200810101 九、發明說明： 【明 屬 3 發明領域 本發明係有關於一種固態攝像裝置及照相機。 5 【先前技術】 發明背景 習知固態攝像裝置係透過濾色片來獲得希望之信號， 以獲得對應紅（R)、綠（G)、藍（B)之像素信號。射向 固態攝像裝置之入射光係透過微鏡、濾色片而射入發光二 10 極體。濾色片之排列有例如拜耳排列等。 專利文獻1中，揭示一改良高感度化及色分離特性之固 態攝像裝置的習知技術。 弟1圖為减不上述習知技術之攝像元件的平面圖。第2 圖為第1圖之A — A，線剖面圖。 15 第2圖中，固態攝像裝置於半導體基板1之表面附近具 有紅色用發光二極體2、綠色用發光二極體3及藍色用發光 極體4紅色用發光一極體2、綠色用發光二極體3及藍色 用發光二極體4係被例如二氧化矽玻璃等構成之透明膜5所 覆蓋。 2〇 透明膜5之覆蓋發光二極體2、3、4之下面與反對侧之 上面係王山型形狀，山型形狀之上面中，在同一方向以一 定角度傾斜之傾斜面形成有濾色片6、7、8，且配置於對應 發光二極體2〜4之位置。 濾色片6、7、8之傾斜角度宜盡可能接近45。，以使由 5 200810101 上方射入濾色片6之光朝圖中右侧之橫方向反射，並在濾色 ― 片7、8反射後分別射入發光二極體3或發光二極體4。 • 濾色片6具有牙透紅色光尺而反射綠色光G與藍色光3 之特性。濾色片7具有穿透藍色光B而反射綠色光G之特 5性。又，濾色片8具有穿透反射所有光之特性。 - 濾色片6及7—般由被稱為雙向濾色片之多層膜構成， 通常與3板式攝影機、數位相機之雙向稜鏡的表面所形成者 φ 相同。又，濾色片8為全反射膜，由例如鋁等金屬薄膜等構 成。 10 濾色片6〜8被折射率低於透明膜5之透明膜9所覆蓋， 透明膜9被透明膜1〇所覆蓋。 透明膜10之對應濾色片6處係設有凹鏡π。透明膜1〇被 遮光膜35所覆蓋，遮光膜35之對應濾色片6處係設有開口部 36，光則透過遮光膜35之開口部36及凹鏡n而只射入濾色 15片6，此外之濾色片7、8係由遮光膜35阻斷不必要之光。 • 遮光膜35及凹鏡11被透明膜12所覆蓋，透明膜12之對 應濾色片6處設有凸鏡13。故，相對紅、綠、藍三像素之發 光一極體2〜4乃具有1組凸鏡13及凹鏡π構成之聚光裝置。 入射光由凸鏡13與凹鏡n聚光後，以平行光線射入初 20 段之濾色片6。 射入濾色片6之光中，紅色光尺穿透濾色片6射入紅色用 發光一極體2。射入濾色片6之光中，綠色光(3與藍色光B被 濾色片6反射後，反射至右方向（具體而言為濾色片7側）。 、录色光G與藍色光B雖會射入濾色片7，但綠色光G會被 6 200810101 濾色片7之表面反射而射入綠色用發光二極體3。又，藍色 光B穿透濾色片7射入濾、色片8後，會被濾色片8反射而射入 藍色用光極體4。 如此，習知技術之固態攝像裝置係以濾色片6、7、8 5 反射、穿透入射光，藉此進行色分離而色散為紅綠藍後， 分配至各發光二極體2、3、4。藉此，相較於在濾色片内對 特定光進行熱轉換而只令其餘之光穿透的濾色片構造，入 射光到達發光二極體之比例會提高，而可使感度提高。 【專利文獻1】日本專利公開公報第特開2000— 151933號 10 【發明内容】 發明欲解決之課題
惟，隨著近年來固態攝像裝置之像素胞元的高密度化 與細微化，乃期待進一步高感度化。舉例言之，上述習知 技術中，由於是由入射光分離原色，因此會產生穿透原色 15時之損失及反射造成之光損失。例如，第2圖中，藍色光B 係會因被濾色片6反射、穿透濾色片7、被濾色片8反射而產 生損失。 本發明之目的在於提供一種適用於高解析度及高感度 之固態攝像裝置及照相機。 20用以解決課題之手段 為解決上述課題，本發明之固態攝像裝置包含有：發 光二極體，係排列成二次元狀；聚光機構，係相對相鄰之2 個發光二極體分別設置〗個，而可集聚光者；及，複數分離 機構，係對應前述聚光機構設置，而可將由前述聚光機構 7 200810101 射入之光分離為具有預定範圍内之波長的第丨光與具有預 定範圍外之波長的第2光者；又，前述各分離機構包含有：' 光選擇機構’係可由前述聚光機構射入之光，選擇性地讓 前述第1光與第2光的其中之一穿透而讓另一者反射，並將 5穿透之光射入1個發光二極體者；及，光反射機構，係可將 鈾述光运擇機構所反射之光朝另1個二極體反射者。藉此構 成，可將入射光分離為2個光，並使經分離之2個光分別射 • 入發光一極體，因此分離之過程中光損失會減少，而可提 高感度。具體而言，第1光與第2光的其中一者會因光選擇 10機構之1次穿透而射入發光二極體，另一者則會因光選擇機 構及光反射機構之2次反射而射入發光二極體。因此相較於 分離為3個光，可減少穿透及反射造成之光損失，進而使感 度板南。又’可較含有顏料或染料之吸收级光濾色片降低 光損失。又，由於對發光二極體2設置i個聚光機構，因此 15可將較多之光亮集聚發光二極體。 φ 在此，前述光反射機構係可構造成僅反射可見光。又， 前述固態攝像裝置可更具有一用以除去紅外線之除去機 構，且，前述分離機構可構造成由除去紅外線後之光，分 離出具有預定範圍内之波長的光與之外的光。