WO2021215337A1 - 固体撮像素子および電子機器 - Google Patents

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solid
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佳明 桝田
和芳 山下
槙一郎 栗原
章悟 黒木
祐介 上坂
俊起 坂元
広行 河野
政利 岩本
寺田　尚史
慎太郎 中食
進大 小林
荒井　千広
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a solid-state image sensor and an electronic device.
  • a solid-state image sensor capable of simultaneously acquiring a visible light image and an infrared image has been known.
  • a light receiving pixel that receives visible light and a light receiving pixel that receives infrared light are formed side by side in the same pixel array portion (see, for example, Patent Document 1).
  • the visible light receiving pixel and the infrared light receiving pixel are formed in the same pixel array portion, the infrared light incident on the infrared light receiving pixel leaks into the adjacent receiving pixel, and the adjacent receiving pixel There is a risk of color mixing.
  • a solid-state image sensor includes a first light receiving pixel, a second light receiving pixel, and a metal layer.
  • the first light receiving pixel receives visible light.
  • the second light receiving pixel receives infrared light.
  • the metal layer is provided so as to face at least one of the photoelectric conversion part of the first light receiving pixel and the photoelectric conversion part of the second light receiving pixel on the side opposite to the light incident side, and is mainly composed of tungsten. be.
  • a solid-state image sensor capable of simultaneously acquiring a visible light image and an infrared image.
  • a light receiving pixel that receives visible light and a light receiving pixel that receives infrared light are formed side by side in the same pixel array portion.
  • the visible light receiving pixel and the infrared light receiving pixel are formed in the same pixel array portion, the infrared light incident on the infrared light receiving pixel leaks into the adjacent receiving pixel, and the adjacent receiving pixel There is a risk of color mixing.
  • infrared light has a longer wavelength than visible light and therefore has a longer optical path length, so that infrared light that has passed through a photodiode is reflected by the lower wiring layer and easily leaks to adjacent light receiving pixels. Is.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing a schematic configuration example of the solid-state image sensor 1 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the solid-state image sensor 1 which is a CMOS image sensor includes a pixel array unit 10, a system control unit 12, a vertical drive unit 13, a column readout circuit unit 14, a column signal processing unit 15, and the column signal processing unit 15.
  • a horizontal drive unit 16 and a signal processing unit 17 are provided.
  • the pixel array unit 10, the system control unit 12, the vertical drive unit 13, the column readout circuit unit 14, the column signal processing unit 15, the horizontal drive unit 16, and the signal processing unit 17 are electrically connected on the same semiconductor substrate. It is provided on a plurality of laminated semiconductor substrates.
  • the pixel array unit 10 is an effective unit having a photoelectric conversion element (photodiode PD (see FIG. 4) or the like) capable of photoelectrically converting an amount of electric charge according to the amount of incident light, accumulating it inside, and outputting it as a signal.
  • Pixels (hereinafter, also referred to as unit pixels) 11 are two-dimensionally arranged in a matrix.
  • the pixel array unit 10 includes, in addition to the effective unit pixel 11, a dummy unit pixel having a structure that does not have a photodiode PD or the like, a light-shielding unit pixel that blocks light incident from the outside by blocking the light-receiving surface, and the like. May include areas arranged in rows and / or columns.
  • the light-shielding unit pixel may have the same configuration as the effective unit pixel 11 except that the light-receiving surface is shielded from light. Further, in the following, the light charge of the amount of charge corresponding to the amount of incident light may be simply referred to as "charge”, and the unit pixel 11 may be simply referred to as "pixel".
  • pixel drive lines LD are formed for each row along the left-right direction (arrangement direction of pixels in the pixel row) with respect to the matrix-like pixel array, and vertical pixel wiring is performed for each column.
  • the LV is formed along the vertical direction (arrangement direction of pixels in the pixel array) in the drawing.
  • One end of the pixel drive line LD is connected to the output end corresponding to each line of the vertical drive unit 13.
  • the column reading circuit unit 14 includes at least a circuit that supplies a constant current to the unit pixel 11 in the selected row in the pixel array unit 10 for each column, a current mirror circuit, and a changeover switch for the unit pixel 11 to be read.
  • the column readout circuit unit 14 constitutes an amplifier together with the transistors in the selected pixels in the pixel array unit 10, converts the optical charge signal into a voltage signal, and outputs the light charge signal to the vertical pixel wiring LV.
  • the vertical drive unit 13 includes a shift register, an address decoder, and the like, and drives each unit pixel 11 of the pixel array unit 10 at the same time for all pixels or in line units. Although the specific configuration of the vertical drive unit 13 is not shown, it has a read scanning system and a sweep scanning system or a batch sweep and batch transfer system.
  • the read-out scanning system selectively scans the unit pixels 11 of the pixel array unit 10 row by row in order to read the pixel signal from the unit pixels 11.
  • sweep scanning is performed ahead of the read scan performed by the read scan system by the time of the shutter speed.
  • batch sweeping is performed prior to batch transfer by the time of shutter speed.
  • unnecessary charges are swept (reset) from the photodiode PD or the like of the unit pixel 11 of the read line.
  • electronic shutter operation is performed by sweeping out (resetting) unnecessary charges.
  • the electronic shutter operation refers to an operation of discarding unnecessary light charges accumulated in the photodiode PD or the like until just before and starting a new exposure (starting the accumulation of light charges).
  • the signal read by the read operation by the read scanning system corresponds to the amount of light incidented after the read operation or the electronic shutter operation immediately before that.
  • the period from the read timing by the immediately preceding read operation or the sweep timing by the electronic shutter operation to the read timing by the current read operation is the light charge accumulation time (exposure time) in the unit pixel 11.
  • the time from batch sweeping to batch transfer is the accumulated time (exposure time).
  • the pixel signal output from each unit pixel 11 of the pixel row selectively scanned by the vertical drive unit 13 is supplied to the column signal processing unit 15 through each of the vertical pixel wiring LVs.
  • the column signal processing unit 15 performs predetermined signal processing on the pixel signal output from each unit pixel 11 of the selected row through the vertical pixel wiring LV for each pixel column of the pixel array unit 10, and after the signal processing, the column signal processing unit 15 performs predetermined signal processing. Temporarily holds the pixel signal.
  • the column signal processing unit 15 performs at least noise removal processing, for example, CDS (Correlated Double Sampling) processing as signal processing.
  • CDS Correlated Double Sampling
  • the CDS processing by the column signal processing unit 15 removes pixel-specific fixed pattern noise such as reset noise and threshold variation of the amplification transistor AMP.
  • the column signal processing unit 15 may be provided with, for example, an AD conversion function so as to output the pixel signal as a digital signal.
  • the horizontal drive unit 16 includes a shift register, an address decoder, and the like, and sequentially selects unit circuits corresponding to the pixel strings of the column signal processing unit 15. By the selective scanning by the horizontal drive unit 16, the pixel signals signal-processed by the column signal processing unit 15 are sequentially output to the signal processing unit 17.
  • the system control unit 12 includes a timing generator that generates various timing signals, and based on the various timing signals generated by the timing generator, the vertical drive unit 13, the column signal processing unit 15, the horizontal drive unit 16, and the like Drive control is performed.
  • the solid-state image sensor 1 further includes a signal processing unit 17 and a data storage unit (not shown).
  • the signal processing unit 17 has at least an addition processing function, and performs various signal processing such as addition processing on the pixel signal output from the column signal processing unit 15.
  • the data storage unit temporarily stores the data required for the signal processing in the signal processing unit 17.
  • the signal processing unit 17 and the data storage unit may be processed by an external signal processing unit provided on a substrate different from the solid-state image sensor 1, for example, a DSP (Digital Signal Processor) or software, or the solid-state image sensor. It may be mounted on the same substrate as 1.
  • DSP Digital Signal Processor
  • FIG. 2 is a plan view showing an example of the pixel array unit 10 according to the embodiment of the present disclosure.
  • a plurality of unit pixels 11 are arranged side by side in a matrix in the pixel array unit 10 according to the embodiment.
  • the plurality of unit pixels 11 include an R pixel 11R that receives red light, a G pixel 11G that receives green light, a B pixel 11B that receives blue light, and an IR pixel that receives infrared light. 11IR and is included.
  • the R pixel 11R, G pixel 11G, and B pixel 11B are examples of the first light receiving pixel, and are also collectively referred to as "visible light pixels" below. Further, the IR pixel 11IR is an example of the second light receiving pixel.
  • a separation region 23 is provided between adjacent unit pixels 11.
  • the separation regions 23 are arranged in a grid pattern in a plan view in the pixel array unit 10.
  • visible light pixels of the same type may be arranged in an L shape, and IR pixels 11IR may be arranged in the remaining portions.
  • FIG. 3 is a plan view showing another example of the pixel array unit 10 according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the embodiment of the present disclosure, and is a view corresponding to the cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the pixel array unit 10 includes a semiconductor layer 20, a wiring layer 30, and an optical layer 40. Then, in the pixel array unit 10, the optical layer 40, the semiconductor layer 20, and the wiring layer 30 are laminated in this order from the side where the light L from the outside is incident (hereinafter, also referred to as the light incident side).
  • the semiconductor layer 20 has a first conductive type (for example, P type) semiconductor region 21 and a second conductive type (for example, N type) semiconductor region 22. Then, the second conductive type semiconductor region 22 is formed in the first conductive type semiconductor region 21 in pixel units, so that the photodiode PD by the PN junction is formed.
  • a photodiode PD is an example of a photoelectric conversion unit.
  • the semiconductor layer 20 is provided with the above-mentioned separation region 23.
  • the separation region 23 separates the photodiode PDs of the unit pixels 11 adjacent to each other.
  • the separation region 23 is formed by, for example, a trench provided by digging the semiconductor region 22. Further, the separation region 23 is provided with a light-shielding wall 24 and a metal oxide film 25.
  • the light-shielding wall 24 is a wall-shaped film provided along the separation region 23 in a plan view and shields light obliquely incident from adjacent unit pixels 11. By providing such a light-shielding wall 24, it is possible to suppress the incident of light transmitted through the adjacent unit pixels 11, so that the occurrence of color mixing can be suppressed.
  • the light-shielding wall 24 is made of a material having a light-shielding property such as various metals (tungsten, aluminum, silver, copper and alloys thereof) and a black organic film. Further, in the embodiment, the light-shielding wall 24 does not penetrate the semiconductor layer 20 and extends from the surface of the semiconductor layer 20 on the light incident side to the middle of the semiconductor layer 20.
  • the metal oxide film 25 is provided so as to cover the light-shielding wall 24 in the separation region 23. Further, the metal oxide film 25 is provided so as to cover the surface of the semiconductor region 21 on the light incident side.
  • the metal oxide film 25 is made of, for example, a material having a fixed charge (for example, hafnium oxide, tantalum oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, etc.).
  • an antireflection film, an insulating film, or the like may be separately provided between the metal oxide film 25 and the light-shielding wall 24.
  • the wiring layer 30 is arranged on the surface of the semiconductor layer 20 opposite to the light incident side.
  • the wiring layer 30 is configured by forming a plurality of layers of wiring 32 and a plurality of pixel transistors 33 in the interlayer insulating film 31.
  • the plurality of pixel transistors 33 read out the electric charge accumulated in the photodiode PD and the like.
  • the wiring layer 30 according to the embodiment further has a metal layer 34 composed of a metal containing tungsten as a main component.
  • the metal layer 34 is provided on the light incident side of the wiring 32 of the plurality of layers in each unit pixel 11. Details of the metal layer 34 will be described later.
  • the optical layer 40 is arranged on the surface of the semiconductor layer 20 on the light incident side.
  • the optical layer 40 includes an IR cut filter 41, a flattening film 42, a color filter 43, and an OCL (On-Chip Lens) 44.
  • the IR cut filter 41 is formed of an organic material to which a near-infrared absorbing dye is added as an organic coloring material.
  • the IR cut filter 41 is arranged on the light incident side surface of the semiconductor layer 20 in the visible light pixels (R pixel 11R, G pixel 11G and B pixel 11B), and is arranged on the light incident side surface of the semiconductor layer 20 in the IR pixel 11IR. Is not placed in. Details of the IR cut filter 41 will be described later.
  • the flattening film 42 is provided to flatten the surface on which the color filter 43 and the OCL 44 are formed and to avoid unevenness generated in the rotary coating process when forming the color filter 43 and the OCL 44.
  • the flattening film 42 is formed of, for example, an organic material (for example, acrylic resin).
  • the flattening film 42 is not limited to the case where it is formed of an organic material, and may be formed of silicon oxide, silicon nitride, or the like.
  • the flattening film 42 is in direct contact with the metal oxide film 25 of the semiconductor layer 20 in the IR pixel 11IR.
  • the color filter 43 is an optical filter that transmits light of a predetermined wavelength among the light L focused by the OCL 44.
  • the color filter 43 is arranged on the surface of the flattening film 42 on the light incident side of the visible light pixels (R pixel 11R, G pixel 11G, and B pixel 11B).
  • the color filter 43 includes, for example, a color filter 43R that transmits red light, a color filter 43G that transmits green light, and a color filter 43B that transmits blue light.
  • the color filter 43R is provided on the R pixel 11R
  • the color filter 43G is provided on the G pixel 11G
  • the color filter 43B is provided on the B pixel 11B. Further, in the embodiment, the color filter 43 is not arranged on the IR pixel 11IR.
  • the OCL 44 is a lens provided for each unit pixel 11 and condensing the light L on the photodiode PD of each unit pixel 11.
  • OCL44 is made of, for example, an acrylic resin or the like. Further, as described above, since the color filter 43 is not provided on the IR pixel 11IR, the OCL 44 is in direct contact with the flattening film 42 on the IR pixel 11IR.
  • a light-shielding wall 45 is provided at a position corresponding to the separation region 23.
  • the light-shielding wall 45 is a wall-shaped film that shields light obliquely incident from adjacent unit pixels 11, and is provided so as to be connected to the light-shielding wall 24.
  • the light-shielding wall 45 By providing the light-shielding wall 45, it is possible to suppress the incident of light transmitted through the IR cut filter 41 and the flattening film 42 of the adjacent unit pixel 11, so that the occurrence of color mixing can be suppressed.
  • the light-shielding wall 45 is made of, for example, aluminum or tungsten.
  • the occurrence of color mixing can be suppressed by arranging the metal layer 34 made of a metal containing tungsten as a main component in each unit pixel 11. The reason for this will be described below.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the function of the metal layer 34 according to the embodiment of the present disclosure. If the metal layer 34 is not provided in each unit pixel 11, among the light L incident on the IR pixel 11IR, the light L that has passed through the semiconductor layer 20 is reflected by the wiring 32 as stray light Ls and is adjacent to the light L. It leaks into the unit pixel 11.
  • Infrared light in particular has a longer wavelength than visible light, so that the optical path length is longer. Therefore, the phenomenon of leaking into the adjacent unit pixel 11 as stray light Ls is remarkably observed. Further, since copper or a copper alloy used as the wiring 32 has a refractive index significantly different from that of silicon in the infrared region (refractive index n ⁇ 0.3), the leaked stray light Ls is diffusely reflected. As a result, the crosstalk characteristics of the pixel array unit 10 are deteriorated.
  • the metal layer 34 is provided so as to face the photodiode PD of the visible light pixel and the IR pixel 11IR on the side opposite to the light incident side. As a result, as shown in FIG. 5, it is possible to prevent the light L that has passed through the photodiode PD of the IR pixel 11IR from reaching the wiring 32 of the wiring layer 30.
  • the tungsten constituting the metal layer 34 has a refractive index close to that of silicon in the infrared region (refractive index n ⁇ 3.5), so that the light L is reflected by the photodiode PD of the IR pixel 11IR without being diffusely reflected. Because it can be done.
  • the embodiment it is possible to prevent the stray light Ls reflected by the wiring 32 from leaking to the adjacent unit pixel 11, and therefore, in the pixel array unit 10 in which the visible light pixel and the IR pixel 11IR are arranged side by side, the colors are mixed. Occurrence can be suppressed.
  • the main component of the metal layer 34 is tungsten having a high melting point, the metal layer 34 does not significantly deteriorate even in the manufacturing process of the pixel array portion 10 after the metal layer 34 is formed.
  • the manufacturing process of 34 can be easily incorporated.
  • the metal layer 34 is composed of a metal containing tungsten as a main component is shown, but the metal layer 34 does not necessarily have to contain tungsten as a main component.
  • a material having a refractive index of 1 or more in the infrared region may be used as the metal layer 34.
  • This also makes it possible to reflect the light L on the photodiode PD of the IR pixel 11IR without diffusely reflecting it, so that the generation of color mixing caused by the IR pixel 11IR can be suppressed.
  • a material having an electric resistance of 20 ( ⁇ m) or less may be used as the metal layer 34.
  • the light L can be reflected by the photodiode PD of the IR pixel 11IR without being diffusely reflected, so that the generation of color mixing caused by the IR pixel 11IR can be suppressed.
  • the metal layer 34 is provided in the wiring layer 30 on the light incident side of the wiring 32 having a plurality of layers. As a result, it is possible to further prevent the light L that has passed through the photodiode PD of the IR pixel 11IR from reaching the wiring 32 of the wiring layer 30.
  • the embodiment it is possible to further suppress the occurrence of color mixing in the pixel array unit 10 in which the visible light pixels and the IR pixels 11IR are arranged side by side.
  • the metal layer 34 may be connected to the ground potential via a wiring (not shown). As a result, in the manufacturing process of the pixel array unit 10, it is possible to suppress the occurrence of arcing caused by the metal layer 34, so that the pixel array unit 10 can be stably manufactured.
  • the metal layer 34 is not limited to the case where it is connected to the ground potential, and the metal layer 34 may function as a part of the wiring 32 of the wiring layer 30. As a result, the wiring 32 can be partially omitted, so that the manufacturing cost of the pixel array unit 10 can be reduced.
  • a barrier metal layer having a high barrier property is provided on at least one main surface of the metal layer 34 (that is, the main surface on the light incident surface side or the main surface on the opposite side to the light incident surface).
  • a barrier metal layer is composed of, for example, a metal such as tantalum, titanium, ruthenium, cobalt, or manganese.
  • the adhesion between the metal layer 34 and the interlayer insulating film 31 can be increased, so that the reliability of the pixel array unit 10 can be improved.
  • the distance between the lower end of the light-shielding wall 24 and the surface of the metal layer 34 in the thickness direction is preferably in the range of 500 (nm) to 1000 (nm). If the distance between the lower end of the light-shielding wall 24 and the surface of the metal layer 34 is smaller than 500 (nm), the light-shielding wall 24 needs to be formed deeper, which increases the manufacturing cost of the pixel array unit 10. It ends up.
  • the manufacturing cost of the pixel array portion 10 can be reduced. At the same time, the occurrence of color mixing can be suppressed.
  • the distance between the lower surface of the semiconductor layer 20 (that is, the interface with the wiring layer 30) and the surface of the metal layer 34 in the thickness direction is preferably in the range of 50 (nm) to 200 (nm). .. If the distance between the lower surface of the semiconductor layer 20 and the surface of the metal layer 34 is smaller than 50 (nm), the insulating property of the semiconductor layer 20 may deteriorate.
