JP2016201397A - 固体撮像素子および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】画素に入射する光の入射角に応じた受光量の非対称性を解消する。
【解決手段】固体撮像素子は、半導体基板の裏面側から入射する光を受光する受光部を有する画素と、半導体基板の表面に積層される配線層とを備える。そして、画素は、平面視したときに、画素の中心に対して対称的な形状に形成される対称配線を有し、その対称配線は、配線層に形成される複数層の配線のうち、受光部の最も近くの層に配置される。本技術は、例えば、裏面照射型の固体撮像素子に適用できる。
【選択図】図２

Description

本開示は、固体撮像素子および電子機器に関し、特に、画素に入射する光の入射角に応じた受光量の非対称性を解消することができるようにした固体撮像素子および電子機器に関する。
従来、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像機能を備えた電子機器においては、例えば、CCD（Charge Coupled Device）やCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子が使用されている。固体撮像素子は、光電変換を行うフォトダイオードと複数のトランジスタとが組み合わされた画素を有しており、被写体の像が結像する像面に配置された複数の画素から出力される画素信号に基づいて画像が構築される。
また、近年、フォトダイオードが形成される半導体基板を薄膜化して、半導体基板の表面に配線層を積層し、半導体基板の裏面側からフォトダイオードに光を入射する裏面照射型の固体撮像素子が多く利用されている。
ところで、裏面照射型の固体撮像素子では、裏面側から入射した光が半導体基板を透過して配線層に形成される配線で反射し、その反射光がフォトダイオードに入射することがある。このとき、配線層に形成される配線が、画素の中心に対して非対称な形状に形成されている場合、光の入射角に応じて、フォトダイオードに入射する反射光の光量が変化することがあった。つまり、この場合、一定の光量の光を、入射角を変えながら画素に入射しても、配線レイアウトの非対称性によってフォトダイオードに入射する反射光の光量が変化するため、画素の受光量が一定にはならないことがあった。
また、特許文献１には、半導体基板を透過しやすい長波長の光を受光する画素の下方に、配線が配置されないような配線レイアウトを採用し、配線層における光の反射を低減することで、光の混入を抑制させた裏面照射型の固体撮像素子が開示されている。
特開２０１１−１２９６２７号公報
ところで、近年、画素から画素信号を読み出す速度の高速化に伴い、信号線や制御線が増加する傾向があり、上述の特許文献１のように、画素の下方に配線が配置されないような配線レイアウトを採用することは困難になっている。また、このような配線レイアウトは設計自由度が低いため、より設計自由度が高く、かつ、画素の受光量が光の入射角に対して一定となるようにすることが求められている。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画素に入射する光の入射角に応じた受光量の非対称性を解消することができるようにするものである。
本開示の一側面の固体撮像素子は、半導体基板の裏面側から入射する光を受光する受光部を有する画素と、前記半導体基板の表面に積層される配線層とを備え、前記画素は、前記画素を平面視したときに、前記画素の中心に対して対称的な形状に形成される対称配線を有する。
本開示の一側面の電子機器は、半導体基板の裏面側から入射する光を受光する受光部を有する画素と、前記半導体基板の表面に積層される配線層とを備え、前記画素は、前記画素を平面視したときに、前記画素の中心に対して対称的な形状に形成される対称配線を有する固体撮像素子を備える。
本開示の一側面においては、半導体基板の裏面側から入射する光を受光する受光部を有する画素と、半導体基板の表面に積層される配線層とを備え、画素には、画素を平面視したときに、画素の中心に対して対称的な形状の対称配線が形成される。
本開示の一側面によれば、画素に入射する光の入射角に応じた受光量の非対称性を解消することができる。
