CN117043954A - 光检测装置和电子设备 - Google Patents

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水田恭平
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Abstract

本发明的目的是为了使光干涉最小化。此光检测装置包含：半导体层，具有用于光电转换入射光的光电转换区域；和光学元件，具有金属膜以及形成在所述金属膜中的开口阵列，所述光学元件选择特定的光并将选择的所述光供给至所述光电转换区域，并且所述光学元件被布置为在平面图中与所述光电转换区域重叠。所述光电转换区域的所述光学元件一侧具有凹凸部。

Description

光检测装置和电子设备
技术领域
本技术(根据本公开的技术)涉及一种光检测装置和电子设备，特别涉及一种具有诸如线栅偏振器(wire grid polarizer)等的光学元件的光检测装置和电子设备。
背景技术
例如，从专利文献1中已知一种具有多个设置有线栅偏振器(WGP)的摄像元件的摄像装置。被包括在设置于摄像元件中并且基于入射光生成电流的光电转换区域例如由电荷耦合装置(CCD装置)或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器构成。线栅偏振器被配置在光电转换部的光入射面侧上，并且例如由间隔并排配置的多个带状的光反射层、多个绝缘层和多个光吸收层构成。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：JP 2012-238632A
发明内容
本发明要解决的技术问题
线栅偏振器是由低吸收和高反射的金属材料制成，以抑制传输偏振损失。因此，线栅偏振器具有高的光反射率。本技术的目的是提供一种能够抑制光干涉的光检测装置和电子设备。
技术问题的解决方案
根据本技术的一个方面，提供了一种光检测装置，其包括：半导体层，具有用于光电转换入射光的光电转换区域；光学元件，具有金属膜以及形成在所述金属膜中的开口排列(aperture arrangement)，所述光学元件选择特定的光并将选择的所述光供给至所述光电转换区域，并且所述光学元件被布置为在平面图中与所述光电转换区域重叠，其中，所述光电转换区域的所述光学元件一侧具有凹凸部。
根据本技术的一个方面，提供了一种电子设备，其含有上述光检测装置和光学系统，所述光学系统基于来自被摄体的图像光在所述光检测装置上形成图像。
根据本技术的另一个方面，提供了一种光检测装置，其包括：具有将入射光转换为信号电荷的光电转换区域的半导体层；光学元件，含有具有不同折射率的多个电介质材料层，所述光学元件根据所述电介质材料的厚度选择特定的光，将选择的所述光供给至所述光电转换区域，并且所述光学元件被布置为在平面图中与所述光电转换区域重叠，其中，所述光电转换区域的所述光学元件一侧具有凹凸部。
根据本技术的又一方面，提供了一种电子设备，其含有所述光检测装置和光学系统，所述光学系统基于来自被摄体的图像光在所述光检测装置上形成图像。
附图说明
图1为示出根据本技术的第一实施方案的光检测装置的构造示例的芯片布局图。
图2为示出根据本技术的第一实施方案的光检测装置的构造示例的框图。
图3为示出根据本技术的第一实施方案的光检测装置的像素的等效电路图。
图4为示出根据本技术的第一实施方案的光检测装置的像素的横截面结构的垂直截面图。
图5为示出沿图4的A-A切线的四个光电转换区域的排布以及光电转换区域与凹凸部之间的相对关系的水平截面图。
图6A为示出沿图4的B-B切线的四个光电转换区域的排布以及光电转换区域与线栅偏振器之间的相对关系的水平截面图。
图6B为示出根据本技术的第一实施方案的光检测装置的线栅偏振器的垂直截面图。
图6C为用于说明通过根据本技术的第一实施方案的光检测装置的线栅偏振器的光等的概念图。
图7A为示出根据本技术的第一实施方案的光检测装置的制造方法的工序截面图。
图7B为图7A之后的工序截面图。
图7C为图7B之后的工序截面图。
图7D为图7C之后的工序截面图。
图7E为图7D之后的工序截面图。
图7F为图7E之后的工序截面图。
图7G为图7F之后的工序截面图。
图7H为图7G之后的工序截面图。
图7I为图7H之后的工序截面图。
图7J为图7I之后的工序截面图。
图7K为图7J之后的工序截面图。
图8为示出硅对入射光波长的敏感度的图。
图9为示出用于说明现有技术的光检测装置中的光的反射的像素的截面的放大部的垂直截面图。
图10为示出用于说明根据本技术的第一实施方案的光检测装置中的光的反射的像素的截面的放大部的垂直截面图。
图11为示出用于说明根据本技术的第一实施方案的光检测装置中的光的反射的像素的垂直截面图。
图12为示出根据本技术的第一实施方案的另一光检测装置中包含的凹凸部与光电转换区域之间的相对关系的水平截面图。
图13为示出根据本技术的第二实施方案的光检测装置的像素的截面结构的垂直截面图。
图14为示出沿图13的A-A切线的四个光电转换区域的排布以及光电转换区域与凹凸部之间的相对关系的水平截面图。
图15为示出根据本技术的第二实施方案的另一光检测装置中所包含的凹凸部与光电转换区域之间的相对关系的水平截面图。
图16为示出根据本技术的第二实施方案的另一光检测装置中所包含的凹凸部与光电转换区域之间的相对关系的截面图。
图17为示出根据本技术的第二实施方案的又一光检测装置中所包含的凹凸部与光电转换区域之间的相对关系的截面图。
图18为示出根据本技术的第三实施方案的光检测装置的像素的截面结构的垂直截面图。
图19为示出根据本技术的第三实施方案的另一光检测装置的像素的截面结构的垂直截面图。
图20为示出根据本技术的第四实施方案的光检测装置的像素的截面结构的垂直截面图。
图21为示出沿图20的B-B切线的四个滤色器的排布以及滤色器、光电转换区域和线栅偏振器之间的相对关系的水平截面图。
图22为示出沿图20的A-A切线的四个滤色器的排布以及滤色器、光电转换区域和凹凸部之间的相对关系的水平截面图。
图23A为示出根据本技术的第五实施方案的光检测装置中含有的等离子体滤波器的平面图。
图23B为示出沿图23A的C-C切线的等离子体滤波器的截面结构的垂直截面图。
图24为示出根据本技术的第六实施方案的光检测装置中含有的GMR滤色器的示意图。
图25为示出根据本技术的第七实施方案的光检测装置中含有的电介质多层膜滤色器的截面图。
图26为示出根据本技术的第八实施方案的光检测装置中含有的光子晶体滤色器的示意图。
图27为示出根据本技术的第九实施方案的光检测装置的一部分的截面结构的垂直截面图。
图28A为示出根据本技术的第九实施方案的光检测装置的制造方法的工序截面图。
图28B为图28A之后的工序截面图。
图28C为图28B之后的工序截面图。
图28D为图28C之后的工序截面图。
图28E为图28D之后的工序截面图。
图29为示出根据本技术的第九实施方案的变形例1的光检测装置的一部分的截面结构的垂直截面图。
图30为示出根据本技术的第九实施方案的变形例3的光检测装置的一部分的截面结构的垂直截面图。
图31为示出根据本技术的第九实施方案的变形例4的光检测装置的一部分的截面结构的垂直截面图。
图32为示出根据本技术的第九实施方案的变形例5的光检测装置的一部分的截面结构的垂直截面图。
图33为示出根据本技术的第九实施方案的变形例6的光检测装置的一部分的截面结构的垂直截面图。
图34为示出根据本技术的第九实施方案的变形例7的光检测装置的一部分截面结构的垂直截面图。
图35为示出根据本技术的第十实施方案的电子设备的示意性构造的图。
图36为示出车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
图37为示出车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的说明图。
图38为示出内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。
图39为示出摄像头和CCU的功能构成的示例的框图。
具体实施方式
下面，参照附图对实现本技术的优选的实施方案进行说明。下面记载的实施方案是本技术的代表性实施方案，并且本技术的范围不应在此基础上进行狭义解释。
在下面的附图中，相同或类似的部件都用相同或类似的附图标记标出。然而，注意，附图是示意性的，并且厚度和平面尺寸之间的关系、各层厚度的比例等都与现实中不同。因此，具体的厚度和尺寸应参照下面的说明来确定。另外，不言而喻地，附图包括在各个附图中尺寸关系和比例彼此不同的部分。
此外，下面所示的第一至第十实施方案是体现本技术的技术思想的装置和方法的示例，本技术的技术思想不限于下述的构成部分的材料、形状、结构、布置等。在权利要求书所界定的技术范围内，可以对本技术的技术思想进行各种改变。
按以下顺序进行说明。
1.第一实施方案
2.第二实施方案
3.第三实施方案
4.第四实施方案
5.第五实施方案
6.第六实施方案
7.第七实施方案
8.第八实施方案
9.第九实施方案
10.第十实施方案
[第一实施方案]
在第一实施方案中，将对其中本技术应用于作为背面照射型互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的光检测装置的示例进行说明。
《光检测装置的整体构成》
首先，对光检测装置1的整体构成进行说明。
如图1所示，根据本技术的第一实施方案的光检测装置1主要包括在平面图中具有二维平面形状的矩形形状的半导体芯片2。即，光检测装置1被安装在半导体芯片2上。如图35所示，光检测装置1摄取通过光学系统(光学透镜)102的来自被摄体的图像光(入射光106)，将在成像表面形成图像的入射光106的量转换成每个像素的电气信号，并且输出电气信号作为像素信号。
如图1所示，其上安装有光检测装置1的半导体芯片2具有设置在中心的矩形像素区域2A和设置在像素区域2A外以在包括彼此相交的X方向和Y方向的二维平面中围绕像素区域2A的周边区域2B。
例如，像素区域2A是接收由图35所示的光学系统102聚焦的光的受光面。在像素区域2A中，多个像素3在包括X方向和Y方向的二维平面中以矩阵形式布置。换句话说，像素3在二维平面中彼此相交的X方向和Y方向上均重复布置。另外，在本实施方案中，作为示例X方向和Y方向彼此垂直。与X方向和Y方向都垂直的方向是Z方向(厚度方向)。
如图1所示，多个接合焊盘14被布置在周边区域2B中。例如，多个接合焊盘14沿着半导体芯片2的二维平面中的四条边中的各者布置。多个接合焊盘14中的每一个是当半导体芯片2与外部设备电气连接时使用的输入/输出端子。
<逻辑电路>
如图2所示，半导体芯片2包括逻辑电路13，逻辑电路13包括垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7和控制电路8。逻辑电路13例如具有n沟道导电型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和p沟道导电型MOSFET作为场效应晶体管。
垂直驱动电路4例如由移位寄存器构成。垂直驱动电路4顺次选择所需的像素驱动线10，向所选的像素驱动线10供给驱动像素3的脉冲，并以行为单位驱动像素3。即，垂直驱动电路4选择性地在垂直方向上以行为单位顺次扫描像素区域2A中的像素3并且将来自像素3的基于根据像素3的光电转换元件所接收的光的光量而生成的信号电荷的像素信号通过垂直信号线11供给至列信号处理电路5。
例如，列信号处理电路5针对像素3的每列配置以针对像素的每列对从像素3的行输出的信号执行诸如噪声去除等信号处理。例如，列信号处理电路5执行诸如用于去除像素特定的固定图案噪声的相关双采样(CDS)和模拟-数字(AD)转换等信号处理。水平选择开关(未示出)连接在列信号处理电路5的输出级与水平信号线12之间。
水平驱动电路6例如由移位寄存器构成。水平驱动电路6顺次输出水平扫描脉冲到列信号处理电路5并且顺次选择列信号处理电路5的每个，并使来自列信号处理电路5的各者中的经过信号处理的像素信号输出至水平信号线12。
输出电路7对从列信号处理电路5的各者经由水平信号线12顺次供给的像素信号进行信号处理并输出因此而产生的像素信号。可以使用的信号处理的示例包括缓冲、黑电平调整、列差异校正和各种数字信号处理等。
控制电路8基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟信号生成时钟信号或控制信号作为垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等的操作基准。另外，控制电路8将生成的时钟信号或控制信号输出到垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6等。
<像素>
图3示出了像素3的构造示例的等效电路图。像素3包括光电转换元件PD、用于蓄积(保持)由光电转换元件PD光电转换的信号电荷的电荷蓄积区域(浮动扩散)FD以及用于将由光电转换元件PD光电转换的信号电荷传输到电荷蓄积区域FD的传输晶体管TR。其中，像素3包括电气连接至电荷蓄积区域FD的读出电路15。
光电转换元件PD根据所收到的光量生成信号电荷。另外，光电转换元件PD暂时蓄积(保持)所生成的信号电荷。光电转换元件PD具有电气连接到传输晶体管TR的源极区域的阴极侧和电气连接到基准电位线(例如，接地)的阳极侧。光电二极管例如用作光电转换元件PD。
传输晶体管TR的漏极区域与电荷蓄积区域FD电气连接。传输晶体管TR的栅极电极电气连接至像素驱动线10的传输晶体管驱动线(见图2)。
电荷蓄积区域FD暂时蓄积和保持从光电转换元件PD经由传输晶体管TR传输的信号电荷。
读出电路15读出蓄积在电荷蓄积区域FD中的信号电荷并输出基于信号电荷的像素信号。读出电路15包括但不限于放大晶体管AMP、选择晶体管SEL和复位晶体管RST作为像素晶体管。这些晶体管(AMP、SEL或RST)由具有例如由MOSFET构成，MOSFET具有例如由氧化硅膜(SiO2膜)制成的栅极绝缘膜、栅极电极和用作源极区域和漏极区域的一对主电极区域构成。晶体管可以是其栅极绝缘膜是硅氮化物膜(Si3N4膜)或硅氮化物膜和硅氧化物膜的层叠膜的金属绝缘体半导体FET(MISFET)。