  • the distance between the lower surface of the semiconductor layer 20 and the surface of the metal layer 34 is in the range of 50 (nm) to 200 (nm)
  • the reliability of the pixel array unit 10 can be ensured.
  • the occurrence of color mixing can be suppressed.
  • the thickness of the metal layer 34 is preferably in the range of 50 (nm) to 200 (nm). If the thickness of the metal layer 34 is smaller than 50 (nm), it becomes difficult to effectively reflect the light L, so that the effect of suppressing color mixing is reduced.
  • the wiring layer 30 becomes thicker by that amount, which increases the manufacturing cost of the pixel array unit 10.
  • the thickness of the metal layer 34 is in the range of 50 (nm) to 200 (nm)
  • the manufacturing cost of the pixel array portion 10 can be reduced and the occurrence of color mixing can be suppressed. Can be done.
  • each pixel is provided with an on-chip lens, two adjacent pixels are provided with one on-chip lens, and the pixels are adjacent to each other in the matrix direction. Some are provided with one on-chip lens for each of the four pixels, and some are provided with one color filter for each of the four pixels adjacent to each other in the matrix direction.
  • one pixel is defined as one pixel, and the length of one side of one pixel in a plan view is defined as a cell size.
  • a square-shaped pixel in a plan view is divided into two divided pixels having a rectangular shape in a plan view having the same area and used, one pixel in a square shape in a plan view obtained by combining the two divided pixels is used.
  • the length of one side in the plan view of one pixel is defined as the cell size.
  • the solid-state image sensor 1 there is also a pixel array unit in which two types of pixels having different sizes are alternately arranged in two dimensions.
  • the pixel having the shortest distance between the opposite sides is defined as a fine pixel.
  • the cell size is preferably 2.2 ( ⁇ m) or less, and further preferably the cell size is 1.45 ( ⁇ m) or less.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the cell size and the color mixing ratio in the pixel array portion of the reference example.
  • the color mixing ratio sharply increases when the cell size becomes 2.2 ( ⁇ m) or less. That is, in the pixel array portion of the reference example, when the cell size is miniaturized in the range of 2.2 ( ⁇ m) or less, the color mixing increases rapidly, so that it is very difficult to miniaturize.
  • the pixel array unit 10 can suppress the occurrence of color mixing as described above, even if the cell size is miniaturized to 2.2 ( ⁇ m) or less, there is no problem in practical use. Can be obtained.
  • the color mixing ratio increases more rapidly when the cell size becomes 1.45 ( ⁇ m) or less. That is, in the pixel array portion of the reference example, when the cell size is miniaturized in the range of 1.45 ( ⁇ m) or less, the color mixing increases more rapidly, which makes it more difficult to miniaturize.
  • the pixel array unit 10 can suppress the occurrence of color mixing as described above, even if the cell size is miniaturized to 1.45 ( ⁇ m) or less, there is no problem in practical use. Can be obtained.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the first modification of the embodiment of the present disclosure.
  • the arrangement of the metal layer 34 is different from that of the embodiment. Specifically, in the example of FIG. 7, the metal layer 34 is not provided on the visible light pixels (R pixel 11R, G pixel 11G, and B pixel 11B), but is provided only on the IR pixel 11IR.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the second modification of the embodiment of the present disclosure.
  • the arrangement of the metal layer 34 is different from that of the embodiment and the first modification.
  • the metal layer 34 is not provided on the IR pixel 11IR, but is provided only on the visible light pixels (R pixel 11R, G pixel 11G, and B pixel 11B). That is, in the second modification, the metal layer 34 is provided so as to face the photodiode PD of the visible light pixel on the side opposite to the light incident side.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the function of the metal layer 34 according to the second modification of the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the third modification of the embodiment of the present disclosure.
  • a metal layer 34 is provided inside the semiconductor layer 20 so as to face the photodiode PD of the visible light pixel and the IR pixel 11IR on the side opposite to the light incident side. ..
  • FIG. 11 is a plan view showing an example of the configuration and arrangement of the metal layer 34 according to the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 11, in one unit pixel 11, the metal layer 34 may be arranged as large as possible within a range that does not interfere with other components (for example, the pixel transistor 33).
  • the metal layer 34 according to the embodiment may be arranged so as not to overlap with the pixel transistor 33 in a plan view.
  • the metal layer 34 can be made thin, and the entire wiring layer 30 can be made thin, so that the manufacturing cost of the pixel array unit 10 can be reduced.
  • FIG. 12 is a plan view showing another example of the configuration and arrangement of the metal layer 34 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the metal layer 34 may have a gap of 34 g in a plan view. As a result, optical interference due to variations in film thickness between the semiconductor layer 20 and the metal layer 34 can be suppressed.
  • the width of the gap 34 g provided in the metal layer 34 is, for example, a width of X or more calculated by the following formula (1) when the wavelength of light is ⁇ 1 (nm) and the refractive index of the interlayer insulating film 31 is n1. It is good to set it to.
  • X ⁇ 1 / n1 / 2 ...
  • the width X of the gap 34g provided in the metal layer 34 is set to 850 / (1.5) / 2 ⁇ 283 (nm) or more. good.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • the metal layer 34 has a riding portion 34r, and the riding top 34r may be arranged so as to ride on the side opposite to the light incident side of the pixel transistor 33.
  • FIG. 14 is a plan view showing an example of the configuration and arrangement of the metal layer 34 according to the modified example 4 of the embodiment of the present disclosure.
  • the area of the metal layer 34 in one unit pixel 11 can be maximized, so that the light L that has passed through the photodiode PD of the IR pixel 11IR becomes stray light Ls (see FIG. 5) in the adjacent unit pixel 11. Leakage can be further suppressed. Therefore, according to the modified example 4, the occurrence of color mixing can be further suppressed.
  • the light L before reaching the riding portion 34r of the metal layer 34 can be absorbed by the polysilicon of the pixel transistor 33. Therefore, according to the modified example 4, since the amount of the light L itself reaching the metal layer 34 can be reduced, it is possible to further suppress the leakage of the stray light Ls to the adjacent unit pixel 11.
  • the direction of the side of the portion of the pixel transistor 33 that is ridden on the riding top 34r is not parallel to the direction of the side of the riding top 34r.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 5 of the embodiment of the present disclosure.
  • the metal layer 34 may be multi-layered.
  • the metal layer 34 of the modified example 5 has, for example, a three-layer structure having a metal layer 34a, a metal layer 34b, and a metal layer 34c in order from the light incident side.
  • the first metal layer 34a does not receive all the light L, but the light L is transmitted through the lower metal layers 34b and 34c so that the lower metal layers 34b and 34c receive the light L. Can be absorbed, interfered with and diffracted.
  • the metal layer 34a, the metal layer 34b, and the metal layer 34c may all be a solid film (a film having no gap 34 g (see FIG. 12)) or a film having a gap 34 g. There may be.
  • the first metal layer 34a is vertically striped
  • the second metal layer 34b is horizontally striped
  • the third metal layer 34c complements them. It may be in the shape of dots.
  • 16 to 18 are plan views showing an example of the metal layers 34a to 34c according to the modified example 5 of the embodiment of the present disclosure.
  • the width of the gap 34g provided in the metal layer 34a, the metal layer 34b, and the metal layer 34c may be equal to or larger than the width X obtained by the above formula (1).
  • the configurations of the metal layers 34a, 34b, and 34c are not limited to the examples of FIGS. 16 to 18.
  • the third metal layer 34c may be a solid film.
  • the first metal layer 34a has a horizontal stripe shape
  • the second metal layer 34b has a vertical stripe shape
  • the third metal layer 34c has a dot shape (or solid film) that complements them. May be good.
  • first metal layer 34a has an oblique stripe shape
  • second metal layer 34b has an oblique stripe shape in a direction orthogonal to the metal layer 34a
  • third metal layer 34c complements them. It may be dot-shaped (or solid film).
  • FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 6 of the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 19, in the pixel array portion 10 of the modification 6, the light-shielding wall 24 of the separation region 23 is provided so as to penetrate the semiconductor layer 20.
  • the light L reflected by the metal layer 34 can be further suppressed from leaking to the adjacent unit pixel 11, so that the occurrence of color mixing can be further suppressed.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 7 of the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 20, in the pixel array portion 10 of the modified example 7, the light-shielding wall 24 of the separation region 23 is provided so as to penetrate the semiconductor layer 20 and reach the metal layer 34 of the wiring layer 30.
  • the light L reflected by the metal layer 34 can be further suppressed from leaking to the adjacent unit pixel 11, so that the occurrence of color mixing can be further suppressed.
  • the light-shielding wall 24 and the metal layer 34 come into contact with each other via the metal oxide film 25, but the light-shielding wall 24 and the metal layer 34 do not pass through the metal oxide film 25. It may be in direct contact.
  • the metal layer 34 is also fixed at a predetermined potential, so that the metal layer 34 is prevented from being in a floating state. can. Therefore, according to the modified example 7, it is possible to suppress the occurrence of shading in which the sensitivity characteristic in the peripheral region of the imaging region is deteriorated.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 8 of the embodiment of the present disclosure.
  • a transparent wall 26 made of a highly transparent material is provided in the separation region 23 instead of the light-shielding wall 24 made of a light-shielding material. Be done.
  • the metal layer 34 containing tungsten as a main component can reflect the light L to the photodiode PD of the IR pixel 11IR without diffusely reflecting the light L, the occurrence of color mixing can be sufficiently suppressed.
  • the transparent wall 26 of the modified example 8 is composed of, for example, an inorganic material such as silicon oxide, silicon nitrogen oxide, or silicon nitride, or a silica-based organic material.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 9 of the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 22, in the pixel array unit 10 of the modification 9, the convex portion 21a is provided on the surface of the visible light pixel on the light incident side in the semiconductor region 21.
  • the visible light pixel has a so-called moth-eye structure.
  • the shape of the moth-eye structure refers to, for example, the shape of a recess in the semiconductor region 21 on the light incident side, which is dug into an inverted pyramid shape.
  • the light L incident on the visible light pixel is confined in the photodiode PD of the incident visible light pixel to increase the optical path length, so that the sensitivity of the visible light pixel can be improved.
  • the moth-eye structure may be formed in the IR pixel 11IR.
  • This also makes it possible to improve the sensitivity of the IR pixel 11IR because the optical path length can be increased by confining the light L incident on the IR pixel 11IR in the photodiode PD of the incident IR pixel 11IR.
  • the direction of the light L becomes slanted, so that the occurrence of color mixing may increase.
  • the pixel array unit 10 since the occurrence of color mixing can be suppressed as described above, even if at least one of the visible light pixel and the IR pixel 11IR has a moth-eye structure, there is no practical problem. You can get no images. That is, according to the modification 9, the improvement of the sensitivity and the suppression of the color mixing can be achieved at the same time.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 10 of the embodiment of the present disclosure.
  • the width of the light-shielding walls 45 adjacent to each other in the visible light pixel is narrower than the width of the light-shielding walls 45 adjacent to each other in the IR pixel 11IR.
  • visible light having a high focusing rate on the OCL44 can be sufficiently focused on the visible light pixel, and infrared light having a lower focusing rate on the OCL44 than the visible light is a photodiode of the visible light pixel. It is possible to suppress the incident on the PD.
  • the noise of the signal output from the photodiode PD of the visible light pixel can be reduced.
  • the modified example 10 by widening the width between the light-shielding walls 45 adjacent to each other in the IR pixel 11IR, more infrared light having a low focusing rate in the OCL 44 can be incident on the IR pixel 11IR. That is, in the modification 10, the intensity of the signal output from the IR pixel 11IR can be increased.
  • the quality of the signal output from the pixel array unit 10 can be improved.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array portion 10A according to the modified example 11 of the embodiment of the present disclosure.
  • the pixel array unit 10A according to the modification 11 is a so-called surface-illuminated pixel array unit, and the light L is transmitted from the optical layer 40 to the photodiode PD of each unit pixel 11 via the wiring layer 30. Is incident.
  • the metal layer 34 is provided in the wiring layer 30 so as to cover the light incident side of the pixel transistor 33. As a result, it is possible to prevent infrared light from entering the photodiode PD of the adjacent unit pixel 11.
  • the occurrence of color mixing can be suppressed in the surface-illuminated pixel array unit 10A.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 12 of the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 25, in the pixel array portion 10 of the modified example 12, the light-shielding wall 24 of the separation region 23 is provided so as to penetrate the semiconductor layer 20.
  • a light-shielding portion 35 that penetrates from the tip end portion of the light-shielding wall 24 to the wiring 32 of the wiring layer 30 in the light incident direction is provided.
  • the light-shielding portion 35 has a light-shielding wall 35a and a metal oxide film 35b.
  • the light-shielding wall 35a is a wall-shaped film provided along the separation region 23 in a plan view and shields light incident from adjacent unit pixels 11.
  • the metal oxide film 35b is provided in the light-shielding portion 35 so as to cover the light-shielding wall 35a.
  • the light-shielding wall 35a is made of the same material as the light-shielding wall 24, and the metal oxide film 35b is made of the same material as the metal oxide film 25.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 13 of the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 26, in the pixel array portion 10 of the modification 13, the light-shielding wall 24 of the separation region 23 is provided so as to penetrate the semiconductor layer 20.
  • a pair of light-shielding portions 35 penetrating from a position adjacent to the tip end portion of the light-shielding wall 24 to the wiring 32 of the wiring layer 30 in the light incident direction are provided. That is, the pixel array portion 10 according to the modification 13 is configured so that the tip end portion of the light-shielding wall 24 is surrounded by a pair of light-shielding parts 35.
  • the light-shielding wall 24 does not necessarily have to be formed so as to penetrate the semiconductor layer 20.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 14 of the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 27, in the pixel array portion 10 of the modified example 14, the light-shielding wall 24 of the separation region 23 is provided so as to penetrate the semiconductor layer 20 and reach the metal layer 34 of the wiring layer 30.
  • a pair of light-shielding portions 35 penetrating in the light incident direction from a position different from the light-shielding wall 24 in the metal layer 34 to the wiring 32 of the wiring layer 30 is provided. That is, in the modified example 14, the light-shielding wall 24, the metal layer 34, and the light-shielding portion 35 are configured as a portion having an integrated light-shielding function.
  • FIG. 28 is a diagram showing an example of the spectral characteristics of the IR cut filter 41 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the IR cut filter 41 has a spectral characteristic that the transmittance is 30 (%) or less in the wavelength range of 700 (nm) or more, and is particularly absorbed in the wavelength range near 850 (nm). It has a maximum wavelength.
  • the IR cut filter 41 is arranged on the light incident side surface of the semiconductor layer 20 in the visible light pixel, and the semiconductor layer 20 in the IR pixel 11IR It is not placed on the surface on the light incident side.
  • the color filter 43R that transmits red light is arranged in the R pixel 11R
  • the color filter 43G that transmits green light is arranged in the G pixel 11G.
  • a color filter 43B that transmits blue light is arranged in the B pixel 11B.
  • FIG. 29 is a diagram showing an example of the spectral characteristics of each unit pixel according to the embodiment of the present disclosure.
  • the spectral characteristics of the R pixel 11R, the G pixel 11G, and the B pixel 11B are in the infrared light region having a wavelength of about 750 (nm) to 850 (nm). It will take a low transmittance.
  • the IR cut filter 41 in the visible light pixel, the influence of infrared light incident on the visible light pixel can be reduced, so that the signal output from the photodiode PD of the visible light pixel can be reduced. Noise can be reduced.
  • the IR cut filter 41 is not provided on the IR pixel 11IR, as shown in FIG. 29, the spectral characteristics of the IR pixel 11IR are highly transmitted in the infrared light region. Maintain the rate.
  • the intensity of the signal output from the IR pixel 11IR can be increased.
  • the quality of the signal output from the pixel array unit 10 can be improved by providing the IR cut filter 41 only on the visible light pixels.
  • the flattening film 42 directly contacts the metal oxide film 25 of the semiconductor layer 20 in the IR pixel 11IR. doing.
  • the amount of light L transmitted through the surface of the metal oxide film 25 and incident on the photodiode PD of the IR pixel 11IR can be increased, so that the intensity of the signal output from the IR pixel 11IR is further increased. be able to.
  • the IR cut filter 41 is formed of an organic material to which a near-infrared absorbing dye is added as an organic coloring material.
  • a near-infrared absorbing dye for example, a pyrolopyrrole dye, a copper compound, a cyanine-based dye, a phthalocyanine-based compound, an imonium-based compound, a thiol complex-based compound, a transition metal oxide-based compound, and the like are used.
  • the near-infrared absorbing dye used in the IR cut filter 41 for example, a squarylium dye, a naphthalocyanine dye, a quaterylene dye, a dithiol metal complex dye, a croconium compound and the like are also used.
  • FIG. 30 is a diagram showing an example of a color material of the IR cut filter 41 according to the embodiment of the present disclosure.
  • R 1a and R 1b independently represent an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group, respectively.
  • R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and at least one of them is an electron-withdrawing group.
  • R 2 and R 3 may be combined with each other to form a ring.
  • R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, a substituted boron, or a metal atom, even if it is covalently or coordinated with at least one of R 1a , R 1b , and R 3. good.
  • the spectral characteristics of the IR cut filter 41 are assumed to have an absorption maximum wavelength in a wavelength region near 850 (nm), but the transmittance is high in a wavelength region of 700 (nm) or more. It suffices if it is 30 (%) or less.
  • 31 to 34 are diagrams showing another example of the spectral characteristics of the IR cut filter 41 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the spectral characteristics of the IR cut filter 41 may be such that the transmittance is 20 (%) in the wavelength range of 800 (nm) or more.
  • the spectral characteristics of the IR cut filter 41 may have an absorption maximum wavelength in a wavelength region near 950 (nm). Further, as shown in FIG. 33, the spectral characteristics of the IR cut filter 41 may be such that the transmittance is 20 (%) or less in the entire wavelength range of 750 (nm) or more.
  • the spectral characteristics of the IR cut filter 41 may be such that infrared light having a wavelength of 800 (nm) to 900 (nm) is transmitted in addition to visible light.
  • the IR cut filter 41 is an optical filter that selectively absorbs infrared light in a predetermined wavelength range in the visible light pixel. Can be. Further, the maximum absorption wavelength of the IR cut filter 41 can be appropriately determined depending on the application of the solid-state image sensor 1.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 15 of the embodiment of the present disclosure.
  • the IR cut filter 41 and the color filter 43 are arranged so as to be interchanged. That is, in the modification 15, the color filter 43 is arranged on the surface of the semiconductor layer 20 on the light incident side of the visible light pixels (R pixel 11R, G pixel 11G, and B pixel 11B).
  • the flattening film 42 is provided to flatten the surface on which the IR cut filter 41 and the OCL 44 are formed and to avoid unevenness generated in the rotary coating process when forming the IR cut filter 41 and the OCL 44.
  • the IR cut filter 41 is arranged on the light incident side surface of the flattening film 42 in the visible light pixels (R pixel 11R, G pixel 11G and B pixel 11B).
  • This also makes it possible to improve the quality of the signal output from the pixel array unit 10 by providing the IR cut filter 41 only on the visible light pixels.
  • FIG. 36 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 16 of the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 36, in the pixel array portion 10 of the modified example 16, the flattening film 42 that flattens the surface after the IR cut filter 41 is formed is omitted.
