JP2017152511A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】輝度ムラを抑制する。【解決手段】フォトダイオードと、フォトダイオードの入射面と対向する面に備えられ、配線が形成された配線層とを備え画素内における配線は、異なる画素間で異なるパターンで形成されている。フォトダイオードと、フォトダイオードの入射面と対向する面に備えられ、配線が形成された配線層とを備え、配線層には、配線層を形成する材料の誘電率とは異なる誘電率を有するギャップが形成され、画素内におけるギャップは、異なる画素間で異なるパターンで形成されている。本技術は、撮像装置に適用できる。【選択図】図2
Description
本技術は撮像装置に関し、例えば、画質を向上させるようにした撮像装置に関する。
近年、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)素子などを2次元状に複数配列した撮像装置が、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラなどで用いられている。撮像装置は、基板にイオン注入などの不純物導入によって光電変換部や拡散層を形成し、その後、膜を堆積、加工することで配線層や絶縁膜を形成して製造される。撮像装置に入射した光は、光電変換部で吸収され、電荷に変換される。この電荷が光電変換部で蓄積され、蓄積された全電荷量の大きさが検出されることで、入射光強度に応じた信号が取得される。
しかしながら、基板の深さより入射光の侵入長が長いと、入射光は光電変換部で十分吸収されずに、一部が基板を透過してしまう。そのため、入射光の一部は、電荷信号に変換されず、光利用効率が低下してしまう。特許文献1では、光電変換部を透過した長波長領域の光が有効に光電変換されるようにして、感度の向上を可能にすることが提案されている。
特許文献1に記載の撮像装置において、反射板は、配線層と同一材料により構成されている。配線層は、光電変換信号の取り出しのための増幅トランジスタの接続配線などに用いられ、反射板の形成領域は、これらの配線を除いた領域にしか形成できず、配置面積に制限が生じる。このため、反射板による反射光の反射効率には限界があった。
特許文献2では、光電変換部で吸収されずに透過した光を、光電変換部に反射させる反射部を設けることで、反射効率を上げ、感度を向上させることが提案されている。しかしながら、反射部が周期的に配置されることで、周期的な輝度ムラが発生する可能性があり、輝度ムラによる画質劣化が発生する可能性があった。
特許文献3では、光電変換部と配線層の間に微小導体粒子を周期的に配置し導体構造体層を設け、局在プラズモンによって、光電変換部を透過した光を吸収し、配線反射を抑制することが提案されている。しかしながら、導体構造体の周期により吸収波長が決まるため、吸収波長が限定され、配線反射の抑制効果が十分発揮できない可能性がある。
輝度ムラを抑え、画質を向上させることが望まれている。
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、輝度ムラを抑え、画質を向上させることができるようにするものである。
本技術の一側面の第1の撮像装置は、フォトダイオードと、前記フォトダイオードの入射面と対向する面に備えられ、配線が形成された配線層とを備え、画素内における前記配線は、異なる画素間で異なるパターンで形成されている。
本技術の一側面の第2の撮像装置は、フォトダイオードと、前記フォトダイオードの入射面と対向する面に備えられ、配線が形成された配線層とを備え、前記配線層には、前記配線層を形成する材料の誘電率とは異なる誘電率を有するギャップが形成され、画素内における前記ギャップは、異なる画素間で異なるパターンで形成されている。
本技術の一側面の第1の撮像装置においては、フォトダイオードの入射面と対向する面に備えられ、配線が形成された配線層が備えられ、画素内における配線が、異なる画素間で異なるパターンで形成されている。
本技術の一側面の第2の撮像装置においては、フォトダイオードの入射面と対向する面に備えられ、配線が形成された配線層が備えられ、配線層には、配線層を形成する材料の誘電率とは異なる誘電率を有するギャップが形成され、画素内におけるギャップは、異なる画素間で異なるパターンで形成されている。
本技術の一側面によれば、輝度ムラを抑え、画質を向上させることができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
<撮像装置の構成>
図1は、本技術を適用した撮像装置の一実施の形態の構成を示す図である。図1は、撮像装置の画素構造を示す断面図である。以下の説明においては、隣接する二画素(画素100−1と画素100−2)を図示し、説明を行うが、これらの画素は、行列方向に、マトリクス状に任意の個数配置されている。また、ここでは、裏面照射型の撮像装置を例に挙げて説明するが、裏面照射型の撮像装置のみに、以下に説明する本技術が適用されることを示す記載ではない。
図1は、本技術を適用した撮像装置の一実施の形態の構成を示す図である。図1は、撮像装置の画素構造を示す断面図である。以下の説明においては、隣接する二画素(画素100−1と画素100−2)を図示し、説明を行うが、これらの画素は、行列方向に、マトリクス状に任意の個数配置されている。また、ここでは、裏面照射型の撮像装置を例に挙げて説明するが、裏面照射型の撮像装置のみに、以下に説明する本技術が適用されることを示す記載ではない。
図1に示す画素構造では、フォトダイオード102が形成されたシリコン基板101上にカラーフィルタ103を介して、オンチップレンズ104が形成されている。また、光入射面(オンチップレンズ104が備えられている側)と反対側の面には、信号電荷の読出しや各部への電圧を印加するためなどに用いられる配線106が設けられている配線層105が形成されている。
配線106は、金属で形成され、信号電荷の読出しや各部への電圧を印加するためなどに用いられる。
ところで、シリコン基板101を透過した光は、配線106で反射され、再びフォトダイオード102へと入射される可能性がある。配線106が周期的に配置されていると、フォトダイオード102に入射される反射光も周期的になり、周期的な輝度ムラが発生し、画質が低下してしまう可能性がある。そこで、配線106の配置位置や形状を変えることで、配線106が周期構造を有さないようにし、周期的な輝度ムラが発生するようなことを防ぐようにする。そのような実施の形態について以下に説明する。
<配線の形状、配置>
図2は、撮像装置の画素構造を示す平面図である。図2には、2×2の4画素を示し、それらの4画素を画素100−1乃至100−4とする。画素100−1内には、配線106−1−1乃至106−1−3が形成され、画素100−2内には、配線106−2−1乃至106−2−3が形成され、画素100−3内には、配線106−3−1乃至106−3−3が形成され、画素100−4内には、配線106−4−1乃至106−4−3が形成されている。
図2は、撮像装置の画素構造を示す平面図である。図2には、2×2の4画素を示し、それらの4画素を画素100−1乃至100−4とする。画素100−1内には、配線106−1−1乃至106−1−3が形成され、画素100−2内には、配線106−2−1乃至106−2−3が形成され、画素100−3内には、配線106−3−1乃至106−3−3が形成され、画素100−4内には、配線106−4−1乃至106−4−3が形成されている。
画素100−1乃至100−4のそれぞれの画素内には、3個の配線106が形成され、それぞれの配線106は、同一の形状(四角形状)、大きさで形成されている点は同一であるが、画素100内で、配線106が配置されている位置はそれぞれ異なる。
図2に示した例では、画素100内での配線106の位置が、画素100毎に異なる。換言すれば、隣接する配線106間の距離が異なるように、配線106は配置されている。
例えば、画素100−1の配線106−1−1は、画素100−1内の左上に形成されている。画素100−1の配線106−1−1が配置されている画素100内の左上に該当する画素100−2内の左上の位置には、配線106は形成されていない。このように、画素100毎に、画素100内で配線106が形成されている位置は異なる。
このように、配線106の位置が不規則に(所定のパターンを有さずに)されることで、配線106の配置に周期性をなくすことができ、輝度ムラを抑制することが可能となる。
図3は、撮像装置の画素構造を示す平面図である。画素100−1内には、配線106−1−1乃至106−1−4が形成され、画素100−2内には、配線106−2−1乃至106−2−4が形成され、画素100−3内には、配線106−3−1乃至106−3−4が形成され、画素100−4内には、配線106−4−1乃至106−4−4が形成されている。
画素100−1乃至100−4のそれぞれの画素内には、4個の配線106が形成され、それぞれの配線106は、同一の形状(四角形状)で、画素100内の同一の位置に形成されている点は同一であるが、画素100内に形成されている配線106の大きさはそれぞれ異なる。
図3に示した例では、画素100内での異なる大きさに形成された配線106の配置位置が、画素100毎に異なる。この場合、隣接する配線106間の距離(配線106の中心間の距離)は、同一の距離とされていても良いし、異なる距離とされていても良い。
例えば、画素100−1内の配線106−1−1乃至106−1−4は、それぞれ異なる大きさで形成されている。このように、1つの画素100内をみたとき、画素100内に形成されている複数の配線は、それぞれ異なる大きさで形成されている。
また例えば、画素100−1内の左上には、配線106−1−1が配置され、画素100−2内の左上には、配線106−2−1が配置されている。この配線106−1−1と配線106−1−2は、異なる画素100内に配置されているが、画素100内では同一の位置(左上)に配置されている。この配線106−1−1と配線106−1−2の大きさは異なる。このように、画素100同士を比較したとき、画素100内の同一の位置には、異なる大きさの配線106が形成されている。
このように、配線106の大きさが不規則に(所定のパターンを有さずに)配置されることで、配線106の配置に周期性をなくすことができ、輝度ムラを抑制することが可能となる。
図4は、撮像装置の画素構造を示す平面図である。画素100−1内には、配線106−1−1乃至106−1−4が形成され、画素100−2内には、配線106−2−1乃至106−2−4が形成され、画素100−3内には、配線106−3−1乃至106−3−3が形成され、画素100−4内には、配線106−4−1乃至106−4−4が形成されている。
画素100−1乃至100−4のそれぞれの画素内には、3個または4個の配線106が形成され、それぞれの配線106は、同一の形状(四角形状)に形成されている点は同一であるが、画素100内で、配線106が形成されている位置と大きさはそれぞれ異なる。
図4に示した例では、画素100内での配線106の位置と大きさが、画素100毎に異なる。この場合、隣接する配線106間の距離(配線106の中心間の距離)は、異なる距離とされている。
図4に示した配線106は、図2に示した配線106の位置を不規則に形成する場合と、図3に示した配線106の大きさを不規則に形成する場合とが組み合わされた配置、大きさで形成されている。
このように、配線106の配置位置や大きさが不規則に(所定のパターンを有さずに)配置されることで、配線106の配置に周期性をなくすことができ、輝度ムラを抑制することが可能となる。
なお、配線106−1−4や配線106−4−1のように複数の画素100に跨る位置に、配線106は形成されていても良い。
図5は、撮像装置の画素構造を示す平面図である。画素100−1内には、配線106−1−1乃至106−1−3が形成され、画素100−2内には、配線106−2−1乃至106−2−3が形成され、画素100−3内には、配線106−3−1乃至106−3−3が形成され、画素100−4内には、配線106−4−1乃至106−4−3が形成されている。
画素100−1乃至100−4のそれぞれの画素内には、3個の配線106が形成され、それぞれの配線106は、同一の形状、大きさで形成されている点は同一であるが、画素100内で、配線106の回転角はそれぞれ異なる。
図5に示した配線106は、十字形状で形成されている。換言すれば、配線106は、2本の直線が垂直に交叉する形状で形成されている。このような形状に形成されている配線106の回転角は、異なる画素100では異なるように形成されている。
なお、1つの画素100をみたとき、画素100内に形成されている配線106の回転角は、同一であっても、異なっていても良い。図5では画素100内に形成されている配線106の回転角は異なる場合を図示してある。
図2乃至図4を参照して説明した配線106は、四角形状であり、回転角が同一である場合を例に挙げて説明したが、図5を参照して説明した配線106と同じく、回転角が、画素100内で形成されている配線106同士で異なるように構成したり、異なる画素100では異なるように構成されていたりすることも可能である。
また、図5においては、配線106の形状が、十字形状である場合を例に挙げて説明したが、図2乃至図4に示したように四角形状であっても良く、配線106の回転角が不規則に配置されるのが適用される形状であれば良い。例えば、三角形状などの多角形状である場合も適用できる。
このように、配線106の回転角が不規則に(所定のパターンを有さずに)配置されることで、配線106の配置に周期性をなくすことができ、輝度ムラを抑制することが可能となる。
