CN110546536A - 图像传感器、图像传感器制造方法、电子装置和摄像模块 - Google Patents

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Abstract

一种摄像器件包括光电检测器和设置在光电检测器的光接收表面上的滤光器。滤光器可以包括衍射光栅、芯层和设置在芯层的第一相对侧和第二相对侧的反射器。在一些情况下，例如GMR滤波器的滤光器利用在光的入射平面或与入射平面平行的平面上的电磁波的干涉。反射器可以反射相邻滤光器之间的电磁波。本技术可以应用于例如设有GMR滤波器的图像传感器，诸如背面照射或正面照射型CMOS图像传感器。

Description

图像传感器、图像传感器制造方法、电子装置和摄像模块
技术领域
根据本公开的实施例的技术(下文中，也称为“本技术”)涉及图像传感器、图像传感器制造方法、电子装置和摄像模块，尤其涉及使用结构滤色器的图像传感器、图像传感器制造方法、电子装置和摄像模块。
背景技术
在相关技术中，作为结构滤色器之一的导模共振(guided mode resonance，GMR)滤波器用于各种应用。GMR滤波器是通过衍射光栅和包芯结构(clad-core structure)的组合能够仅透射窄波长带(窄带)光的光学滤波器(例如，参见专利文献1至3以及非专利文献1)。
引用列表
专利文献
PTL 1：JP 2011-13330A
PTL 2：JP 2011-180426A
PTL 3：JP 2012-190848A
非专利文献
NPL 1：D.Rosenblatt等，“Resonant grating waveguide structures(谐振光栅波导结构)”，IEEE Journal of Quantum Electronics，IEEE，1997年11月，33卷，11期，2038-2059页
发明内容
技术问题
顺便提及，在GMR滤波器用作诸如CMOS图像传感器或CCD图像传感器之类的图像传感器的波长选择滤波器的情况下，GMR滤波器可能不利地增大了图像传感器的尺寸。
本技术是鉴于这种情况而作出的，期望减小设有诸如GMR滤波器等结构滤色器的图像传感器或设有该图像传感器的装置的尺寸，该结构滤色器利用光的入射平面或平行于该入射平面的平面上的电磁波的干涉。
技术问题的解决方案
本技术的第一方面的摄像器件包括：光电检测器；以及设置在光电检测器的光接收表面上的滤光器，其中，滤光器包括衍射光栅、芯层和设置在芯层的第一相对侧和第二相对侧的反射器。在一些实施例中，反射器的折射率不同于芯层的折射率。
本技术的第二方面的摄像器件包括：第一光电检测器；与第一光电检测器相邻的第二光电检测器；设置在第一光电检测器和第二光电检测器的光接收表面上方的滤光器。在一些实施例中，设置在第一光电检测器上方的滤光器的第一部分和设置在第二光电检测器上方的滤光器的第二部分均包括衍射光栅和芯层。在一些情况下，反射器位于滤光器的第一部分的芯层和滤光器的第二部分的芯层之间。在某些实施例中，反射器的折射率不同于滤光器的第一部分的芯层的折射率和滤光器的第二部分的芯层的折射率。
本技术的第三方面的图像传感器包括：结构滤色器，其利用在光的入射平面或与入射平面平行的平面上的电磁波的干涉；以及反射器，其用于在相邻的结构滤色器之间反射电磁波。
本技术的第四方面的图像传感器制造方法包括：形成结构滤色器，该结构滤色器利用在光的入射平面或与入射平面平行的平面上的电磁波的干涉；并形成反射器，该反射器在相邻的结构滤色器之间反射电磁波。
本技术的第五方面的电子装置包括：图像传感器；和信号处理单元，其处理从图像传感器输出的信号，其中，图像传感器包括结构滤色器和反射器，该结构滤色器利用在光的入射平面或与入射平面平行的平面上的电磁波的干涉，该反射器在相邻的结构滤色器之间反射电磁波。
本技术的第六方面的摄像模块包括：图像传感器；光学系统，其将物体的图像形成到图像传感器上；以及信号处理单元，其处理从图像传感器输出的信号，其中，图像传感器包括结构滤色器和反射器，该结构滤色器利用在光的入射平面或与入射平面平行的平面上的电磁波的干涉，该反射器在相邻的结构滤色器之间反射电磁波。
在本技术的第一方面中，衍射光栅引起在光的入射平面或与入射平面平行的平面中的电磁波的衍射和干涉，并且反射器反射电磁波。
在本技术的第二方面中，在滤光器的光的入射平面或与入射平面平行的平面上电磁波发生干涉，并且电磁波在滤光器的第一部分和滤光器的第二部分之间反射。
在本技术的第三方面中，在光的入射平面或与入射平面平行的平面上电磁波发生干涉，并且电磁波在相邻的结构滤色器之间反射。
在本技术的第四方面中，形成利用在光的入射平面或与入射平面平行的平面上的电磁波的干涉的结构滤色器，并且形成在相邻的结构滤色器之间反射电磁波的反射器。
在本技术的第五方面中，在图像传感器中，在光的入射平面或与入射平面平行的平面上的电磁波发生干涉，电磁波在相邻的结构滤色器之间反射，并且处理图像传感器输出的信号。
在本技术的第六方面中，物体的图像形成在图像传感器上，并且在光的入射平面或与入射平面平行的平面上电磁波发生干涉，电磁波在相邻的结构滤色器之间反射，并在图像传感器中处理从图像传感器输出的信号。
本发明的有益效果
本技术的上述第一至第六方面使得能够减小设有诸如GMR滤波器等光学滤波器(例如，结构滤色器)的图像传感器或设有该图像传感器的装置的尺寸，该光学滤波器利用光的入射平面或平行于该入射平面的平面上的电磁波的干涉。
注意，本技术的效果并不局限于上述效果，并且可以是本公开中描述的任何效果。
附图说明
图1是示意性示出公共GMR滤波器的结构的截面图。
图2是示出GMR滤波器的衍射光栅的图案的示例的平面图。
图3是示出GMR滤波器的波长特性相对于光栅周期的示例的图。
图4是示出GMR滤波器的波长特性相对于光栅线的数量的示例的图。
图5是用于描述在图像传感器中使用公共GMR滤波器的情况下的问题的图。
图6是应用本技术的图像传感器的系统配置图。
图7是示意性示出图像传感器的第一实施例的结构示例的截面图。
图8是图7的滤波器部分的放大图。
图9是示意性示出衍射光栅和反射器之间的位置关系的平面图。
图10是用于描述反射器的动作的图。
图11是示意性示出图像传感器的第二实施例的结构示例的截面图。
图12是示出在不设置反射器的情况下GMR滤波器的波长特性的示例的图。
图13是示出在设有反射器的情况下GMR滤波器的波长特性的示例的图。
图14是示意性示出图像传感器的第三实施例的结构示例的截面图。
图15是图14的滤波器部分的放大图。
图16是示意性示出图像传感器的第四实施例的结构示例的截面图。
图17是图像传感器的第五实施例的滤波器部分的放大图。
图18是示意性示出图像传感器的第六实施例的结构示例的截面图。
图19是图18的滤波器部分的放大图。
图20是示意性示出图像传感器的第七实施例的结构示例的截面图。
图21是图20的滤波器部分的放大图。
图22是示意性示出图像传感器的第八实施例的结构示例的截面图。
图23是图22的滤波器部分的放大图。
图24是用于描述制造图像传感器的方法的图。
图25是用于描述制造图像传感器的方法的图。
图26是示出本技术的应用示例的图。
图27是示出检测食物的鲜味和新鲜度的检测带的示例的表。
图28是示出检测水果的含糖量和含水量的检测带的示例的表。
图29是示出塑料分离中的检测带的示例的表。
图30是示出电子装置的配置示例的框图。
图31是示出内窥镜手术系统的示意性配置的示例的图。
图32是示出摄像头和CCU的功能配置的示例的框图。
图33是示出车辆控制系统的示意性配置的示例的框图。
图34是示出外部信息检测单元和摄像单元的安装位置的示例的说明图。
图35是示出可以应用根据本公开的实施例的技术的固态摄像器件的结构示例的截面图。
图36是示出可以应用根据本公开的实施例的技术的固态摄像器件的像素隔离器的第一结构示例的截面图。
图37是示出可以应用根据本公开的实施例的技术的固态摄像器件的像素隔离器的第二结构示例的截面图。
图38是示出可以应用根据本公开的实施例的技术的固态摄像器件的像素隔离器的第三结构示例的截面图。
图39是示出可以应用根据本公开的实施例的技术的层叠固态摄像器件的结构示例的概要的图。
图40是示出层叠固态摄像器件的第一结构示例的截面图。
图41是示出层叠固态摄像器件的第二结构示例的截面图。
图42是示出层叠固态摄像器件的第三结构示例的截面图。
图43是示出可以应用根据本公开的实施例的技术的层叠固态摄像器件的另一结构示例的截面图。
图44是示出可应用根据本公开的实施例的技术的共用多个像素的固态摄像器件的第一结构示例的平面图。
图45是示出可应用根据本公开的实施例的技术的共用多个像素的固态摄像器件的第一结构示例的截面图。
图46是示出4像素共用的共用像素单元的等效电路的示例的图。
图47是示出可应用根据本公开的实施例的技术的共用多个像素的固态摄像器件的第二结构示例的平面图。
图48是示出可应用根据本公开的实施例的技术的共用多个像素的固态摄像器件的第三结构示例的平面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述用于实施本公开的方式(下文中，称为“实施例”)。注意，将按下面的顺序进行描述。
1.公共GMR滤波器
2.第一实施例(包芯结构设置在衍射光栅的下层上且反射器设置在覆层和芯层上的示例)
3.第二实施例(包芯结构设置在衍射光栅的上层上且反射器设置在覆层和芯层上的示例)
4.第三实施例(包芯结构设置在衍射光栅的下层上且反射器仅设置在芯层上的示例)
5.第四实施例(包芯结构设置在衍射光栅的上层上且反射器仅设置在芯层上的示例)
6.第五实施例(在反射器中使用布拉格镜(Bragg mirror)结构的示例)
7.第六实施例(在反射器中使用介质镜的示例)
8.第七实施例(在反射器中使用气隙的示例)
9.第八实施例(设置两层包芯结构的示例)
10.图像传感器制造方法
11.应用示例
12.变形例
<<1.公共GMR滤波器>>
首先，将参考图1至图5A以及图5B描述公共GMR滤波器。
图1是示意性示出公共GMR滤波器的结构的截面图。
在该示例中，介电层11、GMR滤波器12和介电层13从顶部(光入射方向)起依次层叠。介电层11包括例如具有折射率Na的电介质。介电层13包括例如具有折射率Nd的电介质。
在GMR滤波器12中，衍射光栅12A、覆层12B和芯层12C从顶部(光入射方向)起依次层叠。覆层12B包括例如具有折射率Nb的电介质。芯层12C包括例如具有折射率Nc的电介质。
介电层11的折射率Na、覆层12B的折射率Nb、芯层12C的折射率Nc和介电层13的折射率Nd例如设置为满足以下表达式(1)的关系。
Nc＞Nb或Nd＞Na(1)
注意，折射率Nb和折射率Nd之间的大小关系不限于任何关系。
图2的A和图2的B是示意性示出从顶部观察的衍射光栅12A的结构示例的平面图。例如，衍射光栅12A包括具有如图2的A所示的一维网格状(一维线性)图案的一维衍射光栅或具有如图2的B所示的二维网格状图案的二维衍射光栅。
注意，在使用一维衍射光栅作为衍射光栅12A的情况下，与光栅平行的偏振分量和与光栅垂直的偏振分量具有不同的响应特性，这导致偏振光谱滤波器具有对电磁波的波长和偏振的选择灵敏度。
在衍射光栅12A是一维衍射光栅和二维衍射光栅的情况下，作为相邻光栅线之间的间隔的光栅周期Pg例如被设定为满足下面的表达式(2)。
200nm≤0.5λ/Nd＜Pg＜λ/Nd≤600nm (2)
注意，λ表示GMR滤波器12的透射波长带的中心波长。
此外，GMR滤波器12通过衍射光栅12A的光衍射透射预定窄带中的光，通过包芯结构以及包芯结构相对于特定波长的光的传输特性将特定波长的光限制在芯层12C中。
接下来，将参考图3、图4的A和图4的B描述GMR滤波器12的波长特性。
图3示出了使用一维衍射光栅的GMR滤波器12相对于光栅周期Pg的波长特性的示例。具体地，在图3的下侧的图中，横轴表示波长(以nm为单位)，并且纵轴表示透射率(以任意单位表示)。此外，每个波形表示在衍射光栅12A的光栅周期Pg改变的情况下GMR滤波器12的波长特性。
GMR滤波器12的透射波长带随着光栅周期Pg变短(光栅间隔变窄)过渡到更窄的波长带，并且随着光栅周期Pg变长(光栅间隔变宽)过渡到更宽的波长带。
例如，图3的左上侧示出的GMR滤波器12a的衍射光栅12Aa的光栅周期Pg被设定为280nm，并且图3的右上侧示出的GMR滤波器12b的衍射光栅12Ab的光栅周期Pg被设定为500nm。在这种情况下，衍射光栅12Aa的透射波长带的峰值出现在蓝光的波长带中，并且衍射光栅12Ab的透射波长带的峰值出现在从红光到近红外线的波长带中。
图4的A和图4的B示出了使用一维衍射光栅的GMR滤波器12相对于光栅线的数量的波长特性的示例。具体地，图4的B示出了在图4的A的GMR滤波器12的衍射光栅12A的光栅周期固定而改变光栅线的数量n的情况下GMR滤波器12的波长特性的示例。在图4的B中，横轴表示波长(以nm为单位)，并且纵轴表示透射率(以任意单位表示)。
GMR滤波器12的波长特性根据衍射光栅12A的光栅线的数量而变化。也就是说，随着光栅线的数量n增加，GMR滤波器12的透射波长带的峰值强度(峰值透射强度)变得更高并且透射波长带的半峰全宽(full width at half maximum，FWHM)变得更窄，这导致更窄带的波段特性。这是因为，通过增加衍射光栅12A的光栅线的数量n，光发生高精度衍射并被限制在芯层12C中。
另一方面，GMR滤波器12通过增加光栅线的数量n而变大。例如，在GMR滤波器12用于诸如CMOS图像传感器或CCD图像传感器等图像传感器中的情况下，每个像素可能需要衍射光栅12A的光栅周期Pg大约是希望选择的波长的一半，并且衍射光栅12A的光栅线的数量n是10到20或更多。因此，GMR滤波器12的尺寸增大，这成为图像传感器缩小尺寸的障碍。