本技術を適用した撮像素子の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 画素の構成例を示す図である。 シェーディング形状の改善を示す図である。 配線の間隔と光の混入との関係を示す図である。 遮光配線について説明する図である。 対称配線と遮光配線との距離が満たす第１の条件について説明する図である。 対称配線と遮光配線との距離が満たす第２の条件について説明する図である。 遮光配線の幅が満たす条件について説明する図である。 瞳補正について説明する図である。 瞳補正について説明する図である。 画素の第１の変形例を示す図である。 画素の第２の変形例を示す図である。 画素の第３の変形例を示す図である。 電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。 イメージセンサを使用する使用例を示す図である。
以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本技術を適用した撮像素子の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図１に示すように、撮像素子１１は、画素領域１２、垂直駆動回路１３、カラム信号処理回路１４、水平駆動回路１５、出力回路１６、および制御回路１７を備えて構成される。
画素領域１２は、図示しない光学系により集光される光を受光する受光面である。画素領域１２には、複数の画素２１が行列状に配置されており、それぞれの画素２１は、水平信号線２２を介して行ごとに垂直駆動回路１３に接続されるとともに、垂直信号線２３を介して列ごとにカラム信号処理回路１４に接続される。複数の画素２１は、それぞれ受光する光の光量に応じたレベルの画素信号を出力し、それらの画素信号から、画素領域１２に結像する被写体の画像が構築される。
垂直駆動回路１３は、画素領域１２に配置される複数の画素２１の行ごとに順次、それぞれの画素２１を駆動（転送や、選択、リセットなど）するための駆動信号を、水平信号線２２を介して画素２１に供給する。カラム信号処理回路１４は、複数の画素２１から垂直信号線２３を介して出力される画素信号に対してCDS(Correlated Double Sampling：相関２重サンプリング)処理を施すことにより、画素信号のＡＤ変換を行うとともにリセットノイズを除去する。
水平駆動回路１５は、画素領域１２に配置される複数の画素２１の列ごとに順次、カラム信号処理回路１４から画素信号をデータ出力信号線２４に出力させるための駆動信号を、カラム信号処理回路１４に供給する。出力回路１６は、水平駆動回路１５の駆動信号に従ったタイミングでカラム信号処理回路１４からデータ出力信号線２４を介して供給される画素信号を増幅し、後段の信号処理回路に出力する。制御回路１７は、例えば、撮像素子１１の各ブロックの駆動周期に従ったクロック信号を生成して供給することで、それらの各ブロックの駆動を制御する。
このように構成される撮像素子１１では、例えば、赤色、緑色、および青色の光を透過するカラーフィルタが、いわゆるベイヤ配列に従って画素２１ごとに配置されており、それぞれの画素２１が各色の光の光量に応じた画素信号を出力する。また、撮像素子１１は、画素２１を構成するフォトダイオードが形成される半導体基板を薄膜化して、半導体基板の表面に配線層を積層し、半導体基板の裏面側から光を入射する裏面型の構造を採用することができる。
図２を参照して、画素２１の構成について説明する。
図２Ａには、ベイヤ配列に従って２×２で配置される４つの画素２１（画素２１Ｒ、画素２１Ｇｒ、画素２１Ｇｂ、および画素２１Ｂ）の平面的な構成例が示されており、図２Ｂには、画素２１Ｒの断面的な構成例が示されている。
図２Ａに示すように、ベイヤ配列では、赤色の光を受光する画素２１Ｒと青色の光を受光する画素２１Ｂとが互いに異なる行および列に配置される。そして、画素２１Ｒの行に画素２１Ｒと交互に、緑色の光を受光する画素２１Ｇｒが配置され、画素２１Ｂの行に画素２１Ｂと交互に、緑色の光を受光する画素２１Ｇｂが配置される。従って、図示するように、画素２１Ｒと、画素２１Ｒの右側に配置される画素２１Ｇｒと、画素２１Ｒの上側に配置される画素２１Ｇｂと、画素２１Ｒに対して対角の位置に配置される画素２１Ｂとが、一組として用いられる。