放大晶体管AMP具有电气连接至选择晶体管SEL的漏极区域的源极区域，以及电气连接至电源线Vdd和复位晶体管的漏极区域的漏极区域。放大晶体管AMP的栅极电极电气连接至电荷蓄积区域FD和复位晶体管RST的源极区域。
选择晶体管SEL具有与垂直信号线11(VSL)电气连接的源极区域，和与放大晶体管AMP的源极区域电气连接的漏极。选择晶体管SEL的栅极电极电气连接至像素驱动线10的选择晶体管驱动线(见图2)。
复位晶体管RST具有电气连接至电荷蓄积区域FD和放大晶体管AMP的栅极电极的源极区域和电气连接至电源线Vdd和放大晶体管AMP的漏极区域的漏极区域。复位晶体管RST的栅极电极电气连接到像素驱动线10的复位晶体管驱动线(见图2)。
《光检测装置的具体构造》
接下来，参照图4对光检测装置1的具体构造进行说明。
<光检测装置的层叠结构>
如图4所示，光检测装置1包括半导体层20，半导体层20具有位于彼此相反侧的第一面S1和第二面S2。半导体层20由例如p型的第一导电类型的单晶硅基板构成。另外，光检测装置1包括具有层间绝缘膜31和配线层32的多层配线层30以及支撑基板33，它们顺次层叠在半导体层20的第一面S1一侧。另外，光检测装置1包括诸如钉扎层41、绝缘膜42A、遮光层43、平坦化膜44、作为光学元件的线栅偏振器60以及微透镜(片上透镜)45等部件，它们顺次层叠在半导体层20的第二面S2一侧。另外，光检测装置1具有设置在下文中将说明的光电转换区域20a中的凹凸部50。已经入射在光检测装置1上的入射光的至少一部分依次通过上述构成部件中的微透镜45、线栅偏振器60、平坦化膜44、绝缘膜42A、钉扎层41和半导体层20。另外，半导体层20的第一面S1有时可称为元件形成面或主面，其第二面S2有时可称为光入射面或背面。
<光电转换区域>
图5为示出沿图4的A-A切线的截面结构的水平截面图，并且图4是沿图5的C-C切线的截面结构的垂直截面图。如图4和图5所示，半导体层20具有被分离区域42划分的岛状的光电转换区域(元件形成区域)20a。光电转换区域20a针对每个像素3设置。另外，第二面S2的与光电转换区域20a的线栅偏振器60一侧的表面相对应的区域被称为面S2a。像素3的数量不限于图5中所示。分离区域42具有但不限于沟槽结构，在沟槽结构中例如分离沟槽20b形成在半导体层20中并且绝缘膜埋入分离沟槽20b中。
如图4所示，光电转换区域20a包括例如p型的第一导电类型的半导体区域(阱区域)21，和埋在阱区域21中的例如n型的第二导电类型的半导体区域(光电转换部)22。图3所示的光电转换元件PD被形成在光电转换区域20a中。光电转换区域20a对入射光进行光电转换以生成信号电荷。
<凹凸部>
如图4和图5所示，光电转换区域20a的光学元件(这里为线栅偏振器60)一侧具有凹凸部50。换句话说，凹凸部50形成在光电转换区域20a的光学元件侧。更具体地，光电转换区域20a的线栅偏振器60侧的面S2a具有凹凸部50。凹凸部50具有多个凹部51。更具体地，凹凸部50具有多个设置在面S2a中的凹部51。即，面S2a因凹部51而具有凹凸的形状。每个凹部51具有倒置的方形棱锥的形状并且具有四个三角形斜面52a、52b、52c和52d。斜面52a、52b、52c和52d中的每一个均是倾斜于半导体层20的厚度方向的平面。如图10和图11所示，这种凹凸部50将即将进入光电转换区域20a的光的一部分在与这部分光的行进方向相交的方向上反射。另外，图5示出了其中凹凸部50具有在X方向和Y方向各布置三个的总共九个凹凸部51。此外，在不必区分斜面52a、52b、52c和52d的情况下，斜面52a、52b、52c和52d在不区分的情况下被简称为斜面52。
<钉扎层>
钉扎层41沉积在半导体层20的与半导体层20的位于多层配线层30一侧的表面相反的表面(第二面S2)上。更具体地，钉扎层41沉积在包括面S2a和分离沟槽20b的内壁的区域中。沉积在面S2a(凹凸部50)上的钉扎层41的形状遵循凹凸部50的形状。更具体地，沉积在凹凸部50上的钉扎层41的形状遵循凹部51的形状。
使用具有负固定电荷的高电介质形成钉扎层41，使得在与半导体层20的界面处形成正电荷(空穴)蓄积区域并抑制暗电流的生成。当钉扎层41形成为具有负固定电荷时，通过负固定电荷将电场施加到与半导体层20的界面，从而形成正电荷蓄积区域。
钉扎层41使用例如铪氧化物(HfO2)形成。钉扎层41也可以使用锆氧化物(ZrO2)或钽氧化物(Ta2 O5)等形成。
<绝缘膜>
绝缘膜42A例如通过CVD方法沉积在钉扎层41的与钉扎层41的位于半导体层20侧的表面相反侧的表面上。绝缘膜42A例如是硅氧化物膜。隔着钉扎层41沉积在凹凸部50上的绝缘膜42A沉积以填充凹凸部50的凹部51的凹陷并使凹部51平坦化。
另外，隔着钉扎层41沉积在分离沟槽20b中的绝缘膜42A沉积以填充分离沟槽20b并使分离沟槽20b平坦化。隔着钉扎层41沉积在分离沟槽20b中的绝缘膜42A的一部分形成划分相邻光电转换区域20a的分离区域42。分离区域42具有其中绝缘膜42A埋入分离沟槽20b中的深沟槽隔离(DTI)结构。
<遮光层>
遮光层43层叠在绝缘膜42A的与钉扎层41侧的表面相反侧的表面上。更具体地，遮光层43设置在平面图中与分离区域42重叠的区域中。可以使用任何遮光材料作为遮光层43的材料，例如可以使用钨(W)、铝(Al)或铜(Cu)等。
<平坦化膜>
平坦化膜44形成为覆盖绝缘膜42A的与钉扎层41侧的表面相反侧的表面和遮光层43。例如，可以使用硅氧化物作为平坦化膜44的材料。
<线栅偏振器>
图6A为示出沿图4的B-B切线的截面结构的水平截面图，并且图4是示出沿图6A的C-C切线的截面结构的垂直截面图。如图6A所示，线栅偏振器60是这样的光学元件：其具有基底材料61和形成在基底材料61中的开口阵列62，选择特定光并将所选的光供给到光电转换区域20a。更具体地，线栅偏振器60是这样的光学元件：其根据下文将要说明的开口阵列62的开口63的排布方向选择具有特定偏振平面的光，并且将所选的光供给到光电转换区域20a。另外，线栅偏振器60被布置为在平面图中与光电转换区域20a重叠。更具体地，线栅偏振器60被布置为使得开口阵列62在平面图上与光电转换区域20a重叠。在线栅偏振器60的区域中，设置有开口阵列62的区域被称为开口区域60a，并且开口区域60a之间的区域被称为框架(frame)60b。
基底材料61包含如下所述地形成光反射层64a的材料、形成绝缘层64b的材料和形成光吸收层64c的材料。更具体地，基底材料61包含由这些材料制成的膜的层叠材料。这些材料中的形成光反射层64a的材料最接近光电转换区域20a。另外，形成光反射层64a的材料和形成光吸收层64c的材料由金属制成。因此，基底材料61具有金属膜。
开口阵列62具有以相等的间距布置在基底材料61中的多个开口63。开口63是在半导体层20的厚度方向上贯穿基底材料61的凹槽。开口阵列62在相邻的两个开口63之间具有由基体材料61制成的带状导体64。换句话说，开口阵列62形成多个以相等间距布置的带状导体64。
线栅偏振器60具有其中开口63(带状导体64)的排布方向彼此不同的多种类型的开口阵列62。例如，图6A示出了具有四种不同开口阵列62(开口阵列62a、62b、62c、62d)的线栅偏振器60的示例。开口阵列62a的开口63(带状导体64)的排布方向为X方向。开口阵列62b的开口63(带状导体64)的排布方向是与X方向成45度的方向。开口阵列62c的开口63(带状导体64)的排布方向是与X方向成90度的方向。开口阵列62d的开口63(带状导体64)的排布方向是与X方向成135度的方向。在不必区分开口63(带状导体64)的排布方向的情况下，开口阵列62a、62b、62c和62d不加区分地被简称为开口阵列62。
如图6C所示，开口63(带状导体64)的排布间距P0被设定为明显小于入射电磁波的有效波长。线栅偏振器60反射入射光的平行于带状导体64的偏振光La(消光轴光)，并传输入射光的垂直于带状导体64的偏振光Lb(透射轴光)。因此，线栅偏振器60用作仅传输特定方向的光的偏振器。在上述四个类型的开口阵列62a、62b、62c和62d中，开口63在不同的方向上排布，并且开口阵列62a、62b、62c和62d透过不同的方向上的偏振光。另外，与树脂偏振器相比，线栅偏振器60具有诸如高消光比、高耐热性和宽波长范围兼容性等特点。线栅偏振器60包含高反射率的金属材料以减少传输偏振损失。
此外，如图6B所示，带状导体64具有其中光反射层64a、绝缘层64b和光吸收层64c顺次层叠的构造。光反射层64a层叠在平坦化膜44的绝缘膜42a侧的表面相反侧的表面上。此外，带状导体64在层叠的光反射层64a、绝缘层64b和光吸收层64c的外周具有保护层64d。
光反射层64a反射入射光。光反射层64a可以由导电金属制成。这里，形成光反射层64a的金属的示例可以包括诸如铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)、钼(Mo)、铬(Cr)、钛(Ti)、镍(Ni)、钨(W)、铁(Fe)、硅(Si)、锗(Ge)、碲(Te)和钽(Ta)等金属材料和包含这些金属的合金材料。
光吸收层64c吸收入射光。用于形成光吸收层64c的材料的示例可以包括具有非零的消光系数k(即，具有吸光作用)的金属材料或合金材料。具体地，其示例可以包括诸如铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、钼(Mo)、铬(Cr)、钛(Ti)、镍(Ni)、钨(W)、铁(Fe)、硅(Si)、锗(Ge)、碲(Te)、锡(Sn)等金属材料和包含这些金属的合金材料。此外，形成光吸收层64c的材料的示例可以包括诸如FeSi2(特别是β-FeSi2)、MgSi2、NiSi2、BaSi2、CrSi2和CoSi2等硅基材料。特别地，通过使用铝或其合金，或者包含β-FeSi2、锗或碲的半导体材料作为形成光吸收层64c的材料，可以在可见光范围内获得高对比度(适当的消光比)。此外，为了在可见光以外的波长范围(例如，红外区域)具有偏振特性，优选使用银(Ag)、铜(Cu)或金(Au)等作为形成光吸收层64c的材料。这是因为这些金属的共振波长在红外区域附近。
绝缘层64b是例如由氧化硅膜制成的绝缘材料。绝缘层64b布置在光反射层64a和光吸收层64c之间。
保护层64d保护顺次层叠的光反射层64a、绝缘层64b和光吸收层64c。保护层64d可以由例如氧化硅膜形成。
另外，线栅偏振器60包括在带状导体64的平坦化膜44侧的端部相反侧的端部上层叠的平坦化膜65。平坦化膜65可以由例如氧化硅膜形成。
<层间绝缘膜>
这里，上述的绝缘膜42A和平坦化膜44一起被称为层间绝缘膜46。层间绝缘膜46是设置在半导体层20和作为光学元件的线栅偏振器60之间的绝缘层。更具体地，层间绝缘膜46是设置在光电转换区域20a(钉扎层41)和作为光学元件的线栅偏振器60之间的绝缘层。设置在光电转换区域20a(钉扎层41)和作为光学元件的线栅偏振器60之间的绝缘层具有几十nm(纳米)到几μm(微米)的厚度。
由线栅偏振器60选择的光穿过层间绝缘体46并被供给到光电转换区域20a。这时，将要进入光电转换区域20a的光的一部分被凹凸部50在与其初始方向不同的方向上反射。
《光检测装置的制造方法》
下面参照图7A至图7K说明光检测装置1的制造方法。首先，如图7A所示，准备半导体层20。更具体地，在半导体层20中形成n型半导体区域22。n型半导体区域22形成在半导体层20的p型半导体区域21中。
这里，虽然没有示出制造方法的细节，但构成传输晶体管TR、读出电路15和逻辑电路13等的晶体管和电荷蓄积区域FD等形成在图7A所示的半导体层20中的第一面S1附近的区域中。包括层间绝缘膜31和配线层32的多层配线层30层叠在半导体层20的第一面S1的一侧。此外，支撑基板33接合至多层配线层30的与多层配线层30的半导体层20侧的表面相反侧的表面。
接下来，如图7B所示，将用于形成凹凸部50的掩模层叠在半导体层20的第二面S2一侧。更具体地，用于硬掩模的膜71A形成在半导体层20的第二面S2一侧。膜71A例如是氧化硅膜。然后，使用已知的光刻技术和蚀刻技术在膜71A上形成抗蚀图案72。然后，用抗蚀图案72作为掩模来蚀刻膜71A以形成图7C中所示的硬掩模71。
然后，如图7C所示，对从硬掩模71的开口71B露出的半导体层20进行蚀刻以形成凹部51。更具体地，执行晶体各向异性蚀刻以在半导体层20中形成凹部51。此外，这些凹部51形成在半导体层20的稍后将成为光电转换区域20a的部分中。换句话说，凹部51形成在半导体层20中对应于光电转换区域20a的部分中。通过这个工序，凹凸部50形成在光电转换区域20a的第二面S2一侧。
接下来，如图7D所示，利用已知的光刻和蚀刻技术，在相邻的n型半导体区域22之间的p型半导体区域21中形成分离沟槽20b。通过这个工序，将光电转换区域20a划分为岛状。
然后，如图7E所示，钉扎层41沉积在半导体层20的第二面S2上，并执行热处理。在此工序之前，去除用于蚀刻的掩模。此后，如图7F所示，绝缘膜42A沉积在钉扎层41上。这时，凹凸部50的凹部51和分离沟槽20b的内部也被绝缘膜42A填满。由此，形成分离区域42。
接下来，如图7G所示，在绝缘膜42A上形成遮光层43，并且沉积平坦化膜44以覆盖遮光层43和绝缘膜42A。虽然此处未示出，遮光层43是通过将由形成遮光层43的材料制成的膜形成在绝缘膜42A上并使用已知的光刻和蚀刻技术而形成的。此外，虽然这里未示出，但平坦化膜44是通过沉积形成平坦化膜44的材料，然后通过化学机械抛光(CMP)方法等研磨和平坦化所沉积的材料的表面而形成的。
然后，如图7H所示，在平坦化膜44上顺次层叠由形成光反射层64a的材料制成的膜64aA、由形成绝缘层64b的材料制成的膜64bA和由形成光吸收层64c的材料制成的膜64cA。
接下来，在膜64cA上形成用于形成线栅偏振器60的带状导体64的掩模。更具体地，如图7I所示，用于硬掩模的膜73A形成在膜64cA上，并使用已知的光刻和蚀刻技术在其上形成抗蚀图案74。然后，使用抗蚀图案74作为掩模来蚀刻膜73A以形成图7J所示的硬掩模73。膜73A例如是氧化硅膜。