藉該構成， 20可除去可見光以外之不必要光（例如紅外線），因此玎提高 對於可見光之感度來提高畫質。 在此，前述複數分離機構可構造成包含第1類分離機構 及第2類分離機構，前述第丨類分離機構之第〗光係表示紅綠 藍中其中一原色之第1原色光，而第2光係表示第1原色光之 8 200810101 補色的第1補色光，前述第2類分離機構之第丨光係與第1原 色光不同之第2原色光，第2光係表示第2原色光之補色的第 碑色光。在此’前述第i原色光、第i補色光、第找色光、 弟2補色光分別為紅色光、青色光、藍色光與黃色光，且， 心類分離㈣與第2類分離機構可分_列_ —列或同 —行。藉該構成，可利用第巧I、第！補色、第2原色與第 2補色’因此可湘2組原色與補色之組合來將光損失降至 取低限度。又’由於第1類及第2類分離機構係分別排列於 同'行内或同一列内，因此可輕易進行製造。 、 、、在此，前述第1原色光、第1補色光、第2原色光、第2 ，色光分減紅色光、青色光、綠色光與紫紅光，且 類分離機構與第2類分離機構可分別排列於同—列或同— 仃。藉該構成’當光選擇機構對於藍色光 它色差時，可使感度提高。 ^其 在此’前額態攝像裝置可構造成更具有—變換機 構，該變換機構係可將由發光二極體獲得之表示第ι原色之 ^號、表示第1補色之信號、表示第2原色之信號及表示第2 起之信號分別變換為紅色信號、綠色信號及藍色信號。 :該構成’可將第1原色、第1補色、第2原色、第2補色變 、為紅、綠、藍之原色信號，因此可獲得感度更高之 色信號。 在此可在承光於利述聚光機構之光轴上配置前述光 選擇機構及1個二極體。又，前述聚光機構之中心可配置成 與鄰接行或鄰接列之聚光機構之的中心錯開⑽發光二極 9 200810101 體。藉該構成，可錯開配置聚光機構來使聚光之空間解像 度提高至最大限度。 在此，前述光選擇機構係包含折射率不同之2種光學膜 的多層膜，前述光學膜之光學膜厚相當於設定中心波長的 5 四分之一，前述多層膜可構造成更包含一對應設定中心波 長之光激性構造的絕緣層體。藉該構成，可根據絕緣體層 之光學膜厚來調整對應設定中心波長之多層膜的作為雙向 濾色片及分色鏡之光穿透特性。故，可使2種光選擇機構之 形成步驟共通化，降低製造工時。 10 在此，前述光選擇機構係包含折射率不同之2種光學膜 的多層膜，前述光學膜之光學膜厚相當於設定中心波長的 四分之一，前述多層膜可構造成更包含一設定中心波長四 分之一以外之光學膜厚的絕緣層體。藉該構成，可根據絕 緣體層之光學膜厚來調整對應設定中心波長之多層膜的作 15 為雙向濾色片及分色鏡之光穿透特性。故，可使2種光選擇 機構之形成步驟共通化，降低製造工時。 又，本發明之照相機具有與前述固態攝像裝置相同之 構成。 又，本發明之固態攝像裝置之信號處理方法為上述固 20 態攝像裝置之信號處理方法，係由4個發光二極體取得表示 第1原色之信號、表示第1補色之信號、表示第2原色之信號 及表示第2補色之信號，接著，將取得之4個信號變換為紅 色信號、綠色信號與藍色信號。藉該構成，可將第1原色、 第1補色、第2原色、第2補色變換為紅、綠、藍之原色信號， 10 200810101 因此可獲得感度更高之三原色信號。 再者，可根據聚光機構之配置，使特定方向（例如垂 直方向或水平方向）之解像度高於其它方向之解像度。 由本發明之固態攝像裝置可藉照相機與信號處理方法 5 來提高感度，且適於細微加工，因此可輕易提高解像度。 又，亦可提高特定方向之解像度。 圖式簡單說明 第1圖係顯示習知技術之固態攝像裝置的發光二極體 排列之圖。 10 第2圖係習知技術之固態攝像裝置的剖面圖。 第3圖係顯示第1實施形態之固態攝像裝置的發光二極 體色排列之圖。 第4圖係顯示固態攝像裝置之微鏡排列之圖。 第5圖係固態攝像裝置之剖面圖。 15 第6 (A)〜（C)圖係顯示鄰接之行的剖面之示意圖。 第7A圖係藍色光用光選擇部之剖面圖。 第7B圖係紅色光用光選擇部之剖面圖。 第8A圖係光反射部104M之剖面圖。 第8B圖係光反射部104M之剖面圖。 20 第9A圖係藍色光用光選擇部之變形例的剖面圖。 第9B圖係紅色光用光選擇部之變形例的剖面圖。 第10A圖係藍色光用光選擇部之另一變形例的剖面圖。 第10B圖係紅色光用光選擇部之另一變形例的剖面圖。 第11圖係顯示固態攝像裝置之發光二極體的色排列 11 200810101 (變形例1 )之圖。 第12 ( A )〜（C )圖係顯示相鄰之行的剖面之示意圖。 第13圖係第2實施形態之固態攝像裝置的剖面圖。 弟14 A圖係光選擇部之剖面圖。 5 第14B圖係光選擇部之剖面圖。 第15A圖係顯示光選擇部之光譜特性之圖。 弟15B、15C圖係#員示絕緣體層之膜厚與光譜特性的說 明圖。 第16圖係顯示固態攝像裝置之發光二極體的色排列 10 (變形例2)之圖。 苐17 (A) (C)圖係顯示變形例2中，相鄰之行的 剖面之示意圖。 第18圖係顯示固態攝像裝置之發光二極體的色排列 (變形例3)之圖。 弟19 (A) (C)圖係顯示變开义例3中，相鄰之行的 剖面之示意圖。 第0 (A) (c)圖係顯示變形例4中，相鄰之行的 剖面之示意圖。 