KR20230153368A - 광 검출 소자 - Google Patents

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KR20230153368A
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신타로 나카지키
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소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤
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Abstract

광 검출 소자는, 복수의 수광부가 화소 단위로 배열되는 기판과, 기판 상에 있어서, 인접하는 복수의 화소에 걸쳐 형성되어, 가시광을 커트하고 적외광을 투과하는 필터를 구비한다.

Description

광 검출 소자
본 기술은, 광 검출 소자에 관한 것이고, 특히, 적외광을 검출하는 광 검출 소자의 기술 분야에 관한 것이다.
가시광을 커트하고 적외광을 투과시키는 필터로서는, 센서로부터 이격하여 마련된 유리 기판 상에, 소정의 파장의 적외광을 투과시키는 유전체 다층막이 형성된 것이 제안되어 있다(예를 들어, 하기 특허문헌 1을 참조).
일본 특허 공개 제2020-76990호 공보
특허문헌 1에 기재된 필터는, 굴절률이 다른 복수의 무기막이 적층되어 있기 때문에, 광의 입사각에 의해 투과하는 광의 파장이 변화되어버린다. 그 때문에, 특허문헌 1에 기재된 필터를 사용한 광 검출 소자에서는, 적외광의 검출 정밀도가 저하될 우려가 있다.
본 기술은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 적외광의 검출 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 기술에 관한 광 검출 소자는, 복수의 수광부가 화소 단위로 배열되는 기판과, 상기 기판 상에 있어서, 인접하는 복수의 화소에 걸쳐 형성되어, 가시광을 커트하고 적외광을 투과하는 필터를 구비하는 것이다.
이에 의해, 각 화소의 수광부에서 적외광을 수광할 때, 광의 입사각의 차이에 의한 파장의 변화를 저감시킨 적외광을 수광부에서 수광하는 것이 가능해진다.
또한, 기판 상에 형성된다는 것은, 기판 상에 직접 형성되는 경우와, 기판 상에 다른 부재를 개재하여 형성되는 경우를 포함하는 것이다.
상기한 본 기술에 관한 광 검출 소자에 있어서는, 상기 필터는, 상기 적외광을 검출하는 유효 화소가 배열되는 유효 화소 영역의 전체면에 형성되는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 적어도 유효 화소 영역에 배열되는 유효 화소의 수광부에서 적외광을 수광할 때, 광의 입사각의 차이에 의한 파장의 변화를 저감시킨 적외광을 수광부에서 수광하는 것이 가능해진다.
상기한 본 기술에 관한 광 검출 소자에 있어서는, 상기 필터는, 상기 유효 화소 영역보다도 외측에 마련되는 더미 화소가 배열되는 더미 화소 영역의 전체면에 형성되는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 더미 화소 영역에 있어서도 가시광이 커트되기 때문에, 더미 화소로부터의 혼색이나, 더미 화소 영역에서 반사되는 가시광을 저감시키는 것이 가능해진다.
상기한 본 기술에 관한 광 검출 소자에 있어서는, 상기 필터는, 상기 더미 화소 영역보다도 외측에 마련되는 차광 화소가 배열되는 차광 화소 영역의 전체면에 형성되는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 차광 화소 영역에 있어서도 가시광이 커트되기 때문에, 차광 화소 영역에서 반사되는 가시광을 저감시키는 것이 가능해진다.
상기한 본 기술에 관한 광 검출 소자에 있어서는, 상기 필터는 상기 기판 상의 전체면에 형성되는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 기판 상에서 반사되는 가시광을 저감시키는 것이 가능해진다.
상기한 본 기술에 관한 광 검출 소자에 있어서는, 상기 필터는, 유기 수지 중에 가시광을 커트하는 색재가 분산된 유기 수지 조성물로 이루어지는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 임의의 파장의 적외광을 투과시키는 것이 가능해진다.
상기한 본 기술에 관한 광 검출 소자에 있어서는, 상기 필터는, 상기 수광부에 광을 집광하는 마이크로 렌즈와 동일한 재료로 이루어지고, 상기 마이크로 렌즈와 일체적으로 형성되는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 필터 및 마이크로 렌즈를 한번에 형성하는 것이 가능해진다.
상기한 본 기술에 관한 광 검출 소자에 있어서는, 상기 기판 상에 형성되어, 상기 수광부에 광을 집광하는 마이크로 렌즈를 구비하고, 상기 필터는, 상기 기판 상에 형성된 마이크로 렌즈 상에 형성되는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 적외광만을 마이크로 렌즈로 집광시키는 것이 가능해진다.
상기한 본 기술에 관한 광 검출 소자에 있어서는, 상기 필터는 유효 화소 영역 내에 있어서의 일부의 유효 화소를 제외하고 형성되는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 일부의 유효 화소에 있어서는 가시광을 수광하는 것이 가능해진다.
상기한 본 기술에 관한 광 검출 소자에 있어서는, 유효 화소 영역 외에 형성되어, 적어도 적외광을 커트하는 차광막을 구비하고, 상기 필터는 상기 차광막보다도 상기 기판측에 형성되는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 적외광에 대해서도 유효 화소 영역 외에서의 반사를 저감시키는 것이 가능해진다.
상기한 본 기술에 관한 광 검출 소자에 있어서는, 유효 화소 영역 외에 형성되어, 적어도 적외광을 커트하는 차광막을 구비하고, 상기 필터는 상기 차광막보다도 상기 기판으로부터 이격된 위치에 형성되는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 적외광에 대해서도 유효 화소 영역 외에서의 반사를 저감시키는 것이 가능해진다.
상기한 본 기술에 관한 광 검출 소자에 있어서는, 상기 차광막은 가시광 및 적외광을 커트하는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 가시광의 반사에 대해서도 더 저감시키는 것이 가능해진다.
상기한 본 기술에 관한 광 검출 소자에 있어서는, 상기 차광막은, 유기 수지 중에 가시광을 커트하는 색재가 분산된 유기 수지 조성물로 이루어지는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 광의 입사각의 영향을 저감시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 기술에 관한 광 검출 소자의 구성예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 화소 어레이부의 구성예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 화소 어레이부에 있어서의 필터 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 적외광 통과 필터의 분광 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 화소 형성 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 화소 형성 처리의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 적외광 통과 필터의 형성 범위의 제1예를 나타내는 도면이다.
도 8은 적외광 통과 필터의 형성 범위의 제2예를 나타내는 도면이다.
도 9는 적외광 통과 필터의 형성 범위의 제3예를 나타내는 도면이다.
도 10은 적외광 통과 필터의 형성 범위의 제4예를 나타내는 도면이다.
도 11은 적외광 통과 필터의 형성 범위의 제5예를 나타내는 도면이다.
도 12는 적외광 통과 필터의 형성 범위의 제6예를 나타내는 도면이다.
도 13은 분리벽의 제2예를 나타내는 도면이다.
