WO2016047282A1 - 撮像素子、撮像装置および撮像素子の製造方法 - Google Patents

撮像素子、撮像装置および撮像素子の製造方法 Download PDF

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image
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剛志 柳田
舘下　八州志
太田　和伸
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ソニー株式会社
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Definitions

  • This technology relates to an image sensor. Specifically, the present invention relates to an image sensor that generates image data, an image pickup apparatus, and a method for manufacturing the image sensor.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • CCD Charge Coupled Device
  • color mixing can be suppressed by changing the formation position of the sensor separation layer.
  • This technology was created in view of such a situation, and aims to improve image quality.
  • the present technology has been made to solve the above-described problems, and the first side of the present technology is imaging in which the interval between adjacent light receiving elements on the light receiving surface is changed according to the position on the light receiving surface.
  • An element and an imaging device including the element Accordingly, there is an effect that the image data is generated by the imaging element in which the interval between the adjacent light receiving elements on the light receiving surface is changed according to the position on the light receiving surface.
  • the imaging element is a backside illumination type CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor, and on the pixel transistor side, the light receiving elements are arranged at equal intervals between the adjacent light receiving elements.
  • the light receiving elements may be formed such that the interval between the adjacent light receiving elements differs according to the position on the light receiving surface.
  • the light receiving elements are formed on the pixel transistor side so that the adjacent light receiving elements are equally spaced, and on the light incident side, the distance between the adjacent light receiving elements is different depending on the position on the light receiving surface. This produces an effect that image data is generated by a back-illuminated CMOS sensor in which a light receiving element is formed.
  • the light receiving element may be formed along the optical path of light incident from the opening of the light receiving element. This brings about the effect
  • the light receiving element may be divided into a plurality of parts and formed by silicon epitaxial. This brings about the effect
  • the interval between the adjacent light receiving elements on the light receiving surface may be changed linearly or nonlinearly from the center of the light receiving surface toward the angle of view. Accordingly, there is an effect that the image data is generated by the imaging element in which the interval between the adjacent light receiving elements on the light receiving surface is changed linearly or nonlinearly from the center of the light receiving surface toward the angle of view.
  • the interval between the inter-pixel light-shielding films installed between the adjacent light-receiving elements may be changed according to the position on the light-receiving surface. Accordingly, there is an effect that the image data is generated by the imaging element in which the interval between the inter-pixel light shielding films installed between the adjacent light receiving elements is changed according to the position on the light receiving surface.
  • the interval between the lenses installed in the light receiving element may be changed according to the position on the light receiving surface. Accordingly, there is an effect that the image data is generated by the imaging element in which the distance between the lenses installed in the light receiving element is changed according to the position on the light receiving surface.
  • the photodiodes are stacked by repeatedly performing a silicon epitaxial process and an ion implantation process, and an interval between the adjacent photodiodes on the light receiving surface of the imaging element is set to the light receiving surface. It is the manufacturing method of the image pick-up element changed in each layer according to the position in. As a result, the silicon epitaxial process and the ion implantation process are repeatedly performed to stack the photodiodes, and the interval between adjacent photodiodes on the light receiving surface of the image sensor is changed in each layer according to the position on the light receiving surface. Bring about an effect.
  • First embodiment an example of an image sensor such as a backside illuminated CMOS sensor
  • Second embodiment an example of an image sensor such as a front-illuminated CMOS sensor
  • Third embodiment an example of an image pickup device having three or more stages of multi-stage silicon epitaxial
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the image sensor 100 according to the first embodiment of the present technology.
  • FIG. 1 shows a configuration example of the peripheral portion of the image sensor 100 (region on the peripheral side of the light receiving surface).
  • the image sensor 100 includes OCL (On Chip Lens) 111 to 114, OCCF (On Chip Color Filter) 121 to 124, inter-pixel light shielding films 131 to 134, photodiodes 141 to 146, and pixel transistors 151 to 153. Is provided.
  • the image sensor 100 is realized by, for example, a backside illumination type CMOS (Complementary Metal Oxide ⁇ ⁇ ⁇ Semiconductor) sensor.
  • CMOS Complementary Metal Oxide ⁇ ⁇ ⁇ Semiconductor
  • OCLs 111 to 114 are microlenses installed on the top of each pixel, and collect light from the subject on the photodiodes 141 to 146.
  • the OCCFs 121 to 124 are color filters installed on the top of each pixel, and each pixel acquires color information corresponding to the OCCF arranged on the top.
  • the inter-pixel light-shielding films 131 to 134 are light-shielding films formed along the boundary line between adjacent pixels.
  • the inter-pixel light shielding films 131 to 134 are formed of a material that shields light.
  • the photodiodes 141 to 146 are light receiving elements that receive the light collected by the OCLs 111 to 114.
  • the pixel transistors 151 to 153 are read transistors used when reading pixel data received and accumulated by the photodiodes 141 to 146.
  • FIG. 2 is a top view illustrating a configuration example of the image sensor 100 according to the first embodiment of the present technology.
  • FIG. 2 a shows a simplified pixel area 160 when the image sensor 100 is viewed from above.
  • the pixel area 160 of the image sensor 100 is shown as a substantially square rectangle for ease of explanation.
  • FIG. 2b shows the relationship between the photodiode opening and the OCL when the image sensor 100 is viewed from above.
  • the number of pixels constituting the image sensor 100 is only 25, and each pixel is schematically shown by a rectangle.
  • a photodiode opening in each pixel is indicated by a substantially rectangular shape (a shape obtained by rounding four corners of the rectangle), and OCL is indicated by a circle.
  • the pixel 170 is provided with a photodiode opening 171 and an OCL 172.
  • the region of the photodiode opening 171 is shifted linearly (or non-linearly) in the pixel 170 from the center of the pixel area toward the end of the angle of view.
