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Description
本開示の固体撮像装置等において、ワイヤグリッド偏光素子は、少なくとも帯状の光反射層及び光吸収層の積層構造体(光吸収層が光入射側に位置する)が、複数、離間して並置されて成る形態(即ち、ライン・アンド・スペース構造を有する形態)とすることができる。あるいは又、ワイヤグリッド偏光素子は、帯状の光反射層、絶縁膜及び光吸収層の積層構造体(光吸収層が光入射側に位置する)が、複数、離間して並置されて成る形態とすることができる。尚、この場合、積層構造体における光反射層と光吸収層とは絶縁膜によって離間されている構成(即ち、光反射層の頂面全面に絶縁膜が形成されており、絶縁膜の頂面全面に光吸収層が形成されている構成)とすることもできるし、絶縁膜の一部が切り欠かれ、光反射層と光吸収層とは絶縁膜の切欠き部において接している構成とすることもできる。そして、これらの場合、光反射層は第1導電材料から成り、光吸収層は第2導電材料から成る形態とすることができる。このような構成にすることで、光吸収層及び光反射層の全領域が導体最上層あるいはパッド部に電気的に接続される結果、一層確実に放電の発生を防止することができる。あるいは又、ワイヤグリッド偏光素子は、絶縁膜が省略され、光入射側から、光吸収層及び光反射層が積層されて成る構成とすることができる。
本開示の固体撮像装置等において、ワイヤグリッド偏光素子のスペース部は空隙である形態(即ち、スペース部は少なくとも空気で満たされている形態)とすることもできる。このように、ワイヤグリッド偏光素子のスペース部を空隙とすることで、平均屈折率naveの値を小さくすることができる結果、ワイヤグリッド偏光素子における透過率の向上、消光比の向上を図ることができる。また、形成ピッチP0の値を大きくすることができるので、ワイヤグリッド偏光素子の製造歩留りの向上を図ることができる。ワイヤグリッド偏光素子の上に保護膜が形成された形態とすることもでき、これによって、高い信頼性を有する光電変換素子、固体撮像装置を提供することができるし、保護膜を設けることで、ワイヤグリッド偏光素子の耐湿性の向上等、信頼性を向上させることができる。保護膜の厚さは、偏光特性に影響を与えない範囲の厚さとすればよい。入射光に対する反射率は保護膜の光学厚さ(屈折率×保護膜の膜厚)によっても変化するので、保護膜の材料と厚さは、これらを考慮して決定すればよく、厚さとして、15nm以下を例示することができ、あるいは又は、積層構造体と積層構造体との間の距離の1/4以下を例示することができる。保護膜を構成する材料として、屈折率が2以下、消衰係数が零に近い材料が望ましく、TEOS−SiO2を含むSiO2、SiON、SiN、SiC、SiOC、SiCN等の絶縁材料や、酸化アルミニウム(AlOX)、酸化ハフニウム(HfOx)、酸化ジルコニウム(ZrOx)、酸化タンタル(TaOx)等の金属酸化物を挙げることができる。あるいは又、パーフルオロデシルトリクロロシランやオクタデシルトリクロロシランを挙げることができる。保護膜は、各種CVD法、塗布法、スパッタリング法や真空蒸着法を含む各種PVD法、ゾル−ゲル法等の公知のプロセスによって形成することができるが、所謂単原子成長法(ALD法、Atomic Layer Deposition 法)や、HDP−CVD法(高密度プラズマ化学的気相成長法)を採用することが、より好ましい。ALD法やHDP−CVD法を採用することで、薄い保護膜をコンフォーマルにワイヤグリッド偏光素子上に形成することができる。保護膜は、ワイヤグリッド偏光素子の全面に形成してもよいが、ワイヤグリッド偏光素子の側面にのみ形成し、ワイヤグリッド偏光素子とワイヤグリッド偏光素子との間に位置する下地絶縁層の上には形成しない形態とすることができる。そして、このように、ワイヤグリッド偏光素子を構成する金属材料等の露出した部分である側面を覆うように保護膜を形成することで、大気中の水分や有機物を遮断することができ、ワイヤグリッド偏光素子を構成する金属材料等の腐食や異常析出といった問題の発生を確実に抑制することができる。そして、光電変換素子の長期信頼性の向上を図ることが可能となり、より高い信頼性を有するワイヤグリッド偏光素子をオンチップで備える光電変換素子の提供が可能となる。
