JP6951866B2 - 撮像素子 - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態
2.第2の実施の形態
3.第3の実施の形態
4.第4の実施の形態
5.第5の実施の形態
6.第6の実施の形態
7.内視鏡手術システムへの応用例
8.移動体への応用例
[撮像素子の構成]
図1は、本技術の第1の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。同図の撮像素子1は、画素アレイ部10と、信号伝達部20と、配線30とを備える。
図3乃至6は、本技術の第1の実施の形態に係る撮像素子の製造方法の一例を示す図である。この図3乃至6を用いて、撮像素子1の製造工程を説明する。まず、光電変換部132等の拡散層が形成された半導体基板131の表面に絶縁層141および配線層142を形成する。その後、半導体基板131の背面を研磨して薄型化し、絶縁膜や反射防止膜(不図示)を積層した後、第1の平坦化膜125を形成する。その後、ビアプラグ32を形成する。これは、第1の平坦化膜125の表面から配線層142に到達するビアホールを形成し、このビアホールにピラー状の金属を配置することにより行うことができる(図3におけるa)。次に、第1の平坦化膜125の表面に遮光材料29を形成する。この遮光材料29には真空蒸着により形成されたAlを使用することができる(図3におけるb)。
上述の撮像素子1は、配線30および配線層142により画素回路と信号伝達部20とを接続していたが、配線30を省略して配線層142により信号の伝達を行ってもよい。
上述の撮像素子1は、偏光部110の偏光方向が隣接する画素毎に異なる方向に構成されていた。これに対し、同じ偏光方向の偏光部110を有する画素100が2行2列に配置され、この4個の画素を単位画素として隣接する単位画素毎に偏光方向を異なる方向にすることもできる。
上述の第1の実施の形態の撮像素子1は、単一の金属等により構成された遮光ライン111を使用していた。これに対し、本技術の第2の実施の形態の撮像素子1は、3層構造の遮光ラインを使用する点で、第1の実施の形態と異なる。
図9は、本技術の第2の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す模式断面図である。同図の撮像素子1は、遮光ライン111が3つの層により構成される点で、図2において説明した撮像素子1と異なる。
上述の第1の実施の形態の撮像素子1は、偏光部110と信号伝達部20とが絶縁されていた。これに対し、本技術の第3の実施の形態の撮像素子1は、偏光部110と信号伝達部20とが短絡される点で、第1の実施の形態と異なる。
図10は、本技術の第3の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。同図の撮像素子1は、配線33を備える点で、図1において説明した撮像素子1と異なる。
上述の第1の実施の形態の撮像素子1は、裏面照射型の撮像素子を使用していた。これに対し、本技術の第4の実施の形態の撮像素子1は、表面照射型の撮像素子を使用する点で、第1の実施の形態と異なる。
図11は、本技術の第4の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。同図の撮像素子1は、周辺回路部40をさらに備える点で図1において説明した撮像素子1と異なる。周辺回路部40には、本技術の第1の実施の形態において前述した画像信号を処理する処理回路や画素回路の制御信号を生成する制御回路が該当する。本技術の第1の実施の形態における撮像素子1は、外部に配置された制御回路および処理回路に接続して使用する必要がある。これに対し、同図の撮像素子1は、これら処理回路等を内蔵する撮像素子であり、制御信号の生成および画像信号の処理を行うことができる。同図の信号伝達部20は、周辺回路部40の処理回路および制御回路と撮像素子1の外部の装置、例えば、画像処理装置との間においてやりとりされる画像信号または制御信号を伝達する。
上述の第4の実施の形態の撮像素子1は、表面照射型の撮像素子において偏光部110を使用していた。これに対し、本技術の第5の実施の形態の撮像素子1は、遮光部をさらに備える点で、第4の実施の形態と異なる。
