JP2021086931A - 撮像装置及び電子機器 - Google Patents

撮像装置及び電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JP2021086931A
JP2021086931A JP2019215174A JP2019215174A JP2021086931A JP 2021086931 A JP2021086931 A JP 2021086931A JP 2019215174 A JP2019215174 A JP 2019215174A JP 2019215174 A JP2019215174 A JP 2019215174A JP 2021086931 A JP2021086931 A JP 2021086931A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
partition wall
layer
metal layer
image pickup
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019215174A
Other languages
English (en)
Inventor
鉄也 山口
Tetsuya Yamaguchi
鉄也 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority to JP2019215174A priority Critical patent/JP2021086931A/ja
Priority to US17/756,175 priority patent/US20230282660A1/en
Priority to PCT/JP2020/038146 priority patent/WO2021106383A1/ja
Publication of JP2021086931A publication Critical patent/JP2021086931A/ja
Priority to US17/972,781 priority patent/US20230042668A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • H01L27/14623Optical shielding
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • H01L27/14621Colour filter arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627Microlenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14629Reflectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1463Pixel isolation structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464Back illuminated imager structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645Colour imagers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685Process for coatings or optical elements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/12Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with one sensor only
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

【課題】高角度入射光による撮像性能の低下を抑制できるようにした撮像装置及び電子機器を提供する。【解決手段】撮像装置は、複数の光電変換素子を有する半導体基板と、半導体基板上に設けられ、複数の光電変換素子とそれぞれ向かい合う複数のカラーフィルタと、半導体基板上に設けられ、複数のカラーフィルタのうち互いに隣り合う一方のカラーフィルタと他方のカラーフィルタとの間を隔てる隔壁と、を備える。隔壁は、第1金属層と、第1金属層の側面を覆う透光性の第1隔壁層と、第1金属層と第1隔壁層との間に位置する透光性の第2隔壁層と、を有する。第2隔壁層の屈折率は第1隔壁層の屈折率よりも大きい。【選択図】図2

Description

本開示は、撮像装置及び電子機器に関する。
デジタルカメラなどに用いられる撮像装置は、複数の画素を有する。複数の画素の各々には、光を検出して電荷を発生させる光電変換素子が設けられている。また、複数の光電変換素子の上方には、特定の色の光のみを透過させるカラーフィルタが設けられている。この種の撮像装置において、隣り合う画素間で混色が起きることを防ぐために、一方の画素のカラーフィルタと他方の画素のカラーフィルタとの間に隔壁を配置することが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2011−71483号公報
撮像装置において、カラーフィルタの表面に光が斜めに入射すると、斜めに入射した光の一部が隔壁で反射して、本本来入射すべきでない反射光が画素で光電変換される可能性がある。例えば、フレア光など、カラーフィルタ表面に光が高角度で入射すると、高角度で入射した光(以下、高角度入射光)の一部はカラーフィルタを透過して隔壁に到達し、隔壁で反射して画素に入射する。その結果、高角度入射光が光電変換されて画素信号に混色等が生じ、撮像装置の性能が低下する可能性がある。
本開示はこのような事情に鑑みてなされたもので、高角度入射光による撮像性能の低下を抑制できるようにした撮像装置及び電子機器を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る撮像装置は、複数の光電変換素子を有する半導体基板と、前記半導体基板上に設けられ、前記複数の光電変換素子とそれぞれ向かい合う複数のカラーフィルタと、前記半導体基板上に設けられ、前記複数のカラーフィルタのうち互いに隣り合う一方のカラーフィルタと他方のカラーフィルタとの間を隔てる隔壁と、を備える。前記隔壁は、第1金属層と、前記第1金属層の側面を覆う透光性の第1隔壁層と、前記第1金属層と前記第1隔壁層との間に位置する透光性の第2隔壁層と、を有する。前記第2隔壁層の屈折率は前記第1隔壁層の屈折率よりも大きい。
これによれば、例えばフレア光など、カラーフィルタ表面へ高角度に入射する高角度入射光は、カラーフィルタ、第1隔壁層、第2隔壁層を透過して第1金属層の側面へ到達する。第1隔壁層の屈折率よりも第2隔壁層の屈折率の方が大きいため、第1金属層の側面に到達した高角度入射光は、第1金属層の側面と第1隔壁層との間で反射を繰り返しながら、減衰する。これにより、撮像装置は、光電変換素子に到達する高角度入射光を低減することができる。撮像装置は、高角度入射光が光電変換されて画素信号に混色等が生じることにより撮像性能が低下することを抑制することができる。
図1は、本開示の実施形態1に係る撮像装置の構成例を示す模式図である。 図2は、本開示の実施形態1に係る撮像装置の隔壁とその周辺部の構成例を示す断面図である。 図3は、本開示の実施形態1に係る撮像装置の隔壁による導光例を示す断面図である。 図4Aは、本開示の実施形態1に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図4Bは、本開示の実施形態1に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図4Cは、本開示の実施形態1に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図4Dは、本開示の実施形態1に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図4Eは、本開示の実施形態1に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図4Fは、本開示の実施形態1に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図4Gは、本開示の実施形態1に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図4Hは、本開示の実施形態1に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図4Iは、本開示の実施形態1に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図4Jは、本開示の実施形態1に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図4Kは、本開示の実施形態1に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図5は、本開示の実施形態1に係る撮像装置と、比較例に係る撮像装置とにおいて、カラーフィルタ表面への入射角と、量子効率及び感度比率との関係を評価した結果を示すグラフである 図6は、本開示の実施形態2に係る撮像装置の隔壁とその周辺部の構成を示す断面図である。 図7Aは、本開示の実施形態2に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である. 図7Bは、本開示の実施形態2に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図8は、本開示の実施形態2に係る撮像装置の隔壁とその周辺部の構成例を示す断面図である。 図9は、本開示の実施形態2に係る撮像装置において、半導体基板側からカラーフィルタ側への光の反射防止を説明するための断面図である。 図10Aは、本開示の実施形態3に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図10Bは、本開示の実施形態3に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図10Cは、本開示の実施形態3に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図10Dは、本開示の実施形態3に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図10Eは、本開示の実施形態3に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図11は、本開示の実施形態4に係る撮像装置の隔壁とその周辺部の構成例を示す断面図である。 図12は、本開示の実施形態4に係る撮像装置において、隔壁側から半導体基板側への遮光を説明するための断面図である。 図13Aは、本開示の実施形態4に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図13Bは、本開示の実施形態4に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図13Cは、本開示の実施形態4に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図13Dは、本開示の実施形態4に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図13Eは、本開示の実施形態4に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図13Fは、本開示の実施形態4に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図13Gは、本開示の実施形態4に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図13Hは、本開示の実施形態4に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図14は、本開示の実施形態5に係る撮像装置の隔壁とその周辺部の構成例を示す断面図である。 図15Aは、本開示の実施形態5に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図15Bは、本開示の実施形態5に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図16は、本開示の実施形態6に係る撮像装置の隔壁とその周辺部の構成例を示す断面図である。 図17は、本開示の実施形態7に係る撮像装置において、複数のフォトダイオードで構成される撮像領域の中心領域と、周辺領域とを例示する図である。 図18は、本開示の実施形態7に係る撮像装置であって、撮像領域の周辺領域における隔壁とその周辺部の構成例を示す断面図である。 図19は、本開示の実施形態8に係る撮像装置の隔壁とその周辺部の構成例を示す断面図である。 