ワイヤグリッド偏光素子を構成する金属材料や合金材料(以下、『金属材料等』と呼ぶ場合がある)が外気と接触すると、外気からの水分や有機物の付着によって金属材料等の腐食耐性が劣化し、光電変換素子の長期信頼性が劣化する虞がある。特に、金属材料等−絶縁材料−金属材料等のライン部(積層構造体)に水分が付着すると、水分中にはCO2やO2が溶解しているために電解液として作用し、2種類のメタル間で局部電池が形成される虞がある。そして、このような現象が生じると、カソード(正極)側では水素発生等の還元反応が進み、アノード(負極側)では酸化反応が進むことにより、金属材料等の異常析出やワイヤグリッド偏光素子の形状変化が発生する。そして、その結果、本来期待されたワイヤグリッド偏光素子や光電変換素子の性能が損なわれる虞がある。例えば、光反射層としてアルミニウム(Al)を用いる場合、以下の反応式で示すようなアルミニウムの異常析出が発生する虞がある。しかしながら、保護膜を形成すれば、また、第3保護膜を形成すれば、このような問題の発生を確実に回避することができる。
Al → Al3+ + 3e-
Al3+ + 3OH- → Al(OH)3
Al → Al3+ + 3e-
Al3+ + 3OH- → Al(OH)3
光電変換素子群における光電変換素子と光電変換素子との間に導波路構造を設けてもよいし、集光管構造を設けてもよく、これによって、光学的クロストークの低減を図ることができる。ここで、導波路構造は、光電変換素子を覆う層間絶縁層の光電変換素子と光電変換素子との間に位置する領域(例えば、筒状の領域)に形成された、層間絶縁層を構成する材料の屈折率の値よりも小さな値の屈折率を有する薄膜から構成されており、光電変換素子の上方から入射した光は、この薄膜で全反射され、光電変換素子に到達する。即ち、基板に対する光電変換素子の正射影像は、導波路構造を構成する薄膜の基板に対する正射影像の内側に位置し、基板に対する光電変換素子の正射影像は、導波路構造を構成する薄膜の基板に対する正射影像によって囲まれている。また、集光管構造は、光電変換素子を覆う層間絶縁層の光電変換素子と光電変換素子との間に位置する領域(例えば、筒状の領域)に形成された、金属材料あるいは合金材料から成る遮光性の薄膜から構成されており、光電変換素子の上方から入射した光が、この薄膜で反射され、光電変換素子に到達する。即ち、基板に対する光電変換素子の正射影像は、集光管構造を構成する薄膜の基板に対する正射影像の内側に位置し、基板に対する光電変換素子の正射影像は、集光管構造を構成する薄膜の基板に対する正射影像によって囲まれている。
本開示の固体撮像装置等を構成する全ての光電変換素子がワイヤグリッド偏光素子を備えていてもよいし、一部の光電変換素子がワイヤグリッド偏光素子を備えていてもよい。複数の光電変換素子から構成された光電変換素子ユニットはベイヤ配列を有し、1光電変換素子ユニット(1画素)は4つの光電変換素子(4つの副画素)から構成されている形態とすることができる。但し、光電変換素子ユニットの配列は、ベイヤ配列に限定されず、その他、インターライン配列、GストライプRB市松配列、GストライプRB完全市松配列、市松補色配列、ストライプ配列、斜めストライプ配列、原色色差配列、フィールド色差順次配列、フレーム色差順次配列、MOS型配列、改良MOS型配列、フレームインターリーブ配列、フィールドインターリーブ配列を挙げることができる。ここで、1つの光電変換素子(撮像素子)によって1つの画素(あるいは副画素)が構成される。例えば、ベイヤ配列の場合、2×2の副画素領域の内の3つの副画素領域のそれぞれに、赤色、緑色、青色のカラーフィルタ層を配置し、本来、緑色のカラーフィルタ層を配置すべき残りの1つの副画素領域にはカラーフィルタ層を配置せず、この残りの1つの副画素領域にワイヤグリッド偏光素子を配置する構成とすることができる。あるいは又、ベイヤ配列の場合、2×2の副画素領域の内の3つの副画素領域のそれぞれに、赤色、緑色、青色のカラーフィルタ層を配置し、残りの1つの副画素領域に緑色のカラーフィルタ層とワイヤグリッド偏光素子を配置する構成とすることもできる。色分離や分光を目的としない場合、若しくは、光電変換素子それ自体が特定波長に感度を有するような光電変換素子にあっては、フィルタは不要な場合がある。また、カラーフィルタ層を配置しない副画素領域にあっては、カラーフィルタ層を配置した副画素領域との間の平坦性を確保するために、カラーフィルタ層の代わりに透明な樹脂層を形成してもよい。即ち、光電変換素子は、赤色光に感度を有する赤色光用光電変換素子、緑色光に感度を有する緑色光用光電変換素子、青色光に感度を有する青色光用光電変換素子の組合せから構成されていてもよいし、これらに加えて、赤外線に感度を有する赤外線光電変換素子の組合せから構成されていてもよいし、単色の画像を得る固体撮像装置としてもよいし、単色の画像と赤外線に基づく画像の組合せを得る固体撮像装置としてもよい。