  • the region of the photodiode opening 171 is linearly shifted from the center 161 of the pixel area 160 in the directions of arrows 162 and 163.
  • the shift amount of the region of the photodiode opening 171 can be increased (for example, increased based on a predetermined rule (for example, monotonically increased)) as it proceeds from the center 161 in the directions of the arrows 162 and 163.
  • the region of the photodiode opening 171 may be shifted at least partially nonlinearly as it proceeds from the center 161 of the pixel area 160 in the directions of the arrows 162 and 163.
  • the shift amount of a part of the region of the photodiode opening 171 is increased (for example, increased based on a predetermined rule as it advances from the center 161 in the directions of the arrows 162 and 163), and the shift amount of other regions is fixed.
  • the interval between adjacent photodiodes on the light receiving surface of the image sensor 100 is changed linearly (or non-linearly) from the center of the light receiving surface toward the field angle end.
  • the interval between adjacent photodiodes on the light receiving surface of the image sensor 100 is changed according to the position on the light receiving surface of the image sensor 100.
  • each photodiode is formed on the pixel transistor side so that the photodiodes adjacent to each other on the light receiving surface of the image sensor 100 are equally spaced.
  • each photodiode is formed such that the interval between adjacent photodiodes on the light receiving surface of the image sensor 100 differs according to the position on the light receiving surface.
  • each photodiode is formed along the optical path of the light incident from the opening.
  • Each photodiode is divided into a plurality of pieces and formed by silicon epitaxial.
  • the interval between the inter-pixel light shielding films 131 to 134 installed between adjacent photodiodes on the light receiving surface of the image sensor 100 is changed according to the position on the light receiving surface.
  • the interval between the lenses (OCLs 111 to 114, OCCFs 121 to 124) installed in the image sensor 100 is changed according to the position on the light receiving surface.
  • pupil correction can be applied to each part (OCL, OCCF, inter-pixel light-shielding film, photodiode) constituting the image sensor 100.
  • the pupil correction is correction performed on the exit pupil distance according to the position of the imaging surface (see, for example, JP-A-2004-56260).
  • an aspheric lens in which the exit pupil distance looks small at the center of the imaging surface and the exit pupil distance appears large at the periphery of the imaging surface.
  • this aspherical lens is used, the exit pupil distance increases monotonously from the center to the periphery on the imaging surface.
  • the exit pupil distance changes according to the position of the imaging surface, it is necessary to correct the exit pupil distance (pupil correction).
  • pupil correction can be performed for the exit pupil distance d that satisfies the relationship (d1 + d2) / 2 ⁇ d ⁇ d2.
  • Example of manufacturing process of image sensor 3 to 10 are diagrams illustrating an example of a manufacturing process of the image sensor 100 according to the first embodiment of the present technology.
  • 3 to 10 show examples in which the silicon film thickness of the photodiode is increased by repeatedly performing the silicon epitaxial process and the ion implantation process. Thereby, sensitivity can be improved.
  • FIG. 3 to 7 show a first photodiode forming process.
  • the first photodiodes 189 to 191 and the trench shape 181 shown in FIG. 7 are formed on the silicon wafer 180.
  • FIG. 3 shows the mark formation process.
  • the oxide film 175 is formed by oxidizing the surface of the silicon wafer 180, and a trench shape 181 is formed in the silicon wafer 180 by performing dry etching through a photolithography process.
  • FIG. 4 shows the resist formation process.
  • resists 182 to 185 are formed on the silicon wafer 180 by performing a photolithography process.
  • FIG. 5 shows an ion implantation process.
  • the N-type regions 186 to 188 of the photodiode are formed in the silicon wafer 180 by performing ion implantation.
  • subjected gray is shown as a P-type area
  • FIG. 6 shows the resist stripping process.
  • the resists 182 to 185 formed on the silicon wafer 180 are peeled off by performing a resist peeling step.
  • FIG. 7 shows an oxide film peeling process and an epi (silicon epitaxial) process.
  • the oxide film 175 is peeled from the silicon wafer 180 by performing the oxide film peeling step.
  • a silicon epitaxial process is performed to form first photodiodes 189 to 191.
  • FIG. 8 shows a silicon epitaxial process.
  • the epitaxial layer 192 is formed.
  • the trench of the trench shape 181 is epitaxially grown in the shape of the trench and becomes a trench shape 193.
  • FIG. 9 shows a pixel transistor forming process and a wiring process.
  • second photodiodes 194 to 196 are formed, and pixel transistors 197 to 199 are formed.
  • Each wiring is formed.
  • FIG. 10 shows the backside process. 3 to 10 show an example of photodiode formation when the pupil correction is not applied to the photodiode for ease of explanation.
  • pupil correction is applied to the photodiode
  • the opening of the photodiode is shifted as shown in FIGS. 1 and 2 in the manufacturing process shown in FIGS. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, pupil correction can be applied to the photodiode by shifting the region of the photodiode opening according to the above-described shift amount.
  • the imaging element is manufactured such that the interval between adjacent photodiodes on the light receiving surface of the imaging element is changed according to the position on the light receiving surface of the imaging element. . Thereby, color mixing and shading can be suppressed.
  • CMOS sensor including the infrared sensor
  • the photodiode is lengthened, color mixing may occur due to obliquely incident light. Therefore, in the first embodiment of the present technology, pupil correction is applied to the photodiode by stacking the photodiode using silicon epitaxial.
  • light L ⁇ b> 11 to L ⁇ b> 13 is obliquely incident on the periphery of the light receiving surface of the image sensor 100. Even in this case, since the photodiode is pupil-corrected, color mixing due to the obliquely incident light L11 to L13 can be suppressed. In addition, the sensitivity of the image sensor 100 can be improved.
