KR20230156322A - 촬상 장치 - Google Patents
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Abstract
[과제] 화소간의 혼색을 더욱 억제하는 것이 가능한 촬상 장치를 제공한다.
[해결 수단] 2차원 배열된 화소마다 광전 변환부가 마련된 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 상기 화소마다 마련된 컬러 필터와, 상기 반도체 기판과 상기 컬러 필터 사이에 마련된 중간층과, 적어도 상기 컬러 필터 및 상기 중간층을 상기 화소마다 분리하여, 상기 화소간에 마련된, 상기 컬러 필터보다도 굴절률이 낮은 저굴절 영역을 구비하는, 촬상 장치.
[해결 수단] 2차원 배열된 화소마다 광전 변환부가 마련된 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 상기 화소마다 마련된 컬러 필터와, 상기 반도체 기판과 상기 컬러 필터 사이에 마련된 중간층과, 적어도 상기 컬러 필터 및 상기 중간층을 상기 화소마다 분리하여, 상기 화소간에 마련된, 상기 컬러 필터보다도 굴절률이 낮은 저굴절 영역을 구비하는, 촬상 장치.
Description
본 개시는, 촬상 장치에 관한 것이다.
디지털 카메라 또는 비디오 카메라에 사용되는 촬상 장치로서, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 또는 CMOS(Complementary MOS) 이미지 센서가 알려져 있다.
이들 이미지 센서는, 예를 들어 배선층이 형성되지 않은 반도체 기판의 이면측에서 입사하는 광을 광전 변환부에서 수광하는 이면 조사형의 촬상 장치로서 마련된다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이러한 촬상 장치에서는, 촬상되는 화상의 화질을 더욱 향상시키기 위해서, 화소간의 혼색을 억제할 것이 요구되고 있다.
상기 사정을 감안하면, 화소간의 혼색을 보다 억제하는 것이 가능한, 신규이면서도 개량된 촬상 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 개시에 의하면, 2차원 배열된 화소마다 광전 변환부가 마련된 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 상기 화소마다 마련된 컬러 필터와, 상기 반도체 기판과 상기 컬러 필터 사이에 마련된 중간층과, 적어도 상기 컬러 필터 및 상기 중간층을 상기 화소마다 분리하여, 상기 화소간에 마련된, 상기 컬러 필터보다도 굴절률이 낮은 저굴절 영역을 구비하는, 촬상 장치가 제공된다.
본 개시에 의하면, 인접하는 화소에 진행하는 광을 컬러 필터와 저굴절 영역의 계면 및 중간층과 저굴절 영역의 계면에서 반사할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 촬상 장치의 전체 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 동 실시 형태에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 3은 저굴절 영역을 구성하는 공극의 단면 형상의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 4a는 화소부의 평면 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4b는 화소부의 평면 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4c는 화소부의 평면 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 5는 제1 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 6은 제2 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 7은 제3 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 8은 제4 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 9는 제5 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 10은 제6 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 11은 제7 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 12는 제8 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 13은 제9 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 14는 제10 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 15는 제11 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 16은 제12 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 17은 제13 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 18은 제14 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 19는 제15 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 20은 제16 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 21은 제17 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 22는 제18 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 23은 제19 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 24는 제20 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 25는 제21 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 26은 제22 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 27은 제23 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 28a는 위상차 화소 및 통상 화소가 혼재하는 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 28b는 위상차 화소 및 통상 화소가 혼재하는 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 28c는 위상차 화소 및 통상 화소가 혼재하는 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 29a는 위상차 화소만의 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 29b는 위상차 화소만의 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 29c는 위상차 화소만의 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 30은 본 개시의 제2 실시 형태에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 31은 도 30의 차광부 근방을 확대한 종단면도이다.
도 32a는 제1 변형예에 관한 차광부의 근방의 구성의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 32b는 제1 변형예에 관한 차광부의 근방 구성의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 32c는 제1 변형예에 관한 차광부의 근방 구성의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 32d는 제1 변형예에 관한 차광부의 근방 구성의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 32e는 제1 변형예에 관한 차광부의 근방 구성의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 32f는 제1 변형예에 관한 차광부의 근방 구성의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 33은 제2 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 34는 제3 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 35는 제4 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 36은 제5 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 37은 제6 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 38은 제7 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 39는 제8 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 40은 제8 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 41은 제8 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 42는 제9 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 43은 제10 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 44는 제11 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 45는 제12 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 46은 제13 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 47은 제14 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 48a는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48b는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48c는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48d는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48e는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48f는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48g는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48h는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48i는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 49a는 컬러 필터와, 통상 화소 또는 위상차 화소의 조합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 49b는 컬러 필터와, 통상 화소 또는 위상차 화소의 조합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 49c는 컬러 필터와, 통상 화소 또는 위상차 화소의 조합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 49d는 컬러 필터와, 통상 화소 또는 위상차 화소의 조합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 49e는 컬러 필터와, 통상 화소 또는 위상차 화소의 조합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 49f는 컬러 필터와, 통상 화소 또는 위상차 화소의 조합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 50은 제15 변형예에 관한 화소부의 구성을 설명하는 평면도이다.
도 51은 도 50의 A-AA선의 단면 구성과, B-BB선의 단면 구성을 대비하여 나타내는 종단면도이다.
도 52는 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 53은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 54는 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 55는 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 56은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 57은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 58은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 59는 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 60은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 61은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 62는 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 63은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 64는 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 65는 제16 변형예에 관한 화소부의 차광부의 근방 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 66은 제16 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 67은 제16 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 68은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 촬상 장치를 포함하는 전자 기기의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 69는 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 70은 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 2는 동 실시 형태에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 3은 저굴절 영역을 구성하는 공극의 단면 형상의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 4a는 화소부의 평면 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4b는 화소부의 평면 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4c는 화소부의 평면 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 5는 제1 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 6은 제2 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 7은 제3 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 8은 제4 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 9는 제5 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 10은 제6 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 11은 제7 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 12는 제8 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 13은 제9 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 14는 제10 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 15는 제11 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 16은 제12 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 17은 제13 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 18은 제14 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 19는 제15 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 20은 제16 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 21은 제17 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 22는 제18 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 23은 제19 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 24는 제20 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 25는 제21 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 26은 제22 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 27은 제23 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 28a는 위상차 화소 및 통상 화소가 혼재하는 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 28b는 위상차 화소 및 통상 화소가 혼재하는 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 28c는 위상차 화소 및 통상 화소가 혼재하는 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 29a는 위상차 화소만의 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 29b는 위상차 화소만의 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 29c는 위상차 화소만의 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 30은 본 개시의 제2 실시 형태에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 31은 도 30의 차광부 근방을 확대한 종단면도이다.
도 32a는 제1 변형예에 관한 차광부의 근방의 구성의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 32b는 제1 변형예에 관한 차광부의 근방 구성의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 32c는 제1 변형예에 관한 차광부의 근방 구성의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 32d는 제1 변형예에 관한 차광부의 근방 구성의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 32e는 제1 변형예에 관한 차광부의 근방 구성의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 32f는 제1 변형예에 관한 차광부의 근방 구성의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 33은 제2 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 34는 제3 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 35는 제4 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 36은 제5 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 37은 제6 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 38은 제7 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 39는 제8 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 40은 제8 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 41은 제8 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 42는 제9 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 43은 제10 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 44는 제11 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 45는 제12 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 46은 제13 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 47은 제14 변형예에 관한 화소부의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 48a는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48b는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48c는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48d는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48e는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48f는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48g는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48h는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 48i는 화소부에 있어서의 컬러 필터의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 49a는 컬러 필터와, 통상 화소 또는 위상차 화소의 조합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 49b는 컬러 필터와, 통상 화소 또는 위상차 화소의 조합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 49c는 컬러 필터와, 통상 화소 또는 위상차 화소의 조합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 49d는 컬러 필터와, 통상 화소 또는 위상차 화소의 조합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 49e는 컬러 필터와, 통상 화소 또는 위상차 화소의 조합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 49f는 컬러 필터와, 통상 화소 또는 위상차 화소의 조합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 50은 제15 변형예에 관한 화소부의 구성을 설명하는 평면도이다.
도 51은 도 50의 A-AA선의 단면 구성과, B-BB선의 단면 구성을 대비하여 나타내는 종단면도이다.
도 52는 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 53은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 54는 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 55는 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 56은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 57은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 58은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 59는 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 60은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 61은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 62는 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 63은 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 64는 제15 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 65는 제16 변형예에 관한 화소부의 차광부의 근방 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 66은 제16 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 67은 제16 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다.
도 68은 본 개시의 일 실시 형태에 관한 촬상 장치를 포함하는 전자 기기의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 69는 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 70은 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 일례를 나타내는 설명도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
또한, 설명은 이하의 순서로 행하는 것으로 한다.
1. 촬상 장치의 전체 구성
2. 제1 실시 형태
2.1. 화소부의 구성
2.2. 변형예
3. 제2 실시 형태
3.1. 화소부의 구성
3.2. 변형예
4. 전자 기기의 구성
5. 적용예
<1. 촬상 장치의 전체 구성>
먼저, 도 1을 참조하여, 본 개시에 관한 기술이 적용되는 촬상 장치의 전체 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 개시에 관한 기술이 적용되는 촬상 장치(100)의 전체 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 촬상 장치(100)는 반도체 기판에 형성된 복수의 화소(12)를 갖는 화소부(13)와, 수직 구동 회로(14)와, 칼럼 신호 처리 회로(15)와, 수평 구동 회로(16)와, 출력 회로(17)와, 제어 회로(18)를 구비한다.
화소부(13)는 이차원 배열로 규칙적으로 배치된 복수의 화소(12)를 포함한다. 예를 들어, 화소부(13)는 입사광을 광전 변환한 신호 전하를 증폭하여 칼럼 신호 처리 회로(15)에 판독하는 화소를 포함하는 유효 화소 영역과, 흑색 레벨의 기준이 되는 광학적 흑색을 출력하는 화소를 포함하는 흑색 기준 화소 영역(도시하지 않음)을 포함하여 구성되어도 된다. 흑색 기준 화소 영역은, 예를 들어 유효 화소 영역의 외주부에 형성된다.
화소(12)는, 예를 들어 광전 변환 소자인 포토다이오드(도시하지 않음)와, 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 선택 트랜지스터 및 앰프 트랜지스터를 포함하는 화소 회로(도시하지 않음)로 구성된다. 또한, 화소 회로는 선택 트랜지스터를 포함하고 있지 않아도 된다. 포토다이오드에서 광전 변환된 신호 전하는, 화소 회로에 의해 화소 신호로 변환된다.
또한, 화소(12)는 공유 화소 구조로 마련되어도 된다. 공유 화소 구조에서는, 복수의 화소(12)는 복수의 포토다이오드와, 복수의 전송 트랜지스터와, 공유되는 1개의 플로팅 디퓨젼(부유 확산 영역)과, 공유되는 1개씩의 리셋 트랜지스터, 선택 트랜지스터 및 앰프 트랜지스터로 구성된다. 즉, 공유 화소 구조에서는, 복수의 화소(12)에 포함되는 포토다이오드 및 전송 트랜지스터는, 리셋 트랜지스터, 선택 트랜지스터 및 앰프 트랜지스터를 서로 공유한다.
제어 회로(18)는 수직 동기 신호, 수평 동기 신호 및 마스터 클럭에 기초하여, 수직 구동 회로(14), 칼럼 신호 처리 회로(15) 및 수평 구동 회로(16)의 동작 기준이 되는 클럭 신호 및 제어 신호를 생성한다. 제어 회로(18)는 클럭 신호 및 제어 신호를 사용하여, 수직 구동 회로(14), 칼럼 신호 처리 회로(15) 및 수평 구동 회로(16)를 제어한다.
수직 구동 회로(14)는, 예를 들어 시프트 레지스터로 구성된다. 수직 구동 회로(14)는 화소(12)를 행 단위로 순차 수직 방향으로 선택 주사한다. 수직 구동 회로(14)는 화소(12)에서의 수광량에 따라서 생성된 화소 신호를 칼럼 신호 처리 회로(15)에 수직 신호선(19)을 통해 공급한다.
칼럼 신호 처리 회로(15)는, 예를 들어 화소(12)의 열마다 배치된다. 칼럼 신호 처리 회로(15)는 흑색 기준 화소 영역으로부터의 신호에 기초하여, 1행분의 화소(12)로부터 출력되는 화소 신호에 대하여 화소열마다 노이즈 제거 및 신호 증폭 등의 신호 처리를 행한다. 칼럼 신호 처리 회로(15)의 출력단에는, 수평 신호선(20)과의 사이에 수평 선택 스위치(도시하지 않음)가 마련된다.
수평 구동 회로(16)는, 예를 들어 시프트 레지스터로 구성된다. 수평 구동 회로(16)는 수평 주사 펄스를 순차 출력하고, 칼럼 신호 처리 회로(15)의 각각을 차례로 선택함으로써, 칼럼 신호 처리 회로(15)의 각각으로부터 수평 신호선(20)에 화소 신호를 출력시킨다.
출력 회로(17)는 칼럼 신호 처리 회로(15)의 각각으로부터 수평 신호선(20)을 통해 순차 공급되는 화소 신호를 신호 처리하고, 신호 처리된 화소 신호를 외부로 출력한다.
<2. 제1 실시 형태>
(2.1. 화소부의 구성)
이어서, 도 2를 참조하여, 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 화소부(13)의 단면 구성에 대하여 설명한다. 도 2는, 화소부(13)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 화소부(13)는 반도체 기판(110)과, 중간층(120)과, 컬러 필터(130)와, 절연층(141)과, 온칩 렌즈(151)와, 반사 방지막(152)을 구비한다.
반도체 기판(110)은, 예를 들어 1㎛ 내지 6㎛의 두께를 갖고, 실리콘(Si)으로 구성된 기판이다. 반도체 기판(110)에는, 화소(12)마다 입사광의 수광량에 따른 신호 전하를 생성하는 광전 변환부(111)가 마련된다. 광전 변환부(111)는, 예를 들어 포토다이오드이며, 제1 도전형(예를 들어, P형)의 반도체 영역의 내부에 제2 도전형(예를 들어, N형)의 반도체 영역이 화소(12)마다 마련됨으로써 구성된다.
또한, 화소(12)마다 마련된 광전 변환부(111)는, 절연성 재료로 구성된 화소 분리벽(112)으로 서로 전기적으로 분리된다. 화소 분리벽(112)은, 예를 들어 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiN) 또는 산질화실리콘(SiON) 등의 절연성 재료로써 반도체 기판(110)의 두께 방향으로 연장하여 마련되어도 된다.