実施例5は、実施例1〜実施例4の変形である。模式的な一部断面図を図5に示す実施例5の固体撮像装置にあっては、光電変換素子群における光電変換素子21とワイヤグリッド偏光素子50との間に導波路構造83が設けられている。ここで、導波路構造83は、光電変換素子21を覆う層間絶縁層(具体的には、層間絶縁層32の一部)の光電変換素子21と光電変換素子21との間に位置する領域(例えば、筒状の領域)に形成された、層間絶縁層32を構成する材料の屈折率の値よりも大きな値の屈折率を有する薄膜84から構成されている。そして、光電変換素子21の上方から入射した光は、この薄膜84で全反射され、光電変換素子21に到達する。半導体基板31に対する光電変換素子21の正射影像は、導波路構造83を構成する薄膜84の半導体基板31に対する正射影像の内側に位置する。そして、半導体基板31に対する光電変換素子21の正射影像は、導波路構造83を構成する薄膜84の基板に対する正射影像によって囲まれている。
実施例8の固体撮像装置にあっては、実施例1において説明した固体撮像装置よりも、光電変換素子の上方に位置する部分の厚さを一層薄くすることができる結果、低背化を達成でき、隣接する光電変換素子への偏光光の混入(偏光クロストーク)を一層少なくすることができる。
実施例1の固体撮像装置における波長選択手段(カラーフィルタ層)及びワイヤグリッド偏光素子の第2変形例の模式的な部分的平面図を図21A及び図21Bに示し、光電変換素子の模式的な部分的平面図を図22Aに示すように、4つの光電変換素子ユニットの内、第1の光電変換素子ユニットは、赤色光を吸収する赤色光用光電変換素子21R1、緑色光を吸収する緑色光用光電変換素子21G1、青色光を吸収する青色光用光電変換素子21B1、及び、白色光を吸収する白色光用光電変換素子21W1、並びに、これらの光電変換素子のための波長選択手段(カラーフィルタ層)91(91R1,91G1,91B1)及び透明な樹脂層91W1から構成され、第2の光電変換素子ユニットは、赤色光を吸収する赤色光用光電変換素子21R2、緑色光を吸収する緑色光用光電変換素子21G2、青色光を吸収する青色光用光電変換素子21B2、及び、白色光を吸収する白色光用光電変換素子21W2、並びに、これらの光電変換素子のための波長選択手段(カラーフィルタ層)91(91R2,91G2,91B2)及び透明な樹脂層91W2から構成され、第3の光電変換素子ユニットは、赤色光を吸収する赤色光用光電変換素子21R3、緑色光を吸収する緑色光用光電変換素子21G3、青色光を吸収する青色光用光電変換素子21B3、及び、白色光を吸収する白色光用光電変換素子21W3、並びに、これらの光電変換素子のための波長選択手段(カラーフィルタ層)91(91R3,91G3,91B3)及び透明な樹脂層91W3から構成され、第4の光電変換素子ユニットは、赤色光を吸収する赤色光用光電変換素子21R4、緑色光を吸収する緑色光用光電変換素子21G4、青色光を吸収する青色光用光電変換素子21B4、及び、白色光を吸収する白色光用光電変換素子21W4、並びに、これらの光電変換素子のための波長選択手段(カラーフィルタ層)91(91R4,91G4,91B4)及び透明な樹脂層91W4から構成されている。尚、白色光に感度を有する光電変換素子は、例えば、425nm乃至750nmの光に感度を有する。そして、各光電変換素子ユニットに対して、1つのワイヤグリッド偏光素子50が配設されている。ここで、ワイヤグリッド偏光素子501が透過させるべき偏光方位はα度であり、ワイヤグリッド偏光素子502が透過させるべき偏光方位は(α+45)度であり、ワイヤグリッド偏光素子503が透過させるべき偏光方位は(α+90)度であり、ワイヤグリッド偏光素子504が透過させるべき偏光方位は(α+135)度である。あるいは又、光電変換素子の模式的な部分的平面図を図22Bに示すように、白色光用光電変換素子21W(21W1,21W2,21W3,21W4)の上方にのみ、ワイヤグリッド偏光素子50W1,50W2,50W3,50W4が配設されている。
実施例1の固体撮像装置における波長選択手段(カラーフィルタ層)及びワイヤグリッド偏光素子の第4変形例の模式的な部分的平面図を図25A及び図25Bに示し、光電変換素子の模式的な部分的平面図を図26に示すように、固体撮像装置に要求される仕様にも依るが、固体撮像装置を白色光用光電変換素子21Wのみから構成することもできる。
