WO2025263193A1 - 光検出装置 - Google Patents

光検出装置

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WO2025263193A1
WO2025263193A1 PCT/JP2025/017965 JP2025017965W WO2025263193A1 WO 2025263193 A1 WO2025263193 A1 WO 2025263193A1 JP 2025017965 W JP2025017965 W JP 2025017965W WO 2025263193 A1 WO2025263193 A1 WO 2025263193A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
structures
pixel region
wavelength
filter
Prior art date
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Pending
Application number
PCT/JP2025/017965
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English (en)
French (fr)
Inventor
正真 塩山
巧実 相原
賢太 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
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Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors

Definitions

  • This disclosure relates to a photodetector having a wavelength separation structure.
  • Patent Document 1 discloses a photodetector device that improves the resolution of green (G) and the image quality by providing a spectroscopic section that includes a structure configured to disperse light incident on pixel Pg, and by splitting the light in the spectroscopic section to transmit the light to adjacent pixels Pr and Pb.
  • An optical detection device comprises a semiconductor substrate having opposing first and second surfaces, an effective pixel region in which a plurality of pixels are arranged in an array, and a peripheral pixel region surrounding the effective pixel region; a light guide section provided on the first surface side of the semiconductor substrate across the effective pixel region and the peripheral pixel region, each of which has a size equal to or smaller than the wavelength of incident light and which includes a plurality of structures arranged in the effective pixel region and the peripheral pixel region, and a medium having a refractive index different from that of the plurality of structures and which fills the spaces between adjacent structures; and a photoelectric conversion section embedded in the semiconductor substrate for each of the plurality of pixels, which performs photoelectric conversion on light incident via the light guide section.
  • FIG. 5B is a schematic diagram illustrating an example of the layout of a plurality of structures in the peripheral pixel region.
  • FIG. 6A is a schematic diagram illustrating another example of the layout of a plurality of structures in the effective pixel area.
  • FIG. 6B is a schematic diagram illustrating another example of the layout of a plurality of structures in the peripheral pixel region.
  • FIG. 7A is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process for the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 7B is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7A.
  • FIG. 7C is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7B.
  • FIG. 7D is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG.
  • FIG. 7E is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7D.
  • FIG. 7F is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7E.
  • FIG. 7G is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7F.
  • FIG. 7H is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7G.
  • FIG. 7I is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7H.
  • FIG. 7J is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7I.
  • FIG. 7K is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 7J.
  • FIG. 7L is a schematic cross-sectional view showing a step subsequent to FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to the first modification of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to Modification 2 of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11A is a schematic diagram showing an example of a layout (B) of color filters and a plurality of structures in each pixel of the effective pixel region of the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 11B is a schematic diagram illustrating an example of the layout of a plurality of structures in each pixel in the peripheral pixel region of the photodetector device illustrated in FIG.
  • FIG. 11C is a schematic diagram illustrating another example of the layout of a plurality of structures in each pixel in the peripheral pixel region of the photodetector device illustrated in FIG. 10 .
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to Modification 3 of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a photodetector according to Modification 4 of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a functional block diagram showing an example of an electronic device (camera) using the photodetector shown in FIG.
  • FIG. 15A is a schematic diagram illustrating an example of the overall configuration of a light detection system using the light detection device shown in FIG.
  • FIG. 15B is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the light detection system illustrated in FIG. 15A.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system.
  • FIG. 17 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head and the CCU.
  • FIG. 18 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing an example of the installation positions of the outside-of-vehicle information detection unit and the imaging unit.
  • Second embodiment an example of a photodetector in which a single-layer color filter and a plurality of structures constituting a light guide section are arranged in a peripheral pixel region, and a color filter that absorbs light separated by the plurality of structures is arranged at the end of the light
  • Modifications 4-1 Modification 3 (another example of the configuration of the photodetector) 4-2.
  • Modification 4 (another example of the configuration of the photodetector) 5.
  • a plurality of unit pixels P are arranged two-dimensionally in a matrix.
  • a control line Lread (specifically, a row selection line and a reset control line) is wired to each unit pixel P for each pixel row, and a signal line VSL is wired to each pixel column.
  • the signal lines VSL are capable of transmitting signals from the unit pixels P, and are connected to the unit pixels P in the effective pixel region 100A and the signal processing unit 112.
  • the effective pixel region 100A for example, one or more signal lines VSL are wired for each pixel column made up of multiple unit pixels P lined up in the vertical direction (column direction).
  • the signal lines VSL are configured to be able to transmit signals output from the unit pixels P.
  • multiple signal lines VSL may be provided for one pixel column.
  • the pixel control unit 111 is configured to be able to control each unit pixel P in the effective pixel area 100A.
  • the pixel control unit 111 is a control circuit and is composed of multiple circuits including, for example, a buffer, a shift register, and an address decoder.
  • the pixel control unit 111 generates signals for controlling the unit pixels P and outputs them to each unit pixel P in the effective pixel area 100A via the control line Lread.
  • the pixel control unit 111 is controlled by the control unit 113, and controls the unit pixels P in the effective pixel area 100A.
  • the pixel control unit 111 generates signals for controlling the unit pixels P, such as signals for controlling the transfer transistors, selection transistors, and reset transistors of the unit pixels P, and supplies these signals to each unit pixel P via the control line Lread.
  • the pixel control unit 111 can control the reading of pixel signals from each unit pixel P.
  • the pixel control unit 111 can also be referred to as a pixel driving unit configured to be able to drive each unit pixel P.
  • the pixel control unit 111 and the control unit 113 can also be referred to collectively as a pixel control unit.
  • the signal processing unit 112 may have an amplifier circuit configured to amplify signals read out from the unit pixels P via the signal lines VSL.
  • a load circuit, amplifier circuit, AD conversion circuit, etc. may be provided for each of the multiple signal lines VSL, for example.
  • a load circuit, amplifier circuit, AD conversion circuit, etc. may be provided for each pixel column in the effective pixel area 100A.
  • the signal output from each unit pixel P selected and scanned by the pixel control unit 111 is input to the signal processing unit 112 via the signal line VSL.
  • the signal processing unit 112 can perform signal processing such as AD conversion and correlated double sampling (CDS) of the signal from the unit pixel P.
  • the signal from each unit pixel P transmitted through each signal line VSL is subjected to signal processing by the signal processing unit 112 and output to the processing unit 114.
  • the processing unit 114 is configured to be able to perform signal processing on the input signal.
  • the processing unit 114 is a processing circuit, and is configured, for example, by circuits that perform various types of signal processing on pixel signals.
  • the processing unit 114 may include a processor and memory.
  • the processing unit 114 performs signal processing on pixel signals input from the signal processing unit 112, and outputs the processed pixel signals.
  • the processing unit 114 can perform various types of signal processing, for example, noise reduction processing and gradation correction processing.
  • the control unit 113 is configured to be able to control each unit of the photodetector 1.
  • the control unit 113 receives externally provided clocks, data instructing the operating mode, etc., and can also output data such as internal information of the photodetector 1.
  • the control unit 113 is a control circuit, and has, for example, a timing generator configured to be able to generate various timing signals.
  • the control unit 113 controls the driving of the pixel control unit 111, signal processing unit 112, etc. based on the various timing signals (pulse signals, clock signals, etc.) generated by the timing generator.
  • the effective pixel area 100A, the pixel control unit 111, the signal processing unit 112, etc. may be provided on a single substrate. Furthermore, the pixel control unit 111, the signal processing unit 112, the control unit 113, the processing unit 114, etc. may be provided on a single semiconductor substrate, or may be provided separately on multiple semiconductor substrates.
  • the photodetector 1 may have a layered structure formed by stacking multiple substrates. Some or all of the signal processing unit 112, the control unit 113, and the processing unit 114 may be configured integrally.
  • the effective pixel area 100A is an area where a subject image formed by the imaging lens is photoelectrically converted in a photodiode (PD) provided for each unit pixel P to generate a signal for generating an image.
  • a first dummy pixel area that generates pixel signals to assist in image generation may be provided on the periphery of the effective pixel area.
  • a second dummy pixel area that does not generate pixel signals may be provided outside the first dummy pixel area.
  • the gate of the amplifier transistor AMP is electrically connected to the floating diffusion FD, and the voltage converted by the floating diffusion FD is input.
  • the drain of the amplifier transistor AMP is connected to, for example, a power supply line that supplies the power supply voltage VDD.
  • the source of the amplification transistor AMP is connected to the signal line VSL via the selection transistor SEL.
  • the amplification transistor AMP is configured to generate a signal based on the charge accumulated in the floating diffusion FD, i.e., a signal based on the voltage of the floating diffusion FD, and output it to the signal line VSL.
  • the selection transistor SEL is configured to be able to output a signal based on the charge converted by the photoelectric conversion unit 12.
  • the selection transistor SEL can output a pixel signal of the unit pixel P to the signal line VSL.
  • the selection transistor SEL may be electrically connected in series between the power supply line to which the power supply voltage VDD is applied and the amplification transistor AMP.
  • the selection transistor SEL may also be omitted as appropriate.
  • the reset transistor RST is configured to be able to reset the voltage of the floating diffusion FD.
  • the reset transistor RST is electrically connected, for example, to a power supply line that supplies the power supply voltage VDD, and is configured to reset the charge of the unit pixel P.
  • the pixel control unit 111 of the photodetector 1 supplies control signals to the gates of the transfer transistor TRG, selection transistor SEL, reset transistor RST, etc. of each unit pixel P via the control line Lread, turning the transistors on (conductive state) or off (non-conductive state).
  • the multiple control lines Lread for each pixel row of the photodetector device 1 include, for example, a wiring line that transmits a signal STRG that controls the transfer transistor TRG, a wiring line that transmits a signal SSEL that controls the select transistor SEL, and a wiring line that transmits a signal SRST that controls the reset transistor RST.
  • the readout circuit 31 may be configured to be able to change the conversion efficiency (gain) when converting charge into voltage.
  • the readout circuit 31 may have a switching transistor used to set the conversion efficiency.
  • the switching transistor is electrically connected between the floating diffusion FD and the reset transistor RST.
  • the transfer transistor TRG, selection transistor SEL, reset transistor RST, switching transistor, etc. are controlled to be turned on and off by the pixel control unit 111.
  • the pixel control unit 111 controls the readout circuit 31 of each unit pixel P to output a pixel signal from each unit pixel P to the signal line VSL.
  • the pixel control unit 111 can control the reading out of the pixel signal of each unit pixel P to the signal line VSL.
  • the photodetector 1 is a back-illuminated imaging device, and each of the plurality of unit pixels P arranged two-dimensionally in a matrix in the effective pixel area 100A has a stacked configuration including, for example, a light receiving section 10, an optical layer 20 provided on the light incident side S1 of the light receiving section 10, and a multilayer wiring layer 30 provided on the side opposite the light incident side S1 of the light receiving section 10.
  • the photodetector 1 has the effective pixel area 100A in which the plurality of unit pixels P are arranged two-dimensionally in a matrix, and a peripheral pixel area 100B surrounding the effective pixel area 100A.
  • the light receiving section 10, the optical layer 20, and the multilayer wiring layer 30 are provided, for example, across the effective pixel area 100A and the peripheral pixel area 100B.
  • the optical layer 20 includes, for example, a light guide section 26 including a plurality of nanostructures 26A and a medium 26B filling the spaces between adjacent structures 26A.
  • a plurality of structures 26A constituting the light guide section 26 are arranged in the effective pixel region 100A and the OPB region 100b of the peripheral pixel region 100B.
  • the light receiving unit 10 includes a semiconductor substrate 11 having opposing first and second surfaces 11S1 and 11S2, and multiple photoelectric conversion units 12 embedded in the semiconductor substrate 11.
  • the light receiving unit 10 further includes a separation unit 13.
  • the separation portions 13 are provided between adjacent unit pixels P.
  • the separation portions 13 are provided so as to surround the unit pixels P, and are provided, for example, in a grid pattern across the effective pixel area 100A and the surrounding OPB area 100b.
  • the separation portions 13 electrically and optically separate adjacent unit pixels P, and extend, for example, from the first surface 11S1 side of the semiconductor substrate 11 toward the second surface 11S2 side.
  • the dielectric layer 14 may be made of a semiconductor material or a conductive material having a bandgap wider than that of the semiconductor substrate 11 .
  • the optical layer 20 includes, for example, a light-shielding film 21, a partition wall 22, a color filter 23, a spacer layer 24, a planarization layer 25, and a light-guiding section 26, and is configured to guide light incident from the light incident side S1 toward the light-receiving section 10.
  • each color filter 23R, 23G, 23B is formed by filling the opening 22H of the partition 22 with a resin material in which the desired pigment or dye is dispersed.
  • a resin material in which the desired pigment or dye is dispersed.
  • each color filter 23R, 23G, 23B has two green filters 23G arranged diagonally, and one red filter 23R and one blue filter 23B arranged on each orthogonal diagonal.
  • the corresponding color light is selectively photoelectrically converted in the respective photoelectric conversion unit 12, for example.
  • the medium 26B is arranged to fill the surroundings of the multiple structures 26A.
  • the multiple structures 26A are arranged within the medium 26B, and can also be said to be arranged by replacing part of the medium 26B.
  • the medium 26B can also be said to be a medium layer or a protective layer (protective member).
  • multiple structures 26A are arranged at intervals equal to or less than a predetermined wavelength of incident light.
  • multiple structures 26A are provided in the X-axis and Y-axis directions at intervals equal to or less than the wavelength range of visible light. Note that in the unit pixel P, multiple structures 26A may also be arranged at intervals equal to or less than the wavelength range of infrared light.
  • the plurality of structures 26A have a refractive index that is different from the refractive index of the surrounding medium 26B.
  • the plurality of structures 26A have a refractive index that is higher than the refractive index of the medium 26B.
  • Examples of materials that can be used to form the multiple structures 26A include titanium oxide (TiO), silicon, polysilicon (Poly-Si), amorphous silicon (a-Si), and germanium (Ge).
  • the multiple structures 26A may be formed using titanium (Ti), hafnium (Hf), zirconium (Zr), aluminum (Al), tantalum (Ta), indium (In), niobium (Nb), or other simple substances, or their oxides, nitrides, oxynitrides, or composites.
  • the multiple structures 26A may also be formed to include other metal compounds (metal oxides, metal nitrides, etc.).
  • Medium 26B is formed using an inorganic material such as oxide, nitride, or oxynitride, for example.
  • Medium 26B may also be formed using, for example, silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), silicon carbide (SiC), oxygen-doped silicon carbide (SiOC), or other silicon compounds.
  • Medium 26B may also be formed using TEOS.
  • the light-guiding unit 26 can control the wavefront of the light by, for example, causing a phase delay in the incident light due to the difference in refractive index between the multiple structures 26A and the medium surrounding them.
  • the light-guiding unit 26 can adjust the propagation direction of the light by, for example, imparting a phase delay to the incident light using the multiple structures 26A and medium 26B.
  • the multiple structures 26A arranged in the OPB region 100b reduce flare caused by surface reflection in the light-guiding section 26 that extends into the peripheral pixel region 100B.
  • the multiple structures 26A arranged in the OPB region 100b are configured to propagate incident light in a predetermined direction. This makes it possible to reduce the generation of stray light due to reflection near the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11. Therefore, it is possible to further improve the device characteristics compared to the photodetector 1 of the first embodiment described above.
  • the photodetector 2 is a back-illuminated imaging device, and each of the unit pixels P arranged two-dimensionally in a matrix in the effective pixel area 100A has a stacked configuration including, for example, a light receiving section 50, an optical layer 60 provided on the light incident side S1 of the light receiving section 50, and a multilayer wiring layer 70 provided on the side opposite the light incident side S1 of the light receiving section 50.
  • the photodetector 2 has the effective pixel area 100A in which the unit pixels P are arranged two-dimensionally in a matrix, and a peripheral pixel area 100B surrounding the effective pixel area 100A.
  • Examples of materials constituting the dielectric layer 54 include semiconductor materials or conductive materials having a band gap wider than that of the semiconductor substrate 51. Specific examples include HfOx, AlOx , ZrOx , TaOx , TiOx, LaOx , PrOx, CeOx , NdOx, PmOx , SmOx , EuOx , GdOx , TbOx , DyOx , HoOx , TmOx , YbOx , LuOx , YOx , HfNx , AlNx , HfOxNy , and AlOxNy .
  • the dielectric layer 54 may be a single layer film or a laminate film made of different materials.
  • the optical layer 60 includes, for example, a light-shielding film 61, a partition wall 62, a color filter 63, a spacer layer 64, a planarization layer 65, and a light-guiding section 66, and is configured to guide light incident from the light incident side S1 toward the light-receiving section 50.
  • the partitions 62 are provided at the boundaries between adjacent unit pixels P and are frames having openings 62H for each unit pixel P.
  • the partitions 62 are provided to surround the unit pixels P, similar to the isolation portions 53 and the light-shielding films 61 provided in the effective pixel region 100A, and are provided, for example, in a grid pattern in the effective pixel region 100A.
  • the partition 62 may also serve as a light shield for the unit pixel P, which determines the optical black level.
  • the partition 62 may also serve as a light shield to suppress noise generation in peripheral circuits provided in the peripheral pixel region 100B.
  • the above-mentioned light-shielding film 61 can be omitted.
  • the partition 62 is formed, for example, using a material with light-shielding properties. Examples of such materials include W, Ag, Cu, Ti, Al, and alloys thereof. Other materials that can be used to form the partition 62 include metal compounds such as TiN.
  • the partition 62 may be configured, for example, as a single-layer film or a laminated film. When a laminated film is used, a layer made of, for example, Ti, Ta, W, Co, or Mo, or an alloy, nitride, oxide, or carbide of these, may be provided as an underlayer.
  • the spacer layer 64 may be formed using a low refractive index material other than the insulating material mentioned above, or may be formed from another material that transmits light in the wavelength range to be measured.
  • the spacer layer 64 can also be considered a transparent layer that transmits light.
