TW202310378A - 光檢測器、光檢測器之製造方法及電子機器 - Google Patents

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岩瀬寿仁
横地界斗
鈴⽊理之
�田淳
蛯子芳樹
山本篤志
名取太知
⽵内幸⼀
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Abstract

本揭示之目的在於提供一種可謀求改善視角端之光之斜入射之光學特性的光檢測器。 光檢測器具備於半導體基板矩陣狀配置之複數個像素。複數個像素之各者具備：光電轉換部，其將入射之光進行光電轉換；及偏向部，其配置於光電轉換部之光入射面側，於像素內具有粗細、或間距、又或形狀不同之複數個柱。柱係以相對於主光線、依各像素而不同之彎曲光之稜鏡角，將主光線引導至光電轉換部，該主光線係以按各像高而不同之角度入射。

Description

光檢測器、光檢測器之製造方法及電子機器
本揭示之技術(本技術)係關於一種光檢測器、光檢測器之製造方法及具備光檢測器之電子機器。
光檢測器使用構成各像素之光電二極體等光電轉換元件，將與藉由晶載透鏡成像於該像素上之光之強弱對應之電荷量轉換為電性信號。根據入射光之利用效率之高度之觀點，入射之光經由晶載透鏡直接到達像素之背面照射型光檢測器備受矚目。
然而，為有效利用光檢測器之視角周邊部(視角端)之光，晶載透鏡依照所謂之瞳修正而配置。即，與位於視角中央部(像高為零)之像素對應之晶載透鏡以其光軸與像素之中心大致一致之方式配置，另一方面，愈位於視角端(愈高之像高)，晶載透鏡愈自像素之中心位置偏移而配置。換言之，愈位於視角端，晶載透鏡之位置愈配合主光線之出射方向而位置偏移。然而，因視角端之斜入射，導致串擾、感度不均一等之光學特性劣化。
因此，提案有防止串擾、感度不均一等之光學特性劣化之技術。下述專利文獻1揭示為了控制像素中之光之偏向而使晶載透鏡之形狀變化之技術。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-156515號公報
[發明所欲解決之問題]
上述專利文獻1所揭示之技術因相對於曝光量，抗蝕劑溶解性之應答性較高，且過程非線性，故製程難易度較高，形狀亦不穩定，實現性較低。 本揭示係鑑於此種狀況而完成者，其目的在於提供一種可謀求改善視角端之光之斜入射之光學特性之光檢測器、光檢測器之製造方法及電子機器。 [解決問題之技術手段]
本揭示之一態樣為一種光檢測器，其具備於半導體基板矩陣狀配置之複數個像素，上述複數個像素之各者具備：光電轉換部，其將入射之光進行光電轉換；及偏向部，其配置於上述半導體基板之光入射面側，於像素內具有粗細、或間距、又或形狀不同之複數個柱；上述柱係以相對於主光線、依各像素而不同之彎曲光之稜鏡角，將上述主光線引導至上述光電轉換部，該主光線係以按各像高而不同之角度入射。
本揭示之其他態樣為一種光檢測器之製造方法，其包含如下步驟：於半導體基板，矩陣狀形成複數個像素，並於上述複數個像素之各者，形成將入射之光進行光電轉換之光電轉換部、及配置於上述半導體基板之光入射面側之偏向部；及於上述偏向部，以成為上述複數個像素各者之稜鏡角之方式，於像素內形成粗細、間距、或形狀不同之複數個柱。
又，本揭示之其他態樣為一種電子機器，其具備：光檢測器，其具備於半導體基板矩陣狀配置之複數個像素，上述複數個像素之各者具備：光電轉換部，其將入射之光進行光電轉換；及偏向部，其配置於上述半導體基板之光入射面側，於像素內具有粗細、間距、或形狀不同之複數個柱；上述柱係以相對於主光線、依各像素而不同之彎曲光之稜鏡角，將上述主光線引導至上述光電轉換部，該主光線係以按各像高而不同之角度入射。
以下，參照圖式說明本揭示之實施形態。以下之說明所參照之圖式之記載中，對同一或類似部分標註同一或類似符號，省略重複說明。但，圖式係模式性者，應留意厚度與平面尺寸之關係、各裝置或各構件之厚度比例等與實際不同。因此，具體之厚度或尺寸應參考以下之說明而判定。此外，圖式相互間當然包含彼此之尺寸關係或比例不同之部分。
又，以下之說明中之上下等方向之定義僅為便於說明之定義，並非限定本揭示之技術性思想者。例如，若將對象旋轉90°而觀察，則上下轉換成左右而讀，若旋轉180°而觀察，則上下反轉而讀，此為自不待言者。 又，本說明書中之透明之定義表示相對於光檢測器接收之假定之波長域，其構件之透過率接近100%之狀態。例如，即使相對於假定之波長域，材料本身有吸收，若為加工得極薄、透過率接近100%之構件，則亦透明。例如，用於近紅外區域之光檢測器之情形時，即使為可見域中吸收較大之構件，若於近紅外區域中透過率接近100%，則亦可謂透明。或，即使具有些許吸收成分或反射成分，若其影響對照光檢測器之感度規格在可容許範圍內，則亦視為透明。 另，本說明書中記載之效果終究為例示，並非限定者，又，可有其他效果。
＜第1實施形態＞ (光檢測器之構成) 圖1係顯示本技術之第1實施形態之光檢測器之構成例之圖。同圖之光檢測器1具備像素陣列部10、垂直驅動部20、行信號處理部30及控制部40。像素陣列部10係像素100陣列狀(矩陣狀)配置而構成者。陣列狀排列之複數個像素100之區域構成與拍攝之對象空間對應之所謂「視角」(像高)。此處，像素100係產生與照射之光對應之圖像信號者。
該像素100具有產生與照射之光對應之電荷之光電轉換元件。又，像素100進而具有像素電路。該像素電路產生基於由光電轉換元件產生之電荷之圖像信號。圖像信號之產生藉由後述之垂直驅動部20所產生之控制信號控制。
於像素陣列部10，XY矩陣狀配置信號線11及12。信號線11為傳遞像素100之像素電路之控制信號之信號線，配置於像素陣列部10之每列，對配置於各列之像素100共通配線。
信號線12為傳遞由像素100之像素電路產生之圖像信號之信號線，配置於像素陣列部10之每行，對配置於各行之像素100共通配線。該等光電轉換元件及像素電路形成於半導體基板。垂直驅動部20為產生像素100之像素電路之控制信號者。
該垂直驅動部20將產生之控制信號經由同圖之信號線11傳遞至像素100。行信號處理部30將藉由像素100產生之圖像信號進行處理。該行信號處理部30進行經由同圖之信號線12自像素100傳遞之圖像信號之處理。
例如，將像素100中產生之類比之圖像信號轉換為數位之圖像信號之類比數位轉換，相當於行信號處理部30之處理。將由行信號處理部30處理後之圖像信號作為光檢測器1之圖像信號輸出。
控制部40控制光檢測器1之整體。該控制部40藉由產生並輸出控制垂直驅動部20及行信號處理部30之控制信號，而進行光檢測器1之控制。藉由控制部40產生之控制信號藉由信號線41及42，分別對垂直驅動部20及行信號處理部30傳遞。
(像素之構成) 圖2係顯示本技術之第1實施形態之像素之構成例之電路圖。同圖之像素100具備光電轉換元件101、電荷保持部102、MOS(Metal Oxide Semiconductor：金屬氧化物半導體)電晶體103至106。光電轉換元件101之陽極接地，陰極連接於MOS電晶體103之源極。
MOS電晶體103之汲極連接於MOS電晶體104之源極、MOS電晶體105之閘極及電荷保持部102之一端。電荷保持部102之另一端接地。 MOS電晶體105及106之汲極共通連接於電源線Vdd，MOS電晶體105之源極連接於MOS電晶體106之汲極。MOS電晶體106之源極連接於輸出信號線OUT。
MOS電晶體103、104及106之閘極分別連接於傳輸信號線TR、重設信號線RST及選擇信號線SEL。另，傳輸信號線TR、重設信號線RST及選擇信號線SEL構成信號線11。
又，輸出信號線OUT構成信號線12。光電轉換元件101產生與如以上述方式照射之光對應之電荷。於該光電轉換元件101，可使用光電二極體。又，電荷保持部102及MOS電晶體103至106構成像素電路。
MOS電晶體103為將藉由光電轉換元件101之光電轉換產生之電荷傳輸至電荷保持部102之電晶體。MOS電晶體103之電荷傳輸藉由傳輸信號線TR所傳輸之信號而控制。
電荷保持部102為保持由MOS電晶體103傳輸之電荷之電容器。MOS電晶體105為產生基於電荷保持部102所保持之電荷之信號的電晶體。 MOS電晶體106為將藉由MOS電晶體105產生之信號作為圖像信號，輸出至輸出信號線OUT之電晶體。該MOS電晶體106藉由選擇信號線SEL傳遞之信號而控制。MOS電晶體104為藉由將電荷保持部102所保持之電荷排出至電源線Vdd，而重設電荷保持部102之電晶體。
該MOS電晶體104之重設藉由重設信號線RST所傳遞之信號而控制，於MOS電晶體103之電荷傳輸前執行。另，藉由於該重設時，使MOS電晶體103導通，亦可進行光電轉換元件101之重設。如此，像素電路將藉由光電轉換元件101產生之電荷轉換為圖像信號。
(像素之構成) 圖3係本技術之第1實施形態之像素之構成例，包含顯示配置於像素陣列部10之像素100之模式剖視圖。同圖為背面照射型光檢測器1之一例，半導體基板209之背面側朝上，成為照射面側，形成配線層210之半導體基板209之正面側朝下圖示。
像素100具備無機保護膜200、填充材201、抗反射膜202、柱203、抗反射膜204、絕緣膜205、遮光金屬206、絕緣膜207、固定電荷膜208、半導體基板209、配線層210、支持基板211及絕緣膜214。半導體基板209與支持基板211間藉由電漿接合等而接合。又，填充材201、抗反射膜202、柱203及抗反射膜204構成偏向部2001。
半導體基板209考慮例如Si基板、SiGe基板、InGaAs基板等，但此處設為Si基板，每個像素100具備光電轉換部212、與未圖示之複數個像素電晶體。光電轉換部212以跨及半導體基板209之厚度之全域之方式形成，並作為pn接合型光電二極體構成，該pn接合型光電二極體於本例中，為方便起見，將第1導電型設為n型半導體區域，以面向半導體基板209之正背兩面之方式，於本例中將第2導電型設為p型半導體區域。
面向半導體基板209之正背兩面之p型半導體區域兼備用以抑制暗電流之電洞電荷累積區域。包含光電二極體PD及像素電晶體Tr之各像素100藉由元件分離部213分離。元件分離部213以p型半導體區域形成，例如接地。像素電晶體Tr於形成於半導體基板209之正面側之p型半導體井區域，形成n型源極區域及汲極區域，於兩區域間之基板正面，介隔閘極絕緣膜形成閘極電極而構成。
配線層210傳遞藉由像素100產生之圖像信號。又，配線層210進而進行施加於像素電路之信號之傳遞。具體而言，配線層210構成圖2中說明之信號線(輸出信號線OUT、傳輸信號線TR、重設信號線RST及選擇信號線SEL)及電源線Vdd。配線層210與像素電路間藉由通道插塞連接。
又，配線層210以多層構成，各配線層之層間亦藉由通道插塞連接。配線層210例如可由Al或Cu等金屬構成。通道插塞例如可由W或Cu等金屬構成。配線層210之絕緣可使用例如氧化矽膜等。
固定電荷膜208具有氧之偶極之負固定電荷，發揮強化釘札之作用。固定電荷膜208例如可由包含Hf、Al、鋯、Ta及Ti中之至少一者之氧化物或氮化物構成。又，亦可由包含鑭、鈰、釹、鉕、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、銩、鐿、鑥及釔中之至少一者之氧化物或氮化物構成。
又，固定電荷膜208亦可由氮氧化鉿或氮氧化鋁構成。又，亦可對固定電荷膜208添加無損絕緣性之量之矽或氮。藉此，可提高耐熱性等。期望固定電荷膜208藉由控制膜厚或積層多層，而兼備對於折射率較高之Si基板之抗反射膜之作用。
絕緣膜207為與半導體基板209之背面相鄰形成，將半導體基板209絕緣之膜。該絕緣膜207例如由SiO2構成，保護並將半導體基板209之背面側絕緣。
(像素之構成) 遮光金屬206配置於較柱203靠半導體基板側之像素100之邊界之區域，將自相鄰之像素100漏入之雜散光遮蔽。該遮光金屬206只要為遮蔽光之材料即可，但作為遮光性強，且可以細微加工，例如蝕刻而精度良好地加工之材料，較佳為例如以Al、W或銅等金屬膜形成。此外，亦可由金、鉑、Co、Cr、Ti、鎳、鐵及碲等或包含該等金屬之合金而構成。又，可將該等材料複數積層而構成。
為提高與基底之絕緣膜207之密接性，亦可於遮光金屬206之下，具備障壁金屬例如Ti、Ta、W、Co、Mo或該等之合金、或該等之氮化物、或該等之氧化物、又或該等之碳化物。又，該遮光金屬206可兼備決定光學黑位準之像素之遮光，亦可兼備用以防止雜訊傳向周邊電路區域之遮光。