  • pupil correction it is possible to apply pupil correction to the photodiode.
  • pupil correction can be applied to the photodiode, the degree of freedom of OCL and OCCF correction amounts can be improved.
  • an image sensor formed by stacking two stages of chips.
  • an image sensor with two stacked chips has a large sensitivity loss in the wiring layer region. For this reason, it is important to reduce sensitivity loss.
  • CMOS sensor in which a photodiode is formed obliquely by repeating lithography and ion implantation.
  • a photodiode opening position is determined by a pixel pitch, a pixel transistor, a pixel sharing method, and the like. For this reason, it becomes an asymmetrical arrangement, and it is difficult to arrange the photodiode at an optimal position with respect to OCL and OCCF to be subjected to pupil correction, so that the color mixture may be deteriorated.
  • pupil correction can be applied to the OCL, OCCF, inter-pixel light-shielding film, metal wiring, and the like, and also to the photodiode. Thereby, color mixing and shading can be suppressed.
  • the silicon film thickness of the photodiode can be increased by repeatedly performing silicon epitaxial and ion implantation. That is, a deep photodiode can be formed. Thereby, the sensitivity of infrared rays and near infrared rays can be improved. Further, pupil correction can be applied to the photodiode (opening), color mixing can be suppressed, and shading can be suppressed.
  • linear correction (or non-linear correction) is applied to the inter-pixel light-shielding film and each lens (OCL, OCCF), and linear correction (or non-linear correction) is also applied to the photodiode.
  • linear correction or non-linear correction
  • Second Embodiment> In the first embodiment of the present technology, an example of an imaging element such as a backside illumination type CMOS sensor has been described. In the second embodiment of the present technology, an example of an imaging element such as a front-illuminated CMOS sensor is shown.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the imaging element 200 according to the second embodiment of the present technology.
  • FIG. 11 shows a configuration example of the peripheral portion (region on the peripheral side of the light receiving surface) of the image sensor 200.
  • the imaging device 200 includes OCLs 211 to 214, OCCFs 221 to 224, metal wirings 231 to 238, pixel transistors 241 to 244, and photodiodes 251 to 256.
  • the image sensor 200 is realized by, for example, a surface irradiation type CMOS sensor.
  • OCLs 211 to 214, OCCFs 221 to 224, pixel transistors 241 to 244, and photodiodes 251 to 256 correspond to the parts having the same names shown in FIG. For this reason, detailed description here is abbreviate
  • Example of manufacturing process of image sensor 12 and 13 are diagrams illustrating an example of a manufacturing process of the image sensor 200 according to the second embodiment of the present technology. Since the manufacturing process of the image sensor 200 is common to the manufacturing process (first photodiode forming process) shown in FIGS. 3 to 8, only the manufacturing process after the manufacturing process shown in FIGS. explain.
  • FIG. 12 shows a surface oxidation process performed after the silicon epitaxial process shown in FIG.
  • the oxide film 272 is formed by oxidizing the surface of the epitaxial layer 192 formed by the silicon epitaxial process.
  • the first photodiodes 261 to 263 and the trench shape 271 correspond to the first photodiodes 189 to 191 and the trench shape 193 shown in FIG.
  • FIG. 13 shows a photodiode forming process. For example, photodiode N-type regions (first photodiodes 261 to 263) are formed, photodiode P-type regions 273 to 275 are formed, and resists 276 to 278 are formed.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an image sensor 300 according to the third embodiment of the present technology.
  • FIG. 14 shows a configuration example of the peripheral portion of the image sensor 300 (region on the peripheral side of the light receiving surface).
  • the imaging device 300 includes OCLs 311 to 314, OCCFs 321 to 324, inter-pixel light shielding films 331 to 334, photodiodes 341 to 349, and pixel transistors 351 to 353. These correspond to the parts having the same names shown in FIG. For this reason, detailed description here is abbreviate
  • the manufacturing process of the image sensor 300 is the same as that shown in FIGS. 3 to 10 except that the pattern of the photolithography process is changed to shift the position of the photodiode. For this reason, detailed description here is abbreviate
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an image sensor 400 according to the third embodiment of the present technology.
  • FIG. 15 illustrates a configuration example of the peripheral portion of the image sensor 400 (region on the peripheral side of the light receiving surface).
  • the imaging device 400 includes OCLs 411 to 414, OCCFs 421 to 424, metal wirings 431 to 438, pixel transistors 441 to 444, and photodiodes 451 to 459. These correspond to the parts having the same names shown in FIG. For this reason, detailed description here is abbreviate
  • the manufacturing process of the image sensor 400 is different from that of FIG. 3 to FIG. 8, FIG. 12, and FIG. 13 except that the pattern of the photolithography process is changed to shift the position of the photodiode. .
  • detailed description here is abbreviate
  • imaging elements 100, 200, 300, and 400 examples of the imaging elements 100, 200, 300, and 400 are shown.
  • the embodiments of the present technology can also be applied to an imaging apparatus including the imaging elements 100, 200, 300, and 400.
  • the embodiment of the present technology can also be applied to electronic devices such as smartphones, tablet terminals, personal computers, and information processing apparatuses.
  • this technique can also take the following structures.
  • An imaging device in which an interval between adjacent light receiving elements on the light receiving surface is changed according to a position on the light receiving surface.
  • the imaging element is a backside illuminated CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor, On the pixel transistor side, the light receiving elements are formed so that the adjacent light receiving elements are equally spaced. On the light incident side, the distance between the adjacent light receiving elements varies depending on the position on the light receiving surface.
  • the imaging device according to (1) wherein the light receiving device is formed as described above.
  • An image pickup apparatus comprising an image pickup device in which an interval between adjacent light receiving elements on a light receiving surface is changed according to a position on the light receiving surface.
