WO2022118674A1 - 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

本開示は、より感度の向上を図ることができるようにする固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器に関する。 固体撮像素子は、複数の画素ごとに光電変換部が設けられる半導体基板と、半導体基板の受光面側に設けられ、画素ごとに光を集光するマイクロレンズが画素ごとに配置されるオンチップレンズ層とを備える。そして、マイクロレンズの中央に向かって入射する光線を、画素の側方に向かって屈折させる屈折光学系が設けられる。本技術は、例えば、裏面照射型のCMOSイメージセンサに適用できる。

Description

固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器

　本開示は、固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器に関し、特に、より感度の向上を図ることができるようにした固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器に関する。

　従来、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子では、より鮮明な画像を撮像するために感度を向上させる様々な技術が開発されている。

　例えば、特許文献１には、隣接する画素どうしの間に画素間遮光部を設けるとともに、フォトダイオードが形成される半導体基板の受光面にモスアイ構造を設けることで、混色悪化を抑制しつつ、感度を向上させた裏面照射型の固体撮像装置が開示されている。

特開２０１８－９３２３４号公報

　ところで、上述した特許文献１で開示されている技術では、半導体基板の受光面にモスアイ構造を加工するのに伴って、工数やコストが増加することが想定されるだけでなく、半導体基板の受光面に傷が入ることがあり、暗電流の発生が悪化することも懸念される。その他、例えば、より厚い半導体基板を用いることによって感度の向上を図ることができると考えられるが、この場合、電荷の転送効率が悪化することやチップが大型化することなどが懸念される。そこで、半導体基板の受光面を加工することや、より厚い半導体基板を用いることなどを回避して、感度の向上を図る技術が求められている。

　本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より感度の向上を図ることができるようにするものである。

　本開示の一側面の固体撮像素子は、複数の画素ごとに光電変換部が設けられる半導体基板と、前記半導体基板の受光面側に設けられ、前記画素ごとに光を集光するマイクロレンズが前記画素ごとに配置されるオンチップレンズ層と、前記マイクロレンズの中央に向かって入射する光線を、前記画素の側方に向かって屈折させる屈折光学系とを備える。

　本開示の一側面の製造方法は、複数の画素ごとに光電変換部が設けられる半導体基板の受光面側に、前記画素ごとに光を集光するマイクロレンズが前記画素ごとに配置されるオンチップレンズ層を形成することと、前記マイクロレンズの中央に向かって入射する光線を、前記画素の側方に向かって屈折させる屈折光学系を形成することとを含む。

　本開示の一側面の電子機器は、複数の画素ごとに光電変換部が設けられる半導体基板と、前記半導体基板の受光面側に設けられ、前記画素ごとに光を集光するマイクロレンズが前記画素ごとに配置されるオンチップレンズ層と、前記マイクロレンズの中央に向かって入射する光線を、前記画素の側方に向かって屈折させる屈折光学系とを有する固体撮像素子を備える。

　本開示の一側面においては、画素ごとに光電変換部が設けられる半導体基板の受光面側に、画素ごとに光を集光するマイクロレンズが画素ごとにオンチップレンズ層に配置され、マイクロレンズの中央に向かって入射する光線が、屈折光学系によって画素の側方に向かって屈折させられる。

本技術を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態の構成例を示す図である。 固体撮像素子の第２の実施の形態の構成例を示す図である。 固体撮像素子の第３の実施の形態の構成例を示す図である。 固体撮像素子の第４の実施の形態の構成例を示す図である。 固体撮像素子の第５の実施の形態の構成例を示す図である。 瞳補正の対応について説明する図である。 固体撮像素子の製造方法を説明する図である。 固体撮像素子の製造方法を説明する図である。 撮像装置の構成例を示すブロック図である。 イメージセンサを使用する使用例を示す図である。

　以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

　＜固体撮像素子の第１の構成例＞
　図１は、本技術を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態の構成例を示す図である。