期望遮光金屬206以不因加工中之累積電荷所致之電漿損傷而受破壞之方式接地。接地構造亦可形成於像素排列內，又可於所有導體電性相連後，於圖3所示之有效區域之外側之區域具備接地構造。
絕緣膜205係與絕緣膜207及遮光金屬206相鄰配置之膜。該絕緣膜使半導體基板209之背面側絕緣且平坦化。
支持基板211係於光檢測器1之製造步驟中，加強並支持半導體基板209等之基板，例如以矽基板等構成。支持基板211以電漿接合或接著材料與半導體基板209貼合，支持半導體基板209等。支持基板211亦可具備邏輯電路，藉由於基板間形成連接通道，且縱向堆積各種周邊電路功能，而可縮小晶片尺寸。
為抑制柱203之底部之折射率界面之反射，抗反射膜204亦可以將光檢測器之假定波長設為λ，將抗反射膜204之折射率設為n時，考慮所謂之λ／4n定律之膜厚而具備。再者，為提高抗反射效果，亦可積層折射率不同之膜。另，該抗反射膜204除抗反射外，亦可藉由選擇相對於柱203之蝕刻選擇比較高之材料，而作為以乾蝕刻加工時之蝕刻阻擋層。例如，將柱203設為非晶矽時，以125 nm之氮化矽具備抗反射膜204，藉此可同時兼備抗反射功能與蝕刻阻擋層。
偏向部2001如圖4所示，亦可以複數排列於像素100內且粗細、或間距、又或形狀不同之方式，具備加工成柱狀之柱203。藉由如此具備，光之相位差局部改變，可依照柱203之佈局控制光之方向。
為抑制因柱203之上部之折射率界面所致之反射，抗反射膜202亦可以考慮所謂之λ／4n定律之膜厚而具備。再者，為提高抗反射效果，亦可積層折射率不同之膜。亦可藉由於加工柱203之前成膜，而僅具備折射率較高之柱部分。
於柱203與柱203之間隙具備填充材201，可抑制柱203之倒塌或組裝步驟之帶殘留。填充材201不限於柱203之間隙，亦可以於較柱203靠光入射面側覆蓋柱203之方式而具備。 於填充材201之上方具備無機保護膜200，於後步驟之焊墊(PAD)開口之焊墊抗蝕劑之剝離中，可避免填充材201之損傷。填充材201距柱203之上端之膜厚、及無機保護膜200之膜厚亦可考慮對象波長與折射率，例如使用菲涅耳係數法等，以多層膜整體之反射波相互抵消之方式而具備。
另，此處揭示之像素之構成例顯示背面照射型光檢測器，但並非限定於此，亦可適用於正面照射型光檢測器，進而使用有機光電轉換膜之光檢測器等。
＜第1實施形態之第1變化例＞ (多段之超穎表面元件) 圖5係顯示第1實施形態之第1變化例之光檢測器1之半導體構造之一例之部分縱剖視圖。圖5中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。
圖5中，為於偏向部2001之光入射側積層有偏向部2002之多段構成。偏向部2002由填充材2151、抗反射膜2161、柱2171及抗反射膜2181構成。於偏向部2002之光入射側積層無機保護膜200。
如上所述，根據第1實施形態之第1變化例，因濕(Wet)洗淨之藥液乾燥時產生之圖案傾塌等而使柱203、2171較難變高之情形，藉由設為多段構造，可縮小每1段之柱之縱橫比，可避免圖案傾塌之問題。再者，單層之柱構造原則上以單一波長為前提而設計，但藉由具備多段之柱203、2171，可改變各段之設計且組合，可使波長寬頻帶化、多光譜化。再者，亦可實現偏向控制。
＜第1實施形態之第2變化例＞ (以盒式透鏡形狀具備填充材料之熔合表面元件) 圖6係顯示第1實施形態之第2變化例之光檢測器1之半導體構造之一例之部分縱剖視圖。圖6中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。
圖6中，偏向部2003之填充材201-1於像素100之邊界以溝槽形狀開口。圖中顯示中途停止之溝槽之事例，亦可貫通填充材201-1，提高盒式透鏡之透鏡光學能。於組裝觀點而言，期望於該盒式透鏡形狀之填充材201-1之上表面(入射面側)積層無機保護膜200。再者，亦可積層於盒式透鏡形狀之側壁，可使控制對於填充材201-1之吸濕等之可靠性提高。
如上所述，根據第1實施形態之第2變化例，除柱203之控制以外，可以填充材201-1與大氣之折射率差，將像素100之邊界附近之光引導至自像素100。因此，對填充材201-1帶來透鏡作用及波導效果，可享有混色抑制、感度提高之效果。期望無機保護膜200以遵循λ／4n定律之方式選擇材料與膜厚，防止反射。製造方法只要於形成柱203與填充材201-1後，對抗蝕劑遮罩以各向異性蝕刻進行加工，視需要於洗淨後將無機之表面保護膜以CVD(Chemical Vapor Deposition：化學氣相沈積)或濺射等成膜即可。
(像素之製造方法) 圖7A至圖7E顯示關於本第1實施形態之光檢測器1之製造方法之一例。
本第1實施形態之光檢測器1於半導體基板209，例如應形成矽之像素區域之區域，形成以p型半導體區域之元件分離部213分離之光電轉換部。光電轉換部具有pn接合而形成，該pn接合包含如跨及基板厚度方向之全域般之n型半導體區域、及與n型半導體區域相接，面向基板之正背兩面之p型半導體區域。
雜質區域例如圖7A(1)所示，藉由將抗蝕劑310作為遮罩，自半導體基板209之正面側離子注入期望之雜質而形成。於與半導體基板209之正面之各像素對應之區域，分別形成與元件分離部213相接之p型半導體井區域，於該p型半導體井區域內形成各複數個像素電晶體。像素電晶體分別由源極區域及汲極區域、閘極絕緣膜、閘極電極形成。
再者，於半導體基板209之正面之上部，之間介隔SiO2膜等層間絕緣膜，形成由鋁或銅等構成之配線層210。形成於基板正面之像素電晶體與配線層間形成貫通通道，為驅動光檢測器1而電性連接。於配線之上積層SiO2膜等層間絕緣膜，將該層間絕緣膜以化學機械研磨(CMP：Chemical Mechanical Polishing)平坦化，將配線層之表面設為大致平坦面，以貫通通道與下層配線連接，且重複於其上形成配線，依序形成各層之配線。
接著，如圖7A(2)所示，使半導體基板209正背反轉，以電漿接合等與支持基板211貼合。將半導體基板209自背面側例如以濕蝕刻或乾蝕刻推進薄壁化後，例如利用CMP，如圖7B(3)所示，薄壁化成期望之厚度。半導體基板209之厚度與假定之波長區域對應，若僅為可見光區域，則較佳為例如2～6 μm之範圍，若亦檢測近紅外線區域，則較佳設為例如3～15 μm之範圍，但並非限定於此。
固定電荷膜208如圖7B(4)所示，可藉由CVD、濺射、或原子層蒸鍍(ALD：Atomic Layer Deposition)而形成。採用ALD之情形時，獲得原子層位準良好之覆蓋率，可於固定電荷膜208之成膜中同時形成減少界面態之矽氧化膜，因而較佳。期望控制固定電荷膜208之膜厚或使之積層多層，藉此兼備抗反射膜對於折射率較高之Si基板之作用。由於例如以ALD成膜之SiO2較薄時，易產生因起泡現象所致之膜脫落，故絕緣膜207至少為20 nm以上，較佳期望設為50 nm以上之厚度。
遮光金屬206使用CVD或濺射等，將上述材料成膜。另，若將金屬以電性浮動之狀態進行加工，則有產生電漿損傷之危險，故如圖7B(5)所示，期望於光檢測器1之外側之區域(圖7B(5)中右側)，例如轉印數μm寬度之去抗蝕劑之圖案，以各向異性蝕刻或濕蝕刻形成溝槽，暴露半導體基板209之正面之後，如圖7C(6)所示，將遮光金屬206與半導體基板209接地而成膜。
遮光金屬206接地之半導體基板區域，係期望例如作為p型半導體區域預先設為接地電位。遮光金屬206係積層複數個而構成，例如亦可將鈦、氮化鈦或該等之積層膜設為對於絕緣膜207之密接層。或者，亦可僅將鈦、氮化鈦或該等之積層膜作為遮光金屬206使用。
又，遮光金屬206亦可兼作用於算出圖像信號之黑位準之像素100即黑位準算出像素(未圖示)之遮光膜、或用於防止周邊電路之錯誤動作之遮光膜。接著，如圖7C(7)所示，對於遮光金屬206，例如於用於將光引導至光電轉換部212之開口部，以及焊墊部、劃線部等處，形成去抗蝕劑之圖案，藉由各向異性蝕刻等，將遮光金屬206部分去除，視需要以藥液洗淨去除殘渣。
接著，如圖7C(8)所示，於遮光金屬206之上，使用例如SiO2以CVD、濺射等來成膜絕緣膜205，且以CMP平坦化。
再者，如圖7D(9)所示，使用例如CVD，例如將SiN成膜125 nm作為抗反射膜204，例如將非晶矽成膜800 nm作為柱203之材料，例如將SiN成膜125 nm作為抗反射膜202。另，於後步驟之熱處理中，於自柱材料產生氫等脫氣之情形時，若具備與柱材料相接的SiN等密閉性較高之致密膜，則於界面會封閉氣體，導致產生稱為起泡之圓狀之隆起膜。作為該應變方法，亦可將像素陣列部10之外側區域之一部分或像素100之邊界部之一部分貫通加工，形成氣體之通道。藉由如此準備，可避免起泡，具體而言，較佳為Ta2O5等。另，配合各個材料選擇，作為防半燒膜，需要設定為最佳膜厚。
接著，如圖7D(10)所示，將抗蝕劑作為遮罩，將抗反射204與柱203加工成柱狀。抗蝕劑之選擇比不足之情形時，亦可將抗蝕劑圖案於硬遮罩、例如SiO2轉印一次，以隔著硬遮罩蝕刻之硬遮罩製程進行加工。另，柱203下部之抗反射膜204以防止光學反射為目的而具備，但除了該功能以外，亦可作為蝕刻時之蝕刻阻擋層。
接著，為去除殘留抗蝕劑或加工殘渣，而進行濕藥液洗淨。藥液洗淨後，於一般之甩動乾燥中，於藥液乾燥時會因表面張力之不平衡而導致圖案傾塌之風險變高。作為其對策，亦可置換為表面張力較弱之IPA(Isopropyl Alcohol：異丙醇)後使之乾燥，進而亦可使用超臨界洗淨。
接著，如圖7E(11)所示，於柱203之間形成填充材201。期望填充材201相對於對象波長為透明，使用與柱203之折射率差較大之材料。填充材201亦可旋轉塗佈例如含有氟之矽氧烷系樹脂。藉由如此具備，可避免揭下組裝時之保護帶時之柱203之破損或接著劑殘留不良，且避免因市場上之降落衝擊所致之故障模式。
接著，如圖7E(12)所示，填充材201為有機材料之情形時，亦可於填充材201之最上部具備無機保護膜200，例如SiO2。藉由如此具備，可避免因焊墊加工時之抗蝕劑剝離所致之填充材201之損傷。
＜第1實施形態之第3變化例＞ (柱之構成例)稜鏡功能 圖8係顯示第1實施形態之第3變化例之光檢測器1之半導體構造之一例之部分縱剖視圖。圖8中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。
圖8中，為有效利用光檢測器1之視角端之光，偏向部2004依照像高，以與各像高所需之稜鏡角一致之偏向設計，設計每個像素之柱203。若顯示一例，則與位於圖9(1)所示之視角中央部(像高為零)之像素100對應之偏向部2004-1如圖10(1)所示，將柱203-1以相同柱徑配置10×10個。藉由如此配置，不會於像素100內產生相位差變化，垂直入射至偏向部2004-1之光垂直透過光電轉換部212側。
圖9所示之像高(2)中，主光線於水平方向傾斜10 deg入射，於與像高(2)對應之像素100具備偏向部2004-2。偏向部2004-2如圖10(2)所示，亦可配合像高(水平10 deg)所需之稜鏡角，例如不於第5行配置柱203，於第1行及第2行配置柱203-1，於第3行及第4行配置直徑小於柱203-1之柱203-2，於第6行至第10行配置直徑大於柱203-1之柱203-3。藉由如此配置柱203，於柱部產生連續之相位差之梯度，以10 deg入射至偏向部2004-2之光垂直透過光電轉換部212側。
圖9所示之像高(3)中，主光線於水平方向傾斜20 deg入射，於與像高(3)對應之像素100具備偏向部2004-3。偏向部2004-3例如圖10(3)所示，亦可配合像高(水平20 deg)所需之稜鏡角，於第1行至第4行配置柱203-1，於第5行配置柱203-2，於第6行及第8行配置柱203-3，於第9行及第10行配置直徑小於柱203-3，且直徑大於柱203-1之柱203-4。此時之相位差之線性傾斜度以相對於10 deg時之傾斜度為約2倍之方式設定。藉由如此配置柱203，於柱部產生連續之相位差之梯度，以20 deg入射至偏向部2004-3之光垂直透過光電轉換部212側。
圖9所示之像高(4)中，主光線於水平方向傾斜30 deg入射，於與像高(4)對應之像素100具備偏向部2004-4。偏向部2004-4如圖10(4)所示，亦可配合像高(水平30 deg)所需之稜鏡角，配置柱203。此時之相位差之線性傾斜度以相對於10 deg時之傾斜度為約3倍之方式設定。藉由如此配置柱203，於柱部產生連續之相位差之梯度，以30 deg入射至偏向部2004-4之光垂直透過光電轉換部212側。另，該等圖9(1)至(4)為一例，亦可於後述之相位差之2π折回或偏移處理中設為不同佈局。重點在於柱203間之相對之相位差。