図6は、撮像装置の画素構造を示す平面図である。画素100−1内には、配線106−1−1乃至106−1−3が形成され、画素100−2内には、配線106−2−1乃至106−2−3が形成され、画素100−3内には、配線106−3−1乃至106−3−3が形成され、画素100−4内には、配線106−4−1乃至106−4−3が形成されている。
配線106−1−1乃至106−1−3、配線106−2−1乃至106−2−3、配線106−3−1乃至106−3−3、および配線106−4−1乃至106−4−3の形状は、それぞれ異なる形状とされている。図6に示した例では、12個の配線106が形成されているが、12個の配線106は、それぞれ異なる形状とされている。
このように、配線106の形状が不規則に(所定のパターンを有さずに)形成されることで、配線106の配置に周期性をなくすことができ、輝度ムラを抑制することが可能となる。
なお、図6に示した例では、1つの画素100内に形成されている配線106の形状も、それぞれ異なる形状を有している場合を例示したが、1つの画素100内に形成されている配線106の形状は、同一の形状とし、異なる画素100内に形成されている配線106の形状は異なるようにしても良い。
例えば、画素100−1内に形成されている配線106−1−1乃至106−1−3は同一の形状(形状Aとする)で形成され、画素100−2内に形成されている配線106−2−1乃至106−2−3は同一の形状(形状Bとする)で形成される。この場合、形状Aと形状Bは異なる形状となるように形成されている。
または、1つの画素100内に形成されている配線106の形状は、異なる形状とし、異なる画素100内に形成されている配線106の形状は同一となるようにしても良い。
例えば、画素100−1内に形成されている配線106−1−1乃至106−1−3は異なる形状(形状A、形状B、形状Cとする)で形成されている場合、画素100−2内に形成されている配線106−2−1乃至106−2−3も、形状A、形状B、形状Cでそれぞれ形成される。
このように、配線106の配置位置、大きさ、回転角、形状などを不規則にすることで、配線106の配置パターンに周期性がないようにすることで、輝度ムラを抑制することが可能となる。配線106は、全て配線として使用されるのではなく、使用されない配線(配線ダミー)が含まれるようにしても良く、配線ダミーを含めて、配線106の配置位置、大きさ、回転角、形状などが不規則にされ、配線106の配置パターンに周期性がないように配線106は配置されるようにしても良い。
上記したように、画素100毎に配線106の配線パターンが異なるように形成されている場合、画素100毎にFD配線容量が異なる可能性がある。FD配線容量とは、フローティングディフィージョン(FD)と、配線106との間で発生する容量であり、このFD配線容量が、画素100毎に異なると、画質に悪影響を及ぼす可能性がある。
上記したように、画素100毎に配線106の配線パターンが異なるように形成した場合であっても、画素100毎のFD配線容量は、できる限り一定になるように配線106が形成されるようにし、画質に影響が出ないようにする。
図7に、画素100−1乃至100−4が横並びに配置され、画素100−1と画素100−2の境界上にFD配線131−1が配置され、画素100−3と画素100−4の境界上にFD配線131−2が配置されている例を示す。
画素100−1内には1辺の長さが長さs1である配線106−1が、FD配線131−1と距離d1だけ離れた位置に形成されている。画素100−2内には1辺の長さが長さs2である配線106−2が、FD配線131−1と距離d2だけ離れた位置に形成されている。
画素100−3内には1辺の長さが長さs3である配線106−3が、FD配線131−2と距離d3だけ離れた位置に形成されている。画素100−4内には1辺の長さが長さs4である配線106−4が、FD配線131−2と距離d4だけ離れた位置に形成されている。
図7に示した例では、配線106−1の1辺の長さs1と配線106−2の1辺の長さs2では、長さs1>長さs2の関係が満たされている。また、配線106−1とFD配線131−1の距離d1と配線106−2とFD配線131−1の距離d2では、距離d1>距離d2の関係が満たされている。
また配線106−3の1辺の長さs3と配線106−4の1辺の長さs4では、長さs3>長さs4の関係が満たされている。また、配線106−3とFD配線131−2の距離d3と配線106−4とFD配線131−2の距離d4では、距離d3>距離d4の関係が満たされている。
またここでは、画素100−1の配線106−1のFD配線131−1側に位置する面の面積を面積S1とし、画素100−2の配線106−2のFD配線131−1側に位置する面の面積を面積S2とする。面積S1と面積S2は、面積S1>面積S2を満たす関係にある。
同じく画素100−3の配線106−3のFD配線131−2側に位置する面の面積を面積S3とし、画素100−4の配線106−3のFD配線131−2側に位置する面の面積を面積S4とする。面積S3と面積S4は、面積S3>面積S4を満たす関係にある。
FD配線容量は、配線106のFD配線131側に位置する面の面積と配線106とFD配線131との距離により求められる。
すなわち、配線106とFD配線131との間にある誘電体の誘電率をeとした場合、画素100−1のFD容量(C1とする)は、次式(1)で求められる。
FD容量C1=e×(S1/d1) ・・・(1)
同様に、画素100−2のFD容量(C2とする)は、次式(2)で求められる。
FD容量C2=e×(S2/d2) ・・・(2)
FD容量C1=e×(S1/d1) ・・・(1)
同様に、画素100−2のFD容量(C2とする)は、次式(2)で求められる。
FD容量C2=e×(S2/d2) ・・・(2)
同様に、画素100−3のFD容量(C3とする)は、次式(3)で求められる。
FD容量C3=e×(S3/d3) ・・・(3)
同様に、画素100−4のFD容量(C4とする)は、次式(4)で求められる。
FD容量C4=e×(S4/d4) ・・・(4)
FD容量C3=e×(S3/d3) ・・・(3)
同様に、画素100−4のFD容量(C4とする)は、次式(4)で求められる。
FD容量C4=e×(S4/d4) ・・・(4)
FD配線131−1におけるFD容量は、FD容量C1とFD容量C2を加算した値となり、FD配線131−2におけるFD容量は、FD容量C3とFD容量C4を加算した値となる。
上記したように、FD配線131−1におけるFD容量とFD配線131−2におけるFD容量が一定になるように配線106を形成することを考える。すなわち、
FD容量C1+FD容量C2=FD容量C3+FD容量C4
が満たされるようにする場合、
(S1/d1)+(S2/d2)=(S3/d3)+(S4/d4)が満たされればよいことがわかる。
FD容量C1+FD容量C2=FD容量C3+FD容量C4
が満たされるようにする場合、
(S1/d1)+(S2/d2)=(S3/d3)+(S4/d4)が満たされればよいことがわかる。
このような条件が満たされ、図7に示したような配線106の配置である場合、面積S1=面積S3、面積S2=面積S4が満たされ、距離d1=距離d3、距離d2=距離d4が満たされればよいことがわかる。
すなわち、FD配線容量が一定になるように、制御をかけて配線106を不規則に配置するようにした場合、FD配線131に近傍の配線パターンにおいて、同一サイズの配線106は、FD配線131に対して、同一の距離になるように制限をかけつつ不規則に配置すれば良い。
なお、“FD配線131の近傍”としたのは、換言すれば、FD配線131から離れた位置に位置する配線106を対象から除外したのは、FD配線131から離れた位置に位置する配線106は、FD配線容量にあまり影響を与えないと考えられるからである。すなわち、例えば、式(1)を再度参照するに、式(1)から、距離d1が大きくなれば、FD容量C1は小さくなるため、FD配線容量に影響を与えないと考えられる(無視できる程度の容量となる)。
よって、ここでは、FD配線131に近傍の配線パターンを対象とし、同一サイズの配線106は、FD配線131に対して、同一の距離になるように制限をかけつつ不規則に配置すれば良いとして説明した。しかしながら、FD配線131に近傍の配線106だけを対象とするのではなく、全ての配線106を対象としても勿論良い。
<周期的なパターンを利用した不規則なパターンについて>
上記した実施の形態においては、配線106は、不規則に配置されている例を挙げて説明した。換言すれば、例えば、隣接する配線106同士の距離は異なる、隣接する配線106同士の大きさが異なる、隣接する配線106同士の形状が異なる等の場合を例に挙げて説明した。
上記した実施の形態においては、配線106は、不規則に配置されている例を挙げて説明した。換言すれば、例えば、隣接する配線106同士の距離は異なる、隣接する配線106同士の大きさが異なる、隣接する配線106同士の形状が異なる等の場合を例に挙げて説明した。
図8乃至図12を参照して説明するように、隣接する配線106同士の距離、大きさ、形状が同一である場合であるが、画素100内で比較したときには異なる配線106のパターンとなっている場合であっても、輝度ムラを抑制することができる。
図8を参照するに、配線106は、四角形状で形成され、同じ大きさで形成されている。また、配線106同士の間隔は、間隔d1とされている。例えば、配線106−1−1と、配線106−1−1に横方向で隣接する配線106−1−2との間隔は間隔d1である。このように、横方向に配置されている配線106同士の間隔は、間隔d1とされ、同一の間隔で配置されている。
また、例えば、配線106−1−1と、配線106−1−1に縦方向で隣接する配線106−2−1との間隔は間隔d2である。このように、縦方向に配置されている配線106同士の間隔は、間隔d2とされ、同一の間隔で配置されている。
間隔d1と間隔d2は、同一の間隔であっても良いし,異なる間隔であっても良い。ここでは、間隔d1と間隔d2は、同一の間隔であるとして説明を続ける。
図8に示した配線106の配置は、間隔d1(間隔d2)だけ離れて周期的に配置されるパターンとされている。しかしながら、画素100内に配置されている配線106のパターンは、画素100毎に異なるように構成されている。
例えば、画素100−1と画素100−4を参照する。画素100−1内には、配線106−1−1乃至106−1−3、配線106−2−1乃至106−2−3、および配線106−3−1乃至106−3−3が形成されている。この場合、画素100−1には、9個の配線106が形成されている。
画素100−4内には、配線106−1−8,106−1−9、配線106−2−8,106−2−9、および配線106−3−8,106−3−9が形成されている。この場合、画素100−4には、6個の配線106が形成されている。
このように、画素100−1内に形成されている配線106のパターンと、画素100−4内に形成されている配線106のパターンは、異なるパターンとされている。他の画素100同士も、配線106のパターンは異なるパターンとなっている。
このように、配線106を周期的に配置しても、その配線106の周期と、画素100の周期が互いに割り切れないようにすることで、画素100毎の配線106の配置のパターンは異なる(不規則となる)ようにすることができる。
周期的に配置される配線106は、全て配線として使用されるのではなく、使用されない配線(配線ダミー)が含まれるようにしても良い。配線ダミーを周期的に配置し、配線ダミーの周期と画素100の周期が互いに割り切れないようにし、画素100毎の配線ダミーの配線のパターンが不規則になるようにしても良い。
図8に示した配線106と同じく、四角形状の配線106が周期的に配置されているが、その配置は、図9に示すような配置であっても良い。図9を参照するに、配線106は、斜め方向に、直線的に配置されている。
1つ1つの配線106は、四角形状で形成され、同じ大きさで形成されている。また、配線106同士の間隔は、間隔d3とされている。例えば、配線106−1−1と、配線106−1−1に横方向で隣接する配線106−1−2との間隔は間隔d3である。このように、横方向に配置されている配線106同士の間隔は、間隔d3とされ、同一の間隔で配置されている。
また、例えば、配線106−1−1と、配線106−1−1に縦方向で隣接する配線106−2−1との間隔は間隔d4である。このように、縦方向に配置されている配線106同士の間隔は、間隔d4とされ、同一の間隔で配置されている。
間隔d3と間隔d4は、同一の間隔であっても良いし,異なる間隔であっても良い。ここでは、間隔d3と間隔d4は、同一の間隔であるとして説明を続ける。
図9に示した配線106−1−1乃至106−8−1は、右斜め下方向に直線的に配置されているため、例えば、配線106−1−1よりも右方向にずれた位置に、配線106−2−1は配置されている。
また、配線106−1−1の横方向に配置されている配線106−1−2は、配線106−1−1に対して上方向にずれた位置に配置されている。このように、縦方向、横方向でみたとき、配線106は、ずれた位置に配置され、所定の間隔だけ離れて周期的に配置されるパターンで配置されている。
しかしながら、画素100内に配置されている配線106のパターンは、画素100毎に異なるように構成されている。
配線106を周期的に配置しても、その配線106の周期と、画素100の周期が互いに割り切れないようにすることで、画素100毎の配線106の配置のパターンは異なる(不規則となる)ようにすることができる。