도 14는 분리벽의 제3예를 나타내는 도면이다
도 15는 분리벽의 제4예를 나타내는 도면이다
도 16은 분리벽의 제5예를 나타내는 도면이다
도 17은 분리벽의 제6예를 나타내는 도면이다
도 18은 분리벽의 제7예를 나타내는 도면이다
도 19는 분리벽의 제8예를 나타내는 도면이다
도 20은 반도체 기판의 제2예를 나타내는 도면이다.
도 21은 반도체 기판의 제3예를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 기술에 관한 광 검출 소자의 적용예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 23은 적외광 통과 필터의 형성 범위의 변형예를 설명하는 도면이다.
도 24는 적외광 통과 필터의 변형예를 설명하는 도면이다.
도 25는 화소 어레이부의 변형예를 설명하는 도면이다.
도 26은 화소 어레이부의 변형예를 설명하는 도면이다.
도 27은 화소 어레이부의 변형예를 설명하는 도면이다.
도 28은 화소 어레이부의 변형예를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 기술에 관한 실시 형태를 다음의 순서로 설명한다.
<1. 광 검출 소자의 구성>
<2. 화소 어레이부의 구성>
<3. 화소 형성 처리>
<4. 적외광 통과 필터의 형성 범위>
<5. 분리벽의 구성예>
<6. 반도체 기판의 구성예>
<7. 광 검출 소자의 적용예>
<8. 변형예>
<9. 실시 형태의 정리>
<10. 본 기술>
<1. 광 검출 소자의 구성>
도 1은, 본 기술에 관한 광 검출 소자(1)의 구성예를 설명하기 위한 블록도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 광 검출 소자(1)는 화소 어레이부(11), 수직 구동부(12), 시스템 제어부(13), 칼럼 처리부(14), 수평 구동부(15) 및 신호 처리부(16)를 구비하고 있다.
화소 어레이부(11)는 복수의 화소 Px가 행방향 및 열방향의 행렬상으로 2차원으로 배열되어 있다. 각 화소 Px는 수광부로서 포토다이오드 PD를 갖는다.
여기서, 행방향이란, 수평 방향의 화소 Px의 배열 방향을 말하고, 열방향이란, 수직 방향의 화소 Px의 배열 방향을 말한다. 도면 중에서는, 행방향을 가로 방향, 열방향을 세로 방향으로 하고 있다.
또한 이하, 행방향에 대해서는 「X 방향」, 열방향에 대해서는 「Y 방향」이라고 표기하기도 한다. 또한, X-Y 평면에 대하여 직교하는 방향(즉, 광 검출 소자(1)의 두께 방향)에 대해서는 「Z 방향」이라고 표기하기도 한다.
화소 어레이부(11)에는, 유효 화소 영역(21), 더미 화소 영역(22) 및 차광 화소 영역(23)이 마련되어 있다. 유효 화소 영역(21)은 화소 어레이부(11)의 중앙에 마련되어 있고, 대다수의 화소 Px가 배열되어 있다. 더미 화소 영역(22)은 유효 화소 영역(21)의 외주에 마련되어 있고, 유효 화소 영역(21)을 둘러싸도록 화소 Px가 배열되어 있다. 차광 화소 영역(23)은 더미 화소 영역(22)의 외주에 마련되어 있고, 더미 화소 영역(22)을 둘러싸도록 화소 Px가 배열되어 있다. 또한, 더미 화소 영역(22) 및 차광 화소 영역(23)은, 유효 화소 영역(21)의 외주에 있어서의 1변 또는 복수의 변에만 인접하게 마련되도록 해도 된다.
이하에서는, 유효 화소 영역(21) 내에 배열된 화소 Px를 유효 화소(24), 더미 화소 영역(22) 내에 배열된 화소 Px를 더미 화소(25), 차광 화소 영역(23) 내에 배열된 화소 Px를 차광 화소(옵티컬 블랙 화소)(26)라고 표기하는 경우가 있다. 또한, 유효 화소(24), 더미 화소(25) 및 차광 화소(26)를 구별하지 않고 설명하는 경우에는 화소 Px라고 표기한다.
유효 화소(24)는 입사되는 광(적외광)을 수광한다. 더미 화소(25)는 유효 화소(24) 및 차광 화소(26)의 화소 특성을 안정시키기 위해 마련된 화소이며, 입사되는 광(적외광)을 수광 가능하다. 차광 화소(26)는 암전류 보정용의 화소이며, 상세하게는 후술하는 바와 같이 광을 수광하지 않도록 차광되어 있다.
화소 어레이부(11)에 있어서는, 행렬상의 화소 배열에 대하여, 화소행마다 행 구동선(17)이 행방향에 따라서 배선됨과 함께, 각 화소열에 수직 신호선(18)이 각각 열방향에 따라서 배선되어 있다. 예를 들어, 행 구동선(17)은 화소 Px로부터 신호를 읽어낼 때의 구동을 행하기 위한 구동 신호를 전송한다. 행 구동선(17)의 일단부는 수직 구동부(12)의 각 행에 대응한 출력단에 접속되어 있다.
시스템 제어부(13)는 각종 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 제너레이터 등에 의해 구성되고, 타이밍 제너레이터에서 생성된 각종 타이밍 신호를 기초로, 수직 구동부(12), 칼럼 처리부(14) 및 수평 구동부(15) 등의 구동 제어를 행한다.
수직 구동부(12)는 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 화소 어레이부(11)의 화소 Px를 전체 화소 동시 혹은 행 단위 등으로 구동한다. 즉, 수직 구동부(12)는 수직 구동부(12)를 제어하는 시스템 제어부(13)와 함께, 화소 어레이부(11)의 각 화소 Px의 동작을 제어하는 구동 제어부를 구성하고 있다.
수직 구동부(12)에 의한 구동 제어에 따라서 화소행의 각 화소 Px로부터 출력되는(읽어내지는) 검출 신호, 구체적으로는, 화소 Px마다 마련된 플로팅 디퓨전에 축적된 신호 전하에 따른 신호는, 대응하는 수직 신호선(18)을 통하여 칼럼 처리부(14)에 입력된다. 칼럼 처리부(14)는 각 화소 Px로부터 수직 신호선(18)을 통하여 읽어내진 검출 신호에 대하여 소정의 신호 처리를 행함과 함께, 신호 처리 후의 검출 신호를 일시적으로 유지한다. 구체적으로는, 칼럼 처리부(14)는 신호 처리로서 노이즈 제거 처리나 A/D(Analog to Digital) 변환 처리 등을 행한다.
수평 구동부(15)는 시프트 레지스터나 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 칼럼 처리부(14)의 화소열에 대응하는 단위 회로를 차례로 선택한다. 이 수평 구동부(15)에 의한 선택 주사에 의해, 칼럼 처리부(14)에 있어서 단위 회로마다 신호 처리된 검출 신호가 차례로 출력된다.
신호 처리부(16)는 적어도 연산 처리 기능을 갖고, 칼럼 처리부(14)로부터 출력되는 검출 신호에 대하여 각종 신호 처리를 행하여 출력한다. 신호 처리부(16)는, 예를 들어 버퍼링만 행하는 경우도 있고, 흑색 레벨 조정, 열 변동 보정, 각종 디지털 신호 처리 등을 행하는 경우도 있다.