図27に示すように、複数の光電変換素子の配列方向と第1の方向とが成す角度が、例えば、0度の角度を有する光電変換素子と、90度の角度を有する光電変換素子との組合せとすることができる。また、図28に示すように、複数の光電変換素子の配列方向と第1の方向とが成す角度が、例えば、45度の角度を有する光電変換素子と、135度の角度を有する光電変換素子との組合せとすることができる。尚、図27〜図39に図示する光電変換素子ユニットの平面レイアウト図において、「R」は赤色カラーフィルタ層を備えた赤色光用光電変換素子を示し、「G」は緑色カラーフィルタ層を備えた緑色光用光電変換素子を示し、「B」は青色カラーフィルタ層を備えた青色光用光電変換素子を示し、「W」はカラーフィルタ層を備えていない白色光用光電変換素子を示す。
図22Bに示した例では、ワイヤグリッド偏光素子50を有する白色光用光電変換素子Wをx0方向及びy0方向に1光電変換素子を飛ばして配置したが、2光電変換素子を飛ばして、あるいは又、3光電変換素子を飛ばして配置に配置してもよいし、ワイヤグリッド偏光素子50を有する光電変換素子を、千鳥格子状に配置してもよい。図29の平面レイアウト図は、図22Bに示した例の変形例である。
図30や図31に平面レイアウトを図示する構成とすることも可能である。ここで、図30に示す平面レイアウトを有するCMOSイメージセンサーの場合、2×2の光電変換素子で選択トランジスタ、リセット・トランジスタ、増幅トランジスタを共有する2×2画素共有法式を採用することができ、画素加算を行わない撮像モードでは偏光情報を含む撮像を行い、2×2の副画素領域の蓄積電荷をFD加算するモードでは、全偏光成分を積分した通常撮像画像を提供することができる。また、図31に示す平面レイアウトの場合、2×2の光電変換素子に対して1方向のワイヤグリッド偏光素子を配置するレイアウトであるため、光電変換素子ユニット間での積層構造体の不連続が生じ難く、高品質な偏光撮像を実現できる。
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[A01]《固体撮像装置:第1の態様》
半導体基板に形成され、有効画素領域に光電変換素子が2次元マトリクス状に配列されて成る光電変換素子群、及び、
半導体基板の上方に形成され、光電変換素子の光入射側に、光電変換素子に対応して設けられたワイヤグリッド偏光素子、
を備えた固体撮像装置であって、
有効画素領域の外側に位置する周辺領域には、導体最上層が配設されており、
ワイヤグリッド偏光素子が形成された面を第1面、導体最上層が形成された面を第2面としたとき、第1面は第2面よりも上方に位置し、
ワイヤグリッド偏光素子は、ワイヤグリッド偏光素子延在部を介して導体最上層に接続されている固体撮像装置。
[A02]導体最上層には所定の電位が印加される[A01]に記載の固体撮像装置。
[A03]ワイヤグリッド偏光素子延在部は光を通過させない構造を有する[A01]又は[A02]に記載の固体撮像装置。
[A04]光電変換素子群における光電変換素子と光電変換素子との間の領域の上方には遮光部が形成されており、
遮光部は、第2面上(第2面内)に位置する[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A05]遮光部は、導体最上層と同じ構成を有する[A04]に記載の固体撮像装置。
[A06]有効画素領域と周辺領域との間には光学的黒画素領域が設けられており、
ワイヤグリッド偏光素子延在部は、光学的黒画素領域から周辺領域に亙り形成されており、
光学的黒画素領域は、ワイヤグリッド偏光素子延在部によって遮光されている[A01]乃至[A05]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A07]有効画素領域と周辺領域との間には光学的黒画素領域が設けられており、
ワイヤグリッド偏光素子は、有効画素領域から光学的黒画素領域に亙り形成されている[A01]乃至[A05]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A08]光学的黒画素領域は導体最上層によって遮光されている[A07]に記載の固体撮像装置。
[A09]有効画素領域の上方から周辺領域の上方に亙りオンチップ・マイクロレンズが形成されている[A01]乃至[A08]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A10]半導体基板には、光電変換素子と接続され、光電変換素子において生成した電荷を一時的に保存するメモリ部が形成されている[A01]乃至[A09]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A11]周辺領域にワイヤグリッド偏光素子は設けられていない[A01]乃至[A10]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A12]ワイヤグリッド偏光素子の上には、保護膜が形成されており、