また、図9では、配線106を、同層配線部141には配置しない例を示した。同層配線部141は、例えば、FD配線131である。配線106を周期的に配置するようにしても、例外として、同層配線部141には配置しないという規定を設けて配置することで、より、画素100毎の配線106の配置のパターンは異なる(不規則となる)ようにすることができる。
また、図7を参照して説明したように、FD配線容量を一定にするための配線106を配置するようにしても良い。例えば、画素100−6には、FD容量を一定にするために、配線151−1が配置され、画素100−8には、配線151−2が配置されている。
このように、配線106を周期的に配置するようにしても、例外として、FD配線容量を一定にするための配線151を必要に応じて配置するという規定を設けて配置することで、より、画素100毎の配線106の配置のパターンは異なる(不規則となる)ようにすることができる。
なお、配線106を同層配線部141にも配置するパターンとすることもできる。また、配線151を配置しないパターンとすることもできる。すなわち、配線106を斜め方向に配置するパターンのみでも良い。
このように、配線106のセルピッチ、アレイ方向を、画素とずらすようにしたパターンで配線106を配置しても良い。また、容量調整用のパターン(配線151)を追加するようにしても良い。
配線106のピッチは、一例として、画素セルの2/3以下に設定される。また、配線106のピッチと画素ピッチの最小公倍数は、一例として、画素ピッチの3倍以上に設定される。
また図10に示すように、図9で示した配線106が配置されているところと、配線106が配置されていないところを反転しても良い。図10では、配線106は、四角形状を抜いたような形状とされ、繋がった配線とされている。
図10に示したように配線106を配置した場合も、画素100毎の配線106の配置のパターンは異なる(不規則となる)ようにすることができる。
図9または図10に示した周期的に配置される配線106は、全て配線として使用されるのではなく、使用されない配線(配線ダミー)が含まれるようにしても良い。配線ダミーを周期的に配置し、配線ダミーの周期と画素100の周期が互いに割り切れないようにし、画素100毎の配線ダミーの配線のパターンが不規則になるようにしても良い。
図8乃至図10では、同一形状の配線106が、所定のパターンで配置されている例を示したが、異なる形状の配線106が、それぞれ所定のパターンで配置されていても良い。そのような配置の一例を、図11に示す。
図11に示した配線106は、大きな四角形状の配線106−1と、小さな四角形状の配線106−2が、それぞれ所定のパターンを有して配置されている。
大きな四角形状の配線106−1−1乃至106−1−7は、右斜め下方向に直線的に配置されている。同様に、小さな四角形状の配線106−2−1乃至106−2−7も、右斜め下方向に直線的に配置されている。
大きな四角形状の配線106−1と小さな四角形状の配線106−2は、それぞれ、図9に示した配線106と同じく、右斜め下方向に直線的に配置されている。大きな四角形状の配線106−1と小さな四角形状の配線106−2の配置に関するパターンは同一のパターンであっても良いし、異なるパターン、例えば、一方が、右斜め下方向に配置されるパターンであり、他方が、横方向(縦方向)に所定の間隔を有して配置されるパターン(図8に示したパターン)であっても良い。
なおここでは、配線106の形状として、大きさの異なる四角形状を例に挙げて説明したが、他の形状であっても良い。また異なる形状、例えば、一方が四角形状であり、他方が円形状といった異なる形状であっても良い。また、ここでは、2種類の形状が、それぞれ所定のパターンで配置されている例を挙げて説明したが、2種類の形状に限らず、3種類の形状など複数の形状でも良い。
このように、異なる形状の配線106がそれぞれ所定のパターンで配置されている場合も、画素100内に配置されている配線106のパターンは、画素100毎に異なるように構成されているため、画素100毎の配線106の配置のパターンは異なる(不規則となる)ようにすることができる。
図11に示した配線106のパターンは、図9に示した配線106のパターンと同じく、配線106を、同層配線部141には配置しない例を示した。配線106を周期的に配置するようにしても、例外として、同層配線部141には配置しないという規定を設けて配置することで、より、画素100毎の配線106の配置のパターンは異なる(不規則となる)ようにすることができる。
また、図7を参照して説明したように、FD配線容量を一定にするための配線106を配置するようにしても良い。例えば、画素100−1には、FD容量を一定にするために、配線151−1が配置され、画素100−7には、配線151−2が配置されている。
このように、配線106を周期的に配置するようにしても、例外として、FD配線容量を一定にするための配線151を必要に応じて配置するという規定を設けて配置することで、より、画素100毎の配線106の配置のパターンは異なる(不規則となる)ようにすることができる。
また図11に示した配線106のパターンにおいては、大きな四角形状の配線106−1と小さな四角形状の配線106−2を、それぞれの所定のパターンで配置した結果、例えば、大きな四角形状の配線106−1と小さな四角形状の配線106−2の間に、微細な隙間が発生する場合がある。
そのような微細な隙間が発生するところでは、大きな四角形状の配線106−1または小さな四角形状の配線106−2の形状を変形させることで、その隙間を埋め、配線106−1と配線106−2が繋がる形状になるようにされている。図11では、そのような配線を配線161−1乃至161−6として示した。
このように、異なる形状の配線106を所定のパターンで配置するとともに、所定の配線106の形状を変形した配線161も含まれるような配置としても良い。このように、配線106を周期的に配置するようにしても、例外として、変形した配線161を必要に応じて配置するという規定を設けて配置することで、より、画素100毎の配線106の配置のパターンは異なる(不規則となる)ようにすることができる。
なお、配線106を同層配線部141にも配置するパターンとすることもできる。また、配線151を配置しないパターンとすることもできる。また変形された配線161を配置しないパターンとすることもできる。すなわち、異なる形状の配線106をそれぞれ斜め方向に配置するパターン(所定のパターン)のみでも良い。
図9に示した配線106の配置パターンと同じく、配線106のそれぞれのピッチは、一例として、画素セルの2/3以下に設定される。また、配線106のピッチと画素ピッチの最小公倍数は、一例として、画素ピッチの3倍以上に設定される。
また図示はしないが、図1で示した配線106が配置されているところと、配線106が配置されていないところを反転しても良い。そのようにした場合、配線106は、四角形状を抜いたような形状とされ、繋がった配線とされている。
図11に示した周期的に配置される配線106は、全て配線として使用されるのではなく、使用されない配線(配線ダミー)が含まれるようにしても良い。配線ダミーを周期的に配置し、配線ダミーの周期と画素100の周期が互いに割り切れないようにし、画素100毎の配線ダミーの配線のパターンが不規則になるようにしても良い。
上記した配線106は、例えば、四角形状とされ、それぞれの配線106が離れた位置に配置されている例を示したが、図12に示すように、繋がった形状の配線106としても良い。
図12を参照するに、配線106は、折れ曲がりを有する1本の配線とされている。図12には、配線106−1乃至106−5の5本の配線を示したが、これらの配線106−1乃至106−5は、同一の形状とされている。配線106−1乃至106−5は、それぞれ、直線形状ではなく、所定の箇所に折れ曲がりを有する形状とされている。
また、折れ曲がりを有する配線106が所定の間隔d1を有して周期的に配置されている。すなわち図12に示した配線106の配置は、間隔d1だけ離れて周期的に配置されるパターンとされている。しかしながら、画素100内に配置されている配線106のパターンは、画素100毎に異なるように構成されている。
例えば、画素100−1内の左上側と、画素100−4内の左上側を比較するに、画素100−1内の左上側には配線106−1が多く含まれているが、画素100−4内の左上側には配線106−4はあまり含まれていない。また例えば、画素100−1内の右下側と、画素100−4内の右下側を比較するに、画素100−1内の右下側には配線106は形成されていないが、画素100−4内の右下側には配線106−5が形成されている。
このように、配線106を周期的に配置するが、配線106の折れ曲がり周期と画素100の周期が互いに割り切れないようにすることで、画素100毎の配線106の位置は不規則となるようにすることができる。
このような配線106のパターンとすることでも、画素100毎の配線106の配置パターンを不規則なパターンとすることができるため、輝度ムラが発生するようなことを抑制することができる。配線106は、全て配線として使用されるのではなく、使用されない配線(配線ダミー)が含まれるようにしても良く、配線ダミーを含めて、配線106の配置パターンに周期性がないように配線106は配置されるようにしても良い。
なお、配線106の形状は、図12に示した折れ曲がりを有する線状でも良いが、例えば、波模様などの曲線形状でも良く、また線の太さが変わる形状などでも良い。
図12では、縦方向や横方向に周期性があるパターンを示したが、図13に示すように、縦方向や横方向に周期性がないパターンにしても良い。図13に示したパターンにおいて、例えば、配線106−2と配線106−3は、隣接する配線106であるが、異なる形状とされている。また、例えば、配線106−2と配線106−4も、隣接する配線106であるが、異なる形状とされている。
配線106のパターンだけを見たとき、図13に示した配線106−1乃至106−5で1つのパターンを形成している。このパターンを、ダミー配線パターンと称した場合、ダミー配線パターンは、配線106−1乃至106−5から構成されていることになる。そして、図14に示すように、配線106は、ダミー配線パターンが繰り返されること配置されている。
図14では、ダミー配線パターンが4回繰り返されて、上下左右方向に配線106が形成されている例を示している。ダミー配線パターンは、画素ピッチよりも大きく、一例として2倍以上の大きさに形成される。また、ダミー配線パターン内の個々の配線106の太さは、一例として画素ピッチの1/3以下の太さで形成される。
また、ダミー配線パターンの境界部は、繰り返しピッチの矩形にならないようにし、隣接する側に張り出す部分があるようなパターンとされる。例えば、配線106−1は、隣接するダミー配線パターンとの境界部分において、一部が張り出す形状に形成されている。
また、図13に示したように、同層配線部141に、配線106が重なるような場合には、その部分は抜いた状態で、配線106は形成される。例えば、配線106−2の一部は、同層配線部141−1と重なる部分があるため、その部分は抜いた状態で形成される。
このような配線106のパターンとすることでも、画素100毎の配線106の配置パターンを不規則なパターンとすることができるため、輝度ムラが発生するようなことを抑制することができる。配線106は、全て配線として使用されるのではなく、使用されない配線(配線ダミー)が含まれるようにしても良く、配線ダミーを含めて、配線106の配置パターンに周期性がないように配線106は配置されるようにしても良い。
なお、配線106の形状は、図13に示した折れ曲がりを有する線状でも良いが、例えば、波模様などの曲線形状でも良く、また線の太さが変わる形状などでも良い。
<周期的、立体的なパターンを利用した不規則な配置について>
上記した実施の形態においては、配線106は、1層に形成されている場合を例に挙げて説明したが、2層、3層など、複数の層で形成されていても良い。
上記した実施の形態においては、配線106は、1層に形成されている場合を例に挙げて説明したが、2層、3層など、複数の層で形成されていても良い。
図15を参照し、周期的で立体的なパターンを利用した不規則な配線106の配置について説明する。図15に示した例においては、図15上図に示すように、配線106は、2層で形成されており、第1層目に、配線106−1−1乃至106−1−6が形成され、第2層目に配線106−2−1乃至106−2−6が形成されている。第1層目の配線106−1と第2層目の配線106−2は、接続されている。
第1層目の配線106−1−1乃至106−1−6は、間隔d1の間隔を有して形成されている。第2層目の配線106−2−1乃至106−2−6は、間隔d2の間隔を有して形成されている。間隔d1と間隔d2は、同じ間隔とされていても良いし、異なる間隔とされていても良い。
このように、第1層目の配線106−1−1乃至106−1−6と、第2層目の配線106−2−1乃至106−2−6は、それぞれ所定の間隔を有して周期的に形成された配線106とされている。
図15下図は、このように形成されている配線106を備える画素100の平面図を示す。同一層内で配置されている配線106同士の間隔は、間隔d1(d2)とされ、同一の間隔で配置されている。しかしながら、画素100内に配置されている配線106のパターンは、画素100毎に異なるように構成されている。
例えば、画素100−1と画素100−4を参照する。画素100−1を上側(入射面側)からみたとき、画素100−1内の中央部分には、1層目の配線106−1と配線106−2との間に、2層目の配線106−2−1がある。同様に、画素100−4を上側(入射面側)からみたとき、画素100−4内の中央部分には、1層目の配線106−5がある。