第21圖係顯示固態攝像裝置之發光二極體的色排列 20 (變形例5)之圖。 第22 (A)〜（C)圖係顯示變形例5中，相鄰之行的 剖面之示意圖。 第23圖係顯示固態摄德驻 u L攝像衣置之發光二極體的色排列 (變形例6)之圖。 12 200810101 第24 (A)〜（C)圖係顯示變形例6中，相鄰之行的 剖面之示意圖。 第25圖係顯示第3實施形態之照相機構成的方塊圖。 第26圖係顯示色變換部之說明圖。 5 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 (第1實施形態） Φ 本實施形態之固態攝像裝置係將由微鏡射入之光分離 為具有預定範圍内之波長的第1光與具有預定範圍外之波 10長的第2光後，將第1光射入1個發光二極體，並將第2光射 入另一發光二極體。又，為了分離由微鏡射入之光，更使 用了具有對應預定範圍波長之光激性構造的絕緣體層（亦 稱為空間層）。藉此，可謀求固態攝像裝置之高感度化。 第3圖為顯示第1實施形態之固態攝像裝置的發光二極 15 體色排列之俯視圖。如圖所示，固態攝像裝置具有排列於 ® 二次元上之複數發光二極體。鄰接的2個發光二極體分別會 射入上述第1光與第2光。鄰接的2個發光二極體有2種配 對。1個是由用以接受藍色光之發光二極體102B與用以接受 藍色光之補色的黃色光之發光二極體l〇2Ye所構成之配 20 對。另一個是由用以接受紅色光之發光二極體102R與用以 接受紅色光之補色的青色光之發光二極體l〇2Cy所構成之 配對。 如此一來，複數發光二極體會具有4種發光二極體， 即，與顯示紅綠藍中其中一原色之第1原色光對應的發光二 13 200810101 極體’與顯示第1原色光之補色的第1補色光對應的發光二 極體’與不同於第1原色光之第2原色光對應的發光二極 體’以及與顯示第2原色光之補色的第2補色光對應的發光 二極體。 5 第4圖為顯示固態攝像裝置之微鏡排列的俯視圖。如圖 所示’複數微鏡109係對應發光二極體之配對而設置，以作 為聚集光之聚光機構。微鏡1〇9之形狀係如圖般具有圓角之 愛形（帶圓角之正方形），但亦可為圓或正方形。微鏡1〇9 之光軸係配置成與對應原色之發光二極體1〇2B、i〇2R之中 10心一致。即，各微鏡109之中心與鄰接行或鄰接列之相鄰微 鏡109的中心係錯開丨個發光二極體（1點）。換言之，屬於i 行之聚光機構的中心與屬於鄰接之行之聚光機構的中心係 於行方向錯開。該錯開之距離與於行方向鄰接之2個發光二 極體的中心間距離相等。 15 第5圖為第4圖中A — A截斷線之固態攝像裝置的剖面 圖。如圖所示，固態攝像裝置係於半導體基板1〇1之表面附 近具有發光二極體102B、l〇2Ye。發光二極體ι〇2Β、發光 二極體l〇2Ye被例如石夕玻璃等構成之透明膜1〇3所覆蓋。 透明膜103係使將與覆蓋發光二極體1〇2B、i〇2Ye之下 20面相反側之上面形成山型形狀，山型形狀之上面中，朝同 一方向以一定角度傾斜之傾斜面形成有光選擇部1〇4B、光 反射部104M，並配置於對應發光二極體1〇2b、i〇2Ye之位 置。 光選擇部104B具有一特性，即，由微鏡1〇9所射入之光 14 200810101 中，選擇性地使具有藍色光之波長的光穿透而作為預定範 圍内之波長的光，並選擇性地使其補色之黃色光（即具有 藍色光以外之波長的光）反射，且，傾斜成可使穿透之藍 色光射入發光二極體102B，並使反射之黃色光朝向發光二 5極體102Ye上方之光反射部1〇權。光選擇部1〇牝之傾斜角 度宜盡里接近45，以使來自上方之入射光朝圖中右側之橫 方向反射後，於光反射部104]^反射而射入發光二極體 102Ye 〇 又，光選擇部104R具有一特性，即，由微鏡1〇9所射入 10之光，選擇性地使具有紅色光之波長的光穿透，並選擇性 地使其補色之青色光（即具有紅色光以外之波長的光）反 射’且’傾斜成可使穿透之紅色光射入發光二極體102R， 並使反射之青色光朝向發光二極體1〇2(：^上方之光反射部 104M。 15 如此一來’射入光選擇部104B、104R之入射光會因波 長而於光選擇部104B、104R決定反射或穿透，該波長範圍 可選擇性地設定。一般而言，光選擇部1〇4B可利用被稱為 雙向濾色片之多層膜（與3板式攝影機、數位相機之雙向稜 鏡的表面所形成者相同），本實施形態中係由雙向濾色片之 2〇改良版（包含光激性構造之絕緣體層的多層膜）形成。 光反射部104M具有將入射光加以反射之特性，全反射 膜係由例如鋁等金屬薄膜構成。 光選擇部104B及光反射部104M被折射率低於透明膜 之透明膜1〇5所覆蓋。 15 200810101 透明膜105對應光選擇部1〇4B之處設有凹鏡106。透明 膜105被遮光膜1074所覆蓋，遮光膜1〇7對應光選擇部104B 之處設有開口部，光通過開口部及凹鏡1〇6射入光選擇部 104B，而鄰接之光反射部ι〇4Μ或光選擇部104R則由遮光膜 5 107阻斷不必要之光。 遮光膜107及凹鏡1〇6被透明膜1〇8所覆蓋，透明膜108 之對應發光二極體102B處設有微鏡109 (凸鏡）。故，成對 之2個鄰接的發光二極體i〇2B、l〇2Ye具有由1組微鏡1〇9與 凹鏡106所構成之聚光機構。 10 入射光經微鏡109與凹鏡106聚光後，以平行光線射入 光選擇部104B。 射入光選擇部104B之光中，藍色光B會穿透光選擇部 104B而射入藍色用發光二極體ι〇2Β。射入光選擇部104B之 光中，藍色之補色的黃色光Ye會在光選擇部104B反射而朝 15 光反射部104M反射。 黃色光Ye經光反射部104M反射後，射入發光二極體