ワイヤグリッド偏光素子は、ライン・アンド・スペース構造を有し、
ワイヤグリッド偏光素子のスペース部は空隙である[A01]乃至[A11]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A13]ワイヤグリッド偏光素子と保護膜との間には第2保護膜が形成されており、
保護膜を構成する材料の屈折率をn1、第2保護膜を構成する材料の屈折率をn2としたとき、
n1>n2
を満足する[A12]に記載の固体撮像装置。
[A14]保護膜は、SiNから成り、第2保護膜は、SiO2又はSiONから成る[A13]に記載の固体撮像装置。
[A15]少なくとも、ワイヤグリッド偏光素子のスペース部に面したライン部の側面には第3保護膜が形成されている[A12]乃至[A14]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A16]ワイヤグリッド偏光素子を取り囲むフレーム部を更に備えており、
フレーム部と、ワイヤグリッド偏光素子のライン部とは連結されており、
フレーム部は、ワイヤグリッド偏光素子のライン部と同じ構造を有する[A12]乃至[A15]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A17]ワイヤグリッド偏光素子のライン部は、光電変換素子側から、第1導電材料から成る光反射層、絶縁膜、及び、第2導電材料から成る光吸収層が積層された積層構造体から構成されている[A12]乃至[A16]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A18]光反射層及び光吸収層は光電変換素子において共通である[A17]に記載の固体撮像装置。
[A19]光反射層の頂面全面に絶縁膜が形成されており、絶縁膜の頂面全面に光吸収層が形成されている[A17]又は[A18]に記載の固体撮像装置。
[A20]光反射層の下に下地絶縁層が形成されている[A17]乃至[A19]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A21]光反射層の頂面全面に絶縁膜が形成されており、絶縁膜の頂面全面に光吸収層が形成されている[A17]乃至[A20]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B01]《固体撮像装置:第2の態様》
半導体基板に形成され、有効画素領域に光電変換素子が2次元マトリクス状に配列されて成る光電変換素子群、及び、
半導体基板の上方に形成され、光電変換素子の光入射側に、光電変換素子に対応して設けられたワイヤグリッド偏光素子、
を備えた固体撮像装置であって、
有効画素領域の外側に位置する周辺領域には、パッド部が配設されており、
ワイヤグリッド偏光素子が形成された層とパッド部が形成された層とは、同じ層内に位置しており、
ワイヤグリッド偏光素子とパッド部とは電気的に接続されている固体撮像装置。
[B02]光電変換素子群における光電変換素子と光電変換素子との間の領域の上方には遮光部が形成されており、
遮光部は、ワイヤグリッド偏光素子とワイヤグリッド偏光素子とを接続する、光を通過させないフレーム部から構成されている[B01]に記載の固体撮像装置。
[B03]有効画素領域と周辺領域との間には光学的黒画素領域が設けられており、
ワイヤグリッド偏光素子は、有効画素領域から光学的黒画素領域に亙り形成されており、
光学的黒画素領域は、ワイヤグリッド偏光素子によって遮光されている[B01]又は[B02]に記載の固体撮像装置。
[B04]有効画素領域の上方から周辺領域の上方に亙りオンチップ・マイクロレンズが形成されている[B01]乃至[B03]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B05]半導体基板には、光電変換素子と接続され、光電変換素子において生成した電荷を一時的に保存するメモリ部が形成されている[B01]乃至[B04]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B06]周辺領域にワイヤグリッド偏光素子は設けられていない[B01]乃至[B05]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B07]ワイヤグリッド偏光素子の上には、保護膜が形成されており、
ワイヤグリッド偏光素子は、ライン・アンド・スペース構造を有し、