  • An image sensor in which photodiodes are stacked by repeatedly performing a silicon epitaxial process and an ion implantation process, and an interval between adjacent photodiodes on the light receiving surface of the image sensor is changed in each layer according to a position on the light receiving surface. Manufacturing method.

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Abstract

　画質を向上させる。　撮像素子は、この撮像素子の受光面において隣接する受光素子間の間隔がその受光面における位置に応じて変更されている撮像素子である。また、この撮像素子は、シリコンエピタキシャル工程とイオン注入工程とを繰り返し行うことによりフォトダイオードを積層化する撮像素子の製造方法により製造される撮像素子である。また、この撮像素子は、その積層化とともに、その撮像素子の受光面において隣接するフォトダイオード間の間隔をその受光面における位置に応じて各層で変更する撮像素子の製造方法により製造される撮像素子である。

Description

撮像素子、撮像装置および撮像素子の製造方法
　本技術は、撮像素子に関する。詳しくは、画像データを生成する撮像素子、撮像装置および撮像素子の製造方法に関する。
　従来、被写体を撮像して画像データを生成する撮像素子が存在する。例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子が普及している。
　また、例えば、画素領域中心部と画素領域周辺部とで、基板に入射する光の進行方向に応じて各センサ分離層の形成位置を異なるようにする撮像素子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１０－１１８４７９号公報
　上述の従来技術では、センサ分離層の形成位置を異なるようにすることにより、混色を抑制することができる。
　また、例えば、瞳補正等により混色やシェーディングを抑制し、撮像素子により生成される画像データの画質を向上させることが重要である。
　本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、画質を向上させることを目的とする。
　本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、受光面において隣接する受光素子間の間隔が上記受光面における位置に応じて変更されている撮像素子およびこれを具備する撮像装置である。これにより、受光面において隣接する受光素子間の間隔がその受光面における位置に応じて変更されている撮像素子により画像データを生成するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記撮像素子は、裏面照射型ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサであり、画素トランジスタ側においては、上記隣接する受光素子間が等間隔となるように上記受光素子が形成され、光入射側においては、上記隣接する受光素子間の間隔が上記受光面における位置に応じて異なるように上記受光素子が形成されるようにしてもよい。これにより、画素トランジスタ側においては、隣接する受光素子間が等間隔となるように受光素子が形成され、光入射側においては、隣接する受光素子間の間隔が受光面における位置に応じて異なるように受光素子が形成される裏面照射型ＣＭＯＳセンサにより画像データを生成するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記受光素子は、当該受光素子の開口部から入射する光の光路に沿うように形成されるようにしてもよい。これにより、受光素子の開口部から入射する光の光路に沿うように受光素子が形成される撮像素子により画像データを生成するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記受光素子は、複数に分割されてシリコンエピタキシャルで形成されるようにしてもよい。これにより、複数に分割されてシリコンエピタキシャルで形成される撮像素子により画像データを生成するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記受光面において上記隣接する受光素子間の間隔が上記受光面における中心から画角端に向かうに従って線形または非線形で変更されるようにしてもよい。これにより、受光面において隣接する受光素子間の間隔がその受光面における中心から画角端に向かうに従って線形または非線形で変更される撮像素子により画像データを生成するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記隣接する受光素子間に設置される画素間遮光膜の間隔が上記受光面における位置に応じて変更されるようにしてもよい。これにより、隣接する受光素子間に設置される画素間遮光膜の間隔が受光面における位置に応じて変更される撮像素子により画像データを生成するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記受光素子に設置されるレンズの間隔が上記受光面における位置に応じて変更されるようにしてもよい。これにより、受光素子に設置されるレンズの間隔が受光面における位置に応じて変更される撮像素子により画像データを生成するという作用をもたらす。
　また、本技術の第２の側面は、シリコンエピタキシャル工程とイオン注入工程とを繰り返し行うことによりフォトダイオードを積層化するとともに、撮像素子の受光面において隣接する前記フォトダイオード間の間隔を前記受光面における位置に応じて各層で変更する撮像素子の製造方法である。これにより、シリコンエピタキシャル工程とイオン注入工程とを繰り返し行うことによりフォトダイオードを積層化するとともに、撮像素子の受光面において隣接するフォトダイオード間の間隔を受光面における位置に応じて各層で変更するという作用をもたらす。