図20Aは、本開示の実施形態8に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図20Bは、本開示の実施形態8に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図20Cは、本開示の実施形態8に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図20Dは、本開示の実施形態8に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図20Eは、本開示の実施形態8に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図20Fは、本開示の実施形態8に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図20Gは、本開示の実施形態8に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図21は、本開示の実施形態9に係る撮像装置の隔壁とその周辺部の構成例を示す断面図である。 図22Aは、本開示の実施形態9に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図22Bは、本開示の実施形態9に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図22Cは、本開示の実施形態9に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図22Dは、本開示の実施形態9に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図22Eは、本開示の実施形態9に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図22Fは、本開示の実施形態9に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図22Gは、本開示の実施形態9に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図22Hは、本開示の実施形態9に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図22Iは、本開示の実施形態9に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図22Jは、本開示の実施形態9に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図22Kは、本開示の実施形態9に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図22Lは、本開示の実施形態9に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。 図23は、本開示に係る技術(本技術)を電子機器に適用した例を示す概念図である。 図24は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 図25は、図24に示すカメラヘッド及びCCUの機能構成の一例を示すブロック図である。 図26は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。 図27は、撮像部の設置位置の例を示す図である。
以下において、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚さや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
また、以下の説明における上下等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本開示の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を90°回転して観察すれば上下は左右に変換して読まれ、180°回転して観察すれば上下は反転して読まれることは勿論である。
<実施形態1>
(全体構造)
図1は、本開示の実施形態1に係る撮像装置100の構成例を示す図である。
図1に示す撮像装置100は、例えば、CMOS固体撮像装置である。図1に示すように、撮像装置100は、半導体基板111(例えば、シリコン基板)に、複数の光電変換素子を含む画素102が規則的に2次元的に配列された画素領域(いわゆる、撮像領域)3と、周辺回路部とを有して構成される。画素102は、光電変換素子となるフォトダイオードと、複数の画素トランジスタ(いわゆる、MOSトランジスタ)を有して成る。複数の画素トランジスタは、転送トランジスタ、リセットトランジスタ及び増幅トランジスタの3つのトランジスタで構成することができる。複数の画素トランジスタは、上記3つのトランジスタに選択トランジスタ追加して、4つのトランジスタで構成することもできる。単位画素の等価回路は通常と同様であるので、詳細説明は省略する。画素102は、共有画素構造とすることもできる。共有画素構造は、複数のフォトダイオードと、複数の転送トランジスタと、共有する1つのフローティングディフージョンと、共有する1つずつの他の画素トランジスタとから構成される。
周辺回路部は、垂直駆動回路104と、カラム信号処理回路105と、水平駆動回路106と、出力回路107と、制御回路108などを有して構成される。
制御回路108は、入力クロックと、動作モードなどを指令するデータを受け取り、また固体撮像装置の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路108は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基いて、垂直駆動回路104、カラム信号処理回路105及び水平駆動回路106などの動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路108は、これらの信号を垂直駆動回路104、カラム信号処理回路105及び水平駆動回路106等に入力する。
垂直駆動回路104は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に画素を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素を駆動する。すなわち、垂直駆動回路104は、画素領域103の各画素102を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線109を通して、各画素102の光電変換素子において受光量に応じて生成した信号電荷に基く画素信号をカラム信号処理回路105に供給する。
カラム信号処理回路105は、画素102の例えば列ごとに配置されており、1行分の画素102から出力される信号を画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。すなわちカラム信号処理回路105は、画素102固有の固定パターンノイズを除去するためのCDSや、信号増幅、AD変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路105の出力段には水平選択スイッチ(図示せず)が水平信号線110との間に接続されて設けられる。
水平駆動回路106は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路105の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路105の各々から画素信号を水平信号線110に出力させる。
出力回路107は、カラム信号処理回路105の各々から水平信号線110を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。例えば、出力回路107は、バファリングだけする場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理などを行う場合もある。入出力端子112は、外部と信号のやりとりをする。
(隔壁とその周辺部の構造)
図2は、本開示の実施形態1に係る撮像装置100の隔壁2とその周辺部の構成例を示す断面図である。撮像装置100は、例えば、半導体基板111の裏面側から入射光を取り込む裏面受光型の画素構造を有する。図2に示すように、半導体基板111の裏面(以下、受光面)111a側に複数のフォトダイオードPDが設けられている。また、半導体基板111の受光面111a上に、透光性の絶縁膜11が設けられている。絶縁膜11は、例えばシリコン酸化膜(SiO)である。
半導体基板111は、シリコンウェハーをCMP(Chemical Mechanical Polishing)によって研磨することにより形成された、シリコン層である。半導体基板111の厚さは、受光する光の波長に応じて任意に設定してよい。一例を挙げると、半導体基板111の厚さは、可視光を受光する場合は5μm以上15μm以下、赤外光を受光する場合は15μm以上50μm以下、紫外光を受光する場合は3μm以上7μm以下である。
半導体基板111の受光面111a上には、絶縁膜11を介して複数のカラーフィルタCFが設けられている。複数のカラーフィルタCFは、例えば、カラーフィルタCF1からCF3を含む。カラーフィルタCF1からCF3は、それぞれ、青色(B)、緑色(G)又は赤色(R)に着色されている。カラーフィルタCF1からCF3は、絶縁膜11を介して、フォトダイオードPD1からPD3とそれぞれ向かい合う位置に配置されている。
図示しないが、複数のカラーフィルタCFは、カラーフィルタCF1からCF3の少なくとも1つ以上と隣り合う位置に配置された、カラーフィルタCF4を含む。カラーフィルタCF4は、青色(B)、緑色(G)及び赤色(R)のいずれか1色に着色されていてもよいし、これら以外の他の色に着色されていてもよい。カラーフィルタCF4は、絶縁膜11を介して、フォトダイオードPD4と向かい合う位置に配置されている。以下では、カラーフィルタCF1からCF4を互いに区別する必要のない場合には、符号であるCFの末尾の識別番号を省略するものとする。
また、半導体基板111の受光面111a上には、絶縁膜11を介して隔壁2が設けられている。隔壁2によって、複数のカラーフィルタCFは互いに隔離されている。また、複数のカラーフィルタCFを挟んで半導体基板111の反対側に複数のマイクロレンズML(本開示の「レンズ」の一例)が設けられている。1つのカラーフィルタCF上に1つのマイクロレンズMLが配置されている。複数のマイクロレンズMLは、その端部MLE同士が互いに接続している。マイクロレンズMLの端部MLEは隔壁2上に配置されている。
隔壁2は、隔壁2の中心部に位置する第1金属層20と、第1金属層20を外側から覆う透光性の第1隔壁層21と、第1金属層20と第1隔壁層21との間に位置する透光性の第2隔壁層22とを有する。例えば、第1金属層20は、半導体基板111の受光面111aに平行な水平方向においてカラーフィルタCFと向かい合う第1側面20a及び第2側面20bと、水平方向と直交する方向においてマイクロレンズMLの端部と向かい合う上端面20c(本開示の「端面」の一例)と、を有する。第1側面20aの反対側に第2側面20bが位置する。上端面20cは、マイクロレンズ側に位置する。
第2隔壁層22は、第1金属層20の第1側面20a及び第2側面20bと上端面20cとを覆っている。第1隔壁層21は、第2隔壁層22を介して、第1金属層20の第1側面20a及び第2側面20bと上端面20cとを覆っている。
第1金属層20は、例えば銅(Cu)又はタングステン(W)で構成されている。第1隔壁層21及び第2隔壁層22は、画素102が受光する光(例えば、可視光、赤外光及び紫外光のうちの少なくとも一種以上の光)をそれぞれ透過可能な透光性の膜で構成されている。例えば、第1隔壁層21は、シリコン酸化膜(SiO)で構成されている。第2隔壁層22は、結晶構造がアモルファス(非晶質)である炭化シリコン膜(a−SiC)で構成されている。
本実施形態において、第2隔壁層22の屈折率n22は、第1隔壁層21の屈折率n21よりも大きい(n22>n21)。また、カラーフィルタCFの屈折率ncfは、第1隔壁層21の屈折率n21よりも大きい(ncf>n21)。例えば、第2隔壁層22として用いられるa−SiCの屈折率は2.6である。第1隔壁層21として用いられるSiOの屈折率は1.46である。カラーフィルタCFの屈折率は1.68である。
(隔壁による導光例)
図3は、本開示の実施形態1に係る撮像装置の隔壁による導光例を示す断面図である。図3に示すように、マイクロレンズMLを通してカラーフィルタCFの表面に光L1が斜めに入射し、入射した光L1が隔壁2の第1隔壁層21の表面に到達する場合を想定する。
カラーフィルタCFの表面に対する入射角をθ1とし、第1隔壁層21の表面に対する入射角をθ2とする。入射角θ1、θ2は、例えば、θ1=90°−θ2の関係にある。
上述したように、第1隔壁層21の屈折率n21よりもカラーフィルタCFの屈折率ncfの方が大きい(ncf>n21)。このため、光L1のカラーフィルタCF表面に対する入射角θ1が低角度であり、第1隔壁層21表面に対する入射角θ2が臨界角以上の場合、光L1は第1隔壁層21の表面で全反射する。臨界角とは、屈折率が大きい媒質から屈折率が小さい媒質へ光が進むとき、全反射が生じる最も小さな入射角のことである。第1隔壁層21で全反射した光L2は、フォトダイオードPDが設けられている半導体基板111の受光面111a側へ進む。