  • the thickness of the spacer layer 64 is, for example, 2 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the light-guiding section 66 is configured as a light-guiding element that can guide light by, for example, imparting a phase delay to incident light.
  • the light-guiding section 66 is a light-guiding element that utilizes metamaterial (metasurface) technology.
  • the light-guiding section 66 can also be referred to as a metasurface layer (or metamaterial layer).
  • the light-guiding section 66 is provided across the effective pixel area 100A and the peripheral pixel area 100B, for example, as shown in FIG. 10 .
  • the light-guiding unit 66 has a plurality of structures 66A and a medium 66B surrounding the plurality of structures 66A.
  • the light-guiding unit 66 uses the plurality of structures 66A, which are nanostructures, to propagate light toward the photoelectric conversion unit 52.
  • Light from a subject, which is the object to be measured, is incident on the light-guiding unit 66.
  • Light that has passed through an optical system such as an imaging lens is incident on the plurality of structures 66A.
  • the plurality of structures 66A have a size equal to or smaller than a predetermined wavelength of the incident light, for example, a size equal to or smaller than the wavelength range of visible light.
  • the plurality of structures 66A may also have a size equal to or smaller than the wavelength range of infrared light.
  • Each of the multiple structures 66A is, for example, a columnar (pillar-shaped) structure, and can be considered a nanopillar.
  • the multiple structures 66A can be considered a metasurface element.
  • the multiple structures 66A have a cylindrical shape.
  • the multiple structures 66A are arranged side by side in the X-axis direction or the Y-axis direction, with the medium 66B sandwiched between them.
  • the shape of the multiple structures 66A can be changed as appropriate, and each may be circular or rectangular in plan view.
  • the shape of the multiple structures 66A may also be elliptical, polygonal, cross-shaped, or other shapes (e.g., freeform).
  • the multiple structures 66A are also referred to as metaatoms, nanoatoms, nanoposts, metasurface structures, microstructures, etc.
  • multiple structures 66A are arranged at intervals equal to or less than a predetermined wavelength of incident light.
  • multiple structures 66A are provided in the X-axis and Y-axis directions at intervals equal to or less than the wavelength range of visible light. Note that in the unit pixel P, multiple structures 66A may also be arranged at intervals equal to or less than the wavelength range of infrared light.
  • the plurality of structures 66A have a refractive index that is different from the refractive index of the surrounding medium 66B.
  • the plurality of structures 66A have a refractive index that is higher than the refractive index of the medium 66B.
  • the multiple structures 66A may be formed using simple elements such as Ti, Hf, Zr, Al, Ta, In, and Nb, or their oxides, nitrides, oxynitrides, or composites.
  • the multiple structures 66A may also be formed by including other metal compounds (metal oxides, metal nitrides, etc.).
  • the multiple structures 66A may be formed using GaP, GaN, GaAs, SiC, etc.
  • the multiple structures 66A may also be formed using SiO, SiN, SiON, SiC, SiOC, or other silicon compounds.
  • the multiple structures 66A may be constructed using materials that are different from each other.
  • the medium 66B is, for example, made of an inorganic material such as an oxide, nitride, or oxynitride.
  • the medium 66B may also be made of, for example, SiO, SiN, SiON, SiC, SiOC, or other silicon compounds.
  • the medium 66B may also be made of TEOS.
  • Medium 66B may be formed using a siloxane-based resin, a styrene-based resin, an acrylic-based resin, or the like. Medium 66B may also be made of a material in which any of these resins contain fluorine. Medium 66B may also be formed using a material in which any of these resins are filled with beads (filler) that have a refractive index higher (or lower) than that of the resin.
  • the materials of the multiple structures 66A and medium 66B can be selected depending on the refractive index difference with the surrounding medium, the wavelength range of the incident light to be measured, etc. Note that a portion of the multiple structures 66A and medium 66B may be made using air. For example, the multiple structures 66A may be made to include air (voids).
  • the light-guiding unit 66 can control the wavefront of the light by, for example, causing a phase delay in the incident light due to the difference in refractive index between the multiple structures 66A and the medium surrounding them.
  • the light-guiding unit 66 can adjust the propagation direction of the light by, for example, causing a phase delay in the incident light using the multiple structures 66A and medium 66B.
  • the materials of the multiple structures 66A and medium 66B (optical constants of each material), the size (width (diameter), height, etc.) and pitch (arrangement interval) of the multiple structures 66A are determined so that light of a desired wavelength range from the incident light from the measurement target travels in the desired direction.
  • the material (refractive index), dimensions, pitch and material (refractive index) of the multiple structures 66A and medium 66B can be set.
  • the material, size, number, etc. of the multiple structures 66A in each unit pixel P are determined so that light in a specific wavelength band to be detected travels to the photoelectric conversion unit 52 of the desired unit pixel P.
  • the multiple structures 66A provided in the red pixel Pr, green pixel Pg, and blue pixel Pb can be formed so that their sizes (e.g., width, height), placement positions, etc. differ.
  • the light-guiding section 66 may be configured, for example, as a spectroscopic section (spectroscopic element) that can disperse incident light.
  • the optical layer 60 (or the light-guiding section 66) may also be referred to as a splitter (color splitter).
  • the optical layer 60 may also be referred to as a color splitter layer or a wavelength separation layer.
  • the optical layer 60 (or the light-guiding section 66) may also be referred to as an optical element configured to redirect light.
  • the color filter 63 and the multiple structures 66A are arranged across the effective pixel region 100A and the OPB region 100b, as shown in FIG. 10, for example.
  • FIG. 11A shows an example of the layout of the color filters 63R, 63G, 63B and the multiple structures 66A arranged in each unit pixel P (red pixel Pr, green pixel Pg, and blue pixel Pb) in the effective pixel region 100A.
  • FIG. 11B shows an example of the layout of the color filters 63R, 63G, 63B and the multiple structures 66A arranged in each unit pixel P in the OPB region 100b.
  • FIG. 11C shows another example of the layout of the color filters 63R, 63G, 63B and the multiple structures 66A arranged in each unit pixel P in the OPB region 100b.
  • Each unit pixel P arranged in the effective pixel region 100A and the OPB region 100b is provided with a color filter 63 and multiple structures 66A corresponding to either red light (R), green light (G), or blue light (B).
  • a color filter 63 and multiple structures 66A corresponding to either red light (R), green light (G), or blue light (B).
  • an identification number (1, 2, 3, 4) is added to the end of the reference numeral for the color filter 63 and multiple structures 66A of each unit pixel P.
  • Identification number 1 corresponds to blue light (B)
  • identification numbers 2 and 3 correspond to green light (G)
  • identification number 4 corresponds to red light (R).
  • the multiple structures 66A (multiple structures 664) arranged in the red pixel Pr propagate, of the incident light, red light (R) to the color filter 63 (red filter 634) and photoelectric conversion unit 12 of that pixel, green light (G) to the color filter 63 (green filters 632, 633) and photoelectric conversion unit 12 of the green pixel Pg, and blue light (B) to the color filter 63 (blue filter 631) and photoelectric conversion unit 12 of the blue pixel Pb.
  • the multiple structures 66A (multiple structures 662 or multiple structures 663) arranged in the green pixel Pg propagate, of the incident light, green light (G) to the color filter 63 (green filter 632 or green filter 633) and photoelectric conversion unit 12 of that pixel, red light (R) to the color filter 63 (red filter 634) and photoelectric conversion unit 12 of the red pixel Pr, and blue light (B) to the color filter 63 (blue filter 631) and photoelectric conversion unit 12 of the blue pixel Pb.
  • the multiple structures 66A (multiple structures 661) arranged in the blue pixel Pb propagate, of the incident light, blue light (B) to the color filter 63 (blue filter 631) and photoelectric conversion unit 12 of that pixel, green light (G) to the color filter 63 (green filters 632, 633) and photoelectric conversion unit 12 of the green pixel Pg, and red light (R) to the color filter 63 (red filter 634) and photoelectric conversion unit 12 of the red pixel Pr.
  • color filters 63 that transmit light of a predetermined wavelength separated into the multiple structures 66A are arranged in the propagation direction of that light.
  • the multilayer wiring layer 70 is stacked on the second surface 51S2 side of the semiconductor substrate 51.
  • the multilayer wiring layer 70 includes, for example, a conductor film and an insulating film, and has multiple wirings, vias, etc.
  • the multilayer wiring layer 70 has a configuration in which multiple wirings are stacked with an insulating film interposed between them as an interlayer insulating film.
  • the multilayer wiring layer 70 includes, for example, two or three or more layers of wiring.
  • the wiring of the multilayer wiring layer 70 is formed using metal materials such as aluminum (Al), copper (Cu), and tungsten (W).
  • the wiring of the multilayer wiring layer 70 may also be formed using polysilicon (Poly-Si) or other conductive materials.
  • the interlayer insulating film can be formed using, for example, silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), or silicon oxynitride (SiON).
  • the semiconductor substrate 51 and the multilayer wiring layer 70 are provided with the above-mentioned readout circuit 31, for example, for each unit pixel P or for each set of unit pixels P. Furthermore, in addition to the above-mentioned readout circuit 31, the multilayer wiring layer 70 may also be formed with, for example, a pixel control unit 111, a signal processing unit 112, a control unit 113, a processing unit 114, and the like.
  • a light guide section 66 in which a color filter 63 and a plurality of structural bodies 66A are arranged is provided in the OPB region 100b of the effective pixel region 100A and the peripheral pixel region 100B on the first surface 11S1 side, which is the light incident side S1 of the semiconductor substrate 11.
  • the color filter 63 that absorbs light of a predetermined wavelength separated by the plurality of structural bodies 66A is arranged in the propagation direction of the light. This reduces the thickness of the color filter 63 arranged in the OPB region 100b. This is described below.
  • the height of the unit pixels P can be made uniform between the effective pixel region 100A and the OPB region 100b, reducing unevenness in the lens formation process and defocusing in the process of forming the nanopost structures described above. This makes it possible to improve device characteristics.
  • the surface of the light-shielding film 61 was processed to form a concave-convex structure X on the surface of the light-shielding film 61 that absorbs light of a predetermined wavelength, but this is not limited to this.
  • a concave-convex structure is formed on the first surface 51S1 of the semiconductor substrate 51, and the concave-convex structure X is formed on the surface of the light-shielding film 61 using the concave-convex structure formed on the semiconductor substrate 51.
  • the photodetector 2B has a configuration substantially similar to that of the photodetector 2A of the modified example 3 described above.
  • the photodetector 2B of this modified example a concave-convex structure is formed on the first surface 51S1 of the semiconductor substrate 51, and the concave-convex structure X is formed on the surface of the light-shielding film 61 based on the concave-convex structure formed on the semiconductor substrate 51.
  • the photodetector 2B of this modified example can achieve the same effects as the photodetector 2A of the modified example 3 described above.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of the general configuration of an endoscopic surgery system to which the technology disclosed herein (the present technology) can be applied.
  • Figure 16 shows an operator (doctor) 11131 using an endoscopic surgery system 11000 to perform surgery on a patient 11132 on a patient bed 11133.
  • the endoscopic surgery system 11000 is composed of an endoscope 11100, other surgical tools 11110 such as an insufflation tube 11111 and an energy treatment tool 11112, a support arm device 11120 that supports the endoscope 11100, and a cart 11200 on which various devices for endoscopic surgery are mounted.
  • the endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101, a predetermined length of which is inserted from the tip into the body cavity of the patient 11132, and a camera head 11102 connected to the base end of the lens barrel 11101.
  • the endoscope 11100 is configured as a so-called rigid scope having a rigid lens barrel 11101, but the endoscope 11100 may also be configured as a so-called flexible scope having a flexible lens barrel.
  • An opening into which an objective lens is fitted is provided at the tip of the tube 11101.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the tube by a light guide extending inside the tube 11101, and is then irradiated via the objective lens towards the object to be observed inside the body cavity of the patient 11132.
  • the endoscope 11100 may be a direct-viewing endoscope, an oblique-viewing endoscope, or a side-viewing endoscope.
  • the camera head 11102 contains an optical system and an image sensor, and the optical system focuses reflected light (observation light) from the object being observed onto the image sensor.
  • the image sensor converts the observation light photoelectrically, generating an electrical signal corresponding to the observation light, i.e., an image signal corresponding to the observed image. This image signal is sent to the camera control unit (CCU) 11201 as RAW data.
  • CCU camera control unit
  • the CCU 11201 is configured with a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), etc., and comprehensively controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202. Furthermore, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various types of image processing on the image signal, such as development processing (demosaic processing), to display an image based on the image signal.
  • a CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 Under the control of the CCU 11201, the display device 11202 displays an image based on the image signal that has been subjected to image processing by the CCU 11201.
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (light emitting diode), and supplies illumination light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site, etc.
  • a light source such as an LED (light emitting diode)
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204.
  • the user can input instructions to change the imaging conditions (type of illumination light, magnification, focal length, etc.) used by the endoscope 11100.
  • the treatment tool control device 11205 controls the operation of the energy treatment tool 11112 for cauterizing tissue, incising, sealing blood vessels, etc.
  • the insufflation device 11206 sends gas into the body cavity of the patient 11132 via the insufflation tube 11111 to inflate the body cavity in order to ensure a clear field of view for the endoscope 11100 and to ensure working space for the surgeon.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various types of information related to the surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various types of information related to the surgery in various formats, such as text, images, or graphs.
  • the light source device 11203 which supplies illumination light to the endoscope 11100 when photographing the surgical site, can be configured from a white light source, such as an LED, a laser light source, or a combination of these.
  • a white light source such as an LED, a laser light source, or a combination of these.
  • the white light source is configured from a combination of RGB laser light sources, the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high precision, making it possible to adjust the white balance of the captured image in the light source device 11203.
  • the light source device 11203 may be controlled to change the intensity of the light it outputs at predetermined time intervals.
  • the operation of the image sensor of the camera head 11102 in synchronization with the timing of the change in light intensity to acquire images in a time-division manner and combining these images, it is possible to generate an image with a high dynamic range that is free of so-called blocked-up shadows and blown-out highlights.
  • the light source device 11203 may also be configured to provide light in a predetermined wavelength range compatible with special light observation.
  • Special light observation for example, utilizes the wavelength dependence of light absorption in body tissues to irradiate light with a narrower band than the light irradiated during normal observation (i.e., white light), thereby capturing high-contrast images of specific tissues, such as blood vessels on the surface of mucous membranes, known as narrow-band imaging.
  • special light observation may involve fluorescence observation, in which images are obtained using fluorescence generated by irradiating excitation light onto the body tissue.
  • Fluorescence observation can involve irradiating excitation light onto the body tissue and observing the fluorescence from the tissue (autofluorescence observation), or by locally injecting a reagent such as indocyanine green (ICG) into the body tissue and irradiating the tissue with excitation light corresponding to the fluorescent wavelength of the reagent to obtain a fluorescent image.
  • the light source device 11203 may be configured to provide narrow-band light and/or excitation light compatible with such special light observation.
  • Figure 17 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in Figure 16.
  • the camera head 11102 has a lens unit 11401, an imaging unit 11402, a drive unit 11403, a communication unit 11404, and a camera head control unit 11405.
  • the CCU 11201 has a communication unit 11411, an image processing unit 11412, and a control unit 11413.
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are connected to each other via a transmission cable 11400 so that they can communicate with each other.
  • Lens unit 11401 is an optical system provided at the connection point with the lens barrel 11101. Observation light taken in from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401. Lens unit 11401 is composed of a combination of multiple lenses, including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 may comprise one imaging element (a so-called single-chip type) or multiple elements (a so-called multi-chip type). If the imaging unit 11402 is configured as a multi-chip type, then, for example, each imaging element may generate an image signal corresponding to each of the RGB colors, and these may then be combined to produce a color image. Alternatively, the imaging unit 11402 may be configured to have a pair of imaging elements for acquiring image signals for the right and left eyes, respectively, corresponding to a 3D (dimensional) display. 3D display allows the surgeon 11131 to more accurately grasp the depth of the biological tissue at the surgical site. Note that if the imaging unit 11402 is configured as a multi-chip type, multiple lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
  • the imaging unit 11402 does not necessarily have to be provided in the camera head 11102.
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101, immediately after the objective lens.
  • the drive unit 11403 is composed of an actuator, and under the control of the camera head control unit 11405, moves the zoom lens and focus lens of the lens unit 11401 a predetermined distance along the optical axis. This allows the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 to be adjusted as appropriate.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for sending and receiving various information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11404 also receives control signals from the CCU 11201 for controlling the operation of the camera head 11102, and supplies these to the camera head control unit 11405.
  • These control signals include information relating to the imaging conditions, such as information specifying the frame rate of the captured image, information specifying the exposure value during imaging, and/or information specifying the magnification and focus of the captured image.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be specified by the user as appropriate, or may be set automatically by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal.
  • the endoscope 11100 will be equipped with the so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls the operation of the camera head 11102 based on control signals received from the CCU 11201 via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is composed of a communication device for sending and receiving various information to and from the camera head 11102.
  • the communication unit 11411 receives image signals transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400.
  • the communication unit 11411 transmits control signals to the camera head 11102 to control the operation of the camera head 11102.
  • Image signals and control signals can be transmitted via electrical communication, optical communication, etc.
  • the image processing unit 11412 performs various image processing operations on the image signal, which is RAW data transmitted from the camera head 11102.
  • the control unit 11413 performs various controls related to the imaging of the surgical site, etc. by the endoscope 11100, and the display of the captured images obtained by imaging the surgical site, etc. For example, the control unit 11413 generates a control signal for controlling the driving of the camera head 11102.
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display the captured image showing the surgical area, etc., based on the image signal that has been image processed by the image processing unit 11412.
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition technologies.
  • the control unit 11413 can recognize surgical tools such as forceps, specific biological parts, bleeding, mist generated when using the energy treatment tool 11112, etc., by detecting the shape and color of the edges of objects included in the captured image.
  • the control unit 11413 may use the recognition results to superimpose various surgical support information on the image of the surgical area. By superimposing the surgical support information and presenting it to the surgeon 11131, the burden on the surgeon 11131 can be reduced and the surgeon 11131 can proceed with the surgery reliably.