　本技術によれば、画質を向上させることができるという優れた効果を奏し得る。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本技術の第１の実施の形態における撮像素子１００の構成例を示す断面図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像素子１００の構成例を示す上面図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像素子１００の製造工程の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像素子１００の製造工程の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像素子１００の製造工程の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像素子１００の製造工程の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像素子１００の製造工程の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像素子１００の製造工程の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像素子１００の製造工程の一例を示す図である。 本技術の第１の実施の形態における撮像素子１００の製造工程の一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態における撮像素子２００の構成例を示す断面図である。 本技術の第２の実施の形態における撮像素子２００の製造工程の一例を示す図である。 本技術の第２の実施の形態における撮像素子２００の製造工程の一例を示す図である。 本技術の第３の実施の形態における撮像素子３００の構成例を示す断面図である。 本技術の第３の実施の形態における撮像素子４００の構成例を示す断面図である。
　以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
　１．第１の実施の形態（裏面照射型ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子の例）
　２．第２の実施の形態（表面照射型ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子の例）
　３．第３の実施の形態（３段以上の多段シリコンエピタキシャルの撮像素子の例）
　＜１．第１の実施の形態＞
　［撮像素子の構成例］
　図１は、本技術の第１の実施の形態における撮像素子１００の構成例を示す断面図である。図１では、撮像素子１００の周辺部（受光面における周辺側の領域）の構成例を示す。
　撮像素子１００は、ＯＣＬ（On Chip Lens）１１１乃至１１４と、ＯＣＣＦ（On Chip Color Filter）１２１乃至１２４と、画素間遮光膜１３１乃至１３４と、フォトダイオード１４１乃至１４６と、画素トランジスタ１５１乃至１５３とを備える。撮像素子１００は、例えば、裏面照射型ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサにより実現される。
　ＯＣＬ１１１乃至１１４は、各画素の上部に設置されるマイクロレンズであり、被写体からの光をフォトダイオード１４１乃至１４６に集光する。
　ＯＣＣＦ１２１乃至１２４は、各画素の上部に設置される色フィルタであり、各画素は、その上部に配置されたＯＣＣＦに応じた色情報を取得する。
　画素間遮光膜１３１乃至１３４は、隣接する画素間の境界線に沿って形成される遮光膜である。画素間遮光膜１３１乃至１３４は、光を遮光する材料により形成される。
　フォトダイオード１４１乃至１４６は、ＯＣＬ１１１乃至１１４により集光された光を受光する受光素子である。
　画素トランジスタ１５１乃至１５３は、フォトダイオード１４１乃至１４６により受光されて蓄積された画素データを読み出す際に用いられる読み出し用トランジスタである。
　図２は、本技術の第１の実施の形態における撮像素子１００の構成例を示す上面図である。
　図２のａには、撮像素子１００を上面から見た場合における画素エリア１６０を簡略化して示す。なお、図２のａでは、説明の容易のため、撮像素子１００の画素エリア１６０を略正方形の矩形で示す。
　図２のｂには、撮像素子１００を上面から見た場合におけるフォトダイオード開口部と、ＯＣＬとの関係を示す。なお、図２のｂでは、説明の容易のため、撮像素子１００を構成する画素の数を２５のみとし、各画素を矩形により模式的に示す。また、各画素におけるフォトダイオード開口部を略矩形（矩形の４角を丸くした形状）で示し、ＯＣＬを丸で示す。例えば、画素１７０には、フォトダイオード開口部１７１およびＯＣＬ１７２が配置される。
　図２のｂに示すように、画素エリアの中央から画角端に向かって、線形（または、非線形）にフォトダイオード開口部１７１の領域を画素１７０内においてずらしていく。例えば、図２のａに示すように、画素エリア１６０の中央１６１から矢印１６２、１６３方向に進むに従って、線形にフォトダイオード開口部１７１の領域をずらしていく。例えば、フォトダイオード開口部１７１の領域のずらし量を、中央１６１から矢印１６２、１６３方向に進むに従って、増加（例えば、所定規則に基づく増加（例えば、単調増加））させることができる。
　また、例えば、画素エリア１６０の中央１６１から矢印１６２、１６３方向に進むに従って、少なくとも一部を非線形にフォトダイオード開口部１７１の領域をずらしていくようにしてもよい。例えば、フォトダイオード開口部１７１の領域のうちの一部のずらし量を増加（例えば、中央１６１から矢印１６２、１６３方向に進むに従って、所定規則に基づく増加）させ、他の領域のずらし量を固定値とすることができる。
　すなわち、撮像素子１００の受光面において隣接するフォトダイオード間の間隔を、その受光面における中心から画角端に向かうに従って線形（または、非線形）で変更する。
　また、図１および図２に示すように、撮像素子１００の受光面において隣接するフォトダイオード間の間隔を、撮像素子１００の受光面における位置に応じて変更する。
　例えば、撮像素子１００が裏面照射型ＣＭＯＳセンサである場合を想定する。この場合には、画素トランジスタ側においては、撮像素子１００の受光面において隣接するフォトダイオード間が等間隔となるように、各フォトダイオードが形成される。また、光入射側においては、撮像素子１００の受光面において隣接するフォトダイオード間の間隔が、その受光面における位置に応じて異なるように各フォトダイオードが形成される。この場合に、図１に示すように、各フォトダイオードは、その開口部から入射する光の光路に沿うように形成される。また、各フォトダイオードは、複数に分割されてシリコンエピタキシャルで形成される。
　また、図１に示すように、撮像素子１００の受光面において隣接するフォトダイオード間に設置される画素間遮光膜１３１乃至１３４の間隔を、その受光面における位置に応じて変更する。また、図１および図２に示すように、撮像素子１００に設置されるレンズ（ＯＣＬ１１１乃至１１４、ＯＣＣＦ１２１乃至１２４）の間隔を、その受光面における位置に応じて変更する。
　このように、撮像素子１００を構成する各部（ＯＣＬ、ＯＣＣＦ、画素間遮光膜、フォトダイオード）に瞳補正をかけることができる。ここで、瞳補正は、撮像面の位置に応じて、射出瞳距離に対して行う補正である（例えば、特開２００４－５６２６０号公報参照。）。
　例えば、ＣＭＯＳセンサの光学系では、撮像面の中心部では射出瞳距離が小さく見え、撮像面の周辺部では射出瞳距離が大きく見えるような非球面レンズを用いる。また、この非球面レンズを用いる場合には、撮像面で中心部から周辺部に向かうに従って射出瞳距離が単調に増加する。このように、撮像面の位置に応じて、射出瞳距離が変化するため、射出瞳距離に対して補正（瞳補正）を行う必要がある。