このように、画素100−1の中央部分に形成されている配線106と画素100−4の中央部分に形成されている配線106は異なる。すなわち、画素100−1内に形成されている配線106のパターンと、画素100−4内に形成されている配線106のパターンは、異なるパターンとされている。他の画素100同士も、配線106のパターンは異なるパターンとなっている。
このように、配線106を上下2つの層を周期的に行き来しながら配線しても、その配線106の周期と、画素100の周期が互いに割り切れないようにすることで、画素100毎の各層の配線106の割合が異なる(不規則となる)ようにすることができる。よって、輝度ムラが発生するようなことを抑制することができる。
配線106は、全て配線として使用されるのではなく、使用されない配線(配線ダミー)が含まれるようにしても良く、配線ダミーを含めて、配線106の配置パターンに周期性がないように配線106は配置されるようにしても良い。
なお、ここでは、2層(上下)の層を行き来する配線を例に挙げて説明したが、2層に限らず、3層、4層などの複層を行き来する配線であっても、本技術を適用することはできる。
なお、図8乃至10を参照して説明した配線106も、図7を参照して説明したFD配線容量が一定になるように形成されているようにすることができる。また、図15に示したように、複数層に配線106が形成される場合、FD配線に近い側の層に配置されている配線106を対象としたFD配線容量が一定になるようにすることも可能である。
<エアーギャップを設ける実施の形態>
上記した実施の形態においては、配線106の配置パターンを画素100内毎に異なるようにすることで、輝度ムラが抑制することについて説明した。次に、配線層105にエアーギャップを設けることで、輝度ムラを抑制することについて説明する。
上記した実施の形態においては、配線106の配置パターンを画素100内毎に異なるようにすることで、輝度ムラが抑制することについて説明した。次に、配線層105にエアーギャップを設けることで、輝度ムラを抑制することについて説明する。
図16にエアーギャップを設けた配線層105を有する画素構造を示す。図16に示した配線層105は、配線106が形成される層と、配線106が形成されない層とから構成されている。ここで、配線106が形成される層を配線形成層212と記述し、配線形成層212間の層(配線106が形成されない層)を配線形成層間層211と記述する。
図16に示した例では、配線層105には、フォトダイオード102近い側から、配線形成層間層211−1、配線形成層212−1、配線形成層間層211−2、配線形成層212−2、配線形成層間層211−3、配線形成層212−3、配線形成層間層211−4の順で積層されている。
図中、円形状で示したのがエアーギャップ221である。エアーギャップ221が形成される位置などについて、以下に説明を加える。なお、エアーギャップ221を有する配線層105の場合、その配線層105内に形成される配線106は、所定のパターン(周期性)を有して配置されていても良いし、上記したように、不規則に配置されていても良い。
エアーギャップ221を配線層105内に形成することで、エアーギャップ221がある部分とない部分とで、配線106で反射され、フォトダイオード102に再入射される反射光を、異なる光路長とすることができる。配線106を周期的に配置すると、反射光に周期性が生じ、輝度ムラが発生する可能性があるが、エアーギャップ221を形成することで、エアーギャップ221を通過する反射光とエアーギャップ221を通過しない反射光とで、異なる光路長となるようにすることができるため、反射光に周期性が生じるようなことを防ぐことが可能となる。
すなわち配線層105内にエアーギャップ221を形成することで、配線層105内の誘電率に周期性がないようにすることができる。誘電率が異なると、光路長が変わるため、仮に周期的に配線106が配置されていても、その配線106による光学干渉を低減させることが可能となる。よって、輝度ムラが発生するようなことを抑制することができる。
ここでは、エアーギャップ221が形成される例を挙げて説明を続けるが、配線層105内の誘電率に周期性がないように配線層105を形成できれば良く、エアー(空気)以外の材料でギャップが形成されても良い。
例えば、エアーギャップ221に該当するギャップを、配線層105(内の配線106以外の部分)を構成する絶縁体とは異なる絶縁体(異なる誘電率を有する絶縁体)で構成することもできる。また、エアーギャップ221に該当するギャップを、導体、半導体などで構成することもできる。
エアーギャップ221は、図16に示すように、配線層105内に形成され、後述するような条件を満たす位置に形成されている。また、図17に示すように、画素100を上方からみたとき、またエアーギャップ221が、円形状である場合、配線層105内の所定の平面(層)に形成され、後述するような条件を満たす位置に形成されている。
図16に示した例では、配線形成層間層211−1乃至211−3にエアーギャップ221が形成されている。また、配線形成層212−1,212−2にも、エアーギャップ221が形成されている。
エアーギャップ221は、周期性を有さないように形成されている。例えば、画素100−1内に形成されているエアーギャップ221と画素100−2内に形成されているエアーギャップ221とは異なるパターンとされている。このエアーギャップ221を形成するパターンは、図2乃至10(図7を除く)を参照して説明した配線106の配置のパターンを適用することができる。
すなわち、図2を参照して説明したように、エアーギャップ221の配置位置は、画素100内で比較したときに、同一のパターンにならない配置位置となっていればよい。すなわち、エアーギャップ221の配置が、不規則となるようにエアーギャップ221は形成されている。
また、図3を参照して説明したように、エアーギャップ221の大きさは、画素100内で比較したときに、同一のパターンにならない大きさとなっていればよい。すなわち、エアーギャップ221の大きさが、不規則となるようにエアーギャップ221は形成されている。
また、図4を参照して説明したように、エアーギャップ221の位置と大きさは、画素100内で比較したときに、同一のパターンにならない位置と大きさとなっていればよい。すなわち、エアーギャップ221の位置と大きさが、不規則となるようにエアーギャップ221は形成されている。
また、図5を参照して説明したように、エアーギャップ221の回転角は、画素100内で比較したときに、同一のパターンにならない回転角となっていればよい。すなわち、エアーギャップ221の回転角が、不規則となるようにエアーギャップ221は形成されている。
また、図6を参照して説明したように、エアーギャップ221の形状は、画素100内で比較したときに、同一のパターンにならない形状となっていればよい。すなわち、エアーギャップ221の形状が、不規則となるようにエアーギャップ221は形成されている。
また、図8を参照して説明したように、エアーギャップ221の配置(間隔)や形状は、所定のパターンを有しているが、画素100内で比較したときに、同一のパターンにならない配置や形状となっていればよい。すなわち、エアーギャップ221は、所定のパターンを有する配置や形状を有しているが、画素100内で比較したときは、エアーギャップ221が配置されている位置や形状が、不規則となるようにエアーギャップ221は形成されている。
また、エアーギャップ221は、図18に示したように線形状で形成され、複数の画素100に跨るような形状で形成されても良い。この場合、図12を参照して説明したように、エアーギャップ221の位置や形状は、所定のパターンを有しているが、画素100内で比較したときに、同一のパターンにならない配置や形状となっていればよい。すなわち、エアーギャップ221は、所定のパターン形状を有し、所定の間隔を有して配置されているが、画素100内で比較したときには、エアーギャップ221が配置されている形状や配置位置が、不規則となるようにエアーギャップ221は形成されている。
また図18に示したエアーギャップ221は、直線形状や、折れ曲がりを有する線形状で形成されている。このように、エアーギャップ221を1つの形状でパターン化して形成するのではなく、複数の形状でパターン化して形成し、そのパターン化されたエアーギャップ221が、画素100内で比較したときに、異なるパターン(不規則なパターン)となっているようにエアーギャップ221を形成しても良い。
また、エアーギャップ221を、図16に示したように、複数層に形成されるようにした場合、図15を参照して説明したように、各層に形成されているエアーギャップ221は、所定のパターンを有しているが、画素100内で比較したときに、同一のパターンにならない配置や形状となっていればよい。すなわち、エアーギャップ221は、所定のパターン形状を有して配置されているが、画素100内では、エアーギャップ221が配置されている形状や配置位置が、不規則となるようにエアーギャップ221は形成されている。
エアーギャップ221は、図16に示したように配線層105内の複数の層に形成されるようにしても良いが、図19に示すように、フォトダイオード102に近い側の層にだけ形成されるようにしても良い。
図19に示した例では、配線形成層間層211−1にのみ、エアーギャップ221が形成されている。配線形成層212−1内の配線106で反射された光が、フォトダイオード102に再入射されることで、周期的な輝度ムラが発生することを抑制するために、配線形成層212−1とフォトダイオード102との間に位置する配線形成層間層211−1にエアーギャップ221が形成される。
配線形成層間層211−1にエアーギャップ221が形成されることで、配線形成層212−1内の配線106で反射された光だけでなく、配線形成層212−2内の配線106で反射された光や配線形成層212−3内の配線106で反射された光も、光路長が変化し、周期的な輝度ムラが発生するようなことを防ぐことが可能となる。
配線形成層間層211−1に形成されるエアーギャップ221は、上記したように画素100内に形成されているエアーギャップ221を比較したとき、同一のパターンがないように形成されている。
また、図20に示すように、配線形成層間層211にのみ、エアーギャップ221が形成されるようにしても良い。図20に示した例では、配線形成層間層211−1、配線形成層間層211−2、配線形成層間層211−3のそれぞれの層に、エアーギャップ221が形成されている。
この場合も、配線形成層間層211−1、配線形成層間層211−2、配線形成層間層211−3に形成されるエアーギャップ221は、上記したように画素100内に形成されているエアーギャップ221を比較したとき、同一のパターンがないように形成されている。
また、図21に示すように、配線形成層212にのみ、エアーギャップ221が形成されるようにしても良い。図21に示した例では、配線形成層212−1と配線形成層212−2のそれぞれの層に、エアーギャップ221が形成されている。
この場合も、配線形成層212−1、配線形成層212−2に形成されるエアーギャップ221は、上記したように画素100内に形成されているエアーギャップ221を比較したとき、同一のパターンがないように形成されている。
また、図22に示すように、同一層に複数のエアーギャップ221の層が形成されていても良い。図22に示した画素100は、図19に示した画素100と同じく、フォトダイオード102に近い側に形成されている配線形成層間層211−1にのみ、エアーギャップ221が形成されている例であるが、エアーギャップ221が、2層になって形成されている点が異なる。
上記した実施の形態においては、配線形成層間層211や配線形成層212にエアーギャップ221が形成される場合、そのエアーギャップ221の層自体は、1層で形成されている場合を例に挙げて説明したが、図22に示したように、2層で形成されていても良い。また、図22では、配線形成層間層211−1にのみ、エアーギャップ221が設けられている例を示したが、配線層105内の他の層にも、エアーギャップ221が形成されていても良い。
また、図22に示した例では、エアーギャップ221が2層で形成されている例を示したが、3層、4層など、複数層形成されているようにすることもできる。
図22に示したようにエアーギャップ221を構成した場合も、形成されているエアーギャップ221は、上記したように画素100内に形成されているエアーギャップ221を比較したとき、同一のパターンがないように形成されている。
また、図23に示すように、同一層にエアーギャップ221がある部分とない部分が形成されていても良い。図23に示した画素100は、図14に示した画素100と同じく、フォトダイオード102に近い側に形成されている配線形成層間層211−1にのみ、エアーギャップ221が形成されている例である。
図23に示したエアーギャップ221は、膜状に形成されている。また、図23に示した例では、画素100−2には膜状のエアーギャップ221が形成されているが、画素100−1には形成されていない。すなわち、図23に示した構成は、画素100毎に、異なる膜構成とすることで、画素100内に形成されているエアーギャップ221を比較したとき、同一のパターンがないように形成されている。例えば、上記したように、画素100−1の配線形成層間層211−1は膜がない構成であり、画素100−2の配線形成層間層211−1は膜がある構成である。このように、膜の構成が異なるように構成されているようにしても良い。
