[发明专利]固体摄像元件以及摄像装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用红外光的固体摄像元件。

背景技术

近年来，采用CCD或CMOS等固体摄像元件(以下，有时称为「摄像元件」。)的数字照相机和数字电影的高功能化、高性能化使世人瞠目。随着半导体制造技术的快速进步，固体摄像元件中像素构造的精细化取得了进步。结果，能够实现固体摄像元件的像素以及驱动电路的高集成化，作为摄像元件也实现了飞跃性的高性能化。尤其在最近，还开发出采用背面照射型(backside illumination)摄像元件的照相机，该背面照射型摄像元件不是在形成有固体摄像元件布线层的面(表面)上接受光，而是在其相反侧的面(背面)接受光，其特性等被广泛关注。在通常的摄像元件中，因为在具有布线层等的表面侧接受光，所以由于表面侧的复杂构造而产生光损失等。但是，背面照射型摄像元件在受光部没有遮蔽光的物体，所以几乎不产生元件构造所导致的光损失。

可认为利用采用这种背面照射型摄像元件的照相机还进一步扩展摄像环境的范围。最近，不仅仅是白天、在夜间采用红外光进行摄像也具有广泛的需求。因此，认为市场需要采用背面照射型摄像元件的夜间摄影用照相机或昼夜兼用照相机。

在背面照射型摄像元件的开发中，正在研究许多与元件构造及制造相关的技术。另外，与摄像元件中光的利用相关的研究也取得了进步。例如，专利文献1、2公开了以感光度提高为目的、在摄像元件的表面侧配置具有反射板及凹面镜等的反射以及会聚功能的要素的技术。在这些技术中，使从摄像元件的背面入射后透过感光单元的光再次入射到感光单元，由此来实现光利用率的提高。另外，专利文献3公开了通过采用多层膜反射透过光来实现同样目的的技术。由于硅的光吸收特性，透过摄像元件的感光单元的光几乎都是红外光。因此，使透过感光单元的光再次入射到感光单元，主要有助于红外光的感光度提高。

另一方面，关于不是背面照射型的通常摄像元件(表面照射型摄像元件)，例如在专利文献4中公开了同时取出彩色信号和红外光信号的技术。在该技术中，如图13所示将2行2列作为基本结构，透过RGB各色光的色分离滤镜(滤色镜)和仅透过红外光(IR)的红外透过滤镜与摄像元件的感光单元对应着配置。这里，RGB的各滤色镜具有还使红外光透过的特性，所以在它们的前面安装有红外截止滤镜。根据这样的结构，专利文献4所公开的摄像装置在白天利用透过RGB滤色镜的光来制作彩色图像，在夜间利用红外光作为照明，借助已透过红外透过滤镜的红外光来制作黑白图像。这样，在摄像部的一部分中采用红外截止滤镜来作出基于可视光的彩色图像和基于红外光的黑白图像。

【专利文献1】日本特开平2-264473号公报

【专利文献2】日本特开平3-109769号公报

【专利文献3】日本特开2006-54262号公报

【专利文献4】日本特开2005-6066号公报

与摄像元件的红外光利用相关，具有如下这样技术：为了提高光利用率而采用反射镜等，使曾经透过了感光单元的光再次入射到感光单元。但是根据这些技术，为了获得红外光图像，需要透过红外光并吸收可视光的红外透过滤镜等。另外，还具有如下这样的技术：通过采用分别透过RGB各色光和红外光(IR)的4种滤色镜和红外截止滤镜，可以进行利用从可视光到红外光的波段的摄像。但是，在此技术中，为了同时获得彩色图像以及红外光图像，而需要红外透过滤镜以及红外截止滤镜。

发明内容

本发明的目的是提供在背面照射型以及表面照射型的摄像元件中，无需采用红外透过滤镜及红外截止滤镜就可获得红外光图像的技术、以及同时获得彩色图像和红外光图像的技术。

本发明的固体摄像元件具备：半导体层，其具有第1面、和位于上述第1面的相反侧并入射光的第2面；多个单位块，其在上述半导体层中在上述第1面与上述第2面之间以2维状进行排列，并各自包含第1感光单元和第2感光单元；以及反射部，其配置在上述半导体层的上述第1面侧，反射已透过各单位块所包含的上述第1感光单元的红外光，使其入射到上述第1感光单元以及上述第2感光单元的任意一个，在上述第1感光单元以及上述第2感光单元中接受由上述反射部反射出的红外光的感光单元输出与另一个感光单元输出的光电变换信号相比加入了与利用上述反射部进行反射后入射的红外光量相对应的分量的光电变换信号。

在某实施方式中，上述反射部具有多个红外光反射镜，该多个红外光反射镜分别与各单位块所包含的上述第1感光单元相对地配置。