　例えば、撮像面の中心での瞳射出距離をｄ１とし、撮像面の端部での瞳射出距離をｄ２とし、射出瞳距離が単調に増加する場合を想定する。この場合には、（ｄ１＋ｄ２）／２＜ｄ＜ｄ２の関係を満たす射出瞳距離ｄに対して瞳補正を行うことができる。
　［撮像素子の製造工程例］
　図３乃至図１０は、本技術の第１の実施の形態における撮像素子１００の製造工程の一例を示す図である。図３乃至図１０では、シリコンエピタキシャル工程とイオン注入工程とを繰り返し行うことにより、フォトダイオードのシリコン膜厚を厚膜化する例を示す。これにより感度を向上させることができる。
　図３乃至図７には、第１フォトダイオード形成工程を示す。例えば、図７に示す第１フォトダイオード１８９乃至１９１と、トレンチ形状１８１とがシリコンウェーハ１８０に形成される。
　図３には、マーク形成工程を示す。例えば、シリコンウェーハ１８０の表面を酸化させて酸化膜１７５を形成し、フォトリソグラフィ工程を経て、ドライエッチングを行うことによりシリコンウェーハ１８０にトレンチ形状１８１が形成される。
　図４には、レジスト形成工程を示す。例えば、フォトリソグラフィ工程を行うことによりシリコンウェーハ１８０にレジスト１８２乃至１８５が形成される。
　図５には、イオン注入工程を示す。例えば、イオン注入を行うことによりシリコンウェーハ１８０にフォトダイオードのＮ型領域１８６乃至１８８が形成される。また、図５では、グレーを付した領域をＰ型領域として示す。なお、Ｐ型領域およびＮ型領域の何れについてもパターニング後にイオン注入することにより形成される。
　図６には、レジスト剥離工程を示す。例えば、レジスト剥離工程を行うことによりシリコンウェーハ１８０に形成されていたレジスト１８２乃至１８５が剥離される。
　図７には、酸化膜剥離工程およびエピ（シリコンエピタキシャル）工程を示す。例えば、酸化膜剥離工程を行うことによりシリコンウェーハ１８０から酸化膜１７５が剥離される。続いて、シリコンエピタキシャル工程が行われ、第１フォトダイオード１８９乃至１９１が形成される。
　図８には、シリコンエピタキシャル工程を示す。例えば、エピタキシャル層１９２が形成される。また、トレンチ形状１８１の溝は、溝形状のままエピタキシャル成長し、トレンチ形状１９３となる。
　図９には、画素トランジスタ形成工程および配線工程を示す。例えば、第２フォトダイオード１９４乃至１９６が形成され、画素トランジスタ１９７乃至１９９が形成される。また、各配線が形成される。
　図１０には、裏面化工程を示す。なお、図３乃至図１０では、説明の容易のため、フォトダイオードに瞳補正をかけない場合のフォトダイオード形成の一例を示す。フォトダイオードに瞳補正をかける場合には、図３乃至図１０に示す製造工程において、図１および図２に示すように、フォトダイオード開口部をずらすようにする。すなわち、図１および図２に示すように、フォトダイオード開口部の領域を、上述したずらし量に従って、ずらすことにより、フォトダイオードに瞳補正をかけることができる。このように、本技術の第１の実施の形態では、撮像素子の受光面において隣接するフォトダイオード間の間隔を、撮像素子の受光面における位置に応じて変更するように、撮像素子を製造する。これにより、混色、シェーディングを抑制することができる。
　ここで、ＣＭＯＳセンサ（赤外線センサ含む）では、感度を得るため、フォトダイオードの長さ（光軸方向の長さ）を長く（深く）する必要がある。しかしながら、フォトダイオードを長くすると、斜めに入射する光により混色が発生することがある。そこで、本技術の第１の実施の形態では、シリコンエピタキシャルを使用してフォトダイオードを積層にすることにより、フォトダイオードに瞳補正をかける。
　例えば、図１に示すように、撮像素子１００の受光面における周辺部には、光Ｌ１１乃至Ｌ１３が斜めに入射する。この場合でも、フォトダイオードには瞳補正がされているため、斜めに入射する光Ｌ１１乃至Ｌ１３による混色を抑制することができる。また、撮像素子１００の感度を向上させることができる。
　このように、本技術の第１の実施の形態によれば、フォトダイオードにも瞳補正をかけることができる。また、フォトダイオードにも瞳補正をかけることができるため、ＯＣＬ、ＯＣＣＦの補正量の自由度を向上させることができる。
　ここで、例えば、チップを２段重ねして形成される撮像素子が存在する。ただし、チップ２段重ねの撮像素子は、配線層領域で感度ロスが大きくなる。このため、感度ロスを減少させることが重要である。
　また、リソグラフィとイオン注入との繰り返しにより、フォトダイオードを斜めにずらして形成する表面照射型ＣＭＯＳセンサが存在する。この表面照射型ＣＭＯＳセンサは、画素ピッチ、画素トランジスタ、画素共有方法等によりフォトダイオード開口位置が決まる。このため、非対称な配置となり、瞳補正をかけるＯＣＬ、ＯＣＣＦに対し、フォトダイオードを最適な位置に配置することが困難であるため、混色が悪化するおそれがある。
　これに対して、本技術の第１の実施の形態では、ＯＣＬ、ＯＣＣＦ、画素間遮光膜、メタル配線等について瞳補正をかけるとともに、フォトダイオードについても瞳補正をかけることができる。これにより、混色やシェーディングを抑制することができる。
　また、イオン注入でフォトダイオードを形成する場合には、イオン注入装置のエネルギー律速があり、深いフォトダイオードを形成できないおそれがある。これに対して、本技術の第１の実施の形態では、シリコンエピタキシャル、イオン注入を繰り返し行うことにより、フォトダイオードのシリコン膜厚を厚膜化することができる。すなわち、深いフォトダイオードを形成することができる。これにより、赤外線、近赤外線の感度を向上させることができる。また、フォトダイオード（開口部）に瞳補正をかけることができ、混色を抑制することができるとともに、シェーディングを抑制することができる。
　このように、画素間遮光膜および各レンズ（ＯＣＬ、ＯＣＣＦ）について線形補正（または、非線形補正）をかけるとともに、フォトダイオードについても線形補正（または、非線形補正）をかけるようにする。また、画素間遮光膜、各レンズ（ＯＣＬ、ＯＣＣＦ）、フォトダイオードに線形補正（または、非線形補正）をかけることにより、混色やシェーディングに強い撮像素子を実現することができる。すなわち、撮像素子により生成される画像データの画質を向上させることができる。また、厚膜に対する限界を無くすことができる。
　＜２．第２の実施の形態＞
　本技術の第１の実施の形態では、裏面照射型ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子の例を示した。本技術の第２の実施の形態では、表面照射型ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子の例を示す。
　［撮像素子の構成例］
　図１１は、本技術の第２の実施の形態における撮像素子２００の構成例を示す断面図である。図１１では、撮像素子２００の周辺部（受光面における周辺側の領域）の構成例を示す。
　撮像素子２００は、ＯＣＬ２１１乃至２１４と、ＯＣＣＦ２２１乃至２２４と、メタル配線２３１乃至２３８と、画素トランジスタ２４１乃至２４４と、フォトダイオード２５１乃至２５６とを備える。撮像素子２００は、例えば、表面照射型ＣＭＯＳセンサにより実現される。