　図１に示すように、固体撮像素子１１は、裏面照射型のCMOSイメージセンサであり、配線層１２、半導体基板１３、フィルタ層１４、およびオンチップレンズ層１５が積層されて構成される。また、固体撮像素子１１には、複数の画素２１がアレイ状に配置されており、図１には、３つの画素２１－１乃至２１－３の断面構成が示されている。

　配線層１２は、半導体基板１３の表面（図１の下側を向く面）に対して積層され、ドレーン電源VDDやソース電源VSSなどを供給する複数の配線が絶縁膜の内部に積層されて構成される。また、配線層１２には、画素２１－１乃至２１－３ごとに、画素２１－１乃至２１－３それぞれで発生した電荷を転送する転送トランジスタ２２－１乃至２２－３が設けられている。

　半導体基板１３は、画素２１－１乃至２１－３ごとに、受光面となる裏面（図１の上側を向く面）から照射される光を光電変換する光電変換部２３－１乃至２３－３が設けられて構成される。また、半導体基板１３の裏面から所定の深さで、隣接する画素２１どうしの間を遮光するための画素間遮光部２４が設けられている。例えば、画素間遮光部２４は、半導体基板１３の裏面を掘り込んで形成されるトレンチに、遮光性を備えた金属を埋め込むことによって構成される。

　フィルタ層１４は、半導体基板１３の裏面に対して積層され、画素２１－１乃至２１－３ごとに、それぞれ所定の波長域の光を透過するカラーフィルタ２５－１乃至２５－３が絶縁膜に挟まれるように設けられて構成される。図１に示す例では、カラーフィルタ２５－１は赤色の波長域の光を透過し、カラーフィルタ２５－２は緑色の波長域の光を透過し、カラーフィルタ２５－３は青色の波長域の光を透過する。

　オンチップレンズ層１５は、フィルタ層１４に対して積層するように半導体基板１３の受光面側に設けられ、画素２１－１乃至２１－３ごとに光を集光するマイクロレンズ２６－１乃至２６－３が画素２１－１乃至２１－３ごとに配置されて構成される。マイクロレンズ２６－１乃至２６－３は、画素２１－１乃至２１－３に光が入射してくる方向に向かって凸となる凸曲面に形成される。

　ここで、固体撮像素子１１では、マイクロレンズ２６－１乃至２６－３それぞれの中央に、マイクロレンズ２６－１乃至２６－３の凸曲面を凹ませるように形成される凹部２７－１乃至２７－３が設けられている。凹部２７－１乃至２７－３は、一点鎖線の矢印で図示するように、マイクロレンズ２６－１乃至２６－３それぞれの中央に向かって入射する光線（以下、本実施の形態では主光線と称する）を、画素２１－１乃至２１－３それぞれの側方に向かって屈折させる屈折光学系を構成する。

　図１に示す例では、凹部２７－１乃至２７－３には、マイクロレンズ２６の中央を掘り込むことによって形成されるＶ字型の断面形状が用いられている。凹部２７－１乃至２７－３によって構成される屈折光学系は、画素２１－１乃至２１－３の側方に向かって屈折させた主光線が、それぞれ画素間遮光部２４で反射して光電変換部２３－１乃至２３－３に戻るように設計されている。また、マイクロレンズ２６－１乃至２６－３の中央以外に入射する光線は、破線の矢印で図示するように、画素２１－１乃至２１－３の中央に向かって屈折される。

　なお、画素２１－１乃至２１－３は、それぞれ同様に構成されており、それらを区別する必要がない場合、以下、単に画素２１と称し、画素２１を構成する各部についても同様に称する。

　このように構成される固体撮像素子１１は、凹部２７により構成される屈折光学系によって主光線が屈折されるため、画素２１の内部における光路長を伸長させることができる結果、光電変換部２３において光が吸収される吸収率の向上を図ることができる。