ワイヤグリッド偏光素子のスペース部は空隙である[B01]乃至[B06]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B08]ワイヤグリッド偏光素子と保護膜との間には第2保護膜が形成されており、
保護膜を構成する材料の屈折率をn1、第2保護膜を構成する材料の屈折率をn2としたとき、
n1>n2
を満足する[B07]に記載の固体撮像装置。
[B09]保護膜は、SiNから成り、第2保護膜は、SiO2又はSiONから成る[B08]に記載の固体撮像装置。
[B10]少なくとも、ワイヤグリッド偏光素子のスペース部に面したライン部の側面には第3保護膜が形成されている[B07]乃至[B09]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B11]ワイヤグリッド偏光素子を取り囲むフレーム部を更に備えており、
フレーム部と、ワイヤグリッド偏光素子のライン部とは連結されており、
フレーム部は、ワイヤグリッド偏光素子のライン部と同じ構造を有する[B07]乃至[B10]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B12]ワイヤグリッド偏光素子のライン部は、光電変換素子側から、第1導電材料から成る光反射層、絶縁膜、及び、第2導電材料から成る光吸収層が積層された積層構造体から構成されている[B07]乃至[B11]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B13]光反射層及び光吸収層は光電変換素子において共通である[B12]に記載の固体撮像装置。
[B14]光反射層の頂面全面に絶縁膜が形成されており、絶縁膜の頂面全面に光吸収層が形成されている[B12]又は[B13]に記載の固体撮像装置。
[B15]光反射層の下には下地絶縁層が形成されている[B12]乃至[B14]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B16]光反射層の頂面全面に絶縁膜が形成されており、絶縁膜の頂面全面に光吸収層が形成されている[B12]又は[B13]に記載の固体撮像装置。
[C01]《第3の態様に係る固体撮像装置》
半導体基板に形成され、有効画素領域に光電変換素子が2次元マトリクス状に配列されて成る光電変換素子群、及び、
半導体基板の上方に形成され、光電変換素子の光入射側に、光電変換素子に対応して設けられたワイヤグリッド偏光素子、
を備えた固体撮像装置であって、
半導体基板には、光電変換素子と接続され、光電変換素子において生成した電荷を一時的に保存するメモリ部が形成されており、
メモリ部の上方には遮光部が配設されており、
遮光部は、ワイヤグリッド偏光素子とワイヤグリッド偏光素子とを接続する、光を通過させないフレーム部から構成されており、
ワイヤグリッド偏光素子には、ワイヤグリッド偏光素子から延びるワイヤグリッド偏光素子延在部を介して、所定の電位が印加される固体撮像装置。
[C02]ワイヤグリッド偏光素子は、ワイヤグリッド偏光素子延在部を介して半導体基板に設けられた配線部に接続されている[C01]に記載の固体撮像装置。
[A01]《固体撮像装置:第1の態様》
半導体基板に形成され、有効画素領域に光電変換素子が2次元マトリクス状に配列されて成る光電変換素子群、及び、
半導体基板の上方に形成され、光電変換素子の光入射側に、光電変換素子に対応して設けられたワイヤグリッド偏光素子、
を備えた固体撮像装置であって、
有効画素領域の外側に位置する周辺領域には、導体最上層が配設されており、
ワイヤグリッド偏光素子が形成された面を第1面、導体最上層が形成された面を第2面としたとき、第1面は第2面よりも上方に位置し、
ワイヤグリッド偏光素子は、ワイヤグリッド偏光素子延在部を介して導体最上層に接続されている固体撮像装置。
[A02]導体最上層には所定の電位が印加される[A01]に記載の固体撮像装置。
[A03]ワイヤグリッド偏光素子延在部は光を通過させない構造を有する[A01]又は[A02]に記載の固体撮像装置。
[A04]光電変換素子群における光電変換素子と光電変換素子との間の領域の上方には遮光部が形成されており、
遮光部は、第2面上(第2面内)に位置する[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A05]遮光部は、導体最上層と同じ構成を有する[A04]に記載の固体撮像装置。
[A06]有効画素領域と周辺領域との間には光学的黒画素領域が設けられており、
ワイヤグリッド偏光素子延在部は、光学的黒画素領域から周辺領域に亙り形成されており、