또한, 반도체 기판(110)의 중간층(120)이 마련된 면(이면이라고도 칭해짐)과 반대측의 면(표면이라고도 칭해짐)에는, 광전 변환부(111)에서 광전 변환된 신호 전하를 화소 신호로 변환하는 화소 회로를 포함하는 회로층이 마련된다. 즉, 본 실시 형태에 관한 촬상 장치(100)는 반도체 기판(110)의 이면으로부터 입사하는 광을 수광하는 이면 조사형의 촬상 장치이다.
중간층(120)은 반도체 기판(110) 상에 절연성 재료로 마련된 기능성을 갖는 층이다. 중간층(120)은 반도체 기판(110) 상에 후술하는 저굴절 영역(140)에서 화소(12)마다 분리되어 마련된다.
중간층(120)은 부의 고정 전하를 갖는 층을 포함하여 마련되어도 된다. 구체적으로는, 중간층(120)은 산화하프늄(HfO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화탄탈(Ta2O5), 산화티타늄(TiO2), 산화마그네슘(MgO), 산화이트륨(Y2O3), 또는 란타노이드의 산화물 등의 부의 고정 전하를 갖는 고유전체 재료로 구성된 층을 포함해도 된다. 이러한 경우, 중간층(120)은 부의 고정 전하에 의해 반도체 기판(110)과의 계면 영역에 양전하가 축적된 영역을 형성할 수 있기 때문에, 암전류의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 중간층(120)은 반사 방지 기능을 갖는 층을 포함하여 마련되어도 된다. 구체적으로는, 중간층(120)은 반도체 기판(110)보다도 굴절률이 낮은 유전체층을 포함해도 된다. 이러한 경우, 중간층(120)은 반도체 기판(110)과의 계면에서의 광의 반사를 억제할 수 있기 때문에, 광전 변환부(111)에의 광의 입사 효율을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 중간층(120)은 반도체 기판(110)측으로부터 산화알루미늄(Al2O3), 산화탄탈(Ta2O5) 및 산화실리콘(SiO2)을 순으로 적층함으로써 마련되어도 된다.
컬러 필터(130)는 중간층(120) 상에 화소(12)마다 마련되고, 화소(12)마다 대응하는 파장 대역의 광(예를 들어, 적색광(R), 녹색광(G) 및 청색광(B))을 선택적으로 투과시킨다. 컬러 필터(130)는, 예를 들어 베이어 배열 등의 소정의 RGB 배열로 마련되어도 된다. 컬러 필터(130)는 반도체 기판(110) 상에 후술하는 저굴절 영역(140)에서 화소(12)마다 분리되어 마련된다.
컬러 필터(130)는, 예를 들어 가시광을 투과시키는 투명 수지에 안료 또는 염료를 첨가함으로써 마련되어도 된다. 또한, 컬러 필터(130)는, 가시광을 투과시키는 투명 수지로 구성된 투명 필터, 또는 투명 수지에 카본 블랙을 첨가함으로써 구성된 ND 필터 등이어도 된다.
본 실시 형태에 관한 촬상 장치(100)의 화소부(13)에서는, 컬러 필터(130) 및 중간층(120)은 반도체 기판(110)의 두께 방향으로 연장되는 저굴절 영역(140)에 의해 화소(12)마다 분리된다.
저굴절 영역(140)은 컬러 필터(130)보다도 굴절률이 낮은 영역이다. 예를 들어, 저굴절 영역(140)은 굴절률이 1.0 이상 1.35 이하의 영역이어도 된다. 저굴절 영역(140)은 화소(12)마다 마련된 컬러 필터(130)끼리의 사이, 및 화소(12)마다 마련된 중간층(120)끼리의 사이에 마련됨으로써, 컬러 필터(130) 및 중간층(120)을 저굴절률 재료로 고굴절률 재료를 끼운 도파로로서 기능시킬 수 있다. 이것에 의하면, 저굴절 영역(140)은 인접하는 화소(12)에 진행하는 광을 컬러 필터(130)의 계면 및 중간층(120)의 계면에서 반사할 수 있기 때문에, 광전 변환부(111)에의 광의 입사 효율을 향상시킬 수 있다.
저굴절 영역(140)은 컬러 필터(130)보다도 굴절률이 낮으면, 어떠한 재료로 구성되어도 된다. 예를 들어, 저굴절 영역(140)은 공극이어도 되고, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiN) 혹은 산질화실리콘(SiON) 등의 무기 재료, 또는 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴 공중합계 수지 혹은 실록산계 수지 등의 수지계 재료로 구성되어도 된다. 또한, 저굴절 영역(140)은 SiOF, SiOC 또는 포러스 실리카 등의 소위 low-k 재료로 구성되어도 된다.
절연층(141)은 컬러 필터(130) 상에 절연성 재료로 마련된다. 예를 들어, 절연층(141)은 산화실리콘(SiO2) 등을 컬러 필터(130) 상에 성막함으로써 마련된다. 이것에 의하면, 화소(12)마다 분리된 컬러 필터(130) 상에 높은 피복률로 성막된 절연층(141)은, 컬러 필터(130) 사이의 저굴절 영역(140)을 매립하지 않고, 공극으로 한 채로 상단을 밀봉하기 때문에, 저굴절 영역(140)을 공극으로서 구성할 수 있다.
단, 공극인 저굴절 영역(140)의 내벽은, 절연층(141)의 성막 시에 들어간 절연성 재료로 적어도 일부가 피복될 수 있다. 여기서, 도 3을 참조하여, 공극인 저굴절 영역(140)의 단면 형상에 대하여 설명한다. 도 3은, 저굴절 영역(140)을 구성하는 공극의 단면 형상의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 저굴절 영역(140)을 구성하는 공극의 단면 형상은, 절연층(141)의 성막 시에 저굴절 영역(140)의 내측에 들어간 절연성 재료에 의한 저굴절 영역(140)의 내벽을 피복 상황에 의해 바뀔 수 있다.
예를 들어, 저굴절 영역(140)을 구성하는 공극의 단면 형상은, 도 3의 (A)에 나타내는 바와 같이 상단 및 하단이 중앙부보다도 가늘어진 방추 형상이어도 된다. 또한, 저굴절 영역(140)을 구성하는 공극의 단면 형상은, 도 3의 (B)에 나타내는 바와 같이 상단이 중앙부보다도 가늘고, 또한 하단이 중앙부보다도 굵어진 방추 형상이어도 된다. 또한, 저굴절 영역(140)을 구성하는 공극의 단면 형상은, 도 3의 (C)에 나타내는 바와 같이 상단이 중앙부보다도 굵고, 또한 하단이 중앙부보다도 가늘어진 방추 형상이어도 된다. 또한, 저굴절 영역(140)을 구성하는 공극의 단면 형상은, 도 3의 (D)에 나타내는 바와 같이 상단이 중앙부보다도 굵고, 또한 하단이 중앙부보다도 굵어진 덤벨 형상이어도 된다.
온칩 렌즈(151)는 절연층(141) 상에 화소(12)마다 마련된다. 온칩 렌즈(151)는, 예를 들어 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴 공중합계 수지 또는 실록산계 수지 등의 수지계 재료로 형성되어도 된다. 온칩 렌즈(151)는 화소(12)에 입사한 광을 집광함으로써, 화소(12)에 입사한 광을 광전 변환부(111)에 의해 효율적으로 입사시킬 수 있다.
또한, 온칩 렌즈(151)의 표층에는, 반사 방지막(152)이 성막되어도 된다. 반사 방지막(152)은, 예를 들어 유전체 다층막으로서 구성된다. 반사 방지막(152)은 온칩 렌즈(151)에 입사하는 광의 반사를 억제할 수 있다.
계속해서, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여, 본 실시 형태에 관한 촬상 장치(100)의 화소부(13)의 평면 구성에 대하여 설명한다. 도 4a 내지 도 4c는, 화소부(13)의 평면 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4a에 나타내는 바와 같이, 저굴절 영역(140)은 이차원 배열로 마련된 화소(12)의 각각을 둘러싸도록 화소(12)의 전체 둘레에 걸쳐 마련되어도 된다. 이러한 경우, 저굴절 영역(140)은 컬러 필터(130) 및 중간층(120)을 투과하여 인접하는 화소(12)에 진행하는 광을 보다 확실하게 반사할 수 있기 때문에, 인접하는 화소(12)와의 혼색을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
도 4b 및 도 4c에 나타내는 바와 같이, 저굴절 영역(140)은 이차원 배열로 마련된 화소(12)의 각각의 변에 상당하는 영역에 마련되어도 된다. 이러한 경우에도, 저굴절 영역(140)은 컬러 필터(130) 및 중간층(120)을 투과하여 인접하는 화소(12)에 진행하는 광의 대부분을 반사할 수 있기 때문에, 인접하는 화소(12)와의 혼색을 억제할 수 있다.
또한, 저굴절 영역(140)이 화소(12)의 각각의 변에 상당하는 영역에 마련되는 경우, 화소(12)의 각각의 대각 영역(12A)은, 화소(12) 사이의 간격이 화소(12)의 변에 상당하는 영역보다도 굵어진다. 그 때문에, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 화소(12)의 각각은, 대각 영역(12A)에 대하여 직사각형 형상으로 돌출되도록 마련됨으로써, 대각 영역(12A) 및 화소(12)의 변에 상당하는 영역의 양쪽에서 화소(12) 사이의 간격이 대략 동일해지도록 해도 된다. 이것에 의하면, 촬상 장치(100)는 화소부(13)의 제조 공정의 프로세스 조건을 보다 쉽게 할 수 있다.
또한, 저굴절 영역(140)이 화소(12)의 각각의 변에 상당하는 영역에 마련되는 경우, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 화소(12)의 각각의 대각 영역(12A)은, 컬러 필터(130)보다도 굴절률이 낮은, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiN) 혹은 산질화실리콘(SiON) 등의 무기 재료, 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴 공중합계 수지 혹은 실록산계 수지 등의 수지계 재료, 또는 SiOF, SiOC 혹은 포러스 실리카 등의 low-k 재료로 매립되어도 된다. 이것에 의하면, 화소(12)의 각각의 대각 영역(12A)에서는, 컬러 필터(130) 및 중간층(120)을 투과하여 인접하는 화소(12)에 진행하는 광을 컬러 필터(130)보다도 굴절률이 낮은 재료로 반사할 수 있기 때문에, 인접하는 화소(12)와의 혼색을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
(2.2. 변형예)
이어서, 도 5 내지 도 29c를 참조하여, 본 실시 형태에 관한 촬상 장치(100)의 화소부(13)의 제1 내지 제23 변형예에 대하여 설명한다.
(제1 변형예)
도 5는, 제1 변형예에 관한 화소부(13A)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 변형예에 관한 화소부(13A)은, 도 2에서 나타낸 화소부(13)에 대하여, 저굴절 영역(140)이 컬러 필터(130)끼리의 사이 및 중간층(120)끼리의 사이에서 화소 분리벽(112)의 내부까지 연장되어 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 저굴절 영역(140)은 컬러 필터(130)끼리의 사이에서 반도체 기판(110)의 표면 부근의 화소 분리벽(112)의 내부까지 연장되어 마련된다. 제1 변형예에 관한 화소부(13A)은, 인접하는 화소(12)의 광전 변환부(111) 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 따라서, 제1 변형예에 관한 화소부(13A)은, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제2 변형예)
도 6은, 제2 변형예에 관한 화소부(13B)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 변형예에 관한 화소부(13B)는, 도 5에서 나타낸 화소부(13A)에 대하여, 저굴절 영역(140)이 컬러 필터(130)끼리의 사이 및 중간층(120)끼리의 사이에서 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 저굴절 영역(140)은 컬러 필터(130)끼리의 사이로부터 반도체 기판(110)의 표면 부근의 화소 분리벽(112)의 내부까지 연장됨과 함께, 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 온칩 렌즈(151)를 화소(12)마다 분리하도록 마련된다. 제2 변형예에 관한 화소부(13B)는, 인접하는 화소(12)의 광전 변환부(111) 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 또한, 제2 변형예에 관한 화소부(13B)는, 인접하는 화소(12)의 온칩 렌즈(151) 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 따라서, 제2 변형예에 관한 화소부(13B)는, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제3 변형예)
도 7은, 제3 변형예에 관한 화소부(13C)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 제3 변형예에 관한 화소부(13C)는, 도 2에서 나타낸 화소부(13)에 대하여, 저굴절 영역(140)이 컬러 필터(130)끼리의 사이 및 중간층(120)끼리의 사이에서 화소 분리벽(112)의 내부까지 연장되어 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 저굴절 영역(140)은 컬러 필터(130)끼리의 사이로부터 반도체 기판(110)의 중간 화소 분리벽(112)의 내부까지 연장되어 마련된다. 제3 변형예에 관한 화소부(13C)는, 인접하는 화소(12)의 광전 변환부(111) 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 따라서, 제3 변형예에 관한 화소부(13C)는, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제4 변형예)
도 8은, 제4 변형예에 관한 화소부(13D)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 제4 변형예에 관한 화소부(13D)는, 도 7에서 나타낸 화소부(13C)에 대하여, 저굴절 영역(140)이 컬러 필터(130)끼리의 사이 및 중간층(120)끼리의 사이에서 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 저굴절 영역(140)은 컬러 필터(130)끼리의 사이로부터 반도체 기판(110)의 중간 화소 분리벽(112)의 내부까지 연장됨과 함께, 온칩 렌즈(151)측으로 연장되고, 온칩 렌즈(151)를 화소(12)마다 분리하도록 마련된다. 제4 변형예에 관한 화소부(13D)는, 인접하는 화소(12)의 광전 변환부(111) 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 또한, 제4 변형예에 관한 화소부(13D)는, 인접하는 화소(12)의 온칩 렌즈(151)끼리의 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 따라서, 제4 변형예에 관한 화소부(13D)는, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제5 변형예)
도 9는, 제5 변형예에 관한 화소부(13E)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 제5 변형예에 관한 화소부(13E)는, 도 2에서 나타낸 화소부(13)에 대하여, 저굴절 영역(140)이 컬러 필터(130)끼리의 사이 및 중간층(120)끼리의 사이에서 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 저굴절 영역(140)은 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 온칩 렌즈(151)를 화소(12)마다 분리하도록 마련된다. 제5 변형예에 관한 화소부(13E)는, 인접하는 화소(12)의 온칩 렌즈(151) 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 따라서, 제5 변형예에 관한 화소부(13E)는, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제6 변형예)
도 10은, 제6 변형예에 관한 화소부(13F)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 제6 변형예에 관한 화소부(13F)는, 도 2에서 나타낸 화소부(13)에 대하여, 저굴절 영역(140)이 컬러 필터(130)끼리의 사이 및 중간층(120)끼리의 사이에서 화소 분리벽(112)의 내부까지 연장되어 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 화소 분리벽(112)은 반도체 기판(110)의 두께 방향으로 반도체 기판(110)의 중간까지 연장되어 마련된다. 또한, 저굴절 영역(140)은 컬러 필터(130)끼리의 사이로부터 반도체 기판(110)의 중간 화소 분리벽(112)의 내부까지 연장되어 마련된다. 제6 변형예에 관한 화소부(13F)는, 인접하는 화소(12)의 광전 변환부(111) 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 따라서, 제7 변형예에 관한 화소부(13F)는, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제7 변형예)
도 11은, 제7 변형예에 관한 화소부(13G)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 제7 변형예에 관한 화소부(13G)는, 도 10에서 나타낸 화소부(13F)에 대하여, 저굴절 영역(140)이 컬러 필터(130)끼리의 사이 및 중간층(120)끼리의 사이에서 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 저굴절 영역(140)은 컬러 필터(130)끼리의 사이로부터 반도체 기판(110)의 중간 화소 분리벽(112)의 내부까지 연장되어 마련됨과 함께, 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 온칩 렌즈(151)를 화소(12)마다 분리하도록 마련된다. 제7 변형예에 관한 화소부(13G)는, 인접하는 화소(12)의 광전 변환부(111) 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 또한, 제7 변형예에 관한 화소부(13G)는, 인접하는 화소(12)의 온칩 렌즈(151) 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 따라서, 제7 변형예에 관한 화소부(13G)는, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제8 변형예)
도 12는, 제8 변형예에 관한 화소부(13H)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 제8 변형예에 관한 화소부(13H)는, 도 2에서 나타낸 화소부(13)에 대하여, 화소 분리벽(112)이 반도체 기판(110)의 두께 방향으로 반도체 기판(110)의 중간까지 연장되어 마련되는 점이 다르다.