　即ち、従来、マイクロレンズ２６の中央に向かって入射する主光線は、光電変換部２３を直線的に通過するために画素２１の内部における光路長が短く、半導体基板１３を透過し易くなっていた。このため、主光線が半導体基板１３を透過するのを抑制するために、半導体基板１３の厚みを増すことも考えられるが、その場合、材料のコストアップが懸念されるとともに、電荷の転送効率が悪化することやチップが大型化することなどが懸念される。これに対し、固体撮像素子１１は、凹部２７により構成される屈折光学系を設けることによって、これらの懸念が生じることがない。

　従って、固体撮像素子１１は、光電変換部２３における光の吸収率の向上を図ることができるので、従来よりも、より感度の向上を図ることができる。また、固体撮像素子１１は、上述したように半導体基板１３の受光面が加工されることないため、受光面に傷が入ることもない。

　＜固体撮像素子の第２の構成例＞
　図２は、本技術を適用した固体撮像素子の第２の実施の形態の構成例を示す図である。なお、図２に示す固体撮像素子１１Ａにおいて、図１の固体撮像素子１１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。即ち、固体撮像素子１１Ａは、配線層１２、半導体基板１３、およびフィルタ層１４が、図１の固体撮像素子１１と同様に構成されている。

　図２に示すように、固体撮像素子１１Ａは、オンチップレンズ層１５Ａが、図１の固体撮像素子１１と異なる構成となっている。例えば、オンチップレンズ層１５Ａは、画素２１Ａごとに、Ｕ字型の断面形状の凹部２７Ａが中央に形成されたマイクロレンズ２６Ａが配置された構成となっている。

　つまり、図１の凹部２７は、断面形状がＶ字型に形成されていたのに対し、凹部２７Ａは、断面形状がＵ字型に形成されている。このような凹部２７Ａにおいても、図１の凹部２７と同様に、マイクロレンズ２６Ａの中央に向かって入射する主光線を、画素２１Ａの側方に向かって屈折させる屈折光学系を構成することができる。そして、凹部２７Ａによって構成される屈折光学系は、画素２１の側方に向かって屈折させた主光線が、画素間遮光部２４で反射して光電変換部２３に戻るように設計されている。

　従って、固体撮像素子１１Ａは、図１の固体撮像素子１１と同様に、画素２１Ａの内部における光路長を伸長させ、光電変換部２３における光の吸収率の向上を図ることができるので、従来よりも、より感度の向上を図ることができる。

　なお、固体撮像素子１１では、マイクロレンズ２６の中央に向かって入射する主光線を画素２１の側方に向かって屈折させ、その屈折させた主光線が、画素間遮光部２４で反射して光電変換部２３に戻るように屈折光学系が設計されていればよい。即ち、このように屈折光学系が設計されていれば、凹部２７の断面形状がＶ字型やＵ字型などに限定されることはない。また、固体撮像素子１１において、画素間遮光部２４の手前で隣接する画素２１に光が混入することが回避されるように屈折光学系を設計することが好ましく、例えば、そのような光の混入が発生しない範囲でＶ字型の角度を設定することが必要となる。

　＜固体撮像素子の第３の構成例＞
　図３は、本技術を適用した固体撮像素子の第３の実施の形態の構成例を示す図である。なお、図３に示す固体撮像素子１１Ｂにおいて、図１の固体撮像素子１１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。即ち、固体撮像素子１１Ｂは、配線層１２、半導体基板１３、およびフィルタ層１４が、図１の固体撮像素子１１と同様に構成されている。

　図３に示すように、固体撮像素子１１Ｂは、オンチップレンズ層１５Ｂが、図１の固体撮像素子１１と異なる構成となっている。例えば、オンチップレンズ層１５Ｂは、凹部２７Ｂが形成されたマイクロレンズ２６Ｂに積層するように屈折率設定部材２８Ｂが設けられて構成される。さらに、固体撮像素子１１Ｂは、フィルタ層１４およびオンチップレンズ層１５Ｂにおいても画素２１Ｂどうしの間を遮光するように画素間遮光部２４Ｂが設けられて構成される。