<2. 화소 어레이부의 구성>
도 2는, 화소 어레이부(11)의 구성예를 설명하기 위한 단면도이다. 도 3은, 화소 어레이부(11)에 있어서의 필터 배치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 화소 어레이부(11)는 화소 단위로 포토다이오드 PD가 형성된 반도체 기판(31)의 일면 Sa측(도면 중 상측)으로부터 입사광을 수광한다.
반도체 기판(31)은 예를 들어 실리콘(Si)으로 구성되고, 예를 들어 1㎛ 내지 6㎛ 정도의 두께를 가지고 형성되어 있다. 반도체 기판(31)에서는, 예를 들어 P형(제1 도전형)의 반도체 영역(31a)에, N형(제2 도전형)의 반도체 영역(31b)이 화소 단위로 형성됨으로써, 포토다이오드 PD가 화소 단위로 형성되어 있다. 반도체 기판(31)의 양면측에 마련되어 있는 P형의 반도체 영역(31a)은, 암전류 억제를 위한 정공 전하 축적 영역을 겸하고 있다.
반도체 기판(31)의 일면 Sa는, 광이 입사되는 광 입사면이 된다. 반도체 기판(31)의 일면 Sa 상에는, 적외광 통과 필터(32)가 형성되어 있다. 적외광 통과 필터(32)는 인접하는 복수의 화소에 걸쳐 형성되어 있고, 일례로서, 도 3에 있어서 「IR」이라고 나타내는 바와 같이 모든 화소 Px에 걸쳐 형성되어 있다.
적외광 통과 필터(32)는 가시광을 커트(흡수)하여 적외광을 투과하는 필터이다. 구체적으로는, 적외광 통과 필터(32)는 가시광을 커트하는 색재를 유기 수지 중에 분산시켜 함유한 유기 수지 조성물이다. 유기 수지 조성물은, 광중합 개시제를 적어도 함유하는 광경화 조성물, 또는 열경화성 수지를 적어도 함유하는 열경화성 조성물인 것이 바람직하다.
색재는, 소정의 파장의 가시광을 커트하고, 소정의 파장의 적외광을 투과하는 투과 분광 특성을 갖는 것이 바람직하다. 색재는, 예를 들어 적색, 녹색, 청색의 가시광 영역의 차광성이 높고, 적외광 영역의 차광성이 낮은 복수의 유기 안료가 혼합된다.
유기 안료로서는, 예를 들어 C. I. Pigment Yellow 11, 24, 31, 53, 83, 93, 99, 108, 109, 110, 138, 139, 147, 150, 151, 154, 155, 167, 180, 185, 199;
C. I. Pigment Orange 36, 38, 43, 71;
C. I. Pigment Red 81, 105, 122, 149, 150, 155, 171, 175, 176, 177, 209, 220, 224, 242, 254, 255, 264, 270;
C. I. Pigment Violet 19, 23, 32, 39;
C. I. Pigment Blue 1, 2, 15, 15: 1, 15: 3, 15: 6, 16, 22, 60, 66;
C. I. Pigment Green 7, 36, 37;
C. I. Pigment Brown 25, 28;
C. I. Pigment Black 1, 7;
등을 들 수 있다.
또한, 유기 수지 조성물에는, 유기 안료에 더하여, 근적외선 흡수성 색소를 첨가하는 것도 가능하다. 근적외선 흡수성 색소로서는, 예를 들어 피롤로피롤 색소, 구리 화합물, 시아닌계 색소, 프탈로시아닌계 화합물, 이모늄계 화합물, 티올 착체계 화합물, 전이 금속 산화물계 화합물, 스쿠아릴륨계 색소, 나프탈로시아닌계 색소, 쿠오탈릴렌계 색소, 디티올 금속 착체계 색소, 크로코늄 화합물 등을 들 수 있다.
도 4는, 적외광 통과 필터(32)의 분광 특성의 일례를 나타내는 도면이다. 적외광 통과 필터(32)는 상기한 유기 안료, 또는 유기 안료 및 근적외선 흡수성 색소를 유기 수지 중에 분산시켜 함유함으로써, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같은 분광 특성을 갖도록 하는 것이 가능해진다.
도 4에 있어서 파선으로 나타낸 바와 같이, 적외광 통과 필터(32)는 약 650nm 이하의 파장 영역에서는 투과율을 10％ 이하가 되도록 하고, 약 650nm보다도 높은 파장 영역에서는 투과율을 90％ 이상이 되도록 하는 것이 가능하다.
또한, 도 4에 있어서 실선으로 나타낸 바와 같이, 적외광 통과 필터(32)는 약 800nm 이하의 파장 영역에서는 투과율을 10％ 이하가 되도록 하고, 약 800nm보다도 높은 파장 영역에서는 투과율을 90％ 이상이 되도록 하는 것이 가능하다.
또한, 도 4에 있어서 일점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 적외광 통과 필터(32)는 약 900nm 이하의 파장 영역에서는 투과율을 10％ 이하가 되도록 하고, 약 900nm보다도 높은 파장 영역에서는 투과율을 90％ 이상이 되도록 하는 것이 가능하다.
도 2로 되돌아가서, 반도체 기판(31) 상이며 적외광 통과 필터(32) 내에는, 입사광의 인접 화소에의 입사(혼색)를 방지하기 위한 분리벽(33)이 형성되어 있다. 이 분리벽(33)은 각 화소 Px의 포토다이오드 PD를 개구하도록 격자상으로 형성되어 있다. 분리벽(33)은 Z 방향의 높이가 적어도 100nm 이상으로 되며, 또한 적외광 통과 필터(32)의 높이(두께) 이하로 되어 있는 것이 바람직하다.
분리벽(33)의 재료는 광을 차광하는 재료이면 되고, 예를 들어 텅스텐(W), 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 등의 금속 재료(금속막)를 사용할 수 있다. 분리벽(33)에 의해, 인접하는 화소 Px간에 있어서, 한쪽의 화소 Px에만 입사되어야 할 광이 다른 쪽의 화소 Px에 새어들어가버리는 것을 방지할 수 있다.
적외광 통과 필터(32) 상에는, 마이크로 렌즈(34)가 화소 Px마다 형성되어 있다. 마이크로 렌즈(34)는, 예를 들어 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴 공중합계 수지, 또는 실록산계 수지 등의 수지계 재료(렌즈재)로 형성된다. 마이크로 렌즈(34)에 의해 집광된 광은, 포토다이오드 PD에 효율적으로 입사된다.
<3. 화소 형성 처리>
도 5는, 화소 형성 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 도 6은, 화소 형성 처리의 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 이어서, 화소 어레이부(11)에 있어서 화소 Px가 형성될 때까지의 처리의 흐름을 설명한다. 또한, 이하에서는, 반도체 기판(31)에 포토다이오드 PD가 형성된 후의 처리에 대하여 설명한다.