図23に示したようにエアーギャップ221を構成した場合も、形成されているエアーギャップ221は、上記したように画素100内に形成されているエアーギャップ221を比較したとき、同一のパターンがないように形成されている。
図23に示したように、膜状にエアーギャップ221を形成する場合も、上記したエアーギャップ221と同様に、配線層105(内の配線106以外の部分)を構成する絶縁体とは異なる絶縁体(異なる誘電率を有する絶縁体)で構成することもできる。また、エアーギャップ221に該当するギャップを、導体、半導体などで構成することもできる。
図23では、画素100−2の配線形成層間層211−1に一層のエアーギャップ221が形成されている例を示したが、同層に、複数のエアーギャップ221が形成されていても良い。また、他の配線形成層間層211にもエアーギャップ221が形成されていても良い。
また、図2を参照して説明したように、エアーギャップ221の配置位置は、画素100内で比較したときに、同一のパターンにならない配置位置となっていればよい。例えば、画素100−1では、フォトダイオード102に近い側にエアーギャップ221が形成され、画素100−2では、配線106に近い側に形成されるといったように、配線形成層間層211−1内であるが、異なる高さにエアーギャップ221が形成されるようにしても良い。すなわち、エアーギャップ221の配置が、不規則となるようにエアーギャップ221は形成されている。
また、図3を参照して説明したように、エアーギャップ221の大きさは、画素100内で比較したときに、同一のパターンにならない大きさとなっていればよい。すなわち、エアーギャップ221の大きさが、不規則となるようにエアーギャップ221は形成されている。
また、図4を参照して説明したように、エアーギャップ221の位置と大きさは、画素100内で比較したときに、同一のパターンにならない位置と大きさとなっていればよい。すなわち、エアーギャップ221の位置と大きさが、不規則となるようにエアーギャップ221は形成されている。
また、図5を参照して説明したように、エアーギャップ221の回転角は、画素100内で比較したときに、同一のパターンにならない回転角となっていればよい。すなわち、エアーギャップ221の回転角が、不規則となるようにエアーギャップ221は形成されている。
また、図6を参照して説明したように、エアーギャップ221の形状は、画素100内で比較したときに、同一のパターンにならない形状となっていればよい。すなわち、エアーギャップ221の形状が、不規則となるようにエアーギャップ221は形成されている。
<色配置について>
上記したように、本技術においては、画素100内に形成されている配線106またはエアーギャップ221を比較したとき、同一のパターンがないように形成されている。しかしながら、全ての画素100において、同一のパターンがないように配線106またはエアーギャップ221を形成するのは困難である。
上記したように、本技術においては、画素100内に形成されている配線106またはエアーギャップ221を比較したとき、同一のパターンがないように形成されている。しかしながら、全ての画素100において、同一のパターンがないように配線106またはエアーギャップ221を形成するのは困難である。
そこで、以下に説明するように、配線106またはエアーギャップ221の配線のパターンを異ならせる条件について説明する。この条件は、色配置により異なるため、色配置毎に説明を加える。
図24に示した色配置は、ベイヤー配列である。図24中(図24乃至図27)、四角(正方形)で示したのは、画素100を表し、四角(長方形)で示したのは、トランスゲートを表し、円で示したのは、フローティングディフィージョン(FD)を表す。また図中、Rは赤(Red)を表し、Gは緑(Green)を表しBは、青(Blue)を表す。
ベイヤー配列は、R画素、G画素、B画素が、規則的に配列されている配列である。例えば、1行目には、画素100−1乃至100−4が配列され、G画素、R画素、G画素、R画素の繰り返しで配列されている。同様に、2行目には、画素100−5乃至100−8が配列され、B画素、G画素、B画素、G画素の繰り返しで配列されている。
図24Aは、画素共有がない場合を示している。すなわち、各画素100にフローティングディフュージョンが備えられ、図示していない増幅トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタなどのトランジスタが、個々の画素100に備えられている。
このような画素共有がない構成の場合であり、本技術を適用しない構成の場合、全画素で、同じパターンで配線が配置されている。全画素で、同じパターンで配線が配置されているため、本技術を適用しなければ、輝度ムラが発生する可能性がある。
そこで、上述したように、配線層105の配線106のパターンを非同期なパターンとしたり、エアーギャップ221のパターンを非同期なパターンとしたりすることで、輝度ムラを抑制することができる。
また、少なくとも、隣接する画素100、さらに限定するに、隣接する同色の画素100が異なるパターンとなるように、配線106やエアーギャップ221は、形成されていれば良い。
例えば、図24Aに示した画素100−1のG画素と画素100−6のG画素は、同色で隣接している画素同士であるため、画素100−1内の配線106(エアーギャップ221)のパターンと画素100−6内の配線106(エアーギャップ221)のパターンとは異なるパターンとされる。
図24Bは、2×2の4画素で増幅トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタなどのトランジスタを共有している場合を示している。図24B中、点線で囲った4画素が1共有単位とされる。すなわち、左上にG画素、右上にR画素、左下にB画素、右下にG画素が配置された2×2の4画素で、トランジスタなどを共有する1つの共有単位とされている。
図24Bに示した2×2画素共有の場合、共有単位内の例えば、G画素の画素100−1とG画素の画素100−6の配線106のパターンは異なる。例えば、画素100−1の転送トランジスタは、画素100−1内の右下に形成されているが、画素100−5の転送トランジスタは、画素100−6内の左上に形成されており、配線106の配置が異なる。
換言すれば、G画素の画素100−1とG画素の画素100−6は、隣接する同色の画素であるが、信号処理が異なる。このように、信号処理が異なる同色は、同色であっても、上記した配線106のパターンやエアーギャップ221のパターンを考えるとき、同色として扱わなくても良い。
すなわち、この場合、G画素の画素100−1内のエアーギャップ221のパターンとG画素の画素100−6内のエアーギャップ221のパターンは同一であっても良い。G画素の画素100−1内の配線106のパターンとG画素の画素100−6内の配線106のパターンは同一ではないが、さらに上記したようにしてパターンが異なるようにしても良い。
このように、画素共有などにより、配線106が異なる(信号処理が異なる)画素の同色は、必ずしも上記した配線106(エアーギャップ221)のパターンを異なるパターンとせず、同一のパターンとしても良い。
共有単位でみたとき、隣接する共有単位内では、異なるパターンとなっているのが良い。例えば、図24Bにおいて、左上に位置する4画素(画素100−1,100−2,100−5,100−6)で構成される共有単位内の配線106(エアーギャップ221)のパターンと、その右側に位置する4画素(画素100−3,100−4,100−7,100−8)で構成される共有単位内の配線106(エアーギャップ221)のパターンは、異なるパターンとされる。
図24Cは、2×4の8画素で増幅トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタなどのトランジスタを共有している場合を示している。図24C中、点線で囲った8画素が1共有単位とされる。すなわち、左上にG画素、右上にR画素、左下にB画素、右下にG画素が配置された2×2の4画素単位が、上下に配置された8画素単位で、トランジスタなどを共有する1つの共有単位とされている。
2×4の8画素共有の場合も、2×2の4画素共有の場合と同じく、共有単位内の画素の信号処理は異なるため、共有単位内の画素(同色の画素)内のエアーギャップ221のパターンは、同一のパターンとすることができる。なお、共有単位内の画素の信号処理は異なるため、配線106のパターンも異なる。この異なるパターンを、さらに上記したようにして異ならせるようにしても良い。
共有単位でみたとき、隣接する共有単位内では、異なるパターンとなっているのが良い。例えば、図24Cにおいて、左側に位置する8画素(画素100−1,100−2,100−5,100−6、100−9,100−10,100−13,100−14)で構成される共有単位内の配線106(エアーギャップ221)のパターンと、その右側に位置する8画素(画素100−3,100−4,100−7,100−8、100−11,100−12,100−15,100−16)で構成される共有単位内の配線106(エアーギャップ221)のパターンは、異なるパターンとされる。
図24に示したように、RGB配列の場合、上記した本技術を適用し、配線106(エアーギャップ221)のパターンが異なるパターンとされる画素は、R画素、G画素、B画素の全画素を対象とすることができる。
また、フォトダイオード102が形成されるシリコン基板101は、長波長の光を透過しやすい傾向にある。すなわち、シリコン基板101を透過し、配線106で反射される光は、長波長の光である可能性が高い。このことを考慮し、上記した本技術を適用し、配線106(エアーギャップ221)のパターンが異なるパターンとされる画素は、長波長である赤色を扱うR画素のみを対象としても良い。
または、上記した本技術を適用し、配線106(エアーギャップ221)のパターンが異なるパターンとされる画素は、R画素とG画素を対象としても良い。
図24に示した例では、RGB配列の場合を示したが、さらに、透明(C:Clear)が追加された構成としても良い。図25に、RGBC配列を示す。RGBC配列は、R画素、G画素、B画素、およびC画素が、規則的に配列されている配列である。例えば、1行目には、画素100−1乃至100−4が配列され、G画素、R画素、G画素、R画素の繰り返しで配列されている。同様に、2行目には、画素100−5乃至100−8が配列され、B画素、C画素、B画素、C画素の繰り返しで配列されている。
RGBC配列の場合も、図24を参照して説明したRGB配列の場合と同じく、画素共有がない場合、2×2の4画素共有の場合、2×4の8画素共有の場合とが考えられ、それぞれの場合において、RGB配列と同様に配線106(エアーギャップ221)のパターンが設定されるようにすることができる。
すなわち、同じ信号処理が行われる画素100に対しては配線106(エアーギャップ221)のパターンは、異なるパターンとされる。また共有単位でみたとき、隣接する共有単位同士は異なるパターンとされる。
RGBC配列の場合も、図24に示したRGB配列の場合と同じく、上記した本技術を適用し、配線106(エアーギャップ221)のパターンが異なるパターンとされる画素は、R画素、G画素、B画素、C画素の全画素を対象とすることができる。
また、上記した本技術を適用し、配線106(エアーギャップ221)のパターンが異なるパターンとされる画素は、長波長である赤色を扱うR画素と、透明を扱うC画素を対象としても良い。
または、上記した本技術を適用し、配線106(エアーギャップ221)のパターンが異なるパターンとされる画素は、R画素、G画素、C画素を対象としても良い。
図26に、RGB配列であり、4画素同色での配列を示す。図24に示した場合と同じく、図26に示した配列においても、R画素、G画素、B画素が、規則的に配列されている配列であるが、4画素が同色とされている点が異なる。例えば、図26中、左上に位置する2×2の4画素はG画素とされ、右上に位置する2×2の4画素はR画素とされ、左下に位置する2×2の4画素はB画素とされ、右下に位置する2×2の4画素はG画素とされている。
このような4画素同色の画素配列の場合、4画素別の読み出しモード(全画素別の読み出しモード)と、4画素加算の読み出しモードとがある。
4画素別(全画素別)の読み出しモードの場合、図24Aに示した画素共有がない場合の読み出しと同じように考えられ、図24Aを参照して説明した場合と同じく、隣接する画素(隣接する同色の画素)同士は、本技術を適用して配線106(エアーギャップ221)のパターンが異なるパターンとなるように形成される。
4画素加算の読み出しモードの場合、例えば、G画素の画素100−1、画素100−2、画素100−9、および画素100−10の4画素が加算され、読み出される。この場合、例えば、図24Bに示した2×2の4画素共有と同じように考えられ、図24Bに示した場合と同じく、共有単位内の隣接する同色の画素の配線106(エアーギャップ221)のパターンは、異なるパターンとされる。
例えば、図26に示した4画素同色の場合の共有単位は、図中、点線で囲んだ4×4の16画素から構成される。共有単位内の隣接する同色の画素としては、例えば、共有単位内の左上に位置するG画素と右下に位置するG画素がある。
共有単位内の左上に位置するG画素は、画素100−1、画素100−2、画素100−9、画素100−10から構成される(共有G画素1とする)。共有単位内の右下に位置するG画素は、画素100−19、画素100−20、画素100−27、画素100−28から構成される(共有G画素2とする)。
共有G画素1と共有G画素2は、同じ信号処理が行われる同色の画素であるため、共有G画素1内の配線106(エアーギャップ221)のパターンと、共有G画素2内の配線106(エアーギャップ221)のパターンは、異なるパターンとされる。