然后，如图7J所示，使用硬掩模73蚀刻膜64aA、膜64bA和膜64cA以形成开口63，并针对每个带状导体64切出光反射层64a、绝缘层64b和光吸收层64c。此后，虽然未示出，去除硬掩模73，并且形成保护层64d以覆盖切出的光反射层64a、绝缘层64b和光吸收层64c。因此，完成了带状导体64的形成。此后，如图7K所示，在带状导体64上形成平坦化膜65。因此，完成了线栅偏振器60的形成。
在形成线栅偏振器60后，虽然未示出，微透镜45形成在线栅偏振器60上，并且图4所示的光检测装置1基本完成。光检测装置1形成在半导体基板上的由划线(切割线)划分的多个芯片形成区域中的每一个中。通过沿着划线分割多个芯片形成区域，形成每一个上均安装有光检测装置1的半导体芯片2。
《第一实施方案的主要效果》
在说明第一实施方案的主要效果之前，首先说明图8所示的硅的灵敏度。图8中的虚线表示硅灵敏度的理想值。理想的硅灵敏度如图所示取决于波长。图8中的实线示出了在硅的光入射面(第二面S2)上发生的光反射的影响下的数值。实线示出了反射光与光干涉并导致硅灵敏度变化的状态。这种灵敏度的变化被称为波动(ripple)。下面参照图9更详细地说明这种光干涉。
图9示出了现有技术的光检测装置1'中的光干涉。现有技术的光检测装置1'包括线栅偏振器60、由硅制成的光电转换区域20a以及设置在线栅偏振器60和由硅制成的光电转换区域20a之间的层间绝缘膜46，但不包括凹凸部50。穿过线栅偏振器60和层间绝缘膜46的入射光L1将要进入硅，但入射光L1的一部分被硅的第二面S2反射并且成为反射光L2。这里，层间绝缘膜46例如由氧化硅制成，并且折射率为n＝1.45，并且形成光电转换区域20a的硅的折射率为n＝4。由于层间绝缘膜46的折射率与硅的折射率之间存在较大差异，根据斯涅耳定律，已经通过线栅偏振器60的光的一部分被层间绝缘膜46与硅之间的界面反射。
此外，由于线栅偏振器60的光反射层64a是由金属制成的，因此光反射层64a容易反射光。因此，在设置有线栅偏振器60的光检测装置中，部分反射光L2被光反射层64a再次反射，因此，生成从光反射层64a再次返回到光电转换区域20a的反射光L3。
此外，由于现有技术的光检测装置1'不具有凹凸部50，光电转换区域20a的第二面S2在X-Y平面上是平的。因此，当沿Z方向行进的入射光L1被第二面S2反射时，反射光L2也与入射光L1类似地沿Z方向行进。此外，当沿Z方向行进的反射光L2被光反射层64a反射时，反射光L3也与入射光L1和反射光L2类似地沿Z方向行进。以这种方式，虽然行进方向彼此不同，但入射光L1、反射光L2和反射光L3都沿Z方向行进。因此，根据这些光的波长和层间绝缘膜46的膜厚度d，入射光L1、反射光L2和反射光L3中至少两者可能彼此干涉。然后，当光干涉发生并且光强度加强或减弱时，发生硅灵敏度的波动(ripple)。
在设置有线栅偏振器60的光检测装置中，由于光反射层64a和层间绝缘膜46之间存在界面，所以生成了反射光L3。另外，由于反射光L3在设置有线栅偏振器60的光检测装置中生成，所以因反射光L3也发生光干涉。另一方面，在不包括线栅偏振器60的光检测装置中，首先不存在光反射层64a，因此不存在光反射层64a和层间绝缘膜46之间的界面，并且反射光L3也几乎不发生。因此，与没有设置线栅偏振器60的光电检测装置相比，在设置有线栅偏振器60的光电检测装置中更有可能因光干涉而生成波动，并且与没有设置线栅偏振器60的光电检测装置相比，生成的波动的振幅也可能更大。生成的波动的振幅可能比没有线栅偏振器60的光检测装置大。因此，即便在不设置线栅偏振器60时波动可以忽略不计，但线栅偏振器60的增设可能使其产生影响。因此，与不具有光学元件的光检测装置1'相比，具有诸如线栅偏振器等光学元件的光检测装置1'中会受到光干涉的更多影响。
另外，波动的发生取决于光的波长以及线栅偏振器60与硅之间的层间绝缘膜46的膜厚度d。因此，存在在特定膜厚度或特定波长时波动变大的情况。例如，由于层间绝缘膜46的膜厚度d在几十nm到100nm的数量级变化，所以波动发生的波长也会根据膜厚度d的变化而变化，这也会影响产品特性的变化。
与现有技术的这种光检测装置1'相比，根据本技术的第一实施方案中的光检测装置1设置有凹凸部50，其将即将进入光电转换区域20a的入射光L1的一部分反射到与这部分光的行进方向相交的方向上。如图10所示，在根据本技术的第一实施方案的光检测装置1中，入射光L1被凹部51的斜面52反射。这时，入射光L1相对于斜面52的入射角等于反射光L2相对于斜面52的反射角。例如，在入射光L1沿Z方向行进并且与斜面52接触时，反射光L2不是沿Z方向反射，而是沿与Z方向相交的方向，即沿倾斜方向反射。反射光L2倾斜行进并且被光反射层64a与层间绝缘膜46之间的界面反射。更具体地，反射光L2被表面64a1反射，该表面是光反射层64a的位于光电转换区域20a侧的端面。这时，反射光L2倾斜地入射到表面64a1，并且反射光L2相对于表面64a1的入射角等于反射光L3相对于表面64a1的反射角。因此，反射光L3沿与反射光L2的行进方向相交的方向被反射。
这样，在根据本技术的第一实施方案的光检测装置1中，入射光L1、反射光L2和反射光L3以不返回它们的原始方向的方式被反射。因此，入射光L1、反射光L2和反射光L3中的至少两者之间的干涉能够被抑制，而不用取决于光的波长和层间绝缘膜46的膜厚度d。更具体地，通过设置凹凸部50，反射光L2的反射方向与入射光L1的行进方向相交，因此可以抑制入射光L1和反射光L2之间的干涉。此外，由于反射光L2被凹凸部50倾斜地反射，即使光反射层64a和层间绝缘膜46之间存在界面，与光反射层64a的表面64a1接触的反射光L2在与反射光L2的行进方向相交的方向上被反射。因此，能够抑制反射光L2和反射光L3之间的干涉。这样，如图10和图11所示，尽管光仍被线栅偏振器60和层间绝缘膜46之间的界面以及层间绝缘膜46和光电转换区域20a之间的界面反射，但是光被凹凸部50在不同方向上反射，因此能够在不取决于光的波长和层间绝缘膜46的膜厚度d的情况下抑制干涉。因此，即使在具有诸如线栅偏振器60的光学元件的光检测装置1的情况下，也能够抑制波动的发生并且能够抑制产品特性的变化。
尽管凹凸部50具有多个凹部51，但它可以只有一个凹部51，如图12所示。在这种情况下，凹部51的尺寸可以比设置有多个凹部时大。即使在这种构造中，由于凹部51具有斜面52a、52b、52c和52d，所以能够获得与具有多个凹部的情况相同的效果。
另外，带状导体64具有光反射层64a、绝缘层64b、光吸收层64c和保护层64d，但带状导体64可以至少具有光反射层64a。此外，虽然线栅偏振器60具有空气间隙结构，但它可以具有其他结构。例如，可以在开口63中埋入绝缘膜。
此外，在上述的制造方法中，分离沟槽20b是在凹部51形成之后形成的，但是凹部51可以在分离沟槽20b形成之后形成。
[第二实施方案]
下面将说明图13和图14所示的本技术的第二实施方案。根据第二实施方案的光检测装置1与上述根据第一实施方案的光检测装置1的不同之处在于，它具有凹槽51A来代替具有倒置的方形棱锥形状的凹部51。除此之外，根据第二实施方案的光检测装置1的构造与上述第一实施方案的光检测装置1的构造基本相同。另外，将以相同的附图标记标注已经说明的构成元件，并且将省略其说明。
<凹凸部>
光检测装置1具有凹凸部50A来代替第一实施方案的凹凸部50。换句话说，凹凸部50A形成在光电转换区域20a的光学元件一侧。凹凸部50A具有多个在半导体层20的厚度方向上凹陷的凹槽51A。更具体地，凹槽51A形成在光电转换区域20a中并且从光电转换区域20a的面S2a一侧在半导体层20的厚度方向上凹陷。即，面S2a因沟槽51A而具有凹凸的形状。图13和图14示出了其中凹凸部50A有三个凹槽51A的示例，但凹槽的数量不限于此。多个凹槽51A沿第一方向(例如X方向)以相等的间隔排布。
即使是通过这种构造的凹凸部50A，与第一实施方案的凹凸部50的情况类似地，入射光L1、反射光L2和反射光L3不会被反射回到它们初始的方向。
《第二实施方案的主要效果》
即使使用根据第二实施方案的光检测装置1，也能够获得与根据上述第一实施方案的光检测装置1的效果相同的效果。
虽然多个凹槽51A沿第一方向以相等的间隔布置，但凹槽51A可以以不同的角度布置以使它们的中心部分彼此重叠。图15示出了四个凹槽51A被布置成相对于X方向形成0°、45°、90°和135°的示例。这样，多个凹槽51A可以布置为星形。另外，图16还示出了其中两个凹槽51A被布置成相对于X方向形成0°和90°的示例。这样，凹槽51A可以布置成十字形。
另外，多个凹槽51A可以沿彼此相交的第一方向和第二方向布置。图17示出了其中凹槽51A在X方向和Y方向上各布置三个的示例。在这种情况下，凹槽51A在平面图上可以是方形的。
[第三实施方案]
下面将说明图18所示的本技术的第三实施方案。根据第三实施方案的光检测装置1与根据上述第一实施方案的光检测装置1的不同之处在于，它具有设置有线栅偏振器60的像素3和未设置线栅偏振器60的像素3B。除此之外，根据第三实施方案的光检测装置1的构造与上述第一实施方案中的光检测装置1的构造基本相同。另外，将以相同的附图标记标注已经说明的构成元件，并且将省略其说明。
<像素>
如图所示，像素3B未设置线栅偏振器60。这未设置有线栅偏振器60的像素不具有凹凸部50。设置有线栅偏振器60的像素3具有凹凸部50。
《第三实施方案的主要效果》
即使使用根据第三实施方案的光检测装置1，能够获得与根据上述第一实施方案的光检测装置1的效果相同的效果。
在这个第三实施方案中，未设置有线栅偏振器60的像素3B不具有凹凸部50。然而，如图19所示，与设置有线栅偏振器60的像素3类似地，未设置有线栅偏振器60的像素3B也可以被形成为具有凹凸部50。在这种情况下，形成凹凸部50的步骤可以与第一实施方案中的步骤相同，并因此能够降低改变工艺的成本。
[第四实施方案]
下面将说明图20至图22所示的本技术的第四实施方案。根据第四实施方案的光检测装置1与根据上述第一实施方案的光检测装置1不同之处在于：它具有滤色器，并且凹凸部50仅设置于在平面图中与用于对第一颜色进行颜色分离的滤色器重叠的光电转换区域中。除此以外，根据第四实施方案的光检测装置1的构造与上述第一实施方案的光检测装置1的构造基本相同。另外，将以相同的附图标记标注已经说明的构成元件，并且将省略其说明。
<滤色器>
如图20所示，光检测装置1设置有滤色器层47。滤色器层47被设置在微透镜45和线栅偏振器60之间。更具体地，滤色器层47层叠在线栅偏振器60的层间绝缘体46一侧的表面相反侧的表面上。例如，滤色器层47对从光检测装置1的光入射面侧入射并且已经穿过微透镜45的入射光进行颜色分离，并且将颜色分离后的入射光供给至线栅偏振器60。滤色器层47具有多个分离不同颜色的滤色器48。图21和图22示出了其中滤色器层47具有四种滤色器48(滤色器48R、48G、48B和48Ir)的示例。用于红色的滤色器47R分离出红色，用于绿色的滤色器47G分离出绿色，用于蓝色的滤色器47B分离出蓝色，用于近红外光的滤色器47Ir分离出近红外光。如果不需要区分滤色器所分离的颜色，滤色器48R、48G、48B和48Ir不加区分而被简称为滤色器48。滤色器48被布置为在平面图中与开口阵列62和光电转换区域20a重叠。
下面将对滤色器48进行更详细的说明。如图21所示，滤色器48被布置为在平面图中与多个开口阵列62重叠。更具体地，滤色器48被布置为在平面图中与被布置为与两行和两列的四个开口阵列62(开口阵列62a、62b、62c和62d)重叠。此外，如图21和图22所示，滤色器48被布置为在平面图中与多个光电转换区域20a重叠。更具体地，滤色器48被布置为在平面图中与排布成两行和两列的四个光电转换区域20a重叠。
这里，光的干涉取决于层间绝缘膜46的波长和膜厚度d。因此，在具有滤色器48的光检测装置1中，多种颜色的光中的某些颜色(第一颜色)可能比其他颜色(第二颜色)更强烈地被干涉影响。第四实施方案所示的示例假定干涉对近红外光有着更强烈的影响。更具体地，示例将基于近红外光是第一颜色，而红、绿、蓝是第二颜色的假定进行说明。此外，为了区分用于颜色分离第一颜色的滤色器48和用于颜色分离第二颜色的滤色器48，用于颜色分离第一颜色的滤色器48被称为第一滤色器481，并且用于颜色分离第二颜色的滤色器48被称为第二滤色器482。在第四实施方案所示的示例中，用于近红外光的滤色器48Ir被称为第一滤色器481，其他滤色器48R、48G和48B被称为第二滤色器482。
如图22所示，在平面图中与第一滤色器481重叠的光电转换区域20a具有凹凸部50。另一方面，在平面图中与第二滤色器482重叠的光电转换区域20a不具有凹凸部50。即，在平面图中与第一滤色器481或第二滤色器482中任一个重叠的光电转换区域20a中，只有在平面图中与第一滤色器481重叠的光电转换区域20a具有凹凸部50。
《第四实施方案的主要效果》
即使使用根据第四实施方案的光检测装置1，也能够获得与根据上述第一实施方案的光检测装置1的效果相同的效果。
另外，由于只有在平面图中与第一滤色器481重叠的光电转换区域20a具有凹凸部50，因此即使在具有特定颜色的光被干涉强烈影响的情况下，干涉的影响也能够被抑制。
根据第四实施方案的光检测装置1的滤色器48被布置为在平面图中与多个开口阵列62和多个光电转换区域20a重叠，但滤色器48可以被布置为与单个开口阵列62和单个光电转换区域20a重叠。
另外，虽然假定近红外光为第一颜色，但其他颜色可以是第一颜色。此外，虽然第一颜色仅为一种颜色，但可以包括多种颜色。
[第五实施方案]
下面将说明图23A和图23B所示的本技术的第五实施方案。根据第五实施方案的光检测装置1与根据上述第一实施方案的光检测装置1不同之处在于，它具有等离子体滤波器作为光学元件来代替线栅偏振器60。除此之外，根据第五实施方案的光检测装置1的构造与上述第一实施方案的光检测装置1的构造基本相同。另外，将以相同的附图标记标注已经说明的构成元件，并且将省略其说明。
<等离子体滤波器>
光检测装置1包括等离子体滤波器60D作为光学元件。等离子体滤波器60D是利用表面等离子体共振的滤色器。等离子体滤波器60D具有如下结构，其中具有光波长的一半左右的周期性孔阵列形成在氧化物膜上的金属薄膜中并且被氧化物膜覆盖，并因此起到在金属与氧化物之间的界面处激发和传播具有由孔阵列的周期确定的特定频率分量的表面等离子体的滤色器。即，等离子体滤波器60D是选择特定光并将所选择的光供给到光电转换区域20a的光学元件。