도 5의 스텝 S1에 있어서, 반도체 기판(31)의 일면 Sa 상에, 분리벽(33)의 재료가 되는 금속막이 성막된다. 스텝 S2에 있어서, 분리벽(33)이 형성되는 영역에 포토레지스트가 도포되고, 포토리소그래피에 의해 노광, 현상되고, 또한 건식 에칭됨으로써, 도 6 상측에 나타내는 바와 같이 분리벽(33)이 형성된다.
스텝 S3에 있어서, 반도체 기판(31)의 일면 Sa 상에, 적외광 통과 필터(32)의 재료가 되는 유기 수지 조성물이 스핀 코트에 의해 코팅된다. 그리고, 유기 수지 조성물이 포토리소그래피 성능을 갖고 있기 때문에, 유기 수지 조성물이 직접 노광, 현상되어, 도 6 중앙에 나타내는 바와 같이 적외광 통과 필터(32)가 형성된다.
스텝 S4에 있어서, 적외광 통과 필터(32) 상에, 마이크로 렌즈(34)의 재료가 되는 렌즈재가 도포된다. 그리고, 렌즈재에 대하여 포지티브형의 레지스트 패터닝 처리, 열 리플로우에서의 렌즈 형상 형성 처리, 건식 에칭에서의 마이크로 렌즈 형상의 전사 처리를 차례로 실시함으로써, 도 6 하측에 나타내는 바와 같이 마이크로 렌즈(34)가 형성된다.
<4. 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위>
이어서, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위에 대하여 설명한다. 도 7은, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제1예를 나타내는 도면이다. 도 8은, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제2예를 나타내는 도면이다. 도 9는, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제3예를 나타내는 도면이다. 도 10은, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제4예를 나타내는 도면이다. 도 11은, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제5예를 나타내는 도면이다. 도 12는, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제6예를 나타내는 도면이다. 도 7 내지 도 12에서는, 화소 어레이부(11)의 단면도를 도시한다.
도 7 내지 도 12에서는, 화소 어레이부(11)에 있어서 유효 화소 영역(21), 더미 화소 영역(22) 및 차광 화소 영역(23)이 도면 중 우측으로부터 도면 중 좌측을 향해 차례로 마련되어 있다. 또한, 유효 화소 영역(21)에서는 유효 화소(24)의 일부가 나타내져 있다. 또한, 도 7 내지 도 12에서는, 우측 방향이 유효 화소 영역(21)의 중심을 향하는 방향이 되고, 좌측 방향이 반도체 기판(31)의 외측(단부)을 향하는 방향이 된다.
반도체 기판(31)의 일면 Sa에 있어서의 차광 화소 영역(23) 상에는 금속막(41)이 형성되어 있고, 금속막(41)에 의해 차광 화소(26)가 차광되어 있다. 또한, 도면 중 좌측 단부에는, 반도체 기판(31) 상에 형성되는 전극 패드에 접속되는 도체가 매립되기 위한 접속 구멍(42)이 마련되어 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제1예에서는, 적외광 통과 필터(32)가 유효 화소 영역(21) 상의 전체면에 걸쳐 형성되어 있고, 더미 화소 영역(22) 및 차광 화소 영역(23) 상에는 형성되어 있지 않다. 이에 의해, 적어도 유효 화소(24)에 직접 조사되는 광 중 가시광을 커트하고 적외광만을 투과시키는 것이 가능해진다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제2예에서는, 적외광 통과 필터(32)가 유효 화소 영역(21) 및 더미 화소 영역(22) 상의 전체면에 걸쳐 형성되어 있고, 차광 화소 영역(23) 상에는 형성되어 있지 않다. 이에 의해, 유효 화소(24)에 직접 입사하는 광 중 가시광을 커트하고 적외광만을 투과시키며, 또한 더미 화소 영역(22)에 있어서도 가시광을 커트하고 적외광만을 투과시키는 것이 가능해진다. 즉, 더미 화소 영역(22)에 있어서 가시광이 반사되는 것에 의한 플레어의 영향을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 인접하는 더미 화소(25)로부터 유효 화소(24)를 향해 입사하는 가시광을 적외광 통과 필터(32)에 의해 커트함으로써, 혼색을 저하시키는 것이 가능해진다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제3예에서는, 적외광 통과 필터(32)가 유효 화소 영역(21), 더미 화소 영역(22) 및 차광 화소 영역(23) 상의 전체면에 걸쳐 형성되어 있지만, 반도체 기판(31)의 외측(단부)까지는 형성되어 있지 않다. 또한, 차광 화소 영역(23)에서는, 금속막(41) 상에 적외광 통과 필터(32)가 형성된다. 이에 의해, 유효 화소(24)에 직접 입사하는 광 중 가시광을 커트하고 적외광만을 투과시키며, 또한 더미 화소 영역(22) 및 차광 화소 영역(23)에 있어서도 적외광 통과 필터(32)에 의해 가시광을 커트하고 적외광만을 투과시키는 것이 가능해진다. 즉, 더미 화소 영역(22) 및 차광 화소 영역(23)에 있어서 가시광이 반사되는 것에 의한 플레어의 영향을 더 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 인접하는 더미 화소(25)로부터 유효 화소(24)를 향해 입사하는 가시광을 커트함으로써 혼색을 저하시키는 것이 가능해진다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제4예에서는, 적외광 통과 필터(32)가 유효 화소 영역(21), 더미 화소 영역(22) 및 차광 화소 영역(23)을 포함하는 반도체 기판(31) 상의 전체면에 걸쳐 형성되어 있다. 이에 의해, 유효 화소(24)에 직접 입사하는 광 중 가시광을 커트하고 적외광만을 투과시키며, 또한 반도체 기판(31) 상의 유효 화소(24) 이외의 영역에 있어서도 가시광을 커트하고 적외광만을 투과시키는 것이 가능해진다. 즉, 반도체 기판(31) 상의 유효 화소(24) 이외의 영역에 있어서 가시광이 반사되는 것에 의한 플레어의 영향을 더 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 인접하는 더미 화소(25)로부터 유효 화소(24)를 향해 입사하는 가시광을 커트함으로써 혼색을 저하시키는 것이 가능해진다. 또한, 조립 시의 콜릿 흠집 대책으로서 적외광 통과 필터(32)가 전체면에 배치되어 있기 때문에 유리하다.
도 11에 나타내는 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제5예, 및 도 12에 나타내는 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제6예는, 도 10에 나타낸 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제4예와 마찬가지로, 적외광 통과 필터(32)가 반도체 기판(31) 상의 전체면에 걸쳐 형성되어 있다. 한편, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제5예 및 제6예에서는, 제4예와 달리 반도체 기판(31) 상에 차광성 유기막(43)이 형성되어 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제5예에서는, 적외광 통과 필터(32) 상에 차광성 유기막(43)이 형성되어 있다. 즉, 적외광 통과 필터(32)는 차광성 유기막(43)보다도 반도체 기판(31)측에 형성되어 있다. 차광성 유기막(43)은 차광 화소 영역(23)의 전체면, 및 차광 화소 영역(23)보다도 외측에 걸쳐 형성되어 있다.