제8 변형예에 관한 화소부(13H)에서도, 화소 분리벽(112)은 인접하는 화소(12)의 광전 변환부(111)를 전기적으로 분리할 수 있다. 따라서, 제8 변형예에 관한 화소부(13H)에서도, 도 2에서 나타낸 화소부(13)와 마찬가지로, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 억제하는 것이 가능하다.
(제9 변형예)
도 13은, 제9 변형예에 관한 화소부(13I)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 제9 변형예에 관한 화소부(13I)는, 도 12에서 나타낸 화소부(13H)에 대하여, 저굴절 영역(140)이 컬러 필터(130)끼리의 사이 및 중간층(120)끼리의 사이에서 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 저굴절 영역(140)은 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 온칩 렌즈(151)를 화소(12)마다 분리하도록 마련된다. 제9 변형예에 관한 화소부(13I)는, 인접하는 화소(12)의 온칩 렌즈(151) 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 따라서, 제9 변형예에 관한 화소부(13I)는, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제10 변형예)
도 14는, 제10 변형예에 관한 화소부(13J)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 제10 변형예에 관한 화소부(13J)는, 도 2에서 나타낸 화소부(13)에 대하여, 화소 분리벽(112)의 내부에 차광부(113)가 마련되는 점이 다르다.
차광부(113)는 중간층(120)측의 화소 분리벽(112)의 내부에 매립되도록 마련된다. 예를 들어, 차광부(113)는 광을 차폐하는 것이 가능한 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 질화티타늄(TiN) 또는 폴리실리콘(poly-Si) 등의 도전성 재료로 구성되어도 된다. 또는, 차광부(113)는 카본 블랙 안료, 티타늄 블랙 안료를 포함하는 유기 수지 재료로 구성되어도 된다. 차광부(113)는 중간층(120)의 근방 광전 변환부(111)에 인접하는 화소(12)에 새어 들어가는 광을 차폐함으로써, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다. 이것에 의하면, 제10 변형예에 관한 화소부(13J)는, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제11 변형예)
도 15는, 제11 변형예에 관한 화소부(13K)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 제11 변형예에 관한 화소부(13K)는, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)에 대하여, 저굴절 영역(140)이 컬러 필터(130)끼리의 사이 및 중간층(120)끼리의 사이에서 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 저굴절 영역(140)은 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 온칩 렌즈(151)를 화소(12)마다 분리하도록 마련된다. 제11 변형예에 관한 화소부(13K)는, 인접하는 화소(12)의 온칩 렌즈(151) 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 따라서, 제11 변형예에 관한 화소부(13K)는, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제12 변형예)
도 16은, 제12 변형예에 관한 화소부(13L)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 제12 변형예에 관한 화소부(13L)는, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)에 대하여, 화소 분리벽(112)이 반도체 기판(110)의 두께 방향으로 반도체 기판(110)의 중간까지 연장되어 마련되는 점이 다르다.
제12 변형예에 관한 화소부(13L)에서도, 화소 분리벽(112)은 인접하는 화소(12)의 광전 변환부(111)를 전기적으로 분리할 수 있다. 따라서, 제12 변형예에 관한 화소부(13L)에서도, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)와 마찬가지로, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 억제하는 것이 가능하다.
(제13 변형예)
도 17은, 제13 변형예에 관한 화소부(13M)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 제13 변형예에 관한 화소부(13M)는, 도 16에서 나타낸 화소부(13L)에 대하여, 저굴절 영역(140)이 컬러 필터(130)끼리의 사이 및 중간층(120)끼리의 사이에서 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 저굴절 영역(140)은 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 온칩 렌즈(151)를 화소(12)마다 분리하도록 마련된다. 제13 변형예에 관한 화소부(13M)은, 인접하는 화소(12)의 온칩 렌즈(151) 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 따라서, 제13 변형예에 관한 화소부(13M)은, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제14 변형예)
도 18은, 제14 변형예에 관한 화소부(13N)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 제14 변형예에 관한 화소부(13N)는, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)에 대하여, 차광부(113)가 화소 분리벽(112)의 내부로 연장되어 있고, 반도체 기판(110)을 관통하도록 마련되는 점이 다르다.
제14 변형예에 관한 화소부(13N)는, 화소 분리벽(112)의 전체에 걸쳐 차광부(113)에서 인접하는 화소(12)의 광전 변환부(111)에 새어 들어가는 광을 차폐할 수 있기 때문에, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제15 변형예)
도 19는, 제15 변형예에 관한 화소부(13O)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 19에 나타내는 바와 같이, 제15 변형예에 관한 화소부(13O)는, 도 18에서 나타낸 화소부(13N)에 대하여, 저굴절 영역(140)이 컬러 필터(130)끼리의 사이 및 중간층(120)끼리의 사이에서 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 저굴절 영역(140)은 온칩 렌즈(151)측으로 연장되어 온칩 렌즈(151)를 화소(12)마다 분리하도록 마련된다. 제15 변형예에 관한 화소부(13O)는, 인접하는 화소(12)의 온칩 렌즈(151) 사이에 광이 새어 들어가는 것을 저굴절 영역(140)에서 억제할 수 있다. 따라서, 제15 변형예에 관한 화소부(13O)는, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제16 변형예)
도 20은, 제16 변형예에 관한 화소부(13P)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 20에 나타내는 바와 같이, 제16 변형예에 관한 화소부(13P)는, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)에 대하여, 저굴절 영역(140)이 공극이 아니고, 저굴절층(142)으로서 마련되는 점이 다르다.
저굴절층(142)은 컬러 필터(130)보다도 굴절률이 낮은 재료로 구성되고, 화소(12)마다 마련된 컬러 필터(130)끼리의 사이, 및 화소(12)마다 마련된 중간층(120)끼리의 사이에 마련된다. 컬러 필터(130)보다도 굴절률이 낮은 재료는, 예를 들어 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiN) 혹은 산질화실리콘(SiON) 등의 무기 재료, 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴 공중합계 수지 혹은 실록산계 수지 등의 수지계 재료, 또는 SiOF, SiOC 혹은 포러스 실리카 등의 low-k 재료 등이다. 저굴절층(142)은 컬러 필터(130) 및 중간층(120)을 저굴절률 재료로 고굴절률 재료를 끼운 도파로로서 기능시킬 수 있다.
이것에 의하면, 제16 변형예에 관한 화소부(13P)는, 인접하는 화소(12)에 진행하는 광을 저굴절층(142)과 컬러 필터(130)의 계면, 및 저굴절층(142)과 중간층(120)의 계면에서 반사할 수 있다. 따라서, 제16 변형예에 관한 화소부(13P)에서도, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)와 마찬가지로, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 억제하는 것이 가능하다.
(제17 변형예)
도 21은, 제17 변형예에 관한 화소부(13Q)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 21에 나타내는 바와 같이, 제17 변형예에 관한 화소부(13Q)는, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)에 대하여, 절연층(141)과 온칩 렌즈(151) 사이에 반사 방지층(153)이 마련됨과 함께, 중간층(120) 대신에 반사 방지 중간층(121)이 마련되는 점이 다르다.
반사 방지 중간층(121) 및 반사 방지층(153)은, 예를 들어 유전체 다층막으로 구성된다. 반사 방지 중간층(121) 및 반사 방지층(153)은, 온칩 렌즈(151)로부터 반도체 기판(110)까지 존재하는 층끼리의 계면에서의 입사광의 반사를 억제함으로써, 광전 변환부(111)에의 광의 입사 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 반사 방지 중간층(121) 및 반사 방지층(153)은 반사 방지 기능을 갖고 있으면, 유전체 다층막 이외의 구성으로 마련되어도 된다. 예를 들어, 반사 방지 중간층(121) 및 반사 방지층(153)은 모스아이 구조를 갖는 층으로서 마련되어도 된다.
이것에 의하면, 제17 변형예에 관한 화소부(13Q)는, 입사광의 반사를 더욱 억제함으로써, 광전 변환부(111)에의 광의 입사 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
(제18 변형예)
도 22는, 제18 변형예에 관한 화소부(13R)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 22에 나타내는 바와 같이, 제18 변형예에 관한 화소부(13R)는, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)에 대하여, 컬러 필터(130) 대신에 무기 컬러 필터(131)가 마련되는 점이 다르다.
무기 컬러 필터(131)는 안료 또는 염료가 아니고, 유전체 적층막, 포토닉 결정, 양자 도트 또는 메타머티리얼의 구조 등에 의해, 소정의 파장 대역의 광(예를 들어, 적색광, 녹색광 및 청색광)을 선택적으로 투과시키는 필터이다. 무기 컬러 필터(131)는 안료 또는 염료보다도 자외선 또는 열 등에 의한 퇴색의 가능성이 낮다. 따라서, 제18 변형예에 관한 화소부(13R)은, 보다 가혹한 환경 하에서도, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)와 마찬가지로, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 억제하는 것이 가능하다.
(제19 변형예)
도 23은, 제19 변형예에 관한 화소부(13S)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 23에 나타내는 바와 같이, 제19 변형예에 관한 화소부(13S)는, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)에 대하여, 화소 분리벽(112)의 차광부(113)가 마련되지 않은 부분에 저굴절 영역(140A)가 더 설치되는 점이 다르다.
저굴절 영역(140A)은 화소 분리벽(112)보다도 굴절률이 낮은 영역이다. 저굴절 영역(140A)은 차광부(113)가 마련되지 않은 부분의 화소 분리벽(112)의 내부에 연장되어 마련됨으로써, 인접하는 화소(12)의 광전 변환부(111)에 새어 들어가는 광을 반사할 수 있다. 저굴절 영역(140A)은 저굴절 영역(140)과 마찬가지로 공극이어도 되고, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiN) 혹은 산질화실리콘(SiON) 등의 무기 재료, 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴 공중합계 수지 혹은 실록산계 수지 등의 수지계 재료, 또는 SiOF, SiOC 혹은 포러스 실리카 등의 low-k 재료로 구성되어도 된다.
이것에 의하면, 제19 변형예에 관한 화소부(13S)는, 화소 분리벽(112)의 전체에 걸쳐, 인접하는 화소(12)의 광전 변환부(111)에 새어 들어가는 광을 차폐 또는 반사할 수 있기 때문에, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
(제20 변형예)
도 24는, 제20 변형예에 관한 화소부(13T)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 24에 나타내는 바와 같이, 제20 변형예에 관한 화소부(13T)는, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)에 대하여, 온칩 렌즈(151)가 마련되지 않은 점이 다르다.
이러한 제20 변형예에 관한 화소부(13T)에서도, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)와 마찬가지로, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 억제하는 것이 가능하다.
(제21 변형예)
도 25는, 제21 변형예에 관한 화소부(13U)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 25에 나타내는 바와 같이, 제21 변형예에 관한 화소부(13U)는, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)에 대하여, 온칩 렌즈(151) 대신에 위상차 렌즈(161)가 마련되는 점이 다르다.
위상차 렌즈(161)는 메타머티리얼의 구조에 의한 입사광의 위상차를 이용함으로써 집광 기능을 발휘하는 렌즈이다. 또한, 위상차 렌즈(161)의 광 입사면에는, 반사 방지층(162)이 마련되어도 된다.
제21 변형예에 관한 화소부(13U)에서는, 반구형의 볼록 렌즈인 온칩 렌즈(151) 대신에 위상차 렌즈(161)를 사용한 경우에도, 화소(12)마다 입사광을 집광할 수 있다. 따라서, 제21 변형예에 관한 화소부(13T)에서도, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)와 마찬가지로, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 억제하는 것이 가능하다.
(제22 변형예)
도 26은, 제22 변형예에 관한 화소부(13V)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 26에 나타내는 바와 같이, 제22 변형예에 관한 화소부(13V)는, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)에 대하여, 통상 화소(NP)와 위상차 화소(PP)가 혼재하고 있는 점이 다르다.
위상차 화소(PP)는 복수의 서브 화소(SP)와, 복수의 서브 화소(SP) 상에 마련된 1개의 온칩 렌즈(151)로 구성된다. 위상차 화소(PP)는 복수의 서브 화소(SP)의 각각에서 얻어지는 화소 신호에 기초하여 피사체까지의 거리를 검출할 수 있다. 저굴절 영역(140)은 서브 화소(SP)끼리의 사이에는 마련되지 않고, 위상차 화소(PP)와 통상 화소(NP) 사이에 마련된다. 제22 변형예에 관한 화소부(13V)는, 통상 화소(NP)와 위상차 화소(PP)를 포함하는 경우에도, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)와 마찬가지로, 위상차 화소(PP) 및 통상 화소(NP)의 사이, 또는 통상 화소(NP)끼리의 사이에서의 혼색을 억제하는 것이 가능하다.