　屈折率設定部材２８Ｂは、マイクロレンズ２６Ｂよりも低い屈折率を有する透明な材質により構成される。また、屈折率設定部材２８Ｂの屈折率に対するマイクロレンズ２６Ｂの屈折率の変化が、空気の屈折率に対する図１のマイクロレンズ２６の屈折率の変化よりも大きくなるように、屈折率設定部材２８Ｂおよびマイクロレンズ２６Ｂが設定されている。

　これにより、凹部２７Ｂの形状が図１の凹部２７の形状と同一である場合に、凹部２７Ｂにおいて屈折する主光線の屈折角度は、図１の凹部２７において屈折する主光線の屈折角度よりも大きくなる。つまり、凹部２７Ｂは、図１の凹部２７よりも、より大きな屈折角度で主光線を屈折させることができる。このように、凹部２７Ｂおよび屈折率設定部材２８Ｂにより構成される屈折光学系では、主光線の屈折角度は、マイクロレンズ２６Ｂの屈折率に対する屈折率設定部材２８Ｂの屈折率の大きさに応じて調整することができる。

　そして、固体撮像素子１１Ｂでは、オンチップレンズ層１５Ｂを透過した光が、半導体基板１３に入射する手前で、隣接する画素２１に混入することを防止するように画素間遮光部２４Ｂが設けられている。例えば、画素間遮光部２４Ｂは、図１の画素間遮光部２４と同様に半導体基板１３の裏面から所定の深さまで形成されるとともに、フィルタ層１４およびオンチップレンズ層１５に延在するように形成される。つまり、画素間遮光部２４Ｂは、屈折率設定部材２８Ｂの上面から半導体基板１３の所定の深さまで設けられるように形成される。このような画素間遮光部２４Ｂを設けることによって、固体撮像素子１１Ｂは、より確実に混色の発生を改善する効果を期待することができる。

　従って、固体撮像素子１１Ｂでは、凹部２７Ｂおよび屈折率設定部材２８Ｂにより構成される屈折光学系は、より大きな屈折角度で主光線を屈折させるように設計されている。これにより、固体撮像素子１１Ｂは、画素２１Ｂの内部における光路長をさらに伸長させることができる結果、さらなる感度の向上を図ることができる。

　＜固体撮像素子の第４の構成例＞
　図４は、本技術を適用した固体撮像素子の第４の実施の形態の構成例を示す図である。なお、図４に示す固体撮像素子１１Ｃにおいて、図１の固体撮像素子１１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。即ち、固体撮像素子１１Ｃは、配線層１２、半導体基板１３、およびフィルタ層１４が、図１の固体撮像素子１１と同様に構成されている。

　図４に示すように、固体撮像素子１１Ｃは、オンチップレンズ層１５Ｃが、図１の固体撮像素子１１と異なる構成となっている。例えば、オンチップレンズ層１５Ｃは、画素２１Ｃごとに、マイクロレンズ２６Ｃに積層するように屈折率設定部材２８Ｃが設けられて構成される。さらに、固体撮像素子１１Ｃは、フィルタ層１４およびオンチップレンズ層１５Ｃにおいても画素２１Ｃどうしの間を遮光するように画素間遮光部２４Ｃが設けられて構成される。

　ここで、固体撮像素子１１Ｃは、オンチップレンズ層１５Ｃのマイクロレンズ２６Ｃに、図１に示したような凹部２７が形成されない構成となっている。そして、固体撮像素子１１Ｃでは、屈折率設定部材２８Ｃの屈折率が、マイクロレンズ２６Ｃの屈折率よりも高くなるように設定されている。これにより、マイクロレンズ２６Ｃが、主光線が入射してくる方向に向かうような凸となる凸曲面（即ち、図の上方に向かうような凸曲面）に形成されていても、マイクロレンズ２６Ｃおよび屈折率設定部材２８Ｃにより構成される屈折光学系によって、画素２１Ｃの中央に向かって入射する主光線を、画素２１Ｃの側方に向かって屈折させる屈折光学系を構成することができる。