차광성 유기막(43)은 적어도 적외광을 커트하는 색재가 유기 수지 중에 분산하여 함유한 유기 수지 조성물로 이루어진다. 또한, 차광성 유기막(43)은 가시광을 커트하는 색재가 포함되어 있어도 된다. 유기 수지 조성물은, 광중합 개시제를 적어도 함유하는 광경화 조성물, 또는 열경화성 수지를 적어도 함유하는 열경화성 조성물인 것이 바람직하다.
색재로서는, 예를 들어 가시광을 커트하는 유기 안료와, 적외광을 커트하는 유기 색소가 혼합된다. 또한, 색재는, 가시광 및 적외광을 커트하는 카본 블랙과 같은 유기 화합물이나, 티타늄 블랙과 같은 금속 화합물을 함유해도 된다.
이와 같이, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제5예에서는, 차광 화소 영역(23) 상, 및 차광 화소 영역(23)보다도 외측에 있어서, 적외광 통과 필터(32)와 차광성 유기막(43)을 합함으로써 가시광뿐만 아니라 적외광도 커트하는 것이 가능해진다.
도 12에 나타내는 바와 같이, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제6예에서는, 차광성 유기막(43)이 금속막(41) 및 적외광 통과 필터(32)의 사이에 형성되어 있다. 즉, 적외광 통과 필터(32)는 차광성 유기막(43)보다도 반도체 기판(31)으로부터 이격된 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는, 제6예에서는, 반도체 기판(31) 상에 금속막(41)이 형성된 후, 그 위에 차광성 유기막(43)이 형성되고, 그 후에, 또한 적외광 통과 필터(32)가 형성된다.
적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제6예에서도, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 제5예와 마찬가지로, 적외광 통과 필터(32)와 차광성 유기막(43)을 합함으로써, 차광 화소 영역(23) 상, 및 차광 화소 영역(23)보다도 외측에 있어서, 가시광뿐만 아니라 적외광도 커트하는 것이 가능해진다.
<5. 분리벽의 구성예>
이어서, 분리벽의 구성에 대하여 설명한다. 도 2에서는 분리벽의 제1예를 나타냈다. 도 13은, 분리벽의 제2예를 나타내는 도면이다. 도 14는, 분리벽의 제3예를 나타내는 도면이다. 도 15는, 분리벽의 제4예를 나타내는 도면이다. 도 16은, 분리벽의 제5예를 나타내는 도면이다. 도 17은, 분리벽의 제6예를 나타내는 도면이다. 도 18은, 분리벽의 제7예를 나타내는 도면이다. 도 19는, 분리벽의 제8예를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이 분리벽의 제1예인 분리벽(33)은, W나 Al 등을 포함하는 금속막에 의해 형성되어 있고, 높이가 적외광 통과 필터(32)보다도 낮은 것으로 하였다. 그러나, 분리벽의 재료 및 높이(두께)는 이에 한정하지 않고, 예를 들어 도 13 내지 도 17에 나타내는 바와 같은 재료 및 높이여도 된다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 분리벽의 제2예인 분리벽(51)은, W나 Al 등을 포함하는 금속막에 의해 형성되고, 그 높이는 적외광 통과 필터(32)와 동일하다. 따라서, 제1예 및 제2예에서도 이해되는 바와 같이, 분리벽은 W나 Al 등을 포함하는 금속막에 의해 형성되고, 그 높이가 적외광 통과 필터(32)의 높이 이하이면 된다.
또한, 도 14에 나타내는 바와 같이, 분리벽의 제3예인 분리벽(52)은, W나 Al 등을 포함하는 금속막(52a) 상에, SiO2나 SiN 등을 포함하는 무기막(52b)이 적층되도록 하여 형성되어 있다. 이 경우, 금속막(52a)과 무기막(52b)의 합계의 높이는 적외광 통과 필터(32)의 높이 이하이면 된다.
또한, 도 15에 나타내는 바와 같이, 분리벽의 제4예인 분리벽(53)은, SiO2나 SiN 등을 포함하는 무기막에 의해 형성되어 있다. 이 경우, 분리벽(53)의 높이는 적외광 통과 필터(32)의 높이 이하이면 된다.
또한, 도 16에 나타내는 바와 같이, 분리벽의 제5예인 분리벽(54)은, W나 Al 등을 포함하는 금속막(54a) 상에, 소정의 굴절률을 갖는 유기 수지(54b)가 적층되도록 하여 형성되어 있다. 이 경우, 금속막(54a)과 유기 수지(54b)의 합계의 높이는 적외광 통과 필터(32)의 높이 이하이면 된다. 또한, 유기 수지(54b)의 굴절률은 1.6 이하가 바람직하다.
또한, 도 17에 나타내는 바와 같이, 분리벽의 제6예인 분리벽(55)은, 소정의 굴절률을 갖는 유기 수지에 의해 형성되어 있다. 이 경우, 분리벽(55)의 높이는 적외광 통과 필터(32)의 높이 이하이면 된다. 또한, 분리벽(55)(유기 수지)의 굴절률은 1.6 이하가 바람직하다.
또한, 분리벽은 제1예 내지 제6예의 구성에 더하여, 제7예 및 제8예에서 나타내는 바와 같이, 각 화소 Px의 포토다이오드 PD를 화소마다 분리하는 PD 분리벽과 함께 형성되도록 해도 된다.
예를 들어, 도 18에 나타내는 바와 같이, 분리벽의 제7예인 분리벽(61)은, 적외광 통과 필터(32) 내에 형성되는 필터 내 분리벽(61a)과, 반도체 기판(31)의 일면 Sa로부터 소정 깊이를 갖는 DTI 구조의 PD 분리벽(61b)에 의해 형성되어 있다. 또한, 필터 내 분리벽(61a)은, W나 Al 등을 포함하는 금속막, SiO2나 SiN 등을 포함하는 무기막, 소정의 굴절률을 갖는 유기 수지 등에 의해 형성되어 있다. 또한, PD 분리벽(61b)은 산화막이 반도체 기판(31) 내에 매립됨으로써 형성되어 있다.
또한, 도 19에 나타내는 바와 같이, 분리벽의 제8예인 분리벽(62)은, 적외광 통과 필터(32) 내에 형성되는 필터 내 분리벽(62a)과, 반도체 기판(31)의 일면 Sa로부터 소정 깊이를 갖는 DTI 구조의 PD 분리벽(62b)에 의해 형성되어 있다. 그리고, 필터 내 분리벽(62a)과 PD 분리벽(62b)은, W나 Al 등을 포함하는 금속재에 의해 일체적으로 형성되어 있다.
<6. 반도체 기판의 구성예>
이어서, 반도체 기판(31)의 구성예에 대하여 설명한다. 도 2에서는 반도체 기판(31)의 제1예를 나타냈다. 도 20은, 반도체 기판(31)의 제2예를 나타내는 도면이다. 도 21은, 반도체 기판(31)의 제3예를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(31)의 제1예에서는, P형(제1 도전형)의 반도체 영역(31a)에, N형(제2 도전형)의 반도체 영역(31b)이 화소 단위로 형성됨으로써, 포토다이오드 PD가 화소 단위로 형성되도록 하였다. 그러나, 반도체 기판(31)은 광(적외광)을 검출하는 것이 가능한 구성이면 예를 들어 제2예 및 제3예에서 나타내는 구성이어도 된다.