  • the transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electrical signal cable for electrical signal communication, an optical fiber for optical communication, or a composite cable of these.
  • communication is performed wired using a transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may also be performed wirelessly.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be realized as a device mounted on any type of moving body, such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, a robot, construction machinery, or agricultural machinery (tractor).
  • Figure 18 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile object control system to which the technology disclosed herein can be applied.
  • the vehicle control system 12000 includes multiple electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside vehicle information detection unit 12030, an inside vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • the functional configuration of the integrated control unit 12050 also includes a microcomputer 12051, an audio/video output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices installed in the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a control device for a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or various lamps such as headlamps, backup lamps, brake lamps, turn signals, and fog lamps.
  • radio waves transmitted from a portable device that serves as a key or signals from various switches can be input to the body system control unit 12020.
  • the body system control unit 12020 accepts these radio waves or signal inputs and controls the vehicle's door lock device, power window device, lamps, etc.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 is connected to an imaging unit 12031.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture images outside the vehicle and receives the captured images.
  • the outside vehicle information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing for people, cars, obstacles, signs, characters on the road surface, etc. based on the received images.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of light received.
  • the imaging unit 12031 can output the electrical signal as an image, or as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light, or may be invisible light such as infrared light.
  • the microcomputer 12051 can calculate control target values for the driving force generating device, steering mechanism, or braking device based on information inside and outside the vehicle acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040, and output control commands to the drive system control unit 12010.
  • the microcomputer 12051 can perform cooperative control aimed at realizing the functions of an ADAS (Advanced Driver Assistance System), including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following driving based on the distance between vehicles, maintaining vehicle speed, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning.
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generating device, steering mechanism, braking device, etc. based on information about the vehicle's surroundings acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040, thereby enabling cooperative control aimed at autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation.
  • the microcomputer 12051 can output control commands to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030.
  • the microcomputer 12051 can control the headlamps according to the position of a preceding vehicle or an oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and perform cooperative control aimed at preventing glare, such as switching from high beams to low beams.
  • the audio/video output unit 12052 transmits at least one audio and/or video output signal to an output device capable of visually or audibly notifying vehicle occupants or the outside of the vehicle of information.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices.
  • the display unit 12062 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.
  • Figure 19 shows an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the imaging unit 12031 includes imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, on the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and the top of the windshield inside the vehicle cabin of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12101 provided on the front nose and the imaging unit 12105 provided on the top of the windshield inside the vehicle cabin mainly capture images of the front of the vehicle 12100.
  • the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors mainly capture images of the sides of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door mainly captures images of the rear of the vehicle 12100.
  • the imaging unit 12105 provided on the top of the windshield inside the vehicle cabin is mainly used to detect leading vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, etc.
  • Imaging range 12111 indicates the imaging range of imaging unit 12101 provided on the front nose
  • imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively
  • imaging range 12114 indicates the imaging range of imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may have a function for acquiring distance information.
  • at least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be a stereo camera consisting of multiple image capturing elements, or an image capturing element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 can calculate the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and the change in this distance over time (relative speed with respect to the vehicle 12100), thereby extracting as a preceding vehicle, in particular, the closest three-dimensional object on the path of the vehicle 12100 that is traveling in approximately the same direction as the vehicle 12100 at a predetermined speed (e.g., 0 km/h or higher). Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance that should be maintained in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic braking control (including follow-up stop control) and automatic acceleration control (including follow-up start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on driver operation.
  • automatic braking control including follow-up stop control
  • automatic acceleration control including follow-up start control
  • the microcomputer 12051 can classify and extract three-dimensional object data regarding three-dimensional objects into categories such as motorcycles, standard vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, and other three-dimensional objects, and use this data for automatic obstacle avoidance. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see.
  • the microcomputer 12051 determines the collision risk, which indicates the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or exceeds a set value and a collision is possible, it can provide driving assistance to avoid a collision by outputting an alarm to the driver via the audio speaker 12061 or the display unit 12062, or by performing forced deceleration or evasive steering via the drivetrain control unit 12010.
  • At least one of the image capturing units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize pedestrians by determining whether or not a pedestrian is present in the images captured by the image capturing units 12101 to 12104. Such pedestrian recognition is performed, for example, by extracting feature points in the images captured by the image capturing units 12101 to 12104 as infrared cameras, and performing pattern matching processing on a series of feature points that indicate the outline of an object to determine whether or not the object is a pedestrian.
  • the audio/video output unit 12052 controls the display unit 12062 to superimpose a rectangular outline on the recognized pedestrian for emphasis.
  • the audio/video output unit 12052 may also control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating the pedestrian in a desired position.
  • a single layer of light guide section 26 was provided, which had multiple structures 26A and medium 26B that was arranged around the multiple structures 26A and had a refractive index different from that of the multiple structures 26A, but this is not limited to this, and multiple light guide sections may also be stacked.
  • the photodetector disclosed herein may receive incident light and convert the light into an electric charge.
  • the output signal may be a signal of image information or a signal of ranging information.
  • the photodetector may be applied to image sensors, ranging sensors, etc. Note that the present disclosure is not limited to back-illuminated image sensors, but may also be applied to front-illuminated image sensors.
  • the optical detection device disclosed herein can also be applied as a distance measurement sensor capable of measuring distance using the TOF (Time Of Flight) method.
  • the light receiving element (photoelectric conversion unit) of each pixel may be an APD (Avalanche Photo Diode).
  • the light receiving element may be configured, for example, with a SPAD (Single Photon Avalanche Diode).
  • the optical detection device can also be applied as a sensor capable of detecting events, for example, an event-driven sensor (also known as an EVS (Event Vision Sensor), EDS (Event Driven Sensor), DVS (Dynamic Vision Sensor), etc.).
  • the present disclosure may also be configured as follows.
  • a plurality of structures each having a size equal to or smaller than the wavelength of incident light that constitute a light guide section provided across the effective pixel region and the peripheral pixel region on the first surface side of the semiconductor substrate are arranged in the effective pixel region as well as in the peripheral pixel region around the effective pixel region. This makes it possible to prevent the shape of the plurality of structures arranged in the effective pixel region from being distorted. This makes it possible to improve device characteristics.
  • a semiconductor substrate having a first surface and a second surface facing each other, the semiconductor substrate having an effective pixel region in which a plurality of pixels are arranged in an array and a peripheral pixel region provided around the effective pixel region; a light guiding section provided across the effective pixel region and the peripheral pixel region on the first surface side of the semiconductor substrate, the light guiding section including: a plurality of structures each having a size equal to or smaller than the wavelength of incident light and arranged in the effective pixel region and the peripheral pixel region; and a medium provided so as to fill spaces between the plurality of structures and having a refractive index different from that of the plurality of structures; a photoelectric conversion section that is embedded in the semiconductor substrate and that converts light incident via the light guide section into an electric signal, for each of the plurality of pixels.