(超穎表面設計之導出) (步驟1)每像素之相位差圖之導出 如圖11所示，將某像素100之光之入射角θ、像素尺寸D、假定波長λ、像素內之柱位置設為x時，垂直入射所需之相位差可以式(1)求得。 【數1】
Figure 02_image001
……式(1)
此處，為簡化而顯示x方向之稜鏡角之情形，但如圖12所示，可於2維擴張後，製作與任意方位之稜鏡角對應之相位差圖。 另，由於稜鏡設計只要於柱203間附加相對之相位差即可，故容許常數之不確定性。
(步驟2)相位差程式庫之導出 對於搭載於光檢測器1之構造，考慮柱之間距、高度、折射率、衰減係數、形狀、柱附近之膜構成等，如圖13所示，製作將相位差與柱徑關聯之相位差程式庫。
該相位差程式庫亦可以FDTD(Finite Difference Time Domain：有限差分時域)或RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis：嚴格耦合波分析)等光學模擬算出，或者亦可實驗性求得。另，相位差α之光與α+2π×N(N為整數)等效。即，需要2π+ϕ之相位差之情形時，亦只要附加ϕ之相位差即可。將向此種等效相位之置換稱為「2π折回」。
(步驟3)柱佈局之導出 雖可根據相位差圖，使用相位差程式庫，將各柱203之相位差置換為柱徑，但受微影之解析度或高縱橫比柱之圖案傾塌等各種原因所致之製程界限之制約，故將該等規定為設計規則，以產生之柱203滿足設計規則之方式進行控制。
具體而言，對於相位差，於調整圖14(a)所示之常數項(統一偏移處理)後，進行圖14(b)所示之2π折回處理之後，可使用相位差程式庫，進行將圖14(c)所示之各柱203之相位差置換為柱徑之處理。該等處理中，無法納入設計規則之情形時，實施以下應對。 第1個應對為2π以外之強制性折回。進行該處理之情形時，於折回部產生散射，有雜散光之虞。 第2個應對為對於設計規則以外之圖案，近似設計規則內之最接近之相位之柱徑，強制進行捨入處理。捨入部分可能成為誤差，但若為對像素特性之影響無問題之位準，則可容許。
＜第1實施形態之第4變化例＞ (柱之構成例)稜鏡功能+透鏡功能 圖15係顯示第1實施形態之第4變化例之光檢測器1之視角之俯視圖。
圖15中，為有效利用光檢測器1之視角端之光，偏向部2005藉由依照像高聚光於像素中心之透鏡設計、及與各像高所需之稜鏡角一致之偏向設計之組合，設計每個像素100之柱203。
(超穎表面設計之導出) (步驟1)每像素之相位差圖之導出 若可求得作為透鏡發揮功能之相位差圖、與作為稜鏡發揮功能之相位差圖，則藉由按照每個柱將該等簡單加算，而可合成兼備透鏡功能與稜鏡功能之相位差圖(圖17(c))。圖17(a)所示之稜鏡之相位差圖已上述，因而省略導出過程。圖17(b)所示之透鏡之相位差圖如後述，若已知假定之透鏡形狀與折射率，則可自與各柱位置對應之透鏡厚度與假定波長算出相位差。或者，亦可以FDTD或RCWA等光學模擬算出，或者亦可實驗性求得。另，遠心光學系統等中，亦可不設計每個像素100之稜鏡，僅具有透鏡功能。 其後，進行(步驟2)相位差程式庫之導出、(步驟3)柱佈局之導出，但因細節已上述故予以省略。 作為具體例，圖16中揭示對於圖15所示之各像高，來自模組透鏡之主光線分別以(1)0 deg、(2)水平10 deg、(3)水平20 deg、(4)水平30 deg入射之情形時，以各個像高中同時具有透鏡功能與稜鏡功能之方式設計之柱徑之排列。該等係柱間距為0.35 μm，像素尺寸為3.5 μm，柱203之高度為600 nm，柱間之填充材之折射率約為1.5之非晶矽之事例。藉由如此設計，可具備同時具有透鏡功能與稜鏡功能之偏向元件。
若更一般化表現，則於可賦予欲將具有某功能之光學元件搭載於各像素時之材料之折射率與幾何形狀之情形，可於相位差圖上重燒其形狀，以相位差程式庫之轉換規定各柱之徑，製作柱元件，藉此可實現其功能。再者，亦可合成如此設計之複數個相位差圖，同時實現複數個功能。
作為光學元件之一例，如圖18所示，若對柱之位置(x、y)賦予透鏡厚度T(x、y)之函數，則將透鏡之折射率設為n 1，將透鏡上部之折射率設為n 2(例如大氣)時， 透鏡之相位差圖以式(2)求得。 【數2】
Figure 02_image003
……式(2)
(柱之材料) 柱203之材料於使用於近紅外光之情形時，期望為α-Si、多晶Si、鍺，於使用於可見光之情形時，期望為氧化鈦、氧化鈮、氧化鉭、氧化鋁、氧化鉿、氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、碳化矽、碳氧化矽、氮碳化矽、氧化鋯之任一材料、或該等之積層構造體。另，氮氧化矽、碳氧化矽、氮碳化矽例如包含於多晶矽中。
(柱排列) 柱203與柱之間隔為作為對象之光之波長以下。 可如圖19(a)所示，為正方排列，亦可如圖19(b)所示，為六方最密排列。
(柱之剖面形狀) 超穎表面元件之柱203之形狀除有效折射率之控制外，根據偏向成分之各向異性控制、依存於面積率之反射成分、製程加工性、耐圖案傾塌性之觀點決定。圖20顯示其上視圖之變化。
圖20(1)～(3)為偏向控制之各向同性較佳者。或，圖20(4)～(8)為根據偏向視點，相對於水平與垂直、或45度與135度方向之軸具有4次對稱性或鏡面反轉對稱性者。或，圖20(9)～(21)為根據偏向視點，發揮單軸性之特性者。
再者，將圖20(12)之短邊控制得較細而產生圖案傾塌之情形時，期望配置如圖20(22)、(23)般之防傾塌之輔助圖案。以相同剖面積比較時，圖20(3)、(5)、(11)、(13)、(17)、(19)可避免環形管狀之圖案傾塌之風險，且精細地附加有效折射率差。再者，以同一間距比較時，相對於正方排列，圖20(4)、(5)提高柱填充率，於六方最密排列中，圖20(1)～(3)提高柱填充率，且附加相位差之情形時較為有利。
又，如圖21所示，以模擬預測圖案傾塌、未解析，且該等之可能性較高之情形時，可於能夠容許有效折射率分佈之變化之範圍內，使用規則或模擬修正佈局或圖案形狀。
(柱之高度) 期望設為相對於以波長、柱203與填充材201之折射率、柱形狀或高度等規定之相位差程式庫，於製程中可加工之柱徑之範圍內，可扭轉2π以上相位之高度。 圖22顯示非晶Si之間距為350 nm之圓形柱之相位差程式庫之例。製程加工界限之柱徑為250 nm之情形時，期望將柱高度設定為800 nm左右。
(關於相位之折回) 如圖23所示，若相位不連續，則導致產生散射，產生雜散光。或者，若附近像素之面積率不同，則導致每個像素之反射成分(感度為零)改變，產生輸出偏差。因此，較佳為以下述之規則(a)、(b)折回相位。 (a)以像素單位折回 (b)像素內折回為像素中心附近 規則(a)係使位於附近之像素之面積率一致，可抑制反射率偏差。規則(b)係當來自折回部之雜散光超出像素邊界時，導致串擾且特性劣化，故期望折回時保持與各像素邊界之距離。即，較佳為根據對稱性，像素內折回以通過像素中心附近之方式設定。
(抗反射膜) 圖24係顯示形成於柱203之抗反射膜之部分縱剖視圖。 於柱203之上部、或柱203之下部、又或兩者，具備因反射波之相位互相抵消之膜厚，折射率不同之抗反射膜202、204。具體而言，折射率設為n，波長設為λ時，抗反射膜厚期望為λ／(4·n)。若顯示一例，則對於假定波長940 nm，估計SiN(n≒1.9)大致為125 nm。實際上需要考慮多層膜之干涉效果、斜入射特性，期望以光學模擬或實測而最佳化。
(柱之加工形狀) 圖25A係顯示抗反射膜兼備蝕刻阻擋層之構造。圖25A中，藉由各向異性乾蝕刻，而蝕刻抗反射膜202與柱203。使抗反射膜204兼備蝕刻阻擋層時，抗反射膜204除折射率觀點外，需要設為與柱203之材料之蝕刻選擇比較高之材料。乾蝕刻後，抗反射膜204於柱正下保持初始膜厚，而柱間之膜厚變薄。
圖25B(1)係顯示防止柱底部之楔形狀之填充材201脫落之構造。藉由設為此種形狀，填充材201陷入柱底部之楔部，掛於鉤上，可提高膜耐脫落性。圖25B(2)係除(1)外，加工成楔部帶圓之下端擴大形狀之構造。藉由該圓，可減輕抗反射膜204之階差部之應力集中，抑制圖案傾塌。 對該柱形狀之加工方法進行敘述。因柱之各向異性乾蝕刻時之過度蝕刻，柱與柱間垂直地變為淺溝槽形狀。接著，藉由實施濕藥液處理，各向同性產生膜減少，可於柱正下將蝕刻率快於柱材料之抗反射膜204加工成帶圓之楔形狀。
(填充材(填料)之構成例) 填充材201使用矽氧烷系樹脂、苯乙烯系樹脂、丙烯酸系樹脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物系樹脂、或含有上述樹脂F之材料、或上述樹脂含有F之材料、又或上述樹脂中內填折射率低於樹脂之顆粒之材料，作為有機材料。
又，填充材201亦可使用氧化矽、氧化鈮、氧化鉭、氧化鋁、氧化鉿、氧化矽、氮氧化矽、碳化矽、碳氧化矽、氮碳化矽、氧化鋯、及該等無機材料之積層構造體。
(填料構造之其他製造方法) 圖26顯示填料構造之其他製造製程。該製造製程中，於抗反射膜204上成膜無機材料320(圖26(1))，使用將柱佈局正負反轉之抗蝕劑遮罩進行孔加工(圖26(2))。其後，使用被覆性較高之方法，例如CVD法或ALD法，將柱203嵌入至孔部(圖26(3))。此時，柱材料亦於柱上部平面性成膜。將該製膜成平面狀之剩餘柱材料藉由CMP處理或整面回蝕法選擇性去除(圖26(4))。亦可視需要形成保護膜200(圖26(5))。期望保護膜200以抑制來自柱之反射之方式具備，較佳以考慮λ／(4n)定律之膜厚構成。另，亦可削減(4)之步驟，殘留柱材料之平坦部，但界面增加，有產生反射之虞。
(遮光金屬之變化例) 圖27A至圖27D為顯示遮光金屬206之變化例之俯視圖。圖27A中，於相鄰之光電轉換部212間形成遮光金屬206。藉此，可抑制因像素間遮光所致之串擾。同時，黑基準像素亦遮光。
圖27B顯示像素間少遮光之構造。圖27B中，以柱203控制像素邊界之雜散光，謀求無像素間遮光且感度提高。 圖27C顯示包含像面相位差像素之構造。圖27C中，藉由以遮光金屬206形成視差不同之像素(分割光電轉換部)，可自像之偏差量算出被攝體距離，進行相機透鏡之高速聚焦處理或測距(感測)。交換式相機之情形時，由於每個透鏡之視角端之入射角度改變，故需要配合各個角度具備相位差像素。先前技術之晶載透鏡中，無法按照每個像素100改變瞳修正，故產生遮光金屬206之開口尺寸變窄之像素，使感度降低。
另一方面，若使用本實施形態，則對於何種入射角皆可聚光於像素中心，故可不產生窄小之開口尺寸，因而可防止像面相位差之感度降低。 圖27D顯示針孔構造。圖27D中，將遮光金屬206針孔化而具備，按各像素以偏向部使入射光聚光，且以通過針孔之方式引導光。另，期望此處之針孔之開口率為25%以下。藉由如此具備，通過針孔於半導體基板209之照射面側反射，未到達光電轉換部之光於針孔下表面再反射，返回至光電轉換部212，藉此可提高感度。或，穿透半導體基板209之光於配線層210再反射之返回光亦於針孔下表面再反射，返回至光電轉換部21，可提高感度。 該針孔之封閉構造可抑制自光檢測器1釋放至外部之反射光，減輕稱為眩光或重影之畫質劣化。再者，除抑制由光檢測器1產生之反射光外，亦可享有將無意射入至光檢測器1之無用光遮蔽之效果。 該針孔構造對於易穿透半導體基板209之近紅外光檢測器1有效。另一方面，為收攏波長較長之近紅外光，需要包含高折射率之材料，例如非晶矽、多晶矽、鍺等之晶載透鏡，但當存在折射率差較大之平面上之界面時，產生較強反射。對於該晶載透鏡之反射，並非以曲面之透鏡形狀聚光，藉由柱化而可調整為折射率差量較少之適當之有效折射率，可抑制透鏡界面之反射。
本實施形態藉由使聚光點集中於針孔，而提高感度。另一方面，藉由按各像素100改變柱設計並使之散焦，而產生低感度像素與高感度像素，亦可實現高動態範圍(HDR)。或，即使按各像素改變針孔尺寸，亦可實現HDR。
(元件分離部之變化例) 圖28A至28F係顯示元件分離部213之變化例之部分縱剖視圖。超穎表面設計以作為對象之光之波長以下之細微構造控制光之相位/波面，但導致於不連續之物質界面產生不少微觀之雜散光。於光檢測器搭載超穎表面元件之情形時，需要強化元件分離，以使該等雜散光不成為像素間之串擾。此處，對抑制超穎表面元件引起之串擾之元件分離部之實施形態進行敘述。