　従って、固体撮像素子１１Ｃでは、図１の固体撮像素子１１と同様に、マイクロレンズ２６Ｃおよび屈折率設定部材２８Ｃにより構成される屈折光学系は、屈折させた主光線を画素間遮光部２４Ｃで反射して光電変換部２３に戻すように設計されている。これにより、固体撮像素子１１Ｃは、画素２１Ｃの内部における光路長を伸長させることができる結果、感度の向上を図ることができる。また、固体撮像素子１１Ｃは、図１に示したような凹部２７が形成されないことにより工数の削減を図ることができる。

　＜固体撮像素子の第５の構成例＞
　図５は、本技術を適用した固体撮像素子の第５の実施の形態の構成例を示す図である。なお、図５に示す固体撮像素子１１Ｄにおいて、図１の固体撮像素子１１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。即ち、固体撮像素子１１Ｄは、配線層１２、半導体基板１３、およびフィルタ層１４が、図１の固体撮像素子１１と同様に構成されている。

　図５に示すように、固体撮像素子１１Ｄは、オンチップレンズ層１５Ｄが、図１の固体撮像素子１１と異なる構成となっている。例えば、オンチップレンズ層１５Ｄは、画素２１Ｄごとに、凹曲面に形成されたマイクロレンズ２６Ｄに積層するように屈折率設定部材２８Ｄが設けられて構成される。さらに、固体撮像素子１１Ｄは、フィルタ層１４およびオンチップレンズ層１５Ｄにおいても画素２１Ｄどうしの間を遮光するように画素間遮光部２４Ｄが設けられて構成される。

　ここで、固体撮像素子１１Ｄでは、屈折率設定部材２８Ｄの屈折率が、マイクロレンズ２６Ｄの屈折率よりも低くなるように設定されている。そして、マイクロレンズ２６Ｄが、主光線が入射してくる方向に沿って凹となる凹曲面（即ち、図の下方に向かうような凹曲面）に形成さていることにより、マイクロレンズ２６Ｄおよび屈折率設定部材２８Ｄにより構成される屈折光学系によって、画素２１Ｄの中央に向かって入射する主光線を、画素２１Ｄの側方に向かって屈折させる屈折光学系を構成することができる。

　従って、固体撮像素子１１Ｄでは、図１の固体撮像素子１１と同様に、マイクロレンズ２６Ｄおよび屈折率設定部材２８Ｄにより構成される屈折光学系は、屈折させた主光線を画素間遮光部２４Ｄで反射して光電変換部２３に戻すように設計されている。これにより、固体撮像素子１１Ｄは、画素２１Ｄの内部における光路長を伸長させることができる結果、感度の向上を図ることができる。また、固体撮像素子１１Ｄは、図１に示したような凹部２７が形成されないことにより工数の削減を図ることができる。

　＜瞳補正の対応＞
　図６を参照して、瞳補正に対応した固体撮像素子１１’について説明する。

　例えば、図６のＡに示すように、固体撮像素子１１’は、被写体の像を受光面に結像して撮像を行うための撮像レンズ３１と組み合わせて用いられる。一般的に、撮像レンズ３１は、固体撮像素子１１’の中央においては、受光面に対して垂直に主光線を入射させるのに対して、固体撮像素子１１’の端部においては、受光面に対して所定の入射角度で主光線を入射させる。

　従って、固体撮像素子１１’の中央では、受光面に対して垂直に主光線が入射するので、例えば、図１に示した固体撮像素子１１のように、光電変換部２３の中心に軸線が一致するようにマイクロレンズ２６が配置される。これに対し、固体撮像素子１１’の端部では、受光面に対して所定の入射角度で主光線が入射するので、その入射角度に応じて、光電変換部２３の中心に対して軸線がズレた位置となるようにマイクロレンズ２６の配置位置が調整される。