또한, 제22 변형예에 관한 화소부(13V)에서는, 위상차 화소(PP)에 마련된 온칩 렌즈(151)는, 통상 화소(NP)에 마련된 온칩 렌즈(151)보다도 높이가 높아지도록 마련된다. 이것에 의하면, 위상차 화소(PP)에 마련된 온칩 렌즈(151)는, 서브 화소(SP)에 있어서의 분리비가 향상되도록, 온칩 렌즈(151)측으로 초점 위치를 제어할 수 있다. 따라서, 제22 변형예에 관한 화소부(13V)는, 위상차 화소(PP)의 위상차량을 향상시킬 수 있다.
(제23 변형예)
도 27은, 제23 변형예에 관한 화소부(13W)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 27에 나타내는 바와 같이, 제23 변형예에 관한 화소부(13W)는, 도 14에서 나타낸 화소부(13J)에 대하여, 통상 화소(NP)와 위상차 화소(PP)가 혼재하고 있는 점이 다르다. 통상 화소(NP) 및 위상차 화소(PP)에 대해서는, 제22 변형예에 관한 화소부(13V)에서 설명하였기 때문에, 여기에서의 설명은 생략한다.
제23 변형예에 관한 화소부(13W)에서는, 위상차 화소(PP)와 통상 화소(NP) 사이에는, 통상 화소(NP)끼리의 사이에 마련되는 저굴절 영역(140)보다도 폭이 넓은 저굴절층(142)이 마련된다. 이것에 의하면, 위상차 화소(PP)는 저굴절층(142)에 의한 도파로 효과에 의해 서브 화소(SP)에 있어서의 분리비가 향상되도록, 온칩 렌즈(151)측으로 초점을 제어할 수 있다. 따라서, 제23 변형예에 관한 화소부(13W)는, 위상차 화소(PP)의 위상차량을 향상시킬 수 있다.
여기서, 도 28a 내지 도 29c를 참조하여, 제22 변형예에 관한 화소부(13V) 및 제23 변형예에 관한 화소부(13W)에 있어서의 위상차 화소(PP)의 평면 배치예에 대하여 설명한다. 도 28a 내지 도 28c는, 위상차 화소(PP) 및 통상 화소(NP)가 혼재하는 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다. 도 29a 내지 도 29c는, 위상차 화소(PP)만인 경우의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 28a, 도 28b, 도 29a 및 도 29b에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 위상차 화소(PP)는 통상 화소(NP)의 화소 피치를 p로 한 경우에 2p×1p의 크기로 마련되어도 된다. 이러한 경우, 위상차 화소(PP)는 2개의 서브 화소(SP)로 구성될 수 있다.
위상차 화소(PP)는, 도 28a에 나타내는 바와 같이 통상 화소(NP) 중에 단독으로 마련되어도 되고, 도 28b에 나타내는 바와 같이 통상 화소(NP) 중에 복수 나란히 마련되어도 된다. 또한, 위상차 화소(PP)는 도 29a 및 도 29b에 나타내는 바와 같이 위상차 화소(PP)만을 배열한 영역에 마련되어도 된다. 이러한 경우, 위상차 화소(PP)는 도 29a에 나타내는 바와 같이 행렬상으로 배열되어도 되고, 도 29b에 나타내는 바와 같이 번갈아 배열되어도 된다.
또한, 도 28c 및 도 29c에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 위상차 화소(PP)는 통상 화소(NP)의 화소 피치를 p로 한 경우에 2p×2p의 크기로 마련되어도 된다. 이러한 경우, 위상차 화소(PP)는 4개의 서브 화소(SP)로 구성될 수 있다.
위상차 화소(PP)는, 도 28c에 나타내는 바와 같이 통상 화소(NP) 중에 단독으로 마련되어도 된다. 또한, 위상차 화소(PP)는 도 29c에 나타내는 바와 같이, 위상차 화소(PP)만을 배열한 영역에 마련되어도 된다. 이러한 경우, 위상차 화소(PP)는 도 29c에 나타내는 바와 같이 행렬상으로 배열되어도 된다.
<3. 제2 실시 형태>
(3.1. 화소부의 구성)
이어서, 도 30을 참조하여, 본 개시의 제2 실시 형태에 관한 화소부(21)의 단면 구성에 대하여 설명한다. 도 30은, 화소부(21)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 30에 나타내는 바와 같이, 화소부(21)는 반도체 기판(110)과, 중간층(120)과, 컬러 필터(130)와, 절연층(141)과, 온칩 렌즈(151)와, 반사 방지막(152)을 구비한다.
반도체 기판(110)은, 예를 들어 1㎛ 내지 6㎛의 두께를 갖고, 실리콘(Si)으로 구성된 기판이다. 반도체 기판(110)에는, 화소(12)마다 입사광의 수광량에 따른 신호 전하를 생성하는 광전 변환부(111)가 마련된다. 광전 변환부(111)는, 예를 들어 포토다이오드이며, 제1 도전형(예를 들어, P형)의 반도체 영역의 내부에 제2 도전형(예를 들어, N형)의 반도체 영역이 화소(12)마다 마련됨으로써 구성된다.
또한, 화소(12)마다 마련된 광전 변환부(111)는, 절연성 재료로 구성된 화소 분리벽(112)으로 서로 전기적으로 분리된다. 화소 분리벽(112)은, 예를 들어 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiN) 또는 산질화실리콘(SiON) 등의 절연성 재료로 반도체 기판(110)의 두께 방향으로 연장하여 마련되어도 된다.
또한, 화소 분리벽(112)에는, 차광부(113)가 마련된다. 구체적으로는, 차광부(113)는 화소 분리벽(112)의 중간층(120)측에 마련된다. 예를 들어, 차광부(113)는 광을 차폐하는 것이 가능한 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 질화티타늄(TiN) 또는 폴리실리콘(poly-Si) 등의 도전성 재료로 구성되어도 되고, 카본 블랙 안료, 티타늄 블랙 안료를 포함하는 유기 수지 재료로 구성되어도 된다. 차광부(113)는 인접하는 화소(12)에 새어 들어가는 광을 차폐함으로써, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 더 억제하는 것이 가능하다.
중간층(120)은 반도체 기판(110) 상에 절연성 재료로 마련된 기능성을 갖는 층이다. 중간층(120)은 반도체 기판(110) 상에 저굴절 영역(140)에서 화소(12)마다 분리되어 마련된다.
제2 실시 형태에서는, 중간층(120)은 반도체 기판(110)측으로부터 고정 전하층(124), 반사 제어층(123) 및 유전체층(122)을 순으로 적층되는 것으로 구성된다.
유전체층(122)은 유전체 재료로 구성되고, 화소 분리벽(112)으로부터 차광부(113)의 저면 및 측면, 그리고 컬러 필터(130)의 하면을 따라서 연장되어 존재하는 층이다. 구체적으로는, 유전체층(122)은 화소 분리벽(112)의 중간층(120)측에 마련된 차광부(113)의 하면 및 측면을 둘러싸도록 화소 분리벽(112)으로부터 연장되어 마련된다. 유전체층(122)은 추가로 반도체 기판(110) 상까지 연장되고, 컬러 필터(130)의 하면을 따라서 마련된다.
유전체층(122)은 화소 분리벽(112)과 동일한 절연성 재료(즉, 유전체 재료)로 구성되고, 화소 분리벽(112)과 동일한 공정으로 형성되어도 된다. 예를 들어, 화소 분리벽(112) 및 유전체층(122)은 ALD(Atomic Layer Deposition)를 사용하여, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiN) 또는 산질화실리콘(SiON) 등을 퇴적함으로써 구성되어도 된다. 이러한 경우, 차광부(113)의 측면을 따라서 마련된 유전체층(122)의 두께와, 차광부(113)의 하면을 따라서 마련된 유전체층(122)의 두께는, 적어도 대략 동일해진다. 또한, 컬러 필터(130)의 하면을 따라서 마련된 유전체층(122)의 두께는, 차광부(113)의 측면 및 하면을 따라서 마련된 유전체층(122)의 두께와 대략 동일해져도 된다.
단, 차광부(113)의 측면을 따라서 마련된 유전체층(122)의 두께는, 차광부(113)의 하면을 따라서 마련된 유전체층(122)의 두께보다도 얇아져도 된다. 이러한 경우, 화소부(21)는 화소(12)의 혼색 억제 및 양자 효율 등의 특성을 보다 높이는 것이 가능하다.
고정 전하층(124)은 부의 고정 전하를 갖는 재료로 구성되고, 유전체층(122)과 반도체 기판(110) 사이에 마련된다. 구체적으로는, 고정 전하층(124)은 산화하프늄(HfO2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화탄탈(Ta2O5), 산화티타늄(TiO2), 산화마그네슘(MgO), 산화이트륨(Y2O3) 또는 란타노이드의 산화물 등의 부의 고정 전하를 갖는 고유전체 재료로 구성되어도 된다. 고정 전하층(124)은 부의 고정 전하에 의해 반도체 기판(110)의 계면 영역에 양전하가 축적된 영역을 형성할 수 있기 때문에, 유전체층(122)과 반도체 기판(110) 사이에서 암전류가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 고정 전하층(124)은, 차광부(113)의 측면에 마련된 유전체층(122), 및 유전체층(122)과 연속되는 화소 분리벽(112)과, 반도체 기판(110) 사이에 연장되어 마련되어도 된다. 예를 들어, 고정 전하층(124)은, 절연성 재료(즉, 유전체 재료)로 구성된 유전체층(122) 및 화소 분리벽(112)과, 반도체 기판(110) 사이에 개재하도록 마련되어도 된다. 이러한 경우, 고정 전하층(124)은 마찬가지로, 부의 고정 전하에 의해 유전체층(122) 및 화소 분리벽(112)과 반도체 기판(110) 사이에서 암전류가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
반사 제어층(123)은 유전체층(122)의 굴절률보다도 높으며, 또한 반도체 기판(110)의 굴절률보다도 낮은 굴절률을 갖는 재료로 구성되고, 고정 전하층(124)과 유전체층(122) 사이에 마련된다. 예를 들어, 반사 제어층(123)은 반도체 기판(110)의 표면에 마련된 고정 전하층(124)과, 컬러 필터(130)의 하면에 마련된 유전체층(122) 사이에 마련되어도 된다. 반사 제어층(123)은 유전체층(122)의 계면, 또는 반도체 기판(110)의 계면에서의 광의 반사를 억제할 수 있기 때문에, 광전 변환부(111)에의 광의 입사 효율을 향상시킬 수 있다.
컬러 필터(130)는 중간층(120) 상에 화소(12)마다 마련되고, 화소(12)마다 대응하는 파장 대역의 광(예를 들어, 적색광(R), 녹색광(G) 및 청색광(B))을 선택적으로 투과시킨다. 컬러 필터(130)는, 예를 들어 베이어 배열 등의 소정의 RGB 배열로 마련되어도 된다.
컬러 필터(130)는 일례로서, 가시광을 투과시키는 투명 수지에 안료 또는 염료를 첨가함으로써 마련되어도 된다. 다른 예로서, 컬러 필터(130)는, 가시광을 투과시키는 투명 수지로 구성된 투명 필터, 또는 투명 수지에 카본 블랙을 첨가한 ND 필터 등으로 구성되어도 된다.
화소부(21)에서는, 컬러 필터(130) 및 중간층(120)은 반도체 기판(110)의 두께 방향으로 연장되는 저굴절 영역(140)에 의해 화소(12)마다 분리된다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 저굴절 영역(140)은 중간층(120)에 포함되는 유전체층(122), 반사 제어층(123) 및 고정 전하층(124) 중 적어도 1층을 화소(12)마다 분리하고 있으면 된다.
저굴절 영역(140)은 컬러 필터(130)보다도 굴절률이 낮은 영역이다. 예를 들어, 저굴절 영역(140)은 굴절률이 1.0 이상 1.35 이하의 영역이어도 된다. 저굴절 영역(140)은 화소(12)마다 마련된 컬러 필터(130)끼리의 사이, 및 화소(12)마다 마련된 중간층(120)끼리의 사이에 마련된다. 이에 의해, 저굴절 영역(140)은, 컬러 필터(130) 및 중간층(120)을 저굴절률 재료로 고굴절률 재료를 끼운 도파로로서 기능시킬 수 있다. 따라서, 저굴절 영역(140)은, 인접하는 화소(12)에 진행하는 광을 컬러 필터(130)의 계면 및 중간층(120)의 계면에서 반사할 수 있기 때문에, 광전 변환부(111)에의 광의 입사 효율을 향상시킬 수 있다.
저굴절 영역(140)은 컬러 필터(130)보다도 굴절률이 낮으면, 어떠한 재료로 구성되어도 된다. 예를 들어, 저굴절 영역(140)은 공극이어도 되고, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiN) 혹은 산질화실리콘(SiON) 등의 무기 재료, 또는 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴 공중합계 수지 혹은 실록산계 수지 등의 수지계 재료로 구성되어도 된다. 또한, 저굴절 영역(140)은 SiOF, SiOC 또는 포러스 실리카 등의 소위 low-k 재료로 구성되어도 된다.
절연층(141)은 컬러 필터(130) 상에 절연성 재료로 마련된다. 예를 들어, 절연층(141)은 산화실리콘(SiO2) 등을 컬러 필터(130) 상에 성막함으로써 마련된다. 이것에 의하면, 절연층(141)은 화소(12)마다 분리된 컬러 필터(130) 상에 높은 피복률로 성막됨으로써, 컬러 필터(130) 사이의 저굴절 영역(140)을 공극으로 한 채, 매립되지 않고 상단을 밀봉할 수 있다.
온칩 렌즈(151)는 절연층(141) 상에 화소(12)마다 마련된다. 온칩 렌즈(151)는, 예를 들어 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴 공중합계 수지 또는 실록산계 수지 등의 수지계 재료로 형성되어도 된다. 온칩 렌즈(151)는 화소(12)에 입사한 광을 집광함으로써, 화소(12)에 입사한 광을 광전 변환부(111)에 의해 효율적으로 입사시킬 수 있다.
또한, 온칩 렌즈(151)의 표층에는, 반사 방지막(152)이 성막되어도 된다. 반사 방지막(152)은, 예를 들어 유전체 다층막으로서 구성된다. 반사 방지막(152)은 온칩 렌즈(151)에 입사하는 광의 반사를 억제할 수 있다.
여기서, 도 31을 참조하여, 차광부(113), 유전체층(122), 화소 분리벽(112) 및 저굴절 영역(140)의 치수에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 31은, 도 30의 차광부(113) 근방을 확대한 종단면도이다.