圖28A係於半導體基板209正上具備遮光金屬206之像素間遮光分離，半導體基板209側係以離子植入之電勢330減輕電荷串擾之構造。雖無法抑制射入至半導體基板209之雜散光之串擾，但對於半導體基板209之加工損傷降低，於暗時特性上較為有利。
圖28B係將半導體基板209進行深溝槽加工或貫通，以固定電荷膜強化側壁之釘札，嵌入絕緣膜207之構造。對於圖28A強化電荷串擾，可以半導體基板209與絕緣膜207之折射率差使雜散光之一部分返回至自像素100之光電轉換部212。但，有步驟數增加，且因溝槽加工之界面損傷而使暗時特性變差之虞。
圖28C係將半導體基板209以細微寬度(例如100 nm以下)進行溝槽加工，於側壁形成固定電荷膜208時將溝槽上端部閉塞，形成空隙340之構造。易產生折射率差大於圖28B之絕緣孔207之界面反射，可提高雜散光之自像素封閉效果。但，閉塞性之偏差較大成為問題。
圖28D係將半導體基板209進行淺溝槽加工(例如100～400 nm)，具備固定電荷膜208與絕緣膜207之後，使遮光金屬206之一部分陷入半導體基板209側之構造。對於圖28A，可切斷遮光金屬206與半導體基板209間之串擾路徑，但有因加工所致之損傷或因污染惡化所致之暗時特性惡化之虞。
圖28E係將半導體基板209進行深溝槽加工或貫通，以固定電荷膜208強化側壁之釘札，嵌入絕緣膜，於絕緣膜之間隙嵌入遮光金屬206之構造。雖對於圖28B以遮光膜吸收雜散光，抑制串擾，但雜散光之自像素返回成分變少，感度稍微降低，有加工損傷或因污染所致之暗時特性惡化之虞。
圖28F係對於線寬較窄之深掘溝槽與線寬較其寬並較淺形成之溝槽，以固定電荷膜208強化側壁之釘札，嵌入絕緣膜207，僅於淺溝槽嵌入遮光金屬之構造。對於圖28A，切斷遮光金屬206與半導體基板209間之串擾路徑之後，強化較深位置之半導體基板209內之電荷串擾抑制，即使較深位置亦發揮雜散光之自像素封閉效果，可減輕圖28E中產生之感度損失。但，有步驟數增加與加工損傷或因污染所致之暗時特性惡化之虞。
(基板受光面側之變化例) 為抑制超穎表面元件部所產生之雜散光，強化元件分離，亦抑制此外之雜散光。具體而言，若與為提高感度而傾斜放出射入至基板之光之基板表面之加工技術組合，則可以1個元件分離部213，同時抑制超穎表面元件產生之雜散光、與基板表面產生之雜散光。
圖29由週期性凹凸設置於形成光電轉換部212之半導體基板209之受光面側之界面之繞射、散射元件219構成(偏向部未圖示)。該凹凸成為繞射晶格，高次成分於傾斜方向繞射，可加長光電轉換部212內之光路長，尤其可提高近紅外光成分之感度。具體而言，該繞射、散射構造例如可適用四角錐，該四角錐藉由對使用AKW(Alkali Water：堿水)之Si(111)面之濕蝕刻加以利用而形成。不限於此，亦可藉由乾蝕刻形成繞射、散射構造。再者，藉由設為剖面積於深度方向改變之形狀，而抑制反射，感度亦稍微提高。
圖30由光分支部220構成(偏向部未圖示)。藉由以氧化膜嵌入之淺溝槽使光分支，建立角度，而傾斜傳播光，且光路長變長，期待感度提高效果。光分支部220對於光電轉換部212之頂部形成溝槽，以ALD等嵌入形成固定電荷膜208與絕緣膜207，例如SiO 2。光分支部220自入射光側觀察之情形時，可以90°之角度交叉設置。此時，交叉角度不限定於90°。
又，如圖31、圖32所示，亦可對交叉之光分支部221、222進而設置其他光分支部。固定電荷膜208或氧化膜對該光分支部221、222之溝槽之嵌入與元件分離部213之嵌入同時進行，可削減步驟。
(稜鏡功能之偏向部與晶載透鏡) 圖33(a)係顯示稜鏡功能之偏向部與晶載透鏡之組合之部分縱剖視圖。圖33(b)係自上表面觀察偏向部之俯視圖。 超穎表面設計除稜鏡功能外，亦可賦予透鏡功能，但需要相位差。因柱高度之制約而需要相位差之折回之情形時，有因折回部之散射所致之雜散光之虞。
作為其應變方法，可使柱203專門發揮該垂直引導至光電轉換部212之稜鏡功能，且具備晶載透鏡216而實現聚光。 藉由如此具備，可減少視角內所需之相位差，盡可能不產生折回。
再者，藉由於偏向部2006之上具備晶載透鏡216，亦可減少照射至像素100之邊界之折回之光量，且減輕雜散光。
(兼備稜鏡功能與透鏡功能之偏向部與晶載透鏡) 圖34(a)係顯示兼備稜鏡功能與透鏡功能之偏向部與晶載透鏡之組合之部分縱剖視圖。圖34(b)係自上表面觀察偏向部之俯視圖。
具備上述遮光金屬206作為針孔之構成中，藉由加強透鏡光學能，進而收攏光，而可縮小針孔徑。若可縮小針孔徑，則可提高近紅外光之封閉效果或眩光感度抑制效果。作為加強該透鏡光學能之方式，考慮使柱203擔負稜鏡功能與透鏡功能後，具備晶載透鏡216。再者，為減輕因光照射至柱203之像素100之邊界所致之雜散光，亦可對晶載透鏡216進行瞳修正。
圖33、圖34之晶載透鏡216皆可由苯乙烯系樹脂、丙烯酸系樹脂、苯乙烯-丙烯酸系樹脂及矽氧烷系樹脂等有機材料構成。又，可使氧化鈦粒子分散於上述有機材料或聚醯亞胺系樹脂中而構成。亦可由氮化矽或氮氧化矽等無機材料構成。又，可於晶載透鏡216之表面，配置與用以防止反射之晶載透鏡216不同之折射率之材料膜。又，若為NIR(Near-infrared：近紅外光)用途，則亦可使用非晶Si、多晶Si、鍺等材料。
(稜鏡功能之偏向部與內透鏡) 圖35(a)係顯示稜鏡功能之偏向部2006與內透鏡217之組合之部分縱剖視圖。圖35(b)係自上表面觀察偏向部2006之俯視圖。
超穎表面設計除稜鏡功能外，亦可賦予透鏡功能，但需要相位差。因柱高度之制約而需要相位差之折回之情形時，有因折回部之散射所致之雜散光之虞。
作為其應變方法，亦可使柱203專門發揮該垂直引導至光電轉換部212之稜鏡功能，且具備內透鏡217而實現聚光。 藉由如此具備，可減少視角內所需之相位差，盡可能不產生折回。
(兼備稜鏡功能與透鏡功能之偏向部與內透鏡) 圖36(a)係顯示兼備稜鏡功能與透鏡功能之偏向部與內透鏡之組合之部分縱剖視圖。圖36(b)係自上表面觀察偏向部之俯視圖。
具備上述遮光金屬206作為針孔之構成中，藉由加強透鏡光學能，進而收攏光，而可縮小針孔徑。若可縮小針孔徑，則可提高近紅外光之封閉效果或眩光感度抑制效果。作為增強該透鏡光學能之方式，考慮使柱203擔負稜鏡功能與透鏡功能後，具備內透鏡217。
圖35、圖36之內透鏡亦可皆由氮化矽或氧氮化矽等無機材料構成。又，亦可於內透鏡217之表面，以考慮到所謂之λ／4n定律之膜厚具備用以防止反射之折射率不同之抗反射膜。
又，若為近紅外光之用途，則亦可使用非晶Si、多晶Si、鍺等材料。再者，內透鏡217亦可作為剖面形狀為矩形之盒式透鏡而具備。即使為矩形，亦可以與盒式透鏡間之材料之折射率差使波面彎曲，發揮透鏡作用。
(遮光壁之構成例) 圖37A至圖37D係顯示遮光壁之構成之部分縱剖視圖。 將偏向部2006與半導體基板209拉開距離而變高之情形時，例如使聚光點集中於針孔構造、或將偏向部2006多段構成之情形時，偏向部2006與半導體基板209間之串擾路徑變寬，導致有特性劣化之虞。作為其對策，亦可具備遮光壁或包覆部。
圖37A之構造具備：遮光壁410，其將絕緣膜207溝槽加工至遮光金屬206，嵌入遮光材料，例如鎢，進行CMP而形成。藉由如此具備，可切斷半導體基板209與偏向部2006間之串擾路徑。
圖37B之構造為減少遮光壁411之上端部之遮光，使遮光壁411之上端部與偏向部2006空出距離而具備。雖串擾稍微惡化，但可抑制感度降低。
圖37C之構造具備折射率低於絕緣膜205之材料作為包覆部420。藉由如此具備，包覆部420之光之吸收消失，可抑制感度降低。但，串擾之切斷性降低。另，亦可將該包覆部420作為空隙，以抗反射膜204之成膜而閉塞。
圖37D之構造係例如空隙跨及偏向部2006而具備包覆部421。藉由如此具備，可提高波導效果。
(光電轉換部之分割之構成) 圖38A係顯示光電轉換部之分割之構成之俯視圖。 藉由將像素100之光電轉換部212分割成複數個且具有視差，而可自像之偏差量算出被攝體距離，進行相機透鏡之高速聚焦處理或測距(感測)。圖像製作之信號處理時，亦可以像素100內之輸出加算提高S/N，或將視差不同之像進行位移加算，減輕模糊量。
光電轉換部212之分割考慮各種變化例，如圖38A所示之左右一分為二之情形時，可對縱條紋對比之被攝體測距。又，如圖38B所示之上下左右分割之情形時，亦可對縱條紋、橫條紋之任一被攝體測距。光電轉換部212之分割並非限定於該等者。
又，可列舉像素100內之元件分離部213與像素100之邊界所列舉之事例同樣之衍生例。再者，若增加步驟數，則亦可將像素100內之元件分離與像素100間之元件分離設為不同組合。例如，將像素100間之元件分離部213如圖28(E)所示，嵌入遮光金屬206而具備，將像素100內之元件分離如圖28(B)所示，嵌入氧化矽而具備，藉此可維持像素100內之感度，且抑制像素間串擾。另，組合並非限定於此。
(彩色濾光片之構成) 由於包含偏向元件之超穎表面元件原則上依存於波長而改變設計，故期望盡可能將單一波長作為對象。例如，適於感測中，檢測主動將單色之IR-LED(Infrared Light Emitting Diode：紅外發光二極體)投光並反射而至之光之情形等。
另一方面，基於寬頻帶連續波長之光源拍攝被攝體之情形時，由於每個波長之最佳設計不同，故直接設計超穎表面變困難，但若於像素內具備濾波器，限制波長頻帶，則易發現超穎表面元件之設計解決方案。
圖39係顯示將包含一般顏料或染料之彩色濾光片具備於偏向元件之下之構成例之部分縱剖視圖。藉由具備此種彩色濾光片430R、430G，可縮小波長範圍，且可提高光之控制性。該情形時，期望偏向部2006除稜鏡功能外具有透鏡功能。 另，此時之柱之設計需要以每個像素之顏色不同之方式具備。
圖40係顯示將彩色濾光片具備於偏向部之上之構成例之部分縱剖視圖。由於彩色濾光片430R、430G對於斜入射之透過光譜變動較少，故可如此構成。該構成之情形時，亦可對視角端之斜入射光，於彩色濾光片430R、430G之上具備晶載透鏡216，施加瞳修正。可減輕像素間遮光所致之感度損失。
接著，圖41(a)～(d)顯示彩色濾光片之排列例。圖41(a)～(d)中，排列有紅色之像素100R、綠色之像素100G、藍色之像素100B。另，對於圖41(b)，排列有未搭載彩色濾光片之白色之像素100W。 圖41(a)係顯示包含RGB之3原色之拜耳(Bayer)排列，圖41(b)係顯示具備未搭載彩色濾光片之像素之GRB-W排列，圖41(c)係顯示可進行2×2像素加算或個別輸出之四方拜耳(Quad-Bayer)排列，圖41(d)係顯示以45度旋轉之排列提高解析度之清除位元排列。圖41(a)所示之拜耳排列例如於第1列交替排列有紅色像素100R及綠色像素100G，例如於第2列交替排列有綠色像素100G及藍色像素100B。圖41(b)所示之GRB-W排列例如於第1列交替排列有紅色像素100R及綠色像素100G，例如於第2列交替排列有白色像素100W及藍色像素100B。圖41(c)所示之四方拜耳排列例如於第1列及第2列排列有紅色像素100R、紅色像素100R、綠色像素100G、綠色像素100G、紅色像素100R、紅色像素100R，例如於第3列及第4列排列有綠色像素100G、綠色像素100G、藍色像素100B、藍色像素100B、綠色像素100G、綠色像素100G。 該等排列不限於原色系，例如亦可為互補色系排列，又可兼備原色系與互補色系，且並非限定於該等者。
(彩色濾光片之變化例) (與表面電漿共振濾波器之組合) 圖42(a)係顯示與表面電漿共振濾波器之組合之部分縱剖視圖。圖42(b)係自上觀察表面電漿共振濾波器之俯視圖。
電漿濾波器440為利用表面電漿共振，獲得光之過濾效果之光學元件，將金屬製之導體薄膜作為基材使用。為效率良好地獲得表面電漿共振效果，需要盡可能降低導體薄膜表面之電性電阻。作為該金屬製之導體薄膜，大多使用電性電阻較低，容易加工之鋁或其合金(例如日本專利特開2018-98641)。
已知電漿濾波器440針對斜入射，透過率光譜會產生改變，期望於電漿子濾波器上具備本發明之偏向元件，以相對於0度入射之光譜之峰值波長，來自相機透鏡之入射光垂直入射之方式，設計偏向元件。
(與GMR濾波器之組合) 圖43(a)係顯示與GMR濾波器之組合之部分縱剖視圖。圖43(b)係自上觀察GMR濾波器之俯視圖。
GMR(Guided Mode Resonance：導模共振)濾波器450係藉由將繞射晶格與包覆核心構造組合，而可僅使窄波長頻帶(窄頻帶)穿透之光之光學濾波器(例如日本專利特開2018-195908)。因利用波導所產生之波導模式與繞射光之共振，而可獲得光之利用效率較高之鮮明之共振光譜。