一方、光L1のカラーフィルタCF表面に対する入射角θ1が高角度(すなわち、光L1が高角度入射光)であり、第1隔壁層21表面に対する入射角θ2が臨界角未満の場合、光L1は、一部を除いて第1隔壁層21に入射する。第1隔壁層21に入射した光L3は、一部を除いて第1隔壁層21、第2隔壁層22を透過して第1金属層20の側面(例えば、第1側面20a)に到達して、第1金属層20の側面で反射する。第1金属層20の側面で反射した光L3は、第2隔壁層22を透過して、第1隔壁層21に到達する。
上述したように、第1隔壁層21の屈折率n21よりも第2隔壁層22の屈折率n22の方が大きい(n21<n22)。また、光L3は、第1隔壁層21に斜めに入射する。このため、第1隔壁層21に到達した光L3は、一部を除いて第2隔壁層22側へ再び反射する。例えば、光L3の第1隔壁層21に対する入射角θ3が臨界角以上の場合、光L3は第1隔壁層21で全反射する。光L3は、第1金属層20と第1隔壁層21との間で反射を繰り返して、第2隔壁層22内に閉じ込められる。第2隔壁層22内に閉じ込められる光L3の強度は、光L3が第1金属層20の側面で反射するたびに減衰する。
このように、光L3は、第1金属層20と第1隔壁層21との間で反射を繰り返しながら、減衰する。これにより、撮像装置100は、高角度入射光(例えば、フレア光)が半導体基板111の受光面111aへ到達することを抑制することができる。撮像装置100は、フォトダイオードPDへ到達するフレア光を低減することができる。
また、図3に示すように、光L1、L2の各々はフォトダイオードPDに到達して光電変換されるが、一部はフォトダイオードPDに到達する前に絶縁膜11の表面や、受光面111aで反射する。これら反射した光L4の少なくとも一部は、上記の光L3と同様に隔壁2に入射し、第1金属層20の側面(例えば、第2側面20b)と第1隔壁層21との間で反射を繰り返しながら、減衰する。これにより、撮像装置100は、一の画素102内で反射した光L4が、隔壁2を通して他の画素102へ漏れ出ることを抑制することができる。
次に、図2に示した撮像装置100の製造方法を説明する。撮像装置100は、成膜装置(CVD(Chemical Vapor Deposition)装置、スパッタ装置、熱酸化装置を含む)、露光装置、エッチング装置、CMP(Chemical Mechanical Polishing)装置、貼り合わせ装置など、各種の装置を用いて製造される。以下、これらの装置を、製造装置と総称する。撮像装置100の隔壁2とその周辺部は、次に説明する製造方法によって製造することができる。
図4Aから図4Kは、本開示の実施形態1に係る撮像装置の製造方法を工程順に示す断面図である。図4Aに示すように、製造装置は、フォトダイオードPDが形成された半導体基板111の受光面111a上に絶縁膜11を形成する。例えば、絶縁膜11はシリコン酸化膜(SiO)であり、その形成方法は半導体基板111の熱酸化又はCVD法である。次に、製造装置は、絶縁膜11上に金属層20’を形成する。例えば、金属層20’は銅(Cu)又はタングステン(W)の薄膜であり、その形成方法は蒸着又はスパッタ法である。
次に、図4Bに示すように、製造装置は、金属層20’上にレジストパターンRP1を形成する。レジストパターンRP1は、隔壁2の第1金属層20(図2参照)となる領域を覆い、それ以外の領域を露出する形状を有する。次に、製造装置は、レジストパターンRP1をマスクに用いて、金属層20’をドライエッチングする。これにより、図4Cに示すように、第1金属層20が形成される。次に、図4Dに示すように、製造装置は、レジストパターンRP1を除去する。
次に、図4Eに示すように、製造装置は、受光面111aの上方に透光性の絶縁層22’を形成する。例えば、絶縁層22’は、結晶構造がアモルファス構造である炭化シリコン膜(a−SiC)であり、その形成方法はCVD法である。絶縁層22’により、絶縁膜11と、第1金属層20の第1側面20a、第2側面20b及び上端面20cはそれぞれ覆われる。
次に、図4Fに示すように、製造装置は、絶縁層22’上にレジストパターンRP2を形成する。レジストパターンRP2は、隔壁2の第1金属層20と第2隔壁層22(図2参照)となる領域を覆い、それ以外の領域を露出する形状を有する。次に、製造装置は、レジストパターンRP2をマスクに用いて、絶縁層22’をドライエッチングする。ドライエッチングは、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)である。これにより、図4Gに示すように、第2隔壁層22が形成される。その後、製造装置は、レジストパターンRP2を除去する。
次に、図4Hに示すように、製造装置は、受光面111aの上方に透光性の絶縁層21’を形成する。例えば、絶縁層21’はシリコン酸化膜(SiO)であり、その形成方法はCVD法である。絶縁層21’により、絶縁膜11と第2隔壁層22はそれぞれ覆われる。
次に、製造装置は、絶縁層21’上にレジストパターン(図示せず)を形成する。このレジストパターンは、隔壁2の第1隔壁層21(図2参照)となる領域を覆い、それ以外の領域を露出する形状を有する。次に、製造装置は、レジストパターンをマスクに用いて、絶縁層21’をドライエッチングする。ドライエッチングは、例えばRIEである。これにより、図4Iに示すように、第2隔壁層22が形成される。第1金属層20と、第1隔壁層21と、第2隔壁層22とを有する隔壁2が完成する。その後、製造装置は、レジストパターンRP2を除去する。
次に、図4Jに示すように、製造装置は、隣り合う隔壁20間の領域(すなわち、フォトダイオードPDの上方)にカラーフィルタCFを形成する。製造装置は、リソグラフィ技術を用いて、カラーフィルタCFを色ごとに作り分ける。例えば、製造装置は、フォトダイオードPD1の上方に青色(B)のカラーフィルタCF1を形成する。次に、製造装置は、フォトダイオードPD2の上方に緑色(G)のカラーフィルタCF2を形成する。次に、製造装置は、フォトダイオードPD3の上方に赤色(R)のカラーフィルタCF3を形成する。カラーフィルタCF1からCF3の各々は、底面が絶縁膜11の上面に接し、側面は隔壁2に接し、上面は隔壁2と同じ高さとなるように形成される。
次に、図4Kに示すように、製造装置は、複数のカラーフィルタCFの上方に、マイクロレンズMLをそれぞれ形成する。マイクロレンズMLは上面が湾曲した凸レンズであり、光が透過する膜からなる。製造装置は、カラーフィルタCF上に樹脂膜を形成し、形成した樹脂膜を加熱して溶融させ、溶融した樹脂膜の上面の形状を丸めることで、マイクロレンズMLを形成する。このような工程を経て、図2に示した撮像装置100が完成する。
(評価結果)
図5は、本開示の実施形態1に係る撮像装置と、比較例に係る撮像装置とにおいて、カラーフィルタCF表面への入射角θ1(図3参照)と、量子効率及び感度比率との関係を評価した結果を示すグラフである。図5の横軸は、入射角θ1を示す。図5の左側の縦軸は、緑色の光についての量子効率(QE(Quantum Efficiency))を示す。また、図5の右側の縦軸は、緑色の光についての感度比率を示す。感度比率は、比較例の量子効率に対する、実施形態1の量子効率の比で示される。なお、実施形態1と比較例との違いは、隔壁の構造にある。比較例の隔壁は、実施形態1の隔壁から第2隔壁層22を除いた構成を有する。
図5に示すように、例えばθ1≦20°など、入射角θ1が小さい範囲では、実施形態1と従来例との間で、量子効率(QE)に大きな差はない。一方、例えばθ1≧60°など、入射角θ1が大きい範囲では、実施形態1の量子効率は比較例の量子効率よりも低く、感度比率は低下する。実施形態1に係る撮像装置は、低角度入射光に対しては比較例に係る撮像装置と同等の感度を有しつつ、高角度入射光に対しては比較例に係る撮像装置よりも感度を落とすことができる、ということが確認された。
以上説明したように、本開示の一態様に係る撮像装置100は、複数のフォトダイオードPDを有する半導体基板111と、半導体基板111上に設けられ、複数のフォトダイオードPDとそれぞれ向かい合う複数のカラーフィルタCFと、半導体基板111上に設けられ、複数のカラーフィルタCFのうち互いに隣り合う一方のカラーフィルタCFと他方のカラーフィルタCFとの間を隔てる隔壁2と、を備える。隔壁2は、第1金属層20と、第1金属層20の側面を覆う透光性の第1隔壁層21と、第1金属層20と第1隔壁層21との間に位置する透光性の第2隔壁層22と、を有する。第2隔壁層22の屈折率は第1隔壁層21の屈折率よりも大きい。
これによれば、例えばフレア光など、カラーフィルタCF表面へ高角度に入射する高角度入射光は、カラーフィルタCF、第1隔壁層21、第2隔壁層22を透過して第1金属層20の側面へ到達する。第1隔壁層21の屈折率よりも第2隔壁層22の屈折率の方が大きいため、第1金属層20の側面に到達した高角度入射光は、第1金属層20の側面と第1隔壁層21との間で反射を繰り返しながら、減衰する。これにより、撮像装置100は、フォトダイオードPDに到達する高角度入射光を低減することができる。撮像装置100は、高角度入射光が光電変換されて画素信号に混色等が生じることにより撮像性能が低下することを抑制することができる。
<実施形態2>
上記の実施形態1では、第1金属層20の上端面20cが、第2隔壁層22と第1隔壁層21とで覆われている態様を示した。しかしながら、本開示の実施形態において、隔壁の構成はこれに限定されない。第1金属層20の上端面20c上には、第2隔壁層22及び第1隔壁層21の少なくとも一方が無くてもよい。
図6は、本開示の実施形態2に係る撮像装置100Aの隔壁2とその周辺部の構成を示す断面図である。図6に示すように、撮像装置100Aの隔壁2において、第1金属層20の上端面20cは、第1隔壁層21及び第2隔壁層22からそれぞれ露出している。また、第1金属層20の上端面20cは、マイクロレンズMLと接触している。
撮像装置100Aにおいても、第1金属層20の側面に到達した高角度入射光は、第1金属層20の側面と第1隔壁層21との間で反射を繰り返しながら、減衰する。したがって、撮像装置100Aは、フォトダイオードPDに到達する高角度入射光を低減することができる。撮像装置100Aは、高角度入射光が光電変換されて画素信号に混色等が生じることにより撮像性能が低下することを抑制することができる。
次に、図6に示した撮像装置100Aの製造方法を説明する。図7A及び図7Bは、本開示の実施形態2に係る撮像装置100Aの製造方法を工程順に示す断面図である。図7Aにおいて、絶縁層21’を形成する工程までは、上述した撮像装置100の製造方法と同じである。絶縁層21’が形成された後、図7Bに示すように、製造装置は、絶縁層21’の表面にCMP処理を施して、第1金属層20の上端面20cを露出させる。CMP処理により、第1金属層20の上端面20cは、絶縁層21’の上面と面一又はほぼ面一となる。
これ以降の工程は、実施形態1で説明した撮像装置100の製造方法と同じである。製造装置は、レジストパターンをマスクに用いて、絶縁層21’をドライエッチングして第1隔壁層21(図4I参照)を形成する。次に、製造装置は、カラーフィルタCF(図4J参照)を形成し、マイクロレンズML(図4K参照)を形成する。このような工程を経て、図6に示した撮像装置100Aが完成する。
<実施形態3>
上記の実施形態1では、半導体基板111とカラーフィルタCFとの間に絶縁膜11のみが配置されている態様を示した。しかしながら、本開示の実施形態において、半導体基板111とカラーフィルタCFとの間の構造はこれに限定されない。半導体基板111とカラーフィルタCFとの間には反射防止膜が配置されていてもよい。また、この反射防止膜には、第1隔壁層21及び第2隔壁層22の少なくとも一方を用いてもよい。
図8は、本開示の実施形態2に係る撮像装置100Bの隔壁2とその周辺部の構成例を示す断面図である。図8に示すように、撮像装置100Bでは、半導体基板111とカラーフィルタCFとの間に、第1隔壁層21と第2隔壁層22とが設けられている。例えば、フォトダイオードPDの上方に、絶縁膜11と、第2隔壁層22と、第1隔壁層21と、カラーフィルタCFとがこの順で積層されている。半導体基板111とカラーフィルタCFとの間に配置された第2隔壁層22及び第1隔壁層21は、半導体基板111側からカラーフィルタCF側への光の反射を防ぐための、反射防止膜として機能する。
図9は、本開示の実施形態2に係る撮像装置100Bにおいて、半導体基板111側からカラーフィルタCF側への光の反射防止を説明するための断面図である。図9において、第1隔壁層21上には図示しないカラーフィルタが配置されている。カラーフィルタを透過した光L11が、フォトダイオードPDの上方に位置する第1隔壁層21の表面に略垂直に入射する場合を想定する。
第1隔壁層21を透過した光L11は、第1隔壁層21よりも屈折率が大きい第2隔壁層22と、絶縁膜11とを透過して、半導体基板111の裏面(受光面)111aに到達する。受光面111aに到達した光L11はフォトダイオードPDで光電変換される。また、光L11の一部はフォトダイオードPDに到達する前に、絶縁膜11の表面や、受光面111aで反射する。これら反射した光L12は、第2隔壁層22を透過して、第1隔壁層21に到達する。上述したように、第1隔壁層21の屈折率n21よりも第2隔壁層22の屈折率n22の方が大きい(n21<n22)。このため、第1隔壁層21に到達した光L12の少なくとも一部は、第2隔壁層22側へ再び反射する。反射した光L13は、第2隔壁層22と絶縁膜11とを透過して、半導体基板111の裏面(受光面)111aに到達し、フォトダイオードPDで光電変換される。