도 31에 나타내는 바와 같이, 차광부(113)의 하면을 따라서 마련된 유전체층(122)의 두께를 t1로 하고, 차광부(113)의 측면을 따라서 마련된 유전체층(122)의 두께를 t2로 하고, 컬러 필터(130)의 하면을 따라서 마련된 유전체층(122)의 두께를 t3으로 한다. 이 때, 유전체층(122)은 t1=t2가 되도록 마련되어도 되고, 또한 t1=t2=t3이 되도록 마련되어도 된다. 이러한 유전체층(122)은 임의의 구조에 대하여 고정밀도이면서 균일한 막을 퇴적하는 것이 가능한 ALD(Atomic Layer Deposition)를 사용함으로써 형성하는 것이 가능하다. 또한, 유전체층(122)은 t2가 t1 또는 t3보다도 작아지도록 마련되어도 된다. 차광부(113)의 측면을 따라서 마련된 유전체층(122)의 두께가 보다 얇아짐으로써, 화소부(21)는 인접하는 화소(12) 사이의 혼색을 억제함과 함께, 광전 변환부(111)의 양자 효율을 보다 높일 수 있다.
또한, 차광부(113)의 양측면을 따라서 마련된 유전체층(122)의 두께와, 차광부(113)의 폭의 합계를 W1로 하고, 화소 분리벽(112)의 폭을 W2로 한다. 이 때, 유전체층(122) 및 화소 분리벽(112)은 W1>W2가 되도록 마련되어도 된다. 차광부(113)는, 화소 분리벽(112)의 폭보다도 차광부(113) 및 유전체층(122)의 합계폭이 커질 정도의 폭으로 마련됨으로써, 인접하는 화소(12) 사이의 혼색을 보다 억제할 수 있다.
또한, 차광부(113)의 폭을 W3으로 하고, 저굴절 영역(140)의 폭을 W4로 한다. 이 때, 차광부(113) 및 저굴절 영역(140)은 W3=W4가 되도록 마련되어도 되고, W3<W4가 되도록 마련되어도 된다. 차광부(113)는 적어도 저굴절 영역(140)의 폭과 동일한 폭으로 마련됨으로써, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 보다 억제할 수 있다.
(3.2. 변형예)
계속해서, 도 32a 내지 도 67을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 촬상 장치(100)의 화소부(21)의 제1 내지 제23 변형예에 대하여 설명한다.
(제1 변형예)
도 32a 내지 도 32f는, 차광부(113)의 근방의 구성의 베리에이션을 나타내는 종단면도이다. 도 32a 내지 도 32f에 나타내는 바와 같이, 제1 변형예에 관한 화소부(21)에서는, 차광부(113)의 근방의 구성에 베리에이션이 가해져도 된다.
도 32a에 나타내는 바와 같이, 차광부(113)는 차광부(113)의 폭 W3이 저굴절 영역(140)의 폭 W4보다도 넓어지도록 마련되어도 된다. 차광부(113)는 보다 넓은 폭으로 마련됨으로써, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 보다 억제할 수 있다.
도 32b에 나타내는 바와 같이, 차광부(113)는 저굴절 영역(140)이 마련되는 개구의 내측면을 따라서 상측으로 연장되어 마련되어도 된다. 예를 들어, 차광부(113)는 유전체층(122)으로 형성된 오목 구조의 내측면에 도전성 재료가 부착됨으로써, 오목 구조의 내측면을 따라서 상측으로 연장되어 마련되어도 된다. 이러한 경우에도, 차광부(113)는 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 억제할 수 있다.
도 32c 및 도 32d에 나타내는 바와 같이, 차광부(113)와 저굴절 영역(140)은 서로 접하지 않도록 마련되어도 된다.
일례로서, 도 32c에 나타내는 바와 같이, 차광부(113)와 저굴절 영역(140) 사이에는, 유전체층(122)이 마련되어도 된다. 이러한 경우, 유전체층(122)은 저굴절 영역(140)을 형성하는 공정에서 발생할 수 있는 영향으로부터 차광부(113)를 보호할 수 있기 때문에, 차광부(113)의 특성 열화를 방지할 수 있다.
다른 예로서, 도 32d에 나타내는 바와 같이, 차광부(113)와 저굴절 영역(140) 사이에는, 유전체층(122)보다도 굴절률이 낮은 절연성 재료로 구성된 저굴절층(143)이 마련되어도 된다. 이러한 경우, 저굴절층(143)은 저굴절 영역(140)을 형성하는 공정에서 발생할 수 있는 영향으로부터 차광부(113)를 보호할 수 있기 때문에, 차광부(113)의 특성 열화를 억제할 수 있다. 또한, 저굴절층(143)은 저굴절률 재료로 고굴절률 재료를 끼운 도파로를 차광부(113) 바로 위까지 형성할 수 있기 때문에, 광전 변환부(111)에의 광의 입사 효율을 향상시킬 수 있다.
도 32e에 나타내는 바와 같이, 차광부(113)와 유전체층(122) 사이에는, Ti 또는 TiN 등으로 구성된 확산 방지층(114)이 마련되어도 된다. 확산 방지층(114)은 유전체층(122)과 차광부(113) 사이에서의 원자의 상호 확산을 방지할 수 있다. 따라서, 확산 방지층(114)은 유전체층(122) 및 차광부(113)의 특성 열화를 방지할 수 있다.
도 32f에 나타내는 바와 같이, 차광부(113)의 상면에는, Ti 또는 TiN 등으로 구성된 캡층(115)이 마련되어도 된다. 캡층(115)은 저굴절 영역(140)을 형성하는 공정에서 발생할 수 있는 영향으로부터 차광부(113)를 보호할 수 있기 때문에, 차광부(113)의 특성 열화를 방지할 수 있다. 또한, Ti 또는 TiN 등으로 구성된 캡층(115)은 차광부(113)와 마찬가지로, 인접하는 화소(12)에 새어 들어가는 광을 차폐할 수 있기 때문에, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 억제하는 것도 가능하다.
(제2 변형예)
도 33은, 제2 변형예에 관한 화소부(21A)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 33에 나타내는 바와 같이, 제2 변형예에 관한 화소부(21A)는, 도 30에서 나타낸 화소부(21)에 대하여, 차광부(113)가 역테이퍼 형상으로 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 차광부(113)는 컬러 필터(130) 및 저굴절 영역(140)이 마련된 상측을 향해 퍼지는 역테이퍼 형상으로 마련되어도 된다. 이러한 역테이퍼 형상의 차광부(113)는 비테이퍼 형상의 차광부(113)와 비교하여 형성이 용이하기 때문에, 화소부(21A)의 제조 공정의 난도를 저하시킬 수 있다.
(제3 변형예)
도 34는, 제3 변형예에 관한 화소부(21B)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 34에 나타내는 바와 같이, 제3 변형예에 관한 화소부(21B)는, 도 33에서 나타낸 화소부(21A)에 대하여, 또한 저굴절 영역(140)이 테이퍼 형상으로 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 저굴절 영역(140)은 온칩 렌즈(151)가 마련된 상측을 향해 가늘어지는 테이퍼 형상으로 마련되어도 된다. 이러한 테이퍼 형상의 저굴절 영역(140)은 공극으로서 형성되는 경우, 상단을 절연층(141)으로 용이하게 밀봉할 수 있기 때문에, 화소부(21A)의 제조 공정의 난도를 저하시킬 수 있다.
(제4 변형예)
도 35는, 제4 변형예에 관한 화소부(21C)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 35에 나타내는 바와 같이, 제4 변형예에 관한 화소부(21C)는, 도 30에서 나타낸 화소부(21)에 대하여, 화소 분리벽(112)이 반도체 기판(110)의 두께 방향으로 반도체 기판(110)의 중간까지 연장되어 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 화소 분리벽(112)은 반도체 기판(110)의 중간까지 연장되어 마련됨으로써, 도 30에서 나타낸 화소부(21)와 마찬가지로, 인접하는 화소(12)의 광전 변환부(111)를 전기적으로 분리할 수 있다. 따라서, 제4 변형예에 관한 화소부(21C)는, 도 30에서 나타낸 화소부(21)와 마찬가지로, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 억제하는 것이 가능하다.
(제5 변형예)
도 36은, 제5 변형예에 관한 화소부(21D)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 36에 나타내는 바와 같이, 제5 변형예에 관한 화소부(21D)는, 도 30에서 나타낸 화소부(21)에 대하여, 절연층(141)이 마련되지 않는 점이 다르다.
구체적으로는, 저굴절 영역(140)이 공극인 경우, 화소부(21D)는 온칩 렌즈(151)에서 공극의 상단을 밀봉함으로써, 저굴절 영역(140)을 형성할 수 있다. 또한, 저굴절 영역(140)이 컬러 필터(130)보다도 굴절률이 낮은 저굴절 재료로 구성되는 경우, 화소부(21D)는 컬러 필터(130)끼리의 사이 및 중간층(120)끼리의 사이에 저굴절 재료를 매립함으로써 저굴절 영역(140)을 형성할 수 있다.
이것에 의하면, 제5 변형예에 관한 화소부(21D)는, 저굴절 영역(140)을 적절하게 형성할 수 있기 때문에, 도 30에서 나타낸 화소부(21)와 마찬가지로, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 억제하는 것이 가능하다.
(제6 변형예)
도 37은, 제6 변형예에 관한 화소부(21E)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 37에 나타내는 바와 같이, 제6 변형예에 관한 화소부(21E)는, 도 30에 나타낸 화소부(21)에 대하여, 차광부(113)와 저굴절 영역(140) 사이에 유전체층(122)보다도 굴절률이 낮은 절연성 재료로 구성된 저굴절층(143)이 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 저굴절층(143)은 유전체층(122)보다도 굴절률이 낮은, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiN) 혹은 산질화실리콘(SiON) 등의 무기 재료, 또는 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴 공중합계 수지 혹은 실록산계 수지 등의 수지계 재료로 구성된다. 저굴절층(143)은 저굴절 영역(140)을 형성하는 공정에서 발생할 수 있는 영향으로부터 차광부(113)를 보호할 수 있기 때문에, 차광부(113)의 특성 열화를 억제할 수 있다. 또한, 저굴절층(143)은 저굴절률 재료로 고굴절률 재료를 끼운 도파로를 차광부(113) 바로 위까지 형성할 수 있기 때문에, 광전 변환부(111)에의 광의 입사 효율을 향상시킬 수 있다.
(제7 변형예)
도 38은, 제7 변형예에 관한 화소부(21F)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 38에 나타내는 바와 같이, 제7 변형예에 관한 화소부(21F)는, 도 30에서 나타낸 화소부(21)에 대하여, 저굴절 영역(140)이 공극이 아니고, 저굴절층(142)으로서 마련되는 점이 다르다.
저굴절층(142)은 컬러 필터(130)보다도 굴절률이 낮은 재료로 구성되고, 화소(12)마다 마련된 컬러 필터(130)끼리의 사이 및 중간층(120)끼리의 사이에 마련된다. 컬러 필터(130)보다도 굴절률이 낮은 재료는, 예를 들어 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiN) 혹은 산질화실리콘(SiON) 등의 무기 재료, 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴 공중합계 수지 혹은 실록산계 수지 등의 수지계 재료, 또는 SiOF, SiOC 혹은 포러스 실리카 등의 low-k 재료 등이다. 저굴절층(142)은 공극으로서 마련된 저굴절 영역(140)과 마찬가지로, 컬러 필터(130) 및 중간층(120)을 저굴절률 재료로 고굴절률 재료를 끼운 도파로로서 기능시킬 수 있다.
이것에 의하면, 제7 변형예에 관한 화소부(21F)는, 인접하는 화소(12)에 진행하는 광을 저굴절층(142)과 컬러 필터(130)의 계면 및 저굴절층(142)과 중간층(120)의 계면에서 반사할 수 있다. 따라서, 제7 변형예에 관한 화소부(21F)는, 도 30에서 나타낸 화소부(21)와 마찬가지로, 인접하는 화소(12)의 사이에서의 혼색을 억제하는 것이 가능하다.
(제8 변형예)
도 39 내지 도 41은, 제8 변형예에 관한 화소부(21G, 21H, 21I)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 39 내지 도 41에 나타내는 바와 같이, 제8 변형예에 관한 화소부(21G, 21H, 21I)는, 입사각이 큰 광을 보다 효율적으로 광전 변환부(111)에 입사시키기 위해서, 반도체 기판(110)보다도 상측(즉, 광의 입사면측)의 구성이 광의 입사 방향으로 시프트하여 마련된다. 이러한 시프트는 퓨필 보정 등이라고 칭해지고, 예를 들어 화소 영역의 주연 등의 광의 입사각이 큰 영역에 마련된 화소(12)에서 실시된다.
또한, 제8 변형예에 관한 화소부(21G, 21H, 21I)에서는, 저굴절 영역(140)은 공극이 아니고, 저굴절층(142)으로서 마련된다. 저굴절 영역(140)이 저굴절층(142)으로서 마련되는 경우, 화소부(21G, 21H, 21I)는, 저굴절 영역(140)이 공극인 경우와 비교하여, 반도체 기판(110)의 상측의 구성을 편이(偏移)시키는 것이 보다 용이해진다.
구체적으로는, 도 39에 나타내는 바와 같이, 온칩 렌즈(151)는 컬러 필터(130) 및 저굴절층(142)에 대하여, 광의 입사 방향으로 시프트하여 마련되어도 된다.
도 40에 나타내는 바와 같이, 온칩 렌즈(151), 컬러 필터(130) 및 저굴절층(142)은, 유전체층(122)에 대하여 광의 입사 방향으로 시프트하여 마련되어도 된다. 또한, 온칩 렌즈(151)는 컬러 필터(130) 및 저굴절층(142)에 대하여, 광의 입사 방향으로 더 시프트하여 마련되어도 된다.
도 41에 나타내는 바와 같이, 온칩 렌즈(151), 컬러 필터(130), 저굴절층(142) 및 유전체층(122)은, 반사 제어층(123)에 대하여 광의 입사 방향으로 시프트하여 마련되어도 된다. 또한, 온칩 렌즈(151), 컬러 필터(130) 및 저굴절층(142)은, 유전체층(122)에 대하여 광의 입사 방향에 의해 시프트하여 마련되고, 온칩 렌즈(151)는 컬러 필터(130) 및 저굴절층(142)에 대하여, 광의 입사 방향으로 더 시프트하여 마련되어도 된다.
이것에 의하면, 제8 변형예에 관한 화소부(21G, 21H, 21I)는, 입사각이 큰 광을 보다 효율적으로 광전 변환부(111)에 입사시킬 수 있다. 따라서, 제8 변형예에 관한 화소부(21G, 21H, 21I)는, 화소 영역의 주연 화소(12)에서도 보다 효율적으로 광을 광전 변환부(111)에 입사시킬 수 있다.