已知GMR濾波器450針對斜入射，透過率光譜會產生改變，期望於GMR濾波器450上具備本實施形態之偏向部2006，以相對於0度入射之光譜之峰值波長，來自相機透鏡之入射光垂直入射之方式，設計偏向元件。
(與折射率不同之積層濾波器之組合) 圖44(a)係顯示與折射率不同之積層濾波器之組合之部分縱剖視圖。圖44(b)係折射率不同之積層濾波器之詳細之部分縱剖視圖。
積層濾波器460可藉由光之干涉效果，控制折射率不同之膜厚並交替積層，而具有特定之透過／反射光譜。又，可藉由以稱為光子驗證之技術設定打亂週期性之偽缺陷層，來設計窄頻帶之光譜。
然而，積層濾波器460會因光斜入射時，有效膜厚變化，而導致光譜短波長位移。 期望對於此種積層濾波器460，於積層濾波器460上具備偏向部2006，以相對於0度入射之光譜之峰值波長，來自相機透鏡之入射光垂直入射之方式來設計偏向元件。
(多段之偏向部之變化例) 圖45係具備多段之偏向部之光檢測器1之部分縱剖視圖。多段具備偏向部470、2006之情形時，無須連續形成，例如亦可之間夾著內透鏡217、遮光壁、針孔、分光部等。
＜第1實施形態之作用效果＞ 如上所述，根據第1實施形態，藉由使柱203具備每個像素100不同之稜鏡功能之超穎表面元件之偏向部2001，於光電轉換部212之光入射側具備，對於因視角端之斜入射所致之串擾、感度不均一性，可改善光學特性。又，無需使晶載透鏡216之形狀變化之製程，可以使用超穎表面元件之簡單製程，相對於因視角端之斜入射所致之串擾、感度不均一性，改善光學特性。
又，根據第1實施形態，藉由介隔平坦膜，具備至少2段以上偏向部2001，即使單層未附加充分之光之相位差之情形時，亦可附加需要之光之相位差，相對於因視角端之斜入射所致之串擾、感度不均一性，可改善光學特性，亦可實現連續波長光譜之各色控制。
又，根據第1實施形態，由於折射率較高之柱204易反射，故藉由於柱203具備折射率不同之抗反射膜202、204，於感度與眩光視點上可實現抗反射。 又，根據第1實施形態，可將填充材201盒式透鏡化，加強聚光能力。
＜第2實施形態＞ 圖46A係顯示本技術之第2實施形態之光檢測器1A之構成例之部分縱剖視圖。圖46A中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1A中，於半導體基板209與晶載透鏡216間，配置有偏向部2007。
＜第2實施形態之比較例＞ 圖47係作為第2實施形態之比較例，顯示光檢測器B-1之構成例之部分縱剖視圖。圖47中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。
光檢測器B-1於半導體基板209之矽表面設置繞射、散射元件510或光擴散溝槽等構造，且加長光路長，藉此提高量子效率。 然而，因加工矽，而有暗時特性等像素特性之虞，或步驟數增加之成本之虞。
＜第2實施形態之實現方式＞ 第2實施形態中，偏向部2007中，如圖46B所示，使用如縮小像素100，即光電轉換部212之中心之相位偏差，增大周邊般之相位分佈，且藉由相位之折回處理，以圖46C所示之佈局配置複數個柱203。即，使位於光電轉換部212之中央之複數個柱203間之間距或柱203之直徑，小於位於像素100之中央以外之複數個柱203間之間距，或小於柱之直徑等，將如使像素周邊部之入射光之相位慢於像素中央部般之折射率梯度設為凹狀。
＜第2實施形態之作用效果＞ 如上所述，根據第2實施形態，使用如縮小像素100，即光電轉換部212之中心之相位偏差，增大周邊般之相位分佈，且藉由相位之折回處理，配置複數個柱203，將折射率梯度設為凹狀，藉此，可不加工半導體基板209之矽表面，具有光擴散效果，且提高量子效率。另，如圖74所示，即使未設置晶載透鏡216之光檢測器1A-1亦可實施。
＜第3實施形態＞ 圖48A係顯示本技術之第3實施形態之光檢測器1B之構成例之部分縱剖視圖。圖48A中，對與上述圖46A同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1B中，於半導體基板209與晶載透鏡216間，配置有偏向部2007，且於光電轉換部212內，具備累積藉由上述光電轉換部212產生之信號電荷之電荷保持部102。
＜第3實施形態之比較例＞ 圖49係作為第3實施形態之比較例，顯示光檢測器B-2之構成例之部分縱剖視圖。圖49中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 IR(紅外)域之波長中，於光檢測器B-2中以晶載透鏡216聚光之光照射至電荷保持部102，例如FD部或MEM部，產生稱為PLS(Parasitic Light Sensitivity：寄生光敏度)之串擾之問題。
＜第3實施形態之實現方式＞ 第3實施形態中，偏向部2007中，以光不照射至電荷保持部102之方式，如圖48B所示，使用如減小像素100，即光電轉換部212之周邊之相位偏差般之相位分佈，且藉由相位之折回處理，以圖48C所示之佈局配置複數個柱203。即，偏向部2007中，以自像素100之中央至像素端之折射率梯度所產生之波面之行進迴避電荷保持部102之方式，排列複數個柱203。
＜第3實施形態之作用效果＞ 如上所述，根據第3實施形態，可控制自像素100之中央至像素端之折射率梯度所產生之波面，避免入射光直接照射至電荷保持部102等，可減少因光向電荷保持部102漏入所致之PLS(Parasitic Light Sensitivity：雜訊成分)。
＜第4實施形態＞ 圖50係顯示本技術之第4實施形態之光檢測器1C1之構成例之部分縱剖視圖。圖50中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1C1中，可將由晶載透鏡216聚光之光藉由具備於偏向部2008之複數個柱203擴散。
＜第4實施形態之第1變化例＞ 圖51A係顯示本技術之第4實施形態之第1變化例之光檢測器1C2之構成例之部分縱剖視圖。圖51A中，對與上述圖50同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1C2中，偏向部2008中，如圖51B所示，使用如縮小像素100，即光電轉換部212周邊之相位偏差般之相位分佈，且藉由相位之折回處理，以圖51C所示之佈局配置複數個柱203。藉此，可將由晶載透鏡216聚光之光，藉由具備於偏向部2008之複數個柱203，以斜入射之方式，加長光路長。
＜第4實施形態之第2變化例＞ 圖52係顯示本技術之第4實施形態之第2變化例之光檢測器1C3之構成例之部分縱剖視圖。圖52中，對與上述圖50同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1C3中，可將以晶載透鏡216聚光之光藉由具備於偏向部2008之複數個柱203，以如由元件分離部213全反射般之角度擴散。
＜第5實施形態＞ 圖53係顯示本技術之第5實施形態之光檢測器1D1之構成例之部分縱剖視圖。圖53中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1D1中，可將以晶載透鏡216聚光之光藉由具備於偏向部2008之複數個柱203而擴散。
＜第5實施形態之第1變化例＞ 圖54A係顯示本技術之第5實施形態之第1變化例之光檢測器1D2之構成例之部分縱剖視圖。圖54A中，對與上述圖53同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1D2中，於配線層210內之配線圖案210a與半導體基板209間，具備排列有複數個柱521之光擴散部520。 第5實施形態之第1變化例中，光擴散部520中，如圖54B所示，使用如縮小光電轉換部212之中心之相位偏差，增大周邊般之相位分佈，且藉由相位之折回處理，以圖54C所示之佈局配置複數個柱521。 光擴散部520可使通過光電轉換部212之光擴散。作為一例，通過光電轉換部212之光通過光擴散部520，以光擴散之狀態反射至配線層210之配線圖案210a，以傾斜角度返回至光電轉換部212。
＜第5實施形態之第2變化例＞ 圖55係顯示本技術之第5實施形態之第2變化例之光檢測器1D3之構成例之部分縱剖視圖。圖55中，對與上述圖54A同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1D3中，於配線層210內之配線圖案210a與半導體基板209間，具備排列有複數個柱之光擴散部520，且於半導體基板209與晶載透鏡216間，具備偏向部2008。
光檢測器1D1中，將以晶載透鏡216聚光之光藉由具備於偏向部2008之複數個柱203，擴散至光電轉換部212內。且，透過光電轉換部212之光通過光擴散部520，以光擴散之狀態反射至配線層210之配線圖案210a，以傾斜角度返回至光電轉換部212。
如此，透過光電轉換部212之光於配線層210反射，不入射至相鄰之光電轉換部212，故可防止串擾之產生。
＜第6實施形態＞ 圖56係顯示本技術之第6實施形態之光檢測器1E1之構成例之部分縱剖視圖。圖56中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1E1中，可將以晶載透鏡216聚光之光藉由具備於偏向部2008之複數個柱203而擴散。
＜第6實施形態之第1變化例＞ 圖57A係顯示本技術之第6實施形態之第1變化例之光檢測器1E2之構成例之部分縱剖視圖。圖57A中，對與上述圖56同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1E2中，於盒形狀之晶載透鏡529內配置有偏向部2008。又，於晶載透鏡529之上表面，配置有具備複數個柱2171之偏向部2009。第6實施形態之第1變化例中，偏向部2009中，如圖17所示，使用如增大光電轉換部212之中心之相位偏差，縮小周邊般之相位分佈，且藉由相位之折回處理，以圖16(1)所示之佈局配置複數個柱2171。另一方面，偏向部2008中，如圖57B所示，使用如縮小光電轉換部212之中心之相位偏差，增大周邊般之相位分佈，且藉由相位之折回處理，以圖57C所示之佈局配置複數個柱203。
光檢測器1E2中，入射之光藉由複數個柱2171，聚光於偏向部2008之複數個柱203，藉由複數個柱203於光電轉換部212內擴散。
＜第6實施形態之第2變化例＞ 圖58A係顯示本技術之第6實施形態之第2變化例之光檢測器1E3之構成例之部分縱剖視圖。圖58A中，對與上述圖56同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1E3中，對1個像素100配置有複數個晶載透鏡530(圖58A中為2個)。
光檢測器1E3中，圖58A中之右側之偏向部2008-1中，如圖58B所示，使用如縮小中心之相位偏差，增大周邊般之相位分佈，且藉由相位之折回處理，以圖58C所示之佈局配置有複數個柱203。同樣，圖58A中之右側之偏向部2008-2中，使用如縮小中心之相位偏差，增大周邊般之相位分佈，且藉由相位之折回處理，以圖58C所示之佈局配置有複數個柱203。入射之光藉由晶載透鏡530聚光於偏向部2008之複數個柱203，藉由複數個柱203，於光電轉換部212內擴散。
＜第6實施形態之第3變化例＞ 圖59係顯示本技術之第6實施形態之第3變化例之光檢測器1E4之構成例之部分縱剖視圖。圖59中，對與上述圖56同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1E4中，將1個像素100細微化，伴隨細微化，晶載透鏡540亦細微化。另，於遮光金屬206之上表面設置絕緣膜541。
＜第7實施形態＞ 圖60係顯示本技術之第7實施形態之光檢測器1F之構成例之部分縱剖視圖。圖60中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1F中，以將一次聚光之聚光點以柱203自電荷保持部102遠離之方式，配置晶載透鏡216與偏向部2008。該情形時，偏向部2008排列如圖61所示般之複數個柱203。藉此，如圖62所示，聚光點SP1自電荷保持部102遠離。 另，為進行斜入射之瞳修正，亦可將晶載透鏡216與偏向部2008分別錯開配置。
＜第8實施形態＞ 圖63係偏向部對於本技術之第8實施形態之像素100之配置例之俯視圖。 第8實施形態中，以光不照射至電荷保持部(FD部)102或MEM部之方式，配置偏向部611、612、613，使聚光點SP1、SP2、SP3分散。