図２Ｂに示すように、画素２１Ｒは、下側から順に、配線層３１、受光部３２Ｒ、および赤色フィルタ３３Ｒが積層されて構成される。
配線層３１は、層間絶縁膜により絶縁された複数の配線が積層されて構成されており、図２の例では、４層の配線４１Ｒ乃至４４Ｒが積層されて構成されている。即ち、配線層３１には、受光部３２Ｒ側から順に、１層目（１ＭＴ）となる配線４１Ｒ、２層目（２ＭＴ）となる配線４２Ｒ−１および４２Ｒ−２、３層目（３ＭＴ）となる配線４３Ｒ−１および４３Ｒ−２、４層目（４ＭＴ）となる配線４４Ｒ−１および４４Ｒ−２が形成されている。
受光部３２Ｒは、半導体基板に形成されるＰ型領域およびＮ型領域のＰＮ接合によって構成されるフォトダイオードであり、赤色フィルタ３３Ｒを透過する赤色の光を受光して、その光量に応じた電荷を発生して保持する。
赤色フィルタ３３Ｒは、赤色の光を透過するカラーフィルタであり、画素２１Ｒに対応する箇所に配置される。なお、図示しないが、画素２１Ｂには、青色の光を透過するカラーフィルタが配置され、画素２１Ｇｒおよび２１Ｇｂには、緑色の光を透過するカラーフィルタが配置されている。
そして、画素２１Ｒでは、最も受光部３２Ｒ側に形成される配線４１Ｒが、画素２１Ｒを平面的に見たときに、画素２１Ｒの中心（形状的または光学的な中心）に対して対称性を備えた形状である正方形に形成され、画素２１Ｒの中央に配置される。これにより、画素２１Ｒでは、配線層３１の２層目以下（受光部３２Ｒより遠い側）に形成される配線４２Ｒ乃至４４Ｒの非対称性を、配線４１Ｒによって隠すことができ、配線４１Ｒのシェーディング形状の改善を図ることができる。
例えば、裏面型の撮像素子１１では、特に、長波長側の光が半導体基板を透過しやすいことより、画素２１Ｒにおいて、受光部３２Ｒを透過した光が配線層３１の配線４１Ｒ乃至４４Ｒで反射し、その反射光が受光部３２Ｒに入射することがある。このため、配線４１Ｒ乃至４４Ｒが画素２１Ｒに対して対称的な形状に形成されていない場合、その非対称性によって、受光部３２Ｒに入射する反射光の光量が光の入射角によって一定とはならないことがあった。
図３を参照して、画素２１Ｒに入射する光の入射角に応じた受光部３２Ｒの受光量の非対称性の改善について説明する。
図３Ａには、対称性を備えた形状の配線４１Ｒが設けられた構成の画素２１Ｒのシミュレーション結果が示されており、図２Ｂには、対称性を備えた形状の配線４１Ｒが設けられていない構成の画素２１Ｒ’のシミュレーション結果が示されている。
画素２１Ｒでは、図２を参照して上述したような配線４１Ｒが配線層３１の１層目に形成されており、配線層３１の２層目以下には配線４２Ｒ乃至４４Ｒが非対称に形成されている。一方、画素２１Ｒ’では、配線層３１の２層目以下に配線４２Ｒ乃至４４Ｒが非対称に形成されている。即ち、画素２１Ｒおよび画素２１Ｒ’は、配線４１Ｒの有無だけを異なる構造とし、配線層３１の２層目以下の配線４２Ｒ乃至４４Ｒを共通の構造として、シミュレーションが行われている。
また、図３Ａおよび図３Ｂの右側に示すシミュレーション結果において、横軸は、画素２１Ｒおよび画素２１Ｒ’に入射する光の入射角（表面に対して直交する角度を０度としたときの角度）を示している。また、縦軸は、画素信号の最大値を１００％とし、その最大値に対する入射角ごとの画素信号の比率（以下、シェーディングと称する）を示している。
図３Ａに示すように、画素２１Ｒでは、光の入射角に対するシェーディングがほぼ一定となっており、画素２１Ｒに入射する光の入射角によらず、画素２１Ｒから出力される画素信号に大きな変化が発生しない（変化が非常に小さい）ことが示されている。
これに対し、図３Ｂに示すように、画素２１Ｒ’では、光の入射角に対するシェーディングが一定とはならず、その波形（以下、シェーディング形状と称する）が非対称となっている。つまり、画素２１Ｒ’に入射する光の入射角に応じて、画素２１Ｒ’から出力される画素信号に大きな変化が発生することが示されている。このように、画素２１Ｒ’は、入射光の入射角が変化すると、配線４２Ｒ乃至４４Ｒの非対称性によって、画素２１Ｒ’の受光量が変化し、即ち、シェーディング形状が悪化（入射角のプラス側とマイナス側との反射光の差分が増加）してしまう。