4画素同色の場合、同色とされた4画素、例えば、G画素とされている画素100−1、画素100−2、画素100−9、画素100−10は、それぞれ異なる信号処理がなされるため、画素100−1内のエアーギャップ221のパターン、画素100−2内のエアーギャップ221のパターン、画素100−9内のエアーギャップ221のパターン、画素100−10内のエアーギャップ221のパターンは、同一のパターンとしても良い。
なお4画素同色の場合、同色とされた4画素、例えば、G画素とされている画素100−1、画素100−2、画素100−9、画素100−10の配線106は、異なるパターンとされている。この異なるパターンを、さらに上記したようにして異ならせるようにしても良い。
図27に、RGB配列であり、大画素と小画素から構成される配列を示す。大画素は、感度が高く設定されている画素であり、小画素は、感度が低く設定されている画素である。図27では、大画素は、フォトダイオードの開口面積が大きい画素とし、小画素は、フォトダイオードの開口面積が小さい画素とすることで、感度に違いが出るように構成されている例を示した。
図27に示した例では、1画素100が、大画素と小画素から構成されている。例えば、画素100−1は、大画素100−1(G画素)と小画素100−1(g画素)から構成されている。
1画素が、大画素と小画素で構成されている点以外は、図24に示したRGB配列と同じであり、R画素、G画素、B画素が、規則的に配列されている配列である。大画素と小画素から1画素が構成される場合であり、RGB配列である場合、図24を参照して説明したRGB配列の場合と同じく、画素共有がない場合、2×2の4画素共有の場合、2×4の8画素共有の場合とが考えられ、それぞれの場合において、RGB配列と同様に配線106(エアーギャップ221)のパターンが設定されるようにすることができる。
すなわち、同じ信号処理が行われる画素100に対しては配線106(エアーギャップ221)のパターンは、異なるパターンとされる。また共有単位でみたとき、隣接する共有単位同士は異なるパターンとされる。
例えば、画素100−1の大画素100−1と、画素100−6の大画素100−1は、同じ信号処理が行われる画素100であり、配線106(エアーギャップ221)のパターンは、異なるパターンとされる。また、画素100−1の小画素100−1と、画素100−6の小画素100−1は、同じ信号処理が行われる画素100であり、配線106(エアーギャップ221)のパターンは、異なるパターンとされる。
また大画素と小画素は、異なる信号処理とされるため、大画素内のエアーギャップ221のパターンと小画素内のエアーギャップ221のパターンは、同一のパターンとすることが可能である。この場合、大画素内の配線106と小画素内の配線106は、異なるパターンとされている。この異なるパターンを、さらに上記したようにして異ならせるようにしても良い。
<縦型分光型の画素への適用>
上述したように、本技術は、裏面照射型の撮像装置に適用できる。しかしながら、本技術は、裏面照射型の撮像装置にのみ適用されるのではなく、裏面照射型以外の構造を有する撮像装置に対しても適用可能である。例えば、図28乃至図30に示すような縦型分光の撮像装置に対しても適用できる。
上述したように、本技術は、裏面照射型の撮像装置に適用できる。しかしながら、本技術は、裏面照射型の撮像装置にのみ適用されるのではなく、裏面照射型以外の構造を有する撮像装置に対しても適用可能である。例えば、図28乃至図30に示すような縦型分光の撮像装置に対しても適用できる。
図28に示した縦型分光型の画素100の断面図である。
画素100は、同一の画素、すなわち1つの画素内に、深さ方向に積層した、1つの有機光電変換膜311と、2つのpn接合を有する無機光電変換部PD(フォトダイオード)306およびPD307とを有して構成される。
より詳しくは、画素100は、無機光電変換部が形成される半導体基板(シリコン基板)305を有し、基板305の裏面側(図中基板305の上側)に光が入射される受光面が形成され、基板305の表面側に読み出し回路等を含む回路が形成される。すなわち画素100では、基板305の裏面側の受光面と、受光面とは反対側の基板表面側に形成された回路形成面とを有する。半導体基板305は、第1導電型、例えばn型の半導体基板で構成される。
半導体基板305内には、裏面側から深さ方向に積層されるように、2つのpn接合を有する無機光電変換部、すなわち第1フォトダイオードPD306と第2フォトダイオードPD307が形成される。半導体基板305内では、裏面側から深さ方向(図中、下方向)に向かって、第1フォトダイオードPD306が形成され、第2フォトダイオードPD307が形成される。
本例では、第1フォトダイオードPD306が青色(B)用となり、第2フォトダイオードPD307が赤色(R)用となる。
一方、第1フォトダイオードPD306および第2フォトダイオードPD307が形成された領域の基板裏面の上層に、有機光電変換膜302がその上下両面を上部電極301と下部電極303で挟まれて構成された第1色用の有機光電変換膜311が積層される。本例では有機光電変換膜306が緑色(G)用となる。上部電極301および下部電極303は、例えば、酸化インジウム錫膜、酸化インジウム亜鉛膜等の透明導電膜で形成される。
ここでは、上部電極301は、酸化物半導体(ITO)312と酸化アルミニウム(AlO)薄膜313から構成されているとして説明を続ける。また下部電極303は、酸化物半導体(ITO)であるとして説明を続ける。
ここでは、色の組み合わせとして、有機光電変換膜311を緑色、第1フォトダイオードPD306を青色、第2フォトダイオードPD307を赤色としたが、その他の色の組み合わせも可能である。例えば、有機光電変換膜311を赤色、あるいは青色とし、第1フォトダイオードPD306および第2フォトダイオードPD307を、その他の対応する色に設定することができる。この場合、色に応じて第1、第2フォトダイオードPD306、PD307の深さ方向の位置が設定される。
有機光電変換膜311には、透明の下部電極303が形成され、下部電極303を絶縁分離するための絶縁膜304が形成される。そして、下部電極303上に有機光電変換膜302とその上の透明の上部電極301が形成される。
1つの画素100内における半導体基板305には、1対の配線309と配線310が形成される。有機光電変換膜311の下部電極303は、配線309に接続され、上部電極301は、配線310に接続される。
本例では、基板305の表面側に電荷蓄積用のn型領域308が形成される。このn型領域308は、有機光電変換膜311のフローティングディフージョン部として機能する。
基板305の表面側の回路形成面では、有機光電変換膜306、第1フォトダイオードPD306、第2フォトダイオードPD307のそれぞれに対応する複数の画素トランジスタ(不図示)が形成される。
半導体基板305の表面側では、画素部の画素トランジスタが形成されるとともに、周辺回路部において、ロジック回路等の周辺回路が形成される。周辺回路などを含む層を配線層314と記述する。配線層314は、図28に示すように、基板305の図中下側に設けられている。
半導体基板305の裏面側、より詳しくは、有機光電変換膜311の上部電極301の面が受光面となる。そして、有機光電変換膜311上に平坦化膜(不図示)を介して、オンチップレンズ(不図示)が形成される。本例ではカラーフィルタが形成されない。
図29は、縦型分光型の画素100の他の構成を示す断面図であり、G有機光電変換膜とR,Bカラーフィルタが配置された画素100の構造を示す断面図である。画素100−1乃至100−4においては、半導体基板(シリコン基板)上に、フォトダイオード356−1乃至356−4および電荷保持部357−1乃至357−4が形成され、シリコン(Si)層358−1乃至358−4に埋め込まれている。
また、半導体基板上には、G有機光電変換膜352が積層され、さらに、レンズ351−1乃至351−4が形成されている。また、画素100−1乃至100−4のうち、画素100−1には、光が入射する側に対して、G有機光電変換膜352の下側にRカラーフィルタ355−1が形成され、画素100−3には、光が入射する側に対して、G有機光電変換膜352の下側にBカラーフィルタ355−3が形成されているが、画素100−2と画素100−4には、カラーフィルタが形成されていない。
画素100−1においては、レンズ351−1により集光された光が、G有機光電変換膜352に入射される。G有機光電変換膜352は、レンズ351−1からの入射光のうち、緑(G)の成分の光を吸収して、緑(G)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。G有機光電変換膜352により生成された信号電荷は、画素ピッチに応じて配置されている透明電極353−1により取り出され、電極354−1を介して電荷保持部357−1に保持される。
また、レンズ351−1からの入射光のうち、G有機光電変換膜352を透過した光は、Rカラーフィルタ355−1に入射される。ここで、G有機光電変換膜352を透過する光は、赤(R)の成分の光と、青(B)の成分の光となるので、Rカラーフィルタ355−1によって、赤(R)の成分の光が透過され(青(B)の成分の光がカットされ)、フォトダイオード356−1に入射される。フォトダイオード356−1は、Rカラーフィルタ355−1からの赤(R)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。
すなわち、画素100−1においては、緑(G)の成分の光と、赤(R)の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
画素100−2においては、レンズ351−2により集光された光が、G有機光電変換膜352に入射される。G有機光電変換膜352は、レンズ351−2からの入射光のうち、緑(G)の成分の光を吸収して、緑(G)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。G有機光電変換膜352により生成された信号電荷は、画素ピッチに応じて配置されている透明電極353−2により取り出され、電極354−2を介して電荷保持部357−2に保持される。
ここで、画素100−2には、カラーフィルタが形成されていないため、G有機光電変換膜352を透過した光は、直接、フォトダイオード356−2に入射される。また、G有機光電変換膜352を透過する光は、赤(R)の成分の光と、青(B)の成分の光となるので、フォトダイオード356−2では、赤(R)と青(B)の混色であるマゼンタ(Mg)の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
すなわち、画素100−2においては、緑(G)の成分の光と、マゼンタ(Mg)の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
画素100−3においては、レンズ351−3により集光された光が、G有機光電変換膜352に入射される。G有機光電変換膜352は、レンズ351−3からの入射光のうち、緑(G)の成分の光を吸収して、緑(G)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。G有機光電変換膜352により生成された信号電荷は、画素ピッチに応じて配置されている透明電極353−3により取り出され、電極354−3を介して電荷保持部357−3に保持される。
また、レンズ351−3からの入射光のうち、G有機光電変換膜352を透過した光は、Bカラーフィルタ355−3に入射される。ここで、G有機光電変換膜352を透過する光は、赤(R)の成分の光と、青(B)の成分の光となるので、Bカラーフィルタ355−3によって、青(B)の成分の光が透過され(赤(R)の成分の光がカットされ)、フォトダイオード356−3に入射される。フォトダイオード356−3は、Bカラーフィルタ355−3からの青(B)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。
すなわち、画素100−3においては、緑(G)の成分の光と、青(B)の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
画素100−4においては、画素100−2と同様に、カラーフィルタが形成されていないため、G有機光電変換膜352は、レンズ351−4からの入射光のうち、緑(G)の成分の光を吸収して、緑(G)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。また、フォトダイオード356−4は、G有機光電変換膜352を透過した赤(R)の成分の光と、青(B)の成分の光との混色であるマゼンタ(Mg)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。
すなわち、画素100−4においては、緑(G)の成分の光と、マゼンタ(Mg)の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
以上のようにして、画素100−1乃至100−4により生成された信号電荷は、複数の画素トランジスタからなる読み出し部により読み出されて、後段の信号処理部により処理されることで、画像データとして出力される。ここで、後段の信号処理部においては、画素100−1からの出力に応じた緑(G)の成分と赤(R)の成分に対応した信号と、画素100−3からの出力に応じた緑(G)の成分と青(B)の成分に対応した信号によるRGB信号が処理されることになる。