撮像装置100Bにおいても、第1金属層20の側面に到達した高角度入射光は、第1金属層20の側面と第1隔壁層21との間で反射を繰り返しながら、減衰する。したがって、撮像装置100Bは、フォトダイオードPDに到達する高角度入射光を低減することができる。撮像装置100Bは、高角度入射光が光電変換されて画素信号に混色等が生じることにより撮像性能が低下することを抑制することができる。
また、第1隔壁層21及び第2隔壁層22は、フォトダイオードPD側からカラーフィルタCF側への光の反射を防ぐ、反射防止膜としても機能する。第1隔壁層21及び第2隔壁層22は、半導体基板111の受光面111aで反射した光を受光面111a側へ再反射する。これにより、撮像装置100Bは、量子効率を高めることができる。
次に、図8に示した撮像装置100Bの製造方法を説明する。図10Aから図10Eは、本開示の実施形態3に係る撮像装置100Bの製造方法を工程順に示す断面図である。図10Aにおいて、第1金属層20を形成する工程までは、実施形態1で説明した撮像装置100の製造方法と同じである。
第1金属層20が形成された後、図10Bに示すように、製造装置は、半導体基板111の上方に第2隔壁層22を形成する。例えば、第2隔壁層22は、結晶構造がアモルファス構造である炭化シリコン膜(a−SiC)であり、その形成方法はCVD法である。製造装置は、第2隔壁層22を絶縁層22’(図4E参照)よりも薄膜に形成する。
次に、図10Cに示すように、製造装置は、第2隔壁層22上に第1隔壁層21を形成する。例えば、第1隔壁層21は、シリコン酸化膜(SiO)であり、その形成方法はCVD法である。製造装置は、第1隔壁層21を絶縁層21’(図4H参照)よりも薄膜に形成する。これにより、第1金属層20と、第1隔壁層21と、第2隔壁層22とを有する隔壁2が完成する。また、フォトダイオードPDの上方に、第2隔壁層22と第1隔壁層21とを有する積層構造が完成する。
これ以降の工程は、実施形態1で説明した撮像装置100の製造方法と同じである。図10Dに示すように、製造装置は、隣り合う隔壁20間の領域(すなわち、フォトダイオードPDの上方)にカラーフィルタCFを形成する。次に、図10Eに示すように、製造装置は、複数のカラーフィルタCFの上方に、マイクロレンズMLをそれぞれ形成する。このような工程を経て、図8に示した撮像装置100Bが完成する。
<実施形態4>
上記の実施形態1では、半導体基板111と隔壁2との間に絶縁膜11のみが配置されている態様を示した。しかしながら、本開示の実施形態において、半導体基板111と隔壁2との間の構造はこれに限定されない。半導体基板111と隔壁2との間には遮光膜が配置されていてもよい。また、この遮光膜は金属で構成されていてもよい。
図11は、本開示の実施形態4に係る撮像装置100Cの隔壁2とその周辺部の構成例を示す断面図である。図8に示すように、撮像装置100Cでは、半導体基板111と隔壁2との間に、金属遮光膜30(本開示の「遮光膜」の一例)と、金属遮光膜30の上面及び側面を覆う絶縁膜31とが設けられている。例えば、半導体基板111側から隔壁2側へ、絶縁膜11と、金属遮光膜30と、絶縁膜31とがこの順で積層されている。金属遮光膜30は、隔壁2の第2隔壁層22内に閉じ込められた光が半導体基板111に入射することを防ぐ。金属遮光膜30は、フォトダイオードPDの上方を露出し、それ以外の領域を覆う形状を有する。
例えば、金属遮光膜30の幅W30は、隔壁2が有する第1金属層20の幅W20よりも大きい(W30>W20)。また、金属遮光膜30の幅W30は、隔壁2が有する第1金属層20の幅W20と、第2隔壁層22において第1金属層20の第1側面20aを覆う部位の厚さW22と、第2隔壁層22において第1金属層20の第2側面20bを覆う部位の厚さW22とを足した値以上の大きさであることが好ましい(W30≧W20+W22×2)。これにより、金属遮光膜30は、第2隔壁層22と半導体基板111との間に介在することができ、第2隔壁層22から半導体基板111への光の入射を妨げることができる。
図12は、本開示の実施形態4に係る撮像装置100Cにおいて、隔壁2側から半導体基板111側への遮光を説明するための断面図である。なお、図12は、図11に示した絶縁膜31が省略された態様を示している。図12に示すように、カラーフィルタCFの表面に高角度で入射し、第1隔壁層21を透過して、第2隔壁層22に入射した光L21は、第1金属層20と第1隔壁層21との間で反射しながら、半導体基板111側(図12では、下側)へ進む。光L21は、金属遮光膜30の表面に到達すると、第1金属層20の表面で反射して半導体基板111の反対側(図12では、上側)へ進む。
これにより、金属遮光膜30は、第2隔壁層22から半導体基板111へ光L21が入射することを防ぐことができる。撮像装置100Cは、フォトダイオードPDに到達する高角度入射光をさらに低減することができる。撮像装置100Cは、高角度入射光が光電変換されて画素信号に混色等が生じることにより撮像性能が低下することをさらに抑制することができる。
次に、図12に示した撮像装置100Cの製造方法を説明する。図13Aから図13Hは、本開示の実施形態4に係る撮像装置100Cの製造方法を工程順に示す断面図である。図13Aにおいて、絶縁膜11を形成する工程までは、実施形態1で説明した撮像装置100の製造方法と同じである。絶縁膜11が形成された後、製造装置は、絶縁膜11上に金属膜30’を形成する。例えば、金属膜30’は銅(Cu)又はタングステン(W)であり、その形成方法はCVD法、又は蒸着法若しくはスパッタ法である。
次に、図13Bに示すように、製造装置は、金属膜30’上にレジストパターンRP3を形成する。レジストパターンRP3は、フォトダイオードPDの上方を露出し、それ以外の領域を覆う形状を有する。レジストパターンRP3は、金属遮光膜30(図12参照)となる領域を覆い、それ以外の領域を露出する形状を有する。次に、製造装置は、レジストパターンRP3をマスクに用いて、金属膜30’をドライエッチングする。ドライエッチングは、例えばRIEである。これにより、図13Cに示すように、金属遮光膜30が形成される。その後、製造装置は、レジストパターンRP3を除去する。
次に、製造装置は、絶縁膜11上に絶縁膜を形成する。絶縁膜は、例えばシリコン酸化膜(SiO)である。次に、製造装置は、絶縁膜上にレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクに絶縁膜をドライエッチングする。ドライエッチングは、例えばRIEである。これにより、図13Dに示すように、金属遮光膜30の上面と側面とを覆う絶縁膜31が形成される。なお、本実施形態では、絶縁膜のドライエッチングを省略することも可能である。その場合、フォトダイオードPDの上方も絶縁膜31で覆われる。
次に、製造装置は、半導体基板111の上方に金属層(図示せず)を形成する。例えば、金属層は銅(Cu)又はタングステン(W)の薄膜であり、その形成方法はCVD法、又は蒸着若しくはスパッタ法である。次に、製造装置は、絶縁膜上にレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジストパターンをマスクに金属膜をドライエッチングする。ドライエッチングは、例えばRIEである。これにより、図13Eに示すように、金属遮光膜30上に絶縁膜31を介して第1金属層20が形成される。
これ以降の工程は、実施形態3で説明した撮像装置100Bの製造方法と同じである。図13Fに示すように、製造装置は、半導体基板111の上方に第2隔壁層22を形成する。次に、図13Gに示すように、製造装置は、第2隔壁層22上に第1隔壁層21を形成する。これにより、第1金属層20と、第1隔壁層21と、第2隔壁層22とを有する隔壁2が完成する。また、フォトダイオードPDの上方に、第2隔壁層22と第1隔壁層21とを有する積層構造が完成する。次に、図13Hに示すように、製造装置は、隣り合う隔壁20間の領域(すなわち、フォトダイオードPDの上方)にカラーフィルタCFを形成する。次に、製造装置は、複数のカラーフィルタCFの上方に、マイクロレンズ(図示せず)をそれぞれ形成する。このような工程を経て、図12に示した撮像装置100Cが完成する。
<実施形態5>
上記の実施形態では、複数の画素102間で、第2隔壁層22の厚さW22(図11参照)が互いに同じである場合を示した。しかしながら、本開示の実施形態はこれに限定されない。本開示の実施形態では、第2隔壁層22において、第1金属層20の第1側面20aを覆う部位の厚さと、第2側面20bを覆う部位の厚さは互いに異なっていてもよい。
図14は、本開示の実施形態5に係る撮像装置100Dの隔壁2とその周辺部の構成例を示す断面図である。図14に示すように、撮像装置100Dにおいて、青色(B)の画素102の第2隔壁層22の厚さW22Bと、緑色(G)の画素102の第2隔壁層22の厚さをW22Gと、赤色(R)の画素102の第2隔壁層22の厚さをW22Rとが、互いに異なる。例えば、各厚さW22B、W22G、W22Bのうち、W22Bが最も小さく、W22Rがもっとも大きい。青色(B)、緑色(G)、赤色(R)の各波長と同じように、W22B<W22G<W22Rの関係が成立している。撮像装置100Dは、青色(B)、緑色(G)、赤色(R)の色ごとに第2隔壁層22の厚さを異ならせることで、青色(B)、緑色(G)、赤色(R)の色ごとに画素102の幅や画素面積を異ならせることができる。
撮像装置100Dにおいても、第1金属層20の側面に到達した高角度入射光は、第1金属層20の側面と第1隔壁層21との間で反射を繰り返しながら、減衰する。したがって、撮像装置100Dは、フォトダイオードPDに到達する高角度入射光を低減することができる。撮像装置100Dは、高角度入射光が光電変換されて画素信号に混色等が生じることにより撮像性能が低下することを抑制することができる。
次に、図14に示した撮像装置100Dの製造方法を説明する。図15A及び図15Bは、本開示の実施形態5に係る撮像装置100Dの製造方法を工程順に示す断面図である。図15Aにおいて、絶縁層22’を形成する工程までは、実施形態1で説明した撮像装置100の製造方法と同じである。絶縁層22’が形成された後、図15Aに示すように、製造装置は、絶縁層22’上にレジストパターンRP5を形成する。レジストパターンRP5は、隔壁2の第1金属層20と第2隔壁層22(図14参照)となる領域を覆い、それ以外の領域を露出する形状を有する。
撮像装置100では、青色(B)、緑色(G)、赤色(R)の各画素102間で、第2隔壁層22の厚さが互いに異なる。例えば、青色(B)、緑色(G)、赤色(R)の各画素102の境界部は第1金属層20であり、第1金属層20の第1側面20a側に形成される第2隔壁層22の厚さと、第2側面20b側に形成される第2隔壁層22の厚さは、互いに異なる。このため、レジストパターンRP5の幅方向における中心位置CRP5は、第1金属層20の幅方向における中心位置C20に対して、幅方向に位置ずれしている。
また、複数のレジストパターンRP5は、その配置位置によって互いに異なる幅を有する。例えば、青色(B)の画素102と緑色(G)の画素102とに跨るよう位置に配置されるレジストパターンRP5の幅WRP5よりも、緑色(G)の画素102と赤色(R)の画素102とに跨るように形成されるレジストパターンRP5の幅WRP5の方が大きい。
次に、製造装置は、レジストパターンRP5をマスクに用いて、絶縁層22’をドライエッチングする。ドライエッチングは、例えば、RIEである。これにより、図15Bに示すように、第2隔壁層22が形成される。その後、製造装置は、レジストパターンRP5を除去する。
これ以降の工程は、実施形態1で説明した撮像装置100の製造方法と同じである。製造装置は、第1隔壁層21(図14参照)を形成し、カラーフィルタCF(図14参照)を形成し、マイクロレンズML(図14参照)を形成する。このような工程を経て、図14に示した撮像装置100Dが完成する。
<実施形態6>
本開示の実施形態では、複数の画素102間で、カラーフィルタCFの幅は互いに同じ長さであってもよいし、互いに異なる長さであってもよい。図16は、本開示の実施形態6に係る撮像装置100Eの隔壁2とその周辺部の構成例を示す断面図である。図16に示すように、撮像装置100Eにおいて、青色(B)のカラーフィルタCFの幅WCFBと、緑色(G)のカラーフィルタCFの幅WCFGと、赤色(R)のカラーフィルタCFの幅WCFRは、互いに異なる。
例えば、各幅WCFB、WCFG、WCFRのうち、WCFBが最も大きく、WCFRが最も小さい。青色(B)、緑色(G)、赤色(R)の各画素102うち、赤色(R)の画素102の感度が最も高く、青色(B)の画素102の感度が最も低い。このため、撮像装置100Dでは、カラーフィルタCFの幅WCFEを小さくして、赤色(R)の感度を緑色(G)の感度に近づけている。また、青色(B)のカラーフィルタCFの幅WCFEを大きくして、青色(B)の感度を緑色(G)の感度に近づけている。青色(B)、緑色(G)、赤色(R)の各感度とは逆に、WCFB>WCFG>WCFRの関係が成立している。