  • the photodetector according to (1) wherein the color filter is provided across the effective pixel region and the peripheral pixel region.
  • the plurality of structures separate the incident light into light of a plurality of wavelengths;
  • the color filter has a plurality of filters that selectively transmit light of different wavelengths;
  • a filter that transmits light of a wavelength separated by the plurality of structures is disposed in the effective pixel region in a propagation direction of the light of the wavelength;
  • the photodetector device described in (2) wherein in the peripheral pixel region, another filter that absorbs light of the one wavelength separated by the plurality of structures is arranged in the propagation direction of the light of the one wavelength.
  • the photodetector device according to any one of (1) to (3), further comprising a light absorption layer provided on the first surface of the semiconductor substrate in the peripheral pixel region, the light absorption layer having an uneven structure on its surface.
  • the plurality of structures separate the incident light into light of a plurality of wavelengths; the light absorbing layer has a plurality of concave-convex structures that absorb light of different wavelengths,
  • the semiconductor substrate has an uneven structure on the first surface of the peripheral pixel region
  • the peripheral pixel region includes an optical black region around the effective pixel region, The photodetector according to any one of (1) to (6), wherein the plurality of structures are arranged in the effective pixel area and the optical black area.
  • the photodetector according to (7), wherein the plurality of structures have different layouts in the effective pixel area and the optical black area.
  • the plurality of structures arranged in the effective pixel region have a freeform columnar shape;
  • the color filter includes a first filter that transmits light of a first wavelength, a second filter that transmits light of a second wavelength, and a third filter that transmits light of a third wavelength;
  • the plurality of structures arranged in the optical black region separate the incident light into light of the first wavelength, light of the second wavelength, and light of the third wavelength;
  • the optical detection device described in (15) wherein in the optical black area, the light of the second wavelength and the light of the third wavelength separated by the plurality of structures are guided to the first filter, and the light of the first wavelength separated by the plurality of structures is guided to the second filter.
  • the plurality of pixels include a first pixel, a second pixel, and a third pixel
  • the first pixel includes the first filter and a first photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light of the first wavelength that has passed through the first filter
  • the second pixel includes the second filter and a second photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light of the second wavelength that is transmitted through the second filter
  • the photodetector according to (15) or (16) wherein the third pixel has the third filter and a third photoelectric conversion unit that photoelectrically converts light of the third wavelength that passes through the third filter.
  • the light of the first wavelength is light in a red wavelength range
  • the light of the second wavelength is light in a green wavelength range

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Abstract

本開示の一実施形態の光検出装置は、対向する第１面および第２面を有し、複数の画素がアレイ状に配置された有効画素領域および有効画素領域の周囲に設けられた周辺画素領域を有する半導体基板と、入射光の波長以下の大きさをそれぞれ有し、有効画素領域および周辺画素領域に配置された複数の構造体、および、隣り合う複数の構造体の間を充填するように設けられ、複数の構造体の屈折率とは異なる屈折率を有する媒質を含み、半導体基板の第１面側において有効画素領域および周辺画素領域に亘って設けられた導光部と、複数の画素それぞれに半導体基板に埋め込み形成され、導光部を介して入射する光を光電変換する光電変換部とを備える。

Description

光検出装置
　本開示は、波長分離構造を有する光検出装置に関する。
　例えば、特許文献１では、画素Ｐｇに入射した光を分光可能に構成された構造体を含む分光部を設け、分光部の光のスプリットによって隣り合う画素ＰｒおよびＰｂへの光の伝搬を行うことにより、緑（Ｇ）の解像度を向上させ、画像の画質を向上させた光検出装置が開示されている。
特開２０２３－１５２５２２号公報
　ところで、光検出装置では、デバイス特性の向上が求められている。
　デバイス特性を向上させることが可能な光検出装置を提供することが望ましい。
　本開示の一実施形態としての光検出装置は、対向する第１面および第２面を有し、複数の画素がアレイ状に配置された有効画素領域および有効画素領域の周囲に設けられた周辺画素領域を有する半導体基板と、入射光の波長以下の大きさをそれぞれ有し、有効画素領域および周辺画素領域に配置された複数の構造体、および、隣り合う複数の構造体の間を充填するように設けられ、複数の構造体の屈折率とは異なる屈折率を有する媒質を含み、半導体基板の第１面側において有効画素領域および周辺画素領域に亘って設けられた導光部と、複数の画素それぞれに半導体基板に埋め込み形成され、導光部を介して入射する光を光電変換する光電変換部とを備えたものである。
　本開示の一実施形態としての光検出装置では、半導体基板の第１面側において有効画素領域および周辺画素領域に亘って設けられた導光部を構成する、入射光の波長以下の大きさをそれぞれ有する複数の構造体を、有効画素領域と共に有効画素領域周囲の周辺画素領域にも配置するようにした。これにより、有効画素領域に配置される複数の構造体の形状の崩れを防ぐ。
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図２は、図１に示した光検出装置の概略構成の一例を表すブロック図である。 図３は、図１に示した光検出装置の有効画素領域および周辺画素領域の構成の一例を表す平面模式図である。 図４は、図１に示した光検出装置の単位画素の回路構成の一例を表す図である。 図５Ａは、有効画素領域における複数の構造体のレイアウトの一例を表す模式図である。 図５Ｂは、周辺画素領域における複数の構造体のレイアウトの一例を表す模式図である。 図６Ａは、有効画素領域における複数の構造体のレイアウトの他の例を表す模式図である。 図６Ｂは、周辺画素領域における複数の構造体のレイアウトの他の例を表す模式図である。 図７Ａは、図１に示した光検出装置の製造工程の一例を表す断面模式図である。 図７Ｂは、図７Ａに続く工程を表す断面模式図である。 図７Ｃは、図７Ｂに続く工程を表す断面模式図である。 図７Ｄは、図７Ｃに続く工程を表す断面模式図である。 図７Ｅは、図７Ｄに続く工程を表す断面模式図である。 図７Ｆは、図７Ｅに続く工程を表す断面模式図である。 図７Ｇは、図７Ｆに続く工程を表す断面模式図である。 図７Ｈは、図７Ｇに続く工程を表す断面模式図である。 図７Ｉは、図７Ｈに続く工程を表す断面模式図である。 図７Ｊは、図７Ｉに続く工程を表す断面模式図である。 図７Ｋは、図７Ｊに続く工程を表す断面模式図である。 図７Ｌは、図７Ｋに続く工程を表す断面模式図である。 図８は、本開示の変形例１に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図９は、本開示の変形例２に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１０は、本開示の第２の実施の形態に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１１Ａは、図１０に示した光検出装置の有効画素領域の各画素おけるカラーフィルタ（Ａ）および複数の構造体のレイアウト（Ｂ）の一例を表す模式図である。 図１１Ｂは、図１０に示した光検出装置の周辺画素領域の各画素における複数の構造体のレイアウトの一例を表す模式図である。 図１１Ｃは、図１０に示した光検出装置の周辺画素領域の各画素における複数の構造体のレイアウトの他の例を表す模式図である。 図１２は、本開示の変形例３に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１３は、本開示の変形例４に係る光検出装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１４は、図１に示した光検出装置を用いた電子機器（カメラ）の一例を表す機能ブロック図である。 図１５Ａは、図１に示した光検出装置を用いた光検出システムの全体構成の一例を表す模式図である。 図１５Ｂは、図１５Ａに示した光検出システムの回路構成の一例を表す図である。 図１６は、内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 図１７は、カメラヘッドおよびＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 図１８は、車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 図１９は、車外情報検出部および撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
　以下、本開示における一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
　１．第１の実施の形態（導光部を構成する複数の構造体が有効画素領域および周辺画素領域に配置された光検出装置の例）
　２．変形例
　　　２－１．変形例１（光検出装置の構成の他の例）
　　　２－２．変形例２（光検出装置の構成の他の例）
　３．第２の実施の形態（周辺画素領域において、単層のカラーフィルタおよび導光部を構成する複数の構造体を配置すると共に、複数の構造体によって分光された光の先に、その光を吸収するカラーフィルタが配置された光検出装置の例）
　４．変形例
　　　４－１．変形例３（光検出装置の構成の他の例）
　　　４－２．変形例４（光検出装置の構成の他の例）
　５．適用例
　６．応用例
＜１．第１の実施の形態＞
　図１は、本開示の第１の実施の形態に係る光検出装置（光検出装置１）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２は、図１に示した光検出装置１の概略構成の一例を表したブロック図である。図３は、図１に示した光検出装置１の有効画素領域１００Ａおよびその周囲の周辺画素領域１００Ｂの構成の一例を模式的に表したものである。光検出装置１は、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等に適用可能なものであり、撮像エリアとして、複数の画素が行列状に２次元配置された有効画素領域（有効画素領域１００Ａ）を有している。光検出装置１は、このＣＭＯＳイメージセンサ等において、例えば所謂裏面照射型の光検出装置である。
［光検出装置の概略構成］
　光検出装置１は、光学レンズ系（例えば、光学系１００１、図１４参照）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、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ものである。光検出装置１は、半導体基板１１上に、撮像エリアとしての有効画素領域１００Ａを有すると共に、この有効画素領域１００Ａの周囲に周辺画素領域１００Ｂを有する。周辺画素領域１００Ｂは、例えば、画素制御部１１１、信号処理部１１２、制御部１１３および処理部１１４を有する。また、光検出装置１には、例えば、複数の制御線Ｌｒｅａｄと、複数の信号線ＶＳＬが設けられる。
　有効画素領域１００Ａには、例えば、複数の単位画素Ｐが行列状に２次元配置されている。単位画素Ｐには、例えば、画素行毎に制御線Ｌｒｅａｄ（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列毎に信号線ＶＳＬが配線されている。
　制御線Ｌｒｅａｄは、単位画素Ｐを制御する信号を伝えることが可能な信号線であり、画素制御部１１１と有効画素領域１００Ａの画素Ｐとに接続されている。制御線Ｌｒｅａｄは、単位画素Ｐからの信号読み出しのための制御信号を伝送するように構成されている。制御線Ｌｒｅａｄは、単位画素Ｐを駆動する信号を伝送する駆動線（画素駆動線）ともいえる。
　信号線ＶＳＬは、単位画素Ｐからの信号を伝えることが可能な信号線であり、有効画素領域１００Ａの単位画素Ｐと信号処理部１１２とに接続されている。有効画素領域１００Ａには、例えば、垂直方向（列方向）に並ぶ複数の単位画素Ｐにより構成される画素列毎に、１つまたは複数の信号線ＶＳＬが配線されている。信号線ＶＳＬは、単位画素Ｐから出力される信号を伝送可能に構成されている。光検出装置１では、１つの画素列に対して、複数の信号線ＶＳＬが設けられてもよい。
　画素制御部１１１は、有効画素領域１００Ａの各単位画素Ｐを制御可能に構成されている。画素制御部１１１は、制御回路であり、例えば、バッファ、シフトレジスタおよびアドレスデコーダ等を含む複数の回路によって構成されている。画素制御部１１１は、単位画素Ｐを制御するための信号を生成し、制御線Ｌｒｅａｄを介して有効画素領域１００Ａの各単位画素Ｐへ出力する。画素制御部１１１は、制御部１１３により制御され、有効画素領域１００Ａの単位画素Ｐの制御を行う。
　画素制御部１１１は、例えば、単位画素Ｐの転送トランジスタを制御する信号、選択トランジスタを制御する信号およびリセットトランジスタを制御する信号等、単位画素Ｐを制御するための信号を生成し、制御線Ｌｒｅａｄによって各単位画素Ｐに供給するものである。画素制御部１１１は、各単位画素Ｐから画素信号を読み出す制御を行い得る。画素制御部１１１は、各単位画素Ｐを駆動可能に構成された画素駆動部ともいえる。なお、画素制御部１１１と制御部１１３とを併せて、画素制御部ということもできる。
　信号処理部１１２は、入力される画素の信号の信号処理を実行可能に構成されている。信号処理部１１２は、信号処理回路であり、例えば、負荷回路、アナログデジタル（ＡＤ）変換回路および水平選択スイッチ等を有する。負荷回路は、一例として、単位画素Ｐの増幅トランジスタに電流を供給可能な電流源により構成されている。負荷回路は、例えば、単位画素Ｐの増幅トランジスタと共にソースフォロア回路を構成する。
　信号処理部１１２は、信号線ＶＳＬを介して単位画素Ｐから読み出される信号を増幅するように構成された増幅回路を有していてもよい。負荷回路、増幅回路およびＡＤ変換回路等は、例えば、複数の信号線ＶＳＬの各々に対して設けられている。有効画素領域１００Ａの画素列毎に、負荷回路、増幅回路およびＡＤ変換回路等が設けられ得る。
　画素制御部１１１によって選択走査された各単位画素Ｐから出力される信号は、信号線ＶＳＬを介して信号処理部１１２に入力される。信号処理部１１２は、例えば、単位画素Ｐの信号のＡＤ変換、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）等の信号処理を行い得る。信号線ＶＳＬの各々を通して伝送される各単位画素Ｐの信号は、信号処理部１１２により信号処理が施され、処理部１１４に出力される。
　処理部１１４は、入力される信号に対して信号処理を実行可能に構成されている。処理部１１４は、処理回路であり、例えば、画素信号に対して各種の信号処理を施す回路により構成されている。処理部１１４は、プロセッサおよびメモリを含んでいてもよい。処理部１１４は、信号処理部１１２から入力される画素の信号に対して信号処理を行い、処理後の画素の信号を出力する。処理部１１４は、例えば、ノイズ低減処理および階調補正処理等の各種の信号処理を行い得る。
　制御部１１３は、光検出装置１の各部を制御可能に構成されている。制御部１１３は、外部から与えられるクロック、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、光検出装置１の内部情報等のデータを出力し得る。制御部１１３は、制御回路であり、例えば、各種のタイミング信号を生成可能に構成されたタイミングジェネレータを有する。制御部１１３は、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（パルス信号、クロック信号等）に基づき、画素制御部１１１および信号処理部１１２等の駆動制御を行う。
　有効画素領域１００Ａと、画素制御部１１１および信号処理部１１２等とは、１つの基板に設けられていてもよい。また、画素制御部１１１、信号処理部１１２、制御部１１３および処理部１１４等は、１つの半導体基板に設けられてもよく、複数の半導体基板に分けて設けられてもよい。光検出装置１は、複数の基板を積層して構成された積層構造を有していてもよい。信号処理部１１２、制御部１１３および処理部１１４の一部または全部は、一体的に構成されていてもよい。
　有効画素領域１００Ａは、撮像レンズによって結像された被写体像を、単位画素Ｐ毎に設けられたフォトダイオード（ＰＤ）において光電変換して画像生成用の信号を生成する領域である。有効画素領域の周縁には、画像生成を補助するための画素信号を生成する第１ダミー画素領域を設けるようにしてもよい。更に、第１ダミー画素領域の外側には、画素信号を生成しない第２ダミー画素領域を設けるようにしてもよい。
　周辺画素領域１００Ｂには、例えば図３に示したように、バックグラウンド信号を出力するオプティカルブラック（ＯＰＢ）領域１００ｂが有効画素領域１００Ａの外周に設けられている。ＯＰＢ領域１００ｂには、例えば、有効画素領域１００Ａと同様に、複数の単位画素Ｐが行列状に２次元配置されており、単位画素Ｐ毎にフォトダイオード（ＰＤ）が設けられている。
［単位画素の回路構成］
　図４は、図１に示した光検出装置１の単位画素Ｐの回路構成の一例を表したものである。単位画素Ｐは、例えば、光電変換部１２と、読み出し回路３１とを有する。光電変換部１２は、光を受光して信号を生成するように構成される。読み出し回路３１は、光電変換された電荷に基づく信号を出力可能に構成されている。読み出し回路３１は、光電変換部１２で光電変換された電荷に基づく画素信号を読み出し得る。
　光電変換部１２は、所謂受光素子であり、光電変換により電荷を生成可能に構成されている。光電変換部１２は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）であり、入射する光を電荷に変換する。光電変換部１２は、光電変換を行って受光量に応じた電荷を生成し得る。