図13は、本技術の第5の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す模式断面図である。同図の撮像素子1は、遮光画素200をさらに備える点で図12において説明した撮像素子1と異なる。この遮光画素200は、被写体からの光が遮光された画素であり、例えば、暗電流の測定に使用される画素である。ここで、暗電流とは、入射光に関わりなく画素100に流入する電流であり、画像信号に重畳してノイズの原因となる電流である。遮光画素200により生成される画像信号は暗電流に応じた信号であるため、遮光画素200からの信号を取得することにより暗電流の測定を行うことができる。この遮光画素200は、画素アレイ部10の有効画素領域以外の領域に配置される。同図においては、画素アレイ部10の周辺部に配置される。
撮像素子1が適用された撮像装置について説明する。
図14は、本技術の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。同図の撮像装置9は、撮像素子1と、垂直駆動部2と、カラム信号処理部3と、制御部4とを備える。
図15は、本技術の実施の形態に係る画素回路の構成例を示す図である。同図の画素100は、フォトダイオード103と、電荷保持部104と、MOSトランジスタ105乃至108とを備える。
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。
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。
(1)入射した光のうち特定の偏光方向の光を透過させる偏光部と、
前記偏光部を透過した光に応じた画像信号を生成する画素と、
前記偏光部と同時に形成されて前記画像信号または前記画像信号の生成を制御する制御信号の何れかを伝達する信号伝達部と
を具備する撮像素子。
(2)前記偏光部は、ワイヤグリッドにより構成される前記(1)に記載の撮像素子。
(3)前記信号伝達部は、パッドにより構成される前記(1)または(2)に記載の撮像素子。
(4)前記信号伝達部は、一部が前記偏光部と同時に形成される前記(1)から(3)のいずれかに記載の撮像素子。
(5)前記偏光部を保護する保護膜をさらに具備し、
前記信号伝達部は、自身における前記光が入射する面に隣接する領域に形成された前記保護膜が除去されて構成される
前記(1)から(4)のいずれかに記載の撮像素子。
(6)前記偏光部と同時に形成されて前記信号伝達部と前記画素との間を接続する配線をさらに具備する前記(1)から(5)のいずれかに記載の撮像素子。
(7)前記偏光部と同時に形成されて前記信号伝達部と前記偏光部との間を接続する接続部をさらに具備する前記(1)から(6)のいずれかに記載の撮像素子。
(8)入射した光のうち特定の偏光方向の光を透過させる偏光部と前記偏光部を透過した光に応じて生成された画像信号または前記画像信号の生成を制御する制御信号の何れかを伝達する信号伝達部とを前記画像信号の生成を行う画素が形成された基板上に同時に形成する偏光部形成工程を具備する撮像素子の製造方法。
2 垂直駆動部
3 カラム信号処理部
4 制御部
9 撮像装置
10 画素アレイ
20 信号伝達部
21 第1の信号伝達部
22 第2の信号伝達部
30、33 配線
40 周辺回路部
91〜94 信号線
100 画素
110 偏光部
111 遮光ライン
112 領域
113 光吸収層
114、141 絶縁層
115 光反射層
121 オンチップレンズ
122 カラーフィルタ
123 第2の平坦化膜
124 保護膜
125 第1の平坦化膜
131 半導体基板
132 光電変換部
142、143 配線層
200 遮光画素
210 遮光膜
11402、12031、12101〜12105 撮像部
Claims (2)
- 所定のピッチに配置された複数の遮光ラインにより構成され、入射した光のうち特定の偏光方向の光を透過させる偏光部と、
2次元格子状に配置されて画素アレイ部を構成し、前記偏光部を透過した光に応じた画像信号を生成する画素と、
前記偏光部と同じ層に位置する第1の信号伝達部および前記第1の信号伝達部上に配置された第2の信号伝達部を有し、前記画像信号または前記画像信号の生成を制御する制御信号の何れかを伝達する信号伝達部と、
前記偏光部の光が入射する側に形成され、前記偏光部を保護するとともに、前記遮光ラインの間の領域を気密封止する保護膜と、
前記偏光部と同じ層に位置し前記信号伝達部と前記画素アレイ部との間における前記画素アレイ部の近傍に形成され、前記保護膜が表面に形成され、前記信号伝達部と前記画素との間を接続する配線と、
を具備する撮像素子。 - 前記偏光部と同じ層に位置し前記第1の信号伝達部と前記偏光部とを電気的に接続する接続部をさらに具備する請求項1記載の撮像素子。
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