Ye。 如此一來，來自微鏡109之光，經光選擇部104B及光反 射部104M反射、穿透後，會分離為原色光與補色光，並分 20 配至各發光二極體102B、102Ye。原色光藉在光選擇部1〇4B 之1次穿透而射入發光二極體102B，補色光則藉在光反射部 104M之2次反射而射入發光二極體Ye。相較於將光分離為 3個，穿透及反射之光損失會減少，因此可提高感度。 由於微鏡與發光二極體之比例為1比2,因此就針對入 16 200810101 射光之解析度而言，雖然相對發光二極體數為1/2，但如第 4圖般將微鏡配置於斜45度方向，藉此使微鏡間隔為發光二 極體間隔之1.4倍，可使解析度在垂直水平均等地控制於發 光二極體數之1/1.4。 5 第6圖為顯示相鄰行之光選擇部與光反射部的方向之 示意圖。第6 (a)圖係顯示藍色用發光二極體1〇2B與黃色 發光二極體l〇2Ye交互排列之行，以及氰色用發光二極體 l〇2Cy與發光二極體102R交互排列之行的俯視圖。第6 (b) 圖係顯示B — B線剖面之示意圖。第6 (b)圖之發光二極體 10 1〇2Β與發光二極體102Ye (以下記為B、Ye)交互排列之行 中，選擇性地反射光選擇部104B中具有藍色光以外之波長 的黃色光之反射面為圖中朝右側，而光反射部1〇4M之反射 面則為圖中朝左侧。兩者之反射面為相對向，並朝相同方 向（圖中右下45度）傾斜。 15 第6 (c)圖係顯示C — C線剖面之示意圖。第6 (c)圖 中，相較於第6(b)圖，由於光反射部1〇4M與光選擇部1〇4B 之排序相反，因此兩者之反射面方向及傾斜方向也相反。 第7A、7B圖為光選擇部i〇4B、i〇4r之更詳細構成的剖 面圖。如第7A圖所示，光選擇部1〇4B由一包含二氧化鈦層 2〇 501a、二氧化矽層501b、二氧化鈦層5〇lc、絕緣體層5〇1B、 一氧化鈦層501e、二氧化矽層5〇lf與二氧化鈦層5〇lg之多 層膜所構成。 即，其係交互地積層了具有氧化矽層（Si〇2)等低折 射率之材料與氧化鈦（Ti〇2)或氮化矽（si3〇4)等高折射 17 200810101 率之材料的介電體多層膜，且更包含絕緣體層501B之構 成。各層除絕緣體層501B外，皆具有相同之光學膜厚。光 學膜厚係指該層材料之折射率η乘以該層膜厚d之值nd。絕 緣體層501B以外之各層501a〜501g的光學膜厚皆為波長λ 5 (第7Α、Β圖為紅色光之波長）的4分之1 ( λ/4)。將針對 具有λ /4之光學膜厚的各層所設定之λ稱為設定中心波 長0 另一方面，如第7Β圖所示，與光選擇部ΐ〇4Β不同之處 在於，光選擇部104R係包含一具有λ/4之光學膜厚的二氧 10 化矽層501d來代替絕緣體層501Β。由於光選擇部104R不含 絕緣體層501B，因此為與各層具有；1/4之光學膜厚的雙向 濾色片相同之構造，故，可選擇性地使相當於設定中心波 長又之波長的光（在此為紅色光）穿透，並使其它波長之 光反射。故，第7B圖所示之光選擇部104R可穿透紅色光， 15並作為可反射其補色之青色光的雙向濾色片與雙向稜鏡。 而，光選擇部104B、104R之光穿透性係顯示於後述之第15A 圖的下段。 第7 A圖之絕緣體層50^具有二氧化鈦與二氧化石夕沿 主面交互排列之光激性構造，並具有可穿透λ/4以外之波 20 長的特性。光選擇部104Β包含絕緣體層5〇m，這是本實施 形恶之其中一特徵。即，可根據絕緣體層5〇ιβ之光學膜厚 來調整穿透光選擇部104Β之光的波長範圍。換言之，第7八 圖所示之光選擇部104Β可藉包含絕緣體層5〇1β，使雙向濾 色片（各層具有紅色光之λ/4的光學膜厚）之穿透波長錯 18 200810101 開，使其具有一選擇性地使希望波長範圍之光（即藍色光） 穿透，並使其補色之黃色光反射的特性。 如第7B圖所示，光選擇部1〇411可為雙向濾色片。如第 7A圖所示，光選擇部ι〇4Β係於構成光選擇部丨〇4R之介電體 5多層膜插入絕緣體層，並藉絕緣體層之光學膜厚來將穿透 光之波長調整為藍色光。故，光選擇部1〇4B與光選擇部 104R具有共通之層 501a、501b、501c、5〇le、50If、501g， 因此可使光選擇部104B與光選擇部之製造步驟共通 化，而可減少製造工時。 10 而，於各層為λ/4之介電體多層膜中設置絕緣體層， 藉此㊁周整牙透波長使其由設定中心波長偏離的技術，係已 記載於國際公開公報W02005/069376 Α1號公報。光選擇部 104Β、光選擇部104R可根據該公報來製造。 第8Α、8Β圖為光反射部1〇4Μ之剖面圖。第8Α圖所示 I5之光反射部係以紹層6〇la構成。