＜第8實施形態之作用效果＞ 如上所述，根據第8實施形態，可減少因光向電荷保持部102漏入所致之PLS(Parasitic Light Sensitivity：雜訊成分)，且具有光擴散效果，提高量子效率。另，第8實施形態中，亦可以將斜入射光修正為垂直入射之方式，配置偏向部611、612、613。
＜第9實施形態＞ 圖64係顯示偏向部對於本技術之第9實施形態之像素100之配置例之俯視圖。圖64中，對與上述圖63同一部分標註同一符號，省略詳細說明。
第9實施形態中，以加強最遠離電荷保持部102之聚光位置之聚光力之方式，於最遠離電荷保持部102之位置，配置尺寸較大之偏向部621，於此外之位置，配置尺寸較小之偏向部631、632。藉此，可加強最遠離電荷保持部102之聚光點SP1之聚光力。 ＜第9實施形態之作用效果＞ 如上所述，根據第9實施形態，可進而提高量子效率。
＜第10實施形態＞ 圖65係顯示偏向部對於本技術之第10實施形態之像素100之配置例之俯視圖。圖65中，對與上述圖63同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 第10實施形態中，以擴大聚光位置SPA1，不由FD部102a、102b或MEM部之區域覆蓋之方式，於偏向部641中配置柱203。藉此，藉由擴大聚光位置SPA1，可進而提高量子效率。另，如圖66所示，亦可配置如擴大MEM部107a與MEM部107b間之聚光位置SPA2般之偏向部651。
＜第11實施形態＞ 圖67係顯示本技術之第11實施形態之光檢測器1G之構成例之部分縱剖視圖。圖67中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1G中，將偏向部2008相對於斜入射錯開，進行瞳修正。藉此，依照瞳修正錯開位置配置之偏向部2008可將斜入射之光有效聚光於光電轉換部212，再者，如圖68所示，可使聚光點SP1自電荷保持部102遠離。
＜第12實施形態＞ 圖69係顯示本技術之第12實施形態之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。圖69中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。
圖69(a)中，光檢測器1H1藉由複數個柱203及抗反射膜204，使光之折射率傾斜。 圖69(b)中，光檢測器1H2藉由晶載透鏡216及複數個柱203，使光之折射率傾斜。 圖69(c)中，光檢測器1H3藉由晶載透鏡216及複數個柱203，使光於光電轉換部212內擴散，藉由形成於光電轉換部212之表面側之複數個柱710，反射於光電轉換部212內並聚光。
＜第12實施形態之作用效果＞ 根據第12實施形態，即使無繞射、散射元件亦可增加量子效率。另，作為柱203之構成要件，圖70(1)之繞射、散射元件720、圖70(2)之奈米微粒730、圖70(3)之空氣740、圖70(4)之多層750、圖70(5)之高度存在差異。
＜第13實施形態＞ 圖71係顯示本技術之第13實施形態之光檢測器1I之構成例之部分縱剖視圖。圖71中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1I中，於光電轉換部212之背面側形成光擴散溝槽810，將藉由柱203入射之光聚光於光擴散溝槽810。藉此，光擴散溝槽810之散射效果提高。
＜第14實施形態＞ 圖72係顯示本技術之第14實施形態之光檢測器1J之構成例之部分縱剖視圖。圖72中，對與上述圖3同一部分標註同一符號，省略詳細說明。 光檢測器1J中，複數個柱203之各者以成為元件分離部213之全反射角之方式具有折射率梯度。藉此，因元件分離部213中未混色之光路長伸長，故可增加量子效率(QE)。
＜第15實施形態＞ 圖73係顯示本技術之第15實施形態之柱之形狀之俯視圖。即使柱203之形狀為圖73(a)所示之圓形，為圖73(b)所示之四方形，為圖73(c)所示之十字形，亦只要具有相位差即可。
＜其他實施形態＞ 如上所述，本技術藉由第1至第15實施形態及變化例記載，但成為本揭示之一部分之論述及圖式不應理解為限定本技術者。若理解上述第1至第15實施形態及變化例揭示之技術內容之主旨，則熟知本技藝者當明瞭本技術可包含各種代替實施形態、實施例及運用技術。又，可於不產生矛盾之範圍內，適當組合第1至第15實施形態及變化例分別揭示之構成。例如，可組合複數個不同實施形態分別揭示之構成，亦可組合同一實施形態之複數個不同變化例分別揭示之構成。
＜對電子機器之應用例＞ 本實施形態係將本揭示之像素之構造適用於使用光之反射進行測距之測距裝置之受光部之例。圖75係顯示使用可適用於本實施形態之測距裝置之電子機器之一例之構成之方塊圖。電子機器3000包含測距裝置3010與應用程式部3200。
應用程式部3200例如藉由程式於CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)上動作而實現，要求對於測距裝置3010執行測距，自測距裝置3010接收測距結果即距離資訊等。
測距裝置3010包含光源部3100、受光部3110及測距處理部3120。光源部3100例如包含發出紅外區域之波長之光之發光元件、與驅動該發光元件而發光之驅動電路。作為光源部3100包含之發光元件，例如可適用LED(Light Emitting Diode：發光二極體)。不限於此，作為光源部3100包含之發光元件，亦可適用複數個發光元件陣列狀形成之VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER：垂直腔表面發射雷射)。
受光部3110例如包含可檢測紅外區域之波長之光之受光元件、與對該受光元件輸出與檢測出之光對應之像素信號之信號處理電路。作為受光部3110包含之受光元件，可適用第1實施形態中說明之像素100。
測距處理部3120例如根據來自應用程式部3200之測距指示，執行測距裝置301之測距處理。例如，測距處理部3120產生用以驅動光源部3100之光源控制信號，且供給至光源部3100。
又，測距處理部3120與供給至光源部3100之光源控制信號同步，控制受光部3110之受光。例如，測距處理部3120與光源控制信號同步產生控制受光部3110之曝光期間之曝光控制信號，且供給至受光部3110。受光部3110於該曝光控制信號所示之曝光期間內，輸出有效之像素信號。
測距處理部3120基於根據受光自受光部3110輸出之像素信號、與用以驅動光源部3100之光源控制信號，算出距離資訊。又，測距處理部3120亦可基於該像素信號，產生特定之圖像資訊。測距處理部3120將基於像素信號算出及產生之距離資訊及圖像資訊交至應用程式部3200。
此種構成中，測距處理部3120例如按照執行來自應用程式部3200之測距之主旨之指示，產生用以驅動光源部3100之光源控制信號，且供給至光源部3100。與此同時，測距處理部3120基於與光源控制信號同步之曝光控制信號，控制受光部3110之受光。
測距裝置3010中，光源部3100根據測距處理部3120產生之光源控制信號而發光。光源部3100中發出之光作為射出光3300，自光源部3100射出。該射出光3300例如由被測定物3310反射，作為反射光3320由受光部3110接收。
受光部3110將與反射光3320之受光對應之像素信號供給至測距處理部3120。測距處理部3120基於光源部3100發光之時序、與由受光部3110接收光之時序，測定至被測定物3310之距離D。此處，作為使用反射光之測距方式，已知有直接ToF(Time of Flight：飛行時間)方式、與間接ToF方式。
直接ToF方式基於光源部3100之發光時序、與由受光部3110接收光之時序之差量(時間差)，進行距離D之測定。又，間接ToF方式基於由光源部3100發出之光之相位、與由受光部3110接收之光之相位之相位差，進行距離D之測定。
直接ToF方式中，大多使用雪崩元件進行電子放大，但若於視角端對光電轉換部212斜入射光，則產生光電轉換後之電子到達雪崩元件之時間之像素間偏差，成為測距誤差之原因。另一方面，若適用本實施形態，則何種像高皆可對光電轉換元件垂直入射，可減輕到達雪崩元件之時間之像素間偏差。
間接ToF中，具備2個稱為FD(Floating Difusion：浮動擴散區)之電荷累積部，且交替讀取算出相位，但若於視角端對光電轉換部212斜入射光，則稱為PLS之串擾於2個FD間不同，產生輸出差，使相位偏差而被算出，導致成為測距誤差。另一方面，若適用本實施形態，則何種像高皆可對光電轉換元件垂直入射，不產生2個FD間之串擾差量，可實現誤差較少之測距精度。
另，本揭示亦可採取如下之構成。 (1) 一種光檢測器，其具備： 複數個像素，其等於半導體基板矩陣狀配置； 上述複數個像素之各者具備： 光電轉換部，其將入射之光進行光電轉換；及 偏向部，其配置於上述半導體基板之光入射面側，於像素內具有粗細、或間距、又或形狀不同之複數個柱；且 上述柱係以相對於主光線、依各像素而不同之彎曲光之稜鏡角，將上述主光線引導至上述光電轉換部，該主光線係以按各像高而不同之角度入射。 (2) 如上述(1)之光檢測器，其中上述柱具備使通過上述像素之入射光向各像素之中心聚光之透鏡功能。 (3) 如上述(1)之光檢測器，其中上述偏向部係介隔平坦膜地至少具備2段以上。 (4) 如上述(1)之光檢測器，其中上述柱於入射面側、或光電轉換部側、又或入射面側與光電轉換部側之兩者，具備折射率不同之抗反射膜。 (5) 如上述(4)之光檢測器，其中上述光電轉換部側之上述抗反射膜具備蝕刻阻擋層。 (6) 如上述(1)之光檢測器，其中上述柱以非晶矽、多晶矽或鍺構成； 上述柱之高度為200 nm以上。 (7) 如上述(1)之光檢測器，其中上述偏向部之上述柱以氧化鈦、氧化鈮、氧化鉭、氧化鋁、氧化鉿、氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、碳化矽、碳氧化矽、氮碳化矽、氧化鋯之任一材料、或該等之積層構造體構成，柱之高度為300 nm以上。 (8) 如上述(1)之光檢測器，其具備： 遮光膜，其位於上述半導體基板之照射面側、與上述偏向部間，於上述像素內之至少一部分具有開口。 (9) 如上述(1)之光檢測器，其中 於相鄰之2個上述光電轉換部之間，設置具有與上述半導體基板相接之絕緣膜之溝槽構造之分離部。 (10) 如上述(9)之光檢測器，其中 上述分離部包含空氣區域； 上述絕緣膜設置於上述空氣區域與上述半導體基板間。 (11) 如上述(9)之光檢測器，其中 上述分離部對於上述溝槽構造嵌入金屬材料； 上述絕緣膜設置於上述金屬材料與上述半導體基板之間。 (12) 如上述(1)之光檢測器，其中 上述偏向部之上述複數個柱之間，係以折射率低於上述柱之填料材料填充。 (13) 如上述(12)之光檢測器，其中 上述偏向部之上述像素邊界之至少一部分填料，係以溝槽形狀開口。 (14) 如上述(1)之光檢測器，其中 於上述偏向部之上部、或上述半導體基板之照射面側與上述偏向部之間、又或其兩者，具備具有曲面形狀之透鏡部。 (15) 如上述(2)、上述(8)或上述(14)之光檢測器，其中 上述複數個像素之至少一部分，具有上述遮光膜之開口率為25%以下之針孔。 (16) 如上述(1)之光檢測器，其中 上述複數個像素之至少一部分，具備經分割之複數個分割光電轉換部。 (17) 如上述(8)之光檢測器，其中 上述半導體基板具有遮光膜之開口部之重心不同之至少二種以上像素。 (18) 如上述(1)之光檢測器，其中 上述複數個像素之至少一部分於上述半導體基板之表面具有凹凸形狀。 (19) 如上述(1)之光檢測器，其中 上述像素於上述半導體基板之照射面與上述偏向部之間具有導光部； 於上述導光部之像素邊界之至少一部分具備遮光壁。 (20) 如上述(1)之光檢測器，其中 上述像素於上述半導體基板之照射面與上述偏向部之間具有導光部； 於上述導光部之像素邊界之至少一部分，具備折射率低於上述導光部之包覆部。 (21) 如上述(20)之光檢測器，其中上述包覆部係於至少一部分包含空氣區域。 (22) 如上述(19)、上述(20)或上述(21)之光檢測器，其中 上述遮光壁之一部分或上述包覆部之一部分係除導光部之像素邊界外，亦跨及上述半導體基板之基板內、或較上述偏向部之底部靠入射光側之區域、又或其兩者而具備。 (23) 如上述(1)之光檢測器，其中 上述複數個像素之至少一部分係於較偏向部靠入射面側、或偏向部與半導體基板之照射面側之間，具備分光部； 上述分光部為彩色濾光片、或積層有折射率不同之膜之帶通濾波器、法布里-培洛干涉儀、或包含具有週期性開口部之金屬膜之表面電漿濾波器、或包含繞射晶格與包覆-核心構造之GMR(Guided Mode Resonance)濾波器、又或該等之積層體。 (24) 如上述(3)、上述(8)、上述(14)、上述(15)、上述(17)、上述(19)、上述(20)、上述(21)、上述(22)、上述(23)中任一項之光檢測器，其中 於至少2段以上之偏向部與偏向部之間，具備上述遮光膜、上述針孔部、上述透鏡部、上述導光部、上述遮光壁、上述包覆部、或上述分光部。 (25) 如上述(1)之光檢測器，其中 上述偏向部係位於上述像素之中央之上述複數個柱間之間距，小於位於上述像素之中央以外之上述複數個柱間之間距。 (26) 如上述(1)之光檢測器，其中 上述複數個像素之各者，具備累積於上述光電轉換部產生之信號電荷之電荷累積部； 上述偏向部以光不照射上述電荷累積部之方式，排列上述複數個柱。 (27) 如上述(26)之光檢測器，其中 上述偏向部以光不照射上述電荷累積部之方式，自上述像素之中央至像素端非對稱地排列上述複數個柱。 (28) 如上述(1)之光檢測器，其中 上述複數個像素之各者具備： 配線層，其積層於上述光電轉換部之光入射面之相反側之面，包含讀取於上述光電轉換部產生之信號電荷之特定之金屬配線圖案；及 光擴散部，其係於上述特定之金屬配線圖案與上述光電轉換部之間，與上述複數個像素之各者對應配置，於像素內具有粗細、間距或形狀不同之複數個柱；且 上述光擴散部將入射至上述光電轉換部之光中，通過上述光電轉換部之光向上述光電轉換部聚光反射。 (29) 如上述(1)之光檢測器，其中 上述複數個像素之各者進而具備： 晶載透鏡，其於上述光電轉換部之光入射面側，將入射之光聚光於上述偏向部。 (30) 如上述(29)之光檢測器，其中 上述晶載透鏡係於1個像素具備複數個。 (31) 如上述(26)之光檢測器，其中 上述偏向部以光不照射上述電荷累積部，且使聚光點分散之方式，排列上述複數個柱。 (32) 如上述(26)之光檢測器，其中 上述偏向部以增強距上述電荷累積部最遠之聚光位置之聚光力之方式，排列上述複數個柱。 (33) 如上述(26)之光檢測器，其中 上述偏向部以於上述電荷累積部以外之區域擴大聚光位置之方式，排列上述複數個柱。 (34) 如上述(1)之光檢測器，其中 上述偏向部根據上述像高之位置，自上述像素之中心於特定之方向錯開配置。 (35) 如上述(1)之光檢測器，其中 上述光電轉換部具備使光於光入射面側擴散之光擴散部； 上述偏向部以將入射之光聚光於上述光擴散部之方式，配置上述複數個柱。 (36) 如上述(9)之光檢測器，其中 上述複數個柱之各者係以成為上述分離部之全反射角之方式，而具有折射率梯度。 (37) 如上述(1)之光檢測器，其中 上述柱係以相對於主光線、依上述各像素不同之上述稜鏡角，將主光線垂直引導至上述光電轉換部，該主光線係以按上述各像高而不同之角度入射。 (38) 一種光檢測器之製造方法，其包含如下步驟： 於半導體基板，矩陣狀形成複數個像素，並於上述複數個像素之各者，形成將入射之光進行光電轉換之光電轉換部、及配置於上述光電轉換部之光入射面側之偏向部；及 於上述偏向部，以成為上述複數個像素各者之稜鏡角之方式，於像素內形成粗細、或間距、又或形狀不同之複數個柱。 (39) 一種電子機器，其具備光檢測器； 該光檢測器具備： 複數個像素，該等於半導體基板矩陣狀配置； 上述複數個像素之各者具備： 光電轉換部，其將入射之光進行光電轉換；及 偏向部，其配置於上述半導體基板之光入射面側，於像素內具有粗細、或間距、又或形狀不同之複數個柱； 上述柱係以相對於主光線、依各像素而不同之彎曲光之稜鏡角，將上述主光線引導至上述光電轉換部，該主光線係以按各像高而不同之角度入射。
1:光檢測器 1A:光檢測器 1A-1:光檢測器 1B:光檢測器 1C1:光檢測器 1C2:光檢測器 1C3:光檢測器 1D1:光檢測器 1D2:光檢測器 1D3:光檢測器 1E1:光檢測器 1E2:光檢測器 1E3:光檢測器 1E4:光檢測器 1F:光檢測器 1G:光檢測器 1H1:光檢測器 1H2:光檢測器 1H3:光檢測器 1I:光檢測器 1J:光檢測器 10:像素陣列部 11:信號線 12:信號線 20:垂直驅動部 30:行信號處理部 40:控制部 41:信號線 42:信號線 100:像素 100B:像素 100G:像素 100R:像素 100W:像素 101:光電轉換元件 102:電荷保持部 102a:FD部 102b:FD部 103:MOS電晶體 104:MOS電晶體 105:MOS電晶體 106:MOS電晶體 107a:MEM部 107b:MEM部 200:無機保護膜 201:填充材 201-1:填充材 202:抗反射膜 203:柱 203-1:柱 203-2:柱 203-3:柱 203-4:柱 204:抗反射膜 205:絕緣膜 206:遮光金屬 207:絕緣膜 208:固定電荷膜 209:半導體基板 210:配線層 210a:配線圖案 211:支持基板 212:光電轉換部 213:元件分離部 214:絕緣膜 216:晶載透鏡 217:內透鏡 218:抗反射膜 219:繞射/散射元件 220:光分支部 221:光分支部 222:光分支部 301:測距裝置 310:抗蝕劑 320:無機材料 330:電勢 340:空隙 410:遮光壁 411:遮光壁 420:包覆部 421:包覆部 430G:彩色濾光片 430R:彩色濾光片 440:電漿子濾波器 450:GMR濾波器 460:積層濾波器 470:偏向部 471:偏向部 472:偏向部 473:偏向部 474:偏向部 510:繞射/散射元件 520:反射構造部 521:柱 529:晶載透鏡 530:晶載透鏡 540:晶載透鏡 541:絕緣膜 611:偏向部 612:偏向部 613:偏向部 621:偏向部 631:偏向部 632:偏向部 641:偏向部 651:偏向部 710:柱 720:繞射/散射元件 730:奈米微粒 740:空氣 750:多層 810:光擴散溝槽 2001:偏向部 2002:偏向部 2003:偏向部 2004:偏向部 2004-1:偏向部 2004-2:偏向部 2004-3:偏向部 2004-4:偏向部 2005-1:偏向部 2005-2:偏向部 2005-3:偏向部 2005-4:偏向部 2006:偏向部 2007:偏向部 2008:偏向部 2008-1:偏向部 2008-2:偏向部 2009:偏向部 2151:填充材 2161:抗反射膜 2171:柱 2181:抗反射膜 3000:電子機器 3010:測距裝置 3100:光源部 3110:受光部 3120:測距處理部 3200:應用程式部 3300:射出光 3310:被測定物 3320:反射光 B-1:光檢測器 B-2:光檢測器 D:像素尺寸 OUT:輸出信號線 RST:重設信號線 SEL:選擇信號線 SP1:聚光點 SP2:聚光點 SP3:聚光點 SPA1:聚光位置 SPA2:聚光位置 T:透鏡厚度 TR:傳輸信號線 Vdd:電源線 x:位置 θ:光之入射角
圖1係顯示本技術之第1實施形態之光檢測器之構成例之圖。 圖2係顯示本技術之第1實施形態之像素之構成例之電路圖。 圖3係本技術之第1實施形態之像素之構成例，包含顯示配置於像素陣列部之像素之模式剖視圖。 圖4係顯示配置於像素內之複數個柱之俯視圖。 圖5係顯示第1實施形態之第1變化例之光檢測器之半導體構造之一例之部分縱剖視圖。 圖6係顯示第1實施形態之第2變化例之光檢測器之半導體構造之一例之部分縱剖視圖。 圖7A(1)、7A(2)係顯示本第1實施形態之光檢測器之製造方法之一例之圖(其1)。 圖7B(3)～(5)係顯示本第1實施形態之光檢測器之製造方法之一例之圖(其2)。 圖7C(6)～(8)係顯示本第1實施形態之光檢測器之製造方法之一例之圖(其3)。 圖7D(9)、7D(10)係顯示本第1實施形態之光檢測器之製造方法之一例之圖(其4)。 圖7E(11)、7E(12)係顯示本第1實施形態之光檢測器之製造方法之一例之圖(其5)。 圖8係顯示第1實施形態之第3變化例之光檢測器之半導體構造之一例之部分縱剖視圖。 圖9係用以說明第1實施形態之第3變化例之光檢測器之視角而顯示之俯視圖。 圖10(1)～(4)係顯示第1實施形態之第3變化例中，每個像高之柱之配置例之俯視圖。 圖11係顯示用以使斜入射之光垂直透過所需之相位差之圖。 圖12係顯示與某方位之稜鏡角對應之相位差圖之圖。 圖13係顯示將相位差與柱徑關聯之相位差程式庫之特性圖。 圖14(a)～(c)係用以說明將各柱之相位差置換為柱徑之處理而顯示之圖。 圖15係顯示第1實施形態之第4變化例之光檢測器之視角之俯視圖。 圖16(1)～(4)係顯示第1實施形態之第4變化例中，每個像高之柱之配置例之俯視圖。 圖17(a)～(c)係顯示兼備透鏡功能與稜鏡功能之相位差圖之圖。 圖18係用以說明透鏡之相位差圖之圖。 圖19(a)、19(b)係顯示柱之排列圖案之俯視圖。 圖20(1)～(23)係顯示與柱之高度方向垂直之剖面形狀之俯視圖。 圖21係用以說明佈局修正、有效折射率分佈而顯示之俯視圖。 圖22係顯示非晶Si之間距為350 nm之圓形柱之相位差程式庫之例之特性圖。 圖23係用以說明相位之折回而顯示之圖。 圖24係顯示形成於柱之抗反射膜之部分縱剖視圖。 圖25A係顯示以抗反射膜兼備蝕刻阻擋層之構造之圖。 圖25B(1)、25B(2)係顯示防止柱底部之楔形加工之填充材脫落之構造之圖。 圖26(1)～(5)係顯示填充材之製造製程之圖。 圖27A係顯示遮光金屬之變化例之俯視圖(其1)。 圖27B係顯示遮光金屬之變化例之俯視圖(其2)。 圖27C係顯示遮光金屬之變化例之俯視圖(其3)。 圖27D係顯示遮光金屬之變化例之俯視圖(其4)。 圖28A係顯示元件分離部之變化例之部分縱剖視圖(其1)。 圖28B係顯示元件分離部之變化例之部分縱剖視圖(其2)。 圖28C係顯示元件分離部之變化例之部分縱剖視圖(其3)。 圖28D係顯示元件分離部之變化例之部分縱剖視圖(其4)。 圖28E係顯示元件分離部之變化例之部分縱剖視圖(其5)。 圖28F係顯示元件分離部之變化例之部分縱剖視圖(其6)。 圖29(a)、29(b)係顯示於半導體基板之受光面側之界面設置週期性凹凸之繞射、散射元件之部分縱剖視圖。 圖30(a)、30(b)係顯示設置於半導體基板之受光面側之界面之光分支部之部分縱剖視圖(其1)。 圖31(a)、31(b)係顯示設置於半導體基板之受光面側之界面之光分支部之部分縱剖視圖(其2)。 圖32(a)、32(b)係顯示設置於半導體基板之受光面側之界面之光分支部之部分縱剖視圖(其3)。 圖33(a)、33(b)係顯示稜鏡功能之偏向部與晶載透鏡之組合之部分縱剖視圖。 圖34(a)、34(b)係顯示兼備稜鏡功能與透鏡功能之偏向部與晶載透鏡之組合之部分縱剖視圖。 圖35(a)、35(b)係顯示稜鏡功能之偏向部與內透鏡之組合之部分縱剖視圖。 圖36(a)、36(b)係顯示兼備稜鏡功能與透鏡功能之偏向部與內透鏡之組合之部分縱剖視圖。 圖37A係顯示遮光壁之構成之部分縱剖視圖(其1)。 圖37B係顯示遮光壁之構成之部分縱剖視圖(其2)。 圖37C係顯示遮光壁之構成之部分縱剖視圖(其3)。 圖37D係顯示遮光壁之構成之部分縱剖視圖(其4)。 圖38A係顯示光電轉換部之分割之構成之俯視圖(其1)。 圖38B係顯示光電轉換部之分割之構成之俯視圖(其2)。 圖39係顯示偏向元件之下具備包含一般顏料或染料之彩色濾光片之構成例之部分縱剖視圖。 圖40係顯示偏向部之上具備彩色濾光片之構成例之部分縱剖視圖。 圖41(a)～(d)係顯示彩色濾光片之排列例之俯視圖。 圖42(a)、42(b)係顯示與表面電漿共振濾波器之組合之部分縱剖視圖。 圖43(a)、43(b)係顯示GMR(Guided-mode Resonance：導模共振)濾波器之組合之部分縱剖視圖。 圖44係顯示與折射率不同之積層濾波器之組合之部分縱剖視圖。 圖45係顯示具備多段之偏向部之光檢測器之部分縱剖視圖。 圖46A係顯示本技術之第2實施形態之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖46B係顯示第2實施形態之相位分佈之一例之圖。 圖46C係顯示第2實施形態之柱之配置佈局之一例之圖。 圖47係顯示光檢測器之構成例作為第2實施形態之比較例之部分縱剖視圖。 