また、撮像装置100Eにおいても、実施形態5で説明した撮像装置100Dと同様に、青色(B)の画素102の第2隔壁層22の厚さW22Bと、緑色(G)の画素102の第2隔壁層22の厚さをW22Gと、赤色(R)の画素102の第2隔壁層22の厚さをW22Rとが、互いに異なっていてもよい。
例えば、W22B<W22G<W22Rの関係が成立していてもよい。撮像装置100Eでは、第2隔壁層22の厚さを青色(B)、緑色(G)、赤色(R)ごとに異ならせることで、青色(B)、緑色(G)、赤色(R)の各画素102が互いに同じ幅となっている。具体的には、WCFB+W22B×2=WCFG+W22G×2=WCFR+W22R×2、の関係が成立している。これにより、青色(B)、緑色(G)、赤色(R)の各画素102が互いに同じ幅となっており、カラーフィルタCF上に配置されるマイクロレンズMLも互いに同じ幅(径)となっている。青色(B)、緑色(G)、赤色(R)の各画素102において、画素面積の均一化が図られている。
撮像装置100Eにおいても、第1金属層20の側面に到達した高角度入射光は、第1金属層20の側面と第1隔壁層21との間で反射を繰り返しながら、減衰する。したがって、撮像装置100Eは、フォトダイオードPDに到達する高角度入射光を低減することができる。撮像装置100Eは、高角度入射光が光電変換されて画素信号に混色等が生じることにより撮像性能が低下することを抑制することができる。
<実施形態7>
本開示の実施形態に係る撮像装置の半導体基板には、互いに隣り合うフォトダイオードPD同士を分離するトレンチアイソレーションが設けられていてもよい。また、本開示の実施形態に係る撮像装置には、いわゆる「瞳補正」が施されていてもよい。
図17は、本開示の実施形態7に係る撮像装置100Fにおいて、複数のフォトダイオードで構成される撮像領域の中心領域AR1と、周辺領域AR2とを例示する図である。図18は、本開示の実施形態7に係る撮像装置100Fであって、図17に示す撮像領域の周辺領域AR2における隔壁2とその周辺部の構成例を示す断面図である。
図18に示すように、撮像装置100Fの半導体基板111には、互いに隣り合う一方のフォトダイオードPDと他方のフォトダイオードPDとの間を分離するトレンチアイソレーション5(本開示の「素子分離層」の一例)が設けられていてもよい。トレンチアイソレーション5は、半導体基板111に設けられたトレンチと、トレンチに埋め込まれた絶縁膜(例えば、SiO)とで構成されている。トレンチアイソレーション5上に隔壁2が位置する。なお、本開示の実施形態では、半導体基板111に深く形成されたトレンチアイソレーション5を、ディープトレンチアイソレーション(DTI)と呼んでもよい。
また、撮像装置100Fには、いわゆる「瞳補正」が施されている。例えば、互いに隣り合うカラーフィルタCF同士を分離する隔壁2は、互いに隣り合うフォトダイオードPD同士を分離するトレンチアイソレーション5に対して、撮像装置の中心領域AR1側へ所定の距離Wgapだけシフトしている。この距離(シフト量)Wgapは、中心領域AR1から遠ざかるにしたがって大きくなっている。これにより、撮像装置100Fは、周辺領域AR2における入射可能な角度範囲を中心領域AR1の上方へ偏らせることができ、周辺領域AR2における集光効率を高めることができる。
<実施形態8>
本開示の実施形態において、互いに隣り合うフォトダイオードPD同士を分離するトレンチアイソレーション5は、金属層(以下、第2金属層)を備えてもよい。トレンチアイソレーション5が備える第2金属層は、隔壁2が有する第1金属層20と接合又は一体に形成されて一体化していてもよいし、離れていてもよい。
図19は、本開示の実施形態8に係る撮像装置100Gの隔壁2とその周辺部の構成例を示す断面図である。図19に示すように、撮像装置100Gの半導体基板111には、互いに隣り合うフォトダイオードPD同士を分離するトレンチアイソレーション5が設けられている。撮像装置100Gにおいて、トレンチアイソレーション5は、トレンチアイソレーション5の中心部に位置する第2金属層50と、第2金属層50を外側から覆う透光性の第1絶縁層51と、第2金属層50と第1絶縁層51との間に位置する第2絶縁層52とを有する。第1絶縁層51と、第2絶縁層は、本開示の「絶縁層」に対応している。
例えば、撮像装置100Gの厚さ方向(すなわち、受光面111aの法線方向)において、トレンチアイソレーション5が有する第2金属層50と、隔壁2が有する第1金属層20は互いに重なっている。同様に、第1絶縁層51と第1隔壁層21は互いに重なり、第2絶縁層52と第2隔壁層22も互いに重なっている。第1金属層20の幅W50は、第1金属層20の幅W20と同じ大きさでもよいし、異なる大きさであってもよい。図19では、W50=W20である場合を示しているが、これはあくまで一例である。W50<W20であってもよいし、W50>W20であってもよい。
第2金属層50、第1絶縁層51、第2絶縁層52を構成する各材料は特に限定されないが、一例を挙げると、第2金属層50は銅(Cu)又はタングステン(W)で構成され、第1絶縁層51はシリコン酸化膜(SiO)で構成され、第2絶縁層52は結晶構造がアモルファス構造である炭化シリコン膜(a−SiC)で構成されている。
第1金属層20と第2金属層50とが互いに同じ材料で構成される場合、第1金属層20と第2金属層50は互いに接合し易い。また、第1金属層20と第2金属層50とが互いに同じ材料で構成される場合、第1金属層20と第2金属層50は一体に形成されてもよい。第1金属層20と第2金属層50とが、接合又は一体に形成されて一体化することにより、半導体基板111に対する隔壁2の接合強度の向上が可能である。
第1絶縁層51と、第1隔壁層21とが互いに同じ材料で構成される場合、第1絶縁層51と第1隔壁層21とは互いに接合し易いので、半導体基板111に対する隔壁2の接合強度の向上が可能である。同様に、第2絶縁層52と、第2隔壁層22とが互いに同じ材料で構成される場合、第2絶縁層52と第2隔壁層22とは互いに接合し易いので、半導体基板111に対する隔壁2の接合強度の向上が可能である。
次に、図19に示した撮像装置100Gの製造方法を説明する。図20Aから図20Gは、本開示の実施形態8に係る撮像装置100Gの製造方法を工程順に示す断面図である。図20Aに示すように、製造装置は、フォトダイオードPDが形成された半導体基板111の受光面111a上に絶縁膜11を形成する。次に、製造装置は、絶縁膜11及び半導体基板111をエッチングして、トレンチH1を形成する。トレンチH1は、互いに隣り合う一方のフォトダイオードPD1と他方のフォトダイオードPDとの間に形成される。次に、図20Bに示すように、製造装置は、半導体基板111の受光面111a側に絶縁層51’を形成して、トレンチH1を埋め込む。例えば、絶縁層51’はシリコン酸化膜(SiO)であり、その形成方法はCVD法である。次に、製造装置は、絶縁層51’の表面にCMP処理を施して、絶縁層51’の表面を平坦化する。
次に、図20Cに示すように、製造装置は、絶縁層51’上にレジストパターンRP6を形成する。レジストパターンRP6は、トレンチアイソレーション5のうち、第2金属層50(図19参照)が形成される領域と、第2絶縁層52(図19参照)が形成される領域とを開口し、それ以外の領域を覆う形状を有する。次に、製造装置は、レジストパターンRP6をマスクに用いて、絶縁層51’をドライエッチングする。これにより、図20Cに示すように、トレンチH1内に配置された第1絶縁層51が形成される。第1絶縁層51の形成後、製造装置は、レジストパターンRP6を除去する。
次に、図20Dに示すように、製造装置は、受光面111aの上方に絶縁層52’を形成する。例えば、絶縁層52’は結晶構造がアモルファス構造である炭化シリコン膜(a−SiC)であり、その形成方法はCVD法である。次に、製造装置は、絶縁層52’を部分的にドライエッチングして、トレンチH1以外の領域から絶縁層52’を除去する。トレンチH1内に残された絶縁層52’は、第2絶縁層52となる。なお、本実施形態では、絶縁層52’のドライエッチングを省いてもよい。この場合、半導体基板111の受光面111a側の全体が、絶縁層52’(すなわち、第2絶縁層52)で覆われた構造となる。
次に、図20Eに示すように、製造装置は、受光面111a側に金属層50’を形成する。例えば、金属層50’は銅(Cu)又はタングステン(W)の薄膜であり、その形成方法は蒸着又はスパッタ法である。トレンチH1は、第1絶縁層51と第2絶縁層52と金属層50’とで埋め込まれた構造となる。
次に、図20Fに示すように、製造装置は、金属層50’上にレジストパターンRP7を形成する。レジストパターンRP7は、第1金属層20(図2参照)となる領域を覆い、それ以外の領域を露出する形状を有する。次に、製造装置は、レジストパターンRP7をマスクに用いて、金属層50’をドライエッチングする。これにより、図20Gに示すように、金属層50’から、第1金属層20と第2金属層50とが形成される。第2金属層50が形成されることによって、トレンチアイソレーション5が完成する。その後、製造装置は、レジストパターンRP7を除去する。
これ以降の工程は、例えば実施形態1で説明した撮像装置100の製造方法と同じである。図4Eから図4Kに示した工程を経て、図19に示した撮像装置100Gが完成する。
<実施形態9>
本開示の実施形態では、トレンチアイソレーション5の第2金属層50と隔壁2の第1金属層20との間に、遮光膜が配置されていてもよい。また、この遮光膜は金属で構成されていてもよい。
図21は、本開示の実施形態9に係る撮像装置100Hの隔壁2とその周辺部の構成例を示す断面図である。図21に示すように、撮像装置100Hでは、トレンチアイソレーション5の第2金属層50と隔壁2の第1金属層20との間に、金属遮光膜30と、金属遮光膜30の上面及び側面を覆う絶縁膜31とが設けられている。トレンチアイソレーション5側から隔壁2側へ、金属遮光膜30と、絶縁膜31とがこの順で積層されている。金属遮光膜30は、隔壁2の第2隔壁層22内に閉じ込められた光が、トレンチアイソレーション5に入射することを防ぐ。
例えば、金属遮光膜30の幅W30は、第2金属層50の幅W50よりも大きい(W30>W50)。また、金属遮光膜30の幅W30は、第2金属層50の幅W50と、第2絶縁層52において第2金属層50の一方の側面を覆う部位の厚さW52と、第2絶縁層52において第2金属層50の他方の側面を覆う部位の厚さW52とを足した値以上の大きさであることが好ましい(W30≧W50+W52×2)。これにより、金属遮光膜30は、第2金属層50と第2絶縁層52とを覆うことができる。金属遮光膜30は、第2隔壁層22から第2金属層50や第2絶縁層52への光の入射を妨げることができる。
次に、図21に示した撮像装置100Hの製造方法を説明する。図22Aから図22Lは、本開示の実施形態9に係る撮像装置100Hの製造方法を工程順に示す断面図である。図22Aにおいて、トレンチH1を形成する工程までは、実施形態8で説明した撮像装置100Gの製造方法と同じである。トレンチH1が形成された後、図22Bに示すように、製造装置は、絶縁膜11上に絶縁層51’を形成する。例えば、絶縁層51’はシリコン酸化膜(SiO)であり、その形成方法はCVD法である。
次に、図22Cに示すように、製造装置は、絶縁層51’上に絶縁層52’を形成して、トレンチH1を埋め込む。例えば、絶縁層52’は結晶構造がアモルファス構造である炭化シリコン膜(a−SiC)であり、その形成方法はCVD法である。次に、図22Dに示すように、製造装置は、絶縁層52’の表面にCMP処理を施して、トレンチH1以外の領域から絶縁層52’を除去する。また、製造装置は、絶縁層52’下から露出した絶縁層51’の表面にもCMP処理を施して、トレンチH1以外の領域から絶縁層51’を除去する。これにより、トレンチH1内に配置された第1絶縁層51が形成される。なお、本実施形態では、絶縁層51’に対するCMP処理は省いてもよい。この場合、半導体基板111の受光面111a側の全体が、絶縁層51’(すなわち、第1絶縁層51)で覆われた構造となる。
次に、図22Eに示すように、製造装置は、半導体基板111の受光面111a側にレジストパターンRP8を形成する。レジストパターンRP8は、トレンチアイソレーション5のうち、第2金属層50(図21参照)が形成される領域を開口し、それ以外の領域を覆う形状を有する。次に、製造装置は、レジストパターンRP8をマスクに用いて、絶縁層52’をドライエッチングする。これにより、トレンチH1内に配置された第2絶縁層52が形成される。第2絶縁層52の形成後、製造装置は、レジストパターンRP8を除去する
次に、図22Fに示すように、製造装置は、受光面111a側に金属層50’を形成する。例えば、金属層50’は銅(Cu)又はタングステン(W)の薄膜であり、その形成方法は蒸着又はスパッタ法である。トレンチH1は、第1絶縁層51と第2絶縁層52と金属層50’とで埋め込まれた構造となる。
次に、図20Gに示すように、製造装置は、金属層50’上にレジストパターンRP9を形成する。レジストパターンRP9は、金属遮光膜30(図21参照)となる領域を覆い、それ以外の領域を露出する形状を有する。次に、製造装置は、レジストパターンRP8をマスクに用いて、金属層50’をドライエッチングする。これにより、金属層50’から、トレンチアイソレーション5の第2金属層50と、金属遮光膜30とが形成される。第2金属層50が形成されることによって、トレンチアイソレーション5が完成する。その後、製造装置は、レジストパターンRP9を除去する。