此外，在GMR滤波器12用于图像传感器中的情况下，根据待检测光的波长带(颜色)为各个像素设置具有不同波长特性的多种类型的GMR滤波器12。例如，如图5的B所示，为像素31c设置GMR滤波器12c，GMR滤波器12c设置有具有光栅周期Pg1的衍射光栅12Ac，并且为像素31d设置GMR滤波器12d，GMR滤波器12d设置有具有光栅周期Pg2的衍射光栅12Ad。
在这种情况下，在像素31c中，由衍射光栅12Ac选择性衍射的光被限制在芯层12C中。此外，在像素31d中，由衍射光栅12Ad选择性衍射的光被限制在芯层12C中。
这里，覆层12B和芯层12C在像素31c和像素31d之间共用。因此，在GMR滤波器12c和GMR滤波器12d之间的边界中发生混色(串扰)。此外，在GMR滤波器12c和GMR滤波器12d之间的边界中，衍射光栅12Ac和衍射光栅12Ad的光栅周期被扰乱。因此，不会发生有效的光衍射。结果，GMR滤波器12c和GMR滤波器12d的波长特性劣化。
例如，图5的A示意性示出了像素31c的GMR滤波器12c和像素31d的GMR滤波器12d中的电场强度的分布。在图5的A中，电场强度由颜色深度表示。此外，图5的A示出了在像素31c和像素31d之间的边界中混色的发生，该边界在图中由方形包围。
如上所述，在GMR滤波器12用于图像传感器中的情况下，存在诸如图像传感器的尺寸增大和GMR滤波器12的波长特性劣化等问题。
<<2.第一实施例>>
接下来，将参照图6至图10描述本技术的第一实施例。
<图像传感器的结构示例>
首先，将参考图6至图9的A和图9的B描述应用本技术的图像传感器的结构示例。
图6是示意性示出应用本技术的图像传感器的配置的系统配置图，例如，作为一种X-Y地址型固态图像传感器的CMOS图像传感器。
图像传感器100设置有形成在半导体基板103上的像素阵列单元111和外围电路单元。
外围电路单元设置有例如垂直驱动单元112、列处理单元113、水平驱动单元114和系统控制单元115。此外，外围电路单元具有构成信号处理系统的数字信号处理(DSP)电路118和图像存储器119。注意，外围电路单元的所有或一些组件可以设置在设有像素阵列单元111的同一半导体基板103上，或者可以设置在与设有像素阵列单元111的半导体基板103不同的半导体基板上。
像素阵列单元111包括以阵列排布的单位像素(未示出，下文中也可以仅称为像素)。每个单位像素包括光电检测器(例如，光电二极管、光电晶体管、光电导体)。在一些实施例中，例如，每个单位像素包括光电转换元件，该光电转换元件将入射光光电转换为对应于入射光量的电荷量。设置有GMR滤波器的滤光层102设置在像素阵列单元111的光入射平面(光接收表面)侧。片上微透镜101设置在滤光层102上。像素阵列单元111还包括像素驱动线116和垂直信号线117，像素驱动线116针对矩阵形式的像素阵列的各行在图中的左右方向(像素行的像素阵列方向/水平方向)上形成，垂直信号线117针对矩阵形式的像素阵列的各列在图中的上下方向(像素列的像素阵列方向/垂直方向)上形成。
每个像素驱动线116的一端连接到垂直驱动单元112的相应一个输出端，该输出端对应于各行。注意，在图6中，为每个像素行设置一条像素驱动线116。然而，可以为每个像素行设置两条或更多条像素驱动线116。
垂直驱动单元112包括移位寄存器和地址解码器。尽管这里未示出具体配置，但是垂直驱动单元112包括读取扫描系统和清除扫描系统。
读取扫描系统以行为单位顺序地对读取信号的单位像素执行选择性扫描。另一方面，先于读取扫描快门速度的时间，清除扫描系统对由读取扫描系统执行读取扫描的读取行执行清除扫描，以清除(复位)来自单位像素的光电转换元件的不必要电荷。通过清除扫描系统的清除(复位)不必要电荷来执行所谓的电子快门操作。这里，电子快门操作是指丢弃光电转换元件的光电荷并且重新开始曝光(开始光电荷的累积)的操作。通过读取扫描系统的读取操作读取的信号对应于紧接在前的读取操作或电子快门操作之后的入射光量。此外，从通过紧接在前的读取操作的读取时间或者通过电子快门操作的清除时间到当前读取操作的读取时间的时段是单位像素中的光电荷的累积时间(曝光时间)。
从由垂直驱动单元112选择性扫描的像素行的每个单位像素输出的信号通过每个垂直信号线117被提供给列处理单元113。
列处理单元113对从像素阵列单元111的每个像素行中所选行的每个像素输出的模拟像素信号执行预定信号处理。相关双采样(CDS)处理是列处理单元113中信号处理的示例。CDS处理获取从所选行的每个像素输出的复位电平和信号电平，并取这些电平之间的差值以获得一行中像素的信号并去除像素的固定模式噪声。列处理单元113可以具有用于数字化模拟像素信号的A/D转换功能。
水平驱动单元114包括移位寄存器、地址解码器等，并且对对应于列处理单元113的像素列的电路部顺序地执行选择性扫描。由列处理单元113针对每个像素列所处理过的像素信号通过水平驱动单元114的选择性扫描被依次输出到外部。即，对应于滤光层102的颜色编码(颜色阵列)的像素信号实际上作为RAW数据输出。
系统控制单元115接收从外部给定的时钟、指定操作模式的数据等，并输出诸如图像传感器100的内部信息等数据。系统控制单元115包括生成各种时序信号的时序发生器，并根据时序发生器产生的各种时序信号对垂直驱动单元112、列处理单元113、水平驱动单元114等进行驱动控制。
DSP电路118例如将从列处理单元113输出的一帧图像数据临时存储在图像存储器119中，并且基于存储在图像存储器119中的像素信息执行去马赛克处理等。去马赛克处理通过根据每个像素的周边像素的信号收集仅具有单色颜色信息的每个像素的信号，并向其提供不足的颜色信息来补充颜色信息，从而创建全色图像。
图7是示意性示出图6的图像传感器100的第一实施例的图像传感器100a的结构示例的截面图。图8是图像传感器100a的滤光层102a的放大图。图9的A和图9的B是示意性示出在滤光层102a中的衍射光栅222A和反射器224之间的位置关系的平面图。
注意，尽管图7仅示出了设置在图像传感器100a的像素阵列单元111上的两个像素201a，但实际可以在二维方向上以阵列排布三个或更多个像素201a。
在每个像素201a中，片上微透镜101、滤光层102a、半导体基板103和布线层104从顶部(光入射方向)起依次层叠。也就是说，图像传感器100a是背面照射图像传感器，其中布线层104在半导体基板103的入射平面的相对侧层叠在半导体基板103上。
在滤光层102a中，由电介质制成的层间绝缘膜221、GMR滤波器222a和由电介质制成的层间绝缘膜223从顶部起依次层叠。
在GMR滤波器222a中，衍射光栅222A、覆层222B和芯层222C从图中的顶部起依次层叠。也就是说，GMR滤波器222a设置有衍射光栅222A以及包括覆层222B和芯层222C的包芯结构。包芯结构相对于衍射光栅222A设置在GMR滤波器222a的入射平面的相对侧。
例如，衍射光栅222A是图9的A中所示的一维衍射光栅或图9的B中所示的二维衍射光栅，并且在GMR滤波器222a的入射平面上执行入射光(电磁波)的衍射和干涉。
例如，金属薄膜用于衍射光栅222A中。更具体地，例如，使用由Al或包含Al作为主要成分的合金、或者Cu或包含Cu作为主要成分的合金制成的薄膜。或者，例如，使用具有高折射率的介电材料或高折射率材料作为衍射光栅222A。
考虑到GMR滤波器222a的性能、厚度、制造工艺等，衍射光栅222A的厚度例如设定在50nm至150nm的范围内。例如，衍射光栅222A的光栅周期Pg被设定为满足上述表达式(2)的条件。注意，将光栅周期Pg设置在200nm至600nm的范围内使得衍射光栅222A能够对应于紫外光到近红外光的波长带的光。
例如，SiO2被用于覆层222B中。考虑到GMR滤波器222a的性能、厚度、制造工艺等，覆层222B的厚度例如设定为150nm或更小。注意，随着覆层222B变厚，GMR滤波器222a的半峰全宽变窄。此外，覆层222B可以省略(覆层222B的厚度可以为零)。
例如，芯层222C包括使用SiN、二氧化钽、氧化钛等的波导结构或导光板结构。考虑到GMR滤波器222a的性能、厚度、制造工艺等，芯层222C的厚度例如设定在50nm至200nm的范围内。
这里，Na、Nb、Nc和Nd被设定为满足上述表达式(1)的关系，其中Na表示层间绝缘膜221的折射率，Nb表示覆层222B的折射率，Nc表示芯层222C的折射率，并且Nd表示层间绝缘膜223的折射率。注意，折射率Nb和折射率Nd之间的大小关系可以是任何关系。
此外，如图7至图9的A和图9的B所示，在每个像素201a中，反射器224围绕覆层222B的外围和芯层222C的外围。例如，反射器224由金属制成，该金属的折射率至少与芯层222C的折射率不同，并且在其上进行镜面加工以反射电磁波。反射器224在相邻像素201a之间将覆层222B和芯层222C光学隔离。此外，考虑到GMR滤波器222a的性能、制造工艺等，反射器224的宽度被设置在例如50nm至200nm的范围内。
此外，在滤光层102a中，遮光膜225围绕在半导体基板103的入射平面附近的每个像素201a的外围。
在一些实施例中，光电检测器(例如，光电二极管、光电晶体管、光电导体)被设置在半导体基板内。作为说明性示例，在图7中，构成光电转换器的光电二极管(PD)231被设置在半导体基板103内的每个像素201a中。此外，具有沟槽状形状并且从半导体基板103的入射平面延伸的元件分离器232形成在相邻像素201a之间。此外，抗反射膜233形成在半导体基板103的入射平面和元件分离器232周围。
电极241和一层或多层金属布线242设置在布线层104的层间膜内。
<反射器224的动作>
接下来，将参照图10描述反射器224的动作。
通过片上微透镜101和层间绝缘膜221进入衍射光栅222A的光被衍射光栅222A选择性地衍射，并通过覆层222B进入芯层222C。特定波长的光被限制在芯层222C中。在此，芯层222C的两端由反射器224终止。因此，在反射器224的侧面之间产生驻波。
此外，即使在衍射光栅222A具有较小数量的光栅线的情况下，通过在芯层222C中产生的驻波，GMR滤波器222a也可以获得与具有较大数量光栅线的GMR滤波器等同的波长特性。因此，可以减小GMR滤波器222a的尺寸。因此，可以减小图像传感器100a的尺寸。
此外，反射器224可以减少相邻像素201a之间(特别是在具有不同波长特性(透射波长带)的GMR滤波器222a之间)通过芯层222C的光串扰的传播，并减少混色的发生。
注意，例如，芯层222C的两端的反射器224的侧面之间的间隔W被设置为满足以下表达式(3)的条件。
W＝M×λ/Nc (3)
注意，λ表示在芯层222C中产生的驻波的波长，并且M是整数。
<<3.第二实施例>>
接下来，将参考图11至图13的A和图13的B描述本技术的第二实施例。
<图像传感器的结构示例>
图11是示意性示出作为图像传感器100的第二实施方式的图像传感器100b的结构示例的截面图。注意，在该图中，与图7的图像传感器100a对应的部分由相同的附图标记表示，并且将适当省略其描述。
图像传感器100b与图像传感器100a的不同之处在于包括像素201b而不是像素201a。像素201b与像素201a的不同之处在于包括滤光层102b而不是滤光层102a。滤光层102b与滤光层102a的不同之处在于包括GMR滤波器222b而不是GMR滤波器222a以及反射器224的位置。
具体地，在GMR滤波器222b中，层的层顺序与GMR滤波器222a中的层顺序相反。即，在GMR滤波器222b中，芯层222C、覆层222B和衍射光栅222A从顶部起依次层叠。即，在GMR滤波器222b中，包括覆层222B和芯层222C的包芯结构相对于衍射光栅222A设置在GMR滤波器222b的入射平面侧。此外，衍射光栅222A在平行于GMR滤波器222b的入射平面的平面上执行入射光的衍射和干涉。
此外，在每个像素201b中，以与像素201a类似的方式，反射器224围绕芯层222C的外围和覆层222B的外围。因此，芯层222C和覆层222B在相邻的像素201b之间光学隔离。
<反射器224的效果的具体示例>
在此，参照图12的A和图12的B以及图13的A和图13的B，将不设置反射器224的情况下GMR滤波器222b的波长特性和设置反射器224的情况下GMR滤波器222b的波长特性相互进行比较。
图12的A示出了在类似于图5的A的方式不设置反射器224的情况下GMR滤波器222b中电场强度的分布。图12的B示出了在不设置反射器224的情况下GMR滤波器222b的波长特性。横轴表示波长，并且纵轴表示透射率。
另一方面，图13的A示出了在类似于图12的A的方式设置反射器224的情况下GMR滤波器222b中电场强度的分布。图13的B示出了在类似于图12的B的方式设置反射器224的情况下GMR滤波器222b的波长特性。
从图12的A和图12的B与图13的A和图13的B之间的比较可以明显看出，在设置有反射器224的情况下，峰值透射强度变高并且透射波长带的半峰全宽变窄。即，通过设置反射器224，可以获得较窄带的波长特性。
如上所述，在图像传感器100a或图像传感器100b中，通过设置反射器224可以减小GMR滤波器222a或GMR滤波器222b的尺寸，同时保持GMR滤波器222a或GMR滤波器222b的优良的波长特性。因此，可以缩小图像传感器100a或图像传感器100b的尺寸，同时保持图像传感器100a或图像传感器100b获得的图像的优良品质。
<<4.第三实施例>>
接下来，将参照图14和图15描述本技术的第三实施例。第三实施例与第一实施例的不同之处在于反射器的位置。
图14是示意性示出作为图像传感器100的第三实施例的图像传感器100c的结构示例的截面图。图15是图像传感器100c的滤光层102c的放大图。注意，在图14中，与图7的图像传感器100a对应的部分由相同的附图标记表示，并且将适当地省略其描述。此外，在图15中，与图8的滤光层102a对应的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。