　ＯＣＬ２１１乃至２１４、ＯＣＣＦ２２１乃至２２４、画素トランジスタ２４１乃至２４４、および、フォトダイオード２５１乃至２５６は、図１に示す同一名称の各部に対応する。このため、ここでの詳細な説明を省略する。
　［撮像素子の製造工程例］
　図１２および図１３は、本技術の第２の実施の形態における撮像素子２００の製造工程の一例を示す図である。なお、撮像素子２００の製造工程は、図３乃至図８に示す製造工程（第１フォトダイオード形成工程）と共通するため、ここでは、図３乃至図８に示す製造工程以降の製造工程についてのみ説明する。
　図１２には、図８に示すシリコンエピタキシャル工程の後に行われる表面酸化工程を示す。例えば、シリコンエピタキシャル工程により形成されたエピタキシャル層１９２の表面を酸化させて酸化膜２７２を形成する。なお、第１フォトダイオード２６１乃至２６３、トレンチ形状２７１は、図８に示す第１フォトダイオード１８９乃至１９１、トレンチ形状１９３に対応する。
　図１３には、フォトダイオード形成工程を示す。例えば、フォトダイオードのＮ型領域（第１フォトダイオード２６１乃至２６３）が形成され、フォトダイオードのＰ型領域２７３乃至２７５が形成され、レジスト２７６乃至２７８が形成される。
　＜３．第３の実施の形態＞
　本技術の第１および第２の実施の形態では、２段のシリコンエピタキシャルの撮像素子の例を示した。本技術の第３の実施の形態では、３段以上の多段シリコンエピタキシャルの撮像素子の例を示す。
　［撮像素子の構成例］
　図１４は、本技術の第３の実施の形態における撮像素子３００の構成例を示す断面図である。図１４では、撮像素子３００の周辺部（受光面における周辺側の領域）の構成例を示す。
　撮像素子３００は、ＯＣＬ３１１乃至３１４と、ＯＣＣＦ３２１乃至３２４と、画素間遮光膜３３１乃至３３４と、フォトダイオード３４１乃至３４９と、画素トランジスタ３５１乃至３５３とを備える。なお、これらは、図１に示す同一名称の各部に対応する。このため、ここでの詳細な説明を省略する。
　また、撮像素子３００の製造工程については、フォトリソグラフィ工程のパターンを変更して、フォトダイオードの位置をずらす点が異なるが、これ以外は、図３乃至図１０と共通する。このため、ここでの詳細な説明を省略する。
　［撮像素子の構成例］
　図１５は、本技術の第３の実施の形態における撮像素子４００の構成例を示す断面図である。図１５では、撮像素子４００の周辺部（受光面における周辺側の領域）の構成例を示す。
　撮像素子４００は、ＯＣＬ４１１乃至４１４と、ＯＣＣＦ４２１乃至４２４と、メタル配線４３１乃至４３８と、画素トランジスタ４４１乃至４４４と、フォトダイオード４５１乃至４５９とを備える。なお、これらは、図１１に示す同一名称の各部に対応する。このため、ここでの詳細な説明を省略する。
　また、撮像素子４００の製造工程については、フォトリソグラフィ工程のパターンを変更して、フォトダイオードの位置をずらす点が異なるが、これ以外は、図３乃至図８、図１２、図１３と共通する。このため、ここでの詳細な説明を省略する。
　なお、本技術の実施の形態では、撮像素子１００、２００、３００、４００の例を示した。ただし、撮像素子１００、２００、３００、４００を具備する撮像装置についても本技術の実施の形態を適用することができる。また、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ等の電子機器、情報処理装置についても本技術の実施の形態を適用することができる。
　なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）
　受光面において隣接する受光素子間の間隔が前記受光面における位置に応じて変更されている撮像素子。
（２）
　前記撮像素子は、裏面照射型ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサであり、
　画素トランジスタ側においては、前記隣接する受光素子間が等間隔となるように前記受光素子が形成され、光入射側においては、前記隣接する受光素子間の間隔が前記受光面における位置に応じて異なるように前記受光素子が形成される
前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
　前記受光素子は、当該受光素子の開口部から入射する光の光路に沿うように形成される前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）
　前記受光素子は、複数に分割されてシリコンエピタキシャルで形成される前記（１）から（３）のいずれかに記載の撮像素子。
（５）
　前記受光面において前記隣接する受光素子間の間隔が前記受光面における中心から画角端に向かうに従って線形または非線形で変更される前記（１）から（４）のいずれかに記載の撮像素子。
（６）
　前記隣接する受光素子間に設置される画素間遮光膜の間隔が前記受光面における位置に応じて変更される前記（１）から（５）のいずれかに記載の撮像素子。
（７）
　前記受光素子に設置されるレンズの間隔が前記受光面における位置に応じて変更される請求項１記載の前記（１）から（６）のいずれかに記載の撮像素子。
（８）
　受光面において隣接する受光素子間の間隔が前記受光面における位置に応じて変更されている撮像素子を具備する撮像装置。
（９）
　シリコンエピタキシャル工程とイオン注入工程とを繰り返し行うことによりフォトダイオードを積層化するとともに、撮像素子の受光面において隣接する前記フォトダイオード間の間隔を前記受光面における位置に応じて各層で変更する撮像素子の製造方法。
　１００、２００、３００、４００　撮像素子
　１１１～１１４、２１１～２１４、３１１～３１４、４１１～４１４　ＯＣＬ
　１２１～１２４、２２１～２２４、３２１～３２４、４２１～４２４　ＯＣＣＦ
　１３１～１３４、３３１～３３４　画素間遮光膜
　１４１～１４６　フォトダイオード
　１５１～１５３、２４１～２４４、３５１～３５３、４４１～４４４　画素トランジスタ
　１６０　画素エリア
　１７０　画素
　１７１　フォトダイオード開口部
　２３１～２３８、４３１-４３８　メタル配線

Claims (9)

  1. 　受光面において隣接する受光素子間の間隔が前記受光面における位置に応じて変更されている撮像素子。
  2. 　前記撮像素子は、裏面照射型ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサであり、
    　画素トランジスタ側においては、前記隣接する受光素子間が等間隔となるように前記受光素子が形成され、光入射側においては、前記隣接する受光素子間の間隔が前記受光面における位置に応じて異なるように前記受光素子が形成される
    請求項１記載の撮像素子。
  3. 　前記受光素子は、当該受光素子の開口部から入射する光の光路に沿うように形成される請求項１記載の撮像素子。
  4. 　前記受光素子は、複数に分割されてシリコンエピタキシャルで形成される請求項１記載の撮像素子。
  5. 　前記受光面において前記隣接する受光素子間の間隔が前記受光面における中心から画角端に向かうに従って線形または非線形で変更される請求項１記載の撮像素子。