次に、図22Hに示すように、製造装置は、半導体基板111の受光面111a側に絶縁膜31を形成して、金属遮光膜30を覆う。絶縁膜31の形成方法は、例えばCVD法である。次に、図22Iに示すように、製造装置は、受光面111a側に金属層20’を形成する。金属層20’の形成方法は、例えば蒸着又はスパッタ法である。次に、図22Jに示すように、製造装置は、金属層20’上にレジストパターンRP10を形成する。レジストパターンRP10は、第1金属層20(図21参照)となる領域を覆い、それ以外の領域を露出する形状を有する。次に、製造装置は、レジストパターンRP10をマスクに用いて、金属層20’をドライエッチングする。これにより、金属層20’から、第1金属層20が形成される。その後、製造装置は、レジストパターンRP10を除去する。
次に、図22Kに示すように、製造装置は、受光面111aの上方に絶縁層22’を形成する。例えば、絶縁層22’は、結晶構造がアモルファス構造である炭化シリコン膜(a−SiC)であり、その形成方法はCVD法である。次に、図22Lに示すように、製造装置は、絶縁層22’上にレジストパターンRP11を形成する。レジストパターンRP11は、第1金属層20と第2隔壁層22(図21参照)となる領域を覆い、それ以外の領域を露出する形状を有する。次に、製造装置は、レジストパターンRP10をマスクに用いて、絶縁層22’をドライエッチングする。これにより、絶縁層22’から第2隔壁層22が形成される。その後、製造装置は、レジストパターンRP10を除去する。
これ以降の工程は、例えば実施形態1で説明した撮像装置100の製造方法と同じである。図4Hから図4Kに示した工程を経て、図21に示した撮像装置100Hが完成する。
<その他の実施形態>
上記のように、本開示は実施形態及び変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本開示を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。本開示に係る技術(本技術)はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。上述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも1つを行うことができる。また、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
<電子機器への適用例>
本開示に係る技術(本技術)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(以下、カメラと総称する。)の撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機等のモバイル機器、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23は、本開示に係る技術(本技術)を電子機器300に適用した例を示す概念図である。図23に示すように、電子機器300は、例えばカメラであり、固体撮像装置201、光学レンズ210、シャッタ装置211、駆動回路212、及び、信号処理回路213を有する。光学レンズ210は、本開示の「光学部品」の一例である。
光学レンズ210を透過した光が固体撮像装置201に入射する。例えば、光学レンズ210は、被写体からの像光(入射光)を固体撮像装置201の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置201内に、一定期間、信号電荷が蓄積される。シャッタ装置211は、固体撮像装置201への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路212は、固体撮像装置201の転送動作等及びシャッタ装置211のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路212から供給される駆動信号(タイミング信号)により、固体撮像装置201の信号転送を行う。信号処理回路213は、各種の信号処理を行う。例えば、信号処理回路213は、固体撮像装置201から出力される信号を処理する。信号処理が行われた映像信号は、メモリ等の記憶媒体に記憶され、あるいは、モニタに出力される。
なお、電子機器300におけるシャッタ動作は、機械式シャッタではなく、固体撮像装置201による電子式シャッタ(例えば、グローバルシャッタ)で実現されてもよい。電子機器300におけるシャッタ動作が電子式シャッタで実現される場合、図23のシャッタ装置211は省略されてもよい。
電子機器300では、上述した撮像装置100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100Hのいずれか1つ以上が固体撮像装置201に適用される。これにより、性能の向上が図られた電子機器300を得ることができる。なお、電子機器300は、カメラに限られるものではない。電子機器300は、撮像機能を備えた携帯電話機等のモバイル機器、または、撮像機能を備えた他の機器であってもよい。
<内視鏡手術システムへの応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
図24は、本開示に係る技術(本技術)が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
図24では、術者(医師)11131が、内視鏡手術システム11000を用いて、患者ベッド11133上の患者11132に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム11000は、内視鏡11100と、気腹チューブ11111やエネルギー処置具11112等の、その他の術具11110と、内視鏡11100を支持する支持アーム装置11120と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート11200と、から構成される。
内視鏡11100は、先端から所定の長さの領域が患者11132の体腔内に挿入される鏡筒11101と、鏡筒11101の基端に接続されるカメラヘッド11102と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒11101を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡11100を図示しているが、内視鏡11100は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
鏡筒11101の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡11100には光源装置11203が接続されており、当該光源装置11203によって生成された光が、鏡筒11101の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者11132の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡11100は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
カメラヘッド11102の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光(観察光)は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、RAWデータとしてカメラコントロールユニット(CCU: Camera Control Unit)11201に送信される。
CCU11201は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)等によって構成され、内視鏡11100及び表示装置11202の動作を統括的に制御する。さらに、CCU11201は、カメラヘッド11102から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理(デモザイク処理)等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
表示装置11202は、CCU11201からの制御により、当該CCU11201によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
光源装置11203は、例えばLED(Light Emitting Diode)等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡11100に供給する。
入力装置11204は、内視鏡手術システム11000に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置11204を介して、内視鏡手術システム11000に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡11100による撮像条件(照射光の種類、倍率及び焦点距離等)を変更する旨の指示等を入力する。
処置具制御装置11205は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具11112の駆動を制御する。気腹装置11206は、内視鏡11100による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者11132の体腔を膨らめるために、気腹チューブ11111を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ11207は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ11208は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
なお、内視鏡11100に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置11203は、例えばLED、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。RGBレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色(各波長)の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置11203において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、RGBレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御することにより、RGBそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
また、光源装置11203は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド11102の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
また、光源装置11203は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光(すなわち、白色光)に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察(Narrow Band Imaging)が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること(自家蛍光観察)、又はインドシアニングリーン(ICG)等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置11203は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び/又は励起光を供給可能に構成され得る。
図25は、図24に示すカメラヘッド11102及びCCU11201の機能構成の一例を示すブロック図である。
カメラヘッド11102は、レンズユニット11401と、撮像部11402と、駆動部11403と、通信部11404と、カメラヘッド制御部11405と、を有する。CCU11201は、通信部11411と、画像処理部11412と、制御部11413と、を有する。カメラヘッド11102とCCU11201とは、伝送ケーブル11400によって互いに通信可能に接続されている。
レンズユニット11401は、鏡筒11101との接続部に設けられる光学系である。鏡筒11101の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド11102まで導光され、当該レンズユニット11401に入射する。レンズユニット11401は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