等离子体滤波器60D具有基底材料61D和形成在基底材料61D中的开口阵列62D。在等离子体滤波器60D的区域中，设置有开口阵列62D的区域被称为开口区域60Da，并且开口区域60Da之间的区域被称为框架60Db。
基底材料61D是金属膜。更具体地，基底材料61D是金属薄膜。这里，形成基底材料61D的金属的示例可以包括诸如铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)、钼(Mo)、铬(Cr)、钛(Ti)、镍(Ni)、钨(W)、铁(Fe)、硅(Si)、锗(Ge)、碲(Te)和钽(Ta)以及包含这些金属的合金材料。
开口阵列62D具有在基底材料61D中以相等的间距布置的多个开口63D。开口63D在平面上是在半导体层20的厚度方向上贯穿基底材料61D的圆孔。
等离子体滤波器60D具有开口63D的直径和排布间距不同的多种类型开口阵列62D。等离子体滤波器60D所选择的光是由开口63D的直径和排布间距中的至少一个决定的。图23A和图23B示出了两种类型的开口阵列62D(开口阵列62Da和62Db)。等离子体滤波器60D所具有的开口阵列62D的类型并不限于两种并且可以是一种或三种或更多种。开口阵列62Da的开口63Da的直径小于开口阵列62Db的开口63Db的直径。在不必区分开口阵列62D的类型的情况下，开口阵列62Da和62Db不加区分地被简称为开口阵列62D。
此外，如图23B所示，等离子体滤波器60D包括填充开口63D并且覆盖基底材料61D的绝缘层66D。绝缘层66D例如是氧化硅膜。
每个开口63D作为波导。波导通常具有由诸如其边长和直径等形状确定的截止频率和截止波长，并且具有不传播频率等于或者低于截止频率(或波长等于或者大于截止波长)的光的特性。开口63D的截止波长主要取决于开口63D的直径，并且直径越小，截止波长越短。开口63D的直径被设定为小于要透过的光的波长的值。
另一方面，当光进入其中开口63D以等于或者短于光的波长的短间距周期性地形成的基底材料61D时，会出现其中透过具有长于开口63D的截止波长的波长的光的现象。这种现象被称为等离子体的反常透射现象。这种现象在基底材料61D与其上的绝缘层66D之间的边界处激发表面等离子体的时候发生。
这里，等离子体滤波器60D在光检测装置1中的位置与线栅偏振器60的位置相同。即，层间绝缘膜46设置在等离子体滤波器60D和半导体层20之间。等离子体滤波器60D被布置为在平面图中与光电转换区域20a重叠。更具体地，等离子体滤波器60D被布置为使得在平面图中开口阵列62D与光电转换区域20a重叠。
由于等离子体滤波器60D的基底材料61D由金属膜制成，它容易反射光。由于等离子体过滤器60D和层间绝缘膜46之间存在界面，所以会生成反射光L3，这与线栅偏振器60的情况类似。然而，在根据本技术第五实施方案的光检测装置1中，与根据本技术的第一实施方案的光检测装置1的情况类似地，光电转换区域20a设置有凹凸部50，并且因此能够抑制光干涉。
《第五实施方案的主要效果》
即使使用根据第五实施方案的光检测装置1，也能够获得与根据上述第一实施方案的光检测装置1的效果相同的效果。
[第六实施方案]
下面将说明图24所示的本技术的第六实施方案。根据第六实施方案的光检测装置1与根据上述第一实施方案的光检测装置1的不同之处在于，它具有导模共振(guided moderesonance,GMR)滤色器作为光学元件来代替线栅偏振器60。除此之外，根据第六实施方案的光检测装置1的构造与上述第一实施方案的光检测装置1的构造基本相同。另外，将以相同的附图标记标注已经说明的构成元件，并且将省略其说明。虽然图24中说明了狭缝式衍射光栅，但也可以使用孔阵列式衍射光栅。
<GMR滤色器>
光检测装置1包括GMR滤色器60E作为光学元件。GMR滤色器60E包括衍射光栅64E和波导65E并用作仅透射具有与衍射光栅64E的衍射角和波导65E的波导模式相匹配的波长的光的滤色器。即，GMR滤色器60E是选择特定光并将选择的光供给到光电转换区域20a的光学元件。
GMR滤色器60E包括层叠在层间绝缘膜46的与钉扎层41一侧的表面相反的一侧的表面上的波导65E，以及层叠在波导65E的与层间绝缘膜46一侧的表面相反的一侧的表面上的基底材料61E。衍射光栅64E形成在基底材料61E中。更具体地，衍射光栅64E是在基底材料61E中形成的开口阵列62E。开口阵列62E具有以相等的间距布置在基底材料61E中的多个开口63E。开口63E是在半导体层20的厚度方向上贯穿基底材料61E的凹槽。即，GMR滤色器60E具有基底材料61E和在基底材料61E中形成的开口阵列62E。
基底材料61E是金属膜。更具体地，基底材料61是金属薄膜。形成基底材料61E的金属的示例包括铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)、钼(Mo)、铬(Cr)、钛(Ti)、镍(Ni)、钨(W)、铁(Fe)、硅(Si)、锗(Ge)、碲(Te)和钽(Ta)以及包含这些金属的合金材料。
这里，GMR滤色器60E在光检测装置1中的位置与线栅偏振器60的位置相同。即，层间绝缘膜46设置在GMR滤色器60E和半导体层20之间。GMR滤色器60E被布置为在平面图中与光电转换区域20a重叠。更具体地，GMR滤色器60E被布置为使得在平面图中开口阵列62E(衍射光栅64E)与光电转换区域20a重叠。
由于GMR滤色器60E的基底材料61E由金属膜制成，它容易反射光。由于GMR滤色器60E和层间绝缘膜46之间存在界面，所以生成反射光L3，这与线栅偏振器60的情况类似。然而，在根据本技术第六实施方案的光检测装置1中，与根据本技术的第一实施方案的光检测装置1的情况类似地，光电转换区域20a设置有凹凸部50，并且因此能够抑制光干涉。
《第六实施方案的主要效果》
即使使用根据第六实施方案的光检测装置1，也能够获得与根据上述第一实施方案的光检测装置1相同的效果。
[第七实施方案]
下面将说明图25所示的本技术的第七实施方案。根据第七实施方案的光检测装置1与根据上述第一实施方案的光检测装置1的不同之处在于，它具有电介质多层膜滤色器作为光学元件来代替线栅偏振器60，除此之外，根据第七实施方案的光检测装置1的构造与上述第一实施方案的光检测装置1的构造基本相同。另外，将以相同的附图标记标注已经说明的构成元件，并且将省略其说明。
<滤色器>
图25示出了包括电介质多层膜(dielectric multilayer film)滤色器60F和波导模共振光栅61F的滤色器62F。光检测装置1包括这种滤色器62F。滤色器62F在光检测装置1中的位置与线栅偏振器60的位置相同。滤色器62F层叠在层间绝缘膜46的与钉扎层41一侧的表面相反的一侧的表面上。层间绝缘膜46设置在滤色器62F与半导体层20之间。滤色器62F被布置为在平面图中与光电转换区域20a重叠。
<波导模共振光栅>
波导模共振光栅61F是通过在层间绝缘膜46的与钉扎层41一侧的表面相反的一侧的表面上顺次层叠下部包层61F1、波导衍射层61F2和上部包层61F3而形成。
<电介质多层膜滤色器>
光检测装置1包括上述电介质多层膜滤色器60F作为光学元件。电介质多层膜滤色器60F用作这样的滤色器：该滤色器含有控制层和具有不同折射率的多个介质层，通过根据要选择的波长将控制层形成为具有不同的膜厚度来选择光，并且仅允许选择的光透过。即，电介质多层膜滤色器60F是这样的光学元件：其含有具有不同折射率的多层电介质材料，根据电介质材料的膜厚度利用光的干涉选择特定光，并将选择的光供应到光电转换区域20a。滤色器62F的区域62FB选择蓝光B，滤色器62F的区域62FG选择绿光G，并且滤色器62F的区域62FR选择红光R。
电介质多层膜滤色器60F是包括其中低折射率层和高折射率层交替层叠的多层膜63F的滤色器。如图25所示，多层膜63F是通过在波导模共振光栅61F的与层间绝缘膜46一侧的表面相反的一侧的表面上顺次层叠下部镜层64F、控制层65F和上部镜层66F而形成的。在下部镜层64F中，从波导衍射层61F2的与层间绝缘膜46一侧的表面相反的一侧的表面顺次层叠高折射率层64F1、低折射率层64F2和高折射率层64F3。在上部镜层66F中，从控制层65F一侧顺次层叠高折射率层66F1、低折射率层66F2和高折射率层66F3。因此，下部镜层64F和上部镜层66F用作反射面彼此相面对的镜子。
控制层65F由低折射率层形成并且引起被下部镜层64F和上部镜层66F的反射面多次反射的光的干涉。因此，通过改变控制层65F的厚度，多层膜63F能够构成透过不同波长的光的电介质多层膜滤色器60F。低折射率材料(例如，氧化硅(SiO2，折射率1.45))可以作为低折射率层64F2和66F2以及控制层65F的材料。另外，具有比低折射率层64F2、65F和66F2的折射率高的高折射率材料(例如，氧化钛(TiO2，折射率2.5))可以用作高折射率层64F1、64F3、66F1和66F3的材料。低折射率处理和高折射率材料可以为硅的氮化物(SixNy)、碳化硅(SiC)、钽的氧化物(TaxOy)、氧化铝(AlO2)、氧化铪(HfO2)或非晶硅(a-Si)中的任一种。
电介质多层膜滤色器60F利用干涉本身。因此，当在层间绝缘膜46中发生光干涉(波动)，预计这样的干涉会影响到电介质多层膜滤色器60F的透射特性。
然而，在根据本技术的第七实施方案中的光检测装置1中，与根据本技术的第一实施方案的光检测装置1类似地，光电转换区域20a设置有凹凸部50，并且能够抑制光干涉。因此，能够防止由于波动引起的电介质多层膜滤色器60F的透射特性的变化。
《第七实施方案的主要效果》
即使使用根据第七实施方案的光检测装置1，也能够获得与根据上述第一实施方案的光检测装置1相同的效果。
尽管根据第七实施方案的光检测装置1既具有电介质多层膜滤色器60F，又具有波导模共振光栅61F，但它可以只具有电介质多层膜滤色器60F。
[第八实施方案]
下面将说明图26所示的本技术的第八实施方案。根据第八实施方案的光检测装置1与根据上述第一实施方案的光检测装置1的不同之处在于，它具有光子晶体滤色器作为光学元件来代替线栅偏振器60。除此之外，根据第八实施方案的光检测装置1的构造与上述第一实施方案的光检测装置1的构造基本相同。另外，将以相同的附图标记标注已经说明的构成元件，并且将省略其说明。
<光子晶体滤色器>
光检测装置1包括光子晶体滤色器60G作为光学元件。光子晶体滤色器60G利用光的衍射、散射和干涉通过周期性结构来控制光的传输。光子晶体滤色器60G是其折射率依照光的波长等级周期性地变化的结构。光子晶体滤色器60G是含有具有不同折射率的多层电介质材料，利用光的干涉来根据电介质材料的膜厚度来选择特定的光并将选择的光供给到光电转换区域20a的光学元件。
这里，根据第七实施方案的电介质多层膜滤色器60F在一维方向上改变折射率差，而光子晶体滤色器60G在二维或三维方向上改变折射率。换句话说，根据第七实施方案的电介质多层膜滤色器60F可以被称为一维的光子晶体滤色器60G。
图26示出了木桩式三维光子晶体滤色器60G作为光子晶体滤色器60G的示例。木桩式三维光子晶体滤色器60G具有其中组合有多个柱状高折射介质61G的结构。
与电介质多层膜滤色器60F类似地，光子晶体滤色器60G也利用干涉本身。因此，如果在层间绝缘膜46中发生光干涉(波动)，预计会影响光子晶体滤色器60G的透射特性。
然而，在根据本技术的第八实施方案的光检测装置1中，与根据本技术的第一实施方案的光检测装置1的情况类似地，光电转换区域20a中设置有凹凸部50，并且能够抑制光干涉。因此，能够防止波动导致光子晶体滤色器60G的透射特性的变化。
《第八实施方案的主要效果》
即使使用根据第八实施方案的光检测装置1，也能够获得与根据上述第一实施方案的光检测装置1的效果相同的效果。
[第九实施方案]
下面将说明图27所示的本技术的第九实施方案。根据第九实施方案的光检测装置1与根据上述第一实施方案的光检测装置1的不同之处在于，它具有划分光电转换区域并且是由金属制成的遮光壁49，并且遮光壁49和线栅偏振器60H彼此一体地设置的。除此之外，根据第九实施方案的光检测装置1的构造与上述第一实施方案的光检测装置1的构造基本相同。另外，将以相同的附图标记标注已经说明的构成元件，并且将省略其说明。另外，图27中沿A-A切线的截面结构与图5所示的水平截面图相同，并且图27中沿B-B切线的截面结构与图6A所示的水平截面图相同。因此，将参照图5和图6A对本实施方案进行说明。在这种情况下，表示线栅偏振器的附图标记应该被读作“60H”来代替图5和图6A中所示的“60”。
<光检测装置的层叠结构>
如图27所示，光检测装置1包括顺次层叠在半导体层20的第一面S1一侧的多层配线层30和支撑基板33，多层配线层30包括层间绝缘膜31和配线层32。另外，光检测装置1包括顺次层叠在半导体层20的第二面S2一侧的诸如钉扎层41、绝缘膜42A、作为光学元件的线栅偏振器60H、绝缘膜42B和微透镜(片上透镜)45等部件。另外，光检测装置1在光电转换区域20a中具有凹凸部50。入射到光检测装置1上的入射光的至少部分顺次透过上述构成元件中的微透镜45、绝缘膜42B、线栅偏振器60H、绝缘膜42A、钉扎层41和半导体层20。钉扎层41用作在半导体层20的第二面S2(如下所述的面S2a)一侧的抗反射膜。
<层叠金属膜>
如图27所示，使用作为一个层叠金属膜的层叠金属膜80彼此一体地设置将在下文中说明的遮光壁49和线栅偏振器60H。更具体地，形成遮光壁49的金属和作为光学元件的线栅偏振器60H的金属膜是作为层叠金属膜的层叠金属膜80的不同部分。这一个层叠金属膜是在一个膜形成过程中层叠的金属膜，并且甚至不同的部分都是由相同的材料(相同的金属)制成的并且是无边界的连续地彼此连接。因此，形成遮光壁49的金属和线栅偏振器60H的金属膜的金属是相同的，并且遮光壁49和线栅偏振器60H是无边界彼此连续连接的。层叠金属膜80在周边区域2B中从第二面S2一侧与半导体层20连接。因此，层叠金属膜80的电位，即遮光壁49和线栅偏振器60H的电位固定在半导体层20的电位(基准电位，例如，接地)。形成层叠金属膜80的金属的示例可以包括铝(Al)、银(Ag)、钨(W)等。在本实施方案中，假定层叠金属膜80是由铝制成的。