圖48A係顯示本技術之第3實施形態之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖48B係顯示第3實施形態之相位分佈之一例之圖。 圖48C係顯示第3實施形態之柱之配置佈局之一例之圖。 圖49係顯示光檢測器之構成例作為第3實施形態之比較例之部分縱剖視圖。 圖50係顯示本技術之第4實施形態之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖51A係顯示本技術之第4實施形態之第1變化例之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖51B係顯示第4實施形態之第1變化例之相位分佈之一例之圖。 圖51C係顯示第4實施形態之第1變化例之柱之配置佈局之一例之圖。 圖52係顯示本技術之第4實施形態之第2變化例之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖53係顯示本技術之第5實施形態之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖54A係顯示本技術之第5實施形態之第1變化例之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖54B係顯示第5實施形態之第1變化例之相位分佈之一例之圖。 圖54C係顯示第5實施形態之第1變化例之柱之配置佈局之一例之圖。 圖55係顯示本技術之第5實施形態之第2變化例之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖56係顯示本技術之第6實施形態之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖57A係顯示本技術之第6實施形態之第1變化例之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖57B係顯示第6實施形態之第1變化例之相位分佈之一例之圖。 圖57C係顯示第6實施形態之第1變化例之柱之配置佈局之一例之圖。 圖58A係顯示本技術之第6實施形態之第2變化例之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖58B係顯示第6實施形態之第2變化例之相位分佈之一例之圖。 圖58C係顯示第6實施形態之第2變化例之柱之配置佈局之一例之圖。 圖59係顯示本技術之第6實施形態之第3變化例之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖60係顯示本技術之第7實施形態之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖61係顯示第7實施形態之複數個柱之排列之一例之俯視圖。 圖62係用以說明第7實施形態中，聚光點自FD部遠離之情況而顯示之圖。 圖63(a)、63(b)係顯示偏向部相對於本技術之第8實施形態之像素之配置例之俯視圖。 圖64(a)、64(b)係顯示偏向部相對於本技術之第9實施形態之像素之配置例之俯視圖。 圖65(a)、65(b)係顯示偏向部相對於本技術之第10實施形態之像素之配置例之俯視圖。 圖66(a)、66(b)係顯示偏向部相對於本技術之第10實施形態之像素之其他配置例之俯視圖。 圖67係顯示本技術之第11實施形態之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖68(a)、68(b)係用以說明第11實施形態中，聚光點自FD部遠離之情況而顯示之圖。 圖69(a)～(c)係顯示本技術之第12實施形態之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖70(1)～(5)係顯示第12實施形態之柱之構成要件之圖。 圖71係顯示本技術之第13實施形態之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖72係顯示本技術之第14實施形態之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖73(a)～(c)係顯示本技術之第15實施形態之柱之形狀之俯視圖。 圖74係顯示本技術之第2實施形態之變化例之光檢測器之構成例之部分縱剖視圖。 圖75係顯示使用可適用於本實施形態之測距裝置之電子機器之一例之構成之方塊圖。
1:光檢測器
100:像素
200:無機保護膜
201:填充材
202:抗反射膜
203:柱
204:抗反射膜
205:絕緣膜
206:遮光金屬
207:絕緣膜
208:固定電荷膜
209:半導體基板
210:配線層
211:支持基板
212:光電轉換部
213:元件分離部
214:絕緣膜
2001:偏向部

Claims (39)

  1. 一種光檢測器，其包含： 複數個像素，其等於半導體基板矩陣狀配置； 上述複數個像素之各者係包含： 光電轉換部，其將入射之光進行光電轉換；及 偏向部，其配置於上述半導體基板之光入射面側，於像素內具有粗細、或間距、又或形狀不同之複數個柱；且 上述柱係以相對於主光線、依各像素而不同之彎曲光之稜鏡角，將上述主光線引導至上述光電轉換部，該主光線係以按各像高而不同之角度入射。
  2. 如請求項1之光檢測器，其中上述柱具備使通過上述像素之入射光，向各像素之中心聚光之透鏡功能。
  3. 如請求項1之光檢測器，其中上述偏向部係介隔平坦膜地至少具備2段以上。
  4. 如請求項1之光檢測器，其中上述柱於入射面側、或光電轉換部側、又或入射面側與光電轉換部側之兩者，包含折射率不同之抗反射膜。
  5. 如請求項4之光檢測器，其中上述光電轉換部側之上述抗反射膜包含蝕刻阻擋層。
  6. 如請求項1之光檢測器，其中上述柱以非晶矽、多晶矽、或鍺構成； 上述柱之高度為200 nm以上。
  7. 如請求項1之光檢測器，其中上述偏向部之上述柱以氧化鈦、氧化鈮、氧化鉭、氧化鋁、氧化鉿、氮化矽、氧化矽、氮氧化矽、碳化矽、碳氧化矽、氮碳化矽、氧化鋯之任一材料、或該等之積層構造體構成，柱之高度為300 nm以上。
  8. 如請求項1之光檢測器，其包含： 遮光膜，其位於上述半導體基板之照射面側、與上述偏向部之間，於上述像素內之至少一部分具有開口。
  9. 如請求項1之光檢測器，其中 於相鄰之2個上述光電轉換部之間，設置具有與上述半導體基板相接之絕緣膜之溝槽構造之分離部。
  10. 如請求項9之光檢測器，其中 上述分離部包含空氣區域； 上述絕緣膜設置於上述空氣區域與上述半導體基板之間。
  11. 如請求項9之光檢測器，其中 上述分離部對上述溝槽構造嵌入金屬材料； 上述絕緣膜設置於上述金屬材料與上述半導體基板之間。
  12. 如請求項1之光檢測器，其中 上述偏向部之上述複數個柱之間，係以折射率低於上述柱之填料材料填充。
  13. 如請求項12之光檢測器，其中 上述偏向部之上述像素邊界之至少一部分填料，係以溝槽形狀開口。
  14. 如請求項1之光檢測器，其中 於上述偏向部之上部、或上述半導體基板之照射面側與上述偏向部之間、又或其兩者，包含具有曲面形狀之透鏡部。
  15. 如請求項2、8或14之光檢測器，其中 上述複數個像素之至少一部分，包含遮光膜之開口率為25%以下之針孔。
  16. 如請求項1之光檢測器，其中 上述複數個像素之至少一部分，包含經分割之複數個分割光電轉換部。
  17. 如請求項8之光檢測器，其中 上述半導體基板包含遮光膜之開口部之重心不同之至少二種以上像素。
  18. 如請求項1之光檢測器，其中 上述複數個像素之至少一部分，於上述半導體基板之表面具有凹凸形狀。
  19. 如請求項1之光檢測器，其中 上述像素於上述半導體基板之照射面與上述偏向部之間包含導光部； 於上述導光部之像素邊界之至少一部分包含遮光壁。
  20. 如請求項1之光檢測器，其中 上述像素於上述半導體基板之照射面與上述偏向部之間包含導光部； 於上述導光部之像素邊界之至少一部分，包含折射率低於上述導光部之包覆部。
  21. 如請求項20之光檢測器，其中上述包覆部係於至少一部分包含空氣區域。
  22. 如請求項19、20或21之光檢測器，其中 遮光壁之一部分或包覆部之一部分係除導光部之像素邊界外，亦跨及上述半導體基板之基板內、或較上述偏向部之底部靠入射光側之區域、又或其兩者而具備。
  23. 如請求項1之光檢測器，其中 上述複數個像素之至少一部分係於較偏向部靠入射面側、或偏向部與半導體基板之照射面側之間，包含分光部； 上述分光部為彩色濾光片、或積層有折射率不同之膜之帶通濾波器、法布里-培洛干涉儀、或包含具有週期性開口部之金屬膜之表面電漿濾波器、或包含繞射光柵與包覆-核心構造之GMR(Guided Mode Resonance)濾波器、又或該等之積層體。
  24. 如請求項3、8、14、17、19、20、21、23中任一項之光檢測器，其中 於至少2段以上之偏向部與偏向部之間，包含遮光膜、針孔部、透鏡部、導光部、遮光壁、包覆部、或分光部。
  25. 如請求項1之光檢測器，其中 上述偏向部係位於上述像素之中央之上述複數個柱間之間距，小於位於上述像素之中央以外之上述複數個柱間之間距。
  26. 如請求項1之光檢測器，其中 上述複數個像素之各者，包含累積於上述光電轉換部產生之信號電荷之電荷累積部； 上述偏向部以光不照射上述電荷累積部之方式，排列上述複數個柱。
  27. 如請求項26之光檢測器，其中 上述偏向部以光不照射上述電荷累積部之方式，自上述像素之中央至像素端非對稱地排列上述複數個柱。
  28. 如請求項1之光檢測器，其中 上述複數個像素之各者包含： 配線層，其積層於上述光電轉換部之光入射面之相反側之面，包含讀取於上述光電轉換部產生之信號電荷之特定之金屬配線圖案；及 光擴散部，其係於上述特定之金屬配線圖案與上述光電轉換部之間，與上述複數個像素之各者對應配置，於像素內具有粗細、間距或形狀不同之複數個柱；且 上述光擴散部將入射至上述光電轉換部之光中，通過上述光電轉換部之光向上述光電轉換部聚光反射。
  29. 如請求項1之光檢測器，其中 上述複數個像素之各者進而包含： 晶載透鏡，其於上述光電轉換部之光入射面側，將入射之光聚光於上述偏向部。
  30. 如請求項29之光檢測器，其中 上述晶載透鏡係於1個像素具備複數個。
  31. 如請求項26之光檢測器，其中 上述偏向部以光不照射上述電荷累積部，且使聚光點分散之方式，排列上述複數個柱。
  32. 如請求項26之光檢測器，其中 上述偏向部以增強距上述電荷累積部最遠之聚光位置之聚光力之方式，排列上述複數個柱。
  33. 如請求項26之光檢測器，其中 上述偏向部以於上述電荷累積部以外之區域擴大聚光位置之方式，排列上述複數個柱。
  34. 如請求項1之光檢測器，其中 上述偏向部根據上述像高之位置，自上述像素之中心於特定之方向錯開配置。
  35. 如請求項1之光檢測器，其中 上述光電轉換部包含使光於光入射面側擴散之光擴散部； 上述偏向部以將入射之光聚光於上述光擴散部之方式，配置上述複數個柱。
  36. 如請求項9之光檢測器，其中 上述複數個柱之各者係以成為上述分離部之全反射角之方式，而具有折射率梯度。
  37. 如請求項1之光檢測器，其中 上述柱係以相對於主光線、依上述各像素不同之上述稜鏡角，將主光線垂直引導至上述光電轉換部，該主光線係以按上述各像高而不同之角度入射。
  38. 一種光檢測器之製造方法，其包含如下步驟： 於半導體基板矩陣狀形成複數個像素，並於上述複數個像素之各者，形成將入射之光進行光電轉換之光電轉換部、及配置於上述半導體基板之光入射面側之偏向部；及 於上述偏向部，以成為上述複數個像素各者之稜鏡角之方式，於像素內形成粗細、或間距、又或形狀不同之複數個柱。
  39. 一種電子機器，其包含光檢測器； 該光檢測器包含： 複數個像素，該等於半導體基板矩陣狀配置； 上述複數個像素之各者包含： 光電轉換部，其將入射之光進行光電轉換；及 偏向部，其配置於上述半導體基板之光入射面側，於像素內具有粗細、或間距、又或形狀不同之複數個柱； 上述柱係以相對於主光線、依各像素而不同之彎曲光之稜鏡角，將上述主光線引導至上述光電轉換部，該主光線係以按各像高而不同之角度入射。
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