　読み出し回路３１は、一例として、転送トランジスタＴＲＧと、フローティングディフュージョンＦＤと、増幅トランジスタＡＭＰと、選択トランジスタＳＥＬと、リセットトランジスタＲＳＴとを有する。転送トランジスタＴＲＧ、増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬおよびリセットトランジスタＲＳＴは、それぞれ、ゲート、ソースおよびドレインの端子を有するＭＯＳトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。
　例えば、転送トランジスタＴＲＧ、増幅トランジスタＡＭＰ、選択トランジスタＳＥＬおよびリセットトランジスタＲＳＴは、それぞれＮＭＯＳトランジスタにより構成される。なお、読み出し回路３１を構成する各トランジスタは、ＰＭＯＳトランジスタにより構成されてもよい。
　転送トランジスタＴＲＧは、光電変換部１２で光電変換された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送可能に構成されている。転送トランジスタＴＲＧは、信号ＳＴＲＧにより制御され、光電変換部１２とフローティングディフュージョンＦＤとを電気的に接続または切断する。転送トランジスタＴＲＧは、光電変換部１２で光電変換されて蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送し得る。
　フローティングディフュージョンＦＤは、蓄積部であり、転送された電荷を蓄積可能に構成されている。フローティングディフュージョンＦＤは、光電変換部１２で光電変換された電荷を蓄積し得る。フローティングディフュージョンＦＤは、転送された電荷を保持可能な保持部ともいえる。フローティングディフュージョンＦＤは、転送された電荷を蓄積し、フローティングディフュージョンＦＤの容量に応じた電圧に変換する。
　増幅トランジスタＡＭＰは、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷に基づく信号を生成して出力するように構成されている。増幅トランジスタＡＭＰは、光電変換部１２で変換された電荷に基づく信号を生成して出力し得る。
　増幅トランジスタＡＭＰのゲートは、フローティングディフュージョンＦＤと電気的に接続され、フローティングディフュージョンＦＤで変換された電圧が入力される。増幅トランジスタＡＭＰのドレインは、例えば、電源電圧ＶＤＤが供給される電源線に接続されている。
　増幅トランジスタＡＭＰのソースは、選択トランジスタＳＥＬを介して信号線ＶＳＬに接続されている。増幅トランジスタＡＭＰは、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷に基づく信号、即ちフローティングディフュージョンＦＤの電圧に基づく信号を生成し、信号線ＶＳＬへ出力するように構成されている。
　選択トランジスタＳＥＬは、画素の信号の出力を制御可能に構成されている。選択トランジスタＳＥＬは、例えば、増幅トランジスタＡＭＰと電気的に直列に接続されている。選択トランジスタＳＥＬは、信号ＳＳＥＬにより制御され、増幅トランジスタＡＭＰからの信号を信号線ＶＳＬに出力可能に構成されている。選択トランジスタＳＥＬは、画素の信号の出力タイミングを制御し得る。
　選択トランジスタＳＥＬは、光電変換部１２で変換された電荷に基づく信号を出力可能に構成されている。選択トランジスタＳＥＬは、単位画素Ｐの画素信号を信号線ＶＳＬへ出力し得る。なお、選択トランジスタＳＥＬは、電源電圧ＶＤＤが与えられる電源線と増幅トランジスタＡＭＰとの間に、電気的に直列に接続されてもよい。また、選択トランジスタＳＥＬは適宜省略してもよい。
　リセットトランジスタＲＳＴは、フローティングディフュージョンＦＤの電圧をリセット可能に構成されている。リセットトランジスタＲＳＴは、例えば、電源電圧ＶＤＤが与えられる電源線と電気的に接続され、単位画素Ｐの電荷のリセットを行うように構成されている。
　リセットトランジスタＲＳＴは、信号ＳＲＳＴにより制御され、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷をリセットし、フローティングディフュージョンＦＤの電圧をリセットし得る。リセットトランジスタＲＳＴは、例えば、電源線とフローティングディフュージョンＦＤとを電気的に接続し、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された電荷を排出し得る。なお、リセットトランジスタＲＳＴは、転送トランジスタＴＲＧを介して、光電変換部１２に蓄積された電荷を排出し得る。
　光検出装置１の画素制御部１１１は、制御線Ｌｒｅａｄを介して、各単位画素Ｐの転送トランジスタＴＲＧ、選択トランジスタＳＥＬおよびリセットトランジスタＲＳＴ等のゲートに制御信号を供給し、トランジスタをオン状態（導通状態）またはオフ状態（非導通状態）とする。
　光検出装置１の画素行毎の複数の制御線Ｌｒｅａｄには、一例として、転送トランジスタＴＲＧを制御する信号ＳＴＲＧを伝送する配線、選択トランジスタＳＥＬを制御する信号ＳＳＥＬを伝送する配線およびリセットトランジスタＲＳＴを制御する信号ＳＲＳＴを伝送する配線等が含まれる。
　なお、読み出し回路３１は、電荷を電圧に変換する際の変換効率（ゲイン）を変更可能に構成されてもよい。例えば、読み出し回路３１は、変換効率の設定に用いる切り替えトランジスタを有し得る。切り替えトランジスタは、一例として、フローティングディフュージョンＦＤとリセットトランジスタＲＳＴとの間に電気的に接続される。
　読み出し回路３１では、切り替えトランジスタがオン状態となることで、単位画素ＰのフローティングディフュージョンＦＤに付加される容量が大きくなり、変換効率が切り替えられる。切り替えトランジスタは、増幅トランジスタＡＭＰのゲートに接続される容量を切り替え、変換効率を変更し得る。
　転送トランジスタＴＲＧ、選択トランジスタＳＥＬ、リセットトランジスタＲＳＴおよび切り替えトランジスタ等は、画素制御部１１１によってオンオフ制御される。画素制御部１１１は、各単位画素Ｐの読み出し回路３１を制御することによって、各単位画素Ｐから画素信号を信号線ＶＳＬに出力させる。画素制御部１１１は、各単位画素Ｐの画素信号を信号線ＶＳＬへ読み出す制御を行い得る。
［光検出装置の構成］
　光検出装置１は、上記のように、裏面照射型の撮像装置であり、有効画素領域１００Ａに行列状に２次元配置された複数の単位画素Ｐは、それぞれ、例えば、受光部１０と、受光部１０の光入射側Ｓ１に設けられた光学層２０と、受光部１０の光入射側Ｓ１とは反対側に設けられた多層配線層３０とが積層された構成を有する。光検出装置１は、上記のように、複数の単位画素Ｐが行列状に２次元配置された有効画素領域１００Ａと、有効画素領域１００Ａを囲む周辺画素領域１００Ｂとを有する。受光部１０、光学層２０および多層配線層３０は、例えば、有効画素領域１００Ａおよび周辺画素領域１００Ｂに亘って設けられている。光学層２０は、例えば、ナノ構造体である複数の構造体２６Ａおよび隣り合う複数の構造体２６Ａの間を充填する媒質２６Ｂを含んで構成された導光部２６を含む。光検出装置１では、例えば図１に示したように、導光部２６を構成する複数の構造体２６Ａが、有効画素領域１００Ａおよび周辺画素領域１００ＢのＯＰＢ領域１００ｂに配置されている。
　ここで、導光部２６が、本開示の一実施態様における「導光部」の一具体例に相当するものである。複数の構造体２６Ａが、本開示の一実施態様における「複数の構造体」の一具体例に相当するものであり、媒質２６Ｂが、本開示の一実施態様における「媒質」の一具体例に相当するものである。
　受光部１０は、対向する第１面１１Ｓ１および第２面１１Ｓ２を有する半導体基板１１と、半導体基板１１に埋め込み形成された複数の光電変換部１２とを有している。受光部１０は、さらに、分離部１３を有している。
　半導体基板１１は、本開示の一実施態様における「半導体基板」の一具体例に相当するものであり、例えば、シリコン基板（Ｓｉ）で構成されている。半導体基板１１は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）基板、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）基板等であってもよい。半導体基板１１は、ＩＩＩ－Ｖ族の化合物半導体材料により構成されてもよく、他の半導体材料を用いて形成されてもよい。半導体基板１１の第１面１１Ｓ１は、受光面（光入射面）である。半導体基板１１の第２面１１Ｓ２は、トランジスタ等の素子が形成される素子形成面である。半導体基板１１の第２面１１Ｓ２には、ゲート電極やゲート絶縁膜等が設けられる。
　光電変換部１２は、本開示の一実施態様における「光電変換部」の一具体例に相当するものである。光電変換部１２は、例えばＰｏｓｉｔｉｖｅ　Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ　Ｎｅｇａｔｉｖｅ（ＰＩＮ）型のフォトダイオード（ＰＤ）であり、半導体基板１１の所定領域にｐｎ接合を有している。光電変換部１２は、例えば、単位画素Ｐ毎に１つずつ埋め込み形成されている。
　分離部１３は、隣り合う単位画素Ｐの間に設けられている。換言すると、分離部１３は単位画素Ｐの囲むように設けられており、有効画素領域１００Ａおよびその周囲のＯＰＢ領域１００ｂに亘って、例えば格子状に設けられている。分離部１３は、隣り合う単位画素Ｐを電気的、且つ、光学的に分離するものであり、例えば、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１側から第２面１１Ｓ２側に向かって延伸している。
　分離部１３は、例えば、ｐ型の不純物を拡散することで形成することができる。この他、分離部１３は、例えば、半導体基板１１に第１面１１Ｓ１側から開口を形成して絶縁膜を埋め込んだＳｈａｌｌｏｗ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ（ＳＴＩ）構造やＦｕｌｌ　Ｔｒｅｎｃｈ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ（ＦＦＴＩ）構造としてもよい。また、ＳＴＩ構造内およびＦＦＴＩ構造内には、エアギャップを形成するようにしてもよい。
　半導体基板１１の第１面１１Ｓ１には、さらに半導体基板１１の第１面１１Ｓ１での反射防止を兼ねた誘電体層１４が設けられている。誘電体層１４は、例えば、正の固定電荷を有する膜でもよし、負の固定電荷を有する膜でもよい。
　誘電体層１４の構成材料としては、半導体基板１１のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有する半導体材料または導電材料が挙げられる。具体的には、例えば、例えば、酸化ハフニウム（ＨｆＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化ランタン（ＬａＯｘ）、酸化プラセオジム（ＰｒＯｘ）、酸化セリウム（ＣｅＯｘ）、酸化ネオジム（ＮｄＯｘ）、酸化プロメチウム（ＰｍＯｘ）、酸化サマリウム（ＳｍＯｘ）、酸化ユウロピウム（ＥｕＯｘ）、酸化ガドリニウム（ＧｄＯｘ）、酸化テルビウム（ＴｂＯｘ）、酸化ジスプロシウム（ＤｙＯｘ）、酸化ホルミウム（ＨｏＯｘ）、酸化ツリウム（ＴｍＯｘ）、酸化イッテルビウム（ＹｂＯｘ）、酸化ルテチウム（ＬｕＯｘ）、酸化イットリウム（ＹＯｘ）、窒化ハフニウム（ＨｆＮｘ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）、酸窒化ハフニウム（ＨｆＯｘＮｙ）および酸窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）等が挙げられる。誘電体層１４は、単層膜としてもよいし、異なる材料からなる積層膜としてもよい。
　光学層２０は、例えば、遮光膜２１と、隔壁２２と、カラーフィルタ２３と、スペーサ層２４と、平坦化層２５と、導光部２６とを含み、光入射側Ｓ１から入射した光を受光部１０側へと導くように構成されている。
　遮光膜２１は、例えば、有効画素領域１００Ａでは隣り合う単位画素Ｐの間に、周辺画素領域１００ＢではＯＰＢ領域に連続して設けられている。遮光膜２１は、有効画素領域１００Ａにおいては、光入射側Ｓ１から斜め入射した光が隣接する単位画素Ｐへ漏れ込むのを防ぐためのものであり、例えば格子状に設けられている。遮光膜２１は、周辺画素領域１００Ｂにおいては、ＯＰＢ領域１００ｂに設けられた光電変換部１２へ入射する光を遮蔽するためのものである。遮光膜２１は、有効画素領域においては受光部１０（具体的には、誘電体層１４）と隔壁２２との間に、周辺画素領域１００Ｂにおいては、隔壁２２およびカラーフィルタ２３との間に設けられている。遮光膜２１は、例えば、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）またはそれらの合金等を用いて形成することができる。
　隔壁２２は、隣り合う単位画素Ｐの境界に設けられ、単位画素Ｐ毎に開口２２Ｈを有する枠体である。換言すると、隔壁２２は、分離部１３および有効画素領域１００Ａに設けられた遮光膜２１と同様に、単位画素Ｐを囲むように設けられており、例えば、有効画素領域１００Ａにおいて格子状に設けられている。
　隔壁２２は、光入射側Ｓ１から斜め入射した光が隣接する単位画素Ｐへ漏れ込むのを防ぐためのものである。隔壁２２は、例えば、カラーフィルタ２３よりも屈折率の低い材料を用いて構成されている。
　隔壁２２は、光学的黒レベルを決定する単位画素Ｐの遮光を兼ねていてもよい。また、隔壁２２は、周辺画素領域１００Ｂに設けられる周辺回路へのノイズの発生を抑制するための遮光を兼ねていてもよい。その場合、上述した遮光膜２１を省略することができる。隔壁２２が遮光膜２１を兼ねる場合、隔壁２２は、例えば、遮光性を有する材料を用いて形成される。このような材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）またはそれらの合金が挙げられる。この他、隔壁２２を形成する材料としては、ＴｉＮ等の金属化合物が挙げられる。隔壁２２は、例えば単層膜または積層膜として構成してもよい。積層膜とする場合には、例えば、Ｔｉ、タンタル（Ｔａ）、Ｗ、コバルト（Ｃｏ）またはモリブデン（Ｍｏ）あるいはそれらの合金、窒化物、酸化物または炭化物からなる層を下地層として設けるようにしてもよい。
　カラーフィルタ２３は、所定の波長の光を選択的に透過するものであり、例えば、赤色光（Ｒ）を選択的に透過させる赤色フィルタ２３Ｒと、緑色光（Ｇ）を選択的に透過させる緑色フィルタ２３Ｇと、青色光（Ｂ）を選択的に透過させる青色フィルタ２３Ｂとを有する。各色フィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、有効画素領域１００Ａおよびその周囲のＯＰＢ領域１００ｂに亘って設けられている。
　有効画素領域１００Ａにおいて各色フィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、隔壁２２の開口２２Ｈに、それぞれ所望の顔料や染料が分散された樹脂材料を充填することにより形成されている。各色フィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、例えば、２行×２列で配置された４つの単位画素Ｐに対して、緑色フィルタ２３Ｇが対角線上に２つ配置され、赤色フィルタ２３Ｒおよび青色フィルタ２３Ｂが、直交する対角線上に１つずつ配置されている。各色フィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂが設けられた単位画素Ｐでは、例えば、それぞれの光電変換部１２において対応する色光が選択的に光電変換される。
　即ち、有効画素領域１００Ａでは、それぞれ、赤色光（Ｒ）を選択的に受光して光電変換する単位画素Ｐ（赤色画素Ｐｒ）、緑色光（Ｇ）を選択的に受光して光電変換する単位画素Ｐ（緑色画素Ｐｇ）および青色光（Ｂ）を選択的に受光して光電変換する単位画素Ｐ（青色画素Ｐｂ）が、ベイヤ状に配列されている。赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇおよび青色画素Ｐｂは、それぞれ、赤色光（Ｒ）成分の画素信号、緑色光（Ｇ）成分の画素信号、青色光（Ｂ）成分の画素信号を生成する。これにより、光検出装置１は、ＲＧＢの画素信号を得ることができる。
　カラーフィルタ２３としては、赤色フィルタ２３Ｒ、緑色フィルタ２３Ｇおよび青色フィルタ２３Ｂの他に、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）および黄色（Ｙ）をそれぞれ選択的に透過する補色フィルタを設けられていてもよい。更に、カラーフィルタ２３としては、白色（Ｗ）に対応したフィルタ、即ち、光検出装置１に入射する光の全波長域の光を透過させるフィルタを設けるようにしてもよい。この他、カラーフィルタ２３としては、赤外光を選択的に透過するフィルタを設けるようにしてもよい。
　カラーフィルタ２３の膜厚は、その分光スペクトルによる色再現性やセンサ感度を考慮して、色毎に異なる膜厚としてもよい。
　ＯＰＢ領域１００ｂにおいては、各色フィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂのうち赤色フィルタ２３Ｒと緑色フィルタ２３Ｇは、単位画素Ｐ毎に行方向および列方向に交互に並列に配置されている。青色フィルタ２３Ｂは、赤色フィルタ２３Ｒおよび緑色フィルタ２３Ｇ上に積層されると共に、ＯＰＢ領域１００ｂの外周に配置された赤色フィルタ２３Ｒおよび緑色フィルタ２３Ｇの側面を覆うように設けられている。なお、上記構造は一例であり、これに限定されるものではない。
　スペーサ層２４は、受光部１０と導光部２６との間に設けられている。スペーサ層２４は、例えば、有効画素領域１００Ａに設けられた隔壁２２およびカラーフィルタ２３、ならびに、ＯＰＢ領域１００ｂに設けられたカラーフィルタ２３に積層されるように有効画素領域１００Ａおよび周辺画素領域１００Ｂに亘って形成されている。スペーサ層２４は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）等を用いて形成することができる。
　スペーサ層２４は、上記絶縁材料の他に低屈折率の材料を用いて形成されていてもよく、計測対象とする波長域の光を透過する他の材料によって形成されていてもよい。スペーサ層２４は、光を透過する透明層ともいえる。スペーサ層２４の厚みは、例えば、２μｍ以上３μｍ以下である。
　平坦化層２５は、例えば図７Ｄに示したように、周辺画素領域１００Ｂにおいて、積層されたカラーフィルタ２３を覆うようにスペーサ層２４を設けることによって生じるスペーサ層２４の段差を埋めて表面を平坦化するためのものである。平坦化層２５は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）等を用いて形成することができる。
　導光部２６は、例えば、入射する光に位相遅延を与えることにより導光可能な導光素子として構成されている。導光部２６は、メタマテリアル（メタサーフェス）技術を利用した導光素子である。導光部２６は、メタサーフェス層（またはメタマテリアル層）ともいえる。導光部２６は、例えば図１に示したように、有効画素領域１００Ａおよび周辺画素領域１００Ｂに亘って設けられている。
　導光部２６は、複数の構造体２６Ａおよび複数の構造体２６Ａの周囲に設けられる媒質２６Ｂを有する。導光部２６は、ナノ構造体である複数の構造体２６Ａを利用し、光を光電変換部１２側へ伝搬させる。導光部２６には、計測対象物である被写体からの光が入射する。複数の構造体２６Ａには、例えば、撮像レンズ等の光学系を透過した光が入射する。複数の構造体２６Ａは、入射する光の所定波長以下の大きさ、例えば、可視光の波長域以下の大きさを有する。なお、複数の構造体２６Ａは、赤外光の波長域以下の大きさを有していてもよい。
　複数の構造体２６Ａは、それぞれ、例えば柱状（ピラー状）の構造体であり、ナノピラーといえる。複数の構造体２６Ａは、メタサーフェス素子といえる。複数の構造体２６Ａは、一例として、円柱状の形状を有する。複数の構造体２６Ａは、媒質２６Ｂを挟んで、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に互いに並ぶように配置されている。
　なお、複数の構造体２６Ａの形状は、適宜変更可能であり、それぞれ、平面視において円形または四角形の形状であってもよい。複数の構造体２６Ａの形状は、楕円、多角形、十字形、またはその他の形状（例えば、フリーフォーム状）であってもよい。
　複数の構造体２６Ａは、メタアトム、ナノアトム、ナノポスト、メタサーフェス構造体、微細構造体等とも称される。
　媒質２６Ｂは、複数の構造体２６Ａの周囲を充填するように設けられている。複数の構造体２６Ａは、媒質２６Ｂ内に設けられており、媒質２６Ｂの一部を置換して配置されるともいえる。なお、媒質２６Ｂは、媒質層または保護層（保護部材）ともいえる。
　導光部２６では、入射光の所定波長以下の間隔で、複数の構造体２６Ａが配置されている。一例として、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において、可視光の波長域以下の間隔で、複数の構造体２６Ａが設けられる。なお、単位画素Ｐでは、赤外光の波長域以下の間隔で、複数の構造体２６Ａが配置されてもよい。
　複数の構造体２６Ａは、周囲の媒質２６Ｂの屈折率とは異なる屈折率を有する。例えば、複数の構造体２６Ａは、媒質２６Ｂの屈折率より高い屈折率を有する。
　複数の構造体２６Ａの構成材料としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ）、シリコン、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等が挙げられる。
　複数の構造体２６Ａは、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、インジウム（Ｉｎ）、ニオブ（Ｎｂ）等の単体、または、それらの酸化物、窒化物、酸窒化物、あるいは、これらの複合物を用いて形成するようにしてもよい。複数の構造体２６Ａは、他の金属化合物（金属酸化物、金属窒化物等）を含んで形成するようにしてもよい。
　複数の構造体２６Ａは、ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ等を用いて形成するようにしてもよい。複数の構造体２６Ａは、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、酸素ドープシリコンカーバイド（ＳｉＯＣ）、または、その他のシリコン化合物を用いて形成するようにしてもよい。複数の構造体２６Ａは、互いに異なる材料を用いて構成され得る。
　媒質２６Ｂは、一例として、酸化物、窒化物、酸窒化物等の無機材料を用いて構成される。媒質２６Ｂは、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、酸素ドープシリコンカーバイド（ＳｉＯＣ）、または、その他のシリコン化合物を用いて形成するようにしてもよい。媒質２６Ｂは、ＴＥＯＳを用いて形成するようにしてもよい。
　媒質２６Ｂは、シロキサン系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂等を用いて形成するようにしてもよい。これらの樹脂のいずれかにフッ素を含有した材料によって、媒質２６Ｂが構成されてもよい。これらの樹脂のいずれかに、その樹脂よりも高い（または低い）屈折率を有するビーズ（フィラー）を内填した材料を用いて、媒質２６Ｂを形成するようにしてもよい。
　複数の構造体２６Ａおよび媒質２６Ｂの材料は、周囲の媒質との屈折率差、計測対象となる入射光の波長域等に応じて選択され得る。なお、複数の構造体２６Ａおよび媒質２６Ｂの一部は、空気を用いて構成されてもよい。例えば、複数の構造体２６Ａは、空気（空隙）を含んで構成されてもよい。
　導光部２６は、例えば、複数の構造体２６Ａとそれらの周囲の媒質との屈折率差によって、入射する光に位相遅延を生じさせ、光の波面を制御し得る。導光部２６は、例えば、複数の構造体２６Ａおよび媒質２６Ｂとよって入射光に対して位相遅延を与えることで、光の伝搬方向を調整し得る。