藉|呂層6〇la，將光選 擇部104B或104R所射入之光朝發光二極體1〇2γ6或發光二 極體102Cy全反射。第8B圖所示之光反射部ι〇4Μ係作為僅 全反射可見光並除去紫外光及紅外光之除去機構作用。 故，可由吸收紫外光及紅外光之構件形成，並形成為例如 20 多層膜601b〜601g。 如以上所說明，本實施形態之固態攝像裝置係將微鏡 109所射入之光分離為具有預定範圍内之波長的第〖原色光 與具有預定範圍外之波長的第2補色光，並將第1原色光射 入1個發光二極體、而將第2補色光射入另一發光二極體。 19 200810101 刀離微鏡109所射人之光的機構係使用光選擇部1〇4β及 104R (由具有對應預定範圍波長之光激性構造的絕緣體層 之夕層膜所構成者）。藉此，可謀求固態攝像裝置之高感度 化’並谋求製造步驟之共通化，而可減少製造成本。 5 接著，說明幾個變形例。
第9A、9B圖係顯示光選擇部1〇4B、1〇4R之第丨變形例 的剖面圖。第9A圖之光選擇部1〇4B係由包含二氧化欽層 7〇la、_氡化矽層7〇lb、二氧化鈦層7〇1。、二氧化矽層 701d、一氧化鈦層701e、二氡化矽層7〇if與二氧化鈦層 1〇之夕層膜所構成的雙向濾色片。其設定中心波長為藍色 光。相較於第9A圖之光選擇部1〇4B，第9B圖之光選擇部 104R具有光激性構造之絕緣體層7〇lR來代替二氧化矽層 7〇ld。絕緣體層701R已調整為藉光學膜厚使穿透波長為紅 色光。藉邊構成’亦可使光選擇部1〇4B與光選擇部1〇伙之 15 層 701a、701b、701c、701d、7〇ie、7〇lf、701g具有相同之 光學膜厚，因此兩者可共通製造，謀求製造步驟之共通化， 而可降低製造成本。 第10A、10B圖係顯示光選擇部1〇4B、1〇4R之第2變形 例的剖面圖。第10A圖之光選擇部1〇4B係由包含二氧化鈦 20層801a、二氧化石夕層801b、二氧化鈦層801c、絕緣體層 801B、二氧化鈦層701e、二氧化矽層7〇lf與二氧化鈦層7〇lg 之多層膜所構成。除絕緣體層801B外，各層801a、801b、 801c、701e、701g、701g係例如將綠色光設為設定中心波 長，而非藍色光或紅色光（光學膜厚為綠色光之;^/4)。相 20 200810101 杈於第10A圖之光選擇部ι〇4Β，第1〇B圖之光選擇部 係具有絕緣體層801R來代替絕緣體層8〇1B。絕緣體層8〇ib 具有將光選擇部104B之穿透光的波長由綠色光偏移為藍色 光之光學膜厚，可將穿透光之波長調整為紅色光。 5 藉該構成，亦可使光選擇部104B與光選擇部1〇4R之層 801a、808b、801c、801e、801f、801§具有相同之光學膜厚， 因此兩者可共通製造，謀求製造步驟之共通化’而可降低 製造成本。且，光選擇部104B與光選擇部1〇4R雖然光學膜 厚不同，但都具有絕緣體層，因此光選擇部1〇43之膜厚與 10 光選擇部104R之膜厚可為相同。 而，前述實施形態中，原色光與補色光之組係針對（B、 Ye)與（R、Cy)之組進行說明，但亦可為選擇（B、Ye)、 (R、Cy)、（G、Mg)中任意2組之構成。 第11圖顯示原色光與補色光成組之發光二極體的色排 15列之第1變形例。同圖中，鄰接之2行中，其中1行係交互排 列對應（G、Mg)之發光二極體1〇2G與發光二極體1〇2Mg。 另1行係交互排列對應（Cy、R)之發光二極體1〇2Cy與發 光二極體102R。 第12圖係顯示第11圖之微鏡丨〇 9的排列及相鄰之行的 20剖面之不意圖。如第12 (a)圖，微鏡109之中心係排列成 與對應原色之發光二極體1〇2G、1〇2R之中心一致。如第12 (b)、（c)圖，鄰接之行中，光選擇部1〇4與光選擇部1〇4M 之傾斜角度方向相反。而，光選擇部1〇4R、i〇4G、1〇4B之 牙透4寸性為第15A圖下段時，第η圖之色排列為最佳之色排 21 200810101 列。這是因為，第15A圖中，藍色光之半帶寬較綠色光及紅 色光之半帶寬窄。即，利用會選擇性地使較藍色光穿透特 性佳之紅色光、綠色光穿透的光選擇部104R、104G，藉此 可提高固態攝像裝置之感度。 5 (第2實施形態） 本實施形態中所說明之例，係光選擇部104中之絕緣體 層藉實體膜厚來調整光學膜厚，取代原本藉光激性構成來 調整光學膜厚。 第13圖為第2實施形態之固態攝像裝置的剖面圖。同圖 10 之發光二極體的排列如第11圖所示，交互排列（G、Mg) 之行與（Cy、R)之行。 與第5圖所示之剖面圖不同的是，第13圖具有發光二極 體102Mg、102G來取代發光二極體Ye、102B，並具有光選 擇部904G來取代光選擇部104B。以下相同點將省略說明， 15 而以不同點為主進行說明。 發光二極體102Mg、102G只有射入之光不同，實體上 與發光二極體102Ye、102B等發光二極體為相同構成。 光選擇部104G與光選擇部104不同的是，絕緣體層不具 有光激性構造。 20 第14A、14B圖為光選擇部904R、904G之更詳細剖面 圖。