<线栅偏振器>
如图27所示，线栅偏振器60H设置的比遮光壁49更靠近微透镜45。如图6A所示，线栅偏振器60H是这样的光学元件：其具有基底材料61和在基底材料61中形成的开口阵列62，选择特定光并将所选的光供给到光电转换区域20a。线栅偏振器60H的基底材料61具有作为设置有开口阵列62的区域的开口区域60a和作为开口区域60a之间的区域的框架60b(框架区域)。开口区域60a被布置在平面图中与光电转换区域20a重叠的位置。另外，基底材料61具有金属膜。在本实施方案中，基底材料61的金属膜是一层，如图27所示。而基底材料61所具有的金属膜是层叠金属膜80的一部分。更具体地，基底金属61是由层叠金属膜80形成的。框架60b被布置于在厚度方向上与遮光壁49重叠的位置，即在平面图上与遮光壁49重叠的位置。框架60b也作为第一实施方案中记载的遮光层43。框架60b具有屏蔽从相邻的像素3泄漏的杂散光的功能。因此，在本实施方案中，不需要在线栅偏振器60H和光电转换区域20a之间单独设置遮光层43，并且能够防止线栅偏振器60H和光电转换区域20a之间的距离增大。
<半导体层>
如图27所示，半导体层20具有被分离区域42划分的岛状的光电转换区域(元件形成区域)20a。半导体层20具有在平面图中布置为阵列的多个光电转换区域20a。光电转换区域20a是针对每个像素3设置的。像素3的数量不限于图27中所示的那些。另外，光电转换区域20a的至少一部分具有光电转换入射光的功能就足够了。第二面S2的与光电转换区域20a的线栅偏振器60H一侧的表面相对应的区域被称为面S2a。分离区域42具有如下沟槽结构：其中，分离沟槽20b形成在半导体层20中并且绝缘膜42A的一部分和由金属制成的金属遮光壁49埋入分离沟槽20b中。半导体层20在平面图中与分离区域42重叠的位置处设置有浅沟槽ST。浅沟槽ST面对着第一面S1。如图27和图6中所示，光电转换区域20a具有凹凸部50。凹凸部50具有形状为倒置的方形棱锥形状的凹部51。由于凹凸部50在第一实施方案中已经说明，所以省略了其详细说明。下面将对遮光壁49进行说明。
<遮光壁>
如图27所示，绝缘膜42A设置在分离沟槽20b中的遮光壁49和半导体层20之间。遮光壁49和半导体层20被绝缘膜42A绝缘。遮光壁49具有沿Z方向和X方向延伸的部分和沿Z方向和Y方向延伸的部分。图27示出了垂直于Y方向的光检测装置1的切面的构造和沿Z方向和Y方向延伸的遮光壁49的一部分的截面。虽然沿Z方向和X方向延伸的遮光壁49的部分未在图中示出，垂直于X方向的光检测装置1的切面的构造与图27中所示的遮光壁49的截面的形状相同。通过这种构造，遮光壁49划分光电转换区域20a。光电转换区域20a从侧面被连续地包围。通过这种构造，遮光壁49使光电转换区域20a彼此之间遮光，并在光学上将光电转换区域20a彼此分离。遮光壁49优选由具有低光吸收率的金属制成，例如铝(Al)或银(Ag)。通过使用具有低光吸收率的金属形成遮光壁49，能够减少被遮光壁49吸收的光，并且增加反射的光。这样，能够增加被遮光壁49反射并返回到半导体区域(光电转换部)22的光量。
遮光壁49与线栅偏振器60H的框架60b无边界地连续连接。更具体地，遮光壁49的在线栅偏振器60H一侧的在Z方向上的端部无边界地连续连接至框架60b的在半导体层20一侧的表面。以这种方式，遮光壁49连续地连接到框架60b而没有边界，因此即使透过线栅偏振器60H的光倾斜地行进，光也难以进入相邻的像素。因而，能够抑制颜色混合的增加。
<绝缘膜>
绝缘膜42A设置在线栅偏振器60H和光电转换区域20a之间，并在水平方向上延伸。绝缘膜42A将光电转换区域20a的凹凸部50平坦化。绝缘膜42A被朝着线栅偏振器60H延伸的遮光壁49划分为与两个相邻的光电转换区域20a相对应的区域。更具体地，沿Z方向和Y方向延伸的遮光壁49的部分将绝缘膜42A划分为与沿X方向相邻的两个光电转换区域20a相对应的区域。此外，沿Z方向和X方向延伸的遮光壁49的部分将绝缘膜42A划分为与沿Y方向相邻的两个光电转换区域20a相对应的区域。因此，能够防止绝缘膜42A成为颜色混合(串扰)的路径。
沿着面S2a沉积的绝缘膜42A的部分(即位于面S2a和线栅偏振器60H之间的部分)的膜厚度d1等于或者大于埋入分离沟槽20b中的绝缘膜42A的部分的膜厚d2(d1≥d2)。沿着面S2a沉积的绝缘膜42A的部分形成得比较厚以便用CMP方法平坦化凹凸部50的凹凸不平。绝缘膜42A是由例如(但不限于)氧化硅形成的。绝缘膜42B也是由例如(但不限于)氧化硅形成的。
《光检测装置的制造方法》
下面将参照图28A至图28E说明光检测装置1的制造方法。对于已经在第一实施方案等中说明的工序，省略形成方法的详细说明。
首先，将半导体基板制备成图28A所示的状态。更具体地，制备其中形成光电转换区域20a和朝着第二面S2开口的分离沟槽20b的半导体层20。接下来，如图28B所示，执行晶体各向异性蚀刻以在半导体层20的第二面S2一侧形成凹凸部50。此后，如图28C所示，钉扎层41和绝缘膜42A沉积在半导体层20的暴露表面(第二面S2)上。在图28C所示的状态下，钉扎层41和绝缘膜42A沉积在分离沟槽20b的壁面上，并没有完全填充分离沟槽20b。随后，通过CMP方法对绝缘膜42A的暴露表面进行平坦化。此外，使用已知的光刻技术和蚀刻技术在周边区域形成开孔h。开孔h贯穿绝缘膜42A和钉扎层41并且到达半导体层20。
接下来，如图28D所示，用已知的方法在绝缘膜42A的暴露表面上沉积层叠金属膜80。通过这个过程，分离沟槽20B的内部被层叠金属膜80填满，同时，层叠金属膜80沉积在绝缘膜42A的平坦的暴露表面和开孔h中。
如图28E所示，使用已知的光刻技术和蚀刻技术，在沉积于绝缘膜42A的平坦的暴露表面上的层叠金属膜80的一部分中形成开口阵列62。例如，使用已知的光刻技术和干蚀刻形成开口阵列62。此时，累积在层叠金属膜80中的电荷就会通过沉积在开孔h中的层叠金属膜80的部分流向半导体层20。因此，能够抑制电弧作用(arcing)的影响。因此，获得具有开口区域60a和框架60b的线栅偏振器60H。由于后续处理可以通过已知的方法来执行，因此这里省略对其的说明。
《第九实施方案的主要效果》
在说明第九实施方案的主要效果之前，首先，下面对现有技术的光检测装置进行说明。在现有技术的光检测装置中，透过线栅偏振器的光倾斜地通过设置在线栅偏振器与光电转换区域之间的绝缘膜行进，这会引起相邻像素中的混色。另外，如果倾斜通过半导体层20行进的光大量通过分离区域42，相邻像素中混色的可能性增大。因此，这可能使线栅偏振器60H的消光比劣化。此外，作为光检测装置的分辨率性能的指标的调制传递函数(MTF)也可能劣化。特别地，近红外光相对于硅具有较小的吸收系数，并且在硅中传播的时间比其他波长(可见光)更长，因此具有比其他波长更容易在相邻像素中发生混色的趋势。
另一方面，在根据本技术的第九实施方案的光检测装置1中，形成遮光壁49的金属和线栅偏振器60H的金属膜是作为一个层叠金属膜的层叠金属膜80的不同部分。因此，遮光壁49和线栅偏振器60H是彼此一体地设置的，并且遮光壁49与框架60B无边界地连续连接。因此，即使通过线栅偏振器60H的光倾斜地行进，这样的光也会被遮光壁49或框架60B反射，使得光难以进入相邻的像素。即使是近红外光也变得难以进入相邻的像素。因此，这就防止了混色的增加。因此，能够抑制线栅偏振器60H的消光比的劣化，并且能够抑制光检测装置1的MTF的劣化。
此外，在根据本技术第九实施方案的光检测装置1中，绝缘膜42A被遮光壁49划分为与两个相邻的光电转换区域20a相对应的区域。因此，能够防止绝缘膜42A成为混色的路径并且防止混色增加。因此，能够抑制线栅偏振器60H的消光比的劣化，而且能够抑制光检测装置1的MTF的劣化。
此外，在根据本技术的第九实施方案的光检测装置1中，框架60B还用作第一实施方案中所述的遮光层43。因此，不需要在线栅偏振器60H和光电转换区域20a之间单独设置遮光层43，而且能够抑制线栅偏振器60H和光电转换区域20a之间的距离的增加。因此，即使在光倾斜入射的情况下，光也很难进入相邻的像素，并且能够抑制混色的增加。因此，能够抑制线栅偏振器60H的消光比的劣化，并能够抑制光检测装置1的MTF的劣化。
此外，在根据本技术的第九实施方案的光检测装置1中，遮光壁49是由具有低光吸收率的金属形成的。因此，能够减少被遮光壁49吸收的光，而增加反射光。因此，这能够增加被遮光壁49反射并返回到半导体区域(光电转换部)22的光量。这能够抑制半导体区域(光电转换部)22的量子效率(QE)的劣化。
此外，在本技术的第九实施方案的光检测装置1中，层叠金属膜80在周边区域2B中与半导体层20连接。因此，在层叠金属膜80中形成有开口阵列62时，能够抑制电弧作用的影响。
此外，在本技术的第九实施方案的光检测装置1中，遮光壁49和线栅偏振器60H一起形成，并且与分别形成它们的情况相比，减少了工序的数量。
《第九实施方案的变形例》
下面将描述第九实施方案的变形例。在以下各变形例中，诸如图5和图6A等附图可用于解释。在这种情况下，提及表示线栅偏振器的附图标记，可以用每个变形例中描述的线栅偏振器的附图标记来代替诸如图5和图6A等附图中说明的"60"。
<变形例1>
在根据第九实施方案的光检测装置1中，遮光壁49和线栅偏振器60H使用层叠金属膜80由相同的金属一体地形成，但本技术不限于此。在根据图29所示的第九实施方案的变形例1的光检测装置1中，构成遮光壁49的金属和线栅偏振器60I的金属膜的金属可以是不同的金属。
根据第九实施方案的变形例1的光检测装置1具有线栅偏振器60I来代替线栅偏振器60H。线栅偏振器60I的基底材料61所具有的金属膜的金属与形成遮光壁49的金属不同。更具体地，遮光壁49是由层叠金属膜80组成的，而线栅偏振器60I的金属膜是由层叠金属膜81组成的，形成层叠金属膜81的金属与形成层叠金属膜80的金属不同。层叠金属膜81是不同于层叠金属膜80的一种层叠金属膜，而且层叠金属膜81和层叠金属膜80是在不同的工序中层叠的。更具体地，层叠金属膜81是在层叠金属膜80被层叠之后层叠的。层叠金属膜81在周边区域2B中从第二面S2一侧连接至半导体层20。
正如已经解释过的，遮光壁49应该由具有低光吸收的金属形成，如铝或银等。另一方面，考虑到其极化特性，线栅偏振器60I应该由具有许多自由电子的材料(金属)形成。具有许多自由电子的材料(金属)可以是例如但不限于钨。另外，铝和银具有比钨更低的吸光率。通过用不同的金属形成遮光壁49和线栅偏振器60I，可以根据它们各自的特性来选择材料。在此变形例中，说明的是形成遮光壁49的金属(形成层叠金属膜80的金属)是铝，而形成线栅偏振器60I的金属膜的金属(形成层叠金属膜81的金属)是钨。
遮光壁49与线栅偏振器60I的框架60b连续地连接。更具体地，遮光壁49的位于线栅偏振器60I一侧的在Z方向上的端部连续地连接至框架60b的半导体层20一侧的表面。即使在遮光壁49和框架60b之间存在间隙，那也是非常小的。
即使根据第九实施方案的变形例1的光检测装置1，也能够获得与根据上述第九实施方案的光检测装置1的效果相同的效果。
此外，在根据第九实施方案的变形例1的光检测装置1中，线栅偏振器60I和遮光壁49是由不同的金属制成的。因此，作为材料的金属可以根据线栅偏振器60I和遮光壁49所需的特性单独地选择。这使得线栅偏振器60I和遮光壁49的特性能够独立地得到改善。
<变形例2>
在根据第九实施方案的变形例1的光检测装置1中，形成遮光壁49的层叠金属膜80和形成线栅偏振器60I的层叠金属膜81的金属是不同的金属，但本技术不限于此。在根据第九实施方案的变形例2的光检测装置1中，形成遮光壁49的层叠金属膜80的金属和形成线栅偏振器60I的层叠金属膜81的金属可以是相同的金属。在本变形例中，图29被用于解释。
在本变形例中，遮光壁49由层叠金属膜80形成，而线栅偏振器60I的金属膜由层叠金属膜81构成，形成层叠金属膜81的金属与形成层叠金属膜80的金属相同。在这个变形例中，形成遮光壁49的金属(形成层叠金属膜80的金属)和形成线栅偏振器60I的金属膜的金属(形成层叠金属膜81的金属)将被描述为都是铝，但也可以使用其他金属(例如钨或银)。金属可以根据光检测装置1的性能要求而适当地选择。遮光壁49与线栅偏振器60I的框架60b连续地连接。更具体地，遮光壁49的位于线栅偏振器60I一侧的在Z方向上的端部连续地连接至框架60b的半导体层20一侧的表面。即使在遮光壁49和框架60b之间存在间隙，也是非常小的。
即使根据第九实施方案的变形例2的光检测装置1，也能够获得与根据上述第九实施方案的光检测装置1的效果相同的效果。本变形例的层叠金属膜80的构造可应用于根据下文将说明的第九实施方案的变形例3至5中的任一者的光检测装置1的层叠金属膜80。
<变形例3>
在根据第九实施方案的光检测装置1中，线栅偏振器60H的金属膜是一层，但本技术不限于此。在根据图30所示的第九实施方案的变形例3的光检测装置1中，线栅偏振器60J的金属膜是两层膜的层压结构。
线栅偏振器60J的基底材料61具有层叠金属膜82(第一金属膜)和层叠金属膜80(第二金属膜)的层叠结构，形成层叠金属膜80的金属与形成层叠金属膜82的金属不同，并且层叠金属膜80位于比层叠金属膜82更靠近半导体层20的位置。另一方面，遮光壁49由单层膜形成，更具体地，由层叠金属膜80(第二金属膜)形成。层叠金属膜80既用于遮光壁49也用于线栅偏振器60J。换句话说，形成遮光壁49的金属和层叠金属膜80的金属是同一种金属。层叠金属膜80由具有低吸收率的金属形成，侧重于遮光壁49和线栅偏振器60J中的遮光壁49所需的特性。层叠金属膜82仅用于遮光壁49和线栅偏振器60J中的线栅偏振器60J并且由偏重于线栅偏振器60J所需的特性的自由电子含量高的材料(金属)形成。换句话说，线栅偏振器60J具有用于调整偏振特性的参数的层叠金属膜82。在本变型中，作为例子说明的是层叠金属膜80是由铝形成的，而层叠金属膜82是由钨形成的。