　このように、固体撮像素子１１’は、受光面の端部に配置される画素２１’では、光の入射角度に応じて調整された位置でマイクロレンズ２６が配置されるようにオンチップレンズ層１５’を構成することで、瞳補正に対応することができる。

　なお、固体撮像素子１１’では、中央に配置される画素２１において長波長が半導体基板１３を透過し易い。これに対し、端部に配置される画素２１’には所定の入射角度で主光線が入射するので、中央に配置される画素２１と比較して、端部に配置される画素２１’における光路長は長くなる。このため、固体撮像素子１１’では、画素２１の配置位置応じて、凹部２７により構成される屈折光学系の設計を適切に変更してもよい。

　＜固体撮像素子の製造方法＞
　図７および図８を参照して、固体撮像素子１１の製造方法について説明する。

　図７の１段目に示すように、第１の工程において、通常の固体撮像素子の製造方法と同様に、半導体基板１３に対してフィルタ層１４を積層し、フィルタ層１４に対してオンチップレンズ層１５を積層して、画素２１ごとにカラーフィルタ２５およびマイクロレンズ２６を形成する。

　図７の２段目に示すように、第２の工程において、オンチップレンズ層１５に対してp-TEOS（Tetraethoxysilan）膜５１を成膜する。

　図７の３段目に示すように、第３の工程において、p-TEOS膜５１に対してハードマスク５２を形成する。このとき、リソグラフィによって、凹部２７－１乃至２７－３を形成する個所に対応してハードマスク５２が開口するような開口パターン５３－１乃至５３－３を形成する。

　図８の１段目に示すように、第４の工程において、ハードマスク５２を使用したドライエッチングを行うことにより、p-TEOS膜５１に対して開口パターン５４－１乃至５４－３を形成する。その後、ハードマスク５２を剥離する。

　図８の２段目に示すように、第５の工程において、マイクロレンズ２６－１乃至２６－３をエッチングする。このエッチングにより、p-TEOS膜５１に形成された開口パターン５４－１乃至５４－３に従って、マイクロレンズ２６－１乃至２６－３に凹部２７－１乃至２７－３が形成される。

　図８の３段目に示すように、第６の工程において、p-TEOS膜５１を剥離することによって、固体撮像素子１１を製造することができる。

　以上のような製造方法によって、凹部２７により構成される屈折光学系が設けられ、より感度の向上を図ることが可能な固体撮像素子１１を製造することができる。

　＜電子機器の構成例＞
　上述したような固体撮像素子１１は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。

　図９は、電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。

　図９に示すように、撮像装置１０１は、光学系１０２、撮像素子１０３、信号処理回路１０４、モニタ１０５、およびメモリ１０６を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。

　光学系１０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を撮像素子１０３に導き、撮像素子１０３の受光面（センサ部）に結像させる。

　撮像素子１０３としては、上述した固体撮像素子１１が適用される。撮像素子１０３には、光学系１０２を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電子が蓄積される。そして、撮像素子１０３に蓄積された電子に応じた信号が信号処理回路１０４に供給される。

　信号処理回路１０４は、撮像素子１０３から出力された画素信号に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路１０４が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ１０５に供給されて表示されたり、メモリ１０６に供給されて記憶（記録）されたりする。

　このように構成されている撮像装置１０１では、上述した固体撮像素子１１を適用することで、例えば、より高感度で鮮明な画像を撮像することができる。

　＜イメージセンサの使用例＞
　図１０は、上述のイメージセンサ（固体撮像素子）を使用する使用例を示す図である。

　上述したイメージセンサは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。

　・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
　・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
　・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
　・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
　・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
　・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
　・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
　・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置