  • the color filter 43 is arranged on the surface of the visible light pixel (R pixel 11R, G pixel 11G, and B pixel 11B) on the light incident side of the IR cut filter 41.
  • This also makes it possible to improve the quality of the signal output from the pixel array unit 10 by providing the IR cut filter 41 only on the visible light pixels.
  • FIG. 37 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 17 of the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 37, in the pixel array portion 10 of the modified example 17, the flattening film 42 that flattens the surface after the IR cut filter 41 is formed is omitted as in the modified example 16 described above. ..
  • the transparent material 46 is provided between the metal oxide film 25 of the semiconductor layer 20 and the OCL 44 in the IR pixel 11IR.
  • the transparent material 46 has at least an optical property of transmitting infrared light, and is formed in a photolithography step after the IR cut filter 41 is formed.
  • This also makes it possible to improve the quality of the signal output from the pixel array unit 10 by providing the IR cut filter 41 only on the visible light pixels.
  • FIG. 38 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 18 of the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 38, in the pixel array unit 10 of the modified example 18, the IR cut filter 41 has multiple layers (two layers in the figure).
  • the multilayer IR cut filter 41 can be formed by repeating, for example, a step of forming the one-layer IR cut filter 41 and a step of flattening the surface with the flattening film 42.
  • the flattening film 42 applied when forming the flattening film 42 may be uneven. be.
  • the IR cut filter 41 having a small film thickness is flattened by the flattening film 42, it is possible to suppress the occurrence of unevenness in the flattening film 42. Further, in the modification 18, the total film thickness of the IR cut filter 41 can be increased by forming the IR cut filter 41 in multiple layers.
  • the pixel array unit 10 can be formed with high accuracy, and the quality of the signal output from the pixel array unit 10 can be further improved.
  • FIG. 39 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 19 of the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 39, in the pixel array portion 10 of the modified example 19, the light-shielding wall 45 is provided so as to penetrate the IR cut filter 41.
  • the incident of light transmitted through the IR cut filter 41 and the flattening film 42 of the adjacent unit pixels 11 can be further suppressed, so that the occurrence of color mixing can be further suppressed.
  • FIG. 40 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 20 of the embodiment of the present disclosure.
  • the optical wall 47 is provided on the light incident side of the light shielding wall 45.
  • the integrated light-shielding wall 45 and the optical wall 47 are provided so as to penetrate the IR cut filter 41.
  • the optical wall 47 is made of a material having a low refractive index (for example, n ⁇ 1.6), and is made of, for example, silicon oxide or an organic material having a low refractive index.
  • FIG. 41 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 21 of the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 41, in the pixel array portion 10 of the modification 21, an optical filter reflection layer 34A is provided in the wiring layer 30 instead of the metal layer 34.
  • the optical filter reflective layer 34A is composed of, for example, a multilayer film of a dielectric, and has a reflectance of a given value (for example, 80 (%) or more). Further, the optical filter reflection layer 34A is arranged in each unit pixel 11, and is provided on the light incident side of the wiring 32 of the plurality of layers.
  • the optical filter reflecting layer 34A having a higher reflectance than the metal layer 34 made of tungsten can be used, the light L reflected by the optical filter reflecting layer 34A is efficiently converted into the IR pixel 11IR. It can be returned well. Therefore, according to the modification 21, the sensitivity of the IR pixel 11IR can be improved.
  • FIG. 42 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 22 of the embodiment of the present disclosure.
  • the optical filter reflection layer 34A is not individually arranged in the unit pixel 11, but is integrally provided in the entire pixel region R1 (see FIG. 65). Be done.
  • the optical filter reflection layer 34A is composed of a multilayer film of a dielectric, even if the optical filter reflection layer 34A and the pixel transistor 33 are in contact with each other as shown in FIG. 42, the adjacent pixel transistors 33 are in contact with each other. There is no risk of short circuit. That is, in the modified example 22, the optical filter reflection layer 34A can be arranged without a gap so as to be in contact with the pixel transistor 33.
  • the stray light Ls reflected by the wiring 32 can be further suppressed from leaking to the adjacent unit pixel 11, so that the occurrence of color mixing can be further suppressed.
  • the optical filter reflective layer 34A is formed of an insulating film, there is no risk of short circuit even if it is in contact with the contact electrode to the diffusion layer of the pixel transistor 33. Therefore, in the modified example 22, the wiring 32 can be arranged in the wiring layer 30 with a high degree of freedom.
  • FIG. 43 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 23 of the embodiment of the present disclosure.
  • the optical filter reflection layer 34A is not provided on the visible light pixels (R pixel 11R, G pixel 11G and B pixel 11B), but only on the IR pixel 11IR. It will be provided.
  • FIG. 44 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 24 of the embodiment of the present disclosure.
  • the wiring layer 30 is provided with an optical filter reflection layer 34B that selectively reflects only a specific wavelength region.
  • the optical filter reflection layer 34B that selectively reflects only the red wavelength region is provided only on the R pixel 11R.
  • the optical filter reflection layer 34B that selectively reflects only the red wavelength region only on the R pixel 11R, the infrared light transmitted through the color filter 43R is reflected by the optical filter reflection layer 34B. Only red light can be reflected without causing it.
  • FIG. 45 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 25 of the embodiment of the present disclosure.
  • the on-chip lens 36 is provided in the wiring layer 30 on the light incident side of the metal layer 34.
  • the on-chip lens 36 is a lens that concentrates light L on the metal layer 34 of each unit pixel 11.
  • the reflected light from the metal layer 34 can be reflected to the central region of the photodiode PD located directly above. That is, in the modified example 25, since the reflected light from the metal layer 34 can be suppressed from leaking to the adjacent unit pixel 11, the occurrence of color mixing can be suppressed. Further, the light-collecting effect of the on-chip lens 36 makes it possible to reduce the size of the metal layer 34.
  • the metal layer 34 is arranged in the vicinity of the on-chip lens 36
  • the present disclosure is not limited to such an example, and for example, the optical filter reflection layer 34A is shown in the vicinity of the on-chip lens 36.
  • 34B may be arranged.
  • the present disclosure is not limited to such an example, and for example, the wiring 32 is not arranged directly under the on-chip lens 36. It may be configured. As a result, since the light is focused by the on-chip lens 36, it is possible to suppress the reflection of the light by the wiring 32, so that the occurrence of color mixing can be suppressed.
  • FIG. 46 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 26 of the embodiment of the present disclosure.
  • the metal lens 36A is provided in the wiring layer 30 on the light incident side of the metal layer 34.
  • the meta lens 36A is a flat lens having a meta surface, and is a lens that concentrates light L on the metal layer 34 of each unit pixel 11.
  • the reflected light from the metal layer 34 can be reflected to the central region of the photodiode PD located directly above. That is, in the modified example 26, since the reflected light from the metal layer 34 can be suppressed from leaking to the adjacent unit pixel 11, the occurrence of color mixing can be suppressed.
  • the metal layer 34 is arranged in the vicinity of the metal lens 36A, but the present disclosure is not limited to such an example.
  • the optical filter reflection layers 34A and 34B are arranged in the vicinity of the metal lens 36A. May be done.
  • FIG. 46 an example in which the metal layer 34 is arranged directly under the metal lens 36A is shown, but the present disclosure is not limited to such an example, and for example, a configuration in which the wiring 32 is not arranged directly under the metal lens 36A may be used.
  • the present disclosure is not limited to such an example, and for example, a configuration in which the wiring 32 is not arranged directly under the metal lens 36A may be used.
  • FIG. 47 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 27 of the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 47, in the pixel array portion 10 of the modified example 27, the metal layer 34 is provided only on the IR pixel 11IR, and the configuration of the metal layer 34 is different from that of the above-described embodiment.
  • the metal layer 34 of the modified example 27 has a plurality of protrusions 34d and a side wall 34e.
  • the plurality of protrusions 34d are arranged on the surface of the metal layer 34 on the light incident side. Due to the plurality of protrusions 34d, the metal layer 34 of the modified example 27 has a rough surface on the light incident side.
  • the side wall portion 34e is a wall-shaped portion of the metal layer 34 that protrudes from the peripheral edge of the surface on the light incident side toward the light incident side.
  • the side wall portion 34e is arranged so as to face the light-shielding wall 24 surrounding the IR pixel 11IR.
  • the optical path length of the light reflected on the surface on the light incident side can be extended.
  • the saturated charge amount Qs of the diode PD can be increased.
  • the distance between the metal layer 34 and the photodiode PD can be made not uniform by arranging the plurality of protrusions 34d on the surface of the metal layer 34 on the light incident side. .. Therefore, according to the modified example 27, it is possible to improve the robustness of the color mixing rate variation between adjacent unit pixels 11.
  • the modified example 27 by arranging the side wall portion 34e on the surface of the metal layer 34 on the light incident side, it is possible to prevent the light reflected by the metal layer 34 from leaking to the adjacent unit pixel 11, and thus the colors are mixed. Can be suppressed.
  • the side wall portion 34e is arranged on the surface of the metal layer 34 on the light incident side, the light reflected by the metal layer 34 can be returned to the photodiode PD directly above the photodiode PD.
  • the saturated charge amount Qs of can be increased.
  • FIG. 48 to 54 are plan views schematically showing an example of the arrangement of the protrusions 34d according to the modified example 27 of the embodiment of the present disclosure.
  • four protrusions 34d may be arranged side by side in two rows and two columns in a plan view.
  • nine protrusions 34d may be arranged side by side in 3 rows and 3 columns on the metal layer 34 according to the modified example 27 in a plan view.
  • 16 protrusions 34d may be arranged side by side in 4 rows and 4 columns on the metal layer 34 according to the modified example 27 in a plan view.
  • 25 protrusions 34d may be arranged side by side in 5 rows and 5 columns on the metal layer 34 according to the modified example 27 in a plan view.
  • four protrusions 34d may be arranged in a diamond shape in 2 rows and 2 columns in a plan view.
  • nine protrusions 34d may be arranged in a diamond shape in 3 rows and 3 columns in a plan view.
  • 16 protrusions 34d may be arranged in a diamond shape in 4 rows and 4 columns in a plan view.
  • FIG. 55 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 28 of the embodiment of the present disclosure.
  • the metal layer 34 has the same configuration as the above-described modified example 27, and the light-shielding wall 24 of the separation region 23 penetrates the semiconductor layer 20. It will be provided.
  • the light L reflected by the metal layer 34 can be further suppressed from leaking to the adjacent unit pixel 11, so that the occurrence of color mixing can be further suppressed.
  • FIG. 56 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the pixel array unit 10 according to the modified example 29 of the embodiment of the present disclosure.
  • the metal layer 34 has the same configuration as the above-described modified example 27, and a high reflectance film 37 is provided around the metal layer 34.
  • the high reflectance film 37 is made of a material having a higher reflectance (for example, gold or platinum) than the metal layer 34 whose main component is tungsten.
  • the high reflectance film 37 is arranged so as to cover the surface on the light incident side of the metal layer 34 on which the protrusion 34d is arranged, the side wall portion 34e, and the like.
  • FIGS. 57 to 61 are diagrams for explaining an example of the manufacturing process of the metal layer 34 according to the modified example 29 of the embodiment of the present disclosure.
  • the interlayer insulating film 31 and the mask M1 are formed on the surface of the semiconductor layer 20.
  • a predetermined opening A1 is formed in the mask M1, and the mask M1 is dug from above the mask M1 by anisotropic etching such as RIE (Reactive Ion Eching).
  • a trench T1 is formed in the insulating film 31.
  • a high reflectance film 37 is formed on the surfaces of the semiconductor layer 20 and the interlayer insulating film 31 by a known method. Then, the high reflectance film 37 formed on the surface of the interlayer insulating film 31 is polished by a method such as CMP (Chemical Mechanical Polishing), and as shown in FIG. 58, the high reflectance is applied to the inner wall surface of the trench T1. The film 37 is formed.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • the metal layer 34 is formed on the surfaces of the semiconductor layer 20 and the interlayer insulating film 31 by a known method. Then, as shown in FIG. 59, the side wall portion 34e is formed inside the trench T1 by polishing the metal layer 34 formed on the surface of the interlayer insulating film 31 by a method such as CMP (Chemical Mechanical Polishing). NS.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • a mask M2 having a predetermined opening A2 is formed, and by digging from above the mask M2 by isotropic etching, a hemispherical recess E1 is formed in the interlayer insulating film 31 as shown in FIG. Will be done.
  • the high reflectance film 37 and the metal layer 34 are formed on the surface of the interlayer insulating film 31, so that the metal having the protrusion 34d and the side wall 34e is formed as shown in FIG. Layer 34 is formed.
  • FIG. 62 to 64 are diagrams for explaining another example of the manufacturing process of the metal layer 34 according to the modified example 29 of the embodiment of the present disclosure.
  • the steps up to FIG. 59 are the same as those in the above example, the description thereof will be omitted.
  • a mask M3 containing bubbles B is formed on the surface of the interlayer insulating film 31.
  • Such mask M3 is, for example, a sparse oxide film.
  • the mask M3 is removed by full etch back.
  • the unevenness P caused by the bubble B is formed on the surface of the interlayer insulating film 31.
  • the metal layer 34 having the protrusion 34d and the side wall 34e is formed as shown in FIG. 64.
  • FIG. 65 is a cross-sectional view schematically showing the peripheral structure of the solid-state image sensor 1 according to the embodiment of the present disclosure, and mainly shows the cross-sectional structure of the peripheral portion of the solid-state image sensor 1.
  • the solid-state imaging device 1 has a pixel region R1, a peripheral region R2, and a pad region R3.
  • the pixel area R1 is an area in which the unit pixel 11 is provided.
  • a plurality of unit pixels 11 are arranged in a two-dimensional grid pattern.
  • the peripheral region R2 is an region provided so as to surround all four sides of the pixel region R1.
  • FIG. 66 is a diagram showing a planar configuration of the solid-state image sensor 1 according to the embodiment of the present disclosure.
  • a light-shielding layer 48 is provided in the peripheral region R2.
  • the light-shielding layer 48 is a film that shields light obliquely incident from the peripheral region R2 toward the pixel region R1.
  • the light-shielding layer 48 By providing the light-shielding layer 48, it is possible to suppress the incident light L from the peripheral region R2 to the unit pixel 11 of the pixel region R1, so that the occurrence of color mixing can be suppressed.
  • the light-shielding layer 48 is made of, for example, aluminum or tungsten.
  • the pad area R3 is an area provided around the peripheral area R2. Further, the pad region R3 has a contact hole H as shown in FIG. 65. A bonding pad (not shown) is provided at the bottom of the contact hole H.
  • the pixel array portion 10 and each portion of the solid-state image sensor 1 are electrically connected.
  • the IR cut filter 41 may be formed not only in the pixel area R1 but also in the peripheral area R2 and the pad area R3.
  • the incident of infrared light from the peripheral region R2 and the pad region R3 to the unit pixel 11 of the pixel region R1 can be further suppressed. Therefore, according to the embodiment, the occurrence of color mixing can be further suppressed.
  • the solid-state image sensor 1 can be formed with high accuracy.
  • a light receiving pixel for phase difference detection (hereinafter, also referred to as a phase difference pixel) is added to the pixel array unit 10 according to the embodiment, and the retardation pixel is provided with a metal layer 34 containing tungsten as a main component. You may.
  • the color mixing that occurs in the phase difference pixels due to the IR pixel 11IR can be suppressed, so that the autofocus performance of the solid-state image sensor 1 can be improved.
  • a light receiving pixel for distance measurement using the ToF (Time of Flight) format (hereinafter, also referred to as a distance measuring pixel) is added to the pixel array unit 10 according to the embodiment, and tungsten is mainly used for the distance measuring pixel.
  • a metal layer 34 as a component may be provided.
  • the solid-state image sensor 1 includes a first light receiving pixel (R pixel 11R, G pixel 11G, B pixel 11B), a second light receiving pixel (IR pixel 11IR), and a metal layer 34.
  • the first light receiving pixel (R pixel 11R, G pixel 11G, B pixel 11B) receives visible light.
  • the second light receiving pixel (IR pixel 11IR) receives infrared light.
  • the metal layer 34 faces at least one of the photoelectric conversion part (photodiode PD) of the first light receiving pixel and the photoelectric conversion part (photodiode PD) of the second light receiving pixel on the side opposite to the light incident side.
  • the main component is tungsten.
  • the metal layer 34 is provided so as to face the photoelectric conversion unit (photodiode PD) of the second light receiving pixel (IR pixel 11IR).
  • the metal layer 34 is provided so as to face the photoelectric conversion unit (photodiode PD) of the first light receiving pixel (R pixel 11R, G pixel 11G, B pixel 11B). ..
  • the metal layer 34 is a multilayer (metal layers 34a, 34b, 34c).
  • the metal layer 34 has a gap of 34 g in a plan view.
  • the solid-state image sensor 1 includes a semiconductor layer 20 and a wiring layer 30.
  • the semiconductor layer 20 includes a photoelectric conversion unit (photodiode PD) of the first light receiving pixel (R pixel 11R, G pixel 11G, B pixel 11B) and a photoelectric conversion unit (photodiode) of the second light receiving pixel (IR pixel 11IR). PD) is provided.
  • the wiring layer 30 is provided on the surface of the semiconductor layer 20 opposite to the light incident side, and has a plurality of layers of wiring 32. Further, the metal layer 34 is provided in the wiring layer 30 on the light incident side of the wiring 32 having a plurality of layers.
  • the wiring layer 30 is a photoelectric conversion unit of the first light receiving pixel (R pixel 11R, G pixel 11G, B pixel 11B) and the second light receiving pixel (IR pixel 11IR). It has a plurality of pixel transistors 33 connected to each of the photoelectric conversion units of the above. Further, the metal layer 34 is arranged so as not to overlap with the pixel transistor 33 in a plan view.
  • the manufacturing cost of the pixel array unit 10 can be reduced.
  • the wiring layer 30 is a photoelectric conversion unit of the first light receiving pixel (R pixel 11R, G pixel 11G, B pixel 11B) and the second light receiving pixel (IR pixel 11IR). It has a plurality of pixel transistors 33 connected to each of the photoelectric conversion units of the above. Further, the metal layer 34 is arranged so as to ride on the side of the pixel transistor 33 opposite to the light incident side.
  • the wiring layer 30 has a lens (on-chip lens 36, metal lens 36A) provided on the light incident side of the metal layer 34.
  • the metal layer 34 projects from the plurality of protrusions 34d arranged on the surface on the light incident side and the peripheral edge of the surface on the light incident side toward the light incident side. It has a wall-shaped side wall portion 34e.
  • the occurrence of color mixing caused by the IR pixel 11IR can be suppressed, and the saturated charge amount Qs of the photodiode PD can be increased.
  • the wiring layer 30 has a high reflectance film 37 arranged so as to cover the surface of the metal layer 34 on the light incident side.
  • the saturated charge amount Qs of the photodiode PD can be further increased.
  • the solid-state image sensor 1 includes a semiconductor layer 20 and a wiring layer 30.
  • the semiconductor layer 20 includes a photoelectric conversion unit (photodiode PD) of the first light receiving pixel (R pixel 11R, G pixel 11G, B pixel 11B) and a photoelectric conversion unit (photodiode) of the second light receiving pixel (IR pixel 11IR). PD) is provided.