层叠金属膜80和层叠金属膜82分别是一个层叠金属膜。层叠金属膜80和层叠金属膜82在不同的工艺中被层叠。更具体地，首先层叠层叠金属膜80，然后将层叠金属膜82层叠在层叠金属膜80的露出表面上。层叠金属膜80和层叠金属膜82是彼此连续连接的。此外，在周边区域2B中，层叠金属膜82通过层叠金属膜80从第二面S2一侧连接至半导体层20。
即便根据第九实施方案的变形例3的光检测装置1，也能够获得与根据上述第九实施方案的光检测装置1的效果相同的效果。
在根据该第九实施方案的变形例3的光检测装置1中，线栅偏振器60J具有由含有较多自由电子的金属形成的层叠金属膜82。因此，线栅偏振器60J的偏振特性能够被独立地改善。
<变形例4>
根据图31所示第九实施方案的变形例4的光检测装置1的线栅偏振器60K在层叠金属膜80和层叠金属膜82之间具有绝缘膜42C。换句话说，层叠金属膜82隔着绝缘膜42C层叠在层叠金属膜80上。设置于层叠金属膜80和层叠金属膜82之间的绝缘膜42C改善了不同金属之间的粘合性，即层叠金属膜80和层叠金属膜82之间的粘合性。另外，通过在层叠金属膜80和层叠金属膜82之间设置绝缘膜42C，改善了开口阵列62的开口63和带状导体64(见图6A)的工艺可控性。更具体地，在形成开口阵列62的蚀刻过程中，首先使用绝缘膜42C作为蚀刻阻止层对层叠金属膜82进行蚀刻。在这样做的时候，即使绝缘膜42C被蚀刻，也只是轻微地被蚀刻。因此，即使层叠金属膜82的蚀刻速度随晶圆平面内的位置而变化，蚀刻阻止层也能够使层叠金属膜82的蚀刻进度在晶圆平面内一致。此后，就可以进行绝缘膜42C和层叠金属膜80的蚀刻。因此，提高了开口阵列62的开口63和带状导体64的形状的可控性。
即便根据第9实施方案的变形例4的光检测装置1，也能够获得与根据上述第9实施方案的光检测装置1的效果相同的效果。另外，即使根据第9实施方案的变形例4的光检测装置1，也能够获得与根据上述第9实施方案的变形例3的光检测装置1的效果相同的效果。
另外，在根据该第九实施方案的变形例4的光检测装置1中，在层叠金属膜80和层叠金属膜82之间设置有绝缘膜42C，并且因此提高了不同金属之间的粘合性以及开口阵列62的开口63和带状导体64的形状的可控性。
<变形例5>
根据图32所示的第九实施方案的变形例5的光学检测装置1的线栅偏振器60J具有与根据图30所示的第九实施方案的变形例3的光学检测装置1的线栅偏振器60J相同的构造，但是在光学黑区中它没有开口阵列62。
像素3a是位于光检测系统1的光学黑区域的像素。像素3a是多个像素3的一部分，并且是用于获取黑电平信号的像素。在线栅偏振器60J的布置在平面图中与光学黑区域重叠的位置处的部分中，更具体地，在线栅偏振器60J的布置在平面图中与像素3a重叠的位置处的部分中，没有设置开口阵列62。这样的部分被称为线栅偏振器60J的遮光区域。由于光被覆盖在像素3a上的线栅偏振器60J的部分阻挡，即使光进入像素3a，也是非常小的。
即使根据第九实施方案的变形例5的光检测装置1，也能够获得与根据上述第九实施方案的光检测装置1的效果相同的效果。另外，即使根据第九实施方案的变形例例5的光检测装置1，也能够获得与根据上述第九实施方案的变形例例3的光检测装置1的效果相同的效果。
此外，在根据该第九实施方案的变形例5的光检测装置1中，线栅偏振器60J的基底材料61具有层叠金属膜82(第一金属膜)和层叠金属膜80(第二金属膜)的叠层结构，形成层叠金属膜80的金属不同于形成层叠金属膜82的金属，并且层叠金属膜80比层叠金属膜82更靠近半导体层20。因此，与单独使用层叠金属膜80的情况相比，覆盖像素3a的线栅偏振器60J的部分沿Z方向的厚度变得更厚，并且遮光区域能够阻挡更多即将进入像素3a的光。此外，由于框架60b的沿Z方向的厚度也变得更厚，因此，作为遮光层43的遮光功能也得以增强。此外，这样的构造也能够应用于根据图31所示的第九实施方案的变形例4的光检测装置1，并且能够获得与本变形例的效果相同的效果。
<变形例6>
根据第九实施方案的光检测装置1具有凹凸部50，但本实施方案不限于此。根据图33所示的第九实施方案的变形例6的光检测装置1具有凹凸部50A(见图13和14)，其具有与凹凸部50不同的形状。凹凸部50A有在半导体层20的厚度方向上凹入的多个凹槽51A。对凹凸部50A的详细描述被省略了，因为它已经在其他实施方案中被描述过。
即使根据第九实施方案的变形例6的光检测装置1，也能够获得与根据上述第九实施方案的光检测装置1的效果相同的效果。凹凸部可以具有除凹凸部50A以外的其他形状。例如，凹凸部可以具有本技术的第一至第八实施方案中说明的任何形状。
<变形例7>
根据第九实施方案的光检测装置1具有凹凸部50，但本实施方案不限于此。根据图34所示的第九实施方案的变形例7的光检测装置1不具有凹凸部50。更具体地，光电转换区域20a没有设置凹凸部50，并且光电转换区域20a的第二面S2是基本平坦的。
即使根据第九实施方案的变形例6的光检测装置1，也能够获得与根据上述第九实施方案的光检测装置1的效果相同的效果。
[第十实施方案]
<1.电子设备的应用示例>
接下来，将说明图35中所示的根据本技术的第十实施方案的电子设备。根据第十实施方案的电子设备100包括光检测装置(固态摄像装置)101、光学透镜102、快门装置103、驱动电路104和信号处理电路105。第十实施方案的电子设备100示出了其中上述的光检测装置1作为光检测装置101用于电子设备(例如照相机)的实施方案。
光学透镜(光学系统)102在光检测装置101的成像表面上形成基于来自被摄体的图像光(入射光106)的图像。因此，信号电荷在一定时间段内积累在光检测装置101中。快门装置103控制对光检测装置101的光照射期间和遮光期间。驱动电路104提供用于控制光检测装置101的传输操作和快门装置103的快门操作的驱动信号。从驱动电路104提供的驱动信号(时序信号)控制光检测装置101的信号传输。信号处理电路105对光检测装置101输出的信号(像素信号)进行各种信号处理。经过信号处理的图像信号被存储在诸如存储器等存储介质中或被输出到显示器。
通过这种构造，在第十实施方案的电子设备100中，能够抑制光检测装置101中的光干涉，并因此能够提高图像信号的图像质量。此外，由于能够抑制光的混色，因此能够提高图像信号的图像质量。
根据第一至第九实施方案及其变型例的光检测装置1能够应用的电子设备100不限于相机，光检测装置1也可以应用于其他电子设备。例如，光检测装置1可以应用于诸如用于诸如手机等移动设备的相机模块等的摄像装置。
此外，在第十实施方案中，作为光检测装置101，根据从第一实施方案到第九实施方案及其变型例中的至少两者的组合的光检测装置1可以用于电子设备。
＜2.应用于移动体的应用示例>
根据本公开的技术(本技术)可应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以实现为安装在诸如汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人机、船舶和机器人等任何类型的移动体中的装置。
图36是示出作为根据本公开的技术可以适用的作为移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构成示例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图36所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、主体系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和综合控制单元12050。此外，作为综合控制单元12050的功能构成，示出了微型计算机12051、声音和图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的各种装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作下述机构的控制装置：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装置、用于向车轮传递驱动力的驱动力传递机构、用于调整车辆的转向角的转向机构以及用于产生车辆的制动力的制动装置等。
主体系统控制单元12020根据各种程序来控制安装于车体的各种装置的操作。例如，主体系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置或诸如头灯、尾灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，从用于代替钥匙的便携式装置发送的无线电波或各种开关的信号可以被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车辆的门锁装置、电动窗装置和灯等。
车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元12030连接至摄像部12031。车外信息检测单元12030使摄像部12031捕获车辆外部的图像并接收所拍摄的图像。车外信息检测单元12030可以基于接收到的图像进行用于人、汽车、障碍物、标志、路面上的文字等的物体检测处理或距离检测处理。
摄像部12031是接收光并输出与接收光的受光量相对应的电气信号的光学传感器。摄像部12031可以输出电气信号作为图像，或者可以输出电气信号作为测距信息。此外，由摄像部12031接收的光可以是可见光或诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测车内的信息。例如，检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接至车内信息检测单元12040。驾驶员状态检测部12041例如包括拍摄驾驶员的图像的相机，并且基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或精神集中度，或者可以判定驾驶员是否正在打瞌睡。
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆内部和外部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且可以向驱动系统控制单元12010输出控制指令。例如，微型计算机12051可以进行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)的功能的协同控制，ADAS的功能包括车辆的碰撞避免或冲撞缓和、基于车辆之间的距离的跟随行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告和车道偏离警告等。
此外，微型计算机12051可以通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的关于车辆周围的信息来控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等来进行协同控制，以实现不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等。
此外，微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息将控制指令输出到主体系统控制单元12020。例如，微型计算机12051可以通过根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置控制车前灯，从而进行例如从远光灯到近光灯的切换等旨在防止眩光的协同控制。
声音和图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送至能够在视觉上或听觉上对车辆的乘员或车辆外部进行信息通知的输出装置。在图36的示例中，作为输出装置，图示了音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063。例如，显示部12062可以包括车载显示器和抬头显示器中的至少一种。
图37是示出摄像部12031的安装位置的示例的图。
在图37中，车辆12100包含摄像部12101、12102、12103、12104和12105作为摄像部12031。
摄像部12101、12102、12103、12104和12105设置在例如车辆12100的车头、侧视镜、后保险杠、后门和车内的挡风玻璃的上部等位置。设置在车头的摄像部12101和设置在车内的挡风玻璃上部的摄像部12105主要获得车辆12100的前方的图像。设置在侧视镜的摄像部12102和12103主要获得车辆12100的侧方的图像。设置在后保险杠或后门的摄像部12104主要获得车辆12100的后方的图像。摄像部12101和摄像部12105获得的车辆前方的图像主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志和车道等。
此外，图37示出了摄像部12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置在车头的摄像部12101的摄像范围，摄像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜的摄像部12102和12103的摄像范围，并且摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门的摄像部12104的摄像范围。例如，通过叠加由摄像部12101至12104捕获的图像数据，能够获得从上方看到的车辆12100的鸟瞰图像。
摄像部12101至12104中的至少一个可以具有获取距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一个可以是包括多个摄像元件的立体相机，或者可以是具有相位差检测用的像素的摄像元件。