图像传感器100c与图像传感器100a的不同之处在于包括像素201c而不是像素201a。像素201c与像素201a的不同之处在于包括滤光层102c而不是滤光层102a。滤光层102c与滤光层102a的不同之处在于包括反射器251而不是反射器224。
与反射器224不同，在每个像素201c中反射器251仅围绕芯层222C的外围，而不围绕覆层222B。即，在相邻像素201c之间仅芯层222C被反射器251光学隔离，而覆层222B未被隔离。
同样地，以这种方式在反射器251仅围绕芯层222C的情况下，如图15所示，在芯层222C中产生驻波。因此，可以获得与第一实施例和第二实施例基本相似的效果。
<<5.第四实施例>>
接下来，将参考图16描述本技术的第四实施例。第四实施例与第二实施例的不同之处在于设置反射器的范围。
图16是示意性示出作为图像传感器100的第四实施例的图像传感器100d的结构示例的截面图。注意，在图16中，与图11的图像传感器100b和图14的图像传感器100c对应的部分用相同的附图标记表示，并且将适当省略其描述。
图像传感器100d与图像传感器100b的不同之处在于包括像素201d而不是像素201b。像素201d与像素201b的不同之处在于包括滤光层102d而不是滤光层102b。滤光层102d与滤光层102b的不同之处在于包括反射器251而不是反射器224。
以类似于图14的图像传感器100c的反射器251的方式，在每个像素201d中反射器251仅围绕芯层222C的外围，而不围绕覆层222B。即，在相邻像素201d之间仅芯层222C被反射器251光学隔离，而覆层222B未被隔离。
同样地，以这种方式在反射器251仅围绕芯层222C的情况下，可以以类似于第三实施例的方式获得与第一实施例和第二实施例的效果基本相似的效果。
<<6.第五实施例>>
接下来，将参考图17描述本技术的第五实施例。第五实施例与第三实施例的不同之处在于反射器的结构。
图17是示意性示出作为图像传感器100的第五实施例的图像传感器100e(未示出)的滤光层102e的结构示例的截面图。注意，在图17中，与图15的滤光层102c对应的部分由相同的附图标记表示，并且将适当省略其描述。
滤光层102e与滤光层102c的不同之处在于包括反射器271而不是反射器251。
反射器271具有布拉格镜(Bragg mirror)结构。同样地，以这种方式在使用具有布拉格镜结构的反射器271的情况下，也可以获得与上述实施例基本相似的效果。
注意，在图16的图像传感器100d中，可以设置具有布拉格镜结构的反射器271来代替反射器251。
<<7.第六实施例>>
接下来，将参照图18和图19描述本技术的第六实施例。第六实施例在反射器的位置和材料方面与上述实施例不同。
图18是示意性示出作为图像传感器100的第六实施例的图像传感器100f的结构示例的截面图。图19是图像传感器100f的滤光层102f的放大图。注意，在图18和图19中，与图11的图像传感器100b相对应的部分由相同的附图标记表示，并且将适当省略其描述。
图像传感器100f与图像传感器100b的不同之处在于包括像素201f而不是像素201b。像素201f与像素201b的不同之处在于包括滤光层102f而不是滤光层102b。滤光层102f与滤光层102b的不同之处在于包括反射器301而不是反射器224。
反射器301包括例如通过镜面加工具有比芯层222C更高的反射率的电介质(例如，氮化硅薄膜、TiO2等)而获得的介质镜。例如，反射器301是通过用具有高折射率的电介质填充沟槽而形成的，该沟槽从滤光层102f的入射平面一直延伸到衍射光栅222A的入射平面并围绕每个像素201f的层间绝缘膜221的外围、芯层222C的外围和覆层222B的外围。
同样地，以此方式，在反射器301是具有高折射率的介质镜的情况下，也能够获得与上述实施例大致相似的效果。
注意，例如，可以使用这样的电介质镜作为反射器301，该电介质镜使用反射率比芯层222C低的电介质(例如，氧化硅膜等)。
<<8.第七实施例>>
接下来，将参照图20和图21描述本技术的第七实施例。第七实施例与第六实施例的不同之处在于反射器的结构或材料。
图20是示意性示出作为图像传感器100的第七实施例的图像传感器100g的结构示例的截面图。图21是图像传感器100g的滤光层102g的放大图。注意，在图20中，与图18的图像传感器100f相对应的部分由相同的附图标记表示，并且将适当地省略其描述。此外，在图21中，与图19的滤光层102f相对应的部分由相同的附图标记表示，并且将适当省略其描述。
图像传感器100g与图像传感器100f的不同之处在于包括像素201g而不是像素201f。像素201g与像素201f的不同之处在于包括滤光层102g而不是滤光层102f。滤光层102g与滤光层102f的不同之处在于包括反射器321而不是反射器301。
反射器321包括沟槽(气隙)，该沟槽从滤光层102g的入射平面一直延伸到衍射光栅222A的入射平面并围绕每个像素201g的层间绝缘膜221的外围、芯层222C的外围和覆层222B的外围。
注意，该沟槽可以用折射率比氧化硅膜低的材料(低折射率材料)填充。
同样地，以这种方式，在反射器321是气隙或低折射率材料的情况下，也可以获得与上述实施例基本相似的效果。
<<9.第八实施例>>
接下来，将参照图22描述本技术的第八实施例。第八实施例与其他实施例的不同之处在于，包芯结构设置在衍射光栅222A的相应的上侧和下侧。
图22是示意性示出作为图像传感器100的第八实施例的图像传感器100h的结构示例的截面图。注意，在图22中，与图14的图像传感器100c对应的部分由相同的附图标记表示，并且将适当省略其描述。
图像传感器100h与图像传感器100c的不同之处在于包括像素201h而不是像素201c。像素201h与像素201c的不同之处在于包括滤光层102h而不是滤光层102c。滤光层102h与滤光层102c的不同之处在于，包括GMR滤波器222c而不是GMR滤波器222a，并且包括反射器251-1和反射器251-2。
在GMR滤波器222c中，芯层222C-1、覆层222B-1、衍射光栅222A、覆层222B-2和芯层222C-2从顶部起依次层叠。即，在GMR滤波器222c中，包括覆层222B-1和芯层222C-1的包芯结构以及包括覆层222B-2和芯层222C-2的包芯结构设置在衍射光栅222A的上方和下方，衍射光栅222A位于二者之间。
此外，在每个像素201h中，反射器251-1围绕芯层222C-1的外围，并且反射器251-2围绕芯层222C-2的外围。即，在相邻像素201h之间芯层222C-1被反射器251-1光学隔离，芯层222C-2被反射器251-2光学隔离。
以这种方式，在GMR滤波器222c中包芯结构可以具有两层结构。此外，通过围绕各个芯层222C的反射器251，可以获得与上述实施例类似的效果。
注意，例如，以与第一实施例和第二实施例类似的方式，反射器251-1也可以围绕覆层222B-1的外围，并且反射器251-2也可以围绕覆层222B-2的外围。
此外，例如，在反射器251-1和反射器251-2中，可以如同第五实施例地使用布拉格镜结构，可以如同第六实施例地使用具有高折射率或低折射率的介质镜，或者可以如同第七实施例地使用气隙或低折射率材料。
<<10.图像传感器的制造方法>>
接下来，将参照图24和图25描述图14的图像传感器100c的制造方法中从形成滤光层102c的步骤开始的步骤的示例。注意，图24和图25仅示出了用于描述滤光层102c的制造的必要部分，并且其他部分将适当地省略。此外，将省略形成滤光层102c的遮光膜225的步骤的描述。
在步骤S1中，在形成有PD 231的半导体基板103的入射平面上形成氧化膜，然后平坦化。结果，形成了层间绝缘膜223。
在步骤S2中，在层间绝缘膜223的表面上形成金属，然后对其进行处理以围绕每个像素201c的外围。此外，在处理后的金属上进行镜面加工。结果，形成了反射器251。
在步骤S3中，例如，在反射器251内填充诸如SiN、二氧化钽或氧化钛之类的部件。结果，形成了芯层222C。
在步骤S4中，在芯层222C的表面和反射器251的表面上形成氧化膜(例如，SiO2)，然后平坦化。结果，形成了覆层222B。
在步骤S5中，在覆层222B的表面上形成金属，然后将其处理成一维或二维网格状形式。结果，形成了衍射光栅222A，并且形成了GMR滤波器222a。
在步骤S6中，在衍射光栅222A的光栅线之间填充氧化膜，还在衍射光栅222A的表面上形成氧化膜，然后平坦化。结果，形成了层间绝缘膜221。
在步骤S7中，在层间绝缘膜221的表面上形成片上微透镜101。
以上述方式，形成了图像传感器100c的片上微透镜101和滤光层102c。
<<11.应用示例>>
接下来，将描述本技术的应用示例。
<本技术的应用示例>
例如，如图26所示，本技术可以应用于感测诸如可见光、红外光、紫外光或X射线等光的各种情况。
拍摄用于欣赏的图像的设备，例如数码相机或具有相机功能的便携式设备。
用于交通的设备，例如用于拍摄汽车前侧、后侧、周围和内部的图像的车载传感器，用于监视行驶中的车辆和道路的监视相机，或用于诸如自动停车和识别驾驶员状态等安全驾驶的测量车辆间距离的距离传感器。
用于家用电器的设备，例如用于拍摄用户的手势并根据该手势执行设备操作的电视、冰箱和空调。
用于医疗或保健的设备，例如内窥镜或通过接收红外光执行血管造影的装置。
用于安全的设备，例如用于预防犯罪的监视相机或用于个人识别的相机。
用于美容的设备，例如拍摄皮肤图像的皮肤测量设备或拍摄头皮图像的显微镜。
用于运动的设备，例如运动相机或用于支持的可穿戴式相机。
用于农业的设备，例如用于监控田地或农作物状态的相机。
以下，将描述更具体的应用示例。
例如，在上述每个实施例中可以通过调整图像传感器100的滤光层102中的GMR滤波器222的透射带来调整图像传感器100的每个像素所检测的光的波长带(以下称为检测带)。此外，通过适当地设置每个像素的检测带，可以将图像传感器100用于各种应用。
例如，图27示出了在食物的鲜味和新鲜度的检测中检测带的示例。
例如，在检测表示金枪鱼、牛肉等的鲜味成分的肌红蛋白中，检测带的峰值波长在580nm至630nm的范围内，并且其半峰全宽在30nm至50nm的范围内。在检测表示金枪鱼、牛肉等的新鲜度的油酸中，检测带的峰值波长为980nm，并且其半峰全宽在50nm至100nm的范围内。在检测表示诸如小松菜(komatsuna)等绿色蔬菜的新鲜度的叶绿素中，检测带的峰值波长在650nm至700nm的范围内，并且其半峰全宽在50nm到100nm的范围内。
图28示出了在水果的含糖量和含水量的检测中检测带的示例。
例如，在检测表示一种甜瓜Raiden的含糖量的果肉光程长度时，检测带的峰值波长为880nm，并且其半峰全宽在20nm至30nm的范围。在检测表示Raiden的含糖量的蔗糖时，检测带的峰值波长是910nm，并且其半峰全宽在40nm至50nm的范围内。在检测表示另一种甜瓜Raiden Red的含糖量的蔗糖时，检测带的峰值波长为915nm，并且其半峰全宽在40nm至50nm的范围内。在检测表示Raiden Red的含糖量的含水量时，检测带的峰值波长为955nm，并且其半峰全宽在20nm至30nm的范围内。
在检测表示苹果的含糖量的蔗糖时，检测带的峰值波长为912nm，并且其半峰全宽在40nm至50nm的范围内。在检测表示桔子的含水量的水时，检测带的峰值波长为844nm，并且其半峰全宽为30nm。在检测表示桔子的含糖量的蔗糖时，检测带的峰值波长为914nm，并且其半峰全宽在40nm至50nm的范围内。
图29示出了塑料分离中检测带的示例。
例如，在检测聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)时，检测带的峰值波长为1669nm，并且其半峰全宽在30nm至50nm的范围内。在检测聚苯乙烯(PS)时，检测带的峰值波长为1688nm，并且其半峰全宽在30nm至50nm的范围内。在检测聚乙烯(PE)时，检测带的峰值波长为1735nm，并且其半峰全宽在30nm至50nm的范围内。在检测聚氯乙烯(PVC)时，检测带的峰值波长在1716nm至1726nm的范围内，并且其半峰全宽在30nm至50nm的范围内。在检测聚丙烯(PP)时，检测带的峰值波长在1716nm至1735nm的范围内，并且其半峰全宽在30nm至50nm的范围内。
此外，例如，本技术可以应用于鲜切花新鲜度管理。
此外，例如，本技术可以应用于检查食品中混入的异物。例如，本技术可以应用于检测诸如杏仁和核桃等坚果或者诸如蓝莓等水果中混合的诸如毛皮、壳、石头、树叶、树枝和木片等异物。此外，例如，本技术可以应用于检测混入加工食品、饮料等中的诸如塑料碎片等异物。
此外，例如，本技术可以应用于检测作为植被指数的归一化差值植被指数(NDVI)。
此外，例如，本技术可以应用于检测人类，其基于源自人的皮肤的血红蛋白在580nm波长附近的光谱形状以及源自人的皮肤中包含的黑色素在960nm波长附近的光谱形状中的一者或两者。
此外，例如，本技术可以应用于生物检测(生物计量学)、用户界面、标志等的防伪造和监视。
<电子装置的应用示例>
图30示出了应用本技术的电子装置的配置示例。
电子装置400包括光学系统配置单元401、驱动单元402、图像传感器403和信号处理单元404。
光学系统配置单元401包括光学透镜，并且使物体的光学图像进入图像传感器403。驱动单元402通过生成和输出与图像传感器403内的驱动有关的各种时序信号来控制图像传感器403的驱动。信号处理单元404对从图像传感器403输出的图像信号进行预定信号处理，并执行与信号处理的结果相对应的处理。此外，信号处理单元404将作为信号处理的结果的图像信号输出至后级，并且例如将图像信号记录在诸如固态存储器的记录介质中，或者通过预定的网络将图像信号传送至预定服务器。