　計測対象からの入射光のうち任意の波長域の光が所望の方向に進むように、複数の構造体２６Ａおよび媒質２６Ｂの材料（各材料の光学定数）、複数の構造体２６Ａの大きさ（幅（直径）、高さ等）、ピッチ（配置間隔）等が定められる。例えば、複数の構造体２６Ａの材料（屈折率）、寸法、ピッチ、媒質２６Ｂの材料（屈折率）等が設定され得る。
　一例として、光検出装置１では、検出対象とする特定の波長帯の光が所望の単位画素Ｐの光電変換部１２へ進むように、各単位画素Ｐの複数の構造体２６Ａの素材、大きさ、配置数等が定められる。例えば、赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇおよび青色画素Ｐｂに設けられる複数の構造体２６Ａは、各々の大きさ（例えば幅、高さ）、配置位置等が異なるように形成され得る。
　導光部２６は、例えば、入射する光を分光可能な分光部（分光素子）として構成されてもよい。光学層２０（または導光部２６）は、スプリッタ（カラースプリッタ）ともいえる。光学層２０は、カラースプリッタ層、または波長分離層ともいえる。光学層２０（または導光部２６）は、光をリダイレクトするように構成された光学素子ともいえる。
　本実施の形態では、複数の構造体２６Ａは、例えば図１に示したように、有効画素領域１００ＡおよびＯＰＢ領域１００ｂに亘って配置されている。図５Ａは、有効画素領域１００Ａの各単位画素Ｐ（赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇおよび青色画素Ｐｂ）に配置された複数の構造体２６Ａのレイアウトの一例を表したものである。図５Ｂは、ＯＰＢ領域１００ｂの各単位画素Ｐに配置された複数の構造体２６Ａのレイアウトの一例を表したものである。ＯＰＢ領域１００ｂに配置される複数の構造体２６Ａは、図５Ａおよび図５Ｂに示したように、有効画素領域１００Ａに配置される複数の構造体２６Ａと同じレイアウトで配置される。このように、複数の構造体２６ＡをＯＰＢ領域１００ｂにも配置することにより、製造工程における有効画素領域１００Ａに配置される複数の構造体２６Ａの形状の崩れを防ぎ、有効画素領域１００Ａ全域に均一な形状を有する複数の構造体２６Ａが形成されるようになる。加えて、ＯＰＢ領域１００ｂに配置される複数の構造体２６Ａは、周辺画素領域１００Ｂに延在する導光部２６での表面反射によるフレアを低減する。
　図６Ａは、有効画素領域１００Ａの各単位画素Ｐ（赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇおよび青色画素Ｐｂ）に配置された複数の構造体２６Ａのレイアウトの他の例を表したものである。図６Ｂは、ＯＰＢ領域１００ｂの各単位画素Ｐに配置された複数の構造体２６Ａのレイアウトの他の例を表したものである。有効画素領域１００Ａの各単位画素Ｐ（赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇおよび青色画素Ｐｂ）に配置される複数の構造体２６Ａは、図６Ａに示したように、平面視においてフリーフォーム状の柱状の構造体であり、ＯＰＢ領域１００ｂに配置される複数の構造体２６Ａは、平面視において、平面視において同一径を有する円形の柱状の構造体である。このように、ＯＰＢ領域１００ｂに配置される複数の構造体２６Ａは、有効画素領域１００Ａに配置される複数の構造体２６Ａとは異なるレイアウトを有していてもよい。
　ＯＰＢ領域１００ｂに配置された複数の構造体２６Ａは、さらに、図１に示したように、ＯＰＢ領域１００ｂの外側まで配置されていてもよい。ＯＰＢ領域１００ｂの外側に配置された複数の構造体２６Ａは、入射する光Ｌを、ＯＰＢ領域１００ｂに向けて伝搬する。これにより、周辺画素領域１００Ｂに延在する導光部２６での表面反射によるフレアがさらに低減される。
　また、有効画素領域１００Ａの近傍に配置される単位画素Ｐ（例えば、ＯＰＢ領域１００ｂにおいて有効画素領域１００Ａに隣接する単位画素Ｐ）の上方に配置される複数の構造体２６Ａは、図１に示したように、入射する光Ｌを、隣接する有効画素領域１００Ａに配置された単位画素Ｐに伝搬させるように構成されていてもよい。これにより、有効画素領域１００Ａの外周に配置された単位画素Ｐの出力が向上する。
　多層配線層３０は、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側に積層して設けられている。多層配線層３０は、例えば、導体膜および絶縁膜を含み、複数の配線やビア等を有する。多層配線層３０は、層間絶縁膜としての絶縁膜を介して、複数の配線が積層された構成を有する。多層配線層３０は、例えば、２層または３層以上の配線を含む。
　多層配線層３０の配線は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料を用いて形成される。なお、多層配線層３０の配線は、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）、その他の導電材料を用いて構成されてもよい。層間絶縁膜は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、または、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等を用いて形成することができる。
　半導体基板１１および多層配線層３０には、例えば、単位画素Ｐ毎または複数の単位画素Ｐ毎に、上述した読み出し回路３１が設けられる。また、多層配線層３０には、例えば、上述した読み出し回路３１の他に、画素制御部１１１、信号処理部１１２、制御部１１３および処理部１１４等が形成され得る。
［光検出装置の製造方法］
　図７Ａ～図７Ｌは、光検出装置１の製造方法を工程順に表したものである。
　まず、図７Ａに示したように、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１上に遮光膜２１、隔壁２２およびカラーフィルタ２３（各色フィルタ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ）を形成する。次に、図７Ｂに示したように、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いてスペーサ層２４を成膜する。
　続いて、図７Ｃに示したように、例えば、ＣＶＤ法を用いてスペーサ層２４上に平坦化層２５を成膜する。次に、図７Ｄに示したように、例えば、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法を用いて平坦化層２５の表面を平坦化する。続いて、図７Ｅに示したように、平坦化層２５上に低屈折率材料（例えば、ＳｉＮ／ＴＥＯＳ）からなる媒質２６Ｂを形成する。
　次に、図７Ｅに示したように、平坦化層２５上に低屈折率材料（例えば、ＳｉＮ／ＴＥＯＳ）からなる媒質２６Ｂを形成する。続いて、図７Ｆに示したように、媒質２６Ｂ上にハードマスク４１を形成する。次に、図７Ｇに示したように、ハードマスク４１上に、フォトリソグラフィ技術を用いてハードマスク４２をパターニングする。
　続いて、図７Ｈに示したように、例えば、ドライエッチングを用いてハードマスク４１を加工して開口４１Ｈを形成する。次に、図７Ｉに示したように、媒質２６Ｂを加工して開口２６Ｈを形成する。続いて、図７Ｊに示したように、例えば、ウェットエッチングを用いてハードマスク４１を除去する。
　次に、図７Ｋに示したように、原子層堆積（ＡＬＤ）法を用いて高屈折率材料（例えば、ＴｉＯ２）を開口２６Ｈに埋め込む。続いて、図７Ｌに示したように、例えば、ＣＭＰ法を用いて媒質２６Ｂ上に成膜された高屈折率膜を除去する。これにより、媒質２６Ｂに複数の構造体２６Ａが埋め込まれた導光部２６が形成される。以上により、図１に示した光検出装置が完成する。
　なお、上述した製造方法は、あくまでも一例であって、他の製造方法を採用してもよい。
［作用・効果］
　本実施の形態の光検出装置１では、半導体基板１１の光入射側Ｓ１となる第１面１１Ｓ１側に、有効画素領域１００Ａおよび周辺画素領域１００ＢのＯＰＢ領域１００ｂに複数の構造体２６Ａが配置された導光部２６を設けるようにした。複数の構造体２６Ａは、入射光の波長以下の大きさをそれぞれ有し、隣り合う複数の構造体２６Ａの間には複数の構造体２６Ａとは異なる屈折率を有する媒質２６Ｂが充填されている。これにより、有効画素領域１００Ａに配置される複数の構造体２６Ａの形状の崩れを防ぐ。以下、これについて説明する。
　近年、微細化が進むことによる画素の感度低下に対する対策としてナノポスト構造により光を散乱させ、空間的に波長分離することにより、各色の実効的な集光エリアを単画素よりも大きくする技術が注目されている。ナノポスト構造は周囲の媒質に対して高い屈折率を有しており、ナノポスト構造と媒質との間に波長に応じた位相差が生じる。そのためナノポストの半径や長さ、配置を最適化することで、画素ユニットを構成する各色画素に対応する可視波長帯を分配することができる。これにより、一般的なカラーフィルタでＲＧＢの色情報を取得するフルカラーイメージセンサと比較して高い感度を実現することができる。
　ところで、イメージ生成用画像信号を出力する、所謂アクティブ画素領域の外側に、イメージ生成を補助するための画素信号を出力したり、画素信号を出力しないダミー画素領域やオプティカルブラック（ＯＰＢ）領域を配置し、その上部までナノポスト構造を含む媒質を延在させることで画素を製造工程の汚染から保護する技術が報告されている。
　しかしながら、ナノポスト構造を含む媒質を有効画素領域の外側に延在させた場合、有効画素領域とその外側との媒質内におけるナノポスト構造の過密差の影響により、有効画素領域の端部近傍に配置されるナノポスト構造の形成不良が発生しやすい。有効画素領域の端部近傍に配置されるナノポスト構造の形状の崩れは、デバイス特性の劣化に繋がる。
　これに対して本実施の形態では、有効画素領域１００Ａに配置される複数の構造体２６Ａを周辺画素領域１００Ｂの、例えばＯＰＢ領域１００ｂまで設けるようにした。これにより、有効画素領域１００Ａにおける複数の構造体２６Ａの形状の崩れを防ぎことができる。
　以上により、本実施の形態の光検出装置１では、有効画素領域１００Ａ全域に均一な形状を有する複数の構造体２６Ａが形成されるようになる。よって、デバイス特性を向上させることが可能となる。
　また、ナノポスト構造を含む媒質を有効画素領域の外側に延在させた場合、媒質表面での反射によりフレアが悪化する懸念がある。これに対して本実施の形態の光検出装置１では、複数の構造体２６Ａは、さらにＯＰＢ領域１００ｂの外側まで配置されている。これにより、周辺画素領域１００Ｂに延在する導光部２６での表面反射によるフレアが低減される。よって、デバイス特性をさらに向上させることが可能となる。
　更に、本実施の形態の光検出装置１では、ＯＰＢ領域１００ｂにおいて有効画素領域１００Ａに隣接する単位画素Ｐの上方に配置される複数の構造体２６Ａが、入射する光を、隣接する有効画素領域１００Ａに配置された単位画素Ｐに伝搬するように構成した。これにより、有効画素領域１００Ａの外周に配置された単位画素Ｐの出力が向上する。よって、デバイス特性をさらに向上させることが可能となる。
　次に、本開示の第１の実施の形態および変形例１～４ならびに適用例および応用例について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
＜２．変形例＞
（２－１．変形例１）
　図８は、本開示の変形例１に係る光検出装置（光検出装置１Ａ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。光検出装置１Ａは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記第１の実施の形態と同様に、例えば所謂裏面照射型の光検出装置である。
　上記第１の実施の形態では、導光部２６が媒質２６Ｂを厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通する複数の構造体２６Ａの両端部が媒質２６Ｂと同一面を形成する例を示したが、これに限定されるものではない。本変形例の光検出装置１Ａは、媒質２６ＢをＺ軸方向に貫通する複数の構造体２６Ａがさらに平坦化層２５を貫通し、スペーサ層２４の層内まで延伸させたものである。この点を除き、光検出装置１Ａは、上記第１の実施の形態の光検出装置１と実質的に同様の構成を有する。
　このように、本変形例では、複数の構造体２６Ａをスペーサ層２４の層内まで延伸させるようにした。これにより、各単位画素Ｐに対する複数の構造体２６Ａの位置ズレが抑制される。加えて、導光部２６の剥がれを防ぐことができる。よって、信頼性を向上させることが可能となる。
（２－２．変形例２）
　図９は、本開示の変形例２に係る光検出装置（光検出装置１Ｂ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。光検出装置１Ｂは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記第１の実施の形態と同様に、例えば所謂裏面照射型の光検出装置である。
　本変形例の光検出装置１Ｂは、ＯＰＢ領域１００ｂに配置される複数の構造体２６Ａが、入射する光を所定の方向に伝搬するように構成されたものである。この点を除き、光検出装置１Ｂは、上記第１の実施の形態の光検出装置１と実質的に同様の構成を有する。
　一例として、本変形例においてＯＰＢ領域１００ｂに配置される複数の構造体２６Ａは、図９に示したように、入射する光を赤色光（Ｒ）と、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）とに分離する。分離された赤色光（Ｒ）はＯＰＢ領域１００ｂに配置された緑色フィルタ２３Ｇおよび青色フィルタ２３Ｂが積層された領域に伝搬され、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）はＯＰＢ領域１００ｂに配置された赤色フィルタ２３Ｒおよび青色フィルタ２３Ｂが積層された領域に伝搬される。
　このように、本変形例では、ＯＰＢ領域１００ｂに配置される複数の構造体２６Ａが、入射する光を所定の方向に伝搬するように構成した。これにより、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１近傍での反射による迷光の発生を低減することができる。よって、上記第１の実施の形態の光検出装置１と比較して、デバイス特性をさらに向上させることが可能となる。
＜３．第２の実施の形態＞
　図１０は、本開示の第２の実施の形態に係る光検出装置（光検出装置２）の断面構成の一例を模式的に表したものである。光検出装置２は、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等に適用可能なものであり、撮像エリアとして、複数の画素が行列状に２次元配置された有効画素領域１００Ａを有している。光検出装置２は、このＣＭＯＳイメージセンサ等において、例えば所謂裏面照射型の光検出装置である。
［光検出装置の構成］
　光検出装置２は、上記のように、裏面照射型の撮像装置であり、有効画素領域１００Ａに行列状に２次元配置された複数の単位画素Ｐは、それぞれ、例えば、受光部５０と、受光部５０の光入射側Ｓ１に設けられた光学層６０と、受光部５０の光入射側Ｓ１とは反対側に設けられた多層配線層７０とが積層された構成を有する。光検出装置２は、上記のように、複数の単位画素Ｐが行列状に２次元配置された有効画素領域１００Ａと、有効画素領域１００Ａを囲む周辺画素領域１００Ｂとを有する。受光部５０、光学層６０および多層配線層７０は、例えば、有効画素領域１００Ａおよび周辺画素領域１００Ｂに亘って設けられている。光学層６０は、例えば、ナノ構造体である複数の構造体６６Ａおよび隣り合う複数の構造体６６Ａの間を充填する媒質６６Ｂを含んで構成された導光部６６を含む。光検出装置２では、例えば図１０に示したように、導光部６６を構成する複数の構造体６６Ａが、有効画素領域１００Ａおよび周辺画素領域１００Ｂの、例えばＯＰＢ領域１００ｂに配置されている。更に、光学層６０は、有効画素領域１００Ａおよび周辺画素領域１００Ｂの、例えばＯＰＢ領域１００ｂに、所定の波長の光を選択的に透過するカラーフィルタ６３を導光部６６の下方に有する。ＯＰＢ領域１００ｂでは、複数の構造体６６Ａに分離された所定の波長の光の伝搬方向にその光を吸収するカラーフィルタ６３が配置されている。
　ここで、導光部６６が、本開示の一実施態様における「導光部」の一具体例に相当するものである。複数の構造体６６Ａが、本開示の一実施態様における「複数の構造体」の一具体例に相当するものであり、媒質６６Ｂが、本開示の一実施態様における「媒質」の一具体例に相当するものである。カラーフィルタ６３が、本開示の一実施態様における「カラーフィルタ」の一具体例に相当するものである。
　受光部５０は、対向する第１面５１Ｓ１および第２面５１Ｓ２を有する半導体基板５１と、半導体基板５１に埋め込み形成された複数の光電変換部５２とを有している。受光部５０は、さらに、分離部５３を有している。
　半導体基板５１は、本開示の一実施態様における「半導体基板」の一具体例に相当するものであり、例えば、Ｓｉで構成されている。半導体基板５１は、ＳＯＩ基板、ＳｉＧｅ基板、ＳｉＣ基板等であってもよい。半導体基板５１は、ＩＩＩ－Ｖ族の化合物半導体材料により構成されてもよく、他の半導体材料を用いて形成されてもよい。半導体基板５１の第１面５１Ｓ１は、受光面（光入射面）である。半導体基板５１の第２面５１Ｓ２は、トランジスタ等の素子が形成される素子形成面である。半導体基板５１の第２面５１Ｓ２には、ゲート電極やゲート絶縁膜等が設けられる。
　光電変換部５２は、本開示の一実施態様における「光電変換部」の一具体例に相当するものである。光電変換部５２は、例えばＰＩＮ型のフォトダイオード（ＰＤ）であり、半導体基板５１の所定領域にｐｎ接合を有している。光電変換部５２は、例えば、単位画素Ｐ毎に１つずつ埋め込み形成されている。
　分離部５３は、隣り合う単位画素Ｐの間に設けられている。換言すると、分離部５３は単位画素Ｐの囲むように設けられており、有効画素領域１００Ａおよびその周囲のＯＰＢ領域１００ｂに亘って、例えば格子状に設けられている。分離部５３は、隣り合う単位画素Ｐを電気的、且つ、光学的に分離するものであり、例えば、半導体基板５１の第１面５１Ｓ１側から第２面５１Ｓ２側に向かって延伸している。
　分離部５３は、例えば、ｐ型の不純物を拡散することで形成することができる。この他、分離部５３は、例えば、半導体基板５１に第１面５１Ｓ１側から開口を形成して絶縁膜を埋め込んだＳＴＩ構造やＦＦＴＩ構造としてもよい。また、ＳＴＩ構造内およびＦＦＴＩ構造内には、エアギャップを形成するようにしてもよい。
　半導体基板５１の第１面５１Ｓ１には、さらに半導体基板５１の第１面５１Ｓ１での反射防止を兼ねた誘電体層５４が設けられている。誘電体層５４は、例えば、正の固定電荷を有する膜でもよし、負の固定電荷を有する膜でもよい。
　誘電体層５４の構成材料としては、半導体基板５１のバンドギャップよりも広いバンドギャップを有する半導体材料または導電材料が挙げられる。具体的には、例えば、例えば、ＨｆＯｘ、ＡｌＯｘ、ＺｒＯｘ、ＴａＯｘ、ＴｉＯｘ、ＬａＯｘ、ＰｒＯｘ、ＣｅＯｘ、ＮｄＯｘ、ＰｍＯｘ、ＳｍＯｘ、ＥｕＯｘ、ＧｄＯｘ、ＴｂＯｘ、ＤｙＯｘ、ＨｏＯｘ、ＴｍＯｘ、ＹｂＯｘ、ＬｕＯｘ、ＹＯｘ、ＨｆＮｘ、ＡｌＮｘ、ＨｆＯｘＮｙおよびＡｌＯｘＮｙ等が挙げられる。誘電体層５４は、単層膜としてもよいし、異なる材料からなる積層膜としてもよい。
　光学層６０は、例えば、遮光膜６１と、隔壁６２と、カラーフィルタ６３と、スペーサ層６４と、平坦化層６５と、導光部６６とを含み、光入射側Ｓ１から入射した光を受光部５０側へと導くように構成されている。
　遮光膜６１は、例えば、有効画素領域１００Ａでは隣り合う単位画素Ｐの間に、周辺画素領域１００ＢではＯＰＢ領域に連続して設けられている。遮光膜６１は、有効画素領域１００Ａにおいては、光入射側Ｓ１から斜め入射した光が隣接する単位画素Ｐへ漏れ込むのを防ぐためのものであり、例えば格子状に設けられている。遮光膜６１は、周辺画素領域１００Ｂにおいては、ＯＰＢ領域１００ｂに設けられた光電変換部５２へ入射する光を遮蔽するためのものである。遮光膜６１は、有効画素領域においては受光部５０（具体的には、誘電体層５４）と隔壁６２との間に、周辺画素領域１００Ｂにおいては、隔壁６２およびカラーフィルタ６３との間に設けられている。遮光膜６１は、例えば、Ｗ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌまたはそれらの合金等を用いて形成することができる。
　隔壁６２は、隣り合う単位画素Ｐの境界に設けられ、単位画素Ｐ毎に開口６２Ｈを有する枠体である。換言すると、隔壁６２は、分離部５３および有効画素領域１００Ａに設けられた遮光膜６１と同様に、単位画素Ｐを囲むように設けられており、例えば、有効画素領域１００Ａにおいて格子状に設けられている。
　隔壁６２は、光入射側Ｓ１から斜め入射した光が隣接する単位画素Ｐへ漏れ込むのを防ぐためのものである。隔壁６２は、例えば、カラーフィルタ６３よりも屈折率の低い材料を用いて構成されている。
　隔壁６２は、光学的黒レベルを決定する単位画素Ｐの遮光を兼ねていてもよい。また、隔壁６２は、周辺画素領域１００Ｂに設けられる周辺回路へのノイズの発生を抑制するための遮光を兼ねていてもよい。その場合、上述した遮光膜６１を省略することができる。隔壁６２が遮光膜６１を兼ねる場合、隔壁６２は、例えば、遮光性を有する材料を用いて形成される。このような材料としては、例えば、Ｗ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｌまたはそれらの合金が挙げられる。この他、隔壁６２を形成する材料としては、ＴｉＮ等の金属化合物が挙げられる。隔壁６２は、例えば単層膜または積層膜として構成してもよい。積層膜とする場合には、例えば、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、ＣｏまたはＭｏあるいはそれらの合金、窒化物、酸化物または炭化物からなる層を下地層として設けるようにしてもよい。
　カラーフィルタ６３は、所定の波長の光を選択的に透過するものであり、例えば、赤色光（Ｒ）を選択的に透過させる赤色フィルタ６３Ｒと、緑色光（Ｇ）を選択的に透過させる緑色フィルタ６３Ｇと、青色光（Ｂ）を選択的に透過させる青色フィルタ６３Ｂとを有する。各色フィルタ６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂは、有効画素領域１００Ａおよびその周囲のＯＰＢ領域１００ｂに亘って設けられている。
　有効画素領域１００Ａにおいて各色フィルタ６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂは、隔壁６２の開口６２Ｈに、それぞれ所望の顔料や染料が分散された樹脂材料を充填することにより形成されている。各色フィルタ６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂは、例えば、２行×２列で配置された４つの単位画素Ｐに対して、緑色フィルタ６３Ｇが対角線上に２つ配置され、赤色フィルタ６３Ｒおよび青色フィルタ６３Ｂが、直交する対角線上に１つずつ配置されている。各色フィルタ６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂが設けられた単位画素Ｐでは、例えば、それぞれの光電変換部５２において対応する色光が選択的に光電変換される。
　即ち、有効画素領域１００Ａでは、それぞれ、赤色光（Ｒ）を選択的に受光して光電変換する単位画素Ｐ（赤色画素Ｐｒ）、緑色光（Ｇ）を選択的に受光して光電変換する単位画素Ｐ（緑色画素Ｐｇ）および青色光（Ｂ）を選択的に受光して光電変換する単位画素Ｐ（青色画素Ｐｂ）が、例えば図１１Ａに示したように、ベイヤ状に配列されている。赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇおよび青色画素Ｐｂは、それぞれ、赤色光（Ｒ）成分の画素信号、緑色光（Ｇ）成分の画素信号、青色光（Ｂ）成分の画素信号を生成する。これにより、光検出装置２は、ＲＧＢの画素信号を得ることができる。