従って、画素２１Ｒは、対称性を備えた形状の配線４１Ｒを中央に設けることにより、配線層３１の２層目以下に形成される配線４２Ｒ乃至４４Ｒの非対称性による悪影響を排除することができ、画素２１Ｒ’と比較してシェーディング形状を改善することができる。
ここで、図２Ａに示すように、画素２１Ｒにおいて、配線４１Ｒは、隣接する画素２１Ｇｒおよび２１Ｇｂとの間にそれぞれ間隔Ｘが設けられるように形成される。このような間隔Ｘを設けることにより、画素２１Ｒに入射した光が配線４１Ｒで反射して画素２１Ｇｒまたは２１Ｇｂに混入することを回避することができる。
例えば、配線層３１の１層目の全面（貫通電極が形成される部分を除く全ての領域）を覆うように配線４１Ｒを形成する構成を採用することで、２層目以下に形成される配線４２Ｒ乃至４４Ｒの非対称性による悪影響を回避することができると考えられる。しかしながら、全面を覆うように配線４１Ｒを形成した場合には、配線４１Ｒで反射した光が、隣接する画素２１Ｇｒまたは２１Ｇｂに混入することが懸念される。
ここで、図４を参照して、配線４１Ｒと画素２１Ｇｒおよび２１Ｇｂとの間に設けられる間隔Ｘと、画素２１Ｒから画素２１Ｇｒまたは２１Ｇｂへの光の混入との関係について説明する。
図４には、画素２１Ｒの行方向に光の入射角を変えたときにおいて、画素２１Ｇｂから出力される画素信号ＧＢに対する、画素２１Ｇｒから出力される画素信号ＧＲの比率である出力比率（ＧＲ／ＧＢ）を求めたシミュレーション結果が示されている。
例えば、配線４１Ｒの間隔Ｘを０ｎｍに設定した場合、即ち、配線層３１の１層目の全面に配線４１Ｒを形成した場合、入射角が０度（センサ面に対して直交）であるときの出力比率は0.68％である。また、入射角が１０度であるときの出力比率は2.08％であり、入射角が２０度であるときの出力比率は15.96％である。即ち、画素２１Ｒの行方向への光の入射角が増加するのに伴って、行方向に離接する画素２１Ｇｒへの混入が、列方向に隣接する画素２１Ｇｂへの混入よりも大幅に増加することが示されている。
また、配線４１Ｒの間隔Ｘを300ｎｍに設定した場合には、入射角が０度であるときの出力比率は0.41％であり、入射角が１０度であるときの出力比率は2.13％であり、入射角が２０度であるときの出力比率は11.01％である。また、配線４１Ｒの間隔Ｘを600ｎｍに設定した場合には、入射角が０度であるときの出力比率は0.24％であり、入射角が１０度であるときの出力比率は4.99％であり、入射角が２０度であるときの出力比率は12.31％である。また、配線４１Ｒの間隔Ｘを900ｎｍに設定した場合には、入射角が０度であるときの出力比率は-1.60％であり、入射角が１０度であるときの出力比率は4.34％であり、入射角が２０度であるときの出力比率は7.47％である。
このように、画素２１Ｇｒおよび２１Ｇｂとの間に間隔Ｘを設けるように配線４１Ｒを形成する構成の画素２１Ｒは、配線層３１の１層目の全面に配線４１Ｒを形成する構成と比較して、画素２１Ｇｒおよび２１Ｇｂへの光の混入を抑制することができる。特に、入射角が大きい場合において、配線層３１の１層目の全面に配線４１Ｒを形成することによって、光の混入が非常に大きくなってしまうのに対し、間隔Ｘを設けることによって、光の混入を効果的に抑制することができる。
従って、このような光の混入を抑制するために、画素２１Ｒでは、適切な間隔Ｘを設けて配線４１Ｒをレイアウトする必要がある。
ところで、画素２１Ｒにおいて、間隔Ｘを設けて配線４１Ｒを形成することによって、その隙間を通過した光が配線４１Ｒよりも下側の配線で反射して、隣接する画素２１Ｇｒまたは２１Ｇｂに混入することが懸念される。そこで、画素２１Ｇｒまたは２１Ｇｂの配線層３１の１層目に、そのような光を遮光するための配線を設けることができる。なお、以下適宜、画素２１Ｇｒおよび２１Ｇｂを区別する必要がない場合、単に、画素２１Ｇと称する。
図５を参照して、画素２１Ｇに設けられる遮光用の配線４１Ｇについて説明する。