  6. 　前記隣接する受光素子間に設置される画素間遮光膜の間隔が前記受光面における位置に応じて変更される請求項１記載の撮像素子。
  7. 　前記受光素子に設置されるレンズの間隔が前記受光面における位置に応じて変更される請求項１記載の撮像素子。
  8. 　受光面において隣接する受光素子間の間隔が前記受光面における位置に応じて変更されている撮像素子を具備する撮像装置。
  9. 　シリコンエピタキシャル工程とイオン注入工程とを繰り返し行うことによりフォトダイオードを積層化するとともに、撮像素子の受光面において隣接する前記フォトダイオード間の間隔を前記受光面における位置に応じて各層で変更する撮像素子の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020189103A1 (ja) * 2019-03-19 2020-09-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 センサチップ及び電子機器
WO2021100447A1 (ja) * 2019-11-20 2021-05-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器
WO2024075253A1 (ja) * 2022-10-06 2024-04-11 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置および電子機器

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016047282A1 (ja) 2014-09-24 2016-03-31 ソニー株式会社 撮像素子、撮像装置および撮像素子の製造方法
KR102549621B1 (ko) 2016-09-02 2023-06-28 삼성전자주식회사 반도체 장치
US20220382410A1 (en) * 2021-05-28 2022-12-01 Qualcomm Incorporated Verification of a user input of a user interface

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06140609A (ja) * 1992-10-29 1994-05-20 Sony Corp 固体撮像装置
WO2002067333A1 (en) * 2001-02-21 2002-08-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2006261249A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Canon Inc 固体撮像素子
JP2010118479A (ja) * 2008-11-12 2010-05-27 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
JP2012070006A (ja) * 2011-12-26 2012-04-05 Sony Corp 固体撮像素子
JP2013038383A (ja) * 2011-07-12 2013-02-21 Sony Corp 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法、および電子機器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9932277B2 (en) 2010-11-02 2018-04-03 Advansix Resins & Chemicals Llc Method for producing ammonium sulfate nitrate
WO2014080625A1 (ja) * 2012-11-22 2014-05-30 株式会社ニコン 撮像素子および撮像ユニット
TWI757788B (zh) * 2014-06-27 2022-03-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 攝像裝置及電子裝置
JP6521586B2 (ja) * 2014-07-31 2019-05-29 キヤノン株式会社 固体撮像素子および撮像システム
JP2016058818A (ja) * 2014-09-08 2016-04-21 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
WO2016047282A1 (ja) 2014-09-24 2016-03-31 ソニー株式会社 撮像素子、撮像装置および撮像素子の製造方法
KR102363433B1 (ko) * 2015-01-15 2022-02-16 삼성전자주식회사 이미지 센서
CN107210305A (zh) * 2015-02-13 2017-09-26 瑞萨电子株式会社 半导体器件及其制造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06140609A (ja) * 1992-10-29 1994-05-20 Sony Corp 固体撮像装置
WO2002067333A1 (en) * 2001-02-21 2002-08-29 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2006261249A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Canon Inc 固体撮像素子
JP2010118479A (ja) * 2008-11-12 2010-05-27 Sony Corp 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、及び電子機器
JP2013038383A (ja) * 2011-07-12 2013-02-21 Sony Corp 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法、および電子機器
JP2012070006A (ja) * 2011-12-26 2012-04-05 Sony Corp 固体撮像素子

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020189103A1 (ja) * 2019-03-19 2020-09-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 センサチップ及び電子機器
WO2021100447A1 (ja) * 2019-11-20 2021-05-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子機器
WO2024075253A1 (ja) * 2022-10-06 2024-04-11 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置および電子機器

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