　＜構成の組み合わせ例＞
　なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
　複数の画素ごとに光電変換部が設けられる半導体基板と、
　前記半導体基板の受光面側に設けられ、前記画素ごとに光を集光するマイクロレンズが前記画素ごとに配置されるオンチップレンズ層と、
　前記マイクロレンズの中央に向かって入射する光線を、前記画素の側方に向かって屈折させる屈折光学系と
　を備える固体撮像素子。
（２）
　前記マイクロレンズは、前記光線が入射してくる方向に向かって凸となる凸曲面に形成されており、
　前記屈折光学系は、断面形状がＶ字形状またはＵ字形状に形成された凹部が前記マイクロレンズの中央に設けられた構成である
　上記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
　前記半導体基板に対して所定の深さで、隣接する前記画素どうしの間を遮光する画素間遮光部が設けられる
　上記（１）または（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
　前記オンチップレンズ層は、所定の屈折率が設定された屈折率設定部材が前記マイクロレンズに対して積層されて構成され、
　前記屈折光学系において屈折される前記光線の屈折角度は、前記マイクロレンズの屈折率に対する前記屈折率設定部材の屈折率の大きさに応じて調整される
　上記（１）から（３）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（５）
　前記屈折率設定部材は、前記マイクロレンズよりも低い屈折率に設定され、
　前記半導体基板の所定の深さから前記オンチップレンズ層の上面まで延在させて、隣接する前記画素どうしの間を遮光する画素間遮光部が設けられる
　上記（４）に記載の固体撮像素子。
（６）
　前記オンチップレンズ層は、所定の屈折率が設定された屈折率設定部材が前記マイクロレンズに対して積層されて構成され、
　前記マイクロレンズは、前記光線が入射してくる方向に向かって凸となる凸曲面に形成されており、
　前記屈折率設定部材が前記マイクロレンズよりも高い屈折率に設定されることによって前記屈折率設定部材および前記マイクロレンズにより前記屈折光学系が構成され、
　前記半導体基板の所定の深さから前記オンチップレンズ層の上面まで延在させて、隣接する前記画素どうしの間を遮光する画素間遮光部が設けられる
　上記（１）から（５）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（７）
　前記オンチップレンズ層は、所定の屈折率が設定された屈折率設定部材が前記マイクロレンズに対して積層されて構成され、
　前記マイクロレンズは、前記光線が入射してくる方向に沿って凹となる凹曲面に形成されており、
　前記屈折率設定部材が前記マイクロレンズよりも低い屈折率に設定されることによって前記屈折率設定部材および前記マイクロレンズにより前記屈折光学系が構成され、
　前記半導体基板の所定の深さから前記オンチップレンズ層の上面まで延在させて、隣接する前記画素どうしの間を遮光する画素間遮光部が設けられる
　上記（１）から（５）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（８）
　前記受光面の端部に配置される前記画素に入射する前記光線の入射角度に応じて調整された位置で前記マイクロレンズが配置される
　上記（１）から（７）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（９）
　複数の画素ごとに光電変換部が設けられる半導体基板の受光面側に、前記画素ごとに光を集光するマイクロレンズが前記画素ごとに配置されるオンチップレンズ層を形成することと、
　前記マイクロレンズの中央に向かって入射する光線を、前記画素の側方に向かって屈折させる屈折光学系を形成することと
　を含む固体撮像素子の製造方法。
（１０）
　複数の画素ごとに光電変換部が設けられる半導体基板と、
　前記半導体基板の受光面側に設けられ、前記画素ごとに光を集光するマイクロレンズが前記画素ごとに配置されるオンチップレンズ層と、
　前記マイクロレンズの中央に向かって入射する光線を、前記画素の側方に向かって屈折させる屈折光学系と
　を有する固体撮像素子を備える電子機器。

　なお、本実施の形態は、上述した実施の形態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、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。

　１１　固体撮像素子，　１２　配線層，　１３　半導体基板，　１４　フィルタ層，　１５　オンチップレンズ層，　２１　画素，　２２　転送トランジスタ，　２３　光電変換部，　２４　画素間遮光部，　２５　カラーフィルタ，　２６　マイクロレンズ，　２７　凹部，　２８　屈折率設定部材，　３１　撮像レンズ