  • the wiring layer 30 is provided on the surface of the semiconductor layer 20 opposite to the light incident side, and has a plurality of layers of wiring 32. Further, the metal layer 34 is provided on the semiconductor layer 20.
  • the metal layer 34 is connected to the ground potential.
  • the pixel array unit 10 can be stably manufactured.
  • the solid-state image sensor 1 includes a first light receiving pixel (R pixel 11R, G pixel 11G, B pixel 11B), a second light receiving pixel (IR pixel 11IR), and an optical filter reflection layer 34A (). 34B) and.
  • the first light receiving pixel (R pixel 11R, G pixel 11G, B pixel 11B) receives visible light.
  • the second light receiving pixel (IR pixel 11IR) receives infrared light.
  • the optical filter reflection layer 34A (34B) is on the light incident side with respect to at least one of the photoelectric conversion unit (photodiode PD) of the first light receiving pixel and the photoelectric conversion unit (photodiode PD) of the second light receiving pixel. They are provided facing each other on the opposite side and have a reflectance greater than or equal to a given value.
  • the optical filter reflection layer 34A (34B) is provided in the entire pixel region R1.
  • the present disclosure is not limited to application to a solid-state image sensor. That is, the present disclosure refers to all electronic devices having a solid-state image sensor, such as a camera module, an image pickup device, a portable terminal device having an image pickup function, or a copier using a solid-state image sensor for an image reading unit, in addition to the solid-state image sensor. Is applicable.
  • Examples of such an imaging device include a digital still camera and a video camera. Further, examples of the mobile terminal device having such an imaging function include a smartphone and a tablet type terminal.
  • FIG. 67 is a block diagram showing a configuration example of an image pickup apparatus as an electronic device 100 to which the technique according to the present disclosure is applied.
  • the electronic device 100 of FIG. 67 is, for example, an electronic device such as an imaging device such as a digital still camera or a video camera, or a mobile terminal device such as a smartphone or a tablet terminal.
  • the electronic device 100 includes a lens group 101, a solid-state image sensor 102, a DSP circuit 103, a frame memory 104, a display unit 105, a recording unit 106, an operation unit 107, and a power supply unit 108. It is composed.
  • the DSP circuit 103, the frame memory 104, the display unit 105, the recording unit 106, the operation unit 107, and the power supply unit 108 are connected to each other via the bus line 109.
  • the lens group 101 captures incident light (image light) from the subject and forms an image on the image pickup surface of the solid-state image pickup device 102.
  • the solid-state image sensor 102 corresponds to the solid-state image sensor 1 according to the above-described embodiment, and converts the amount of incident light imaged on the image pickup surface by the lens group 101 into an electric signal in pixel units and outputs it as a pixel signal. do.
  • the DSP circuit 103 is a camera signal processing circuit that processes a signal supplied from the solid-state image sensor 102.
  • the frame memory 104 temporarily holds the image data processed by the DSP circuit 103 in frame units.
  • the display unit 105 is composed of a panel-type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel, and displays a moving image or a still image captured by the solid-state image sensor 102.
  • the recording unit 106 records image data of a moving image or a still image captured by the solid-state image sensor 102 on a recording medium such as a semiconductor memory or a hard disk.
  • the operation unit 107 issues operation commands for various functions of the electronic device 100 according to the operation by the user.
  • the power supply unit 108 appropriately supplies various power sources that serve as operating power sources for the DSP circuit 103, the frame memory 104, the display unit 105, the recording unit 106, and the operation unit 107 to these supply targets.
  • the solid-state image sensor 1 of each of the above-described embodiments as the solid-state image sensor 102, it is possible to suppress the occurrence of color mixing caused by the IR pixel 11IR.
  • the present technology can also have the following configurations.
  • the wiring layer has a plurality of pixel transistors connected to the photoelectric conversion unit of the first light receiving pixel and the photoelectric conversion unit of the second light receiving pixel, respectively.
  • the wiring layer has a plurality of pixel transistors connected to the photoelectric conversion unit of the first light receiving pixel and the photoelectric conversion unit of the second light receiving pixel, respectively.
  • the solid-state imaging device according to (6) above, wherein the wiring layer has a lens provided on the light incident side of the metal layer.
  • the metal layer has a plurality of protrusions arranged on the surface on the light incident side and a wall-shaped side wall portion protruding from the peripheral edge of the surface on the light incident side toward the light incident side in (6).
  • the solid-state image sensor according to the description.
  • (11) The solid-state imaging device according to (10), wherein the wiring layer has a high reflectance film arranged so as to cover a surface of the metal layer on the light incident side.
  • a semiconductor layer provided with a photoelectric conversion unit of the first light receiving pixel and a photoelectric conversion unit of the second light receiving pixel, and A wiring layer provided on the surface of the semiconductor layer opposite to the light incident side and having a plurality of layers of wiring, and With The solid-state image sensor according to any one of (1) to (5), wherein the metal layer is provided on the semiconductor layer. (13) The solid-state imaging device according to any one of (1) to (12) above, wherein the metal layer is connected to a ground potential.
  • a solid-state image sensor With an optical filter reflective layer, A solid-state image sensor.
  • a signal processing circuit that processes the output signal from the solid-state image sensor is provided.
  • the solid-state image sensor The first light receiving pixel that receives visible light and A second light receiving pixel that receives infrared light, and A metal layer having tungsten as a main component, which is provided so as to face at least one of the photoelectric conversion part of the first light receiving pixel and the photoelectric conversion part of the second light receiving pixel on the side opposite to the light incident side.
  • With electronic devices 17.
  • the metal layer is provided so as to face the photoelectric conversion portion of the first light receiving pixel.
  • the metal layer has a gap in a plan view.
  • the wiring layer has a plurality of pixel transistors connected to the photoelectric conversion unit of the first light receiving pixel and the photoelectric conversion unit of the second light receiving pixel, respectively.
  • the wiring layer has a plurality of pixel transistors connected to the photoelectric conversion unit of the first light receiving pixel and the photoelectric conversion unit of the second light receiving pixel, respectively.
  • the electronic device according to (21), wherein the metal layer is arranged so as to ride on a side of the pixel transistor opposite to the light incident side.
  • the electronic device according to (21), wherein the wiring layer has a lens provided on the light incident side of the metal layer.
  • the metal layer has a plurality of protrusions arranged on the surface on the light incident side and a wall-shaped side wall portion protruding from the peripheral edge of the surface on the light incident side toward the light incident side in the above (21). Described electronic devices.
  • a semiconductor layer provided with a photoelectric conversion unit of the first light receiving pixel and a photoelectric conversion unit of the second light receiving pixel, and A wiring layer provided on the surface of the semiconductor layer opposite to the light incident side and having a plurality of layers of wiring, and With The electronic device according to any one of (16) to (21), wherein the metal layer is provided on the semiconductor layer. (28) The electronic device according to any one of (16) to (27), wherein the metal layer is connected to a ground potential.
  • an optical filter reflective layer Electronic equipment equipped with.
  • Solid-state image sensor 10 10A Pixel array unit 11 Unit pixel 11RR pixel (example of first light receiving pixel) 11GG pixel (an example of the first light receiving pixel) 11BB pixel (an example of the first light receiving pixel) 11 IR IR pixel (an example of the second light receiving pixel) 20 Semiconductor layer 30 Wiring layer 32 Wiring 33 Pixel transistors 34, 34a to 34c Metal layers 34A, 34B Optical filter Reflective layer 34d Protrusion 34e Side wall 34g Gap 34r Riding top 36 On-chip lens (example of lens) 36A metal lens (example of lens) 37 High reflectance film 100 Electronic device PD photodiode (example of photoelectric conversion unit)

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Abstract

本開示に係る固体撮像素子は、第１の受光画素と、第２の受光画素と、金属層（３４）とを備える。第１の受光画素は、可視光を受光する。第２の受光画素は、赤外光を受光する。金属層（３４）は、第１の受光画素の光電変換部および第２の受光画素の光電変換部の少なくとも一方に対して光入射側とは反対側で向かい合うように設けられ、タングステンが主成分である。

Description

固体撮像素子および電子機器
　本開示は、固体撮像素子および電子機器に関する。
　近年、可視光画像と赤外画像とを同時に取得可能な固体撮像素子が知られている。かかる固体撮像素子では、可視光を受光する受光画素と赤外光を受光する受光画素とが同じ画素アレイ部に並んで形成されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２０１７－１３９２８６号公報
　しかしながら、可視光の受光画素と赤外光の受光画素とを同じ画素アレイ部に形成した場合、赤外光の受光画素に入射した赤外光が隣接する受光画素に漏れ込み、隣接する受光画素で混色が発生する恐れがある。
　そこで、本開示では、混色の発生を抑制することができる固体撮像素子および電子機器を提案する。
　本開示によれば、固体撮像素子が提供される。固体撮像素子は、第１の受光画素と、第２の受光画素と、金属層とを備える。第１の受光画素は、可視光を受光する。第２の受光画素は、赤外光を受光する。金属層は、前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部の少なくとも一方に対して光入射側とは反対側で向かい合うように設けられ、タングステンが主成分である。