在此，通过将上述各实施例的图像传感器100用作图像传感器403，能够实现电子装置400的小型化并且提高拍摄图像的画质。
<摄像模块的应用示例>
此外，本技术可以应用于在诸如摄像装置等各种电子装置中使用的摄像模块。摄像模块例如设置有图像传感器100、将物体的图像形成在图像传感器100上的光学系统(例如透镜等)和处理从图像传感器100输出的信号的信号处理单元(例如DSP)。
<内窥镜手术系统的应用示例>
此外，例如，根据本公开的实施例的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图31是示出可以应用根据本公开的实施例的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性配置的示例的图。
图31示出了操作者(医生)11131使用内窥镜手术系统11000对躺在病床11133上的患者11132进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、包括气腹管11111和能量治疗工具11112的其他手术工具11110、支撑内窥镜11100的支撑臂设备11120、以及安装有用于内窥镜手术的各种设备的推车11200。
内窥镜11100包括主体管11101和摄像头11102，主体管11101从远端具有预定长度的区域被插入到患者11132的体腔中，摄像头11102连接至主体管11101的近端。在示出的示例中，内窥镜11100被配置为包括硬质主体管11101的所谓的硬性内窥镜。但是，内窥镜11100可以被配置为包括软主体管的所谓的软性内窥镜。
主体管11101的远端包括开口，开口中安装有物镜。光源设备11203连接到内窥镜11100。由光源设备11203产生的光通过在主体管11101内延伸的光导被引导至主体管11101的远端并通过物镜照射到患者11132体腔内的待观察体上。注意，内窥镜11100可以是直视内窥镜、斜视内窥镜或侧视内窥镜。
光学系统和图像传感器设置在摄像头11102的内部。来自待观察体的反射光(观察光)通过光学系统会聚到图像传感器上。图像传感器对观察光进行光电转换，以产生与观察光相对应的电信号，即与观察图像相对应的图像信号。图像信号作为RAW数据传输到相机控制单元(CCU)11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等，并且整体控制内窥镜11100和显示设备11202的操作。此外，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并执行各种图像处理，例如用于基于图像信号显示图像的显影处理(去马赛克处理)。
通过CCU 11201的控制，显示设备11202基于由CCU 11201图像处理的图像信号来显示图像。
光源设备11203例如包括诸如发光二极管(LED)等光源，并且当拍摄手术部位的图像时将照射光提供给内窥镜11100。
输入设备11204是关于内窥镜手术系统11000的输入接口。用户可以通过输入设备11204执行与内窥镜手术系统11000相关的各种信息输入和指令输入。例如，用户通过内窥镜11100输入用于改变摄像条件(照射光的类型、放大率、焦距等)的指令。
治疗工具控制设备11205控制能量治疗工具11112的驱动，以进行组织切除、切开、血管封合等。为了确保内窥镜11100的视野并确保操作者的操作空间，气腹设备11206通过气腹管11111将气体供给到患者11132的体腔内以使体腔膨胀。记录器11207是能够记录与手术有关的各种信息的设备。打印机11208是能够以诸如文本、图像和图形等各种形式打印与手术有关的各种信息的设备。
注意，当拍摄手术部位的图像时向内窥镜11100提供照射光的光源设备11203例如包括诸如LED的白光源、激光光源或它们的组合。在将白光源配置为RGB激光光源的组合的情况下，可以高精度地控制各颜色(各波长)的输出强度和输出时序。因此，可以在光源设备11203中调整拍摄图像的白平衡。此外，在这种情况下，通过将来自各个RGB激光源的激光束以分时方式施加至待观察体上并与施加时序同步地控制摄像头11102的图像传感器的驱动，可以以分时方式拍摄对应于RGB的图像。此方法无需在图像传感器中设置滤色器即可获取彩色图像。
此外，可以控制光源设备11203的驱动，以便每隔预定时间改变要输出的光强度。通过与光强度改变时序同步地控制摄像头11102的图像传感器的驱动而以分时方式获取图像并组合图像，可以生成高动态范围的图像，而没有遮挡阴影和过度曝光。
此外，光源设备11203能够提供对应于特殊光观察的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，执行所谓的窄带成像。利用人体组织中光的吸收对波长的依赖性，通过使用比正常观察中的照射光(即白光)更窄的波段的光，窄带成像以高对比度拍摄诸如粘膜表面层上的血管等预定组织的图像。可替代地，通过由施加激发光而产生的荧光来获得图像的荧光成像可以在特殊光观察中执行。在荧光成像中，可以通过向人体组织施加激发光来观察来自人体组织的荧光(自发荧光成像)，可以通过将诸如吲哚花青绿(ICG)的试剂局部注入到人体组织中，并施加与人体组织内的试剂的荧光波长相对应的激发光来获得荧光图像。光源设备11203能够提供对应于这种特殊光观察的窄带光和/或激发光。
图32是示出图31所示的摄像头11102和CCU 11201的功能配置的示例的框图。
摄像头11102包括镜头单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和CCU11201通过传输电缆11400可通信地连接。
镜头单元11401是光学系统，其设置在与主体管11101的连接部分中。从主体管11101的远端获取的观察光被引导至摄像头11102并进入镜头单元11401。镜头单元11401包括多个镜头(包括变焦镜头和聚焦镜头)的组合。
摄像单元11402包括图像传感器。摄像单元11402可以包括一个图像传感器(所谓的单板型)或多个图像传感器(所谓的多板型)。例如，在摄像单元11402是多板型摄像单元的情况下，图像传感器可以生成与各个RGB相对应的图像信号，并且可以将这些图像信号组合以获得彩色图像。可替代地，摄像单元11402可以包括一对图像传感器，用于获取对应于三维(3D)显示的相应右眼和左眼的图像信号。3D显示使操作者11131能够更准确地掌握手术部位的人体组织的深度。注意，在摄像单元11402是多板型摄像单元的情况下，可以对应于各个图像传感器设置多个系统的镜头单元11401。
此外，摄像单元11402可以不必设置在摄像头11102上。例如，摄像单元11402可以设置于恰好在主体管11101内的物镜之后。
驱动单元11403包括致动器，并且通过来自摄像头控制单元11405的控制使透镜单元11401的变焦镜头和聚焦镜头沿着光轴移动预定距离。结果，可以适当地调整由摄像单元11402拍摄的图像的缩放和焦点。
通信单元11404包括用于向CCU 11201发送各种信息和从CCU11201接收各种信息的通信设备。通信单元11404将从摄像单元11402获得的图像信号作为RAW数据通过传输电缆11400传输到CCU 11201。
此外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并将该控制信号提供给摄像头控制单元11405。控制信号例如包括与摄像条件有关的信息，例如，指定拍摄图像的帧速率的信息、指定摄像期间的曝光值的信息和/或指定拍摄图像的缩放比例和焦点的信息。
注意，上述诸如帧速率、曝光值、缩放比例和焦点等摄像条件可以由用户适当地指定，或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于所获取的图像信号自动设置。在后一种情况下，内窥镜11100具有自动曝光(AE)功能、自动聚焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能。
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收的来自CCU11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411包括用于向摄像头11102发送各种信息和从摄像头11102接收各种信息的通信设备。通信单元11411接收通过传输电缆11400从摄像头11102传输的图像信号。
此外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号传输到摄像头11102。图像信号和控制信号可以通过电信或光通信来传输。
图像处理单元11412对从摄像头11102传输的作为RAW数据的图像信号执行各种图像处理。
控制单元11413执行各种控制，该控制是关于通过内窥镜11100对手术部位等的成像以及通过拍摄手术部位等而获得的拍摄图像的显示。例如，控制单元11413生成用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
此外，控制单元11413基于由图像处理单元11412图像处理的图像信号使显示设备11202显示包括手术部位等的拍摄图像。此刻，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别拍摄图像内的各种物体。例如，控制单元11413可以通过检测拍摄图像中包括的边缘的形状或物体的颜色来识别诸如镊子等手术工具、特定的活体部位、出血、在能量治疗工具11112的使用中的薄雾等。当显示设备11202显示拍摄图像时，可以使用控制单元11413的识别结果以叠加的方式将各种手术支持信息显示在手术部位的图像上。以叠加的方式显示并呈现给操作者11131的手术支持信息使得能够减轻操作者11131的负担，并能够使操作者11131可靠地进行手术。
连接摄像头11102和CCU 11201的传输电缆11400是与电信号的通信相对应的电信号电缆、与光通信相对应的光纤或其复合电缆。
注意，尽管在示出的示例中通过使用传输电缆11400的电线执行通信，但是摄像头11102和CCU 11201之间的通信也可以通过无线方式执行。
上面已经描述了可以应用根据本公开实施例的技术的内窥镜手术系统的示例。根据本公开的实施例的技术可以以上述配置应用于例如摄像头11102的摄像单元11402。具体而言，例如，上述各实施例的图像传感器100可以用于摄像单元10402。通过该应用，例如，可以获得质量更高的手术部位图像，并且操作者可以可靠地检查手术部位。此外，例如，可以缩小摄像单元10402的尺寸。
注意，尽管以上已经以内窥镜手术系统为例进行了描述，但是根据本公开的实施例的技术也可以应用于诸如显微外科手术系统等其他系统。
<移动体的应用示例>
此外，例如，根据本公开的实施例的技术可以被实施为安装在以下任何一种移动体上的装置，诸如汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、轮船或机器人等。
图33是示出车辆控制系统的示意性配置示例的框图，该车辆控制系统是可应用根据本公开实施例的技术的移动体控制系统的示例。
车辆控制系统12000设置有通过通信网络12001连接的多个电子控制单元。在图33所示的示例中，车辆控制系统12000设置有驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元12020、外部信息检测单元12030、内部信息检测单元12040和集成控制单元12050。此外，图33示出了作为集成控制单元12050的功能配置的微型计算机12051、音频图像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统有关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作以下设备的控制装置：诸如内燃机或驱动电机等用于产生车辆的驱动力的驱动力产生设备，用于将驱动力传递给车轮的驱动力传输机构，用于调节车辆的转向角的转向机构，用于产生车辆的制动力的制动设备等。
主体系统控制单元12020根据各种程序控制安装在车身上的各种设备的操作。例如，主体系统控制单元12020用作以下设备的控制装置：无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗设备或诸如前灯、后灯、刹车灯、信号灯或雾灯等各种灯。在这种情况下，从便携式设备传输来代替钥匙的无线电波或来自各种开关的信号可以输入到主体系统控制单元12020。主体系统控制单元12020接收无线电波或信号的输入，并控制门锁装置、电动车窗设备、灯等。
外部信息检测单元12030在装备有车辆控制系统12000的车辆外部检测信息。例如，摄像单元12031与外部信息检测单元12030连接。外部信息检测单元12030使摄像单元12031拍摄车辆外部图像并接收拍摄图像。外部信息检测单元12030可以基于接收到的图像对路面上的人、车辆、障碍物、标志、符号等执行物体检测处理或距离检测处理。
摄像单元12031是接收光并输出与接收到的光量相对应的电信号的光学传感器。摄像单元12031可以输出电信号作为图像或作为测距信息。此外，由摄像单元12031接收的光可以是可见光或诸如红外线等不可见光。
内部信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，检测驾驶员状态的驾驶员状态检测单元12041连接到内部信息检测单元12040。驾驶员状态检测单元12041例如包括拍摄驾驶员图像的相机。内部信息检测单元12040可以基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息来计算驾驶员的疲劳程度或专心程度或者确定驾驶员是否困倦。