Claims (10)

1. 　複数の画素ごとに光電変換部が設けられる半導体基板と、
   　前記半導体基板の受光面側に設けられ、前記画素ごとに光を集光するマイクロレンズが前記画素ごとに配置されるオンチップレンズ層と、
   　前記マイクロレンズの中央に向かって入射する光線を、前記画素の側方に向かって屈折させる屈折光学系と
   　を備える固体撮像素子。
2. 　前記マイクロレンズは、前記光線が入射してくる方向に向かって凸となる凸曲面に形成されており、
   　前記屈折光学系は、断面形状がＶ字形状またはＵ字形状に形成された凹部が前記マイクロレンズの中央に設けられた構成である
   　請求項１に記載の固体撮像素子。
3. 　前記半導体基板に対して所定の深さで、隣接する前記画素どうしの間を遮光する画素間遮光部が設けられる
   　請求項１に記載の固体撮像素子。
4. 　前記オンチップレンズ層は、所定の屈折率が設定された屈折率設定部材が前記マイクロレンズに対して積層されて構成され、
   　前記屈折光学系において屈折される前記光線の屈折角度は、前記マイクロレンズの屈折率に対する前記屈折率設定部材の屈折率の大きさに応じて調整される
   　請求項１に記載の固体撮像素子。
5. 　前記屈折率設定部材は、前記マイクロレンズよりも低い屈折率に設定され、
   　前記半導体基板の所定の深さから前記オンチップレンズ層の上面まで延在させて、隣接する前記画素どうしの間を遮光する画素間遮光部が設けられる
   　請求項４に記載の固体撮像素子。
6. 　前記オンチップレンズ層は、所定の屈折率が設定された屈折率設定部材が前記マイクロレンズに対して積層されて構成され、
   　前記マイクロレンズは、前記光線が入射してくる方向に向かって凸となる凸曲面に形成されており、
   　前記屈折率設定部材が前記マイクロレンズよりも高い屈折率に設定されることによって前記屈折率設定部材および前記マイクロレンズにより前記屈折光学系が構成され、
   　前記半導体基板の所定の深さから前記オンチップレンズ層の上面まで延在させて、隣接する前記画素どうしの間を遮光する画素間遮光部が設けられる
   　請求項１に記載の固体撮像素子。
7. 　前記オンチップレンズ層は、所定の屈折率が設定された屈折率設定部材が前記マイクロレンズに対して積層されて構成され、
   　前記マイクロレンズは、前記光線が入射してくる方向に沿って凹となる凹曲面に形成されており、
   　前記屈折率設定部材が前記マイクロレンズよりも低い屈折率に設定されることによって前記屈折率設定部材および前記マイクロレンズにより前記屈折光学系が構成され、
   　前記半導体基板の所定の深さから前記オンチップレンズ層の上面まで延在させて、隣接する前記画素どうしの間を遮光する画素間遮光部が設けられる
   　請求項１に記載の固体撮像素子。
8. 　前記受光面の端部に配置される前記画素に入射する前記光線の入射角度に応じて調整された位置で前記マイクロレンズが配置される
   　請求項１に記載の固体撮像素子。
9. 　複数の画素ごとに光電変換部が設けられる半導体基板の受光面側に、前記画素ごとに光を集光するマイクロレンズが前記画素ごとに配置されるオンチップレンズ層を形成することと、
   　前記マイクロレンズの中央に向かって入射する光線を、前記画素の側方に向かって屈折させる屈折光学系を形成することと
   　を含む固体撮像素子の製造方法。
10. 　複数の画素ごとに光電変換部が設けられる半導体基板と、
    　前記半導体基板の受光面側に設けられ、前記画素ごとに光を集光するマイクロレンズが前記画素ごとに配置されるオンチップレンズ層と、
    　前記マイクロレンズの中央に向かって入射する光線を、前記画素の側方に向かって屈折させる屈折光学系と
    　を有する固体撮像素子を備える電子機器。

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