(제9 변형예)
도 42는, 제9 변형예에 관한 화소부(21J)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 42에 나타내는 바와 같이, 제9 변형예에 관한 화소부(21J)는, 도 30에서 나타낸 화소부(21)에 대하여, 통상 화소(NP)와 위상차 화소(PP)가 혼재하고 있는 점이 다르다.
구체적으로는, 위상차 화소(PP)는 복수의 서브 화소(SP)와, 복수의 서브 화소(SP) 상에 마련된 1개의 온칩 렌즈(151)로 구성된다. 위상차 화소(PP)는, 복수의 서브 화소(SP)의 각각에서 얻어지는 화소 신호에 기초하여 피사체까지의 거리를 검출할 수 있다. 저굴절 영역(140)은 서브 화소(SP)끼리의 사이에는 마련되지 않고, 위상차 화소(PP)와 통상 화소(NP) 사이에 마련된다. 제9 변형예에 관한 화소부(21J)는, 위상차 화소(PP) 및 통상 화소(NP) 사이, 또는 통상 화소(NP)끼리의 사이에서의 혼색을 억제하는 것이 가능하다.
(제10 변형예)
도 43은, 제10 변형예에 관한 화소부(21K)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 43에 나타내는 바와 같이, 제10 변형예에 관한 화소부(21K)는, 도 42에서 나타낸 화소부(21J)에 대하여, 서브 화소(SP)의 각각이 화소 분리벽(112)으로 분리되지 않은 점이 다르다.
제10 변형예에 관한 화소부(21K)에서는, 서브 화소(SP)의 각각은, 반도체 기판(110)에의 도전형 불순물의 도입의 양태에 의해 서로 전기적으로 분리된다. 예를 들어, 서브 화소(SP)의 각각은, 서브 화소(SP)끼리의 사이에 도전형 불순물이 도입되지 않는 도전성이 낮은 영역이 형성됨으로써 서로 전기적으로 분리되어도 된다. 이것에 의하면, 제10 변형예에 관한 화소부(21K)는, 도 42에서 나타낸 화소부(21J)와 마찬가지로, 일부의 화소(12)를 피사체까지의 거리를 검출하는 위상차 화소(PP)로서 기능시키는 것이 가능하다.
(제11 변형예)
도 44는, 제11 변형예에 관한 화소부(21L)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 44에 나타내는 바와 같이, 제11 변형예에 관한 화소부(21L)는, 도 42에서 나타낸 화소부(21J)에 대하여, 화소 분리벽(112)이 반도체 기판(110)의 두께 방향으로 반도체 기판(110)의 중간까지 연장되어 마련되는 점이 다르다.
구체적으로는, 화소 분리벽(112)은 반도체 기판(110)의 중간까지 연장되어 마련됨으로써, 도 42에서 나타낸 화소부(21J)와 마찬가지로, 인접하는 화소(12) 및 서브 화소(SP)의 광전 변환부(111)를 전기적으로 분리할 수 있다. 따라서, 제11 변형예에 관한 화소부(21L)는, 도 42에서 나타낸 화소부(21J)와 마찬가지로, 일부의 화소(12)를 피사체까지의 거리를 검출하는 위상차 화소(PP)로서 기능시키는 것이 가능하다.
(제12 변형예)
도 45는, 제12 변형예에 관한 화소부(21M)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 45에 나타내는 바와 같이, 제12 변형예에 관한 화소부(21M)는, 도 42에서 나타낸 화소부(21J)에 대하여, 위상차 화소(PP)에 마련된 온칩 렌즈(151)의 높이가 통상 화소(NP)에 마련된 온칩 렌즈(151)의 높이보다도 높은 점이 다르다.
제12 변형예에 관한 화소부(21M)에서는, 위상차 화소(PP)에 마련된 온칩 렌즈(151)는 통상 화소(NP)에 마련된 온칩 렌즈(151)보다도 초점 위치를 온칩 렌즈(151)측으로 시프트시킬 수 있다. 이것에 의하면, 제12 변형예에 관한 화소부(21M)는, 서브 화소(SP)에 있어서의 분리비를 향상시킬 수 있기 때문에, 위상차 화소(PP)의 위상차량을 향상시키는 것이 가능하다.
(제13 변형예)
도 46은, 제13 변형예에 관한 화소부(21N)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 46에 나타내는 바와 같이, 제13 변형예에 관한 화소부(21N)는, 도 44에서 나타낸 제11 변형예에 관한 화소부(21L)에 대하여, 화소 분리벽(112A)이 화소 분리벽(112)과 다른 재료로 구성되는 점이 다르다.
구체적으로는, 위상차 화소(PP) 및 통상 화소(NP) 사이, 또는 통상 화소(NP)끼리의 사이에 마련된 화소 분리벽(112)은, 반도체 기판(110)의 두께 방향으로 반도체 기판(110)의 중간까지 연장되어 마련된다. 한편, 서브 화소(SP)끼리의 사이에 마련된 화소 분리벽(112A)은, 화소 분리벽(112)과는 다른 절연성 재료를 사용하여, 반도체 기판(110)의 두께 방향으로 반도체 기판(110)의 중간까지 연장되어 마련된다. 화소 분리벽(112A)은, 화소 분리벽(112)을 구성하는 절연성 재료보다도 높은 굴절률을 갖는 절연성 재료로 구성되어도 된다. 예를 들어, 화소 분리벽(112A)은 TaO, TiO2 또는 HfO 등의 고굴절률을 갖는 절연성 재료로 구성되어도 된다. 이것에 의하면, 제13 변형예에 관한 화소부(21N)에서는, 서브 화소(SP)에 있어서의 분리비를 향상시킬 수 있기 때문에, 위상차 화소(PP)의 위상차량을 향상시키는 것이 가능하다.
(제14 변형예)
도 47은, 제14 변형예에 관한 화소부(21O)의 단면 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 47에 나타내는 바와 같이, 제14 변형예에 관한 화소부(21O)는, 도 42에서 나타낸 화소부(21J)에 대하여, 통상 화소(NP)끼리의 사이의 저굴절층(142)보다도 폭이 넓은 저굴절층(142)이 위상차 화소(PP)와 통상 화소(NP) 사이에 마련되는 점이 다르다.
제14 변형예에 관한 화소부(21O)에서는, 위상차 화소(PP)는 저굴절층(142)에 의해 도파로가 좁혀짐으로써, 통상 화소(NP)보다도 초점 위치를 온칩 렌즈(151)측으로 시프트시킬 수 있다. 이것에 의하면, 제14 변형예에 관한 화소부(21O)는, 서브 화소(SP)에 있어서의 분리비를 향상시킬 수 있기 때문에, 위상차 화소(PP)의 위상차량을 향상시키는 것이 가능하다.
제9 내지 제14 변형예에 관한 화소부(21J 내지 21O)에 있어서의 위상차 화소(PP)의 평면 배치예는, 예를 들어 도 28a 내지 도 28c 및 도 29a 내지 도 29c에 나타낸 평면 배치예와 마찬가지여도 된다.
여기서, 도 48a 내지 도 48i를 참조하여, 제2 실시 형태에 관한 화소부(21)의 컬러 필터(130)의 평면 배치예에 대하여 설명한다. 도 48a 내지 도 48i는, 화소부(21)에 있어서의 컬러 필터(130)의 평면 배치의 일례를 나타내는 평면도이다.
예를 들어, 도 48a에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터(130)는 1개의 적색(Red: R) 화소, 대각으로 배치된 2개의 녹색(Green: G) 화소 및 1개의 청색(Blue: B) 화소의 4 화소를 1단위로서 배열되어도 된다.
예를 들어, 도 48b에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터(130)는 2×2로 배치된 4개의 적색(R) 화소, 2×2의 화소군이 대각으로 배치된 8개의 녹색(G) 화소, 및 2×2로 배치된 4개의 청색(B) 화소를 1단위로서 배열되어도 된다.
예를 들어, 도 48c에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터(130)는 3×3으로 배치된 9개의 적색(R) 화소, 3×3의 화소군이 대각으로 배치된 18개의 녹색(G) 화소, 및 3×3으로 배치된 9개의 청색(B) 화소를 1단위로서 배열되어도 된다.
예를 들어, 도 48d에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터(130)는 4×4로 배치된 16개의 적색(R) 화소, 4×4의 화소군이 대각으로 배치된 32개의 녹색(G) 화소, 및 4×4로 배치된 16개의 청색(B) 화소를 1단위로서 배열되어도 된다.
예를 들어, 도 48e에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터(130)는 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 청색(B) 화소 및 백색(W) 화소를 조합하여 배열되어도 된다. 구체적으로는, 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소 및 청색(B) 화소는, 백색(W) 화소를 쌍으로 하여, 서로 동색이 대각으로 배치되도록 배열되어도 된다.
예를 들어, 도 48f에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터(130)는 2×2로 배치된 4개의 시안(Cyan: C) 화소, 2×2의 화소군이 대각으로 배치된 8개의 옐로우(Yellow: Y) 화소, 및 2×2로 배치된 4개의 마젠타(Magenta: M) 화소를 1단위로서 배열되어도 된다. 시안, 옐로우 및 마젠타는, 소위 감색 혼합에 의한 색의 표현법에서 사용되는 색이다.
예를 들어, 도 48g에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터(130)는 2×2로 배치된 4개의 시안(C) 화소, 2×2로 배치된 4개의 옐로우(Y) 화소, 2×2로 배치된 4개의 마젠타(M) 화소, 및 2×2로 배치된 4개의 녹색(G) 화소를 1단위로서 배열되어도 된다.
예를 들어, 도 48h에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터(130)는 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 청색(B) 화소, 시안(C) 화소, 옐로우(Y) 화소 및 마젠타(M) 화소를 조합하여 배열되어도 된다. 구체적으로는, 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 청색(B) 화소, 시안(C) 화소, 옐로우(Y) 화소 및 마젠타(M) 화소는, 동일 계통의 색 화소를 쌍으로 하여, 서로 동색이 대각으로 배치되도록 배열되어도 된다.
예를 들어, 도 48i에 나타내는 바와 같이, 컬러 필터(130)는 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 청색(B) 화소, 시안(C) 화소, 옐로우(Y) 화소 및 마젠타(M) 화소를 조합하여 배열되어도 된다. 구체적으로는, 적색(R) 화소, 녹색(G) 화소, 청색(B) 화소, 시안(C) 화소, 옐로우(Y) 화소 및 마젠타(M) 화소는, 보색 관계의 색 화소를 쌍으로 하여, 서로 동색이 대각으로 배치되도록 배열되어도 된다.
도 48a 내지 도 48i를 참조하여 설명한 컬러 필터(130)의 평면 배치예와, 통상 화소(NP) 또는 위상차 화소(PP)의 평면 배치예의 조합을 도 49a 내지 도 49f에 나타낸다.
도 49a 내지 도 49f는, 컬러 필터(130)와, 통상 화소(NP) 또는 위상차 화소(PP)의 조합의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 49a 내지 도 49c에 나타내는 바와 같이, 화소부(21)는 1×1의 온칩 렌즈(151)를 적재한 통상 화소(NP)로 구성되어도 된다. 이 때, 컬러 필터(130)의 배열은, 도 48a에 나타내는 평면 배치(도 49a), 도 48b에 나타내는 평면 배치(도 49b), 또는 도 48d에 나타내는 평면 배치(도 49c)여도 되고, 도 48e에 나타내는 RGBW 배치, 도 48f에 나타내는 CMY 배치, 또는 도 48h 혹은 도 48i에 나타내는 RGBCMY 배치여도 된다.
도 49d 및 도 49e에 나타내는 바와 같이, 화소부(21)는 2×2의 온칩 렌즈(151)를 동색의 화소 상에 적재한 위상차 화소(PP)로 구성되어도 된다. 이 때, 컬러 필터(130)의 배열은, 도 48b에 나타내는 평면 배치(도 49d), 또는 도 48d에 나타내는 평면 배치(도 49e)여도 된다.
도 49f에 나타내는 바와 같이, 화소부(21)는 2×1의 온칩 렌즈(151)를 동색의 화소 상에 적재한 위상차 화소(PP)로 구성되어도 된다. 이 때, 컬러 필터(130)의 배열은, 인접하는 2 화소가 동색으로 되고, 또한 적색 화소, 녹색 화소 및 청색 화소의 비율이 1:2:1로 되는 평면 배치여도 된다.
(제15 변형예)
도 50은, 제15 변형예에 관한 화소부(21P)의 구성을 설명하는 평면도이다. 도 50에 나타내는 바와 같이, 행렬상으로 배열된 화소(12)의 배열 방향(도 50에서는, 가로 방향)으로 연장되는 절단선을 A-AA선으로 하고, 화소(12)의 대각 방향으로 연장되는 절단선을 B-BB선으로 한다. 도 51은, 도 50의 A-AA선의 단면 구성과, B-BB선의 단면 구성을 대비하여 나타내는 종단면도이다.
도 51에 나타내는 바와 같이, 제15 변형예에 관한 화소부(21P)에서는, 대각 방향의 화소(12) 사이의 차광부(113C)가 형성되는 깊이 및 폭은, 배열 방향의 화소(12) 사이의 차광부(113S)가 형성되는 깊이 및 폭과 서로 다르다.
구체적으로는, 대각 방향의 화소(12) 사이에 마련된 차광부(113C)는, 배열 방향의 화소(12) 사이에 마련된 차광부(113S)보다도 반도체 기판(110)의 보다 깊은 위치에 마련됨과 함께, 보다 폭이 커지도록 마련되어도 된다. 예를 들어, 대각 방향의 화소(12) 사이에 마련된 차광부(113C)의 하단은, 배열 방향의 화소(12) 사이에 마련된 차광부(113S)의 하단보다도 하측에 마련되어도 된다. 또한, 대각 방향의 화소(12) 사이에 마련된 차광부(113C)의 폭은, 배열 방향의 화소(12) 사이에 마련된 차광부(113S)의 폭보다도 크게 마련되어도 된다. 또한, 대각 방향의 화소(12) 사이에 마련된 차광부(113C)의 상단은, 배열 방향의 화소(12) 사이에 마련된 차광부(113S)의 상단보다도 하측에 마련되어도 되고, 동일면에 마련되어도 된다.