本開示の実施形態に係る固体撮像素子の概略構成例を示すシステム構成図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の一例を示す平面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の別の一例を示す平面図である。 本開示の実施形態に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る金属層の機能を説明するための図である。 参考例の画素アレイ部におけるセルサイズと混色率との関係を示す図である。 本開示の実施形態の変形例１に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例２に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例２に係る金属層の機能を説明するための図である。 本開示の実施形態の変形例３に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る金属層の構成および配置の一例を示す平面図である。 本開示の実施形態に係る金属層の構成および配置の別の一例を示す平面図である。 本開示の実施形態の変形例４に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例４に係る金属層の構成および配置の一例を示す平面図である。 本開示の実施形態の変形例５に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例５に係る金属層の一例を示す平面図である。 本開示の実施形態の変形例５に係る金属層の一例を示す平面図である。 本開示の実施形態の変形例５に係る金属層の一例を示す平面図である。 本開示の実施形態の変形例６に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例７に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例８に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例９に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例１０に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例１１に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例１２に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例１３に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例１４に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係るＩＲカットフィルタの分光特性の一例を示す図である。 本開示の実施形態に係る各単位画素の分光特性の一例を示す図である。 本開示の実施形態に係るＩＲカットフィルタの色材の一例を示す図である。 本開示の実施形態に係るＩＲカットフィルタの分光特性の別の一例を示す図である。 本開示の実施形態に係るＩＲカットフィルタの分光特性の別の一例を示す図である。 本開示の実施形態に係るＩＲカットフィルタの分光特性の別の一例を示す図である。 本開示の実施形態に係るＩＲカットフィルタの分光特性の別の一例を示す図である。 本開示の実施形態の変形例１５に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例１６に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例１７に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例１８に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例１９に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例２０に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例２１に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例２２に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例２３に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例２４に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例２５に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例２６に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例２７に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例２７に係る突起部の配置の一例を模式的に示す平面図である。 本開示の実施形態の変形例２７に係る突起部の配置の一例を模式的に示す平面図である。 本開示の実施形態の変形例２７に係る突起部の配置の一例を模式的に示す平面図である。 本開示の実施形態の変形例２７に係る突起部の配置の一例を模式的に示す平面図である。 本開示の実施形態の変形例２７に係る突起部の配置の一例を模式的に示す平面図である。 本開示の実施形態の変形例２７に係る突起部の配置の一例を模式的に示す平面図である。 本開示の実施形態の変形例２７に係る突起部の配置の一例を模式的に示す平面図である。 本開示の実施形態の変形例２８に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例２９に係る画素アレイ部の構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態の変形例２９に係る金属層の製造工程の一例を説明するための図である。 本開示の実施形態の変形例２９に係る金属層の製造工程の一例を説明するための図である。 本開示の実施形態の変形例２９に係る金属層の製造工程の一例を説明するための図である。 本開示の実施形態の変形例２９に係る金属層の製造工程の一例を説明するための図である。 本開示の実施形態の変形例２９に係る金属層の製造工程の一例を説明するための図である。 本開示の実施形態の変形例２９に係る金属層の製造工程の別の一例を説明するための図である。 本開示の実施形態の変形例２９に係る金属層の製造工程の別の一例を説明するための図である。 本開示の実施形態の変形例２９に係る金属層の製造工程の別の一例を説明するための図である。 本開示の実施形態に係る固体撮像素子の周辺構造を模式的に示す断面図である。 本開示の実施形態に係る固体撮像素子の平面構成を示す図である。 本開示に係る技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。
　以下に、本開示の各実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
　近年、可視光画像と赤外画像とを同時に取得可能な固体撮像素子が知られている。かかる固体撮像素子では、可視光を受光する受光画素と赤外光を受光する受光画素とが同じ画素アレイ部に並んで形成されている。
　しかしながら、可視光の受光画素と赤外光の受光画素とを同じ画素アレイ部に形成した場合、赤外光の受光画素に入射した赤外光が隣接する受光画素に漏れ込み、隣接する受光画素で混色が発生する恐れがある。
　なぜなら赤外光は、可視光に比べて波長が長いため光路長が長くなることから、フォトダイオードを通過した赤外光が下層の配線層で反射して、隣接する受光画素に漏れ込みやすいからである。
　そこで、上述の問題点を克服し、混色の発生を抑制することができる技術の実現が期待されている。
＜固体撮像素子の構成＞
　図１は、本開示の実施形態に係る固体撮像素子１の概略構成例を示すシステム構成図である。図１に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサである固体撮像素子１は、画素アレイ部１０と、システム制御部１２と、垂直駆動部１３と、カラム読出し回路部１４と、カラム信号処理部１５と、水平駆動部１６と、信号処理部１７とを備える。
　これら画素アレイ部１０、システム制御部１２、垂直駆動部１３、カラム読出し回路部１４、カラム信号処理部１５、水平駆動部１６および信号処理部１７は、同一の半導体基板上または電気的に接続された複数の積層半導体基板上に設けられる。
　画素アレイ部１０には、入射光量に応じた電荷量を光電変換して内部に蓄積し、信号として出力することが可能な光電変換素子（フォトダイオードＰＤ（図４参照）など）を有する有効単位画素（以下、単位画素とも呼称する）１１が行列状に２次元配置されている。
　また、画素アレイ部１０は、有効単位画素１１の他に、フォトダイオードＰＤなどを持たない構造のダミー単位画素や、受光面を遮光することで外部からの光入射が遮断された遮光単位画素などが、行および／または列状に配置されている領域を含む場合がある。
　なお、遮光単位画素は、受光面が遮光された構造である以外は、有効単位画素１１と同様の構成を備えていてもよい。また、以下では、入射光量に応じた電荷量の光電荷を、単に「電荷」とも呼称し、単位画素１１を、単に「画素」とも呼称する場合もある。
　画素アレイ部１０には、行列状の画素配列に対して、行ごとに画素駆動線ＬＤが図面中の左右方向（画素行の画素の配列方向）に沿って形成され、列ごとに垂直画素配線ＬＶが図面中の上下方向（画素列の画素の配列方向）に沿って形成される。画素駆動線ＬＤの一端は、垂直駆動部１３の各行に対応した出力端に接続される。
　カラム読出し回路部１４は、少なくとも、画素アレイ部１０内の選択行における単位画素１１に列ごとに定電流を供給する回路、カレントミラー回路および読出し対象となる単位画素１１の切替えスイッチなどを含む。
　そして、カラム読出し回路部１４は、画素アレイ部１０内の選択画素におけるトランジスタとともに増幅器を構成し、光電荷信号を電圧信号に変換して垂直画素配線ＬＶに出力する。
　垂直駆動部１３は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを含み、画素アレイ部１０の各単位画素１１を、全画素同時や行単位などで駆動する。この垂直駆動部１３は、その具体的な構成については図示を省略するが、読出し走査系と、掃出し走査系あるいは一括掃出しおよび一括転送系とを有する構成となっている。
　読出し走査系は、単位画素１１から画素信号を読み出すために、画素アレイ部１０の単位画素１１を行単位で順に選択走査する。行駆動（ローリングシャッタ動作）の場合、掃出しについては、読出し走査系によって読出し走査が行われる読出し行に対して、その読出し走査よりもシャッタスピードの時間分だけ先行して掃出し走査が行なわれる。
　また、グローバル露光（グローバルシャッタ動作）の場合は、一括転送よりもシャッタスピードの時間分先行して一括掃出しが行なわれる。このような掃出しにより、読出し行の単位画素１１のフォトダイオードＰＤなどから不要な電荷が掃出し（リセット）される。そして、不要電荷の掃出し（リセット）により、いわゆる電子シャッタ動作が行われる。
　ここで、電子シャッタ動作とは、直前までフォトダイオードＰＤなどに溜まっていた不要な光電荷を捨てて、新たに露光を開始する（光電荷の蓄積を開始する）動作のことをいう。
　読出し走査系による読出し動作によって読み出される信号は、その直前の読出し動作または電子シャッタ動作以降に入射した光量に対応するものである。行駆動の場合は、直前の読出し動作による読出しタイミングまたは電子シャッタ動作による掃出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、単位画素１１における光電荷の蓄積時間（露光時間）となる。グローバル露光の場合は、一括掃出しから一括転送までの時間が蓄積時間（露光時間）となる。
　垂直駆動部１３によって選択走査された画素行の各単位画素１１から出力される画素信号は、垂直画素配線ＬＶの各々を通してカラム信号処理部１５に供給される。カラム信号処理部１５は、画素アレイ部１０の画素列ごとに、選択行の各単位画素１１から垂直画素配線ＬＶを通して出力される画素信号に対して所定の信号処理を行うとともに、信号処理後の画素信号を一時的に保持する。
　具体的には、カラム信号処理部１５は、信号処理として少なくとも、ノイズ除去処理、たとえばＣＤＳ（Correlated　Double　Sampling：相関二重サンプリング）処理を行う。このカラム信号処理部１５によるＣＤＳ処理により、リセットノイズや増幅トランジスタＡＭＰの閾値ばらつきなどの画素固有の固定パターンノイズが除去される。
　なお、カラム信号処理部１５には、ノイズ除去処理以外に、たとえば、ＡＤ変換機能を持たせて、画素信号をデジタル信号として出力するように構成することもできる。
　水平駆動部１６は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどを含み、カラム信号処理部１５の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平駆動部１６による選択走査により、カラム信号処理部１５で信号処理された画素信号が順番に信号処理部１７に出力される。
　システム制御部１２は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータなどを含み、タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に、垂直駆動部１３、カラム信号処理部１５、水平駆動部１６などの駆動制御を行う。
　固体撮像素子１は、さらに、信号処理部１７と、図示しないデータ格納部とを備える。信号処理部１７は、少なくとも加算処理機能を有し、カラム信号処理部１５から出力される画素信号に対して加算処理などの種々の信号処理を行う。
　データ格納部は、信号処理部１７での信号処理にあたって、その処理に必要なデータを一時的に格納する。これら信号処理部１７およびデータ格納部については、固体撮像素子１とは別の基板に設けられる外部信号処理部、たとえばＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）やソフトウェアによる処理であってもよいし、固体撮像素子１と同じ基板上に搭載されてもよい。
＜画素アレイ部の構成＞
　つづいて、画素アレイ部１０の詳細な構成について、図２～図５を参照しながら説明する。図２は、本開示の実施形態に係る画素アレイ部１０の一例を示す平面図である。
　図２に示すように、実施形態に係る画素アレイ部１０には、複数の単位画素１１が行列状に並んで配置される。かかる複数の単位画素１１には、赤色の光を受光するＲ画素１１Ｒと、緑色の光を受光するＧ画素１１Ｇと、青色の光を受光するＢ画素１１Ｂと、赤外光を受光するＩＲ画素１１ＩＲとが含まれる。
　Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１ＧおよびＢ画素１１Ｂは、第１の受光画素の一例であり、以下においては総称して「可視光画素」とも呼称する。また、ＩＲ画素１１ＩＲは、第２の受光画素の一例である。
　また、隣接する単位画素１１同士の間には、分離領域２３が設けられる。この分離領域２３は、画素アレイ部１０において平面視で格子状に配置される。
　実施形態に係る画素アレイ部１０では、たとえば、図２に示すように、同じ種類の可視光画素がそれぞれＬ字状に配置され、残りの箇所にＩＲ画素１１ＩＲが配置されてもよい。
　なお、画素アレイ部１０における可視光画素およびＩＲ画素１１ＩＲの配置は、図２の例に限られない。たとえば、図３に示すように、ＩＲ画素１１ＩＲが市松状に配置され、残りの箇所に３種類の可視光画素がそれぞれ配置されてもよい。図３は、本開示の実施形態に係る画素アレイ部１０の別の一例を示す平面図である。
　図４は、本開示の実施形態に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図であり、図２のＡ－Ａ線断面図に対応する図である。
　図４に示すように、実施形態に係る画素アレイ部１０は、半導体層２０と、配線層３０と、光学層４０とを備える。そして、画素アレイ部１０では、外部からの光Ｌが入射する側（以下、光入射側とも呼称する。）から順に、光学層４０、半導体層２０および配線層３０が積層されている。
　半導体層２０は、第１導電型（たとえば、Ｐ型）の半導体領域２１と、第２導電型（たとえば、Ｎ型）の半導体領域２２とを有する。そして、第１導電型の半導体領域２１内に、第２導電型の半導体領域２２が画素単位で形成されることにより、ＰＮ接合によるフォトダイオードＰＤが形成される。かかるフォトダイオードＰＤは、光電変換部の一例である。
　また、半導体層２０には、上述した分離領域２３が設けられる。かかる分離領域２３は、互いに隣接する単位画素１１のフォトダイオードＰＤ同士を分離する。分離領域２３は例えば半導体領域２２を掘り込むことにより設けられたトレンチにより形成される。また、分離領域２３には、遮光壁２４と、金属酸化膜２５とが設けられる。
　遮光壁２４は、平面視で分離領域２３に沿って設けられ、隣接する単位画素１１から斜めに入射する光を遮蔽する壁状の膜である。かかる遮光壁２４を設けることによって、隣接する単位画素１１を透過した光の入射を抑制することができることから、混色の発生を抑制することができる。
　遮光壁２４は、たとえば、各種金属（タングステン、アルミニウム、銀、銅およびこれらの合金）や黒色系有機膜などの遮光性を有する材料で構成される。また、実施形態において、遮光壁２４は半導体層２０を貫通せず、半導体層２０の光入射側の面から半導体層２０の途中まで延びる。
　金属酸化膜２５は、分離領域２３において遮光壁２４を覆うように設けられる。また、金属酸化膜２５は、半導体領域２１における光入射側の面を覆うように設けられる。金属酸化膜２５は、たとえば、固定電荷を有する材料（たとえば、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなど）で構成される。
　なお、実施形態において、金属酸化膜２５と遮光壁２４との間には、反射防止膜や絶縁膜などが別途設けられていてもよい。
　半導体層２０における光入射側とは反対側の面には、配線層３０が配置される。かかる配線層３０は、層間絶縁膜３１内に複数層の配線３２および複数の画素トランジスタ３３が形成されることにより構成される。複数の画素トランジスタ３３は、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷の読み出しなどを行う。
　また、実施形態に係る配線層３０は、タングステンを主成分とする金属で構成される金属層３４をさらに有する。金属層３４は、各単位画素１１において、複数層の配線３２よりも光入射側に設けられる。かかる金属層３４の詳細については後述する。
　半導体層２０における光入射側の面には、光学層４０が配置される。光学層４０は、ＩＲカットフィルタ４１と、平坦化膜４２と、カラーフィルタ４３と、ＯＣＬ（On-Chip　Lens）４４とを有する。
　ＩＲカットフィルタ４１は、有機の色材として、近赤外線吸収性色素が添加された有機材料で形成される。このＩＲカットフィルタ４１は、可視光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１ＧおよびＢ画素１１Ｂ）における半導体層２０の光入射側の面に配置され、ＩＲ画素１１ＩＲにおける半導体層２０の光入射側の面には配置されない。かかるＩＲカットフィルタ４１の詳細については後述する。
　平坦化膜４２は、カラーフィルタ４３およびＯＣＬ４４が形成される面を平坦化し、カラーフィルタ４３およびＯＣＬ４４を形成する際の回転塗布の工程で発生するムラを回避するために設けられる。
　平坦化膜４２は、たとえば、有機材料（たとえば、アクリル樹脂）で形成される。なお、平坦化膜４２は、有機材料で形成される場合に限られず、酸化シリコンや窒化シリコンなどにより形成されてもよい。
　また、上述のように、ＩＲ画素１１ＩＲにはＩＲカットフィルタ４１が設けられていないことから、ＩＲ画素１１ＩＲでは平坦化膜４２が半導体層２０の金属酸化膜２５に直接接触している。
　カラーフィルタ４３は、ＯＣＬ４４によって集光された光Ｌのうち、所定の波長の光を透過させる光学的なフィルタである。カラーフィルタ４３は、可視光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１ＧおよびＢ画素１１Ｂ）における平坦化膜４２の光入射側の面に配置される。
　このカラーフィルタ４３には、たとえば、赤色の光を透過させるカラーフィルタ４３Ｒと、緑色の光を透過させるカラーフィルタ４３Ｇと、青色の光を透過させるカラーフィルタ４３Ｂとが含まれる。
　実施形態では、カラーフィルタ４３ＲがＲ画素１１Ｒに設けられ、カラーフィルタ４３ＧがＧ画素１１Ｇに設けられ、カラーフィルタ４３ＢがＢ画素１１Ｂに設けられる。また、実施形態では、ＩＲ画素１１ＩＲにカラーフィルタ４３は配置されない。
　ＯＣＬ４４は、単位画素１１ごとに設けられ、光Ｌを各単位画素１１のフォトダイオードＰＤに集光するレンズである。ＯＣＬ４４は、たとえば、アクリル系などの樹脂などにより構成される。また、上述のように、ＩＲ画素１１ＩＲにはカラーフィルタ４３が設けられていないことから、ＩＲ画素１１ＩＲではＯＣＬ４４が平坦化膜４２に直接接触している。
　また、ＩＲカットフィルタ４１または平坦化膜４２と半導体層２０との界面において、分離領域２３に対応する箇所には、遮光壁４５が設けられる。遮光壁４５は、隣接する単位画素１１から斜めに入射する光を遮蔽する壁状の膜であり、遮光壁２４に繋がるように設けられる。
　かかる遮光壁４５を設けることによって、隣接する単位画素１１のＩＲカットフィルタ４１や平坦化膜４２を透過した光の入射を抑制することができることから、混色の発生を抑制することができる。遮光壁４５は、たとえば、アルミニウムやタングステンなどにより構成される。
　ここで、実施形態では、タングステンを主成分とする金属で構成される金属層３４を各単位画素１１に配置することにより、混色の発生を抑制することができる。この理由について以下に説明する。
　図５は、本開示の実施形態に係る金属層３４の機能を説明するための図である。もし仮に、各単位画素１１に金属層３４が設けられていない場合、ＩＲ画素１１ＩＲに入射した光Ｌのうち、半導体層２０を通過した光Ｌは、迷光Ｌｓとして配線３２で反射し、隣接する単位画素１１に漏れ込んでしまう。
　特に赤外光は、可視光に比べて波長が長いため光路長が長くなることから、このように迷光Ｌｓとして隣接する単位画素１１に漏れ込む現象が顕著に見られる。また、配線３２として用いられる銅または銅合金は、赤外領域における屈折率がシリコンと大きく異なるため（屈折率ｎ≒０．３）、漏れ込んだ迷光Ｌｓを乱反射させてしまう。これにより、画素アレイ部１０のクロストーク特性が悪化してしまう。
　しかしながら、実施形態では、可視光画素およびＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤに対して、光入射側とは反対側で向かい合うように金属層３４が設けられる。これにより、図５に示すように、ＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤを通過した光Ｌが配線層３０の配線３２まで到達することを抑制することができる。
　なぜなら、金属層３４を構成するタングステンは、赤外領域における屈折率がシリコンに近いため（屈折率ｎ≒３．５）、光Ｌを乱反射させることなくＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤに反射させることができるからである。
　したがって、実施形態によれば、配線３２で反射した迷光Ｌｓが隣接する単位画素１１に漏れ込むことを抑制できることから、可視光画素とＩＲ画素１１ＩＲとを並べて配置した画素アレイ部１０において、混色の発生を抑制することができる。
　また、金属層３４の主成分を高融点のタングステンにすることにより、金属層３４を形成した後の画素アレイ部１０の製造工程においても金属層３４が大きく変質することがないことから、金属層３４の製造工程を容易に組み込むことができる。
　なお、実施形態では、金属層３４がタングステンを主成分とする金属で構成される場合について示したが、金属層３４は必ずしもタングステンが主成分でなくともよい。たとえば、実施形態では、赤外領域における屈折率が１以上の材料を金属層３４として用いてもよい。
　これによっても、光Ｌを乱反射させることなくＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤに反射させることができることから、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生を抑制することができる。
　また、実施形態では、電気抵抗が２０（μΩｍ）以下の材料を金属層３４として用いてもよい。これによっても、光Ｌを乱反射させることなくＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤに反射させることができることから、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生を抑制することができる。
　また、実施形態では、金属層３４が、配線層３０において複数層の配線３２よりも光入射側に設けられるとよい。これにより、ＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤを通過した光Ｌが配線層３０の配線３２まで到達することをさらに抑制することができる。
　したがって、実施形態によれば、可視光画素とＩＲ画素１１ＩＲとを並べて配置した画素アレイ部１０において、混色の発生をさらに抑制することができる。
　また、実施形態では、金属層３４が、図示しない配線を介して接地電位に接続されるとよい。これにより、画素アレイ部１０の製造工程において、金属層３４に起因するアーキングの発生を抑制することができることから、画素アレイ部１０を安定して製造することができる。
　また、金属層３４を接地電位に接続することにより、金属層３４に起因する寄生容量の発生を抑制することができることから、各単位画素１１で感度がばらつくことを抑制することができる。
　なお、本開示において、金属層３４は接地電位に接続される場合に限られず、金属層３４を配線層３０の配線３２の一部として機能させてもよい。これにより、配線３２を一部省略することができることから、画素アレイ部１０の製造コストを低減することができる。
　また、実施形態では、金属層３４の少なくとも一方の主面（つまり、光入射面側の主面若しくは光入射面とは反対側の主面）にバリア性が高いバリアメタル層が設けられてもよい。かかるバリアメタル層は、たとえば、タンタル、チタン、ルテニウム、コバルト、またはマンガンなどの金属で構成される。
　これにより、金属層３４と層間絶縁膜３１との間の密着力を高めることができることから、画素アレイ部１０の信頼性を向上させることができる。
　また、実施形態では、遮光壁２４の下端と金属層３４の表面との厚み方向における距離が、５００（ｎｍ）～１０００（ｎｍ）の範囲であるとよい。もし仮に遮光壁２４の下端と金属層３４の表面との距離が５００（ｎｍ）よりも小さい場合、遮光壁２４をより深く形成する必要があることから、画素アレイ部１０の製造コストが増大してしまう。
　一方で、遮光壁２４の下端と金属層３４の表面との距離が１０００（ｎｍ）よりも大きい場合、隣接する単位画素１１との間の隙間が大きくなることから、混色の抑制効果が低下してしまう。
　しかしながら、実施形態では、遮光壁２４の下端と金属層３４の表面との距離が５００（ｎｍ）～１０００（ｎｍ）の範囲であることから、画素アレイ部１０の製造コストを低減させることができるとともに、混色の発生を抑制することができる。
　また、実施形態では、半導体層２０の下面（すなわち、配線層３０との界面）と金属層３４の表面との厚み方向における距離が、５０（ｎｍ）～２００（ｎｍ）の範囲であるとよい。もし仮に半導体層２０の下面と金属層３４の表面との距離が５０（ｎｍ）よりも小さい場合、半導体層２０の絶縁性が悪化する恐れがある。