光学的黒画素領域は、ワイヤグリッド偏光素子延在部によって遮光されている[A01]乃至[A05]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A07]有効画素領域と周辺領域との間には光学的黒画素領域が設けられており、
ワイヤグリッド偏光素子は、有効画素領域から光学的黒画素領域に亙り形成されている[A01]乃至[A05]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A08]光学的黒画素領域は導体最上層によって遮光されている[A07]に記載の固体撮像装置。
[A09]有効画素領域の上方から周辺領域の上方に亙りオンチップ・マイクロレンズが形成されている[A01]乃至[A08]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A10]半導体基板には、光電変換素子と接続され、光電変換素子において生成した電荷を一時的に保存するメモリ部が形成されている[A01]乃至[A09]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A11]周辺領域にワイヤグリッド偏光素子は設けられていない[A01]乃至[A10]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A12]ワイヤグリッド偏光素子の上には、保護膜が形成されており、
ワイヤグリッド偏光素子は、ライン・アンド・スペース構造を有し、
ワイヤグリッド偏光素子のスペース部は空隙である[A01]乃至[A11]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A13]ワイヤグリッド偏光素子と保護膜との間には第2保護膜が形成されており、
保護膜を構成する材料の屈折率をn1、第2保護膜を構成する材料の屈折率をn2としたとき、
n1>n2
を満足する[A12]に記載の固体撮像装置。
[A14]保護膜は、SiNから成り、第2保護膜は、SiO2又はSiONから成る[A13]に記載の固体撮像装置。
[A15]少なくとも、ワイヤグリッド偏光素子のスペース部に面したライン部の側面には第3保護膜が形成されている[A12]乃至[A14]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A16]ワイヤグリッド偏光素子を取り囲むフレーム部を更に備えており、
フレーム部と、ワイヤグリッド偏光素子のライン部とは連結されており、
フレーム部は、ワイヤグリッド偏光素子のライン部と同じ構造を有する[A12]乃至[A15]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A17]ワイヤグリッド偏光素子のライン部は、光電変換素子側から、第1導電材料から成る光反射層、絶縁膜、及び、第2導電材料から成る光吸収層が積層された積層構造体から構成されている[A12]乃至[A16]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A18]光反射層及び光吸収層は光電変換素子において共通である[A17]に記載の固体撮像装置。
[A19]光反射層の頂面全面に絶縁膜が形成されており、絶縁膜の頂面全面に光吸収層が形成されている[A17]又は[A18]に記載の固体撮像装置。
[A20]光反射層の下に下地絶縁層が形成されている[A17]乃至[A19]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[A21]光反射層の頂面全面に絶縁膜が形成されており、絶縁膜の頂面全面に光吸収層が形成されている[A17]乃至[A20]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B01]《固体撮像装置:第2の態様》
半導体基板に形成され、有効画素領域に光電変換素子が2次元マトリクス状に配列されて成る光電変換素子群、及び、
半導体基板の上方に形成され、光電変換素子の光入射側に、光電変換素子に対応して設けられたワイヤグリッド偏光素子、
を備えた固体撮像装置であって、
有効画素領域の外側に位置する周辺領域には、パッド部が配設されており、
ワイヤグリッド偏光素子が形成された層とパッド部が形成された層とは、同じ層内に位置しており、
ワイヤグリッド偏光素子とパッド部とは電気的に接続されている固体撮像装置。
[B02]光電変換素子群における光電変換素子と光電変換素子との間の領域の上方には遮光部が形成されており、