　カラーフィルタ６３としては、赤色フィルタ６３Ｒ、緑色フィルタ６３Ｇおよび青色フィルタ６３Ｂの他に、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）および黄色（Ｙ）をそれぞれ選択的に透過する補色フィルタを設けられていてもよい。更に、カラーフィルタ６３としては、白色（Ｗ）に対応したフィルタ、即ち、光検出装置２に入射する光の全波長域の光を透過させるフィルタを設けるようにしてもよい。この他、カラーフィルタ６３としては、赤外光を選択的に透過するフィルタを設けるようにしてもよい。
　カラーフィルタ６３の膜厚は、その分光スペクトルによる色再現性やセンサ感度を考慮して、色毎に異なる膜厚としてもよい。
　ＯＰＢ領域１００ｂにおいては、各色フィルタ６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂは、そのレイアウトは異なるものの、有効画素領域１００Ａと同様に、例えば、２行×２列で配置された４つの単位画素Ｐに対して、緑色フィルタ６３Ｇが対角線上に２つ配置され、赤色フィルタ６３Ｒおよび青色フィルタ６３Ｂが、直交する対角線上に１つずつ、例えば図１１Ｂに示したように、ベイヤ状に配置されている。
　有効画素領域１００ＡおよびＯＰＢ領域１００ｂにそれぞれ配置された各色フィルタ６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂのレイアウトについては、導光部６６を構成する複数の構造体６６Ａのレイアウトと共に後述する。
　スペーサ層６４は、受光部５０と導光部６６との間に設けられている。スペーサ層６４は、例えば、有効画素領域１００Ａに設けられた隔壁６２およびカラーフィルタ６３、ならびに、ＯＰＢ領域１００ｂに設けられたカラーフィルタ６３に積層されるように有効画素領域１００Ａおよび周辺画素領域１００Ｂに亘って形成されている。スペーサ層６４は、例えば、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＡｌＯ等を用いて形成することができる。
　スペーサ層６４は、上記絶縁材料の他に低屈折率の材料を用いて形成されていてもよく、計測対象とする波長域の光を透過する他の材料によって形成されていてもよい。スペーサ層６４は、光を透過する透明層ともいえる。スペーサ層６４の厚みは、例えば、２μｍ以上３μｍ以下である。
　平坦化層６５は、前述したように、周辺画素領域１００Ｂにおいて、積層されたカラーフィルタ６３を覆うようにスペーサ層６４を設けることによって生じるスペーサ層６４の段差を埋めて表面を平坦化するためのものである。平坦化層６５は、例えば、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＡｌＯ等を用いて形成することができる。
　導光部６６は、例えば、入射する光に位相遅延を与えることにより導光可能な導光素子として構成されている。導光部６６は、メタマテリアル（メタサーフェス）技術を利用した導光素子である。導光部６６は、メタサーフェス層（またはメタマテリアル層）ともいえる。導光部６６は、例えば図１０に示したように、有効画素領域１００Ａおよび周辺画素領域１００Ｂに亘って設けられている。
　導光部６６は、複数の構造体６６Ａおよび複数の構造体６６Ａの周囲に設けられる媒質６６Ｂを有する。導光部６６は、ナノ構造体である複数の構造体６６Ａを利用し、光を光電変換部５２側へ伝搬させる。導光部６６には、計測対象物である被写体からの光が入射する。複数の構造体６６Ａには、例えば、撮像レンズ等の光学系を透過した光が入射する。複数の構造体６６Ａは、入射する光の所定波長以下の大きさ、例えば、可視光の波長域以下の大きさを有する。なお、複数の構造体６６Ａは、赤外光の波長域以下の大きさを有していてもよい。
　複数の構造体６６Ａは、それぞれ、例えば柱状（ピラー状）の構造体であり、ナノピラーといえる。複数の構造体６６Ａは、メタサーフェス素子といえる。複数の構造体６６Ａは、一例として、円柱状の形状を有する。複数の構造体６６Ａは、媒質６６Ｂを挟んで、Ｘ軸方向またはＹ軸方向に互いに並ぶように配置されている。
　なお、複数の構造体６６Ａの形状は、適宜変更可能であり、それぞれ、平面視において円形または四角形の形状であってもよい。複数の構造体６６Ａの形状は、楕円、多角形、十字形、またはその他の形状（例えば、フリーフォーム状）であってもよい。
　複数の構造体６６Ａは、メタアトム、ナノアトム、ナノポスト、メタサーフェス構造体、微細構造体等とも称される。
　媒質６６Ｂは、複数の構造体６６Ａの周囲を充填するように設けられている。複数の構造体６６Ａは、媒質６６Ｂ内に設けられており、媒質６６Ｂの一部を置換して配置されるともいえる。なお、媒質６６Ｂは、媒質層または保護層（保護部材）ともいえる。
　導光部６６では、入射光の所定波長以下の間隔で、複数の構造体６６Ａが配置されている。一例として、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において、可視光の波長域以下の間隔で、複数の構造体６６Ａが設けられる。なお、単位画素Ｐでは、赤外光の波長域以下の間隔で、複数の構造体６６Ａが配置されてもよい。
　複数の構造体６６Ａは、周囲の媒質６６Ｂの屈折率とは異なる屈折率を有する。例えば、複数の構造体６６Ａは、媒質６６Ｂの屈折率より高い屈折率を有する。
　複数の構造体６６Ａの構成材料としては、例えば、ＴｉＯ、シリコン、Ｐｏｌｙ－Ｓｉ、ａ－Ｓｉ、Ｇｅ等が挙げられる。
　複数の構造体６６Ａは、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｎｂ等の単体、または、それらの酸化物、窒化物、酸窒化物、あるいは、これらの複合物を用いて形成するようにしてもよい。複数の構造体６６Ａは、他の金属化合物（金属酸化物、金属窒化物等）を含んで形成するようにしてもよい。
　複数の構造体６６Ａは、ＧａＰ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＳｉＣ等を用いて形成するようにしてもよい。複数の構造体６６Ａは、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＣ、または、その他のシリコン化合物を用いて形成するようにしてもよい。複数の構造体６６Ａは、互いに異なる材料を用いて構成され得る。
　媒質６６Ｂは、一例として、酸化物、窒化物、酸窒化物等の無機材料を用いて構成される。媒質６６Ｂは、例えば、ＳｉＯ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯＣ、または、その他のシリコン化合物を用いて形成するようにしてもよい。媒質６６Ｂは、ＴＥＯＳを用いて形成するようにしてもよい。
　媒質６６Ｂは、シロキサン系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂等を用いて形成するようにしてもよい。これらの樹脂のいずれかにフッ素を含有した材料によって、媒質６６Ｂが構成されてもよい。これらの樹脂のいずれかに、その樹脂よりも高い（または低い）屈折率を有するビーズ（フィラー）を内填した材料を用いて、媒質６６Ｂを形成するようにしてもよい。
　複数の構造体６６Ａおよび媒質６６Ｂの材料は、周囲の媒質との屈折率差、計測対象となる入射光の波長域等に応じて選択され得る。なお、複数の構造体６６Ａおよび媒質６６Ｂの一部は、空気を用いて構成されてもよい。例えば、複数の構造体６６Ａは、空気（空隙）を含んで構成されてもよい。
　導光部６６は、例えば、複数の構造体６６Ａとそれらの周囲の媒質との屈折率差によって、入射する光に位相遅延を生じさせ、光の波面を制御し得る。導光部６６は、例えば、複数の構造体６６Ａおよび媒質６６Ｂとよって入射光に対して位相遅延を与えることで、光の伝搬方向を調整し得る。
　計測対象からの入射光のうち任意の波長域の光が所望の方向に進むように、複数の構造体６６Ａおよび媒質６６Ｂの材料（各材料の光学定数）、複数の構造体６６Ａの大きさ（幅（直径）、高さ等）、ピッチ（配置間隔）等が定められる。例えば、複数の構造体６６Ａの材料（屈折率）、寸法、ピッチ、媒質６６Ｂの材料（屈折率）等が設定され得る。
　一例として、光検出装置２では、検出対象とする特定の波長帯の光が所望の単位画素Ｐの光電変換部５２へ進むように、各単位画素Ｐの複数の構造体６６Ａの素材、大きさ、配置数等が定められる。例えば、赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇおよび青色画素Ｐｂに設けられる複数の構造体６６Ａは、各々の大きさ（例えば幅、高さ）、配置位置等が異なるように形成され得る。
　導光部６６は、例えば、入射する光を分光可能な分光部（分光素子）として構成されてもよい。光学層６０（または導光部６６）は、スプリッタ（カラースプリッタ）ともいえる。光学層６０は、カラースプリッタ層、または波長分離層ともいえる。光学層６０（または導光部６６）は、光をリダイレクトするように構成された光学素子ともいえる。
　本実施の形態では、カラーフィルタ６３および複数の構造体６６Ａは、例えば図１０に示したように、有効画素領域１００ＡおよびＯＰＢ領域１００ｂに亘って配置されている。図１１Ａは、有効画素領域１００Ａの各単位画素Ｐ（赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇおよび青色画素Ｐｂ）に配置された各色フィルタ６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂおよび複数の構造体６６Ａのレイアウトの一例を表したものである。図１１Ｂは、ＯＰＢ領域１００ｂの各単位画素Ｐに配置された各色フィルタ６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂおよび複数の構造体６６Ａのレイアウトの一例を表したものである。図１１Ｃは、ＯＰＢ領域１００ｂの各単位画素Ｐに配置された各色フィルタ６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂおよび複数の構造体６６Ａのレイアウトの他の例を表したものである。
　有効画素領域１００ＡおよびＯＰＢ領域１００ｂに配置された各単位画素Ｐには、それぞれ、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）のいずれかに対応するカラーフィルタ６３および複数の構造体６６Ａが配置されている。図１１Ａ～図１１Ｃでは、各単位画素Ｐに配置されるカラーフィルタ６３および複数の構造体６６Ａを互いに区別するために、各単位画素Ｐのカラーフィルタ６３および複数の構造体６６Ａの符号の末尾に識別番号（１，２，３，４）が付与されている。識別番号１は青色光（Ｂ）、識別番号２，３は緑色光（Ｇ）、識別番号４は赤色光（Ｒ）に相当する。
　例えば、図１１Ａに示した左下の２行×２列で配置された４つの単位画素Ｐでは、赤色画素Ｐｒに配置される複数の構造体６６Ａ（複数の構造体６６４）は、入射する光のうち、赤色光（Ｒ）をその画素のカラーフィルタ６３（赤色フィルタ６３４）および光電変換部１２へ、緑色光（Ｇ）を緑色画素Ｐｇのカラーフィルタ６３（緑色フィルタ６３２，６３３）および光電変換部１２へ、青色光（Ｂ）を青色画素Ｐｂのカラーフィルタ６３（青色フィルタ６３１）および光電変換部１２へそれぞれ伝搬する。緑色画素Ｐｇに配置される複数の構造体６６Ａ（複数の構造体６６２または複数の構造体６６３）は、入射する光のうち、緑色光（Ｇ）をその画素のカラーフィルタ６３（緑色フィルタ６３２または緑色フィルタ６３３）および光電変換部１２へ、赤色光（Ｒ）を赤色画素Ｐｒのカラーフィルタ６３（赤色フィルタ６３４）および光電変換部１２へ、青色光（Ｂ）を青色画素Ｐｂのカラーフィルタ６３（青色フィルタ６３１）および光電変換部１２へそれぞれ伝搬する。青色画素Ｐｂに配置される複数の構造体６６Ａ（複数の構造体６６１）は、入射する光のうち、青色光（Ｂ）をその画素のカラーフィルタ６３（青色フィルタ６３１）および光電変換部１２へ、緑色光（Ｇ）を緑色画素Ｐｇのカラーフィルタ６３（緑色フィルタ６３２，６３３）および光電変換部１２へ、赤色光（Ｒ）を赤色画素Ｐｒのカラーフィルタ６３（赤色フィルタ６３４）および光電変換部１２へそれぞれ伝搬する。つまり、有効画素領域１００Ａでは、複数の構造体６６Ａに分離された所定の波長の光の伝搬方向にその光を透過するカラーフィルタ６３が配置されている。
　一方、例えば、図１１Ｂに示した左下の２行×２列で配置された４つの単位画素Ｐでは、複数の構造体６６１が配置された単位画素Ｐには緑色フィルタ６３２が、複数の構造体６６２が配置された単位画素Ｐには青色フィルタ６３１が、複数の構造体６２３が配置された単位画素Ｐには赤色フィルタ６３４が、複数の構造体６６４が配置された単位画素Ｐには緑色フィルタ６３３がそれぞれ配置されている。つまり、ＯＰＢ領域１００ｂでは、上記のように、複数の構造体６６Ａに分離された所定の波長の光の伝搬方向にその光を吸収するカラーフィルタ６３が配置されている。
　なお、ＯＰＢ領域１００ｂにおける各色フィルタ６３Ｒ，６３Ｇ，６３Ｂのレイアウトはこれに限定されるものではない。例えば、図１１Ｃに示したように、左下の２行×２列で配置された４つの単位画素Ｐでは、複数の構造体６６１が配置された単位画素Ｐには緑色フィルタ６３２が、複数の構造体６６２が配置された単位画素Ｐには赤色フィルタ６３４が、複数の構造体６２３が配置された単位画素Ｐには青色フィルタ６３１が、複数の構造体６６４が配置された単位画素Ｐには緑色フィルタ６３３がそれぞれ配置されていてもよい。
　多層配線層７０は、半導体基板５１の第２面５１Ｓ２側に積層して設けられている。多層配線層７０は、例えば、導体膜および絶縁膜を含み、複数の配線やビア等を有する。多層配線層７０は、層間絶縁膜としての絶縁膜を介して、複数の配線が積層された構成を有する。多層配線層７０は、例えば、２層または３層以上の配線を含む。
　多層配線層７０の配線は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料を用いて形成される。なお、多層配線層７０の配線は、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）、その他の導電材料を用いて構成されてもよい。層間絶縁膜は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、または、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等を用いて形成することができる。
　半導体基板５１および多層配線層７０には、例えば、単位画素Ｐ毎または複数の単位画素Ｐ毎に、上述した読み出し回路３１が設けられる。また、多層配線層７０には、例えば、上述した読み出し回路３１の他に、画素制御部１１１、信号処理部１１２、制御部１１３および処理部１１４等が形成され得る。
［作用・効果］
　本実施の形態の光検出装置１では、半導体基板１１の光入射側Ｓ１となる第１面１１Ｓ１側に、有効画素領域１００Ａおよび周辺画素領域１００ＢのＯＰＢ領域１００ｂにカラーフィルタ６３および複数の構造体６６Ａが配置された導光部６６を設け、ＯＰＢ領域１００ｂにおいて、複数の構造体６６Ａに分離された所定の波長の光の伝搬方向にその光を吸収するカラーフィルタ６３が配置するようにした。これにより、ＯＰＢ領域１００ｂに配置されるカラーフィルタ６３の厚みを削減する。以下、これについて説明する。
　近年、微細化が進むことによる画素の感度低下に対する対策としてナノポスト構造により光を散乱させ、空間的に波長分離することにより、各色の実効的な集光エリアを単画素よりも大きくする技術が注目されている。ナノポスト構造は周囲の媒質に対して高い屈折率を有しており、ナノポスト構造と媒質との間に波長に応じた位相差が生じる。そのためナノポストの半径や長さ、配置を最適化することで、画素ユニットを構成する各色画素に対応する可視波長帯を分配することができる。これにより、一般的なカラーフィルタでＲＧＢの色情報を取得するフルカラーイメージセンサと比較して高い感度を実現することができる。
　ところで、イメージ生成用画像信号を出力する、所謂アクティブ画素領域の外側には、黒基準の信号を決めるオプティカルブラック（ＯＰＢ）領域が配置されているが、このＯＰＢ領域からアクティブ画素領域への反射光の伝搬がイメージセンサの特性を悪化させる要因の１つとしてその対策がなされている。一般的なイメージセンサでは、互いに異なる波長の光を選択的に透過する複数のフィルタが積層されたカラーフィルタをＯＰＢ領域に配置することでＯＰＢ領域からからアクティブ画素領域への反射光の伝搬が対策されている。しかしながら、ＯＰＢ領域への多層カラーフィルタの配置は、アクティブ領域とＯＰＢ領域との段差が生じるため、例えば、レンズを形成する工程でのムラや、上述したナノポスト構造等を形成する工程でのデフォーカスの原因となっていた。
　これに対して本実施の形態では、上記のように、半導体基板１１の光入射側Ｓ１となる第１面１１Ｓ１側に、有効画素領域１００Ａおよび周辺画素領域１００ＢのＯＰＢ領域１００ｂにカラーフィルタ６３および複数の構造体６６Ａが配置された導光部６６を設け、ＯＰＢ領域１００ｂにおいて、複数の構造体６６Ａに分離された所定の波長の光の伝搬方向にその光を吸収するカラーフィルタ６３が配置するようにした。これにより、ＯＰＢ領域１００ｂには、上述したような多層からなるカラーフィルタを配置することなくＯＰＢ領域からアクティブ画素領域への反射光の伝搬を抑制することができる。つまり、一般的なイメージセンサと比較して、ＯＰＢ領域１００ｂに配置されるカラーフィルタ６３の厚みを削減することができるため、有効画素領域１００ＡとＯＰＢ領域１００ｂとの段差を解消することができる。
　以上により、本実施の形態の光検出装置２では、有効画素領域１００ＡとＯＰＢ領域１００ｂとで単位画素Ｐの高さを揃えることができるため、レンズを形成する工程でのムラや、上述したナノポスト構造等を形成する工程でのデフォーカスの発生が低減される。よって、デバイス特性を向上させることが可能となる。
＜４．変形例＞
（４－１．変形例３）
　図１２は、本開示の変形例３に係る光検出装置（光検出装置２Ａ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。光検出装置２Ａは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記第２の実施の形態と同様に、例えば所謂裏面照射型の光検出装置である。
　上記第２の実施の形態では、ＯＰＢ領域からアクティブ画素領域への反射光の伝搬を抑制するために、ＯＰＢ領域１００ｂに複数の構造体６６Ａに分離された所定の波長の光の伝搬方向にその光を吸収するカラーフィルタ６３が配置した例を示したが、これに限定されるものではない。
　本変形例の光検出装置２Ａは、有効画素領域１００Ａにカラーフィルタ６３を設けない光検出装置である。光検出装置２Ａは、ＯＰＢ領域１００ｂに延在する遮光膜６１の表面に所定の波長の光を吸収する凹凸構造Ｘを形成するにより、ＯＰＢ領域からアクティブ画素領域への反射光の伝搬を抑制したものである。
　凹凸構造Ｘは、互いに異なる波長の光を吸収する凹凸形状を有する複数の領域（例えば、第１領域６１Ａ，第２領域６１Ｂおよび第３領域６１Ｃの３つ）を有する。第１領域６１Ａは、記第２の実施の形態における青色フィルタ６３１に相当し、第２領域６１Ｂは上記第２の実施の形態における緑色フィルタ６３２，６３３に相当し、第３領域６１Ｃは上記第２の実施の形態における赤色フィルタ６３４に相当するものである。つまり、ＯＰＢ領域１００ｂでは、上記のように、複数の構造体６６Ａに分離された所定の波長の光の伝搬方向にその光を吸収する第１領域６１Ａ，第２領域６１Ｂおよび第３領域６１Ｃのいずれかが配置されている。
　このように、本変形例の光検出装置２Ａでは、ＯＰＢ領域１００ｂに延在する遮光膜６１の表面に所定の波長の光を吸収する凹凸構造Ｘを形成するようにした。これにより、効画素領域１００Ａにカラーフィルタ６３を設けない光検出装置においても、ＯＰＢ領域からアクティブ画素領域への反射光の伝搬を抑制することができる。よって、上記第２の実施の形態と同様に、デバイス特性を向上させることが可能となる。
（４－２．変形例４）
　図１３は、本開示の変形例４に係る光検出装置（光検出装置２Ｂ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。光検出装置２Ｂは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記第２の実施の形態と同様に、例えば所謂裏面照射型の光検出装置である。
　上記第２の実施の形態では、遮光膜６１の表面を加工して遮光膜６１の表面に所定の波長の光を吸収する凹凸構造Ｘを形成した例を示したがこれに限定されるものではない。本変形例の光検出装置２Ｂは、半導体基板５１の第１面５１Ｓ１に凹凸構造を形成し、この半導体基板５１に形成された凹凸構造によって遮光膜６１の表面に凹凸構造Ｘを形成したものである。この点を除き、光検出装置２Ｂは、上記変形例３の光検出装置２Ａと実質的に同様の構成を有する。
　このように、本変形例の光検出装置２Ｂでは、半導体基板５１の第１面５１Ｓ１に凹凸構造を形成し、この半導体基板５１に形成された凹凸構造をもとに遮光膜６１の表面に凹凸構造Ｘを形成した。このような構成においても、本変形例の光検出装置２Ｂは、上記変形例３の光検出装置２Ａと同様の効果を得ることができる。
＜５．適用例＞
（適用例１）
　また、上述したような光検出装置（例えば、光検出装置１）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１４は、電子機器１０００の構成の一例を表したブロック図である。
　図１４に示すように、電子機器１０００は、光学系１００１、光検出装置１、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１００２を備えており、バス１００８を介して、ＤＳＰ１００２、メモリ１００３、表示装置１００４、記録装置１００５、操作系１００６および電源系１００７が接続されて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
　光学系１００１は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの入射光（像光）を取り込んで光検出装置１の撮像面上に結像するものである。
　光検出装置１は、光学系１００１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ＤＳＰ１００２に供給する。
　ＤＳＰ１００２は、光検出装置１からの信号に対して各種の信号処理を施して画像を取得し、その画像のデータを、メモリ１００３に一時的に記憶させる。メモリ１００３に記憶された画像のデータは、記録装置１００５に記録されたり、表示装置１００４に供給されて画像が表示されたりする。また、操作系１００６は、ユーザによる各種の操作を受け付けて電子機器１０００の各ブロックに操作信号を供給し、電源系１００７は、電子機器１０００の各ブロックの駆動に必要な電力を供給する。
（適用例２）
　図１５Ａは、光検出装置１を備えた光検出システム２０００の全体構成の一例を模式的に表したものである。図１５Ｂは、光検出システム２０００の回路構成の一例を表したものである。光検出システム２０００は、赤外光Ｌ２を発する光源部としての発光装置２００１と、光電変換素子を有する受光部としての光検出装置２００２とを備えている。光検出装置２００２としては、例えば、光検出装置１を用いることができる。光検出システム２０００は、さらに、システム制御部２００３、光源駆動部２００４、センサ制御部２００５、光源側光学系２００６およびカメラ側光学系２００７を備えていてもよい。