　一方で、半導体層２０の下面と金属層３４の表面との距離が２００（ｎｍ）よりも大きい場合、隣接する単位画素１１との間の隙間が大きくなることから、混色の抑制効果が低下してしまう。
　しかしながら、実施形態では、半導体層２０の下面と金属層３４の表面との距離が５０（ｎｍ）～２００（ｎｍ）の範囲であることから、画素アレイ部１０の信頼性を確保することができるとともに、混色の発生を抑制することができる。
　また、実施形態では、金属層３４の厚みが、５０（ｎｍ）～２００（ｎｍ）の範囲であるとよい。もし仮に金属層３４の厚みが５０（ｎｍ）よりも小さい場合、光Ｌを効果的に反射させることが困難になることから、混色の抑制効果が低下してしまう。
　一方で、金属層３４の厚みが２００（ｎｍ）よりも大きい場合、配線層３０がその分厚くなってしまうことから、画素アレイ部１０の製造コストが増大してしまう。
　しかしながら、実施形態では、金属層３４の厚みが５０（ｎｍ）～２００（ｎｍ）の範囲であることから、画素アレイ部１０の製造コストを低減させることができるとともに、混色の発生を抑制することができる。
　ここで、本開示に係る画素の定義について説明する。平面視正方形状の画素が行列状に配列される画素アレイ部の場合、各画素にオンチップレンズが設けられるもの、隣接する２画素に一つのオンチップレンズが設けられるもの、行列方向に隣接する４画素に一つのオンチップレンズが設けられるもの、行列方向に隣接する４画素に一つのカラーフィルタが設けられるものがある。これらの画素アレイ部については、１つの画素を１画素と定義し、１画素の平面視における一辺の長さをセルサイズと定義する。
　また、例えば、平面視正方形状の画素を、面積が同一の平面視矩形状をした２つの分割画素に分離して使用する場合、２つの分割画素を合わせた平面視正方形状の画素を１画素と定義し、１画素の平面視における一辺の長さをセルサイズと定義する。
　また、固体撮像素子１によっては、例えば、大きさが異なる２種類の画素が交互に２次元配置される画素アレイ部もある。この場合、大画素および小画素のそれぞれについて、対向する辺間の距離が最も短い画素を微細画素と定義する。
　ここで、実施形態に係る画素アレイ部１０では、セルサイズが２．２（μｍ）以下であるとよく、セルサイズが１．４５（μｍ）以下であるとさらによい。図６は、参考例の画素アレイ部におけるセルサイズと混色率との関係を示す図である。
　図６に示すように、参考例の画素アレイ部では、セルサイズが２．２（μｍ）以下になると急激に混色率が増加する。すなわち、参考例の画素アレイ部では、セルサイズが２．２（μｍ）以下の範囲で微細化すると混色が急激に増加するため、微細化することが非常に困難である。
　しかしながら、実施形態に係る画素アレイ部１０では、上述のように混色の発生を抑制できることから、セルサイズが２．２（μｍ）以下となるように微細化したとしても、実用上支障のない画像を取得することができる。
　また、図６に示すように、参考例の画素アレイ部では、セルサイズが１．４５（μｍ）以下になると一層急激に混色率が増加する。すなわち、参考例の画素アレイ部では、セルサイズが１．４５（μｍ）以下の範囲で微細化すると混色が一層急激に増加するため、微細化することがより困難となる。
　しかしながら、実施形態に係る画素アレイ部１０では、上述のように混色の発生を抑制できることから、セルサイズが１．４５（μｍ）以下となるように微細化したとしても、実用上支障のない画像を取得することができる。
＜変形例１＞
　つづいて、実施形態に係る画素アレイ部１０の各種変形例について説明する。図７は、本開示の実施形態の変形例１に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。
　図７に示す変形例１では、金属層３４の配置が実施形態と異なる。具体的には、図７の例では、金属層３４が可視光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１ＧおよびＢ画素１１Ｂ）には設けられず、ＩＲ画素１１ＩＲにのみ設けられる。
　これによっても、ＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤを通過した光Ｌが配線層３０の配線３２まで到達することを抑制することができる。したがって、変形例１によれば、配線３２で反射した迷光Ｌｓ（図５参照）が隣接する単位画素１１に漏れ込むことを抑制できることから、混色の発生を抑制することができる。
＜変形例２＞
　図８は、本開示の実施形態の変形例２に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図８に示す変形例２では、金属層３４の配置が実施形態および変形例１と異なる。
　具体的には、図８の例では、金属層３４がＩＲ画素１１ＩＲには設けられず、可視光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１ＧおよびＢ画素１１Ｂ）にのみ設けられる。すなわち、変形例２では、可視光画素のフォトダイオードＰＤに対して、光入射側とは反対側で向かい合うように金属層３４が設けられる。
　これにより、図９に示すように、ＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤを通過して配線３２で反射した光Ｌが迷光Ｌｓとして可視光画素のフォトダイオードＰＤに入射することを抑制することができる。
　したがって、変形例２によれば、混色の発生を抑制することができる。図９は、本開示の実施形態の変形例２に係る金属層３４の機能を説明するための図である。
＜変形例３＞
　ここまで説明した実施形態および各種変形例では、金属層３４が配線層３０に設けられる例について示したが、金属層３４は配線層３０に設けられる場合に限られない。図１０は、本開示の実施形態の変形例３に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。
　図１０に示す変形例３では、半導体層２０の内部において、可視光画素およびＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤに対して、光入射側とは反対側で向かい合うように金属層３４が設けられている。
　これによっても、ＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤを通過した光Ｌが配線層３０の配線３２まで到達することを抑制できる。したがって、変形例３によれば、配線３２で反射した迷光Ｌｓ（図５参照）が隣接する単位画素１１に漏れ込むことを抑制できることから、混色の発生を抑制することができる。
＜金属層の平面構造＞
　図１１は、本開示の実施形態に係る金属層３４の構成および配置の一例を示す平面図である。図１１に示すように、１つの単位画素１１において、金属層３４は、他の構成要素（たとえば、画素トランジスタ３３）と干渉しない範囲で可能な限り大きく配置されるとよい。
　すなわち、図１１に示すように、実施形態に係る金属層３４は、平面視において画素トランジスタ３３と重ならないように配置されるとよい。これにより、金属層３４を薄くできるため、配線層３０全体を薄くできることから、画素アレイ部１０の製造コストを低減させることができる。
　また、実施形態では、金属層３４と画素トランジスタ３３とが重なることに起因する寄生容量の発生を抑制することができることから、各単位画素１１で感度がばらつくことを抑制することができる。
　図１２は、本開示の実施形態に係る金属層３４の構成および配置の別の一例を示す平面図である。図１２に示すように、金属層３４は、平面視において隙間３４ｇを有してもよい。これにより、半導体層２０と金属層３４との間の膜厚のばらつきによる光学干渉を抑制することができる。
　かかる金属層３４に設けられる隙間３４ｇの幅は、たとえば、光の波長をλ１（ｎｍ）、層間絶縁膜３１の屈折率をｎ１とした場合、以下の式（１）で求められるＸ以上の幅にするとよい。
Ｘ＝λ１／ｎ１／２　・・（１）
　たとえば、λ１＝８５０（ｎｍ）、ｎ１＝１．５の場合、金属層３４に設けられる隙間３４ｇの幅Ｘは、８５０／（１．５）／２≒２８３（ｎｍ）以上に設定されるとよい。
＜変形例４＞
　図１３は、本開示の実施形態の変形例４に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図１３に示すように、金属層３４は乗上部３４ｒを有し、かかる乗上部３４ｒが画素トランジスタ３３の光入射側とは反対側に乗り上げるように配置されてもよい。
　すなわち、図１４に示すように、変形例４の金属層３４は、平面視において画素トランジスタ３３と重なるように配置されてもよい。図１４は、本開示の実施形態の変形例４に係る金属層３４の構成および配置の一例を示す平面図である。
　これにより、１つの単位画素１１における金属層３４の面積を最大化することができることから、ＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤを通過した光Ｌが迷光Ｌｓ（図５参照）として隣接する単位画素１１に漏れ込むことをさらに抑制することができる。したがって、変形例４によれば、混色の発生をさらに抑制することができる。
　また、変形例４では、金属層３４の乗上部３４ｒに到達する前の光Ｌを画素トランジスタ３３のポリシリコンで吸収することができる。したがって、変形例４によれば、金属層３４に到達する光Ｌ自体の量を減らすことができることから、隣接する単位画素１１に迷光Ｌｓが漏れ込むことをさらに抑制することができる。
　また、変形例４では、図１４に示すように、画素トランジスタ３３において乗上部３４ｒに乗り上げられる部位の辺の向きと、乗上部３４ｒの辺の向きとが平行でないとよい。
＜変形例５＞
　図１５は、本開示の実施形態の変形例５に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図１５に示すように、金属層３４は、多層であってもよい。変形例５の金属層３４は、たとえば、光入射側から順に、金属層３４ａと、金属層３４ｂと、金属層３４ｃとを有する３層構造である。
　この変形例５の金属層３４では、１層目の金属層３４ａですべての光Ｌを受け止めず、下層の金属層３４ｂ、３４ｃに透過させることにより、かかる下層の金属層３４ｂ、３４ｃで光Ｌを吸収、干渉および回折させることができる。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤを通過した光Ｌが迷光Ｌｓ（図５参照）として隣接する単位画素１１に漏れ込むことをさらに抑制できる。したがって、変形例５によれば、混色の発生をさらに抑制することができる。
　変形例５の金属層３４において、金属層３４ａ、金属層３４ｂおよび金属層３４ｃは、すべてベタ膜（隙間３４ｇ（図１２参照）のない膜）であってもよいし、隙間３４ｇがある膜であってもよい。
　たとえば、図１６～図１８に示すように、１層目の金属層３４ａが縦縞状であり、２層目の金属層３４ｂが横縞状であり、３層目の金属層３４ｃがそれらを補完するドット状であってもよい。図１６～図１８は、本開示の実施形態の変形例５に係る金属層３４ａ～３４ｃの一例を示す平面図である。
　この場合、金属層３４ａ、金属層３４ｂおよび金属層３４ｃに設けられる隙間３４ｇの幅は、上述した式（１）で求められる幅Ｘ以上にするとよい。
　なお、金属層３４ａ、３４ｂ、３４ｃの構成は図１６～図１８の例に限られない。たとえば、３層目の金属層３４ｃのみがベタ膜であってもよい。また、１層目の金属層３４ａが横縞状であり、２層目の金属層３４ｂが縦縞状であり、３層目の金属層３４ｃがそれらを補完するドット状（またはベタ膜）であってもよい。
　また、１層目の金属層３４ａが斜め縞状であり、２層目の金属層３４ｂが金属層３４ａと直交する向きの斜め縞状であり、３層目の金属層３４ｃがそれらを補完するドット状（またはベタ膜）であってもよい。
＜変形例６＞
　図１９は、本開示の実施形態の変形例６に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図１９に示すように、変形例６の画素アレイ部１０では、分離領域２３の遮光壁２４が半導体層２０を貫通するように設けられる。
　これにより、金属層３４で反射した光Ｌが隣接する単位画素１１に漏れ込むことをさらに抑制できることから、混色の発生をさらに抑制することができる。
＜変形例７＞
　図２０は、本開示の実施形態の変形例７に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図２０に示すように、変形例７の画素アレイ部１０では、分離領域２３の遮光壁２４が半導体層２０を貫通するとともに、配線層３０の金属層３４まで到達するように設けられる。
　これにより、金属層３４で反射した光Ｌが隣接する単位画素１１に漏れ込むことをさらに抑制できることから、混色の発生をさらに抑制することができる。
　なお、図２０の例では、遮光壁２４と金属層３４とが金属酸化膜２５を介して接触する例について示しているが、遮光壁２４と金属層３４とが金属酸化膜２５を介さずに直接接触していてもよい。
　これにより、たとえば、分離領域２３の遮光壁２４が所定の電位に固定されている場合に、金属層３４も所定の電位に固定されることから、かかる金属層３４がフローティング状態になることを抑制できる。したがって、変形例７によれば、撮像領域の周辺領域における感度特性が低下してしまうシェーディングが発生することを抑制できる。
＜変形例８＞
　図２１は、本開示の実施形態の変形例８に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図２１に示すように、変形例８の画素アレイ部１０では、遮光性を有する材料で構成される遮光壁２４ではなく、透過性の高い材料で構成される透明壁２６が分離領域２３に設けられる。
　これによっても、タングステンを主成分とする金属層３４が光Ｌを乱反射させることなくＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤに反射できることから、混色の発生を十分に抑制することができる。
　変形例８の透明壁２６は、たとえば、酸化シリコンや窒酸化シリコン、窒化シリコンなどの無機材料や、シリカ系の有機材料などで構成される。
＜変形例９＞
　図２２は、本開示の実施形態の変形例９に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図２２に示すように、変形例９の画素アレイ部１０では、可視光画素の半導体領域２１における光入射側の面に、凸部２１ａが設けられる。
　見方を変えると、半導体領域２１における光入射側の面に凹部を設けることにより、残った半導体領域における光入射側の面に凸部が設けられる。すなわち、変形例９では、可視光画素がいわゆるモスアイ構造を有する。モスアイ構造の形状としては例えば、半導体領域２１における光入射側の面を逆ピラミッド形状に掘られた凹部の形状を指す。
　かかるモスアイ構造により、可視光画素に入射する光Ｌを入射した可視光画素のフォトダイオードＰＤに閉じ込めて光路長を稼げることから、可視光画素の感度を向上させることができる。
　なお、図２２の例では、可視光画素にモスアイ構造が形成された例について示したが、ＩＲ画素１１ＩＲにモスアイ構造が形成されてもよい。
　これによっても、ＩＲ画素１１ＩＲに入射する光Ｌを入射したＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤに閉じ込めて光路長を稼げることから、ＩＲ画素１１ＩＲの感度を向上させることができる。
　一方で、可視光画素およびＩＲ画素１１ＩＲの少なくとも一方がモスアイ構造を有することにより、光Ｌの向きが斜めになってしまうことから、混色の発生が増えてしまう場合がある。
　しかしながら、変形例９に係る画素アレイ部１０では、上述のように混色の発生を抑制できることから、可視光画素およびＩＲ画素１１ＩＲの少なくとも一方がモスアイ構造を有していたとしても、実用上支障のない画像を取得することができる。すなわち、変形例９によれば、感度の向上と、混色の抑制とを両立させることができる。
＜変形例１０＞
　図２３は、本開示の実施形態の変形例１０に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図２３に示すように、変形例１０の画素アレイ部１０では、可視光画素において隣接する遮光壁４５同士の幅が、ＩＲ画素１１ＩＲにおいて隣接する遮光壁４５同士の幅よりも狭くなっている。
　これにより、ＯＣＬ４４での集光率が高い可視光は十分に可視光画素に集光することができるとともに、ＯＣＬ４４での集光率が可視光よりも低い赤外光が可視光画素のフォトダイオードＰＤに入射することを抑制することができる。
　すなわち、変形例１０では、可視光画素における赤外光入射の影響を低減させることができることから、可視光画素のフォトダイオードＰＤから出力される信号のノイズを低減することができる。
　また、変形例１０では、ＩＲ画素１１ＩＲにおいて隣接する遮光壁４５同士の幅を広くすることにより、ＯＣＬ４４での集光率が低い赤外光をＩＲ画素１１ＩＲにより多く入射させることができる。すなわち、変形例１０では、ＩＲ画素１１ＩＲから出力される信号の強度を増加させることができる。
　したがって、変形例１０によれば、画素アレイ部１０から出力される信号の品質を向上させることができる。
＜変形例１１＞
　ここまで説明した実施形態および各種変形例では、いわゆる裏面照射型の画素アレイ部１０に金属層３４を適用した例について示したが、本開示の金属層３４はかかる例に限られない。図２４は、本開示の実施形態の変形例１１に係る画素アレイ部１０Ａの構造を模式的に示す断面図である。
　図２４に示すように、変形例１１に係る画素アレイ部１０Ａは、いわゆる表面照射型の画素アレイ部であり、光学層４０から配線層３０を介して各単位画素１１のフォトダイオードＰＤに光Ｌが入射する。
　そして、変形例１１では、配線層３０において、画素トランジスタ３３の光入射側を覆うように金属層３４が設けられる。これにより、赤外光が隣接する単位画素１１のフォトダイオードＰＤに入射することを抑制できる。
　したがって、変形例１１によれば、表面照射型の画素アレイ部１０Ａにおいて、混色の発生を抑制することができる。
＜変形例１２＞
　図２５は、本開示の実施形態の変形例１２に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図２５に示すように、変形例１２の画素アレイ部１０では、分離領域２３の遮光壁２４が半導体層２０を貫通するように設けられる。
　さらに、変形例１２では、遮光壁２４の先端部から配線層３０の配線３２まで光入射方向に貫通する遮光部３５が設けられる。かかる遮光部３５は、遮光壁３５ａと、金属酸化膜３５ｂとを有する。
　遮光壁３５ａは、平面視で分離領域２３に沿って設けられ、隣接する単位画素１１から入射する光を遮蔽する壁状の膜である。金属酸化膜３５ｂは、遮光部３５において遮光壁３５ａを覆うように設けられる。遮光壁３５ａは、遮光壁２４と同様の材料で構成され、金属酸化膜３５ｂは、金属酸化膜２５と同様の材料で構成される。
　図２５に示すように、遮光壁２４の先端部と繋がるように遮光部３５を設けることにより、ＩＲ画素１１ＩＲから隣接する単位画素１１に迷光Ｌｓ（図５参照）が漏れ込むことをさらに抑制できる。したがって、変形例１２によれば、混色の発生をさらに抑制することができる。
＜変形例１３＞
　図２６は、本開示の実施形態の変形例１３に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図２６に示すように、変形例１３の画素アレイ部１０では、分離領域２３の遮光壁２４が半導体層２０を貫通するように設けられる。
　さらに、変形例１３では、遮光壁２４の先端部に隣接する位置から配線層３０の配線３２まで光入射方向に貫通する一対の遮光部３５が設けられる。すなわち、変形例１３に係る画素アレイ部１０は、遮光壁２４の先端部が一対の遮光部３５で取り囲まれるように構成される。
　これによっても、ＩＲ画素１１ＩＲから隣接する単位画素１１に迷光Ｌｓ（図５参照）が漏れ込むことをさらに抑制できる。したがって、変形例１３によれば、混色の発生をさらに抑制することができる。なお、図２６の例では、遮光壁２４が必ずしも半導体層２０を貫通するように形成されなくてもよい。
＜変形例１４＞
　図２７は、本開示の実施形態の変形例１４に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図２７に示すように、変形例１４の画素アレイ部１０では、分離領域２３の遮光壁２４が半導体層２０を貫通するとともに、配線層３０の金属層３４まで到達するように設けられる。
　さらに、変形例１４では、金属層３４における遮光壁２４とは別の位置から配線層３０の配線３２まで光入射方向に貫通する一対の遮光部３５が設けられる。すなわち、変形例１４では、遮光壁２４と、金属層３４と、遮光部３５とが一体の遮光機能を有する部位として構成される。
　これによっても、ＩＲ画素１１ＩＲから隣接する単位画素１１に迷光Ｌｓ（図５参照）が漏れ込むことをさらに抑制することができる。したがって、変形例１４によれば、混色の発生をさらに抑制することができる。
＜ＩＲカットフィルタの詳細＞
　つづいて、可視光画素に設けられるＩＲカットフィルタ４１の詳細について、図２８～図３４および上述した図４を参照しながら説明する。図２８は、本開示の実施形態に係るＩＲカットフィルタ４１の分光特性の一例を示す図である。
　図２８に示すように、ＩＲカットフィルタ４１は、７００（ｎｍ）以上の波長域で透過率が３０（％）以下となる分光特性を有し、特に、８５０（ｎｍ）近傍の波長域に吸収極大波長を有する。
　そして、図４に示したように、実施形態に係る画素アレイ部１０では、ＩＲカットフィルタ４１が可視光画素における半導体層２０の光入射側の面に配置され、ＩＲ画素１１ＩＲにおける半導体層２０の光入射側の面には配置されない。
　また、実施形態に係る画素アレイ部１０では、Ｒ画素１１Ｒに赤色の光を透過するカラーフィルタ４３Ｒが配置され、Ｇ画素１１Ｇに緑色の光を透過するカラーフィルタ４３Ｇが配置される。さらに、実施形態に係る画素アレイ部１０では、Ｂ画素１１Ｂに青色の光を透過するカラーフィルタ４３Ｂが配置される。
　これらの各フィルタによって、Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１Ｇ、Ｂ画素１１ＢおよびＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤに入射する光の分光特性は、図２９に示されるグラフのようになる。図２９は、本開示の実施形態に係る各単位画素の分光特性の一例を示す図である。
　図２９に示すように、実施形態に係る画素アレイ部１０では、Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１Ｇ、Ｂ画素１１Ｂの分光特性が、波長およそ７５０（ｎｍ）～８５０（ｎｍ）の赤外光領域において低い透過率をとるようになる。
　すなわち、実施形態では、可視光画素にＩＲカットフィルタ４１を設けることにより、可視光画素における赤外光入射の影響を低減させることができることから、可視光画素のフォトダイオードＰＤから出力される信号のノイズを低減することができる。
　さらに、実施形態に係る画素アレイ部１０では、ＩＲ画素１１ＩＲにＩＲカットフィルタ４１が設けられていないことから、図２９に示すように、ＩＲ画素１１ＩＲの分光特性が、赤外光領域において高い透過率を維持する。
　すなわち、実施形態では、赤外光をＩＲ画素１１ＩＲにより多く入射させることができることから、ＩＲ画素１１ＩＲから出力される信号の強度を増加させることができる。
　ここまで説明したように、実施形態に係る画素アレイ部１０では、可視光画素にのみＩＲカットフィルタ４１を設けることにより、画素アレイ部１０から出力される信号の品質を向上させることができる。
　また、実施形態では、図４に示したように、ＩＲ画素１１ＩＲにＩＲカットフィルタ４１が設けられていないことから、ＩＲ画素１１ＩＲでは平坦化膜４２が半導体層２０の金属酸化膜２５に直接接触している。
　このように、金属酸化膜２５と近い屈折率を有する平坦化膜４２を金属酸化膜２５に直接接触させることにより、金属酸化膜２５の表面における反射や回折を抑制することができる。
　したがって、実施形態によれば、金属酸化膜２５の表面を透過してＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤに入射する光Ｌの量を増やせることから、ＩＲ画素１１ＩＲから出力される信号の強度をさらに増やすことができる。
　ＩＲカットフィルタ４１は、有機の色材として、近赤外線吸収性色素が添加された有機材料で形成される。かかる近赤外線吸収性色素としては、たとえば、ピロロピロール色素、銅化合物、シアニン系色素、フタロシアニン系化合物、イモニウム系化合物、チオール錯体系化合物、遷移金属酸化物系化合物などが用いられる。
　また、ＩＲカットフィルタ４１に用いられる近赤外線吸収性色素としては、たとえば、スクアリリウム系色素、ナフタロシアニン系色素、クオタリレン系色素、ジチオール金属錯体系色素、クロコニウム化合物なども用いられる。
　実施形態に係るＩＲ画素１１ＩＲにＩＲカットフィルタ４１の色材は、図３０の化学式に示されるピロロピロール色素を用いることが好ましい。図３０は、本開示の実施形態に係るＩＲカットフィルタ４１の色材の一例を示す図である。
　図３０において、Ｒ１ａ、Ｒ１ｂは、各々独立にアルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基を表す。Ｒ２、Ｒ３は、各々独立に水素原子または置換基を表し、少なくとも一方は電子吸引性基である。Ｒ２、Ｒ３は、互いに結合して環を形成してもよい。