如第14A圖所示，光選擇部9〇4R係由包含二氧化鈦層 201a、二氧化矽層20 lb、二氧化鈦層2〇lc、絕緣體層2〇 1R、 一氧化鈦層2016、二氧化石夕層2〇1£與二氧化鈦層2〇1§之多 層膜所構成。除絕緣體層5〇ir外，各層皆具有相同之光學 22 200810101 膜厚。絕緣體層201R以外之各層201a〜201g的設定中心波 長為綠色光之波長。第14a圖之絕緣體層2〇ir為二氧化 矽，具有綠色光之X/4以外的光學膜厚。根據該絕緣體層 201R之光學膜厚，可調整穿透光選擇部卯斗仏之光的波長範 5圍。換言之，第14A圖所示之光選擇部904R藉包含絕緣體 層201R來使各層具有綠色光之λ/4的光學膜厚之雙向濾色 片的牙透波長錯開，可使其具有一可選擇性地使希望波長 fe圍之光（即紅色光）穿透，並選擇性使其補色之青色光 反射的特性。 1〇 另一方面，第14B圖中，與光選擇部104B不同之處在 於，光選擇部904G係包含一具有λ/4之光學膜厚的二氧化 矽層201d來取代絕緣體層5〇111。由於光選擇部9〇4〇不含絕 緣體層201R，因此與以綠色光之波長為設定中心波長而各 層具有λ/4之光學膜厚的雙向濾色片為相同構成，因此會 15牙透相當於設定中心波長λ的波長之光（在此為綠色光）。 故，第14Β圖所示之光選擇部9〇4(3係作為穿透濾色光並反 射其補色之紫紅光的雙向濾色片及雙向稜鏡而作用。 接著’說明本實施形態之光選擇部9〇4的光譜特性。 第15Α圖顯示光選擇部9〇4B、9〇4G、9〇4R之光譜特性。 2〇同圖之光選擇部904G表示第14B圖所示之光選擇部904G。 、、、巴緣體層（空間層）之膜厚為〇11111。光選擇部9〇4B係對第 14B圖所不之光選擇部9〇4G的多層膜追加膜厚2〇〇加^之絕 緣體層（空間層）。光選擇部9〇411係對對第l4B圖所示之光 遊擇部904G的多層膜追加膜厚5〇nm之絕緣體層（空間層）。 23 200810101 而，該光譜特性係利用特性矩陣法所求得者。又，求 取光邊特性時，係使二氧化鈦（高折射率材料）之折射率 為以，使二氧化石夕（低折射率材料）之折射率為μ，並 使絕緣體層（空間層）之光學膜厚與實體膜厚在光選擇部 5 904Β分別為2〇〇膽及8〇細，在光選擇部9峨為偷㈤及 20nm ’在光選擇部904G為〇nm。 士第15A圖所示，可調整空間層之膜厚來改變穿透空間 層之光的波長。 而，高折射率材料亦可使用氮化矽、五氧化鈕、二氧 10化錯等來取代前述二氧化鈦。又，低折射率材料亦可使用 一氧化石夕以外的材料。 接著，說明光選擇部904之穿透特性。 第15B圖係顯示因空間層之有無而異的介電體多層膜 之穿透特性。❿，第別圖所示之穿透特性係以利用菲淫 15耳係數之矩陣法而求得者，配對數為10，設定波長為 550nm，僅求取垂直入射光。各圖之縱軸表示穿透率，橫軸 表示射入介電體多層膜之光的波長。 氮化石夕與二氧化石夕所構成之介電體多層膜全體為λ/4 之多層膜時，如第15Β圖所示，會反射以前述設定波長為中 20心之波長帶的光。而，構成多層膜之材料的折射率越大， 反射頻帶寬越大。 另一方面，在與光學膜厚為λ/4不同之空間層的上下 形成介電體多層膜來使A /4之多層膜相對空間層對稱時， 如第15C圖所示，可獲得僅使λ/4多層膜之反射頻帶中設定 24 200810101 波長附近之光穿透的光選擇部904。 如上所述，若改變空間層之膜厚，便可改變穿透峰值 波長。本實施形態係著眼於上述特性而使用介電體多層 膜，因此可使光選擇部904之厚度為入射光之波長左右 5 ( 500nm左右）。故，可使固癌攝像裝置小型化。 又，第15A〜C圖之特性亦可同樣適用於第1實施形態 之光激性構造的絕緣體層。這是因為，光激性構造之絕緣 體層可藉光激性構造之間距或配置來調整折射率而代替調 整實體膜厚，結果亦可調整光學膜厚。 10 如上所述，由於光選擇部904R與光選擇部904G具有共 通層 201a、201b、201c、201e、201f、201g，因此可使光選 擇部904R與光選擇部G之製造步驟共通化，而可減少製造 工時。 而’在各層為λ/4之介電體多層膜中設置絕緣體層， 15並调整其膜厚，藉此使穿透波長由設定中心波長偏離之技 術已記載於國際公開公報W02005/069376A1號公報。光選 擇部1〇4Β、光選擇部104R可根據該公報來製造。 接著，說明幾個變形例。 第16囷”、、員示有關原色光與補色光成組的發光二極體之 20色排列的第2變形例。同圖中，鄰接之2行中的其中ι行係以 (Β价）為1對，交互排列發光二極體102Β、發光二極體 1G2Ye另“了係以（R、cy)為ι對’交互排列發光二極體 么光—極體1〇2c”配對之位置與鄰接行錯開ι發光 才B體（1像素）。故，（R、Cy)之前頭發光二極體ι〇2χ(圖 25 200810101 中之x)不使用。 第Π圖為顯示對應第16圖之微鏡109的排列及相鄰之 仃的剖面之示意圖。如第17 (a)圖所示，微鏡109之形狀 為π圓角之稜形（正方形）。微鏡109之中心係排列成與對 5應原色之發光二極體l〇2B、102R之中心一致。