微型计算机12051能够基于内部信息检测单元12040或外部信息检测单元12030获取的车辆内部或外部信息，计算驱动力产生设备、转向机构或制动设备的控制目标值，并向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051能够执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)功能的协同控制，高级驾驶员辅助系统功能包括避免车辆碰撞或减震、基于跟随距离的跟随行驶、车速保持行驶、车辆碰撞警告、车道偏离警告等。
此外，微型计算机12051能够基于由外部信息检测单元12030或内部信息检测单元12040获取的车辆周围的信息，通过控制驱动力产生设备、转向机构、制动设备等来执行旨在自动驾驶(用于自主行驶而不依靠驾驶员的操作)的协同控制。
此外，微型计算机12051能够基于由外部信息检测单元12030获取的车辆外部的信息向主体系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051能够通过根据由外部信息检测单元12030检测到的在前车辆或迎面来车的位置来控制前照灯，将远光切换为近光等，来实现旨在防眩目的协同控制。
音频图像输出单元12052将音频输出信号或图像输出信号中的至少一个传输到能够在视觉或听觉上向车辆的乘客或车辆的外部通知信息的输出设备。在图33的示例中，音频扬声器12061、显示单元12062和设备面板12063被示为输出设备的示例。显示单元12062例如可以至少包括车载显示器或平视显示器(head up display)。
图34是示出摄像单元12031的安装位置的示例的图。
在图34中，车辆12100包括摄像单元12101、12102、12103、12104、12105作为摄像单元12031。
例如，摄像单元12101、12102、12103、12104、12105被设置在诸如前鼻、后视镜、后保险杠、后门以及车辆12100中车厢内挡风玻璃的上部等位置处。设置在前鼻上的摄像单元12101和设置在车厢内的挡风玻璃的上部的摄像单元12105主要获取在车辆12100前侧的图像。设置在后视镜上的摄像单元12102、12103主要获取在车辆12100侧面的图像。设置在后保险杠或后门上的摄像单元12104主要获取车辆后侧的图像。由摄像单元12101和12105获取的前方图像主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志、车道等。
注意，图34示出了摄像单元12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻上的摄像单元12101的摄像范围。摄像范围12112、12113分别表示设置在后视镜上的摄像单元12102、12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门上的摄像单元12104的摄像范围。例如，可以通过将由摄像单元12101至12104拍摄的图像数据项彼此叠加来获得车辆12100的鸟瞰图图像，该鸟瞰图图像是从上方观看的车辆12100的图像。
摄像单元12101至12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，摄像单元12101至12104中的至少一个可以是包括多个图像传感器的立体相机，或者可以是包括用于相位差检测的像素的图像传感器。
例如，微型计算机12051能够基于从摄像单元12101到12104获得的距离信息，通过获取距摄像范围12111至12114内的每个三维物体的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，特别地提取在车辆12100的行驶路线上、并且以预定速度(例如0km/h以上)在与车辆12100的方向大致相同方向上行驶的、最接近车辆12100的三维物体作为前车。此外，微型计算机12051能够设置在前车后方应确保的跟随距离，并执行自动制动控制(包括跟随停止控制)、自动加速控制(包括跟随起动控制)等。以这种方式，可以执行旨在例如自动驾驶(用于自主行驶而不依赖于驾驶员的操作)的协同控制。
例如，微型计算机12051能够基于从摄像单元12101至12104获得的距离信息将与三维物体有关的三维物体数据分类并提取为两轮车、标准尺寸的车辆、大型车辆、行人和诸如电线杆等其他三维物体，并将提取的数据用于自动避障。例如，微型计算机12051在车辆12100的驾驶员可视觉识别的障碍物与驾驶员难以视觉识别的障碍物之间区分车辆12100周围的障碍物。然后，微型计算机12051确定表示与每个障碍物碰撞的风险程度的碰撞风险。当碰撞风险等于或高于设定值时，即可能发生碰撞时，微型计算机12051可以通过音频扬声器12061或显示单元12062向驾驶员输出警报、或者通过驱动系统控制单元12010执行强制减速或转向避让来执行用于避障的驾驶辅助。
摄像单元12101至12104中的至少一个可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051可以通过确定由摄像单元12101至12104拍摄的图像内是否存在行人来识别行人。通过以下步骤来执行行人识别：提取例如由作为红外相机的摄像单元12101至12104拍摄的图像中的特征点，以及对表示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配并确定对象是否为行人。当微型计算机12051确定在由摄像单元12101到12104拍摄的图像中有行人并识别出行人时，音频图像输出单元12052控制显示单元12062，以便将用于强调的方形轮廓叠加在待显示的识别出的行人上。此外，音频图像输出单元12052可以控制显示单元12062，使得表示行人的图标等被显示在期望的位置。
上面已经描述了可以应用根据本公开的实施例的技术的车辆控制系统的示例。根据本公开实施例的技术可以以上述配置应用于例如摄像单元12031。具体而言，例如，可以在摄像单元12031中使用上述各实施例的图像传感器100。因此，例如，可以获得更高质量的拍摄图像，并且提高了车辆外部状况的检测精度。此外，例如，可以缩小摄像单元12031的尺寸。
<<12.变形例>>
下文中，将描述上述本技术的实施例的变形例。
在以上描述中，已经描述了在各相邻像素之间设置反射器的示例。然而，例如，设置有具有相同波长特性的GMR滤波器的像素可以共用芯层而无需设置反射器。
此外，在使用一维衍射光栅的情况下，可以在与产生驻波的方向垂直的方向(例如，图9A中的上下方向)上不设置反射器。
此外，例如，可以在GMR滤波器的上层(光入射侧)上设置滤色器、带通滤波器等，以限制入射在GMR滤波器上的光的波长。
此外，在以上描述中，已经描述了将本技术应用于GMR滤波器的示例。但是，本技术也可以应用于与GMR滤波器一样利用在光入射平面或与入射平面平行的平面上电磁波的干涉的另一种光学滤波器(例如，结构滤色器)。例如，本技术可以应用于具有孔阵列结构或点阵列结构的等离子体滤波器。
此外，在以上描述中，已经描述了背面照射CMOS图像传感器作为图像传感器的示例。但是，本技术可以应用于使用波长选择滤波器的各种图像传感器。
例如，本技术还可以应用于正面照射CMOS图像传感器或CCD图像传感器。
此外，本技术还可以应用于以下作为示例描述的固态摄像器件(图像传感器)。
<可以应用根据本公开的一个实施例的技术的固态摄像器件的剖面结构示例>
图35是示出可以应用根据本公开实施例的技术的固态摄像器件的结构示例的截面图。
在该固态摄像器件中，光电二极管(PD)20019接收从半导体基板20018的背面侧(图中的上表面侧)入射的入射光20001。平坦化膜20013、GMR滤波器20012和微透镜20011设置在PD 20019上方。依次通过各个部件入射的入射光20001由光接收表面20017接收并被光电转换。
例如，在PD 20019中，n型半导体区域20020形成为存储电荷(电子)的电荷存储区域。在PD 20019中，在半导体基板20018的p型半导体区域20016、20041内形成n型半导体区域20020。杂质浓度比背面侧(上表面侧)高的p型半导体区域20041设置在半导体基板20018的正面侧(下表面侧)的n型半导体区域20020中。即，PD 20019具有空穴累积二极管(HAD)结构。形成p型半导体区域20016、20041以减少在n型半导体区域20020的上表面侧和下表面侧的各个界面中暗电流的出现。
在半导体基板20018内设置有将多个像素20010电隔离的像素隔离器20030。PD20019设置在由像素隔离器20030隔开的各区域中。在图中，在从上表面侧观察摄像器件的情况下，例如，像素隔离器20030以网格状形成，以插入在像素20010之间。PD 20019形成在由像素隔离器20030所隔开的区域内。
在每个PD 20019中，阳极接地。在固态摄像器件中，由PD 20019存储的信号电荷(例如，电子)通过传输Tr(MOSFET，未示出)等被读取，并且作为电信号输出到垂直信号线(VSL，未示出)。
布线层20050设置在半导体基板20018的与背面(上表面)相对的正面(下表面)上，遮光膜20014、GMR滤波器20012、微透镜20011等设置在背面上。
布线层20050包括布线20051和绝缘层20052。布线层20050形成为使得布线20051电连接到绝缘层20052内的各个元件。布线层20050是所谓的多层布线层，并通过交替层叠布线20051和层间绝缘膜(其构成绝缘层20052)多次而形成。在此，作为布线20051，诸如传输Tr等用于从PD 20019读取电荷的Tr的布线和诸如VSL等各种布线层叠，绝缘层20052位于各布线之间。
支撑基板20061设置在布线层20050的具有PD 20019的一侧的相对侧的表面上。例如，设置由厚度为几百μm的硅半导体制成的基板作为支撑基板20061。
遮光膜20014设置在半导体基板20018的背面侧(图中的上表面侧)。
遮光膜20014被构造成阻挡入射光20001的从半导体基板20018的上方朝向半导体基板20018的背面的部分。
遮光膜20014设置在设于半导体基板20018内的像素隔离器20030的上方。此处，遮光膜20014以突出的形状形成在半导体基板20018的背面(上表面)上，诸如氧化硅膜等绝缘膜20015位于遮光膜20014和半导体基板20018之间。另一方面，遮光膜20014不位于设置在半导体基板20018内的PD 20019的上方，并且该部分是开放的，使得入射光20001进入PD20019。
即，在该图中，在从上表面侧观察固态摄像器件的情况下，遮光膜20014的平面形状为网格状形状，并且在遮光膜20014上形成有使入射光20001入射到光接收表面20017的开口。
遮光膜20014由阻挡光的遮光材料形成。例如，遮光膜20014是通过依次层压钛(Ti)膜和钨(W)膜而形成的。或者，遮光膜20014可以通过依次层压氮化钛(TiN)膜和钨(W)膜形成。
遮光膜20014覆盖有平坦化膜20013。平坦化膜20013由传输光的绝缘材料形成。
像素隔离器20030包括凹槽20031、固定电荷膜20032和绝缘膜20033。
在半导体基板20018的背面侧(上表面侧)，固定电荷膜20032覆盖将像素20010分开的凹槽20031。
具体地，固定电荷膜20032以固定的厚度覆盖形成在半导体基板20018的背面侧(上表面侧)的凹槽20031的内表面。此外，形成(填充)绝缘膜20033以填充被固定电荷膜20032覆盖的凹槽20031的内部。
这里，使用具有负固定电荷的高介电性电介质来形成固定电荷膜20032，使得在与半导体基板20018的界面部分中形成正电荷(空穴)存储区域以减少暗电流的出现。由于固定电荷膜20032具有负固定电荷，因此通过负固定电荷将电场施加到与半导体基板20018的界面，从而形成正电荷(空穴)存储区域。
固定电荷膜20032可以由例如氧化铪膜(HfO2膜)形成。此外，例如，固定电荷膜20032可以包括铪、锆、铝、钽、钛、镁、钇、镧系元素等的氧化物中的至少一种。
<可以应用根据本公开的一个实施例的技术的固态摄像器件的像素隔离器的剖面结构示例>
图36是示出可以应用根据本公开的实施例的技术的固态摄像器件的像素隔离器的第一结构示例的截面图。
在该固态摄像器件中，像素隔离器21110由绝缘材料形成，以隔离多个像素21100并电隔离像素21100。
像素隔离器21110包括凹槽21111、固定电荷膜21112和绝缘膜21113。像素隔离器埋在半导体基板21121的背面侧(图中的上表面侧)的半导体基板21121内。
即，在半导体基板21121的背面侧(上表面侧)，形成有凹槽21111以隔离各自构成光电二极管(PD)20123的电荷存储区域的n型半导体区域21122。凹槽21111的内部覆盖有固定电荷膜21112。此外，凹槽21111填充有绝缘膜21113，从而构成像素隔离器21110。
在该图中，在从上表面侧观察固态摄像器件的情况下，像素隔离器21110的平面形状是网格状形状，并且像素隔离器21110位于像素21100之间。此外，PD 20123形成在由网格状像素隔离器21110隔离的每个矩形区域内。
例如，可以采用氧化硅膜(SiO)、氮化硅膜(SiN)等作为像素隔离器21110的绝缘膜21113。像素隔离器21110可以通过例如浅沟槽隔离形成。
图37是示出可以应用根据本公开实施例的技术的固态摄像器件的像素隔离器的第二结构示例的截面图。