図５には、画素２１Ｒおよび画素２１Ｇの断面的な構成例が示されている。図５に示すように、画素２１Ｇは、画素２１Ｒと同様に、配線層３１に対し、緑色の光を受光する受光部３２Ｇと、緑色の光を透過する緑色フィルタ３３Ｇが積層されて構成される。
そして、画素２１Ｇでは、配線層３１の１層目に、画素２１Ｒとの境界から所定の幅を有して形成された配線４１Ｇが設けられる。従って、画素２１Ｇは、配線４１Ｇにより、画素２１Ｒの配線層３１に設けられる２層目以下の配線４２Ｒ乃至４４Ｒにおいて反射する光を遮光し、そのような光が受光部３２Ｇに入射することを防止することができ、混色の発生を低減することができる。
以上のように、撮像素子１１では、画素２１Ｒが、画素２１Ｒの中心に対して対称に形成された配線４１Ｒを設けることで、シェーディング形状の改善を図ることができるとともに、画素２１Ｇが、画素２１Ｒの配線層３１で反射する光を遮光するための配線４１Ｇを設けることで、画素２１Ｒからの光の混入を防止することができる。
ここで、以下適宜、画素２１Ｒに設けられる配線４１Ｒを対称配線４１Ｒとも称し、画素２１Ｇに設けられる配線４１Ｇを遮光配線４１Ｇとも称する。例えば、対称配線４１Ｒと遮光配線４１Ｇは、ドレイン電源ＶＤＤに接続される。
そして、撮像素子１１では、画素２１Ｒから画素２１Ｇへの光の混入を防止するために、対称配線４１Ｒと遮光配線４１Ｇと間の距離、および、遮光配線４１Ｇの幅が、以下で説明する条件を満たすことが好ましい。
例えば、画素２１Ｒにおいて、対称配線４１Ｒで反射した光が、受光部３２Ｇに入射することを防止する必要がある。
図６を参照して、対称配線４１Ｒと遮光配線４１Ｇと間の距離が満たす第１の条件について説明する。
例えば、図６において白抜きの矢印で示すように、入射角θで入射した光が、配線４１Ｒの画素２１Ｇ側の端部で反射して受光部３２Ｇに入射することを回避するように、対称配線４１Ｒと遮光配線４１Ｇとの間の距離Ｗｒが設定される。即ち、対称配線４１Ｒと遮光配線４１Ｇとの間の距離Ｗｒは、受光部３２Ｒと対称配線４１Ｒとの垂直方向の距離Ｚ１、および、光が画素２１Ｒに入射する入射角θに対して、次の式（１）の関係を満たす必要がある。
Figure 2016201397
このように、距離Ｗｒを、距離Ｚ１および入射角θを用いた式（１）で示される下限値（２×Ｚ１×tanθ）よりも大きく設定することで、画素２１Ｒの対称配線４１Ｒで反射した光が、受光部３２Ｇに入射することを回避することができる。
次に、画素２１Ｒにおいて、対称配線４１Ｒにより覆われていない配線が、配線層３１の２層目以下に設けられているとき、その配線で反射する光が、対称配線４１Ｒと遮光配線４１Ｇとの間を通過して、受光部３２Ｇに入射することを防止する必要がある。
図７を参照して、対称配線４１Ｒと遮光配線４１Ｇとの距離が満たす第２の条件について説明する。
図７に示す画素２１Ｒは、対称配線４１Ｒにより覆われていない配線４３Ｒ−１が設けられた構成となっている。そして、例えば、図７において白抜きの矢印で示すように、入射角θで入射した光が、対称配線４１Ｒおよび遮光配線４１Ｇの隙間を通過して配線４３Ｒ−１で反射し、その隙間を通過して受光部３２Ｇに入射することを防止する必要がある。
このため、対称配線４１Ｒと遮光配線４１Ｇとの間の距離Ｗｒは、対称配線４１Ｒと配線４３Ｒ−１との垂直方向の距離Ｚ２、および、光が画素２１Ｒに入射する入射角θに対して、次の式（２）の関係を満たす必要がある。
Figure 2016201397
このように、距離Ｗｒを、距離Ｚ２および入射角θを用いた式（２）で示される上限値（２×Ｚ２×tanθ）よりも小さく設定することで、画素２１Ｒの対称配線４１Ｒで覆われていない配線４３Ｒ−１で反射した光が、受光部３２Ｇに入射することを回避することができる。
次に、画素２１Ｒにおいて、対称配線４１Ｒにより覆われていない配線が、配線層３１の２層目以下に設けられているとき、その配線で反射する光が、遮光配線４１Ｇよりも画素２１Ｇの内側を通過して、受光部３２Ｇに入射することを防止する必要がある。
図８を参照して、遮光配線４１Ｇの幅が満たす条件について説明する。
図８に示す画素２１Ｒは、対称配線４１Ｒにより覆われていない配線４３Ｒ−１が設けられた構成となっている。そして、例えば、図８において白抜きの矢印で示すように、入射角θで入射した光が、対称配線４１Ｒおよび遮光配線４１Ｇの隙間を通過して配線４３Ｒ−１で反射し、遮光配線４１Ｇよりも画素２１Ｇの内側を通過して、受光部３２Ｇに入射することを防止する必要がある。