도 20에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(31)의 제2예에서는, 포토다이오드 PD 내에서의 산란에 의한 입자 효율(Qe)을 향상시키기 위해서, 반도체 영역(31a)의 계면을 사각뿔 형상의 오목 구조인 피라미드 구조를 주기적으로 배치한 구조로 해도 된다. 그리고, 반도체 영역(31a)의 계면 상에는 산화막이 형성되어 있다.
도 21에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(31)의 제3예에서는, 반도체 기판(31) 내에, 포토다이오드 PD 내에서의 산란에 의한 입자 효율(Qe)을 향상시키기 위해서, 반도체 영역(31a)의 계면에 소정 깊이의 트렌치 가공이 주기적으로 실시된 구조로 해도 된다. 그리고, 반도체 영역(31a)의 계면 상에는 산화막이 형성되어 있다.
또한, 광 검출 소자(1)는, 포토다이오드 PD가 반도체 기판(31)의 표면측으로부터 광을 수광하는 표면 조사형이어도 되고, 또한 포토다이오드 PD가 반도체 기판(31)의 이면측에서 광을 수광하는 표면 조사형이어도 된다.
또한, 광 검출 소자(1)는, 유효 화소 영역(21), 더미 화소 영역(22) 및 차광 화소 영역(23)이 수직 구동부(12), 시스템 제어부(13), 칼럼 처리부(14), 수평 구동부(15) 및 신호 처리부(16)의 일부 또는 전부에 대하여 적층되어 있는 적층형이어도 된다.
또한, 광 검출 소자(1)는, 2개의 포토다이오드 PD에 대하여 1개의 플로팅 디퓨전을 공유하는 2 화소 공유형이나, 4개의 포토다이오드 PD에 대하여 1개의 플로팅 디퓨전을 공유하는 4 화소 공유형이어도 된다.
<7. 광 검출 소자의 적용예>
도 22는, 본 기술에 관한 광 검출 소자(1)의 적용예를 설명하기 위한 블록도이다. 도 22에 나타내는 바와 같이, 광 검출 소자(1)의 적용예로서의 광 검출 장치(70)는, 예를 들어 광 검출 소자(1), 발광부(71), 제어부(72), 신호 처리부(73), 메모리(74)를 구비하고 있다.
발광부(71)는 광원으로서 1 또는 복수의 발광 소자를 갖고, 대상물 Ob에 대한 조사광 Li를 발한다. 또한, 광 검출 장치(70)는 발광부(71)가 마련되어 있지 않아도 된다.
제어부(72)는 광 검출 소자(1) 및 발광부(71)를 적절히 제어하여, 광 검출 소자(1)에 적외광을 수광시키거나, 발광부(71)로부터 조사광 Li를 조사시키거나 한다.
신호 처리부(73)는 광 검출 소자(1)에서 얻어진 검출 신호에 대하여 소정의 신호 처리를 실시하여 메모리(74)로 출력한다.
메모리(74)는, 예를 들어 플래시 메모리나 SSD(Solid State Drive), HDD(Hard Disk Drive) 등의 기억 장치이며, 신호 처리부(73)에서 처리된 정보(데이터)를 기억한다.
여기서, 광 검출 장치(70)는, 적외광을 수광하여 검출 신호를 출력하는 광 검출 소자(1)를 구비한 것이면 되고, 예를 들어 적외광에 기초하는 화상을 촬상하는 적외광 촬상 장치, 또는 적외광에 기초하여 ToF(Time of Flight: 광 비행 시간) 방식에 의해 측거를 행하는 측거 장치 등이다.
측거 장치로서는, 조사광 Li가 대상물 Ob에서 반사되어 얻어지는 반사광 Lr이 되돌아올 때까지의 시간을 직접적으로 구함으로써 거리를 산출하는 직접 ToF 방식이 적용 가능하다. 또한, 측거 장치로서는, 대상물 Ob에 대한 조사광 Li와, 조사광 Li가 대상물 Ob에서 반사되어 얻어지는 반사광 Lr의 위상차에 기초하여 대상물 Ob까지의 거리를 산출하는 간접 ToF 방식이 적용 가능하다.
또한, 간접 ToF 방식에서는, 센서의 기판에 직접 전압을 인가하여 기판 내에 전류를 발생시킴으로써, 기판 내의 광범위한 영역을 고속으로 변조할 수 있도록 한 CAPD(Current Assisted Photonic Demodulator) 방식, 1개의 포토다이오드에 대하여 2개의 전송 트랜지스터와 2개의 전하 축적부(플로팅 디퓨전)가 마련되어 포토다이오드로 광전 변환되어 생성된 전하를 전송 트랜지스터에 의해 전하 축적부에 교호로 축적시키는 Gate 방식이 적용 가능하다. 또한, 이들 CAPD 방식 및 Gate 방식은 공지된 기술이며, 상세한 설명은 생략하지만, CAPD 방식에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2018-117118호에 개시되어 있으며, Gate 방식에 대해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2020-013909호에 개시되어 있다.
<8. 변형예>
도 23은, 적외광 통과 필터(32)의 형성 범위의 변형예를 설명하는 도면이다.
상기한 바와 같이, 적외광 통과 필터(32)가 적어도 유효 화소 영역(21)의 전체면에 형성되도록 하였다. 그러나, 도 23에 나타내는 바와 같이, 적외광 통과 필터(32)는 유효 화소 영역(21)에 배열된 유효 화소(24)의 일부를 제외하고 형성되도록 해도 된다. 이 경우, 적외광 통과 필터(32)가 마련되어 있지 않은 영역(101)에는, 마이크로 렌즈(34)와 동일한 재료가 도포되게 된다.
이와 같이, 화소 어레이부(11)는, 적어도 인접하는 복수의 화소 Px에 걸쳐 적외광 통과 필터(32)가 형성되어 있으면 되고, 유효 화소 영역(21)의 전체면에 적외광 통과 필터(32)가 형성되어 있지 않아도 된다. 단, 유효 화소 영역(21)의 전체면에 적외광 통과 필터(32)가 형성되어 있는 경우쪽이, 유효 화소 영역(21)의 일부에 적외광 통과 필터(32)가 형성되지 않은 경우보다도, 혼색이나 플레어의 영향을 억제할 수 있어, 적외광의 검출 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.
도 24는, 적외광 통과 필터의 변형예를 설명하는 도면이다. 상기한 적외광 통과 필터(32)는, 가시광을 커트하는 색재를 유기 수지 중에 분산하여 함유한 1층의 유기 수지 조성물인 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 도 24에 나타내는 바와 같이, 적외광 통과 필터(110)는, 적색의 파장 광을 커트하는 컬러 필터(111)와, 청색의 파장 광을 커트하는 컬러 필터(112)를 적층하도록 해도 된다. 이 경우에도, 적외광 통과 필터(110)는 가시광을 커트하고 적외광을 투과할 수 있다.