在图37中，通过将第一固定电荷膜21212、第二固定电荷膜21213、第一绝缘膜21214和第二绝缘膜21215依次填充凹槽21211来形成隔离像素21200的像素隔离器21210。凹槽21211具有锥形的横截面形状，并且具有在基板21221的深度方向上减小的开口直径。
注意，可以通过将第一固定电荷膜21212、第二固定电荷膜21213、第一绝缘膜21214和第二绝缘膜21215按不同于上述顺序的顺序填充到凹槽21211中来形成像素隔离器21210。例如，可以按照第一绝缘膜21214、第一固定电荷膜21212、第二绝缘膜21215和第二固定电荷膜21213的顺序通过用绝缘膜和固定电荷膜交替填充凹槽21211来形成像素隔离器21210。
图38是示出了可以应用根据本公开实施例的技术的固态摄像器件的像素隔离器的第三结构示例的截面图。
在图38的固态摄像器件中，隔离像素21200的像素隔离器21310具有空心结构，这与图37中像素隔离器21210不具有空心结构的情况不同。此外，在图38的固态摄像器件中，凹槽21311不具有锥形形状，这与图37中凹槽21211具有锥形形状的情况不同。注意，凹槽21311可以以与图37的凹槽21211类似的方式形成为锥形。
像素隔离器21310是这样形成的：用固定电荷膜21312和绝缘膜21313依次填充从基板21221的背面侧(上表面侧)起在深度方向上形成的凹槽21311。在凹槽21311的内部形成有中空部(即，空洞)21314。
即，固定电荷膜21312形成在凹槽21311的内壁表面和基板21221的背面侧上，并且绝缘膜21313覆盖固定电荷膜21312。进一步地，为了在凹槽21311中形成中空部21314，绝缘膜21313形成有膜厚度，该厚度使得在凹槽21311内部没有完全填充绝缘膜21313，但是绝缘膜21313在凹槽21311的开口边缘处阻挡凹槽21311。例如，绝缘膜21313可以由诸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或树脂等材料形成。
<可以应用根据本公开的一个实施例的技术的层叠固态摄像器件的结构示例>
图39是示出可以应用根据本公开实施例的技术的层叠固态摄像器件的结构示例的概要的图。
图39的A示出了非层叠固态摄像器件的示意性结构示例。如图39的A所示，固态摄像器件23010包括晶片(半导体基板)23011。其中像素以阵列排布的像素区域23012、执行用于像素驱动等的各种控制的控制电路23013、以及用于信号处理的逻辑电路23014安装在晶片23011上。
图39的B和C示出了层叠固态摄像器件的示意性结构示例。如图39的B和C所示，固态摄像器件23020通过层叠两个晶片(传感器晶片23021和逻辑晶片23024)且电连接这两个晶片而配置为一个半导体芯片。
在图39的B中，像素区域23012和控制电路23013安装在传感器晶片23021上，包括执行信号处理的信号处理电路的逻辑电路23014安装在逻辑晶片23024上。
在图39的C中，像素区域23012安装在传感器晶片23021上，并且控制电路23013和逻辑电路23014安装在逻辑晶片23024上。
图40是示出了层叠固态摄像器件23020的第一结构示例的截面图。
构成像素的光电二极管(PD)、形成像素区域23012的浮动扩散部(FD)和Tr(MOSFET)、构成控制电路23013的Tr等形成在传感器晶片23021上。另外，包括多层的布线层23101(在该示例中为三层布线23110)形成在传感器晶片23021上。注意，控制电路23013(Tr)可以不设置在传感器晶片23021上，而是设置在逻辑晶片23024上。
构成逻辑电路23014的Tr形成在逻辑晶片23024上。此外，包括多层的布线层23161(在该示例中为三层布线23170)形成在逻辑晶片23024上。此外，在逻辑晶片23024上形成有连接孔23171，该连接孔23171包括形成在其内壁表面上的绝缘膜23172。该连接孔23171填充有连接至布线23170等的连接导体23173。
传感器晶片23021和逻辑晶片23024以它们的布线层23101和23161彼此面对的方式结合在一起。通过这种布置，形成了其中层叠传感器晶片23021和逻辑晶片23024的层叠固态摄像器件23020。在传感器晶片23021和逻辑晶片23024的结合面之间形成有诸如保护膜的膜23191。
连接孔23111形成在传感器晶片23021上。连接孔23111从传感器晶片23021的背面侧(入射到PD的光入射侧，上侧)贯穿传感器晶片23021直到逻辑传感器23024的顶层布线23170。此外，连接孔23121形成在传感器晶片23021上。连接孔23121靠近连接孔23111，并从传感器晶片23021的背面侧形成直到第一层布线23110。绝缘膜23112形成在连接孔23111的内壁表面上，绝缘膜23122形成在连接孔23121的内壁表面上。此外，连接孔23111和23121分别填充有连接导体23113和23123。连接导体23113和连接导体23123在传感器晶片23021的背面侧电连接，从而传感器晶片23021和逻辑晶片23024通过布线层23101、连接孔23121、连接孔23111和布线层23161电连接。
图41是示出了层叠固态摄像器件23020的第二结构示例的截面图。
在固态摄像器件23020的第二结构示例中，传感器晶片23021(布线层23101(布线23110))和逻辑晶片23024(布线层23161(布线23170))通过形成在传感器晶片23021上的单个连接孔23211电连接。
即，在图41中，连接孔23211从传感器晶片23021的背面侧贯穿传感器晶片23021直到逻辑晶片23024的顶层布线23170以及传感器晶片23021的顶层布线23110。绝缘膜23212形成在连接孔23211的内壁表面上，并且连接孔23211填充有连接导体23213。在上述图40中，传感器晶片23021和逻辑晶片23024通过两个连接孔23111和23121电连接。另一方面，在图41中，传感器晶片23021和逻辑晶片23024通过单个连接孔23211电连接。
图42是示出层叠固态摄像器件23020的第三结构示例的截面图。
在图42的层叠固态摄像器件23020中，在传感器晶片23021和逻辑晶片23024的接合面之间未形成诸如保护膜的膜23191，这与图40中在传感器晶片23021和逻辑晶片23024的接合面之间形成诸如保护膜的膜23191的情况不同。
图42的固态摄像器件23020是这样形成的：将传感器晶片23021和逻辑晶片23024以使得布线23110和23170彼此直接接触的方式放置在一起，并且在向晶片施加必要负载的同时加热晶片，以将布线23110和23170直接结合在一起。
图43是示出可应用根据本公开实施例的技术的层叠固态摄像器件的另一结构示例的截面图。
在图43中，固态摄像器件23401具有三层层叠结构，其中传感器晶片23411、逻辑晶片23412和存储器晶片23413三个晶片层叠。
存储器晶片23413包括例如存储器电路，该存储器电路存储在逻辑晶片23412中执行的信号处理中可能临时需要的数据。
在图43中，逻辑晶片23412和存储器晶片23413依次层叠在传感器晶片23411下。然而，逻辑晶片23412和存储器晶片23413可以以相反的顺序层叠，即，存储器晶片23413和逻辑晶片23412可以依次层叠在传感器晶片23411下。
注意，在图43中，用作像素的光电转换器的PD和像素Tr的源极/漏极区域形成在传感器晶片23411上。
栅极电极形成在PD周围，栅极绝缘膜位于栅极电极和PD之间，并且栅极电极和一对源极/漏极区域形成像素Tr 23421和像素Tr 23422。
与PD相邻的像素Tr 23421是传输Tr，并且构成像素Tr 23421的一对源极/漏极区域之一用作FD。
此外，层间绝缘膜形成在传感器晶片23411上。连接孔形成在层间绝缘膜上。连接至像素Tr 23421和像素Tr 23422的连接导体23431形成在连接孔上。
此外，包括多层布线23432的布线层23433形成在传感器晶片23411上，多层布线23432连接到各连接导体23431。
此外，用作外部连接用电极的铝焊盘23434形成在传感器晶片23411的布线层23433的最下层。即，在传感器晶片23411中，铝焊盘23434形成在与布线23432相比更接近与逻辑晶片23412结合的结合面23440的位置。铝焊盘23434用作与信号的输入和输出到外部有关的布线的一端。
此外，用于与逻辑晶片23412电连接的触点23441形成在传感器晶片23411上。触点23441连接到逻辑晶片23412的触点23451，并且还连接到传感器晶片23411的铝焊盘23442。
此外，传感器晶片23411包括焊盘孔23443，该焊盘孔23443从传感器晶片23411的背面侧(上侧)形成直到铝焊盘23442。
<可以应用根据本公开一个实施例的技术的共用多个像素的固态摄像器件的结构示例>
图44是示出可以应用根据本公开的实施例的技术的固态摄像器件的第一结构示例的平面图，该固态摄像器件共用多个像素。图45是沿图44的线A-A截取的截面图。
固态摄像器件24010包括其中像素以二维阵列布置的像素区域24011。在该像素区域24011中，包括宽两个像素高两个像素(2×2像素)的共计四个像素被定义为共用像素Tr(MOSFET)等的各共用像素单元24012，并且共用像素单元24012以二维阵列布置。
共用四个像素(2×2像素)的4像素共用的共用像素单元24012中的各四个像素包括光电二极管(PD)240211、240212、240213和240214，并且共用一个浮动扩散部(FD)24030。此外，作为像素Tr，共用像素单元24012包括与PD 24021i相对应的传输Tr 24041i(此处，i＝1、2、3、4)，以及作为四个像素之间共用的共用Tr的复位Tr 24051、放大Tr 24052、选择Tr24053。
FD 24030被四个PD 240211至240214围绕并且设置在其中央。FD24030通过布线24071连接到作为复位Tr 24051的漏极的源极/漏极区域S/D和放大Tr 24052的栅极G。传输Tr 24041i包括设置在对应于传输Tr24041i的PD 24021i之间的栅极24042i和靠近PD24021i的FD 24030，并且根据施加到栅极24042i的电压进行操作。
这里，在每行中每个共用像素单元24012的包括PD 240211至240214、FD 24030和传输Tr 240411至240414的区域被称为PD形成区域24061。此外，在每行中每个共用像素单元24012的、像素Tr中的四个像素之间共用的包括复位Tr 24051、放大Tr 24052和选择Tr24053的区域被称为Tr形成区域24062。在水平方向连续的Tr形成区域24062和PD形成区域24061在像素区域24011的垂直方向上交替布置。
复位Tr 24051、放大Tr 24052和选择Tr 24053中的每一个都包括一对源极/漏极区域S/D和栅极G。一对源极/漏极区域S/D中的一个用作源极，源极/漏极区域S/D中的另一个用作漏极。
例如，PD 240211至240214、FD 24030、传输Tr 240411至240414、复位Tr 24051、放大Tr 24052和选择Tr 24053形成在p型半导体区域(p阱)24210中，如图45的截面图所示，p型半导体区域24210形成在n型半导体基板24200上。
如图44所示，像素隔离器24101形成在PD形成区域24061中，并且元件分离器24102形成在Tr形成区域24062(包括Tr形成区域24062的区域)中。如图45所示，元件分离器24102包括例如形成在p型半导体区域24210中的p型半导体区域24211和形成在p型半导体区域24211的表面上的绝缘膜(例如，氧化硅膜)24212。尽管未示出，但是可以以类似的方式配置像素隔离器24101。
用于向p型半导体区域24210施加固定电压的阱触点24111形成在像素区域24011中。阱触点24111可以被配置为p型半导体区域，其是形成于p型半导体区域24231(其形成在p型半导体区域24210中)的表面上的杂质扩散区域。阱触点24111是杂质浓度比p型半导体区域24231高的p型半导体区域。阱触点24111(以及阱触点24111下的p型半导体区域24231)还用作元件分离器24102，并形成在左右方向相邻的共用像素单元24012的共用Tr(复位Tr24051、放大Tr 24052和选择Tr 24053)之间。阱触点24111通过导电通孔24241连接至布线层24240的所需的布线24242。所需的固定电压通过布线24242、导电通孔24241和阱触点24111施加至p型半导体区域24210。布线层24240包括多层布线24242，多层布线24242之间布置有绝缘膜24243。尽管未示出，但是GMR滤波器和微透镜形成在布线层24240上，它们与布线层24240之间夹有平坦化膜。
图46是示出4像素共用的共用像素单元24012的等效电路的示例的图。在4像素共用的共用像素单元24012的等效电路中，四个PD 240211至240214分别连接至四个传输Tr240411至240414的源极。每个传输Tr 24041i的漏极连接到复位Tr 24051的源极。公共FD24030用作各个传输Tr 24041i的漏极。FD 24030连接到放大Tr 24052的栅极。放大Tr24052的源极连接到选择Tr 24053的漏极。复位Tr 24051的漏极和放大Tr 24052的漏极连接到电源VDD。选择Tr 24053的源极连接到垂直信号线(VSL)。
图47是示出可应用根据本公开的实施例的技术的共用多个像素的固态摄像器件的第二结构示例的平面图。
固态摄像器件24400包括其中像素以二维阵列排布的像素区域24401。在像素区域24401中，包括宽两个像素高四个像素(2×4像素)的总共八个像素被定义为每个共用像素单元24410，并且共用像素单元24410以二维阵列布置。