如第16圖， 將發光二極體之對與鄰接行錯開1像素（1發光二極體），藉 此’如第17 (b)、（c)圖，可使鄰接之行中，光選擇部1〇4 • 及光反射部104M之傾斜角度為相同方向，而可提高製造之 可靠性。 〇 第18圖顯示固態攝像裝置之發光二極體的色排列之第 3變形例。同圖中，對應原色之發光二極體在鄰接行中係配 置於相同列。鄰接之2行中的其中一行係以（Ye、B)為一 對5丄 父互排列發光二極體l〇2Ye、發光二極體ι〇2Β。另一行 係以（Cy、R)為一對，交互排列發光二極體1〇2Cy、發 _ 光二極體l〇2R。排列於對應原色之發光二極體的列上。 第19圖為顯示對應第18圖之微鏡1〇9的配列及相鄰之 仃的剖面之示意圖。如第19 (a)圖所示，微鏡1〇9之形狀 大致為長方形。微鏡109之中心排列成與對應原色之發光二 2〇極體102B、102R之中心一致。如第18圖，將發光二極體 之轉中，對應原色光之發光二極體配置於相同列上，藉此， 如第19 (b)、（c)圖，可使鄰接之行中，光選擇部1〇4及光 反射部104M之傾斜角度為相同方向，而可輕易使所有光選 擇部104及所有光反射部1〇4之傾斜角度一致。 若為第19圖之微鏡109的排列，可相對入射光提高特定 26 200810101 方向之解析度。換言之，本實施形態之固態攝像裝置中， 微鏡109之排列間距係垂直方向與水平方向不同，垂直方向 之排列間距為水平方向之排列間距的1 /2 ^藉此，可將窜直 方向之解析度提高至水平方向之解析度的2倍。 5 第20圖為顯示微鏡109之排列及相鄰之行的剖面的第4 變形例。第20圖係對應第18圖所示之發光二極體的色排 列。惟，如第20 (b)、（c)圖所示，發光二極體之配對位 置與鄰接行錯開1個發光二極體。換言之，發光二極體102χ 不使用。該排列中，鄰接之行的光選擇部1〇4及光反射部 1〇 104Μ之傾斜角度相反。 第21顯示原色光與補色光成組之發光二極體的色排列 之第5變形例。第21圖中，各行交互排列（Β、Ye)、（Cy、 R)這2對。鄰接行中，不同對係相鄰。 第22圖為顯示對應第21圖之微鏡109及相鄰之行的剖 15面之示意圖。如第22 (a)圖，微鏡109之中心不與原色用 發光二極體102之中心或補色用發光二極體1〇2之中心一 致。微鏡109必須形成可朝原色用發光二極體1〇2聚光。如 第22 (b)、（ c)圖所示，鄰接之行中，光選擇部1〇4及光反 射部104M之傾斜角度相反。 2〇 第23圖為顯示原色光與補色光成組之發光二極體的色 排列之第6變形例。第23圖中，鄰接之2列的其中1列排列 (R、Cy)對，另1列排列（Ye、B)對。 第24圖為顯示對應第23圖之微鏡109及相鄰之行的剖 面之示意圖。如第23 (a)圖，微鏡1〇9之中心與原色用發 27 200810101 光二極體102之中心及補色用發光二極體1〇2之中心一致。 微鏡109必須形成可朝原色用發光二極體1〇2聚光。第24(b) 圖為择員示〇 — 〇線上之列方向的剖面之示意圖，第Μ ( c ) 圖為顯示P — P線上之列方向的剖面之示意圖。如此，將縱 5 方向上鄰接之2個發光二極體作為1對亦可。 又，如第19圖，大致長方形之微鏡的發光二極體排列 只要將其排列方向在垂直與水平替換，微鏡會變成在垂直 方向具有長邊之形狀，而可將水平方向之解析度提高至_ 直方向之解析度的2倍。 10 而，上述各實施形態中，雖顯示藉光選擇部104選擇性 地使原色光穿透並使補色光反射之構成，但亦可構造成選 擇性地使補色光穿透並使原色光反射。此時，微鏡109之中 心只要構造成與補色光用之發光二極體102的中心一致即 可。又，可於某1行中對應原色光之發光二極體102上配置 15 微鏡109，並於鄰接行中對應補色光之發光二極體102上配 置微鏡109。 (第3實施形態） 本實施形態中，針對將由上述各實施形態之固態攝像 裝置所獲得之色信號變換為3原色信號之信號處理進行說 20 明。 第25圖係顯示第3實施形態之照相機構成的方塊圖。如 圖所示，本實施形態之照相機401具有信號處理部410、固 態攝像裝置411、驅動部412、控制部414、機械快門415、 鏡頭416及顯示部420。 28 200810101 ^號處理部410具有色變換部413，可取得固態攝像裝 置411所輪出之各發光二極體的信號來進行色變換。 固態攝像裝置411為上述第1實施形態或第2實施形態 之固態攝像裝置，透過鏡頭416、機械快門415射入來自拍 5攝對象之光。拍攝結果係根據4個發光二極體分別將表示第 1原色之信號、表示第1補色之信號、表示第2原色之信號、 表示第2補色之信號依序輸出至信號處理部410。第1原色信 號及第1補色信號為（B信號、Ye信號）、（R信號、Cy信號）、 (G信號、Mg信號）的其中1個。第2原色信號及第2補色信 10號則以另1個表示。 驅動部412可輸出用以驅動固態攝像裝置411之各種驅 動信號。 控制部414控制照相機414全體。 顯示部420進行螢幕顯示或拍攝之影像的顯示。 15 第26圖為色變換部413之說明圖。色變換部413會將第1 原色信號、第1補色信號、第2原色信號、第2補色信號變換 為紅色信號、綠色信號及藍色信號。該色變換可以習知之 運鼻來進行。 