また、後段の信号処理部においては、画素100−2からの出力によって、緑(G)の成分とマゼンタ(Mg)の成分に対応した信号が得られるので、それらの信号を合成(加算)することで、白(W)の成分に対応したW信号が処理されることになる。同様に、画素100−4からの出力によって、緑(G)の成分とマゼンタ(Mg)の成分に対応した信号が得られるので、それらの信号を合成(加算)することで、白(W)の成分に対応したW信号が処理されることになる。
トランジスタや信号処理部は、シリコン(Si)層358の図中下側に設けられている配線層359内に形成することができる。
図30は、縦型分光型の画素100のさらに他の構成を示す断面図であり、G有機光電変換膜とYe,Cyカラーフィルタが配置された画素100の構造を示す断面図である。画素100−1乃至100−4においては、半導体基板(シリコン基板)上に、フォトダイオード356−1乃至356−4および電荷保持部357−1乃至357−4が形成され、シリコン(Si)層358−1乃至358−4に埋め込まれている。また、半導体基板上には、G有機光電変換膜352が積層され、さらに、レンズ351−1乃至351−4が形成されている。
また、画素100−1乃至100−4のうち、画素100−1には、光が入射する側に対して、G有機光電変換膜352の上側にYeカラーフィルタ91−1が形成され、画素100−3には、光が入射する側に対して、G有機光電変換膜352の上側にCyカラーフィルタ91−3が形成されているが、画素100−2と画素100−4には、カラーフィルタが形成されていない。
画素100−1においては、レンズ351−1により集光された光が、Yeカラーフィルタ91−1に入射される。ここで、Yeカラーフィルタ91−1を透過する光は、イエロー(Ye)の成分の光、すなわち、赤(R)と緑(G)とが混合された光となるので、Yeカラーフィルタ91−1によって、赤(R)と緑(G)とが混合された光が透過され、G有機光電変換膜352に入射される。
G有機光電変換膜352は、Yeカラーフィルタ91−1からの入射光のうち、緑(G)の成分の光を吸収して、緑(G)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。G有機光電変換膜352により生成された信号電荷は、画素ピッチに応じて配置されている透明電極353−1により取り出され、電極354−1を介して電荷保持部357−1に保持される。
また、G有機光電変換膜352を透過した光は、フォトダイオード356−1に入射される。ここで、G有機光電変換膜352を透過する光は、赤(R)の成分の光となるので、フォトダイオード356−1は、G有機光電変換膜352を透過した赤(R)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。
すなわち、画素100−1においては、緑(G)の成分の光と、赤(R)の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
画素100−2においては、レンズ351−2により集光された光が、G有機光電変換膜352に入射される。G有機光電変換膜352は、レンズ351−2からの入射光のうち、緑(G)の成分の光を吸収して、緑(G)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。G有機光電変換膜352により生成された信号電荷は、画素ピッチに応じて配置されている透明電極353−2により取り出され、電極354−2を介して電荷保持部357−2に保持される。
ここで、画素100−2には、カラーフィルタが形成されていないため、レンズ351−2により集光された光は、直接、G有機光電変換膜352に入射され、さらに、G有機光電変換膜352を透過した光が、フォトダイオード356−2に入射される。また、G有機光電変換膜352を透過する光は、赤(R)の成分の光と、青(B)の成分の光となるので、フォトダイオード356−2では、赤(R)と青(B)の混色であるマゼンタ(Mg)の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
すなわち、画素100−2においては、緑(G)の成分の光と、マゼンタ(Mg)の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
画素100−3においては、レンズ351−3により集光された光が、Cyカラーフィルタ91−3に入射される。ここで、Cyカラーフィルタ91−3を透過する光は、シアン(Cy)の成分の光、すなわち、緑(G)と青(B)とが混合された光となるので、Cyカラーフィルタ91−3によって、緑(G)と青(B)とが混合された光がG有機光電変換膜352に入射される。
G有機光電変換膜352は、Cyカラーフィルタ91−3からの入射光のうち、緑(G)の成分の光を吸収して、緑(G)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。G有機光電変換膜352により生成された信号電荷は、画素ピッチに応じて配置されている透明電極353−3により取り出され、電極354−3を介して電荷保持部357−3に保持される。
また、G有機光電変換膜352を透過した光は、フォトダイオード356−3に入射される。ここで、G有機光電変換膜352を透過する光は、青(B)の成分の光となるので、フォトダイオード356−3は、G有機光電変換膜352を透過した青(B)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。
すなわち、画素100−3においては、緑(G)の成分の光と、青(B)の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
画素100−4においては、画素100−2と同様に、カラーフィルタが形成されていないため、G有機光電変換膜352は、レンズ351−4からの入射光のうち、緑(G)の成分の光を吸収して、緑(G)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。また、フォトダイオード356−4は、G有機光電変換膜352を透過した赤(R)の成分の光と、青(B)の成分の光との混色であるマゼンタ(Mg)の成分の光に対応した信号電荷を生成する。
すなわち、画素100−4においては、緑(G)の成分の光と、マゼンタ(Mg)の成分の光に対応した信号電荷が生成される。
以上のようにして、画素100−1乃至100−4により生成された信号電荷は、複数の画素トランジスタからなる読み出し部により読み出されて、後段の信号処理部により処理されることで、画像データとして出力される。ここで、後段の信号処理部においては、画素100−1からの出力に応じた緑(G)の成分と赤(R)の成分に対応した信号と、画素100−3からの出力に応じた緑(G)の成分と青(B)の成分に対応した信号によるRGB信号が処理されることになる。
また、後段の信号処理部においては、画素100−2からの出力によって、緑(G)の成分とマゼンタ(Mg)の成分に対応した信号が得られるので、それらの信号を合成(加算)することで、白(W)の成分に対応したW信号が処理されることになる。同様に、画素100−4からの出力によって、緑(G)の成分とマゼンタ(Mg)の成分に対応した信号が得られるので、それらの信号を合成(加算)することで、白(W)の成分に対応したW信号が処理されることになる。
トランジスタや信号処理部は、シリコン(Si)層358の図中下側に設けられている配線層359内に形成することができる。
本技術は、図28乃至図30に示した縦型分光型の画素100に対しても適用できる。縦型分光型の画素の場合、入射光を殆ど光電変換するため、可視光の利用効率は良く、1画素で複数色の色信号が得られる構造になっている。
図28乃至図30に示した縦型分光型の画素100においても、配線層314(配線層359)に対して、上記した配線106(エアーギャップ221)のパターンを非同期とする本技術を適用できる。
すなわち、配線層314(配線層359)に形成されている配線106のパターンを、異なる画素100内で比較したとき、異なるパターンとなるように配線106を形成することができる。また、配線層314(配線層359)にエアーギャップ221を形成し、エアーギャップ221のパターンを、異なる画素100内で比較したとき、異なるパターンとなるようにエアーギャップ221を形成することができる。
また、図28乃至図30に示した縦型分光型の画素100における読み出しは、図24Aに示した画素共有がない場合の読み出しと同等に考えることができる。すなわち、図28乃至図30に示した縦型分光型の画素100においては、全画素で同じ信号処理が行われ、図24Aを参照して説明した場合と同じく、隣接する画素(隣接する同色の画素)同士は、本技術を適用して配線106(エアーギャップ221)のパターンが異なるパターンとなるように形成される。
図29、図30に示した縦型分光型の画素100の場合も、上記した本技術を適用し、配線106(エアーギャップ221)のパターンが異なるパターンとされる画素は、全画素を対象とすることができる。
また、上記した本技術を適用し、配線106(エアーギャップ221)のパターンが異なるパターンとされる画素は、長波長である赤色を扱うR画素と、マゼンタを扱うMg画素を対象としても良い。または、上記した本技術を適用し、配線106(エアーギャップ221)のパターンが異なるパターンとされる画素は、Mg画素のみを対象としても良い。
<画素の製造>
次に、上述した画素100の製造方法について説明を加える。ここでは、エアーギャップ221が配線形成層間層211−1、配線形成層212−1に形成された画素100を製造する場合を例に挙げ、図31、図32を参照して説明する。
次に、上述した画素100の製造方法について説明を加える。ここでは、エアーギャップ221が配線形成層間層211−1、配線形成層212−1に形成された画素100を製造する場合を例に挙げ、図31、図32を参照して説明する。
工程S1において、シリコン基板101にフォトダイオード102が形成され、配線層105の一部(配線形成層間層211−1)となる絶縁膜が形成される。なお図示はしていないが、シリコン基板101には、フローティングディフュージョンが形成され、絶縁膜(配線層105)には、転送トランジスタが形成されている。
工程S2において、フォトレジストパターン401で、シリコン基板101上に形成されている絶縁膜(配線形成層間層211−1)がエッチングされる。フォトレジストパターン401は、エアーギャップ221が形成される部分がエッチングされるパターンである。また、エアーギャップ221が形成されるパターンは、上記したように、画素100で非同期なパターンとなるように形成されるため、フォトレジストパターン401も、そのようなパターンが形成できるパターンとされる。
工程S3において、絶縁膜(配線形成層間層211−1)上に塗布されていたフォトレジストパターン401が剥離され、カバレッジの悪い成膜方法で、絶縁膜(配線形成層212−1)が形成される。カバレッジの悪い成膜方法を適用することで、形成されたエアーギャップ221内に、絶縁膜を形成する材料が流れ込むようなこと(形成されたエアーギャップ221が絶縁膜を形成する材料で充填されるようなこと)を防ぐことができる。
工程S4において、ダマシンで1層目の配線106が形成される。ここまでの工程で、配線形成層間層211−1と配線形成層212−1が形成され、配線形成層間層211−1にエアーギャップ221が形成されている。さらに、ダマシンにより、配線形成層212−1に配線106が形成される。
工程S5において、配線形成層212−1にエアーギャップ221を形成するために、配線形成層212−1上にフォトレジストパターン402が形成され、配線形成層212−1(絶縁膜)がエッチングされる。このフォトレジストパターン402とエッチングは、工程S2と同様に、エアーギャップ221が、画素100で非同期なパターンで形成されるためのフォトレジストパターン402が形成され、エッチングされる。
工程S6(図32)において、絶縁膜(配線形成層212−1)上に塗布されていたフォトレジストパターン402が剥離され、カバレッジの悪い成膜方法で、絶縁膜(配線形成層間層211−2と配線形成層212−2)が形成される。このようにして、配線形成層212−1にエアーギャップ221が形成される。
なお、配線形成層間層211−2にも、エアーギャップ221を形成する場合、工程S6においては、配線形成層間層211−2が形成され、その後、工程S2と同様の処理(フォトレジストパターンの形成とエッチング)が行われ、工程S3と同様の処理(フォトレジストパターンの剥離、配線形成層212−2の成膜)が行われる。
工程S7において、配線形成層212−2にダマシンで配線106が形成される。工程S8において、配線形成層212−2上に配線形成層間層211−3が成膜される。このようにして、エアーギャップ221が形成される。
なお、配線形成層212−2にも、エアーギャップ221を形成する場合、工程S7の後に、工程S5と同様の処理(フォトレジストパターンの形成とエッチング)が行われ多後、工程S8のフォトレジストパターンの剥離、配線形成層間層211−3の成膜が行われる。
次に、エアーギャップ221が、配線層105を形成する絶縁膜の誘電率とは異なる誘電率を有する絶縁膜、導体、または半導体で形成される場合の画素100の製造について、図33乃至図35を参照して説明する。