共用八个像素(2×4像素)的共用像素单元24410包括第一光接收单元24421和第二光接收单元24422。第一光接收单元24421和第二光接收单元24422在共用像素单元24410中沿垂直方向(y方向)布置。
第一光接收单元24421包括按宽两像素高两像素布置的PD 244411、244412、244413和244414，分别对应于各个PD 244411至244414的四个传输TR 24451，以及在PD244411至244414之间共用的FD 24452。FD 24452位于PD 244411至244414的中心。
第二光接收单元24422包括按宽两像素高两像素布置的PD 244415、244416、244417和244418，分别对应于各个PD 244415至244418的四个传输TR 24461，以及在PD244415至244418之间共用的FD 24462。FD24462位于PD 244415至244418的中心。
传输Tr 24451包括栅极24451G，栅极24451G设置在对应于传输Tr24451的PD24441i与FD 24452之间，并根据施加至栅极24451G的电压进行操作。类似地，传输Tr 24461包括栅极24461G，栅极24461G设置在对应于Tr 24461的PD 24441i与FD 24462之间，并根据施加到栅极24461G的电压进行操作。
此外，共用像素单元24410包括第一Tr组24423和第二Tr组24424。在第一Tr组24423和第二Tr组24424中，复位Tr 24452、放大Tr 24453和选择Tr 24454作为在共用像素单元24410的八个像素之间共用的共用Tr以分开的方式设置。在图47中，放大Tr 24453和选择Tr 24454设置在第一Tr组24423中，并且复位Tr 24452设置在第二Tr组24424中。
第一Tr组24423设置在第一光接收单元24421和第二光接收单元24422之间。第二Tr组24424设置在第二光接收单元24422的布置有第一Tr组24423的一侧的相对侧的外围区域中。
注意，第一光接收单元24421沿水平方向(x方向)形成，第二光接收单元24422沿水平方向(x方向)形成。
此外，复位Tr 24452、放大Tr 24453和选择Tr 24454中的每一个包括一对源极/漏极区域S/D和栅极G。一对源极/漏极区域S/D中的一个用作源极，源极/漏极区域S/D中的另一个用作漏极。
构成复位Tr 24452、放大Tr 24453和选择Tr 24454中的每一个的一对源极/漏极区域S/D和栅极G沿水平方向(x方向)设置。复位Tr 24452的栅极G设置于在垂直方向(y方向)上大致面对第二光接收单元24422的右下PD 244418的区域中。
第一阱触点24431和第二阱触点24432设置在沿左右方向并排布置的两个共用像素单元24410之间。第一光接收单元24421、第二光接收单元24422、第一Tr组24423和第二Tr组24424形成于作为形成在Si基板内的预定阱区域的半导体区域中。第一阱触点24431和第二阱触点24432将固态摄像器件24400的预定阱区域和内部布线彼此电连接。第一阱触点24431设置于在沿左右方向并排布置的两个共用像素单元24410的第一Tr组24423之间。第二阱触点24432设置于在沿左右方向并排布置的两个共用像素单元24410的第二Tr组24424之间。
此外，共用像素单元24410内的部件被电连接，使得满足与图46所示的4像素共用的等效电路中的连接关系类似的连接关系。
图48是示出可应用根据本公开的实施例的技术的共用多个像素的固态摄像器件的第三结构示例的平面图。
固态摄像器件25400包括其中像素以二维阵列布置的像素区域25401。在像素区域25401中，包括宽一个像素高四个像素(1×4像素)的共计四个像素被定义为各共用像素单元24510，并且共用像素单元24510以二维阵列排布。
除了共用像素单元24510之外，像素区域25401还包括第一阱触点24431和第二阱触点24432。像素区域25401与图47的像素区域24401的共同点在于包括第一阱触点24431和第二阱触点24432。但是，像素区域25401与图47的像素区域24401的不同之处在于，包括具有1×4像素的共用像素单元24510，而不是具有图47的2×4像素的共用像素单元24410。
共用像素单元24510包括第一光接收单元24521和第二光接收单元24522以及第一Tr组24423和第二Tr组24424。共用像素单元24510与图47的共用像素单元24410的共同点在于包括第一Tr组24423和第二Tr组24424。但是，共用像素单元24510与图47的共用像素单元24410的不同之处在于，包括第一光接收单元24521和第二光接收单元24522，而不是第一光接收单元24421和第二光接收单元24422。
第一光接收单元24521包括布置为宽一个像素高两个像素的PD244411和244413、对应于各个PD 244411和244413的两个传输Tr 24451、以及FD 24452。第一光接收单元24521与图47的第一光接收单元24421的共同点在于包括PD 244411和244413、对应于各个PD 244411和244413的两个传输Tr 24451以及FD 24452。但是，第一光接收单元24521与图47的第一光接收单元24421的不同之处在于，不包括PD 244412和244414以及对应于各个PD244412和244414的两个传输Tr 24451。
第二光接收单元24522包括布置为宽一个像素高两个像素的PD244415和244417、对应于各个PD 244415和244417的两个传输Tr 24461、以及FD 24462。第二光接收单元24522与图47的第二光接收单元24422的共同点在于包括PD 244415和244417、对应于各个PD 244415和244417的两个传输Tr 24461、以及FD24462。但是，第二光接收单元24522与图47的第二光接收单元24422的不同之处在于，不包括PD 244416和244418以及对应于各个PD244416和244418的两个传输Tr 24461。
注意，在共用像素单元24510中，复位Tr 24452的栅极G设置于在垂直方向(y方向)上大致面对第二光接收单元24522的PD 244417的左侧的区域中。
此外，共用像素单元24510内的部件被电连接，使得满足与图46所示的4像素共用的等效电路中的连接关系类似的连接关系。
根据本公开的实施例的技术可以应用于如上所述的固态摄像器件。
注意，本技术的实施例不限于上述实施例，并且可以在本技术的范围内进行各种修改。
<结构组合示例>
此外，例如，本技术还可以采用以下结构。
(1)摄像器件，其包括：
光电检测器；和
滤光器，其设置在所述光电检测器的光接收表面上，其中，所述滤光器包括：衍射光栅、第一芯层、以及设置在所述第一芯层的第一相对侧和第二相对侧的反射器，其中，所述反射器的折射率不同于所述第一芯层的折射率。
(2)根据(1)所述的摄像器件，
其中，所述第一芯层设置在所述衍射光栅的光接收表面上或在与所述衍射光栅的所述光接收表面相对的表面上。
(3)根据(1)或(2)所述的摄像器件，其中，所述反射器至少围绕所述第一芯层的外围。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器包括金属。
(5)根据(1)至(3)中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器包括布拉格镜。
(6)根据(1)至(3)中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器包括反射率比所述第一芯层高或低的介质镜。
(7)根据(6)所述的摄像器件，其中，所述介质镜包括SiN、TiO2和/或氧化硅。
(8)根据(1)至(3)中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器是气隙。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器的宽度为50nm以上且200nm以下。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的摄像器件，其中，所述第一芯层具有波导结构或导光板结构。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的摄像器件，其中，所述第一芯层包括氮化硅、二氧化钽和/或氧化钛。
(12)根据(1)至(11)中任一项所述的摄像器件，其中，所述衍射光栅是一维衍射光栅或二维衍射光栅，并且其中，所述衍射光栅包括具有200nm以上且600nm以下光栅周期的多个光栅线。
(13)根据(1)至(12)中任一项所述的摄像器件，其中，所述衍射光栅包括金属薄膜。
(14)根据(1)至(13)中任一项所述的摄像器件，其中，所述衍射光栅包括电介质材料。
(15)根据(1)至(14)中任一项所述的摄像器件，其中，所述衍射光栅的厚度约为50nm以上且150nm以下。
(16)根据(1)至(15)中任一项所述的摄像器件，其中，所述滤光器是导模共振(GMR)滤波器。
(17)根据(1)至(16)中任一项所述的摄像器件，还包括设置在所述衍射光栅与所述第一芯层之间的第一覆层。
(18)根据(17)所述的摄像器件，其中，所述第一覆层与所述衍射光栅和/或所述第一芯层直接相邻。
(19)根据(17)或(18)中任一项所述的摄像器件，其中，所述第一覆层的折射率低于所述第一芯层的折射率。
(20)根据(17)至(19)中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器设置在所述第一覆层的第一相对侧和第二相对侧上。
(21)根据(20)所述的摄像器件，其中，所述反射器至少围绕所述第一覆层的外围。
(22)根据(17)至(21)中任一项所述的摄像器件，其中，所述第一覆层的厚度约为150nm以下。
(23)根据(17)至(22)中任一项所述的摄像器件，还包括：设置在所述衍射光栅的与设置有所述第一芯层的表面相对的表面上的第二芯层。
(24)根据(23)所述的摄像器件，其中，所述反射器设置在所述第二芯层的第一相对侧和第二相对侧上，并且其中，所述第二芯层的折射率不同于所述反射器的折射率。
(25)根据(23)或(24)所述的摄像器件，其中，所述反射器至少围绕所述第二芯层的外围。
(26)根据(23)至(25)中任一项所述的摄像器件，其中，所述第二芯层具有波导结构或导光板结构。
(27)根据(23)至(26)中任一项所述的摄像器件，其中，所述第二芯层包括氮化硅、二氧化钽和/或氧化钛。
(28)根据(23)至(27)中任一项所述的摄像器件，还包括设置在所述衍射光栅和所述第二芯层之间的第二覆层。
(29)根据(28)所述的摄像器件，其中，所述第二覆层与所述衍射光栅和/或所述第二芯层直接相邻。
(30)根据(28)或(29)所述的摄像器件，其中，所述第二覆层的折射率低于所述第二芯层的折射率。
(31)根据(28)至(30)中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器设置在所述第二覆层的第一相对侧和第二相对侧上。
(32)根据(28)至(31)中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器至少围绕所述第二覆层的外围。
(33)根据(28)至(32)中任一项所述的摄像器件，其中，所述第二覆层的厚度约为150nm以下。
(34)根据(1)至(33)中任一项所述的摄像器件，还包括：设置在所述衍射光栅上方的第一介电层以及设置在所述衍射光栅下方的第二介电层，其中，所述第一介电层的折射率低于所述第二介电层的折射率。
(35)根据(1)至(34)中任一项所述的摄像器件，其中，所述光电检测器是光电二极管。
(36)根据(1)至(35)中任一项所述的摄像器件，其中，所述光电检测器设置在半导体基板中。
(37)根据(36)所述的摄像器件，还包括设置在所述半导体基板的与所述光电检测器的光接收表面相对的表面上的布线层。
(38)一种电子装置，包括：根据(1)至(37)中任一项所述的摄像器件；光学透镜，其被配置为使光学图像进入所述摄像器件；驱动单元，其被配置为向所述摄像器件发送时序信号；以及信号处理单元，其被配置为处理从所述摄像器件输出的信号。
(39)摄像器件，其包括：
第一光电检测器；
第二光电检测器，其与所述第一光电检测器相邻设置；和
滤光器，其设置在所述第一光电检测器和所述第二光电检测器的光接收表面上方，
其中，设置在所述第一光电检测器上方的所述滤光器的第一部分和设置在所述第二光电检测器上方的所述滤光器的第二部分均包括衍射光栅和第一芯层，
其中，反射器设置在所述滤光器的所述第一部分的所述第一芯层和所述滤光器的所述第二部分的所述第一芯层之间，并且
其中，所述反射器的折射率不同于所述滤光器的所述第一部分的所述第一芯层的折射率和所述滤光器的所述第二部分的所述第一芯层的折射率。
(40)根据(39)所述的摄像器件，其中，所述滤光器的所述第一部分被配置为透射第一波长范围内的光，并且所述滤光器的所述第二部分被配置为透射不同于所述第一波长范围的第二波长范围内的光。
(41)根据(39)或(40)所述的摄像器件，其中，所述滤光器的所述第一部分和所述第二部分的所述衍射光栅均包括具有光栅周期的多个光栅线，并且其中，所述第一部分的所述衍射光栅的所述光栅周期与所述第二部分的所述衍射光栅的所述光栅周期不同。
(42)根据(39)至(41)中任一项所述的摄像器件，其中，所述滤光器的所述第一部分的所述第一芯层设置在所述滤光器的所述第一部分的所述衍射光栅的光接收表面上，并且所述滤光器的所述第二部分的所述第一芯层设置在所述滤光器的所述第二部分的所述衍射光栅的光接收表面上。