　Ｒ４は、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、置換ホウ素、または金属原子を表し、Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ３の少なくとも１種と、共有結合または配位結合していてもよい。
　なお、上述した図２８の例では、ＩＲカットフィルタ４１の分光特性が、８５０（ｎｍ）近傍の波長域に吸収極大波長を有するものとしたが、７００（ｎｍ）以上の波長域で透過率が３０（％）以下となっていればよい。
　図３１～図３４は、本開示の実施形態に係るＩＲカットフィルタ４１の分光特性の別の一例を示す図である。たとえば、図３１に示すように、ＩＲカットフィルタ４１の分光特性は、８００（ｎｍ）以上の波長域で透過率が２０（％）となるようにしてもよい。
　また、図３２に示すように、ＩＲカットフィルタ４１の分光特性は、９５０（ｎｍ）近傍の波長域に吸収極大波長を有するようにしてもよい。また、図３３に示すように、ＩＲカットフィルタ４１の分光特性は、７５０（ｎｍ）以上の波長域全体で透過率が２０（％）以下となるようにしてもよい。
　また、図３４に示すように、ＩＲカットフィルタ４１の分光特性は、可視光に加え、波長８００（ｎｍ）～９００（ｎｍ）の赤外光が透過されるようにしてもよい。
　このように、ＩＲカットフィルタ４１に添加される色材によって吸収極大波長を決定することにより、ＩＲカットフィルタ４１を、可視光画素において所定の波長域の赤外光を選択的に吸収する光学フィルタとすることができる。また、ＩＲカットフィルタ４１の吸収極大波長は、固体撮像素子１の用途によって適宜決定することができる。
＜変形例１５＞
　ここまで説明した実施形態および各種変形例では、半導体層２０の光入射側の面にＩＲカットフィルタ４１が設けられる例について示したが、本開示におけるＩＲカットフィルタ４１の配置はかかる例に限られない。図３５は、本開示の実施形態の変形例１５に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。
　図３５に示すように、変形例１５の画素アレイ部１０では、ＩＲカットフィルタ４１とカラーフィルタ４３とが入れ替わるように配置される。すなわち、変形例１５では、カラーフィルタ４３が可視光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１ＧおよびＢ画素１１Ｂ）における半導体層２０の光入射側の面に配置される。
　また、平坦化膜４２は、ＩＲカットフィルタ４１およびＯＣＬ４４が形成される面を平坦化し、ＩＲカットフィルタ４１およびＯＣＬ４４を形成する際の回転塗布の工程で発生するムラを回避するために設けられる。
　そして、ＩＲカットフィルタ４１は、可視光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１ＧおよびＢ画素１１Ｂ）における平坦化膜４２の光入射側の面に配置される。
　これによっても、可視光画素にのみＩＲカットフィルタ４１を設けることにより、画素アレイ部１０から出力される信号の品質を向上させることができる。
＜変形例１６＞
　図３６は、本開示の実施形態の変形例１６に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図３６に示すように、変形例１６の画素アレイ部１０では、ＩＲカットフィルタ４１が形成された後の表面を平坦化する平坦化膜４２が省略されている。
　すなわち、変形例１６では、カラーフィルタ４３が、可視光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１ＧおよびＢ画素１１Ｂ）におけるＩＲカットフィルタ４１の光入射側の面に配置される。
　これによっても、可視光画素にのみＩＲカットフィルタ４１を設けることにより、画素アレイ部１０から出力される信号の品質を向上させることができる。
＜変形例１７＞
　図３７は、本開示の実施形態の変形例１７に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図３７に示すように、変形例１７の画素アレイ部１０では、上述の変形例１６と同様に、ＩＲカットフィルタ４１が形成された後の表面を平坦化する平坦化膜４２が省略されている。
　また、変形例１７では、ＩＲ画素１１ＩＲにおける半導体層２０の金属酸化膜２５とＯＣＬ４４との間に、透明材４６が設けられる。かかる透明材４６は、少なくとも赤外光を透過させる光学特性を有し、ＩＲカットフィルタ４１が形成された後にフォトリソグラフィ工程で形成される。
　これによっても、可視光画素にのみＩＲカットフィルタ４１を設けることにより、画素アレイ部１０から出力される信号の品質を向上させることができる。
＜変形例１８＞
　図３８は、本開示の実施形態の変形例１８に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図３８に示すように、変形例１８の画素アレイ部１０では、ＩＲカットフィルタ４１が多層（図では２層）である。
　かかる多層のＩＲカットフィルタ４１は、たとえば、１層のＩＲカットフィルタ４１を形成する工程と、平坦化膜４２で表面を平坦化する工程とを繰り返すことにより形成することができる。
　ここで、もし仮に、膜厚の大きい１層のＩＲカットフィルタ４１を平坦化膜４２で平坦化しようとした場合、平坦化膜４２を形成する際にかかる平坦化膜４２にムラが生じる恐れがある。
　しかしながら、変形例１８では、膜厚の小さいＩＲカットフィルタ４１を平坦化膜４２で平坦化するため、平坦化膜４２にムラが生じることを抑制することができる。さらに、変形例１８では、ＩＲカットフィルタ４１を多層にすることにより、ＩＲカットフィルタ４１のトータルの膜厚を増やすことができる。
　したがって、変形例１８によれば、画素アレイ部１０を精度よく形成することができるとともに、画素アレイ部１０から出力される信号の品質をさらに向上させることができる。
＜変形例１９＞
　図３９は、本開示の実施形態の変形例１９に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図３９に示すように、変形例１９の画素アレイ部１０では、遮光壁４５がＩＲカットフィルタ４１を貫通するように設けられる。
　これにより、隣接する単位画素１１のＩＲカットフィルタ４１や平坦化膜４２を透過した光の入射をさらに抑制することができることから、混色の発生をさらに抑制することができる。
＜変形例２０＞
　図４０は、本開示の実施形態の変形例２０に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図４０に示すように、変形例２０の画素アレイ部１０では、遮光壁４５の光入射側に光学壁４７が設けられる。そして、変形例２０では、一体となった遮光壁４５と光学壁４７とがＩＲカットフィルタ４１を貫通するように設けられる。
　光学壁４７は、屈折率が低い（たとえば、ｎ≦１．６）材料で構成され、たとえば、酸化シリコンや低屈折率の有機材料などで構成される。
　これによっても、隣接する単位画素１１のＩＲカットフィルタ４１や平坦化膜４２を透過した光の入射をさらに抑制することができることから、混色の発生をさらに抑制することができる。
＜変形例２１＞
　図４１は、本開示の実施形態の変形例２１に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図４１に示すように、変形例２１の画素アレイ部１０では、金属層３４に換わり、光学フィルタ反射層３４Ａが配線層３０に設けられる。
　かかる光学フィルタ反射層３４Ａは、たとえば、誘電体の多層膜で構成され、反射率が所与の値（たとえば、８０（％））以上である。また、光学フィルタ反射層３４Ａは、各単位画素１１にそれぞれ配置され、複数層の配線３２よりも光入射側に設けられる。
　これによっても、ＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤを通過した光Ｌが配線層３０の配線３２まで到達することを抑制することができる。したがって、変形例２１によれば、配線３２で反射した迷光Ｌｓ（図５参照）が隣接する単位画素１１に漏れ込むことを抑制できることから、混色の発生を抑制することができる。
　また、変形例２１では、タングステンで構成される金属層３４よりも反射率の高い光学フィルタ反射層３４Ａを用いることができることから、かかる光学フィルタ反射層３４Ａで反射した光ＬをＩＲ画素１１ＩＲに効率よく戻すことができる。したがって、変形例２１によれば、ＩＲ画素１１ＩＲの感度を向上させることができる。
＜変形例２２＞
　図４２は、本開示の実施形態の変形例２２に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図４２に示すように、変形例２２の画素アレイ部１０では、光学フィルタ反射層３４Ａが単位画素１１に個別に配置されるのではなく、画素領域Ｒ１（図６５参照）の全体に一体で設けられる。
　これによっても、ＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤを通過した光Ｌが配線層３０の配線３２まで到達することを抑制することができる。したがって、変形例２２によれば、配線３２で反射した迷光Ｌｓ（図５参照）が隣接する単位画素１１に漏れ込むことを抑制できることから、混色の発生を抑制することができる。
　なお、光学フィルタ反射層３４Ａは誘電体の多層膜で構成されることから、図４２に示すように光学フィルタ反射層３４Ａと画素トランジスタ３３とが接していたとしても、隣接する画素トランジスタ３３同士が短絡する恐れはない。すなわち、変形例２２では、画素トランジスタ３３と接するように隙間なく光学フィルタ反射層３４Ａを配置することができる。
　したがって、変形例２２によれば、配線３２で反射した迷光Ｌｓが隣接する単位画素１１に漏れ込むことをさらに抑制できることから、混色の発生をさらに抑制することができる。
　また、変形例２２では、光学フィルタ反射層３４Ａは絶縁膜によって構成されるため、画素トランジスタ３３の拡散層へのコンタクト電極と接していたとしても、短絡する恐れはない。そのため、変形例２２では、配線３２を配線層３０内において高い自由度で配置することができる。
＜変形例２３＞
　図４３は、本開示の実施形態の変形例２３に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図４３に示すように、変形例２３の画素アレイ部１０では、光学フィルタ反射層３４Ａが可視光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１ＧおよびＢ画素１１Ｂ）には設けられず、ＩＲ画素１１ＩＲにのみ設けられる。
　これによっても、ＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤを通過した光Ｌが配線層３０の配線３２まで到達することを抑制することができる。したがって、変形例２３によれば、配線３２で反射した迷光Ｌｓ（図５参照）が隣接する単位画素１１に漏れ込むことを抑制できることから、混色の発生を抑制することができる。
＜変形例２４＞
　図４４は、本開示の実施形態の変形例２４に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。変形例２４の画素アレイ部１０では、特定の波長領域のみを選択的に反射させる光学フィルタ反射層３４Ｂが配線層３０に設けられる。
　たとえば、図４４の例では、赤色の波長領域のみを選択的に反射させる光学フィルタ反射層３４Ｂが、Ｒ画素１１Ｒにのみ設けられる。
　これによっても、Ｒ画素１１ＲのフォトダイオードＰＤを通過した光Ｌが配線層３０の配線３２まで到達することを抑制することができる。したがって、変形例２４によれば、混色の発生を抑制することができる。
　また、変形例２４では、赤色の波長領域のみを選択的に反射させる光学フィルタ反射層３４ＢをＲ画素１１Ｒにのみ設けることにより、カラーフィルタ４３Ｒを透過した赤外光を光学フィルタ反射層３４Ｂで反射させずに、赤色光のみを反射させることができる。
　したがって、変形例２４によれば、Ｒ画素１１Ｒにおいて赤色光の感度を向上させることができるとともに、赤外光による不要な感度の増加を抑制することができる。
＜変形例２５＞
　図４５は、本開示の実施形態の変形例２５に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図４５に示すように、変形例２５の画素アレイ部１０では、配線層３０において、金属層３４よりも光入射側にオンチップレンズ３６が設けられる。かかるオンチップレンズ３６は、光Ｌを各単位画素１１の金属層３４に集光するレンズである。
　これにより、変形例２５では、金属層３４からの反射光を直上に位置するフォトダイオードＰＤの中央領域に反射させることができる。すなわち、変形例２５では、金属層３４からの反射光が隣接する単位画素１１に漏れ込むことを抑制できることから、混色の発生を抑制することができる。また、オンチップレンズ３６の集光効果により、金属層３４のサイズ縮小が可能になる。
　なお、図４５の例では、オンチップレンズ３６の近傍に金属層３４を配置する例について示したが、本開示はかかる例に限られず、たとえば、オンチップレンズ３６の近傍に光学フィルタ反射層３４Ａ、３４Ｂが配置されてもよい。
　また、図４５の例では、オンチップレンズ３６の直下に金属層３４を配置する例について示したが、本開示はかかる例に限られず、たとえば、オンチップレンズ３６の直下に配線３２を配置しない構成でもよい。これにより、オンチップレンズ３６で光が絞られることから、配線３２で光が反射することを抑制できるため、混色の発生を抑制することができる。
＜変形例２６＞
　図４６は、本開示の実施形態の変形例２６に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図４６に示すように、変形例２６の画素アレイ部１０では、配線層３０において、金属層３４よりも光入射側にメタレンズ３６Ａが設けられる。かかるメタレンズ３６Ａは、メタサーフェスを有する平面レンズであり、光Ｌを各単位画素１１の金属層３４に集光するレンズである。
　これにより、変形例２６では、金属層３４からの反射光を直上に位置するフォトダイオードＰＤの中央領域に反射させることができる。すなわち、変形例２６では、金属層３４からの反射光が隣接する単位画素１１に漏れ込むことを抑制できることから、混色の発生を抑制することができる。
　なお、図４６の例では、メタレンズ３６Ａの近傍に金属層３４を配置する例について示したが、本開示はかかる例に限られず、たとえば、メタレンズ３６Ａの近傍に光学フィルタ反射層３４Ａ、３４Ｂが配置されてもよい。
　また、図４６の例では、メタレンズ３６Ａの直下に金属層３４を配置する例について示したが、本開示はかかる例に限られず、たとえば、メタレンズ３６Ａの直下に配線３２を配置しない構成でもよい。これにより、メタレンズ３６Ａで光が絞られることから、配線３２で光が反射することを抑制できるため、混色の発生を抑制することができる。
＜変形例２７＞
　図４７は、本開示の実施形態の変形例２７に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図４７に示すように、変形例２７の画素アレイ部１０では、金属層３４がＩＲ画素１１ＩＲにのみ設けられるとともに、かかる金属層３４の構成が上述の実施形態と異なる。
　具体的には、変形例２７の金属層３４は、複数の突起部３４ｄと、側壁部３４ｅとを有する。複数の突起部３４ｄは、金属層３４における光入射側の面に配置される。かかる複数の突起部３４ｄにより、変形例２７の金属層３４は、光入射側の面が粗面となっている。
　側壁部３４ｅは、金属層３４における光入射側の面の周縁部から光入射側に向かって突出する壁状の部位である。かかる側壁部３４ｅは、ＩＲ画素１１ＩＲを囲む遮光壁２４と向かい合うように配置される。
　これによっても、ＩＲ画素１１ＩＲのフォトダイオードＰＤを通過した光Ｌが配線層３０の配線３２まで到達することを抑制することができる。したがって、変形例２７によれば、配線３２で反射した迷光Ｌｓ（図５参照）が隣接する単位画素１１に漏れ込むことを抑制できることから、混色の発生を抑制することができる。
　また、変形例２７では、金属層３４における光入射側の面に複数の突起部３４ｄが配置されることにより、かかる光入射側の面で反射した光の光路長を伸ばすことができることから、フォトダイオードＰＤの飽和電荷量Ｑｓを増加させることができる。
　また、変形例２７では、金属層３４における光入射側の面に複数の突起部３４ｄが配置されることにより、金属層３４とフォトダイオードＰＤとの距離を一様にしないようにすることができる。したがって、変形例２７によれば、隣接する単位画素１１同士の混色率ばらつきのロバスト性を向上させることができる。
　また、変形例２７では、金属層３４における光入射側の面に側壁部３４ｅが配置されることにより、金属層３４で反射した光が隣接する単位画素１１に漏れ込むことを抑制できることから、混色の発生を抑制することができる。
　また、変形例２７では、金属層３４における光入射側の面に側壁部３４ｅが配置されることにより、金属層３４で反射した光を直上のフォトダイオードＰＤに戻すことができることから、フォトダイオードＰＤの飽和電荷量Ｑｓを増加させることができる。
　図４８～図５４は、本開示の実施形態の変形例２７に係る突起部３４ｄの配置の一例を模式的に示す平面図である。図４８に示すように、変形例２７に係る金属層３４には、平面視において、４個の突起部３４ｄが２行２列に並んで配置されてもよい。
　また、図４９に示すように、変形例２７に係る金属層３４には、平面視において、９個の突起部３４ｄが３行３列に並んで配置されてもよい。また、図５０に示すように、変形例２７に係る金属層３４には、平面視において、１６個の突起部３４ｄが４行４列に並んで配置されてもよい。
　また、図５１に示すように、変形例２７に係る金属層３４には、平面視において、２５個の突起部３４ｄが５行５列に並んで配置されてもよい。また、図５２に示すように、変形例２７に係る金属層３４には、平面視において、４個の突起部３４ｄが２行２列でひし形状に並んで配置されてもよい。
　また、図５３に示すように、変形例２７に係る金属層３４には、平面視において、９個の突起部３４ｄが３行３列でひし形状に並んで配置されてもよい。また、図５４に示すように、変形例２７に係る金属層３４には、平面視において、１６個の突起部３４ｄが４行４列でひし形状に並んで配置されてもよい。
＜変形例２８＞
　図５５は、本開示の実施形態の変形例２８に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図５５に示すように、変形例２８の画素アレイ部１０では、金属層３４が上述の変形例２７と同様の構成を有するとともに、分離領域２３の遮光壁２４が半導体層２０を貫通するように設けられる。
　これにより、金属層３４で反射した光Ｌが隣接する単位画素１１に漏れ込むことをさらに抑制できることから、混色の発生をさらに抑制することができる。
＜変形例２９＞
　図５６は、本開示の実施形態の変形例２９に係る画素アレイ部１０の構造を模式的に示す断面図である。図５６に示すように、変形例２９の画素アレイ部１０では、金属層３４が上述の変形例２７と同様の構成を有するとともに、かかる金属層３４の周囲に高反射率膜３７が設けられる。
　この高反射率膜３７は、タングステンが主成分である金属層３４よりも反射率が高い材料（たとえば、金や白金など）で構成される。かかる高反射率膜３７は、突起部３４ｄが配置される金属層３４における光入射側の面や、側壁部３４ｅなどを覆うように配置される。
　この変形例２９では、この高反射率膜３７が配置されることにより、金属層３４で反射した光を直上のフォトダイオードＰＤにさらに多く戻すことができることから、フォトダイオードＰＤの飽和電荷量Ｑｓをさらに増加させることができる。
　図５７～図６１は、本開示の実施形態の変形例２９に係る金属層３４の製造工程の一例を説明するための図である。まず、半導体層２０の表面に層間絶縁膜３１およびマスクＭ１が形成される。
　次に、マスクＭ１に所定の開口Ａ１が形成され、かかるマスクＭ１の上からＲＩＥ（Reactive　Ion　Eching）などの異方性エッチングにより掘り込むことで、図５７に示すように、半導体層２０および層間絶縁膜３１にトレンチＴ１が形成される。
　次に、マスクＭ１が除去された後、半導体層２０および層間絶縁膜３１の表面に高反射率膜３７が公知の手法を用いて形成される。そして、ＣＭＰ（Chemical　Mechanical　Polishing）などの手法で層間絶縁膜３１の表面に形成された高反射率膜３７が研磨されることで、図５８に示すように、トレンチＴ１の内壁面に高反射率膜３７が形成される。
　次に、半導体層２０および層間絶縁膜３１の表面に金属層３４が公知の手法を用いて形成される。そして、ＣＭＰ（Chemical　Mechanical　Polishing）などの手法で層間絶縁膜３１の表面に形成された金属層３４が研磨されることで、図５９に示すように、トレンチＴ１の内部に側壁部３４ｅが形成される。
　次に、所定の開口Ａ２を有するマスクＭ２が形成され、かかるマスクＭ２の上から等方性エッチングにより掘り込むことで、図６０に示すように、層間絶縁膜３１に半球状の凹部Ｅ１が形成される。
　次に、マスクＭ２が除去された後、層間絶縁膜３１の表面に高反射率膜３７および金属層３４を形成することで、図６１に示すように、突起部３４ｄおよび側壁部３４ｅを有する金属層３４が形成される。
　図６２～図６４は、本開示の実施形態の変形例２９に係る金属層３４の製造工程の別の一例を説明するための図である。なお、この別の一例において、図５９までの工程は上記の一例と同様であることから、説明は省略する。
　図５９までの工程につづいて、別の一例では、図６２に示すように、層間絶縁膜３１の表面に、気泡Ｂを含んだマスクＭ３が形成される。かかるマスクＭ３は、たとえば、疎な酸化膜である。
　次に、かかるマスクＭ３が、全面エッチバックで除去される。これにより、図６３に示すように、気泡Ｂに起因する凹凸Ｐが層間絶縁膜３１の表面に形成される。そして、層間絶縁膜３１の表面に高反射率膜３７および金属層３４を形成することで、図６４に示すように、突起部３４ｄおよび側壁部３４ｅを有する金属層３４が形成される。
＜固体撮像素子の周辺構造＞
　図６５は、本開示の実施形態に係る固体撮像素子１の周辺構造を模式的に示す断面図であり、おもに固体撮像素子１の周辺部の断面構造について示している。図６５に示すように、固体撮像素子１は、画素領域Ｒ１と、周辺領域Ｒ２と、パッド領域Ｒ３とを有する。
　画素領域Ｒ１は、単位画素１１が設けられる領域である。画素領域Ｒ１には、複数の単位画素１１が二次元格子状に配列されている。また、周辺領域Ｒ２は、図６６に示すように、画素領域Ｒ１の四方を囲むように設けられる領域である。図６６は、本開示の実施形態に係る固体撮像素子１の平面構成を示す図である。
　また、図６５に示すように、周辺領域Ｒ２には、遮光層４８が設けられる。かかる遮光層４８は、周辺領域Ｒ２から画素領域Ｒ１にむけて斜めに入射する光を遮蔽する膜である。
　かかる遮光層４８を設けることによって、周辺領域Ｒ２から画素領域Ｒ１の単位画素１１への光Ｌの入射を抑制することができることから、混色の発生を抑制することができる。遮光層４８は、たとえば、アルミニウムやタングステンなどにより構成される。
　パッド領域Ｒ３は、図６６に示すように、周辺領域Ｒ２の周囲に設けられる領域である。また、パッド領域Ｒ３は、図６５に示すように、コンタクトホールＨを有する。かかるコンタクトホールＨの底部には、図示しないボンディングパッドが設けられる。
　そして、コンタクトホールＨを介してボンディングパッドにボンディングワイヤなどが接合されることにより、画素アレイ部１０と固体撮像素子１の各部とが電気的に接続される。
　ここで、実施形態では、図６５に示すように、ＩＲカットフィルタ４１が画素領域Ｒ１のみならず、周辺領域Ｒ２およびパッド領域Ｒ３にも形成されるとよい。
　これにより、周辺領域Ｒ２およびパッド領域Ｒ３から画素領域Ｒ１の単位画素１１への赤外光の入射をさらに抑制することができる。したがって、実施形態によれば、混色の発生をさらに抑制することができる。
　また、実施形態では、周辺領域Ｒ２およびパッド領域Ｒ３にもＩＲカットフィルタ４１を形成することにより、平坦化膜４２を形成する際に、周辺領域Ｒ２およびパッド領域Ｒ３で平坦化膜４２にムラが生じることを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、固体撮像素子１を精度よく形成することができる。
　ここまで説明した実施形態および各種変形例では、画素アレイ部１０に可視光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１Ｇ、Ｂ画素１１Ｂ）およびＩＲ画素１１ＩＲを並べて配置した例について示したが、その他の機能を有する受光画素を画素アレイ部１０に追加してもよい。
　たとえば、実施形態に係る画素アレイ部１０に位相差検出用の受光画素（以下、位相差画素とも呼称する。）が追加され、この位相差画素にタングステンを主成分とする金属層３４が設けられてもよい。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因して位相差画素で生じる混色を抑制することができることから、固体撮像素子１のオートフォーカス性能を向上させることができる。
　また、実施形態に係る画素アレイ部１０にＴｏＦ（Time　of　Flight）形式を用いた距離測定用の受光画素（以下、測距画素とも呼称する。）が追加され、この測距画素にタングステンを主成分とする金属層３４が設けられてもよい。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因して測距画素で生じる混色を抑制することができることから、固体撮像素子１の測距性能を向上させることができる。