이것은, 대각 방향의 화소(12)의 간격은, 배열 방향의 화소(12)의 간격보다도 넓기 때문에, 화소 분리벽(112)을 형성하는 공정 등에 있어서, 반도체 기판(110)에의 에칭은, 대각 방향의 화소(12) 사이쪽이 배열 방향의 화소(12)의 사이보다도 진행되기 쉽기 때문이라고 생각된다. 또한, 반도체 기판(110)에의 에칭은, 배열 방향의 화소(12) 사이의 차광부(113S)에 대하여 최적화된다. 따라서, 대각 방향의 화소(12) 사이의 차광부(113C)의 저면의 형상은, 최적화되지 않고, 각이 둥글어진 라운드 형상으로 될 수 있다.
여기서, 도 52 내지 도 64를 참조하여, 제15 변형예에 관한 화소부(21P)의 형성 방법에 대하여 설명한다. 도 52 내지 도 64는, 제15 변형예에 관한 화소부(21P)를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다. 도 52 내지 도 64에 있어서, 「Center」는 화소부(21P)의 중앙측의 영역을 나타내고, 「Edge」는 화소부(21P)의 주연측의 영역을 나타낸다. 또한, 「OPB」는 화소부(21P)에 마련된 광학적 흑색(Optical Black) 영역을 나타낸다. 광학적 흑색 영역은 차광된 광전 변환부(111)에서 다크 노이즈를 검출하기 위한 영역이다.
먼저, 도 52에 나타내는 바와 같이, 화소 트랜지스터 및 배선 등을 포함하는 회로층(200)과 적층된 반도체 기판(110)에 대하여 에칭을 행함으로써, 개구(112HS, 112HC)가 형성된다. 예를 들어, 개구(112HS, 112HC)는 반도체 기판(110)을 관통하도록 마련되어도 된다. 개구(112HS)는 배열 방향의 화소(12) 사이의 화소 분리벽(112)이 마련되는 개구이며, 개구(112HC)는 대각 방향의 화소(12) 사이의 화소 분리벽(112)이 마련되는 개구이다. 단, 대각 방향의 화소(12)의 간격이 배열 방향의 화소(12)의 간격보다도 넓기 때문에, 개구(112HC)의 폭은 개구(112HS)의 폭보다도 넓어진다.
이어서, 도 53에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(110)이 노출된 면에, ALD에 의해 보호막(310)이 형성된다. 보호막(310)은, 예를 들어 산화실리콘(SiO2) 등으로 구성되고, 개구(112HS, 112HC)의 저면 및 내측면을 포함하는 반도체 기판(110)이 노출된 면에 균일한 두께로 형성된다.
계속해서, 도 54에 나타내는 바와 같이, 개구(112HS, 112HC)를 매립하고, 또한 반도체 기판(110)의 표면을 덮도록 레지스트층(320)이 성막된다. 레지스트층(320)은, 예를 들어 i선 레지스트여도 된다.
이어서, 도 55에 나타내는 바와 같이, 전체면 노광을 행함으로써, 반도체 기판(110)의 표면에 마련된 보호막(310)이 노출될 때까지 레지스트층(320)을 후퇴시킨다. 이 때, 개구(112HC)에서는, 개구(112HS)보다도 많은 레지스트층(320)이 노광에 의해 후퇴하게 된다. 이것은, 개구(112HC)의 폭이 개구(112HS)의 폭보다도 넓기 때문이다.
그 후, 도 56에 나타내는 바와 같이, 전체면을 에칭(에치백)한다. 이에 의해, 반도체 기판(110)의 표면으로부터의 레지스트층(320)의 후퇴량이 목표 깊이로 제어된다.
계속해서, 도 57에 나타내는 바와 같이, 레지스트층(320)으로 마스크되어 있지 않은 보호막(310)을 DHF(희불산)에 의한 에칭으로 제거한다.
이어서, 도 58에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(110)의 보호막(310) 및 레지스트층(320)으로 마스크되어 있지 않은 영역이 CDE(Chemical Dry Etching)에 의해 등방적으로 에칭됨으로써, 개구(112HC, 112HS)의 개구폭을 확장할 수 있다.
그 후, 도 59에 나타내는 바와 같이, 보호막(310) 및 레지스트층(320)이 제거된다.
계속해서, 도 60에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(110)의 형상을 따라서, ALD에 의해 고정 전하층(124)이 형성된다. 예를 들어, 고정 전하층(124)은 개구(112HC, 112HS)의 저면 및 내측면을 포함하는 반도체 기판(110)이 노출된 면에 균일한 두께로 형성된다. 또한, 반도체 기판(110)의 표면에 마련된 고정 전하층(124) 상에는, 반사 제어층(123)이 더 형성된다.
이어서, 도 61에 나타내는 바와 같이, ALD에 의해 SiO2 등의 절연성 재료가 고정 전하층(124) 상에 퇴적됨으로써, 개구(112HC, 112HS)의 일부가 매립된다. 이에 의해, 화소 분리벽(112)이 형성된다. 이 때, 개구(112HC, 112HS)는 완전히는 매립되지 않고, 화소 분리벽(112) 상에 일부 오목 구조가 잔존한다. 잔존한 오목 구조의 폭 및 깊이는, 개구(112HC)쪽이 개구(112HS)보다도 커진다.
계속해서, 도 62에 나타내는 바와 같이, CDE에 의한 전체면 에칭(에치백)에 의해 반사 제어층(123) 상의 절연성 재료의 두께가 제어됨으로써, 유전체층(122)이 형성된다.
이어서, 도 63에 나타내는 바와 같이, 개구(112HC, 112HS)의 잔존한 오목 구조를 매립하도록 유전체층(122) 상에 차광막(330)이 형성된다. 차광막(330)은, 예를 들어 원자의 확산을 방지하는 Ti 또는 TiN과, W의 적층 구조로 구성되어도 된다.
또한, 도 64에 나타내는 바와 같이, 전체면 에칭(에치백)에 의해, 개구(112HC, 112HS)의 내부를 제외한 영역의 차광막(330)이 제거된다. 이에 의해, 개구(112HC, 112HS)의 내부에 차광부(113)가 형성된다.
이상의 공정에 의해, 대각 방향의 화소(12) 사이에 마련된 차광부(113C)는, 배열 방향의 화소(12) 사이에 마련된 차광부(113S)보다도 깊은 위치에, 차광부(113S)보다도 폭이 넓게 형성된다.
(제16 변형예)
도 65는, 제16 변형예에 관한 화소부의 차광부(113)의 근방의 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 65에 나타내는 바와 같이, 차광부(113)의 상단은, 반도체 기판(110)의 표면과 동일면이 되도록 마련되어도 된다. 이것에 의하면, 차광부(113)는 인접하는 화소(12)로부터의 광의 입사에 의한 혼색을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 한편, 차광부(113)의 상단이 반도체 기판(110)의 표면의 면 위치로부터 위 또는 아래로 어긋나는 경우, 인접하는 화소(12)에의 혼색이 증가되어버리기 때문에 바람직하지 않다.
이러한 차광부(113)의 상단과, 반도체 기판(110)의 표면의 위치 관계는, 차광부(113)를 형성한 후에, 차광부(113) 및 반도체 기판(110)의 상면을 CMP(Chemical Mechanical Polishing)로 연마하여 평탄화함으로써 형성할 수 있다.
또한, 차광부(113) 및 반도체 기판(110)의 상측을 CMP로 평탄화하는 경우, 차광부(113) 및 반도체 기판(110)의 상측에 마련된 구성이 일단 제거된다. 이것에 의하면, 컬러 필터(130)의 하면 유전체층(122)과, 차광부(113)의 측면 및 하면의 유전체층(122)은, 다른 막 두께로 별개로 형성될 수 있다. 따라서, 유전체층(122)은 컬러 필터(130)의 하면과, 차광부(113)의 측면 및 하면에서 막 두께를 제어함으로써, 인접하는 화소(12)에의 혼색을 보다 효율적으로 억제할 수 있다.
여기서, 도 66 및 도 67을 참조하여, 제16 변형예에 관한 화소부의 형성 방법에 대하여 설명한다. 도 66 및 도 67은, 제16 변형예에 관한 화소부를 형성하는 공정을 설명하는 종단면도이다. 도 66 및 도 67에 있어서, 「Center」는 화소부의 중앙측의 영역을 나타내고, 「Edge」는 화소부의 주연측의 영역을 나타낸다. 또한, 「OPB」는 화소부에 마련된 광학적 흑색(Optical Black) 영역을 나타낸다.
예를 들어, 도 63에서 나타낸 차광막(330)의 형성 공정 후, 도 66에 나타내는 바와 같이, 반도체 기판(110) 상의 유전체층(122), 반사 제어층(123), 고정 전하층(124) 및 차광막(330)은 CMP에 의해 제거되어도 된다. 이에 의해, 반도체 기판(110)의 표면과, 차광부(113)의 상면이 동일면에 맞추어진다.
그 후, 도 67에 나타내는 바와 같이, 재차, 반도체 기판(110) 상에 고정 전하층(124), 반사 제어층(123) 및 유전체층(122)이 성막된다. 이에 의해, 제16 변형예에 관한 화소부는, 컬러 필터(130)의 하면과, 차광부(113)의 측면 및 하면의 각각에서 서로 최적인 막 두께로 유전체층(122)을 형성할 수 있다.
<4. 전자 기기의 구성>
이어서, 도 68을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 촬상 장치(100)를 포함하는 전자 기기의 구성에 대하여 설명한다. 도 68은, 본 실시 형태에 관한 촬상 장치(100)를 포함하는 전자 기기(1000)의 구성예를 나타내는 블록도이다. 예를 들어, 전자 기기(1000)는 디지털 카메라 또는 비디오 카메라 등의 촬상 기기, 촬상 기능을 갖는 휴대 단말 장치, 또는 화상 판독부에 촬상 장치를 사용하는 복사기 등, 화상 도입부(광전 변환부)에 촬상 장치를 사용하는 전자 기기 전반이어도 된다. 촬상 장치는 원칩으로서 형성된 형태로 전자 기기(1000)에 탑재되어도 되고, 촬상부와 신호 처리부 또는 광학계가 통합하여 패키징된 촬상 기능을 갖는 모듈상의 형태로 전자 기기(1000)에 탑재되어도 된다.
도 68에 나타내는 바와 같이, 전자 기기(1000)는 광학 렌즈(1001)와, 셔터 장치(1002)와, 촬상 장치(100)와, DSP(Digital Signal Processor) 회로(1011)와, 프레임 메모리(1014)와, 표시부(1012)와, 기억부(1015)와, 조작부(1013)와, 전원부(1016)를 구비한다. DSP 회로(1011), 프레임 메모리(1014), 표시부(1012), 기억부(1015), 조작부(1013) 및 전원부(1016)는 버스 라인(1017)을 통해 서로 접속된다.
광학 렌즈(1001)는 피사체로부터의 입사광을 촬상 장치(100)의 촬상면 상에 결상시킨다. 셔터 장치(1002)는 촬상 장치(100)에 대한 광 조사 기간 및 차광 기간을 제어한다.
촬상 장치(100)는 광학 렌즈(1001)에 의해 촬상면 상에 결상된 입사광의 광량을 화소 단위로 전기 신호로 변환하여 화소 신호로서 출력한다.
DSP 회로(1011)는 촬상 장치(100)로부터 출력된 화소 신호에 대하여 일반적인 카메라 신호 처리를 행하는 신호 처리 회로이다. DSP 회로(1011)는, 예를 들어 화이트 밸런스 처리, 디모자이크 처리 또는 감마 보정 처리 등을 행해도 된다.
프레임 메모리(1014)는 일시적인 데이터의 기억부이다. 프레임 메모리(1014)는 DSP 회로(1011)에서의 신호 처리의 과정에서 데이터의 저장에 적절히 사용된다.
표시부(1012)는, 예를 들어 액정 패널 또는 유기 EL(Electro Luminescence) 패널 등의 패널형 표시 장치로 구성된다. 표시부(1012)는 촬상 장치(100)로 촬상된 동화상 또는 정지 화상을 표시할 수 있다.
기억부(1015)는 촬상 장치(100)로 촬상된 동화상 또는 정지 화상을 하드 디스크 드라이브, 광 디스크 또는 반도체 메모리 등의 기억 매체에 기록한다.
조작부(1013)는 유저의 조작에 기초하여, 전자 기기(1000)가 갖는 각종 기능에 대하여 조작 지령을 발한다.
전원부(1016)는 DSP 회로(1011), 프레임 메모리(1014), 표시부(1012), 기억부(1015) 및 조작부(1013)의 동작 전원이다. 전원부(1016)는 이들 공급 대상에 대하여 전력을 적절히 공급할 수 있다.
<5. 적용예>
본 개시에 관한 기술(본 기술)은 각종 제품에 응용할 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널 모빌리티, 비행기, 드론, 선박 또는 로봇 등의 어느 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 된다.
도 69는, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 일례인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성예를 나타내는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은 통신 네트워크(12001)를 통해 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 69에 나타낸 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은 구동계 제어 유닛(12010), 보디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040) 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052) 및 차량 탑재 네트워크 I/F(Interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라서 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들어, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구, 및 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
보디계 제어 유닛(12020)은 각종 프로그램에 따라서 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들어, 보디계 제어 유닛(12020)은 키리스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 혹은 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 방향 지시등 또는 포그 램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 보디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 보디계 제어 유닛(12020)은 이들 전파 또는 신호의 입력을 접수하여, 차량의 도어록 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들어, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은 수신한 화상에 기초하여, 사람, 차, 장해물, 표지 또는 노면 상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행해도 된다.
촬상부(12031)는 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 따른 전기 신호를 출력하는 광 센서이다. 촬상부(12031)는 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 측거의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)이 수광하는 광은, 가시광이어도 되고, 적외선 등의 비가시광이어도 된다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들어 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들어 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력되는 검출 정보에 기초하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출해도 되고, 운전자가 졸고 있지 않은지를 판별해도 된다.
마이크로컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차 내외의 정보에 기초하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표값을 연산하여, 구동계 제어 유닛(12010)에 대하여 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(12051)는 차량의 충돌 회피 혹은 충격 완화, 차간 거리에 기초하는 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로컴퓨터(12051)는 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득되는 차량의 주위 정보에 기초하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함으로써, 운전자의 조작에 따르지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
또한, 마이크로컴퓨터(12051)는 차외 정보 검출 유닛(12030)으로 취득되는 차외의 정보에 기초하여, 보디계 제어 유닛(12020)에 대하여 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(12051)는 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 따라서 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 방현을 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
음성 화상 출력부(12052)는 차량의 탑승자 또는 차외에 대하여, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중 적어도 한쪽의 출력 신호를 송신한다. 도 69의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들어 온보드 디스플레이 및 헤드업 디스플레이 중 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다.
도 70은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 나타내는 도면이다.