而，機械快門415可具有一作為除去紫外光及紅外光之 20除去機構產生功能之濾色片。 又，上述各實施形態中，固態攝像裝置可為CCD (Charge Coupled Device )型或 MOS ( Metal Oxide Semiconductor)型。 又，高折射率材料可使用氮化矽、五氧化钽或二氧化 29 200810101 錯等來取代上述二氧化鈦。又，低折射率材料可使用二氧 化石夕以外的材料。 而，光選擇部之多層膜構造的層數並未受限於上述實 施形態所示之層數，幾層皆可。各層材料當然也未受限於 5上述一氧化鈦、二氧化矽或氧化鎂，亦可使用氧化鈕 (Ta205)、氧化錯（Zr〇2)、一氮化矽（_)、氮化石夕（％乂）、 氧化鋁（ai2〇3)、氟化鎂（MgF2)或氧化铪（Hf〇3)。 • 本發明適用於具有形成於半導體基板上之複數發光二 極體的固態攝像裝置及具有該固態攝像裝置之照相機，諸 10如CCD影像感測器、M〇s影像感測器、數位相機、具照相 機之行動電話、監視攝影機、筆記型電腦所内藏之攝影機、 連接於資訊處理機器之照相機單元等。 本發明已可藉參考所附圖式之範例充分說明，而要注 意的是，就習知技藝者而言仍可進行各種變化及修改。故 15除非該等變化及修改已超出本案所揭示之範圍，否則仍應 馨視為屬於本發明之範嘴。 【闽式簡單說明】 第1圖係顯示習知技術之固態攝像裝置的發光二極體 排列之圖。 2〇 弟2圖係習知技術之固態攝像裝置的剖面圖。 ’第3圖係顯示第1實施形態之固態攝像裝置的發光二極 體色排列之圖。 弟4圖係顯不固悲攝像裝置之微鏡排列之圖。 第5圖係固態攝像裝置之剖面圖。 30 200810101 第6 (A)〜（C)圖係顯示鄰接之行的剖面之示意圖。 第7A圖係藍色光用光選擇部之剖面圖。 第7B圖係紅色光用光選擇部之剖面圖。 第8A圖係光反射部104M之剖面圖。 5 第8B圖係光反射部104M之剖面圖。 第9A圖係藍色光用光選擇部之變形例的剖面圖。 第9B圖係紅色光用光選擇部之變形例的剖面圖。 第10A圖係藍色光用光選擇部之另一變形例的剖面圖。 第10B圖係紅色光用光選擇部之另一變形例的剖面圖。 10 第11圖係顯示固態攝像裝置之發光二極體的色排列 (變形例1)之圖。 第12(A)〜（C)圖係顯示相鄰之行的剖面之示意圖。 第13圖係第2實施形態之固態攝像裝置的剖面圖。 第14A圖係光選擇部之剖面圖。 15 第14B圖係光選擇部之剖面圖。 第15A圖係顯示光選擇部之光譜特性之圖。 第15B、15C圖係顯示絕緣體層之膜厚與光譜特性的說 明圖。 第16圖係顯示固態攝像裝置之發光二極體的色排列 20 (變形例2)之圖。 第17 (A)〜（C)圖係顯示變形例2中，相鄰之行的 剖面之示意圖。 第18圖係顯示固態攝像裝置之發光二極體的色排列 (變形例3)之圖。 31 200810101 第19 (A)〜（C)圖係顯示變形例3中，相鄰之行的 剖面之示意圖。 第20 (A)〜（C)圖係顯示變形例4中，相鄰之行的 剖面之示意圖。 5 第21圖係顯示固態攝像裝置之發光二極體的色排列 (變形例5)之圖。 第22 (A)〜（C)圖係顯示變形例5中，相鄰之行的 剖面之示意圖。 第23圖係顯示固態攝像裝置之發光二極體的色排列 10 (變形例6 )之圖。 第24 (A)〜（C)圖係顯示變形例6中，相鄰之行的 剖面之示意圖。 第25圖係顯示第3實施形態之照相機構成的方塊圖。 第26圖係顯示色變換部之說明圖。 15 【主要元件符號說明】 1…半導體基板 2.. .紅色用發光二^體 3.. .綠色用發光二極體 4.. .藍色用發光二#體 5.. .透明膜 6〜8...濾色片 9，10…透明膜 11.. .凹鏡 12.. .透明膜 13.. .凸鏡 35.. .遮光膜 36.. .開口部 101…半導體基板 102B^Ye，Cy…發光二極體 103.. .透明膜 104B，R...光選擇部 32 200810101
104M...光反射部 105.. .透明膜 106·.·凹鏡 107…遮光膜 108.. .透明膜 109…微鏡（凸鏡) 401.. .照相機 410.. .信號處理部 411…固態攝像裝置 412.. .驅動部 413.. .色變換部 414.. .控制部 415.. .機械快門 416…鏡頭 420.. .顯示部 50 la···二氧化鈦層 501b...二氧化碎層 501c"二氧化 Μ 501d."二氧化石夕層 501e…二氧化鈦層 501f...二氧化石夕層 501g…二氧化鈦層 501B…絕緣體層 601a. ··在呂層 601b〜601g.··多層膜 701a…二氧化鈦層 701b…二氧彳匕石夕層 701c…二氧化鈦層 701d…二氧化石夕層 701e…二氧化鈦層 701f··.二氧化石夕層 701g···二氧化麟 701R…絕緣體層 801a …二氧化 801b…二氧化矽層 801c·"二氧化 it# 801d…二氧化石夕層 80 le—二氧化欽層 801f...二氧化石夕層 801g",二氧化 Μ 801R…絕緣體層 904B，QR···光選擇部 33