(43)根据(39)至(42)中任一项所述的摄像器件，其中，所述滤光器的所述第一部分的所述第一芯层设置在与所述滤光器的所述第一部分的所述衍射光栅的光接收表面相对的表面上，并且所述滤光器的所述第二部分的所述第一芯层设置在与所述滤光器的所述第二部分的所述衍射光栅的光接收表面相对的表面上。
(44)根据(39)至(43)中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器包括金属、布拉格镜、介质镜和/或气隙。
(45)根据(39)至(44)中任一项所述的摄像器件，其中，滤光器是GMR滤波器。
(46)根据(39)至(45)中任一项所述的摄像器件，其中，所述滤光器的所述第一部分和所述第二部分的每个还包括设置在所述衍射光栅与所述第一芯层之间的第一覆层，并且其中，所述滤光器的每个部分的所述第一覆层的折射率低于同一部分的所述第一芯层的折射率。
(47)根据(46)所述的摄像器件，其中，所述反射器设置在所述滤光器的所述第一部分的所述第一覆层与所述滤光器的所述第二部分的所述第一覆层之间。
(48)根据(39)至(47)中任一项所述的摄像器件，其中，所述滤光器的第一部分和第二部分中的每个还包括第二芯层，所述第二芯层设置在所述衍射光栅的与设置有所述第一芯层的表面相对的表面上。
(49)根据(48)所述的摄像器件，其中，所述反射器设置在所述滤光器的所述第一部分的所述第二芯层与所述滤光器的所述第二部分的所述第二芯层之间，并且其中，所述滤光器的所述第一部分的所述第二芯层的折射率以及所述滤光器的所述第二部分的所述第二芯层的折射率与所述反射器的折射率不同。
(50)根据(39)至(49)中任一项所述的摄像器件，其中，所述滤光器的所述第一部分和所述第二部分中的每个还包括设置在所述衍射光栅和所述第二芯层之间的第二覆层，并且其中，所述滤光器的每个部分的所述第二覆层的折射率低于所述滤光器的同一部分的所述第二芯层的折射率。
(51)根据(50)所述的摄像器件，其中，所述反射器设置在所述滤光器的所述第一部分的所述第二覆层与所述滤光器的所述第二部分的所述第二覆层之间。
(52)根据(39)至(51)中任一项所述的摄像器件，其中，所述第一光电检测器和所述第二光电检测器是光电二极管。
(53)一种电子装置，包括：根据(39)至(52)中任一项的摄像器件；光学透镜，其被配置为使光学图像进入所述摄像器件；驱动单元，其被配置为向所述摄像器件发送时序信号；以及信号处理单元，其被配置为处理从所述摄像器件输出的信号。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年5月15日提交的日本优先权专利申请JP2017-096403的权益，其全部内容通过引用并入本文中。
附图标记列表
100、100a至100h 图像传感器
101 片上微透镜
102、102a至102h 滤光层
103 半导体基板
111 像素阵列单元
201a至201h 像素
221 层间绝缘膜
222a至222c GMR滤波器
222A 衍射光栅
222B 覆层
222C 芯层
223 层间绝缘膜
224 反射器
231 光电二极管
251、271、301、321 反射器
400 电子装置
401 光学系统配置单元
403 图像传感器
404 信号处理单元

Claims (53)

1.一种摄像器件，其包括：
光电检测器；和
滤光器，其设置在所述光电检测器的光接收表面上，其中，所述滤光器包括：衍射光栅、第一芯层、以及设置在所述第一芯层的第一相对侧和第二相对侧的反射器，其中，所述反射器的折射率不同于所述第一芯层的折射率。
2.根据权利要求1所述的摄像器件，其中，所述第一芯层设置在所述衍射光栅的光接收表面上或者在与所述衍射光栅的所述光接收表面相对的表面上。
3.根据权利要求1或2所述的摄像器件，其中，所述反射器至少围绕所述第一芯层的外围。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器包括金属。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器包括布拉格镜。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器包括反射率比所述第一芯层高或低的介质镜。
7.根据权利要求6所述的摄像器件，其中，所述介质镜包括SiN、TiO2和/或氧化硅。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器是气隙。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器的宽度为50nm以上且200nm以下。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的摄像器件，其中，所述第一芯层具有波导结构或导光板结构。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的摄像器件，其中，所述第一覆层包括氮化硅、二氧化钽和/或氧化钛。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的摄像器件，其中，所述衍射光栅是一维衍射光栅或二维衍射光栅，并且其中，所述衍射光栅包括具有200nm以上且600nm以下光栅周期的多个光栅线。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的摄像器件，其中，所述衍射光栅包括金属薄膜。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的摄像器件，其中，所述衍射光栅包括电介质材料。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的摄像器件，其中，所述衍射光栅的厚度约为50nm以上且150nm以下。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的摄像器件，其中，所述滤光器是导模共振(GMR)滤波器。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的摄像器件，还包括设置在所述衍射光栅与所述第一芯层之间的第一覆层。
18.根据权利要求17所述的摄像器件，其中，所述第一覆层与所述衍射光栅和/或所述第一芯层直接相邻。
19.根据权利要求17或18所述的摄像器件，其中，所述第一覆层的折射率低于所述第一芯层的折射率。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器设置在所述第一覆层的第一相对侧和第二相对侧上。
21.根据权利要求20所述的摄像器件，其中，所述反射器至少围绕所述第一覆层的外围。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的摄像器件，其中，所述第一覆层的厚度约为150nm以下。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的摄像器件，还包括第二芯层，所述第二芯层设置在与所述衍射光栅的设有所述第一芯层的表面相对的所述衍射光栅的表面上。
24.根据权利要求23所述的摄像器件，其中，所述反射器设置在所述第二芯层的第一相对侧和第二相对侧上，并且其中，所述第二芯层的折射率不同于所述反射器的折射率。
25.根据权利要求23或24所述的摄像器件，其中，所述反射器至少围绕所述第二芯层的外围。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的摄像器件，其中，所述第二芯层具有波导结构或导光板结构。
27.根据权利要求23至26中任一项所述的摄像器件，其中，所述第二芯层包括氮化硅、二氧化钽和/或氧化钛。
28.根据权利要求23至27中任一项所述的摄像器件，还包括设置在所述衍射光栅和所述第二芯层之间的第二覆层。
29.根据权利要求28所述的摄像器件，其中，所述第二覆层与所述衍射光栅和/或所述第二芯层直接相邻。
30.根据权利要求28或29所述的摄像器件，其中，所述第二覆层的折射率低于所述第二芯层的折射率。
31.根据权利要求28至30中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器设置在所述第二覆层的第一相对侧和第二相对侧上。
32.根据权利要求28至31中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器至少围绕所述第二覆层的外围。
33.根据权利要求28至32中任一项所述的摄像器件，其中，所述第二覆层的厚度约为150nm以下。
34.根据权利要求1至33中任一项所述的摄像器件，还包括：设置在所述衍射光栅上方的第一介电层以及设置在所述衍射光栅下方的第二介电层，其中，所述第一介电层的折射率低于所述第二介电层的折射率。
35.根据权利要求1至34中任一项所述的摄像器件，其中，所述光电检测器是光电二极管。
36.根据权利要求1至35中任一项所述的摄像器件，其中，所述光电检测器设置在半导体基板中。
37.根据权利要求36所述的摄像器件，还包括布线层，所述布线层设置在所述半导体基板的与所述光电检测器的光接收表面相对的表面上。
38.一种电子装置，其包括：根据权利要求1至37中任一项所述的摄像器件；光学透镜，其被配置为使光学图像进入所述摄像器件；驱动单元，其被配置为向所述摄像器件发送时序信号；以及信号处理单元，其被配置为处理从所述摄像器件输出的信号。
39.一种摄像器件，其包括：
第一光电检测器；
第二光电检测器，其与所述第一光电检测器相邻设置；以及
滤光器，其设置在所述第一光电检测器和所述第二光电检测器的光接收表面上方，
其中，设置在所述第一光电检测器上方的所述滤光器的第一部分和设置在所述第二光电检测器上方的所述滤光器的第二部分均包括衍射光栅和第一芯层，
其中，在所述滤光器的所述第一部分的所述第一芯层和所述滤光器的所述第二部分的所述第一芯层之间设有反射器，并且
其中，所述反射器的折射率不同于所述滤光器的所述第一部分的所述第一芯层的折射率和所述滤光器的所述第二部分的所述第一芯层的折射率。
40.根据权利要求39所述的摄像器件，其中，所述滤光器的所述第一部分被配置为透射第一波长范围内的光，并且所述滤光器的所述第二部分被配置为透射不同于所述第一波长范围的第二波长范围内的光。
41.根据权利要求39或40所述的摄像器件，其中，所述滤光器的所述第一部分和所述第二部分的所述衍射光栅均包括具有光栅周期的多个光栅线，并且其中，所述第一部分的所述衍射光栅的所述光栅周期与所述第二部分的所述衍射光栅的所述光栅周期不同。
42.根据权利要求39至41中任一项所述的摄像器件，其中，所述滤光器的所述第一部分的所述第一芯层设置在所述滤光器的所述第一部分的所述衍射光栅的光接收表面上，并且所述滤光器的所述第二部分的所述第一芯层设置在所述滤光器的所述第二部分的所述衍射光栅的光接收表面上。
43.根据权利要求39至42中任一项所述的摄像器件，其中，所述滤光器的所述第一部分的所述第一芯层设置在与所述滤光器的所述第一部分的所述衍射光栅的光接收表面相对的表面上，并且所述滤光器的所述第二部分的所述第一芯层设置在与所述滤光器的所述第二部分的所述衍射光栅的光接收表面相对的表面上。
44.根据权利要求39至43中任一项所述的摄像器件，其中，所述反射器包括金属、布拉格镜、介质镜和/或气隙。
45.根据权利要求39至44中任一项所述的摄像器件，其中，滤光器是导模共振滤波器。
46.根据权利要求39至45中任一项所述的摄像器件，其中，所述滤光器的所述第一部分和所述第二部分各自还包括设置在所述衍射光栅与所述第一芯层之间的第一覆层，并且其中，所述滤光器的每个部分的所述第一覆层的折射率低于同一部分的所述第一芯层的折射率。
47.根据权利要求46所述的摄像器件，其中，所述反射器设置在所述滤光器的所述第一部分的所述第一覆层与所述滤光器的所述第二部分的所述第一覆层之间。
48.根据权利要求39至47中任一项所述的摄像器件，其中，所述滤光器的所述第一部分和所述第二部分各自还包括第二芯层，所述第二芯层设置在与所述衍射光栅的设有所述第一芯层的表面相对的所述衍射光栅的表面上。
49.根据权利要求48所述的摄像器件，其中，所述反射器设置在所述滤光器的所述第一部分的所述第二芯层与所述滤光器的所述第二部分的所述第二芯层之间，并且其中，所述滤光器的所述第一部分的所述第二芯层的折射率以及所述滤光器的所述第二部分的所述第二芯层的折射率与所述反射器的折射率不同。
50.根据权利要求39至49中任一项所述的摄像器件，其中，所述滤光器的所述第一部分和所述第二部分各自还包括设置在所述衍射光栅和所述第二芯层之间的第二覆层，并且其中，所述滤光器的每个部分的所述第二覆层的折射率低于所述滤光器的同一部分的所述第二芯层的折射率。
51.根据权利要求50所述的摄像器件，其中，所述反射器设置在所述滤光器的所述第一部分的所述第二覆层与所述滤光器的所述第二部分的所述第二覆层之间。
52.根据权利要求39至51中任一项所述的摄像器件，其中，所述第一光电检测器和所述第二光电检测器是光电二极管。
53.一种电子装置，其包括：根据权利要求39至52中任一项的摄像器件；光学透镜，其被配置为使光学图像进入所述摄像器件；驱动单元，其被配置为向所述摄像器件发送时序信号；以及信号处理单元，其被配置为处理从所述摄像器件输出的信号。
CN201880026585.0A 2017-05-15 2018-05-01 图像传感器、图像传感器制造方法、电子装置和摄像模块 Active CN110546536B (zh)

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