도 25 내지 도 28은, 화소 어레이부의 변형예를 설명하는 도면이다. 적외광 통과 필터(32)는 반도체 기판(31) 상에 접하여 형성되도록 했지만, 도 25에 나타내는 바와 같이, 화소 어레이부(120)에서는, 반도체 기판(31) 상에 유기 평탄막(121)이 형성되고, 유기 평탄막(121) 상에 적외광 통과 필터(32)가 형성된다. 이와 같이, 적외광 통과 필터(32)는 반도체 기판(31) 상에 직접 형성되어도 되고, 또한 반도체 기판(31) 상에 다른 부재(여기서는 유기 평탄막(121))을 개재하여 형성되어도 된다.
또한, 도 26에 나타내는 바와 같이, 화소 어레이부(130)는 반도체 기판(31) 상에 마이크로 렌즈(34)가 형성되어 있고, 마이크로 렌즈(34) 상에 적외광 통과 필터(131)가 형성되도록 해도 된다.
또한, 도 27에 나타내는 바와 같이, 화소 어레이부(140)에서는, 적외광 통과 필터(141)가 마이크로 렌즈(142)와 동일한 재료(예를 들어, 유기 수지 조성물)에 의해 일체적으로 형성되어 있고, 가시광을 커트하고 적외광을 투과하는 적외광 통과 필터로서 기능함과 함께, 마이크로 렌즈로서도 기능하도록 해도 된다.
또한, 도 28에 나타내는 바와 같이, 화소 어레이부(150)에서는, 반도체 기판(31)과 적외광 통과 필터(32) 사이에 편광 소자(151)가 형성되도록 해도 된다. 또한, 편광 소자(151)는 AL 등의 금속막(와이어 그리드)에 의해 형성되도록 하면 된다.
<9. 실시 형태의 정리>
이상에서 설명한 바와 같이 실시 형태로서의 광 검출 소자(1)는, 복수의 수광부(포토다이오드 PD)가 화소 단위로 배열되는 기판(반도체 기판(31))과, 기판 상에 있어서, 인접하는 복수의 화소에 걸쳐 형성되어, 가시광을 커트하고 적외광을 투과하는 필터(적외광 통과 필터(32))를 구비하는 것이다
이에 의해, 각 화소의 수광부에서 적외광을 수광할 때, 광의 입사각의 차이에 의한 파장의 변화를 저감시킨 적외광을 수광부에서 수광하는 것이 가능해진다.
따라서, 광 검출 소자(1)는 광의 입사각의 영향을 저감시켜 적외광의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 광 검출 소자(1)에 있어서는, 필터는, 적외광을 검출하는 유효 화소(24)가 배열되는 유효 화소 영역(21)의 전체면에 형성되는 것을 생각할 수 있다(도 7 참조).
이에 의해, 적어도 유효 화소 영역에 배열되는 유효 화소의 수광부에서 적외광을 수광할 때, 광의 입사각의 차이에 의한 파장의 변화를 저감시킨 적외광을 수광부에서 수광하는 것이 가능해진다.
따라서, 광 검출 소자(1)는, 유효 화소 영역(21)에 배열되는 모든 유효 화소(24)에 있어서, 적외광의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 광 검출 소자(1)에 있어서는, 필터는, 유효 화소 영역(21)보다도 외측에 마련된 더미 화소(25)가 배열되는 더미 화소 영역(22)의 전체면에 형성되는 것을 생각할 수 있다(도 8 참조).
이에 의해, 더미 화소 영역(22)에 있어서도 가시광이 커트되기 때문에, 더미 화소(25)로부터의 혼색이나, 더미 화소 영역(22)에서 반사되는 가시광을 저감시키는 것이 가능해진다.
따라서, 광 검출 소자(1)는 더미 화소(25)로부터의 혼색이나, 가시광에 의한 플레어를 저감시킴으로써, 적외광의 검출 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 광 검출 소자(1)에 있어서는, 필터는, 더미 화소 영역(22)보다도 외측에 마련되어 차광 화소(26)가 배열되는 차광 화소 영역(23)의 전체면에 형성되는 것을 생각할 수 있다(도 9 참조).
이에 의해, 차광 화소 영역(23)에 있어서도 가시광이 커트되기 때문에, 차광 화소 영역(23)에서 반사되는 가시광을 저감시키는 것이 가능해진다.
따라서, 차광 화소(26)가 형성되는 차광 화소 영역(23)에서 반사되는 가시광을 저감시키고, 가시광에 의한 플레어를 더욱 저감시킴으로써, 적외광의 검출 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 광 검출 소자(1)에 있어서는, 필터는 기판 상의 전체면에 형성되는 것을 생각할 수 있다(도 10 참조).
이에 의해, 기판 상에서 반사되는 가시광을 저감시키는 것이 가능해진다.
따라서, 기판 상에서 반사되는 가시광을 저감시키고, 가시광에 의한 플레어를 더욱 저감시킴으로써, 적외광의 검출 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 광 검출 소자(1)에 있어서는, 필터는, 유기 수지 중에 가시광을 커트하는 색재가 분산된 재료로 이루어지는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 입사하는 광의 입사각의 영향을 저감시키는 것이 가능해진다.
따라서, 광의 입사 각도에 구애받지 않고, 적외광의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 광 검출 소자(1)에 있어서는, 필터(적외광 통과 필터(141))는, 화소에 광을 집광하는 마이크로 렌즈(142)와 동일한 재료로 이루어지고, 마이크로 렌즈(142)와 일체적으로 형성되는 것을 생각할 수 있다(도 27 참조).
이에 의해, 필터 및 마이크로 렌즈를 한번에 형성하는 것이 가능해진다.
따라서, 필터 및 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 시간 및 비용을 삭감시킬 수 있다.
또한, 광 검출 소자(1)에 있어서는, 기판 상에 형성되어, 수광부에 광을 집광하는 마이크로 렌즈(34)를 구비하고, 필터는, 기판 상에 형성된 마이크로 렌즈(34) 상에 형성되는 것을 생각할 수 있다(도 26 참조).
이에 의해, 적외광만을 마이크로 렌즈(34)로 집광시키는 것이 가능해진다.
또한, 광 검출 소자(1)에 있어서는, 필터는, 유효 화소 영역(21) 내에 있어서의 일부의 유효 화소(24)를 제외하고 형성되는 것을 생각할 수 있다(도 23 참조).
이에 의해, 일부의 유효 화소(24)에 있어서는 가시광을 수광하는 것이 가능해진다.
따라서, 일부의 화소에 있어서는 가시광을 검출하여, 가시광에 기초하는 정보를 얻을 수 있다.
또한, 광 검출 소자(1)에 있어서는, 유효 화소 영역(21) 외에 형성되어, 적어도 적외광을 커트하는 차광막(차광성 유기막(43))을 구비하고, 필터는 차광막보다도 기판(반도체 기판(31))측에 형성되는 것을 생각할 수 있다(도 11 참조).