撮像部11402は、撮像素子で構成される。撮像部11402を構成する撮像素子は、1つ(いわゆる単板式)であってもよいし、複数(いわゆる多板式)であってもよい。撮像部11402が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってRGBそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部11402は、3D(Dimensional)表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための1対の撮像素子を有するように構成されてもよい。3D表示が行われることにより、術者11131は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部11402が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット11401も複数系統設けられ得る。
また、撮像部11402は、必ずしもカメラヘッド11102に設けられなくてもよい。例えば、撮像部11402は、鏡筒11101の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
駆動部11403は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部11405からの制御により、レンズユニット11401のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部11402による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
通信部11404は、CCU11201との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11404は、撮像部11402から得た画像信号をRAWデータとして伝送ケーブル11400を介してCCU11201に送信する。
また、通信部11404は、CCU11201から、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部11405に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに/又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてCCU11201の制御部11413によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるAE(Auto Exposure)機能、AF(Auto Focus)機能及びAWB(Auto White Balance)機能が内視鏡11100に搭載されていることになる。
カメラヘッド制御部11405は、通信部11404を介して受信したCCU11201からの制御信号に基づいて、カメラヘッド11102の駆動を制御する。
通信部11411は、カメラヘッド11102との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部11411は、カメラヘッド11102から、伝送ケーブル11400を介して送信される画像信号を受信する。
また、通信部11411は、カメラヘッド11102に対して、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
画像処理部11412は、カメラヘッド11102から送信されたRAWデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
制御部11413は、内視鏡11100による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部11413は、カメラヘッド11102の駆動を制御するための制御信号を生成する。
また、制御部11413は、画像処理部11412によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置11202に表示させる。この際、制御部11413は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部11413は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具11112の使用時のミスト等を認識することができる。制御部11413は、表示装置11202に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者11131に提示されることにより、術者11131の負担を軽減することや、術者11131が確実に手術を進めることが可能になる。
カメラヘッド11102及びCCU11201を接続する伝送ケーブル11400は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
ここで、図示する例では、伝送ケーブル11400を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド11102とCCU11201との間の通信は無線で行われてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、内視鏡11100や、カメラヘッド11102の撮像部11402、CCU11201の画像処理部11412等に適用され得る。具体的には、上述した撮像装置100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100Hのいずれか1つ以上を撮像部10402に適用することができる。内視鏡11100や、カメラヘッド11102の撮像部11402、CCU11201の画像処理部11412等に本開示に係る技術を適用することにより、より鮮明な術部画像を得ることができるため、術者が術部を確実に確認することが可能になる。また、内視鏡11100や、カメラヘッド11102の撮像部11402、CCU11201の画像処理部11412等に本開示に係る技術を適用することにより、より低レイテンシで術部画像を得ることができるため、術者が術部を触接観察している場合と同様の感覚で処置を行うことが可能になる。
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
<移動体への応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図26は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図26に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図26の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図27は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
図27では、車両12100は、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。
撮像部12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102,12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。撮像部12101及び12105で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図27には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部12031等に適用され得る。具体的には、上述した撮像装置100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100Hのいずれか1つ以上を撮像部12031に適用することができる。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
なお、本開示は以下のような構成も取ることができる。
(1)複数の光電変換素子を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ、前記複数の光電変換素子とそれぞれ向かい合う複数のカラーフィルタと、
前記半導体基板上に設けられ、前記複数のカラーフィルタのうち互いに隣り合う一方のカラーフィルタと他方のカラーフィルタとの間を隔てる隔壁と、を備え、
前記隔壁は、
第1金属層と、
前記第1金属層の側面を覆う透光性の第1隔壁層と、
前記第1金属層と前記第1隔壁層との間に位置する透光性の第2隔壁層と、を有し、
前記第2隔壁層の屈折率は前記第1隔壁層の屈折率よりも大きい、撮像装置。
(2)前記カラーフィルタの屈折率は、前記第1隔壁層の屈折率よりも大きい、
前記(1)に記載の撮像装置。
(3)前記カラーフィルタを挟んで前記半導体基板の反対側に配置されるレンズ、をさらに備え、
前記第1金属層は、前記レンズ側に位置する端面を有し、
前記第2隔壁層は、前記第1金属層の前記端面を覆い、
前記第1隔壁層は、前記第2隔壁層を介して前記端面を覆う、
前記(1)又は(2)に記載の撮像装置。
(4)前記光電変換素子の上方に前記第2隔壁層、前記第1隔壁層及び前記カラーフィルタがこの順で積層されている、
前記(1)から(3)のいずれか1項に記載の撮像装置。
(5)前記隔壁と前記半導体基板との間に配置される遮光膜をさらに備える、
前記(1)から(4)のいずれか1項に記載の撮像装置。
(6)前記遮光膜は金属で構成されている、前記(5)に記載の撮像装置。
(7)前記第1金属層の側面は、
第1側面と、
前記第1側面の反対側に位置する第2側面と、を含み、
前記第2隔壁層において、
前記第1側面を覆う部位の厚さと、前記第2側面を覆う部位の厚さは互いに異なる、
前記(1)から(6)のいずれか1項に記載の撮像装置。
(8)前記一方のカラーフィルタの幅と前記他方のカラーフィルタの幅は互いに異なる、
前記(1)から(7)のいずれか1項に記載の撮像装置。
(9)前記半導体基板は、前記複数の光電変換素子のうち互いに隣り合う一方の光電変換素子と他方の光電変換素子との間を分離する素子分離層をさらに有し、
前記素子分離層上に前記隔壁が位置し、
前記複数の光電変換素子で構成される撮像領域の中心領域から遠ざかるにしたがって、前記素子分離層に対する前記隔壁の前記中心領域側へのシフト量が大きくなる、
前記(1)から(8)のいずれか1項に記載の撮像装置。
(10)前記半導体基板は、前記複数の光電変換素子のうち互いに隣り合う一方の光電変換素子と他方の光電変換素子との間を分離する素子分離層をさらに有し、
前記素子分離層上に前記隔壁が位置し、
前記素子分離層は、
第2金属層と、
前記第2金属層の側面を覆う絶縁層と、を有する、
前記(1)から(8)のいずれか1項に記載の撮像装置。
(11)前記第1金属層と前記第2金属層とが一体化している、
前記(10)に記載の撮像装置。
(12)前記第1金属層と前記第2金属層との間に配置された金属遮光膜、をさらに備え、
前記第2金属層と前記金属遮光膜とが一体化している、
前記(10)に記載の撮像装置。
(13)前記第2隔壁層は、結晶構造がアモルファスである炭化シリコン膜で構成されており、
前記第1隔壁層は、シリコン酸化膜で構成されている、
前記(1)から(12)のいずれか1項に記載の撮像装置。
(14)光学部品と、
前記光学部品を透過した光が入射する撮像装置と、
前記撮像装置から出力される信号を処理する信号処理回路と、を備え、
前記撮像装置は、
複数の光電変換素子を有する半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ、前記複数の光電変換素子とそれぞれ向かい合う複数のカラーフィルタと、
前記半導体基板上に設けられ、前記複数のカラーフィルタのうち互いに隣り合う一方のカラーフィルタと他方のカラーフィルタとの間を隔てる隔壁と、を備え、
前記隔壁は、
第1金属層と、
前記第1金属層の側面を覆う透光性の第1隔壁層と、
前記第1金属層と前記第1隔壁層との間に位置する透光性の第2隔壁層と、を有し、
前記第2隔壁層の屈折率は前記第1隔壁層の屈折率よりも大きい、電子機器。
2 隔壁
11、31 絶縁膜
20 第1金属層
20’、50’ 金属層
20a 第1側面
20b 第2側面
20c 上端面
21 第1隔壁層
21’、22’、51’、52’ 絶縁層
22 第2隔壁層
30 金属遮光膜
30’ 金属膜
50 第2金属層
51 第1絶縁層
52 第2絶縁層
100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H 撮像装置
102 画素
103 画素領域
104 垂直駆動回路
105 カラム信号処理回路
106 水平駆動回路
107 出力回路
108 制御回路
109 垂直信号線
110 水平信号線
111 半導体基板
201 固体撮像装置
210 光学レンズ
211 シャッタ装置
212 駆動回路
213 信号処理回路
300 電子機器
10402 撮像部
11000 内視鏡手術システム
11100 内視鏡
11101 鏡筒
11102 カメラヘッド
11110 術具
11111 気腹チューブ
11112 エネルギー処置具
11120 支持アーム装置
11131 術者(医師)
11131 術者
11132 患者
11133 患者ベッド
11200 カート