このため、遮光配線４１Ｇの幅Ｗｇは、対称配線４１Ｒと配線４３Ｒ−１との垂直方向の距離Ｚ２、および、光が画素２１Ｒに入射する入射角θに対して、次の式（３）の関係を満たす必要がある。
Figure 2016201397
このように、幅Ｗｇを、距離Ｚ２および入射角θを用いた式（３）で示される下限値（Ｚ２×tanθ）よりも大きく設定することで、画素２１Ｒの対称配線４１Ｒで覆われていない配線４３Ｒ−１で反射した光が、受光部３２Ｇに入射することを回避することができる。
以上のように、撮像素子１１は、画素２１Ｒに入射する光の入射角に応じた受光量の非対称性を解消することができる。特に、画素２１Ｒにおいて、配線層３１の２層目以下に形成される配線４２Ｒ乃至４４Ｒを非対称に形成してもよく、配線レイアウトの設計自由度を高くすることができる。例えば、撮像素子１１では、信号線や制御線などを増加させて、画素信号の読み出しを高速化させることができる。
ところで、撮像素子１１において、画素２１に入射する光の入射角θは、画素２１が画素領域１２において配置される位置によって異なるものとなる。即ち、画素領域１２の中央部では、入射角θは小さくなり、画素領域１２の周辺部では、入射角θは大きくなる。従って、撮像素子１１では、画素２１の位置に応じて距離Ｗｒおよび幅Ｗｇを補正（以下、瞳補正と称する）することが好ましい。
次に、図９および図１０を参照して、画素２１が配置される位置に応じた距離Ｗｒおよび幅Ｗｇの瞳補正について説明する。
図９Ａには、画素領域１２の中央部に配置される画素２１Ｒおよび画素２１Ｇの断面的な構成例が示されており、図９Ｂには、画素領域１２の周辺部に配置される画素２１Ｒおよび画素２１Ｇの断面的な構成例が示されている。
図９に示すように、画素領域１２の中央部では入射角θ１は小さく、画素領域１２の周辺部では入射角θ２は大きくなる。従って、画素領域１２の周辺部に配置される画素２１Ｒの距離Ｗｒ２は、画素領域１２の中央部に配置される画素２１Ｒの距離Ｗｒ１よりも大きく（Ｗｒ１＜Ｗｒ２）なるような瞳補正を行うことが好ましい。これにより、画素２１Ｒおよび画素２１Ｇが画素領域１２において配置される位置に応じて適切に、画素２１Ｒから画素２１Ｇへの光の混入を低減することができる。
また、図１０Ａには、画素領域１２の中央部に配置される画素２１Ｒおよび画素２１Ｇの断面的な構成例が示されており、図１０Ｂには、画素領域１２の周辺部に配置される画素２１Ｒおよび画素２１Ｇの断面的な構成例が示されている。
図１０に示すように、画素領域１２の中央部では入射角θ１は小さく、画素領域１２の周辺部では入射角θ２は大きくなる。従って、画素領域１２の周辺部に配置される画素２１Ｇの遮光配線４１Ｇの幅Ｗｇ２は、画素領域１２の中央部に配置される画素２１Ｇの遮光配線４１Ｇの幅Ｗｇ１よりも大きく（Ｗｇ１＜Ｗｇ２）なるような瞳補正を行うことが好ましい。これにより、画素２１Ｒおよび画素２１Ｇが画素領域１２において配置される位置に応じて適切に、画素２１Ｒから画素２１Ｇへの光の混入を低減させることができる。
以上のような瞳補正を行うことで、撮像素子１１は、像高によらず混色を低減することができ、混色によるノイズを抑制した画像を撮像することができる。
なお、図２に示す画素２１Ｒでは、配線層３１の１層目に形成される配線４１Ｒの平面的な形状は正方形に形成されているが、配線４１Ｒの平面的な形状は正方形に限定されることはない。また、対称性を備えた形状の配線が配線層３１の１層目以外に形成されてもよい。
次に、図１１乃至図１３を参照して、画素２１Ｒの変形例について説明する。
例えば、図１１に示す画素２１Ｒ−ａでは、配線層３１の１層目に形成される配線４１Ｒ−ａの平面的な形状は円形に形成されている。また、図１２に示す画素２１Ｒ−ｂでは、配線層３１の１層目に形成される配線４１Ｒ−ｂの平面的な形状は八角形に形成されている。このように、配線４１Ｒの平面的な形状は、画素２１Ｒの中心に対して対称となる形状であれば、どのような形状であってもよく、２層目以下の配線の非対称性を隠してシェーディング形状の改善を図ることができればよい。