例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，通过获得距摄像范围12111至12114内的各三维物体的距离和距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，微型计算机12051能够提取特别是在车辆12100的行驶路线上的且在与车辆12100的大致相同的方向上以预定速度(例如，0km/h以上)行驶的最靠近的三维物体作为前方车辆。此外，微型计算机12051可以提前设定在车辆前方需要确保的相对于前方车辆的车间距离，并且可以进行自动制动控制(包括跟车停止控制)或自动加速控制(包括跟车开始控制)等。因此，能够进行用于使得车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作的自动驾驶等的协同控制。
例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051可以将关于三维物体的三维物体数据分类为两轮车辆、普通车辆、大型车辆、行人和诸如电线杆等其他三维物体并提取三维物体数据，并且使用三维物体数据自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为能够被车辆12100的驾驶员视觉识别的障碍物和难以被驾驶员视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051能够判断指示与每个障碍物碰撞的危险度的碰撞风险，并且当碰撞风险的值等于或高于设定值并且存在碰撞的可能性时，能够通过经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶者输出警告并且经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或回避转向来进行用于碰撞避免的驾驶辅助。
摄像部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可以通过判断行人是否存在于由摄像部12101至12104捕获的图像中来识别行人。例如，通过提取由作为红外相机的摄像部12101至12104捕获的图像中的特征点的步骤以及对指示物体的轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理并判断该物体是否为行人的步骤来进行行人的识别。当微型计算机12051判定在摄像部12101至12104捕获的图像中存在行人并且识别出行人时，声音和图像输出部12052控制显示部12062使得行人与用于强调的方形轮廓线叠加并且被显示。此外，声音和图像输出部12052可以控制显示部12062以使得在期望的位置处显示指示行人的图标等。
上面已经说明了能够应用根据本公开的技术的车辆控制系统的一个例子。根据本公开的技术例如可以应用于上述构造中的摄像部12031等。具体地，在第一至第九实施方案中的任一者中描述的光检测装置1可以应用于摄像部12031。通过将根据本公开的技术应用于摄像部12031，能够获得更清晰的被摄图像，并因此能够减少驾驶员的疲劳。
＜3.应用于内窥镜手术系统的应用示例>
根据本公开的技术(本技术)可应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可应用于内窥镜手术系统。
图38示出了能够应用根据本公开的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造的示例。
图38示出了外科医生(医生)11131使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的情况。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量处置工具11112等其他手术器械11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120和装配有用于内窥镜手术的各种装置的手推车11200。
内窥镜11100包括其中距远端预定长度的区域被插入患者11132的体腔内的透镜筒11101和连接到透镜筒11101的近端的摄像头11102。在所示的示例中，虽然示出了被构造为具有硬性透镜筒11101的所谓硬镜的内窥镜11100，但是内窥镜11100可以被构造为具有软性透镜筒的所谓的软镜。
在镜筒11101的远端设置有装配了物镜的开口部。光源装置11203连接到内窥镜11100，由光源装置11203生成的光被在透镜筒11101内部延伸的光导被引导至透镜筒的远端，并且经由物镜朝向患者11132的体腔内的观察对象发射。内窥镜11100可以是直视内窥镜、斜视内窥镜或侧视内窥镜。
光学系统和摄像元件设置在摄像头11102内部，并且来自观察对象的反射光(观察光)通过光学系统会聚在摄像元件上。摄像元件对观察光执行光电转换，并且生成与观察光相对应的电气信号，即，与观察图像对应的图像信号。图像信号作为RAW数据被传输到相机控制部(CCU)11201。
CCU 11201由中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU)等构成，并综合控制内窥镜11100及显示装置11202的操作。此外，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并且例如对图像信号执行诸如显像处理(去马赛克处理)等用于显示基于图像信号的图像的各种图像处理。
显示装置11202在CCU 11201的控制下显示基于经过了由CCU 11201执行的图像处理的图像信号的图像。
光源装置11203例如由诸如发光二极管(LED)等光源构成，并且将在对手术部位等摄像时的照射光供给到内窥镜11100。
输入装置11204是用于内窥镜手术系统11000的输入接口。使用者可以经由输入装置11204向内窥镜手术系统11000输入各种类型的信息和指令。例如，使用者输入指令以改变内窥镜11100的成像条件(照射光的类型、放大率、焦距等)。
处置工具控制装置11205控制用于组织的烧灼和切开、血管的封闭等的能量处置工具11112的驱动。气腹装置11206经由气腹管11111向患者11132的体腔内注入气体以使患者11132的体腔膨胀，用于确保内窥镜11100的视野并确保外科医生的工作空间。记录器11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像或图表等各种形式打印与手术有关的各种信息的装置。
注意，将用于手术部位成像的照射光供给给内窥镜11100的光源装置11203可以由例如LED、激光光源或由它们的组合构成的白色光源构成。当白色光源由RGB激光光源的组合形成时，由于能够高精度地控制各种颜色(各波长)的输出强度和输出时序，所光源装置11203能够调整被摄图像的白平衡。此外，在这种情况下，将来自各个RGB激光光源的激光以时间分割的方式照射到观察对象上并且与照射时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动，使得能够以时间分割的方式拍摄对应于RGB的各个颜色的图像。根据该方法，即使在摄像元件中未设置滤色器，也能获得彩色图像。
另外，光源装置11203的驱动可以被控制为以预定的时间间隔改变输出光的强度。通过与光强度的改变的时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动，从而以时间分割的方式获取图像并合成图像，能够生成没有曝光不足阴影和曝光过度高亮的所谓的高动态范围的图像。
另外，光源装置11203可以具有能够供给与特殊光观察相对应的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，通过利用身体组织中的光吸收的波长依赖性，发射比普通观察期间的照射光(即，白光)的带宽更窄的窄带光，进行以高对比度对诸如粘膜表层的血管等预定组织成像的窄带光观察(窄带成像)。可选择地，在特殊光观察中，可以进行通过发射激发光产生的荧光而获得图像的荧光观察。荧光观察可以通过将激发光发射至身体组织并观察来自身体组织的荧光进行(自体荧光观察)，或者通过将诸如吲哚菁绿(ICG)等试剂局部地注射到身体组织中并且将与试剂的荧光波长相对应的激发光发射至身体组织以获得荧光图像。光源装置11203可以具有能够供给与这种特殊光观察相对应的窄带光和/或激发光的结构。
图39是示出图38所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。
摄像头11102具有透镜单元11401、摄像部11402、驱动部11403、通信部11404和摄像头控制部11405。CCU 11201包括通信部11411、图像处理部11412和控制部11413。摄像头11102和CCU 11201通过传输电缆11400彼此可通信地相互连接。
透镜单元11401是设置在与镜筒11101连接的连接部上的光学系统。从镜筒11101的远端接收的观察光被引导到摄像头11102并且入射到透镜单元11401。透镜单元11401包括由变焦透镜和聚焦透镜构成的多个透镜的组合。
摄像部11402由摄像元件构成。构成摄像部11402的摄像元件可以是一个(所谓的单板式)或多个(所谓的多板式)。当摄像部11402被构造为多板型时，例如，可以通过各摄像元件生成分别与RGB对应的图像信号，并且可以通过合成图像信号以获得彩色图像。摄像部11402还可以被构造为具有一对摄像元件，用于获取与三维(3D)显示对应的用于右眼和左眼的图像信号。当执行3D显示时，外科医生11131能够更加准确地把握手术部位中的身体组织的深度。注意，当摄像部11402被构造为多板型时，可以根据摄像元件设置透镜单元11401的多个系统。
另外，摄像部11402可以不必设置在摄像头11102上。例如，摄像部11402可以紧接在物镜之后设置在镜筒11101的内部。
驱动部11403包括致动器并且在摄像头控制部11405的控制下使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿光轴移动预定距离。由此，可以适当调整由摄像部11402拍摄的图像的放大率和焦点。
通信部11404包括用于在其与CCU 11201之间发送和接收各种信息的通信装置。通信部11404将从摄像部11402获得的图像信号作为RAW数据经由传输电缆11400传输到CCU11201。
另外，通信部11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并且将控制信号提供给摄像头控制部11405。控制信号例如包括与摄像条件有关的信息，诸如用于指定所拍摄的图像的帧速率的信息、用于指定摄像时的曝光值的信息和/或用于指定所拍摄的图像的放大率和焦点的信息等。
诸如帧速率、曝光值、放大率和焦点等摄像条件可以由使用者适当地指定，或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于获取的图像信号来自动设定。在后一种情况下，内窥镜11100中设置有所谓的自动曝光(AE)功能、自动对焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能。
摄像头控制部11405基于经由通信部11404接收到的来自CCU 11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信部11411包括用于在其与摄像头11102之间发送和接收各种信息的通信装置。通信部11411通过传输电缆11400接收从摄像头11102向其传输的图像信号。
另外，通信部11411向摄像头11102传输用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。图像信号或控制信号可以通过电气通信或光通信等传输。
图像处理部11412对从摄像头11102发送的作为RAW数据的图像信号执行各种图像处理。
控制部11413执行与通过使用内窥镜11100进行的手术部位等的摄像以及通过对手术部位等摄像而获得的被摄图像的显示有关的各种控制。例如，控制部11413生成用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
另外，控制部11413基于由图像处理部11412进行了图像处理的图像信号使得控制显示装置11202显示通过对手术区域等成像而获得的被摄图像。此时，控制部11413可以使用各种图像识别技术识别被摄图像内的各种物体。例如，控制部11413可以通过检测包括在被摄图像中的物体的边缘的形状、颜色等识别诸如钳子等手术器械、特定活体部位、出血以及使用能量处置工具11112时的雾等。当控制部11413使显示装置11202显示被摄图像时，控制部11413可以通过使用识别结果使各种手术支持信息与手术部位的图像叠加并且进行显示。手术支持信息被叠加并显示，并且呈现给外科医生11131，能够减轻外科医生11131的负担，并且外科医生11131能够可靠地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201彼此连接的传输电缆11400是用于电气信号的通信的电气信号线缆、用于光通信的光纤或它们的复合线缆。
这里，在图示的示例中，使用传输电缆11400有线地执行通信，但摄像头11102和CCU 11201之间的通信能够以无线通信的方式执行。
上面已经描述了能够应用根据本公开的技术的内窥镜手术系统的示例。根据本公开的技术例如可以应用于上述构造中的摄像部11402。具体地，在第一至第九实施方案中的任一者中描述的光检测装置1可以应用于摄像部11402。通过将根据本公开的技术应用于摄像部11402，能够获得更清晰的手术部位的图像，并因此使得外科医生能够可靠地检查手术部位。
虽然这里以内窥镜手术系统为例进行了说明，但根据本公开的技术也可应用于例如显微镜手术系统等其它系统。
[其它实施方案]
尽管上文已通过实施方案1至10描述了本技术，但构成本公开内容一部分的讨论和附图不应理解为对本技术的限制。根据本公开内容，，各种替代性的实施方案、实施例和操作技术对于本领域的技术人员而言是显而易见的。
例如，也可以将第一实施方案至第十实施方案中描述的技术思路相互结合。例如，在根据上述第二实施方案的光检测装置1中，凹凸部50A设置有凹槽51A而不是凹部51，但这样的技术思路也可以应用于第三实施方案至第八实施方案中所述的光检测装置1。