遮光部は、ワイヤグリッド偏光素子とワイヤグリッド偏光素子とを接続する、光を通過させないフレーム部から構成されている[B01]に記載の固体撮像装置。
[B03]有効画素領域と周辺領域との間には光学的黒画素領域が設けられており、
ワイヤグリッド偏光素子は、有効画素領域から光学的黒画素領域に亙り形成されており、
光学的黒画素領域は、ワイヤグリッド偏光素子によって遮光されている[B01]又は[B02]に記載の固体撮像装置。
[B04]有効画素領域の上方から周辺領域の上方に亙りオンチップ・マイクロレンズが形成されている[B01]乃至[B03]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B05]半導体基板には、光電変換素子と接続され、光電変換素子において生成した電荷を一時的に保存するメモリ部が形成されている[B01]乃至[B04]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B06]周辺領域にワイヤグリッド偏光素子は設けられていない[B01]乃至[B05]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B07]ワイヤグリッド偏光素子の上には、保護膜が形成されており、
ワイヤグリッド偏光素子は、ライン・アンド・スペース構造を有し、
ワイヤグリッド偏光素子のスペース部は空隙である[B01]乃至[B06]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B08]ワイヤグリッド偏光素子と保護膜との間には第2保護膜が形成されており、
保護膜を構成する材料の屈折率をn1、第2保護膜を構成する材料の屈折率をn2としたとき、
n1>n2
を満足する[B07]に記載の固体撮像装置。
[B09]保護膜は、SiNから成り、第2保護膜は、SiO2又はSiONから成る[B08]に記載の固体撮像装置。
[B10]少なくとも、ワイヤグリッド偏光素子のスペース部に面したライン部の側面には第3保護膜が形成されている[B07]乃至[B09]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B11]ワイヤグリッド偏光素子を取り囲むフレーム部を更に備えており、
フレーム部と、ワイヤグリッド偏光素子のライン部とは連結されており、
フレーム部は、ワイヤグリッド偏光素子のライン部と同じ構造を有する[B07]乃至[B10]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B12]ワイヤグリッド偏光素子のライン部は、光電変換素子側から、第1導電材料から成る光反射層、絶縁膜、及び、第2導電材料から成る光吸収層が積層された積層構造体から構成されている[B07]乃至[B11]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B13]光反射層及び光吸収層は光電変換素子において共通である[B12]に記載の固体撮像装置。
[B14]光反射層の頂面全面に絶縁膜が形成されており、絶縁膜の頂面全面に光吸収層が形成されている[B12]又は[B13]に記載の固体撮像装置。
[B15]光反射層の下には下地絶縁層が形成されている[B12]乃至[B14]のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
[B16]光反射層の頂面全面に絶縁膜が形成されており、絶縁膜の頂面全面に光吸収層が形成されている[B12]又は[B13]に記載の固体撮像装置。
[C01]《第3の態様に係る固体撮像装置》
半導体基板に形成され、有効画素領域に光電変換素子が2次元マトリクス状に配列されて成る光電変換素子群、及び、
半導体基板の上方に形成され、光電変換素子の光入射側に、光電変換素子に対応して設けられたワイヤグリッド偏光素子、
を備えた固体撮像装置であって、
半導体基板には、光電変換素子と接続され、光電変換素子において生成した電荷を一時的に保存するメモリ部が形成されており、
メモリ部の上方には遮光部が配設されており、
遮光部は、ワイヤグリッド偏光素子とワイヤグリッド偏光素子とを接続する、光を通過させないフレーム部から構成されており、
ワイヤグリッド偏光素子には、ワイヤグリッド偏光素子から延びるワイヤグリッド偏光素子延在部を介して、所定の電位が印加される固体撮像装置。
[C02]ワイヤグリッド偏光素子は、ワイヤグリッド偏光素子延在部を介して半導体基板に設けられた配線部に接続されている[C01]に記載の固体撮像装置。
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