また、図１３に示す画素２１Ｒ−ｃは、配線層３１の２層目に対称性を備えた配線４２Ｒが形成された構成となっている。なお、配線４２Ｒは２層目に形成されているが、画素２１Ｒ−ｃでは、配線層３１の１層目には配線が形成されていないことより、配線４２Ｒが、最も受光部３２Ｒ側に形成された配線となっている。このように、配線層３１における配線レイアウトに自由度がある場合には、対称性を備える配線４２Ｒを配線層３１の２層目に設けてもよい。このような構成によって、配線４２Ｒにより、それ以下に形成される非対称な配線４３Ｒまたは４４Ｒの影響を抑制することができる。
また、例えば、画素２１Ｒでは、配線層３１の２層目に対称性を備えた配線４２Ｒを設け、画素２１Ｇでは、配線層３１の１層目に遮光用の配線４１Ｇを設けることによって、配線４２Ｒで反射した光や、配線４２Ｒ以下の配線で反射した光が、受光部３２Ｇに入射することをより確実に抑制することができる。
なお、上述した本実施の形態では、配線層３１の１層目に対称性を備えた配線４２Ｒを画素２１Ｒに設ける構成について説明したが、もちろん、画素２１Ｂや画素２１Ｇにおいて、配線層３１の１層目に対称性を備えた配線を設ける構成としてもよい。このように、配線層３１の１層目に対称性を備えた配線４２Ｒを設けるのは、画素２１Ｒに限定されることはなく、例えば、赤外光を受光する画素２１であってもよい。例えば、波長が620ｎｍ以上である光を受光する画素２１において、配線層３１の１層目に対称性を備えた配線を設けることで、良好な効果を得ることができる。
なお、上述したような実施の形態の撮像素子１１は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
図１４は、電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。
図１４に示すように、撮像装置１０１は、光学系１０２、撮像素子１０３、信号処理回路１０４、モニタ１０５、およびメモリ１０６を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
光学系１０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を撮像素子１０３に導き、撮像素子１０３の受光面（センサ部）に結像させる。
撮像素子１０３としては、上述した実施の形態の撮像素子１１が適用される。撮像素子１０３には、光学系１０２を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電子が蓄積される。そして、撮像素子１０３に蓄積された電子に応じた信号が信号処理回路１０４に供給される。
信号処理回路１０４は、撮像素子１０３から出力された画素信号に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路１０４が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ１０５に供給されて表示されたり、メモリ１０６に供給されて記憶（記録）されたりする。
このように構成されている撮像装置１０１では、上述した実施の形態の撮像素子１１を適用することで、例えば、光の入射角による悪影響を排除した高画質な画像を撮像することができる。
図１５は、上述の撮像素子１１（イメージセンサ）を使用する使用例を示す図である。
上述したイメージセンサは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
半導体基板の裏面側から入射する光を受光する受光部を有する画素と、
前記半導体基板の表面に積層される配線層と
を備え、
前記画素は、前記画素を平面視したときに、前記画素の中心に対して対称的な形状に形成される対称配線を有する
固体撮像素子。
（２）
前記対称配線は、前記配線層に形成される複数層の配線のうち、前記受光部の最も近くの層に配置される
上記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
前記対称配線を有する第１の画素に対して隣接する第２の画素と、前記対称配線との間に所定距離の隙間が設けられる