　光検出装置２００２は光Ｌ１と光Ｌ２とを検出することができる。光Ｌ１は、外部からの環境光が被写体（測定対象物）２１００（図１５Ａ）において反射された光である。光Ｌ２は発光装置２００１において発光されたのち、被写体２１００に反射された光である。光Ｌ１は例えば可視光であり、光Ｌ２は例えば赤外光である。光Ｌ１は、光検出装置２００２における光電変換部において検出可能であり、光Ｌ２は、光検出装置２００２における光電変換領域において検出可能である。光Ｌ１から被写体２１００の画像情報を獲得し、光Ｌ２から被写体２１００と光検出システム２０００との間の距離情報を獲得することができる。光検出システム２０００は、例えば、スマートフォン等の電子機器や車等の移動体に搭載することができる。発光装置２００１は例えば、半導体レーザ、面発光半導体レーザ、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）で構成することができる。発光装置２００１から発光された光Ｌ２の光検出装置２００２による検出方法としては、例えばｉＴＯＦ方式を採用することができるが、これに限定されることはない。ｉＴＯＦ方式では、光電変換部は、例えば光飛行時間（Time-of-Flight；ＴＯＦ）により被写体２１００との距離を測定することができる。発光装置２００１から発光された光Ｌ２の光検出装置２００２による検出方法としては、例えば、ストラクチャード・ライト方式やステレオビジョン方式を採用することもできる。例えばストラクチャード・ライト方式では、あらかじめ定められたパターンの光を被写体２１００に投影し、そのパターンのひずみ具合を解析することによって光検出システム２０００と被写体２１００との距離を測定することができる。また、ステレオビジョン方式においては、例えば２以上のカメラを用い、被写体２１００を２以上の異なる視点から見た２以上の画像を取得することで光検出システム２０００と被写体との距離を測定することができる。なお、発光装置２００１と光検出装置２００２とは、システム制御部２００３によって同期制御することができる。
＜６．応用例＞
（内視鏡手術システムへの応用例）
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
　図１６は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
　図１６では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
　内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
　鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
　カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ: Camera Control Unit）１１２０１に送信される。
　ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統
括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
　表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
　光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
　入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
　処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
　なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
　また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
　また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を
照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織に
その試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
　図１７は、図１６に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
　カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
　レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
　撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
　また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
　駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
　通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
　また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
　なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
　カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
　通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
　また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
　画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
　制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
　また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
　カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
　ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
　以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１１４０２に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、検出精度が向上する。
　なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
（移動体への応用例）
　本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
　図１８は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
　車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１８に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（interface）１２０５３が図示されている。
　駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
　ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
　車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
　撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
　車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
　マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
　音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１８の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
　図１９は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図１９では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
　撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
　なお、図１９には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
　例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
　撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
　以上、第１，第２の実施の形態および変形例１～４ならびに適用例および応用例を挙げて本開示を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
　例えば、上記実施の形態等では、複数の構造体２６Ａと、複数の構造体２６Ａの周囲に設けられ、複数の構造体２６Ａの屈折率とは異なる屈折率を有する媒質２６Ｂとを有する導光部２６を１層設けた例を示したが、これに限定されるものではなく、複数の導光部を積層するようにしてもよい。
　本開示の光検出装置は、入射する光を受光し、光を電荷に変換するものであればよい。出力される信号は、画像情報の信号でもよいし、測距情報の信号でもよい。光検出装置は、イメージセンサ、測距センサ等に適用され得る。なお、本開示は、裏面照射型イメージセンサに限定されるものではなく、表面照射型イメージセンサにも適用可能である。
　更に、本開示に係る光検出装置は、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式の距離計測が可能な測距センサとしても適用され得る。各画素の受光素子（光電変換部）は、ＡＰＤ（Avalanche Photo Diode：アバランシェフォトダイオード）であってもよい。受光素子は、例えば、ＳＰＡＤ（単一光子アバランシェダイオード）により構成され得る。光検出装置は、イベントを検出可能なセンサ、例えば、イベント駆動型のセンサ（ＥＶＳ（Event Vision Sensor）、ＥＤＳ（Event Driven Sensor）、ＤＶＳ（Dynamic Vision Sensor）等と呼ばれる）としても適用され得る。
　なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であってその記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
　なお、本開示は以下のような構成をとることも可能である。以下の構成の本技術によれば、半導体基板の第１面側において有効画素領域および周辺画素領域に亘って設けられた導光部を構成する、入射光の波長以下の大きさをそれぞれ有する複数の構造体を、有効画素領域と共に有効画素領域周囲の周辺画素領域にも配置するようにした。これにより、有効画素領域に配置される複数の構造体の形状の崩れを防ぐことができる。よって、デバイス特性を向上させることが可能となる。
（１）
　対向する第１面および第２面を有し、複数の画素がアレイ状に配置された有効画素領域および前記有効画素領域の周囲に設けられた周辺画素領域を有する半導体基板と、
　入射光の波長以下の大きさをそれぞれ有し、前記有効画素領域および前記周辺画素領域に配置された複数の構造体、および、隣り合う前記複数の構造体の間を充填するように設けられ、前記複数の構造体の屈折率とは異なる屈折率を有する媒質を含み、前記半導体基板の前記第１面側において前記有効画素領域および前記周辺画素領域に亘って設けられた導光部と、
　前記複数の画素それぞれに前記半導体基板に埋め込み形成され、前記導光部を介して入射する光を光電変換する光電変換部と
　を備えた光検出装置。
（２）
　前記半導体基板の前記第１面と前記導光部との間にカラーフィルタをさらに有し、
　前記カラーフィルタは、前記有効画素領域および前記周辺画素領域に亘って設けられている、前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
　前記複数の構造体は、前記入射光を複数の波長の光に分離し、
　前記カラーフィルタは、互いに異なる波長の光を選択的に透過する複数のフィルタを有し、
　前記有効画素領域では、前記複数の構造体に分離された一の波長の光の伝搬方向に前記一の波長の光を透過する一のフィルタが配置され、
　前記周辺画素領域では、前記複数の構造体に分離された一の波長の光の伝搬方向に前記一の波長の光を吸収する他のフィルタが配置されている、前記（２）に記載の光検出装置。
（４）
　前記周辺画素領域の前記半導体基板の前記第１面に設けられた光吸収層をさらに有し
　前記光吸収層は表面に凹凸構造を有する、前記（１）乃至（３）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（５）
　前記複数の構造体は、前記入射光を複数の波長の光に分離し、
　前記光吸収層は、前記凹凸構造として互いに異なる波長の光を吸収する複数の凹凸構造を有し、
　前記周辺画素領域では、前記複数の構造体に分離された一の波長の光の伝搬方向に前記一の波長の光を吸収する一の凹凸構造が配置されている、前記（４）に記載の光検出装置。
（６）
　前記半導体基板は、前記周辺画素領域の前記第１面に凹凸構造を有し、
　前記光吸収層の前記凹凸構造は、前記半導体基板の前記第１面に設けられた前記凹凸構造によるものである、前記（４）または（５）に記載の光検出装置。
（７）
　前記周辺画素領域は、前記有効画素領域の周囲にオプティカルブラック領域を含み、
　前記複数の構造体は、前記有効画素領域および前記オプティカルブラック領域に配置されている、前記（１）乃至（６）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（８）
　前記複数の構造体は、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック領域とで異なるレイアウトを有する、前記（７）に記載の光検出装置。
（９）
　前記有効画素領域に配置された前記複数の構造体は、フリーフォーム状の柱状形状有し、
　前記オプティカルブラック領域に配置された前記複数の構造体は、円形の柱状形状を有する、前記（７）または（８）に記載の光検出装置。
（１０）
　前記周辺画素領域に設けられた前記複数の構造体のうち、前記有効画素領域の近傍に配置された前記複数の構造体は、前記入射光を前記有効画素領域に導く、前記（１）乃至（９）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（１１）
　前記複数の構造体は、前記オプティカルブラック領域の外側まで配置されている、前記（７）乃至（１０）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（１２）
　前記周辺画素領域に設けられた前記複数の構造体のうち、前記オプティカルブラック領域の外側に配置された前記複数の構造体は、前記入射光を前記オプティカルブラック領域に導く、前記（１１）に記載の光検出装置。
（１３）
　前記半導体基板の前記第１面と前記導光部との間にスペーサ層をさらに有し、
　前記オプティカルブラック領域に配置された前記複数の構造体は、前記スペーサ層の層内まで延伸している、前記（７）乃至（１２）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（１４）
　前記半導体基板の前記第１面と前記導光部との間にカラーフィルタをさらに有し、
　前記カラーフィルタは、前記有効画素領域および前記オプティカルブラック領域に設けられている、前記（７）乃至（１３）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
（１５）
　前記カラーフィルタは、第１波長の光を透過する第１フィルタと、第２波長の光を透過する第２フィルタと、第３波長の光を透過する第３フィルタを含み、
　前記オプティカルブラック領域では、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタが並列に配置され、前記第３フィルタは前記第１フィルタおよび前記第２フィルタに積層されている、前記（１４）に記載の光検出装置。
（１６）
　前記オプティカルブラック領域に配置された前記複数の構造体は、前記入射光を前記第１波長の光と、前記第２波長の光および前記第３波長の光とに分離し、
　前記オプティカルブラック領域では、該複数の構造体に分離された前記第２波長の光および前記第３波長の光は前記第１フィルタへ導かれ、該複数の構造体に分離された前記第１波長の光は前記第２フィルタへ導かれる、前記（１５）に記載の光検出装置。
（１７）
　前記複数の画素として第１画素、第２画素および第３画素を有し、
　前記第１画素は、前記第１フィルタと、前記第１フィルタを透過した前記第１波長の光を光電変換する第１光電変換部とを有し、
　前記第２画素は、前記第２フィルタと、前記第２フィルタを透過して前記第２波長の光を光電変換する第２光電変換部とを有し、
　前記第３画素は、前記第３フィルタと、前記第３フィルタを透過して前記第３波長の光を光電変換する第３光電変換部とを有する、前記（１５）または（１６）に記載の光検出装置。
（１８）
　前記第１波長の光は赤色の波長域の光であり、
　前記第２波長の光は緑色の波長域の光であり、
　前記第３波長の光は青色の波長域の光である、前記（１５）乃至（１７）のうちのいずれか１つに記載の光検出装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０２４年６月２０日に出願された日本特許出願番号２０２４－０９９６１４号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (18)

  1. 　対向する第１面および第２面を有し、複数の画素がアレイ状に配置された有効画素領域および前記有効画素領域の周囲に設けられた周辺画素領域を有する半導体基板と、
    　入射光の波長以下の大きさをそれぞれ有し、前記有効画素領域および前記周辺画素領域に配置された複数の構造体、および、隣り合う前記複数の構造体の間を充填するように設けられ、前記複数の構造体の屈折率とは異なる屈折率を有する媒質を含み、前記半導体基板の前記第１面側において前記有効画素領域および前記周辺画素領域に亘って設けられた導光部と、
    　前記複数の画素それぞれに前記半導体基板に埋め込み形成され、前記導光部を介して入射する光を光電変換する光電変換部と
    　を備えた光検出装置。
  2. 　前記半導体基板の前記第１面と前記導光部との間にカラーフィルタをさらに有し、
    　前記カラーフィルタは、前記有効画素領域および前記周辺画素領域に亘って設けられている、請求項１に記載の光検出装置。
  3. 　前記複数の構造体は、前記入射光を複数の波長の光に分離し、
    　前記カラーフィルタは、互いに異なる波長の光を選択的に透過する複数のフィルタを有し、
    　前記有効画素領域では、前記複数の構造体に分離された一の波長の光の伝搬方向に前記一の波長の光を透過する一のフィルタが配置され、
    　前記周辺画素領域では、前記複数の構造体に分離された一の波長の光の伝搬方向に前記一の波長の光を吸収する他のフィルタが配置されている、請求項２に記載の光検出装置。
  4. 　前記周辺画素領域の前記半導体基板の前記第１面に設けられた光吸収層をさらに有し
    　前記光吸収層は表面に凹凸構造を有する、請求項１に記載の光検出装置。
  5. 　前記複数の構造体は、前記入射光を複数の波長の光に分離し、
    　前記光吸収層は、前記凹凸構造として互いに異なる波長の光を吸収する複数の凹凸構造を有し、
    　前記周辺画素領域では、前記複数の構造体に分離された一の波長の光の伝搬方向に前記一の波長の光を吸収する一の凹凸構造が配置されている、請求項４に記載の光検出装置。
  6. 　前記半導体基板は、前記周辺画素領域の前記第１面に凹凸構造を有し、
    　前記光吸収層の前記凹凸構造は、前記半導体基板の前記第１面に設けられた前記凹凸構造によるものである、請求項４に記載の光検出装置。
  7. 　前記周辺画素領域は、前記有効画素領域の周囲にオプティカルブラック領域を含み、
    　前記複数の構造体は、前記有効画素領域および前記オプティカルブラック領域に配置されている、請求項１に記載の光検出装置。
  8. 　前記複数の構造体は、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック領域とで異なるレイアウトを有する、請求項７に記載の光検出装置。
  9. 　前記有効画素領域に配置された前記複数の構造体は、フリーフォーム状の柱状形状有し、
    　前記オプティカルブラック領域に配置された前記複数の構造体は、円形の柱状形状を有する、請求項７に記載の光検出装置。
  10. 　前記周辺画素領域に設けられた前記複数の構造体のうち、前記有効画素領域の近傍に配置された前記複数の構造体は、前記入射光を前記有効画素領域に導く、請求項１に記載の光検出装置。
  11. 　前記複数の構造体は、前記オプティカルブラック領域の外側まで配置されている、請求項７に記載の光検出装置。
  12. 　前記周辺画素領域に設けられた前記複数の構造体のうち、前記オプティカルブラック領域の外側に配置された前記複数の構造体は、前記入射光を前記オプティカルブラック領域に導く、請求項１１に記載の光検出装置。
  13. 　前記半導体基板の前記第１面と前記導光部との間にスペーサ層をさらに有し、
    　前記オプティカルブラック領域に配置された前記複数の構造体は、前記スペーサ層の層内まで延伸している、請求項７に記載の光検出装置。
  14. 　前記半導体基板の前記第１面と前記導光部との間にカラーフィルタをさらに有し、
    　前記カラーフィルタは、前記有効画素領域および前記オプティカルブラック領域に設けられている、請求項７に記載の光検出装置。
  15. 　前記カラーフィルタは、第１波長の光を透過する第１フィルタと、第２波長の光を透過する第２フィルタと、第３波長の光を透過する第３フィルタを含み、
    　前記オプティカルブラック領域では、前記第１フィルタおよび前記第２フィルタが並列に配置され、前記第３フィルタは前記第１フィルタおよび前記第２フィルタに積層されている、請求項１４に記載の光検出装置。
  16. 　前記オプティカルブラック領域に配置された前記複数の構造体は、前記入射光を前記第１波長の光と、前記第２波長の光および前記第３波長の光とに分離し、
    　前記オプティカルブラック領域では、該複数の構造体に分離された前記第２波長の光および前記第３波長の光は前記第１フィルタへ導かれ、該複数の構造体に分離された前記第１波長の光は前記第２フィルタへ導かれる、請求項１５に記載の光検出装置。
  17. 　前記複数の画素として第１画素、第２画素および第３画素を有し、
    　前記第１画素は、前記第１フィルタと、前記第１フィルタを透過した前記第１波長の光を光電変換する第１光電変換部とを有し、
    　前記第２画素は、前記第２フィルタと、前記第２フィルタを透過して前記第２波長の光を光電変換する第２光電変換部とを有し、
    　前記第３画素は、前記第３フィルタと、前記第３フィルタを透過して前記第３波長の光を光電変換する第３光電変換部とを有する、請求項１５に記載の光検出装置。
  18. 　前記第１波長の光は赤色の波長域の光であり、
    　前記第２波長の光は緑色の波長域の光であり、
    　前記第３波長の光は青色の波長域の光である、請求項１５に記載の光検出装置。
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