11201 カメラコントロールユニット
11202 表示装置
11203 光源装置
11204 入力装置
11205 処置具制御装置
11206 気腹装置
11207 レコーダ
11208 プリンタ
11400 伝送ケーブル
11401 レンズユニット
11402 撮像部
11403 駆動部
11404 通信部
11405 カメラヘッド制御部
11411 通信部
11412 画像処理部
11413 制御部
12000 車両制御システム
12001 通信ネットワーク
12010 駆動系制御ユニット
12020 ボディ系制御ユニット
12030 車外情報検出ユニット
12031 撮像部
12040 車内情報検出ユニット
12041 運転者状態検出部
12050 統合制御ユニット
12051 マイクロコンピュータ
12052 音声画像出力部
12061 オーディオスピーカ
12062 表示部
12063 インストルメントパネル
12100 車両
12101から12105 撮像部
12111から12114 撮像範囲
AMP 増幅トランジスタ
AR1 中心領域
AR2 周辺領域
C20 中心位置
CCU11201 撮像部
CF、CF1、CF2、CF3、CF4 カラーフィルタ
CRP5 中心位置
FD フローティングディフュージョン
H トレンチ
I 車載ネットワーク
ICG インドシアニングリーン
L1、L2、L3、L4、L11、L12、L13 光
L21 光
ML マイクロレンズ
MLE 端部
n21、n22、ncf 屈折率
PD、PD1、PD2、PD3、PD4 フォトダイオード
PU 画素ユニット
QE 量子効率
RP1、RP2、RP3、RP4、RP5、RP6、RP7、RP8、RP9、RP10、RP11 レジストパターン
RST リセットトランジスタ
SEL 選択トランジスタ
SiO2 シリコン酸化膜
TR 転送トランジスタ
VDD 電源線
W20、W30、WCFB、WCFE、WCFG、WCFR、WRP5 幅
Wgap 距離(シフト量)
θ1、θ2、θ3 入射角

Claims (14)

  1. 複数の光電変換素子を有する半導体基板と、
    前記半導体基板上に設けられ、前記複数の光電変換素子とそれぞれ向かい合う複数のカラーフィルタと、
    前記半導体基板上に設けられ、前記複数のカラーフィルタのうち互いに隣り合う一方のカラーフィルタと他方のカラーフィルタとの間を隔てる隔壁と、を備え、
    前記隔壁は、
    第1金属層と、
    前記第1金属層の側面を覆う透光性の第1隔壁層と、
    前記第1金属層と前記第1隔壁層との間に位置する透光性の第2隔壁層と、を有し、
    前記第2隔壁層の屈折率は前記第1隔壁層の屈折率よりも大きい、撮像装置。
  2. 前記カラーフィルタの屈折率は、前記第1隔壁層の屈折率よりも大きい、請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記カラーフィルタを挟んで前記半導体基板の反対側に配置されるレンズ、をさらに備え、
    前記第1金属層は、前記レンズ側に位置する端面を有し、
    前記第2隔壁層は、前記第1金属層の前記端面を覆い、
    前記第1隔壁層は、前記第2隔壁層を介して前記端面を覆う、請求項1に記載の撮像装置。
  4. 前記光電変換素子の上方に前記第2隔壁層、前記第1隔壁層及び前記カラーフィルタがこの順で積層されている、請求項1に記載の撮像装置。
  5. 前記隔壁と前記半導体基板との間に配置される遮光膜をさらに備える、請求項1に記載の撮像装置。
  6. 前記遮光膜は金属で構成されている、請求項5に記載の撮像装置。
  7. 前記第1金属層の側面は、
    第1側面と、
    前記第1側面の反対側に位置する第2側面と、を含み、
    前記第2隔壁層において、
    前記第1側面を覆う部位の厚さと、前記第2側面を覆う部位の厚さは互いに異なる、請求項1に記載の撮像装置。
  8. 前記一方のカラーフィルタの幅と前記他方のカラーフィルタの幅は互いに異なる、請求項1に記載の撮像装置。
  9. 前記半導体基板は、前記複数の光電変換素子のうち互いに隣り合う一方の光電変換素子と他方の光電変換素子との間を分離する素子分離層をさらに有し、
    前記素子分離層上に前記隔壁が位置し、
    前記複数の光電変換素子で構成される撮像領域の中心領域から遠ざかるにしたがって、前記素子分離層に対する前記隔壁の前記中心領域側へのシフト量が大きくなる、請求項1に記載の撮像装置。
  10. 前記半導体基板は、前記複数の光電変換素子のうち互いに隣り合う一方の光電変換素子と他方の光電変換素子との間を分離する素子分離層をさらに有し、
    前記素子分離層上に前記隔壁が位置し、
    前記素子分離層は、
    第2金属層と、
    前記第2金属層の側面を覆う絶縁層と、を有する、請求項1に記載の撮像装置。
  11. 前記第1金属層と前記第2金属層とが一体化している、請求項10に記載の撮像装置。
  12. 前記第1金属層と前記第2金属層との間に配置された金属遮光膜、をさらに備え、
    前記第2金属層と前記金属遮光膜とが一体化している、請求項10に記載の撮像装置。
  13. 前記第2隔壁層は、結晶構造がアモルファスである炭化シリコン膜で構成されており、
    前記第1隔壁層は、シリコン酸化膜で構成されている、請求項1に記載の撮像装置。
  14. 光学部品と、
    前記光学部品を透過した光が入射する撮像装置と、
    前記撮像装置から出力される信号を処理する信号処理回路と、を備え、
    前記撮像装置は、
    複数の光電変換素子を有する半導体基板と、
    前記半導体基板上に設けられ、前記複数の光電変換素子とそれぞれ向かい合う複数のカラーフィルタと、
    前記半導体基板上に設けられ、前記複数のカラーフィルタのうち互いに隣り合う一方のカラーフィルタと他方のカラーフィルタとの間を隔てる隔壁と、を備え、
    前記隔壁は、
    第1金属層と、
    前記第1金属層の側面を覆う透光性の第1隔壁層と、
    前記第1金属層と前記第1隔壁層との間に位置する透光性の第2隔壁層と、を有し、
    前記第2隔壁層の屈折率は前記第1隔壁層の屈折率よりも大きい、電子機器。
JP2019215174A 2019-11-28 2019-11-28 撮像装置及び電子機器 Pending JP2021086931A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019215174A JP2021086931A (ja) 2019-11-28 2019-11-28 撮像装置及び電子機器
US17/756,175 US20230282660A1 (en) 2019-11-28 2020-10-08 Imaging device and electronic device
PCT/JP2020/038146 WO2021106383A1 (ja) 2019-11-28 2020-10-08 撮像装置及び電子機器
US17/972,781 US20230042668A1 (en) 2019-11-28 2022-10-25 Imaging device and electronic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019215174A JP2021086931A (ja) 2019-11-28 2019-11-28 撮像装置及び電子機器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021086931A true JP2021086931A (ja) 2021-06-03

Family

ID=76088132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019215174A Pending JP2021086931A (ja) 2019-11-28 2019-11-28 撮像装置及び電子機器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230282660A1 (ja)
JP (1) JP2021086931A (ja)
WO (1) WO2021106383A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7185753B1 (ja) 2021-07-19 2022-12-07 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司 固体撮像素子
WO2022270371A1 (ja) * 2021-06-23 2022-12-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置および電子機器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5364989B2 (ja) * 2007-10-02 2013-12-11 ソニー株式会社 固体撮像装置およびカメラ
WO2012073402A1 (ja) * 2010-12-01 2012-06-07 パナソニック株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
JP6060851B2 (ja) * 2013-08-09 2017-01-18 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法
JP6262496B2 (ja) * 2013-11-08 2018-01-17 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびその製造方法
US10319760B2 (en) * 2015-07-20 2019-06-11 Visera Technologies Company Limited Image sensor
CN109155325A (zh) * 2017-03-22 2019-01-04 索尼半导体解决方案公司 摄像装置和信号处理装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022270371A1 (ja) * 2021-06-23 2022-12-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置および電子機器
JP7185753B1 (ja) 2021-07-19 2022-12-07 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司 固体撮像素子
JP2023014965A (ja) * 2021-07-19 2023-01-31 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司 固体撮像素子

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021106383A1 (ja) 2021-06-03
US20230282660A1 (en) 2023-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020209126A1 (ja) 固体撮像装置
CN110770907B (zh) 固态成像元件和成像装置
JP6951866B2 (ja) 撮像素子
JPWO2019138923A1 (ja) 固体撮像装置、電子機器
WO2021131318A1 (ja) 固体撮像装置及び電子機器
WO2020137203A1 (ja) 撮像素子および撮像装置
WO2021241019A1 (ja) 撮像素子および撮像装置
WO2021106383A1 (ja) 撮像装置及び電子機器
JPWO2019220696A1 (ja) 撮像素子および撮像装置
WO2020137285A1 (ja) 撮像素子および撮像素子の製造方法
WO2021166463A1 (ja) 撮像装置及び電子機器
US20230042668A1 (en) Imaging device and electronic device
US20220085081A1 (en) Imaging device and electronic apparatus
WO2021186907A1 (ja) 固体撮像装置及びその製造方法、並びに電子機器
WO2022131034A1 (ja) 撮像装置
WO2019176302A1 (ja) 撮像素子および撮像素子の製造方法
WO2021140958A1 (ja) 撮像素子、製造方法、並びに電子機器
WO2023021740A1 (ja) 撮像素子、撮像装置、製造方法
JP7316340B2 (ja) 固体撮像装置および電子機器
WO2021215299A1 (ja) 撮像素子および撮像装置
WO2024095832A1 (en) Photodetector, electronic apparatus, and optical element
WO2021166672A1 (ja) 撮像装置、電子機器
WO2024084991A1 (en) Photodetector, electronic apparatus, and optical element
WO2024057805A1 (ja) 撮像素子および電子機器
WO2023112479A1 (ja) 受光装置および電子機器