上記（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記第２の画素の前記配線層に形成される複数層の配線のうち、前記受光部の最も近くの層に、前記第１の画素の境界から所定幅の遮光配線が設けられる
上記（３）に記載の固体撮像素子。
（５）
前記第１の画素において、前記第２の画素と前記対称配線との間に設けられる所定距離は、前記第１の画素の配置位置に応じて補正される
上記（３）に記載の固体撮像素子。
（６）
前記第２の画素に設けられる前記遮光配線の所定幅は、前記第２の画素の配置位置に応じて補正される
上記（４）に記載の固体撮像素子。
（７）
前記第１の画素は、赤色の光を受光する画素であり、前記第２の画素は、緑色の光を受光する画素である
上記（１）から（６）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（８）
前記第１の画素は、波長が620ｎｍ以上である光を受光する画素である
上記（１）から（７）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（９）
半導体基板の裏面側から入射する光を受光する受光部を有する画素と、
前記半導体基板の表面に積層される配線層と
を備え、
前記画素は、前記画素を平面視したときに、前記画素の中心に対して対称的な形状に形成される対称配線を有する
固体撮像素子を備える電子機器。
なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
１１ 撮像素子， １２ 画素領域， １３ 垂直駆動回路， １４ カラム信号処理回路， １５ 水平駆動回路， １６ 出力回路， １７ 制御回路， ２１ 画素， ２２ 水平信号線， ２３ 垂直信号線， ２４ データ出力信号線， ３１ 配線層， ３２Ｒおよび３２Ｇ 受光部， ３３Ｒ 赤色フィルタ， ３３Ｇ 緑色フィルタ， ４１乃至４４ 配線

Claims (9)

  1. 半導体基板の裏面側から入射する光を受光する受光部を有する画素と、
    前記半導体基板の表面に積層される配線層と
    を備え、
    前記画素は、前記画素を平面視したときに、前記画素の中心に対して対称的な形状に形成される対称配線を有する
    固体撮像素子。
  2. 前記対称配線は、前記配線層に形成される複数層の配線のうち、前記受光部の最も近くの層に配置される
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  3. 前記対称配線を有する第１の画素に対して隣接する第２の画素と、前記対称配線との間に所定距離の隙間が設けられる
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  4. 前記第２の画素の前記配線層に形成される複数層の配線のうち、前記受光部の最も近くの層に、前記第１の画素の境界から所定幅の遮光配線が設けられる
    請求項３に記載の固体撮像素子。
  5. 前記第１の画素において、前記第２の画素と前記対称配線との間に設けられる所定距離は、前記第１の画素の配置位置に応じて補正される
    請求項３に記載の固体撮像素子。
  6. 前記第２の画素に設けられる前記遮光配線の所定幅は、前記第２の画素の配置位置に応じて補正される
    請求項４に記載の固体撮像素子。
  7. 前記第１の画素は、赤色の光を受光する画素であり、前記第２の画素は、緑色の光を受光する画素である
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  8. 前記第１の画素は、波長が620ｎｍ以上である光を受光する画素である
    請求項１に記載の固体撮像素子。
  9. 半導体基板の裏面側から入射する光を受光する受光部を有する画素と、
    前記半導体基板の表面に積層される配線層と
    を備え、
    前記画素は、前記画素を平面視したときに、前記画素の中心に対して対称的な形状に形成される対称配線を有する
    固体撮像素子を備える電子機器。
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