＜効果＞
　実施形態に係る固体撮像素子１は、第１の受光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１Ｇ、Ｂ画素１１Ｂ）と、第２の受光画素（ＩＲ画素１１ＩＲ）と、金属層３４とを備える。第１の受光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１Ｇ、Ｂ画素１１Ｂ）は、可視光を受光する。第２の受光画素（ＩＲ画素１１ＩＲ）は、赤外光を受光する。金属層３４は、第１の受光画素の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）および第２の受光画素の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）の少なくとも一方に対して光入射側とは反対側で向かい合うように設けられ、タングステンが主成分である。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生を抑制することができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１において、金属層３４は、第２の受光画素（ＩＲ画素１１ＩＲ）の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）と向かい合うように設けられる。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生を抑制することができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１において、金属層３４は、第１の受光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１Ｇ、Ｂ画素１１Ｂ）の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）と向かい合うように設けられる。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生を抑制することができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１において、金属層３４は、多層（金属層３４ａ、３４ｂ、３４ｃ）である。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生をさらに抑制することができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１において、金属層３４は、平面視において隙間３４ｇを有する。
　これにより、半導体層２０と金属層３４との間の膜厚のばらつきによる光学干渉を抑制することができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１は、半導体層２０と、配線層３０とを備える。半導体層２０は、第１の受光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１Ｇ、Ｂ画素１１Ｂ）の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）および第２の受光画素（ＩＲ画素１１ＩＲ）の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）が設けられる。配線層３０は、半導体層２０の光入射側とは反対側の面に設けられ、複数層の配線３２を有する。また、金属層３４は、配線層３０において複数層の配線３２よりも光入射側に設けられる。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生を抑制することができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１において、配線層３０は、第１の受光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１Ｇ、Ｂ画素１１Ｂ）の光電変換部および第２の受光画素（ＩＲ画素１１ＩＲ）の光電変換部にそれぞれ接続される複数の画素トランジスタ３３を有する。また、金属層３４は、平面視において画素トランジスタ３３と重ならないように配置される。
　これにより、画素アレイ部１０の製造コストを低減させることができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１において、配線層３０は、第１の受光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１Ｇ、Ｂ画素１１Ｂ）の光電変換部および第２の受光画素（ＩＲ画素１１ＩＲ）の光電変換部にそれぞれ接続される複数の画素トランジスタ３３を有する。また、金属層３４は、画素トランジスタ３３の光入射側とは反対側に乗り上げるように配置される。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生をさらに抑制することができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１において、配線層３０は、金属層３４よりも光入射側に設けられるレンズ（オンチップレンズ３６、メタレンズ３６Ａ）を有する。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生を抑制することができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１において、金属層３４は、光入射側の面に配置される複数の突起部３４ｄと、光入射側の面の周縁部から光入射側に向かって突出する壁状の側壁部３４ｅとを有する。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生を抑制することができるとともに、フォトダイオードＰＤの飽和電荷量Ｑｓを増加させることができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１において、配線層３０は、金属層３４における光入射側の面を覆うように配置される高反射率膜３７を有する。
　これにより、フォトダイオードＰＤの飽和電荷量Ｑｓをさらに増加させることができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１は、半導体層２０と、配線層３０とを備える。半導体層２０は、第１の受光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１Ｇ、Ｂ画素１１Ｂ）の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）および第２の受光画素（ＩＲ画素１１ＩＲ）の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）が設けられる。配線層３０は、半導体層２０の光入射側とは反対側の面に設けられ、複数層の配線３２を有する。また、金属層３４は、半導体層２０に設けられる。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生を抑制することができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１において、金属層３４は、接地電位に接続される。
　これにより、画素アレイ部１０を安定して製造することができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１は、第１の受光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１Ｇ、Ｂ画素１１Ｂ）と、第２の受光画素（ＩＲ画素１１ＩＲ）と、光学フィルタ反射層３４Ａ（３４Ｂ）とを備える。第１の受光画素（Ｒ画素１１Ｒ、Ｇ画素１１Ｇ、Ｂ画素１１Ｂ）は、可視光を受光する。第２の受光画素（ＩＲ画素１１ＩＲ）は、赤外光を受光する。光学フィルタ反射層３４Ａ（３４Ｂ）は、第１の受光画素の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）および第２の受光画素の光電変換部（フォトダイオードＰＤ）の少なくとも一方に対して光入射側とは反対側で向かい合うように設けられ、反射率が所与の値以上である。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生を抑制することができる。
　また、実施形態に係る固体撮像素子１において、光学フィルタ反射層３４Ａ（３４Ｂ）は、画素領域Ｒ１の全体に設けられる。
　これにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生をさらに抑制することができる。
＜電子機器＞
　なお、本開示は、固体撮像素子への適用に限られるものではない。すなわち、本開示は、固体撮像素子のほかにカメラモジュールや撮像装置、撮像機能を有する携帯端末装置、または画像読取部に固体撮像素子を用いる複写機など、固体撮像素子を有する電子機器全般に対して適用可能である。
　かかる撮像装置としては、たとえば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどが挙げられる。また、かかる撮像機能を有する携帯端末装置としては、たとえば、スマートフォンやタブレット型端末などが挙げられる。
　図６７は、本開示に係る技術を適用した電子機器１００としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。図６７の電子機器１００は、たとえば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末などの携帯端末装置などの電子機器である。
　図６７において、電子機器１００は、レンズ群１０１と、固体撮像素子１０２と、ＤＳＰ回路１０３と、フレームメモリ１０４と、表示部１０５と、記録部１０６と、操作部１０７と、電源部１０８とから構成される。
　また、電子機器１００において、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示部１０５、記録部１０６、操作部１０７、および電源部１０８は、バスライン１０９を介して相互に接続されている。
　レンズ群１０１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで固体撮像素子１０２の撮像面上に結像する。固体撮像素子１０２は、上述した実施形態に係る固体撮像素子１に対応し、レンズ群１０１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
　ＤＳＰ回路１０３は、固体撮像素子１０２から供給される信号を処理するカメラ信号処理回路である。フレームメモリ１０４は、ＤＳＰ回路１０３により処理された画像データを、フレーム単位で一時的に保持する。
　表示部１０５は、たとえば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro　Luminescence）パネルなどのパネル型表示装置からなり、固体撮像素子１０２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部１０６は、固体撮像素子１０２で撮像された動画または静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスクなどの記録媒体に記録する。
　操作部１０７は、ユーザによる操作にしたがい、電子機器１００が有する各種の機能についての操作指令を発する。電源部１０８は、ＤＳＰ回路１０３、フレームメモリ１０４、表示部１０５、記録部１０６、および操作部１０７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
　このように構成されている電子機器１００では、固体撮像素子１０２として、上述した各実施形態の固体撮像素子１を適用することにより、ＩＲ画素１１ＩＲに起因する混色の発生を抑制することができる。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　また、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無く、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取ることができる。
（１）
　可視光を受光する第１の受光画素と、
　赤外光を受光する第２の受光画素と、
　前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部の少なくとも一方に対して光入射側とは反対側で向かい合うように設けられ、タングステンが主成分である金属層と、
　を備える固体撮像素子。
（２）
　前記金属層は、前記第２の受光画素の光電変換部と向かい合うように設けられる
　前記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
　前記金属層は、前記第１の受光画素の光電変換部と向かい合うように設けられる
　前記（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
　前記金属層は、多層である
　前記（１）～（３）のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
（５）
　前記金属層は、平面視において隙間を有する
　前記（１）～（４）のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
（６）
　前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部が設けられる半導体層と、
　前記半導体層の光入射側とは反対側の面に設けられ、複数層の配線を有する配線層と、
　を備え、
　前記金属層は、前記配線層において前記複数層の配線よりも光入射側に設けられる
　前記（１）～（５）のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
（７）
　前記配線層は、前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部にそれぞれ接続される複数の画素トランジスタを有し、
　前記金属層は、平面視において前記画素トランジスタと重ならないように配置される
　前記（６）に記載の固体撮像素子。
（８）
　前記配線層は、前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部にそれぞれ接続される複数の画素トランジスタを有し、
　前記金属層は、前記画素トランジスタの光入射側とは反対側に乗り上げるように配置される
　前記（６）に記載の固体撮像素子。
（９）
　前記配線層は、前記金属層よりも光入射側に設けられるレンズを有する
　前記（６）に記載の固体撮像素子。
（１０）
　前記金属層は、光入射側の面に配置される複数の突起部と、光入射側の面の周縁部から光入射側に向かって突出する壁状の側壁部とを有する
　前記（６）に記載の固体撮像素子。
（１１）
　前記配線層は、前記金属層における光入射側の面を覆うように配置される高反射率膜を有する
　前記（１０）に記載の固体撮像素子。
（１２）
　前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部が設けられる半導体層と、
　前記半導体層の光入射側とは反対側の面に設けられ、複数層の配線を有する配線層と、
　を備え、
　前記金属層は、前記半導体層に設けられる
　前記（１）～（５）のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
（１３）
　前記金属層は、接地電位に接続される
　前記（１）～（１２）のいずれか一つに記載の固体撮像素子。
（１４）
　可視光を受光する第１の受光画素と、
　赤外光を受光する第２の受光画素と、
　前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部の少なくとも一方に対して光入射側とは反対側で向かい合うように設けられ、反射率が所与の値以上である光学フィルタ反射層と、
　を備える固体撮像素子。
（１５）
　前記光学フィルタ反射層は、画素領域の全体に設けられる
　前記（１４）に記載の固体撮像素子。
（１６）
　固体撮像素子と、
　被写体からの入射光を取り込んで前記固体撮像素子の撮像面上に結像させる光学系と、
　前記固体撮像素子からの出力信号に対して処理を行う信号処理回路と、を備え、
　前記固体撮像素子は、
　可視光を受光する第１の受光画素と、
　赤外光を受光する第２の受光画素と、
　前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部の少なくとも一方に対して光入射側とは反対側で向かい合うように設けられ、タングステンが主成分である金属層と、を有する
　電子機器。
（１７）
　前記金属層は、前記第２の受光画素の光電変換部と向かい合うように設けられる
　前記（１６）に記載の電子機器。
（１８）
　前記金属層は、前記第１の受光画素の光電変換部と向かい合うように設けられる
　前記（１６）または（１７）に記載の電子機器。
（１９）
　前記金属層は、多層である
　前記（１６）～（１８）のいずれか一つに記載の電子機器。
（２０）
　前記金属層は、平面視において隙間を有する
　前記（１６）～（１９）のいずれか一つに記載の電子機器。
（２１）
　前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部が設けられる半導体層と、
　前記半導体層の光入射側とは反対側の面に設けられ、複数層の配線を有する配線層と、
　を備え、
　前記金属層は、前記配線層において前記複数層の配線よりも光入射側に設けられる
　前記（１６）～（２０）のいずれか一つに記載の電子機器。
（２２）
　前記配線層は、前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部にそれぞれ接続される複数の画素トランジスタを有し、
　前記金属層は、平面視において前記画素トランジスタと重ならないように配置される
　前記（２１）に記載の電子機器。
（２３）
　前記配線層は、前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部にそれぞれ接続される複数の画素トランジスタを有し、
　前記金属層は、前記画素トランジスタの光入射側とは反対側に乗り上げるように配置される
　前記（２１）に記載の電子機器。
（２４）
　前記配線層は、前記金属層よりも光入射側に設けられるレンズを有する
　前記（２１）に記載の電子機器。
（２５）
　前記金属層は、光入射側の面に配置される複数の突起部と、光入射側の面の周縁部から光入射側に向かって突出する壁状の側壁部とを有する
　前記（２１）に記載の電子機器。
（２６）
　前記配線層は、前記金属層における光入射側の面を覆うように配置される高反射率膜を有する
　前記（２５）に記載の電子機器。
（２７）
　前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部が設けられる半導体層と、
　前記半導体層の光入射側とは反対側の面に設けられ、複数層の配線を有する配線層と、
　を備え、
　前記金属層は、前記半導体層に設けられる
　前記（１６）～（２１）のいずれか一つに記載の電子機器。
（２８）
　前記金属層は、接地電位に接続される
　前記（１６）～（２７）のいずれか一つに記載の電子機器。
（２９）
　可視光を受光する第１の受光画素と、
　赤外光を受光する第２の受光画素と、
　前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部の少なくとも一方に対して光入射側とは反対側で向かい合うように設けられ、反射率が所与の値以上である光学フィルタ反射層と、
　を備える電子機器。
（３０）
　前記光学フィルタ反射層は、画素領域の全体に設けられる
　前記（２９）に記載の電子機器。
１　　固体撮像素子
１０、１０Ａ　画素アレイ部
１１　単位画素
１１Ｒ　Ｒ画素（第１の受光画素の一例）
１１Ｇ　Ｇ画素（第１の受光画素の一例）
１１Ｂ　Ｂ画素（第１の受光画素の一例）
１１ＩＲ　ＩＲ画素（第２の受光画素の一例）
２０　半導体層
３０　配線層
３２　配線
３３　画素トランジスタ
３４、３４ａ～３４ｃ　金属層
３４Ａ、３４Ｂ　光学フィルタ反射層
３４ｄ　突起部
３４ｅ　側壁部
３４ｇ　隙間
３４ｒ　乗上部
３６　オンチップレンズ（レンズの一例）
３６Ａ　メタレンズ（レンズの一例）
３７　高反射率膜
１００　電子機器
ＰＤ　フォトダイオード（光電変換部の一例）

Claims (16)

  1. 　可視光を受光する第１の受光画素と、
    　赤外光を受光する第２の受光画素と、
    　前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部の少なくとも一方に対して光入射側とは反対側で向かい合うように設けられ、タングステンが主成分である金属層と、
    　を備える固体撮像素子。
  2. 　前記金属層は、前記第２の受光画素の光電変換部と向かい合うように設けられる
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  3. 　前記金属層は、前記第１の受光画素の光電変換部と向かい合うように設けられる
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  4. 　前記金属層は、多層である
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  5. 　前記金属層は、平面視において隙間を有する
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  6. 　前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部が設けられる半導体層と、
    　前記半導体層の光入射側とは反対側の面に設けられ、複数層の配線を有する配線層と、
    　を備え、
    　前記金属層は、前記配線層において前記複数層の配線よりも光入射側に設けられる
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  7. 　前記配線層は、前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部にそれぞれ接続される複数の画素トランジスタを有し、
    　前記金属層は、平面視において前記画素トランジスタと重ならないように配置される
    　請求項６に記載の固体撮像素子。
  8. 　前記配線層は、前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部にそれぞれ接続される複数の画素トランジスタを有し、
    　前記金属層は、前記画素トランジスタの光入射側とは反対側に乗り上げるように配置される
    　請求項６に記載の固体撮像素子。
  9. 　前記配線層は、前記金属層よりも光入射側に設けられるレンズを有する
    　請求項６に記載の固体撮像素子。
  10. 　前記金属層は、光入射側の面に配置される複数の突起部と、光入射側の面の周縁部から光入射側に向かって突出する壁状の側壁部とを有する
    　請求項６に記載の固体撮像素子。
  11. 　前記配線層は、前記金属層における光入射側の面を覆うように配置される高反射率膜を有する
    　請求項１０に記載の固体撮像素子。
  12. 　前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部が設けられる半導体層と、
    　前記半導体層の光入射側とは反対側の面に設けられ、複数層の配線を有する配線層と、
    　を備え、
    　前記金属層は、前記半導体層に設けられる
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  13. 　前記金属層は、接地電位に接続される
    　請求項１に記載の固体撮像素子。
  14. 　可視光を受光する第１の受光画素と、
    　赤外光を受光する第２の受光画素と、
    　前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部の少なくとも一方に対して光入射側とは反対側で向かい合うように設けられ、反射率が所与の値以上である光学フィルタ反射層と、
    　を備える固体撮像素子。
  15. 　前記光学フィルタ反射層は、画素領域の全体に設けられる
    　請求項１４に記載の固体撮像素子。
  16. 　固体撮像素子と、
    　被写体からの入射光を取り込んで前記固体撮像素子の撮像面上に結像させる光学系と、
    　前記固体撮像素子からの出力信号に対して処理を行う信号処理回路と、を備え、
    　前記固体撮像素子は、
    　可視光を受光する第１の受光画素と、
    　赤外光を受光する第２の受光画素と、
    　前記第１の受光画素の光電変換部および前記第２の受光画素の光電変換部の少なくとも一方に対して光入射側とは反対側で向かい合うように設けられ、タングステンが主成分である金属層と、を有する
    　電子機器。
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