도 70에서는, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들어 차량(12100)의 프론트 노즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차 실내의 프론트 글래스의 상부 등의 위치에 마련된다. 프론트 노즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차 실내의 프론트 글래스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방 화상을 취득한다. 차 실내의 프론트 글래스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 선행 차량, 또는 보행자, 장해물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 사용된다.
또한, 도 70에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 일례가 나타내져 있다. 촬상 범위(12111)는 프론트 노즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들어, 촬상부(12101 내지 12104)에서 촬상된 화상 데이터를 중첩할 수 있음으로써, 차량(12100)을 상방으로부터 본 부감 화상이 얻어진다.
촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 된다. 예를 들어, 촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자를 포함하는 스테레오 카메라여도 되고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자여도 된다.
예를 들어, 마이크로컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에 있어서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함으로써, 특히 차량(12100)의 진행로 상에 있는 가장 가까운 입체물에서, 차량(12100)과 대략 동일한 방향으로 소정의 속도(예를 들어, 0km/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로컴퓨터(12051)는 선행차의 앞쪽으로 미리 확보해야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함함)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함함) 등을 행할 수 있다. 이렇게 운전자의 조작에 따르지 않고 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수 있다.
예를 들어, 마이크로컴퓨터(12051)는 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 바탕으로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 2륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전주 등 기타 입체물로 분류하여 추출하고, 장해물의 자동 회피에 사용할 수 있다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(12051)는 차량(12100)의 주변 장해물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장해물과 시인 곤란한 장해물로 식별한다. 그리고, 마이크로컴퓨터(12051)는 각 장해물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하여, 충돌 리스크가 설정값 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황일 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통해 드라이버에 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)을 통해 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104) 중 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라여도 된다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(12051)는 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들어 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에 있어서의 특징점을 추출하는 수순과, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행해 보행자인지 여부를 판별하는 수순에 의해 행해진다. 마이크로컴퓨터(12051)가 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는 당해 인식된 보행자에 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는 보행자를 나타내는 아이콘 등을 원하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어해도 된다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 일례에 대하여 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은 이상 설명한 구성 중 촬상부(12031)에 적용될 수 있다. 촬상부(12031)에 본 개시에 관한 기술을 적용함으로써, 더욱 고정밀한 촬상 화상을 얻을 수 있기 때문에, 예를 들어 촬상 화상에 있어서의 장해물 또는 보행자의 인식을 더욱 높은 정밀도로 행할 수 있다. 또한, 촬상부(12031)에 본 개시에 관한 기술을 적용함으로써, 예를 들어 더욱 보기 쉬운 촬영 화상을 제시함으로써 드라이버의 피로를 경감시킬 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 개시의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 개시의 기술적 범위는 이들 예에 한정되지 않는다. 본 개시의 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자라면, 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 설명적 또는 예시적인 것으로서 한정적이지 않다. 즉, 본 개시에 관한 기술은 상기 효과와 함께 또는 상기 효과 대신에, 본 명세서의 기재로부터 당업자에게는 명백한 다른 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 이하와 같은 구성도 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
(1)
2차원 배열된 화소마다 광전 변환부가 마련된 반도체 기판과,
상기 반도체 기판 상에 상기 화소마다 마련된 컬러 필터와,
상기 반도체 기판과 상기 컬러 필터 사이에 마련된 중간층과,
적어도 상기 컬러 필터 및 상기 중간층을 상기 화소마다 분리하여, 상기 화소간에 마련된, 상기 컬러 필터보다도 굴절률이 낮은 저굴절 영역
을 구비하는, 촬상 장치.
(2)
상기 저굴절 영역은 공극으로 구성되는, 상기 (1)에 기재된 촬상 장치.
(3)
상기 공극의 내벽의 적어도 일부는, 절연성 재료로 피복되는, 상기 (2)에 기재된 촬상 장치.
(4)
상기 컬러 필터 상에 마련된 온칩 렌즈를 더 구비하는, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(5)
상기 저굴절 영역은 상기 온칩 렌즈측으로 연장되어 마련되고, 상기 온칩 렌즈를 상기 화소마다 분리하는, 상기 (4)에 기재된 촬상 장치.
(6)
상기 반도체 기판의 내부에 마련되고, 상기 광전 변환부를 상기 화소마다 절연성 재료로 분리하는 화소 분리벽을 더 구비하는, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(7)
상기 화소 분리벽은 상기 반도체 기판을 관통하여 마련되는, 상기 (6)에 기재된 촬상 장치.
(8)
상기 저굴절 영역은 상기 화소 분리벽의 내부까지 연장되어 마련되는, 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 촬상 장치.
(9)
상기 저굴절 영역은 상기 화소 분리벽의 내부로 연장되고, 상기 반도체 기판을 관통하여 마련되는, 상기 (8)에 기재된 촬상 장치.
(10)
상기 중간층측의 상기 화소 분리벽의 내부에 마련된 차광부를 더 구비하는, 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 촬상 장치.
(11)
상기 화소 분리벽은 상기 반도체 기판을 관통하여 마련되고,
상기 차광부는 상기 화소 분리벽의 내부로 연장되고, 상기 반도체 기판을 관통하여 마련되는, 상기 (10)에 기재된 촬상 장치.
(12)
상기 저굴절 영역은 상기 화소의 전체 둘레에 걸쳐 마련되는, 상기 (1) 내지 (11) 중 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(13)
상기 화소는 복수의 서브 화소로 구성된 위상차 화소를 포함하고,
상기 저굴절 영역은 상기 위상차 화소마다 마련되는, 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(14)
상기 복수의 서브 화소 상에는, 1개의 온칩 렌즈가 마련되는, 상기 (13)에 기재된 촬상 장치.
(15)
상기 중간층은 부의 고정 전하를 갖는 층을 포함하는, 상기 (1) 내지 (14) 중 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(16)
상기 컬러 필터는 안료 또는 염료를 포함하는, 상기 (1) 내지 (15) 중 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(17)
상기 저굴절 영역의 굴절률은 1.35 이하인, 상기 (1) 내지 (16) 중 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(18)
상기 중간층은, 상기 화소 분리벽으로부터 상기 차광부의 저면 및 측면, 그리고 상기 컬러 필터의 하면을 따라서 연장되는 유전체층을 포함하는, 상기 (10)에 기재된 촬상 장치.
(19)
상기 중간층은, 상기 유전체층과 상기 반도체 기판 사이에 마련된, 부의 고정 전하를 갖는 고정 전하층을 더 포함하는, 상기 (18)에 기재된 촬상 장치.
(20)
상기 고정 전하층은 상기 유전체층 및 상기 화소 분리벽의 측면을 따라서 연장되는, 상기 (19)에 기재된 촬상 장치.
(21)
상기 중간층은, 상기 유전체층과 상기 고정 전하층 사이에 마련된, 상기 유전체층의 굴절률보다도 높고, 상기 반도체 기판의 굴절률보다도 낮은 굴절률을 갖는 반사 제어층을 더 포함하는, 상기 (19) 또는 (20)에 기재된 촬상 장치.
(22)
상기 차광부의 측면을 따라서 마련된 상기 유전체층의 두께는, 상기 차광부의 하면을 따라서 마련된 상기 유전체층의 두께와 동일한, 상기 (18) 내지 (21) 중 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(23)
상기 컬러 필터의 하면을 따라서 마련된 상기 유전체층의 두께는, 상기 차광부의 측면 및 하면을 따라서 마련된 상기 유전체층의 두께와 동일한, 상기 (22)에 기재된 촬상 장치.
(24)
상기 차광부의 측면을 따라서 마련된 상기 유전체층의 두께는, 상기 차광부의 하면을 따라서 마련된 상기 유전체층의 두께보다도 얇은, 상기 (18) 내지 (21) 중 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(25)
상기 차광부의 폭은, 상기 저굴절 영역의 폭과 동일하거나, 또는 상기 저굴절 영역의 폭보다도 좁은, 상기 (18) 내지 (24) 중 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(26)
상기 차광부와 상기 저굴절 영역은 서로 접하지 않도록 마련되는, 상기 (18) 내지 (25) 중 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(27)
상기 차광부의 상면의 높이는 상기 반도체 기판의 상면의 높이와 동일한, 상기 (18) 내지 (26) 중 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(28)
상기 화소의 대각 방향의 상기 화소간에 마련된 상기 차광부의 하면의 위치는, 상기 화소의 배열 방향의 상기 화소간에 마련된 상기 차광부의 하면의 위치보다도 낮은, 상기 (18) 내지 (26) 중 어느 한 항에 기재된 촬상 장치.
(29)
상기 화소의 대각 방향의 상기 화소간에 마련된 상기 차광부의 폭은, 상기 화소의 배열 방향의 상기 화소간에 마련된 상기 차광부의 폭보다도 넓은, 상기 (28)에 기재된 촬상 장치.
12: 화소
13: 화소부
14: 수직 구동 회로
15: 칼럼 신호 처리 회로
16: 수평 구동 회로
17: 출력 회로
18: 제어 회로
19: 수직 신호선
20: 수평 신호선
100: 촬상 장치
110: 반도체 기판
111: 광전 변환부
112: 화소 분리벽
113: 차광부
120: 중간층
122: 유전체층
123: 반사 제어층
124: 고정 전하층
130: 컬러 필터
140: 굴절 영역
141: 절연층
151: 온칩 렌즈
152: 반사 방지막
NP: 통상 화소
PP: 위상차 화소
SP: 서브 화소
13: 화소부
14: 수직 구동 회로
15: 칼럼 신호 처리 회로
16: 수평 구동 회로
17: 출력 회로
18: 제어 회로
19: 수직 신호선
20: 수평 신호선
100: 촬상 장치
110: 반도체 기판
111: 광전 변환부
112: 화소 분리벽
113: 차광부
120: 중간층
122: 유전체층
123: 반사 제어층
124: 고정 전하층
130: 컬러 필터
140: 굴절 영역
141: 절연층
151: 온칩 렌즈
152: 반사 방지막
NP: 통상 화소
PP: 위상차 화소
SP: 서브 화소
Claims (29)
- 2차원 배열된 화소마다 광전 변환부가 마련된 반도체 기판과,
상기 반도체 기판 상에 상기 화소마다 마련된 컬러 필터와,
상기 반도체 기판과 상기 컬러 필터 사이에 마련된 중간층과,
적어도 상기 컬러 필터 및 상기 중간층을 상기 화소마다 분리하여, 상기 화소간에 마련된, 상기 컬러 필터보다도 굴절률이 낮은 저굴절 영역
을 구비하는, 촬상 장치. - 제1항에 있어서, 상기 저굴절 영역은 공극으로 구성되는, 촬상 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 공극의 내벽의 적어도 일부는 절연성 재료로 피복되는, 촬상 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 컬러 필터 상에 마련된 온칩 렌즈를 더 구비하는, 촬상 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 저굴절 영역은 상기 온칩 렌즈측으로 연장되어 마련되고, 상기 온칩 렌즈를 상기 화소마다 분리하는, 촬상 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 반도체 기판의 내부에 마련되고, 상기 광전 변환부를 상기 화소마다 절연성 재료로 분리하는 화소 분리벽을 더 구비하는, 촬상 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 화소 분리벽은 상기 반도체 기판을 관통하여 마련되는, 촬상 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 저굴절 영역은 상기 화소 분리벽의 내부까지 연장되어 마련되는, 촬상 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 저굴절 영역은 상기 화소 분리벽의 내부로 연장되고, 상기 반도체 기판을 관통하여 마련되는, 촬상 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 중간층측의 상기 화소 분리벽의 내부에 마련된 차광부를 더 구비하는, 촬상 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 화소 분리벽은 상기 반도체 기판을 관통하여 마련되고,
상기 차광부는 상기 화소 분리벽의 내부로 연장되고, 상기 반도체 기판을 관통하여 마련되는, 촬상 장치. - 제1항에 있어서, 상기 저굴절 영역은 상기 화소의 전체 둘레에 걸쳐 마련되는, 촬상 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 화소는 복수의 서브 화소로 구성된 위상차 화소를 포함하고,
상기 저굴절 영역은 상기 위상차 화소마다 마련되는, 촬상 장치. - 제13항에 있어서, 상기 복수의 서브 화소 상에는, 1개의 온칩 렌즈가 마련되는, 촬상 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 중간층은 부의 고정 전하를 갖는 층을 포함하는, 촬상 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 컬러 필터는 안료 또는 염료를 포함하는, 촬상 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 저굴절 영역의 굴절률은 1.35 이하인, 촬상 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 중간층은, 상기 화소 분리벽으로부터 상기 차광부의 저면 및 측면, 그리고 상기 컬러 필터의 하면을 따라서 연장되는 유전체층을 포함하는, 촬상 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 중간층은, 상기 유전체층과 상기 반도체 기판 사이에 마련된, 부의 고정 전하를 갖는 고정 전하층을 더 포함하는, 촬상 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 고정 전하층은 상기 유전체층 및 상기 화소 분리벽의 측면을 따라서 연장되는, 촬상 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 중간층은, 상기 유전체층과 상기 고정 전하층 사이에 마련된, 상기 유전체층의 굴절률보다도 높고, 상기 반도체 기판의 굴절률보다도 낮은 굴절률을 갖는 반사 제어층을 더 포함하는, 촬상 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 차광부의 측면을 따라서 마련된 상기 유전체층의 두께는, 상기 차광부의 하면을 따라서 마련된 상기 유전체층의 두께와 동일한, 촬상 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 컬러 필터의 하면을 따라서 마련된 상기 유전체층의 두께는, 상기 차광부의 측면 및 하면을 따라서 마련된 상기 유전체층의 두께와 동일한, 촬상 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 차광부의 측면을 따라서 마련된 상기 유전체층의 두께는, 상기 차광부의 하면을 따라서 마련된 상기 유전체층의 두께보다도 얇은, 촬상 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 차광부의 폭은 상기 저굴절 영역의 폭과 동일하거나, 또는 상기 저굴절 영역의 폭보다도 좁은, 촬상 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 차광부와 상기 저굴절 영역은 서로 접하지 않도록 마련되는, 촬상 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 차광부의 상면의 높이는 상기 반도체 기판의 상면의 높이와 동일한, 촬상 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 화소의 대각 방향의 상기 화소간에 마련된 상기 차광부의 하면의 위치는, 상기 화소의 배열 방향의 상기 화소간에 마련된 상기 차광부의 하면의 위치보다도 낮은, 촬상 장치.
- 제28항에 있어서, 상기 화소의 대각 방향의 상기 화소간에 마련된 상기 차광부의 폭은, 상기 화소의 배열 방향의 상기 화소간에 마련된 상기 차광부의 폭보다도 넓은, 촬상 장치.
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