此外，例如在根据上述第四实施方案的光电检测器装置1中，只有与对第一颜色进行颜色分离的滤色器重叠的光电转换区域具有凹凸部50，但这样的技术思路可以应用于第五至第八实施方案中说明的光检测装置1。此外，根据各技术思路的各种组合也是可能的，例如，采用等离子体滤波器或GMR滤色器作为第九实施方案的光检测装置1的光学元件。
另外，光检测装置1可以是将两个或更多的半导体基板重合并叠置的层叠CIS(CMOS图像传感器)。在这种情况下，逻辑电路13和读出电路15中的至少一者可以设置在那些半导体基板中的与设置有光电转换区域20a的半导体基板不同的基板上。
此外，本技术不仅可以应用于作为图像传感器的固态摄像装置，也可以应用于一般的光检测装置，包括用于测量距离的测距传感器，也被称为ToF(飞行时间)传感器。测距传感器是这样的传感器：其向物体发射照射光，检测从物体的表面反射回来的反射光，并根据发射照射光到接收反射光的飞行时间计算出到物体的距离。可以采用上述像素3的结构作为该测距传感器的光接收像素结构。
以这样的方式，本技术当然会包括在本文中没有描述的各种实施方案等。因此，本技术的技术范围仅由源自上述说明书的合理的权利要求书中所记载的本发明特定事项来确定。
此外，本说明书中描述的效果只是说明性的并且不是旨在进行限制，还可能具有其它效果。
本技术可以具有如下构造。
(1)
一种光检测装置，其包括：
半导体层，其具有对入射光进行光电转换的光电转换区域；以及
光学元件，其具有金属膜和形成在所述金属膜中的开口阵列，所述光学元件选择特定的光，将被选择的所述光供给至所述光电转换区域，并且所述光学元件被布置为在平面图中与所述光电转换区域重叠，
其中，所述光电转换区域的所述光学元件一侧具有凹凸部。
(2)
根据(1)记载的光检测装置，其中，所述凹凸部具有相对于所述半导体层的厚度方向倾斜的表面。
(3)
根据(1)记载的光检测装置，其中，所述凹凸部具有一个凹部，所述一个凹部具有相对于所述半导体层的厚度方向倾斜的表面。
(4)
根据(1)记载的光检测装置，其中，所述凹凸部具有多个凹部，所述多个凹部分别具有相对于所述半导体层的厚度方向倾斜的表面。
(5)
根据(1)记载的光检测装置，其中，所述凹凸部具有在所述半导体层的厚度方向上凹入的凹槽。
(6)
根据(1)至(5)中任一项记载的光检测装置，还包括设置于所述半导体层与所述光学元件之间的层间绝缘膜。
(7)
根据(1)至(6)中任一项记载的光检测装置，其中，所述光学元件是线栅偏振器。
(8)
根据(7)记载的光检测装置，还包括滤色器，所述滤色器对入射光进行颜色分类并且将颜色分离后的所述入射光供给至所述线栅偏振器，
其中，所述滤色器包括分离第一颜色的光的第一滤色器和分离第二颜色的光的第二滤色器，并且
在平面图中与所述第一滤色器和所述第二滤色器中的任一者重叠的所述光电转换区域中，只有与所述第一滤色器重叠的所述光电转换区域具有所述凹凸部。
(9)
根据(1)至(6)中任一项记载的光检测装置，其中，所述光学元件是利用表面等离子体共振的滤色器。
(10)
根据(1)至(6)中任一项记载的光检测装置，其中，所述光学元件是GMR滤色器。
(11)
根据(1)至(10)中任一项记载的光检测装置，其中，设置有在平面图中以阵列形式布置的多个所述光电转换区域，
设置有在所述光电转换区域之间进行划分并且由金属制成的遮光壁，
所述光学元件的所述金属膜具有开口区域和位于所述开口区域之间的框架区域，所述开口阵列设置于所述开口区域中，
所述开口区域布置于在平面图中与所述光电转换区域重叠的位置处，
所述框架区域布置于在平面图中与所述遮光壁重叠的位置处，并且
所述遮光壁连接至所述框架区域的所述半导体层一侧的表面。
(12)
根据(11)记载的光检测装置，其中，形成所述遮光壁的金属和所述光学元件的所述金属膜的金属是相同的。
(13)
根据(12)记载的光检测装置，其中，形成所述遮光壁的所述金属和所述光学元件的所述金属膜是同一层叠金属膜的不同部分。
(14)
根据(11)记载的光检测装置，其中，形成所述遮光壁的金属和所述光学元件的所述金属膜的金属是不同的。
(15)
根据(11)至(13)中任一项记载的光检测装置，其中，所述光学元件的所述金属膜具有第一金属膜和第二金属膜的层叠结构，所述第二金属膜是由与形成所述第一金属膜的金属不同的金属形成的并且位于比所述第一金属膜更靠近所述半导体层的位置处，并且
形成所述遮光壁的所述金属和所述第二金属膜的金属是相同的金属。
(16)
根据(15)记载的光检测装置，其中，所述第一金属膜隔着绝缘膜层叠在所述第二金属膜上。
(17)
根据(15)或(16)记载的光检测装置，其中，所述光学元件的所述金属膜具有遮光区域，所述遮光区域布置于在平面图中与多个所述光电转换区域的一部分像素重叠的位置处并且不具有所述开口阵列。
(18)
一种电子设备，其包括光检测装置和光学系统，所述光学系统基于来自被摄体的图像光在所述光检测装置上形成图像，
其中，所述光检测装置包括：
半导体层，其具有对入射光进行光电转换的光电转换区域；以及
光学元件，其具有金属膜和形成在所述金属膜中的开口阵列，所述光学元件选择特定的光，将被选择的所述光供给至所述光电转换区域，并且所述光学元件被布置为在平面图中与所述光电转换区域重叠，并且
所述光电转换区域的所述光学元件一侧具有凹凸部。
(19)
一种光检测装置，其包括：
半导体层，其具有将入射光转换为信号电荷的光电转换区域；以及
光学元件，其含有具有不同的折射率的多层的电介质材料，根据所述电介质材料的膜厚度选择特定的光，将被选择的所述光供给至所述光电转换区域，并且所述光学元件被布置为在平面图中与所述光电转换区域重叠，
其中，所述光电转换区域的所述光学元件一侧具有凹凸部。
(20)
根据(19)记载的光检测装置，其中，所述光学元件是电介质多层膜滤色器。
(21)
根据(19)记载的光检测装置，其中，所述光学元件是光子晶体滤色器。
(22)
一种电子设备，其包括光检测装置和光学系统，所述光学系统基于来自被摄体的图像光在所述光检测装置上形成图像，
其中，所述光检测装置包括：
半导体层，其具有将入射光转换为信号电荷的光电转换区域；以及
光学元件，其含有具有不同的折射率的多层的电介质材料，根据所述电介质材料的膜厚度选择特定的光，将被选择的所述光供给至所述光电转换区域，并且所述光学元件被布置为在平面图中与所述光电转换区域重叠，
其中，所述光电转换区域的所述光学元件一侧具有凹凸部。
本技术的范围不限于图示和描述的示例性实施方案，还包括提供与本技术所要达到的效果相当的效果的所有实施方案。此外，本技术的范围不限于权利要求书所限定的本发明的特征的组合，而是可以由所有公开的特征中的任何具体特征的理想组合来限定。
附图标记列表
1 光检测装置；
2 半导体芯片；
2A 像素区域；
2B 周边区域；
3 像素；
4 垂直驱动电路；
5 列信号处理电路；
6 水平驱动电路；
7 输出电路；
8 控制电路；
10 像素驱动线
11 垂直信号线；
12 水平信号线；
13 逻辑电路；
15 读出电路；
20 半导体层；
20a 光电转换区域；
20b 分离沟槽；
21 阱区域；
22 光电转换部；
24 滤色器；
30 多层配线层；
31 层间绝缘膜；
32 配线层；
33 支撑基板；
41 钉扎层；
42 分离区域；
42A、42B、42C绝缘膜；
43 遮光层；
44 平坦化膜；
45 微透镜；
46 层间绝缘膜；
47 滤色器层；
47R,47G,47B,47Ir滤色器；
49遮光壁；
50,50A凹凸部；
51凹部；
52A,52B,52C,52D斜面；
51A凹槽；
60,60H,60I,60J,60K线栅偏振器；
60A,60Da开口区域；
60B,60Db框架；
60D 等离子体滤波器；
60E GMR滤色器；
60F 电介质多层膜滤色器；
60G 光子晶体滤色器；
61,61D,61E基底材料；
61F波导模共振光栅；
61F1下部包层；
61F2波导衍射层；
61F3上部包层；
61G高折射率介质；
62,62a,62b,62c,62d,62D,62Da,62Db,62E开口阵列；
62F滤色器；
63,63D,63Da,63Db,63E开口；
63F 多层膜；
64 带状导体；
64a 光反射层；
64b 绝缘层；
64c 光吸收层；
64d 保护层；
64E 衍射光栅；
64F 下部镜层；
65E 波导；
65F 控制层；
66F 上部镜层；
80、81、82层叠金属膜
100 电子设备；
101 光检测装置；
102 光学系统；
103 快门装置；
104 驱动电路；
105 信号处理电路；
106 入射光；
481 第一滤色器；
482 第二滤色器；
L1入射光；
L2，L3反射光；

Claims (22)

1.一种光检测装置，其包括：
半导体层，其具有对入射光进行光电转换的光电转换区域；以及
光学元件，其具有金属膜和形成在所述金属膜中的开口阵列，所述光学元件选择特定的光，将被选择的所述光供给至所述光电转换区域，并且所述光学元件被布置为在平面图中与所述光电转换区域重叠，
其中，所述光电转换区域的所述光学元件一侧具有凹凸部。
2.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述凹凸部具有相对于所述半导体层的厚度方向倾斜的表面。
3.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述凹凸部具有一个凹部，所述一个凹部具有相对于所述半导体层的厚度方向倾斜的表面。
4.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述凹凸部具有多个凹部，所述多个凹部分别具有相对于所述半导体层的厚度方向倾斜的表面。
5.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述凹凸部具有在所述半导体层的厚度方向上凹入的凹槽。
6.根据权利要求1所述的光检测装置，还包括设置于所述半导体层与所述光学元件之间的层间绝缘膜。
7.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述光学元件是线栅偏振器。
8.根据权利要求7所述的光检测装置，还包括滤色器，所述滤色器对入射光进行颜色分离并且将颜色分离后的所述入射光供给至所述线栅偏振器，
其中，所述滤色器包括分离第一颜色的光的第一滤色器和分离第二颜色的光的第二滤色器，并且
在平面图中与所述第一滤色器和所述第二滤色器中的任一者重叠的所述光电转换区域中，只有与所述第一滤色器重叠的所述光电转换区域具有所述凹凸部。
9.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述光学元件是利用表面等离子体共振的滤色器。
10.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，所述光学元件是GMR滤色器。
11.根据权利要求1所述的光检测装置，其中，设置有在平面图中以阵列形式布置的多个所述光电转换区域，
设置有在所述光电转换区域之间进行划分并且由金属制成的遮光壁，
所述光学元件的所述金属膜具有开口区域和位于所述开口区域之间的框架区域，所述开口阵列设置于所述开口区域中，
所述开口区域布置于在平面图中与所述光电转换区域重叠的位置处，
所述框架区域布置于在平面图中与所述遮光壁重叠的位置处，并且
所述遮光壁连接至所述框架区域的所述半导体层一侧的表面。
12.根据权利要求11所述的光检测装置，其中，形成所述遮光壁的金属和所述光学元件的所述金属膜的金属是相同的。
13.根据权利要求12所述的光检测装置，其中，形成所述遮光壁的所述金属和所述光学元件的所述金属膜是同一层叠金属膜的不同的部分。
14.根据权利要求11所述的光检测装置，其中，形成所述遮光壁的金属和所述光学元件的所述金属膜的金属是不同的。
15.根据权利要求11所述的光检测装置，其中，所述光学元件的所述金属膜具有第一金属膜和第二金属膜的层叠结构，所述第二金属膜是由与形成所述第一金属膜的金属不同的金属形成的并且位于比所述第一金属膜更靠近所述半导体层的位置处，并且
形成所述遮光壁的所述金属和所述第二金属膜的金属是相同的金属。
16.根据权利要求15所述的光检测装置，其中，所述第一金属膜隔着绝缘膜层叠在所述第二金属膜上。
17.根据权利要求15所述的光检测装置，其中，所述光学元件的所述金属膜具有遮光区域，所述遮光区域布置于在平面图中与多个所述光电转换区域的一部分像素重叠的位置处并且不具有所述开口阵列。
18.一种电子设备，其包括光检测装置和光学系统，所述光学系统基于来自被摄体的图像光在所述光检测装置上形成图像，
其中，所述光检测装置包括：
半导体层，其具有对入射光进行光电转换的光电转换区域；以及
光学元件，其具有金属膜和形成在所述金属膜中的开口阵列，所述光学元件选择特定的光，将被选择的所述光供给至所述光电转换区域，并且所述光学元件被布置为在平面图中与所述光电转换区域重叠，并且
所述光电转换区域的所述光学元件一侧具有凹凸部。
19.一种光检测装置，其包括：
半导体层，其具有将入射光转换为信号电荷的光电转换区域；以及
光学元件，其含有具有不同的折射率的多层的电介质材料，根据所述电介质材料的膜厚度选择特定的光，将被选择的所述光供给至所述光电转换区域，并且所述光学元件被布置为在平面图中与所述光电转换区域重叠，
其中，所述光电转换区域的所述光学元件一侧具有凹凸部。
20.根据权利要求19所述的光检测装置，其中，所述光学元件是电介质多层膜滤色器。
21.根据权利要求19所述的光检测装置，其中，所述光学元件是光子晶体滤色器。
22.一种电子设备，其包括光检测装置和光学系统，所述光学系统基于来自被摄体的图像光在所述光检测装置上形成图像，
其中，所述光检测装置包括：
半导体层，其具有将入射光转换为信号电荷的光电转换区域；以及
光学元件，其含有具有不同的折射率的多层的电介质材料，根据所述电介质材料的膜厚度选择特定的光，将被选择的所述光供给至所述光电转换区域，并且所述光学元件被布置为在平面图中与所述光电转换区域重叠，
其中，所述光电转换区域的所述光学元件一侧具有凹凸部。
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