルタ
４１ 赤色フィルタ
４２ 緑色フィルタ
４３ 青色フィルタ
５ 近赤外光カットフィルタ
６ 赤色フィルタ
７ 緑色フィルタ
８ 青色フィルタ
９ 遮光画素
１０ 電子機器
１１ 筐体
１２ 光源部
１３ レンズ
Ｓ 被写体
ＩＬ 出射光
ＲＬ 反射光
１００ 固体撮像装置
１０２ 基板
１０３ 近赤外光用フォトダイオード
１０３ａ 赤色光用フォトダイオード
１０３ｂ 緑色光用フォトダイオード
１０３ｃ 青色光用フォトダイオード
１０５ 近赤外光カットフィルタ
１０６ 赤色フィルタ
１０７ 緑色フィルタ
１０８ 青色フィルタ
１０９ ガラス基板
１１０ 可視光カットフィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6】