이에 의해, 적외광에 대해서도 유효 화소 영역(21) 외에서의 반사를 저감시키는 것이 가능해진다.
따라서, 적외광의 검출 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 광 검출 소자(1)에 있어서는, 유효 화소 영역(21) 외에 형성되어, 적어도 적외광을 커트하는 차광막(차광성 유기막(43))을 구비하고, 필터는 차광막보다도 기판(반도체 기판(31))으로부터 이격된 위치에 형성되는 것을 생각할 수 있다(도 12 참조).
이에 의해, 적외광에 대해서도 유효 화소 영역(21) 외에서의 반사를 저감시키는 것이 가능해진다.
따라서, 적외광의 검출 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 광 검출 소자(1)에 있어서는, 차광막(차광성 유기막(43))은 가시광을 커트하는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 가시광의 반사에 대해서도 더 저감시키는 것이 가능해진다.
따라서, 적외광의 검출 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 광 검출 소자(1)에 있어서는, 차광막(차광성 유기막(43))은, 유기 수지 중에 가시광을 커트하는 색재가 분산된 재료로 이루어지는 것을 생각할 수 있다.
이에 의해, 입사하는 광의 입사각의 영향을 저감시키는 것이 가능해진다.
따라서, 적외광의 검출 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이며 한정되는 것은 아니며, 또한 다른 효과가 있어도 된다.
<10. 본 기술>
또한 본 기술은 이하와 같은 구성도 채용할 수 있다.
(1)
복수의 수광부가 화소 단위로 배열되는 기판과,
상기 기판 상에 있어서, 인접하는 복수의 화소에 걸쳐 형성되어, 가시광을 커트하고 적외광을 투과하는 필터
를 구비하는 광 검출 소자.
(2)
상기 필터는, 상기 적외광을 검출하는 유효 화소가 배열되는 유효 화소 영역의 전체면에 형성되는,
(1)에 기재된 광 검출 소자.
(3)
상기 필터는, 상기 유효 화소 영역보다도 외측에 마련되는 더미 화소가 배열되는 더미 화소 영역의 전체면에 형성되는,
(2)에 기재된 광 검출 소자.
(4)
상기 필터는, 상기 더미 화소 영역보다도 외측에 마련되는 차광 화소가 배열되는 차광 화소 영역의 전체면에 형성되는,
(3)에 기재된 광 검출 소자.
(5)
상기 필터는 상기 기판 상의 전체면에 형성되는,
(1) 내지 (4) 중 어느 것에 기재된 광 검출 소자.
(6)
상기 필터는, 유기 수지 중에 가시광을 커트하는 색재가 분산된 유기 수지 조성물로 이루어지는,
(1) 내지 (5) 중 어느 것에 기재된 광 검출 소자.
(7)
상기 필터는, 상기 수광부에 광을 집광하는 마이크로 렌즈와 동일한 재료로 이루어지고, 상기 마이크로 렌즈와 일체적으로 형성되는,
(1) 내지 (6) 중 어느 것에 기재된 광 검출 소자.
(8)
상기 기판 상에 형성되어, 상기 수광부에 광을 집광하는 마이크로 렌즈를 구비하고,
상기 필터는, 상기 기판 상에 형성된 마이크로 렌즈 상에 형성되는,
(1) 내지 (7) 중 어느 것에 기재된 광 검출 소자.
(9)
상기 필터는 유효 화소 영역 내에 있어서의 일부의 유효 화소를 제외하고 형성되는,
(1), (5) 내지 (7) 중 어느 것에 기재된 광 검출 소자.
(10)
유효 화소 영역 외에 형성되어, 적어도 적외광을 커트하는 차광막을 구비하고,
상기 필터는 상기 차광막보다도 상기 기판측에 형성되는,
(1) 내지 (9) 중 어느 것에 기재된 광 검출 소자.
(11)
유효 화소 영역 외에 형성되어, 적어도 적외광을 커트하는 차광막을 구비하고,
상기 필터는 상기 차광막보다도 상기 기판으로부터 이격된 위치에 형성되는,
(1) 내지 (9) 중 어느 것에 기재된 광 검출 소자.
(12)
상기 차광막은 가시광 및 적외광을 커트하는,
(10) 또는 (11)에 기재된 광 검출 소자.
(13)
상기 차광막은, 유기 수지 중에 가시광을 커트하는 색재가 분산된 유기 수지 조성물로 이루어지는,
(10) 또는 (11)에 기재된 광 검출 소자.
1: 광 검출 소자
21: 유효 화소 영역
22: 더미 화소 영역
23: 차광 화소 영역
24: 유효 화소
25: 더미 화소
26: 차광 화소
31: 반도체 기판
32: 적외광 통과 필터
33: 분리벽
34: 마이크로 렌즈

Claims (13)

  1. 복수의 수광부가 화소 단위로 배열되는 기판과,
    상기 기판 상에 있어서, 인접하는 복수의 화소에 걸쳐 형성되어, 가시광을 커트하고 적외광을 투과하는 필터
    를 구비하는 광 검출 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필터는, 상기 적외광을 검출하는 유효 화소가 배열되는 유효 화소 영역의 전체면에 형성되는,
    광 검출 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 필터는, 상기 유효 화소 영역보다도 외측에 마련되는 더미 화소가 배열되는 더미 화소 영역의 전체면에 형성되는,
    광 검출 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 필터는, 상기 더미 화소 영역보다도 외측에 마련되는 차광 화소가 배열되는 차광 화소 영역의 전체면에 형성되는,
    광 검출 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 필터는 상기 기판 상의 전체면에 형성되는,
    광 검출 소자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 필터는, 유기 수지 중에 가시광을 커트하는 색재가 분산된 유기 수지 조성물로 이루어지는,
    광 검출 소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 필터는, 상기 수광부에 광을 집광하는 마이크로 렌즈와 동일한 재료로 이루어지고, 상기 마이크로 렌즈와 일체적으로 형성되는,
    광 검출 소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기판 상에 형성되어, 상기 수광부에 광을 집광하는 마이크로 렌즈를 구비하고,
    상기 필터는, 상기 기판 상에 형성된 마이크로 렌즈 상에 형성되는,
    광 검출 소자.
  9. 제1항에 있어서, 상기 필터는 유효 화소 영역 내에 있어서의 일부의 유효 화소를 제외하고 형성되는,
    광 검출 소자.
  10. 제1항에 있어서, 유효 화소 영역 외에 형성되어, 적어도 적외광을 커트하는 차광막을 구비하고,
    상기 필터는 상기 차광막보다도 상기 기판측에 형성되는,
    광 검출 소자.
  11. 제1항에 있어서, 유효 화소 영역 외에 형성되어, 적어도 적외광을 커트하는 차광막을 구비하고,
    상기 필터는 상기 차광막보다도 상기 기판으로부터 이격된 위치에 형성되는,
    광 검출 소자.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 차광막은 가시광 및 적외광을 커트하는,
    광 검출 소자.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 차광막은, 유기 수지 중에 가시광을 커트하는 색재가 분산된 유기 수지 조성물로 이루어지는,
    광 검출 소자.
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