図33乃至図35を参照した説明においては、エアーギャップ221が半導体で形成される場合を例に挙げて説明するが、配線層105を形成する絶縁膜の誘電率とは異なる誘電率を有する絶縁膜、導体であっても、同様の工程で形成することができる。また、半導体で形成されるエアーギャップ221を、図33乃至図35では、半導体ギャップ221’とする。
工程S21、工程S22は、図31の工程S1、工程S2と同様のため、その説明は省略する。工程S23において、絶縁膜(配線形成層間層211−1)上に塗布されていたフォトレジストパターン401が剥離され、半導体ギャップ221’を形成するための半導体421が成膜される。
工程S24において、CMP(Chemical Mechanical Polishing)、エッチバック等の方法で、配線形成層間層211−1にある溝に充填されている半導体421以外の半導体421(余分な半導体421)が除去される。
工程S25(図34)において、配線形成層間層211−1上に配線形成層212−1が成膜される。ここまでの工程で、配線形成層間層211−1、配線形成層212−1、半導体ギャップ221’が形成される。
工程S26において、配線形成層212−1にダマシンで配線106が形成される。配線106が形成された後、工程S27において、配線形成層212−1に半導体ギャップ221’を形成するために、配線形成層212−1上にフォトレジストパターン402が形成され、配線形成層212−1(絶縁膜)がエッチングされる。このフォトレジストパターン402とエッチングは、工程S22(また図31のS2)と同様に、半導体ギャップ221’が、画素100で非同期なパターンとなるようにするためのフォトレジストパターン402が形成され、エッチングされる。
工程S28において、絶縁膜(配線形成層212−1)上に塗布されていたフォトレジストパターン402が剥離され、半導体ギャップ221’を形成するための半導体422が成膜される。
工程S29(図35)において、CMP、エッチバック等の方法で、配線形成層212−1上にある余分な半導体422が除去される。
工程S30において、配線形成層間層211−2、配線形成層212−2が成膜され、工程S31において、ダマシンにより、配線形成層212−2に配線106が形成され、工程S32において、配線形成層間層211−3が成膜される。工程S30乃至S32の処理は、工程S6乃至S8(図32)と同様に行うことができる。
なお、配線形成層間層211−2にも、半導体ギャップ221’を形成する場合、工程S30においては、配線形成層間層211−2が形成され、その後、工程S22と同様の処理(フォトレジストパターンの形成とエッチング)が行われ、工程S23と同様の処理(フォトレジストパターンの剥離、半導体421の成膜)が行われ、工程S24と同様の処理(余分な半導体421の除去)が行われる。
なお、配線形成層212−2にも、半導体ギャップ221’を形成する場合、工程S31の後に、工程S27と同様の処理(フォトレジストパターンの形成とエッチング)が行われ、工程S28と同様の処理(フォトレジストパターンの剥離、半導体422の成膜)が行われ、工程S29と同様の処理(余分な半導体422の除去)が行われる。
このようにして半導体ギャップ221’が形成される。
本技術によれば、シリコン基板101を透過し、配線層105内の配線106に反射される反射光により発生する輝度ムラを抑制することができる。また、輝度ムラを抑制することができる画素を製造することができる。
<カメラモジュールの構成>
本技術は、撮像装置への適用に限られるものではない。すなわち、本技術は、撮像装置の他に光学レンズ系等を有するカメラモジュール、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置、撮像機能を有する携帯端末装置(例えばスマートフォンやタブレット型端末)、または画像読取部に撮像装置を用いる複写機など、撮像装置を有する電子機器全般に対して適用可能である。
本技術は、撮像装置への適用に限られるものではない。すなわち、本技術は、撮像装置の他に光学レンズ系等を有するカメラモジュール、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置、撮像機能を有する携帯端末装置(例えばスマートフォンやタブレット型端末)、または画像読取部に撮像装置を用いる複写機など、撮像装置を有する電子機器全般に対して適用可能である。
図36は、撮像装置を有するカメラモジュールの構成例を示す図である。
図36において、カメラモジュール1000は、光学レンズ系1011、撮像装置1012、入出力部1013、DSP(Digital Signal Processor)回路1014、および、CPU1015を1つに組み込んで、モジュールを構成している。
撮像装置1012は、上記した画素100を含み、その構造として、例えば、図1の断面構造が採用されている。撮像装置1012は、光学レンズ系1011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。入出力部1013は、外部との入出力のインターフェースとしての機能を有する。
DSP回路1014は、撮像装置1012から供給される信号を処理する信号処理回路である。CPU1015は、光学レンズ系1011の制御や、入出力部1013との間でデータのやりとりなどを行う。
また、カメラモジュール1001としては、例えば、光学レンズ系1011、撮像装置1012、および、入出力部1013のみでモジュールが構成されるようにしてもよい。この場合、撮像装置1012からの画素信号が入出力部1013を介して出力される。さらに、カメラモジュール1002としては、光学レンズ系1011、撮像装置1012、入出力部1013、および、DSP回路1014によりモジュールが構成されるようにしてもよい。この場合、撮像装置1012からの画素信号は、DSP回路1014により処理され、入出力部1013を介して出力される。
カメラモジュール1000,1001,1002は、以上のように構成される。カメラモジュール1000,1001,1002においては、画質向上のための画素(例えば、図1の画素100)が配置されている撮像装置1012が設けられているため、輝度ムラを抑制し、画質を向上させることが可能となる。
<電子機器の構成>
図37は、撮像装置を有する電子機器の構成例を示す図である。
図37は、撮像装置を有する電子機器の構成例を示す図である。
図37の電子機器2000は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯端末装置などの電子機器である。
図37において、電子機器2000は、撮像装置2001、DSP回路2002、フレームメモリ2003、表示部2004、記録部2005、操作部2006、および、電源部2007から構成される。また、電子機器2000において、DSP回路2002、フレームメモリ2003、表示部2004、記録部2005、操作部2006、および、電源部2007は、バスライン2008を介して相互に接続されている。
撮像装置2001は、図1の画素100を含み、その構造として、例えば、図1の断面構造が採用されている。撮像装置2001は、光学レンズ系(不図示)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。
DSP回路2002は、撮像装置2001から供給される信号を処理する信号処理回路であって、図36のDSP回路1014に対応している。DSP回路2002は、撮像装置2001からの信号を処理して得られる画像データを出力する。フレームメモリ2003は、DSP回路2002により処理された画像データを、フレーム単位で一時的に保持する。
表示部2004は、例えば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなり、撮像装置2001で撮像された動画または静止画を表示する。記録部2005は、撮像装置2001で撮像された動画または静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体に記録する。
操作部2006は、ユーザによる操作に従い、電子機器2000が有する各種の機能についての操作指令を出力する。電源部2007は、DSP回路2002、フレームメモリ2003、表示部2004、記録部2005、および、操作部2006の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
電子機器2000は、以上のように構成される。電子機器2000においては、画質向上のための画素(例えば、図1の画素100)が配置されている撮像装置2001が設けられているため、輝度ムラを抑制し、画質を向上させることが可能となる。
<撮像装置の使用例>
図38は、イメージセンサとしての撮像装置の使用例を示す図である。
図38は、イメージセンサとしての撮像装置の使用例を示す図である。
上述した撮像装置(画素100)は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングするさまざまなケースに使用することができる。すなわち、図38に示すように、上述した、鑑賞の用に供される画像を撮影する鑑賞の分野だけでなく、例えば、交通の分野、家電の分野、医療・ヘルスケアの分野、セキュリティの分野、美容の分野、スポーツの分野、または、農業の分野などにおいて用いられる装置でも、撮像装置を使用することができる。
具体的には、上述したように、鑑賞の分野において、例えば、デジタルカメラやスマートフォン、カメラ機能付きの携帯電話機等の、鑑賞の用に供される画像を撮影するための装置(例えば図37の電子機器2000)で、撮像装置を使用することができる。
交通の分野において、例えば、自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置で、撮像装置を使用することができる。
家電の分野において、例えば、ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、テレビ受像機や冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置で、撮像装置を使用することができる。また、医療・ヘルスケアの分野において、例えば、内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置で、撮像装置を使用することができる。
セキュリティの分野において、例えば、防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置で、撮像装置を使用することができる。また、美容の分野において、例えば、肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置で、撮像装置を使用することができる。
スポーツの分野において、例えば、スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置で、撮像装置を使用することができる。また、農業の分野において、例えば、畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置で、撮像装置を使用することができる。
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上述した複数の実施の形態の全てまたは一部を組み合わせた形態を採用することができる。
また、本技術は、以下のような構成をとることができる。
(1)
フォトダイオードと、
前記フォトダイオードの入射面と対向する面に備えられ、配線が形成された配線層と
を備え、
画素内における前記配線は、異なる画素間で異なるパターンで形成されている
撮像装置。
(2)
画素内における前記配線の配置位置を異なる画素間で比較したとき、異なる配置位置となっている
前記(1)に記載の撮像装置。
(3)
画素内における前記配線の大きさを異なる画素間で比較したとき、異なる大きさとなっている
前記(1)または(2)に記載の撮像装置。
(4)
画素内における前記配線の回転角を異なる画素間で比較したとき、異なる回転角となっている
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の撮像装置。
(5)
画素内における前記配線の形状を異なる画素間で比較したとき、異なる形状となっている
前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の撮像装置。
(6)
前記配線は、周期的に配置され、前記配線の前記周期は、前記配線の周期と前記画素の周期が互いに割り切れない周期とされている
前記(1)に記載の撮像装置。
(7)
前記配線は、折れ曲がりを有する線形状で形成され、前記折れ曲がりの周期は、前記折れ曲がり周期と前記画素の周期が互いに割り切れない周期とされている
前記(1)に記載の撮像装置。
(8)
前記配線は、複数層で形成され、各層の配線は、所定の周期を有して形成され、前記配線の周期は、前記配線の周期と前記画素の周期が互いに割り切れない周期とされている
前記(1)に記載の撮像装置。
(9)
画素内における前記配線と、フローティングディフュージョンの配線との間で発生する配線容量は、一定に保たれている
前記(1)乃至(8)のいずれかに記載の撮像装置。
(10)
少なくとも隣接する同色間の画素内の前記配線のパターンは、前記異なるパターンとされる
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の撮像装置。
(11)
フォトダイオードと、
前記フォトダイオードの入射面と対向する面に備えられ、配線が形成された配線層と
を備え、
前記配線層には、前記配線層を形成する材料の誘電率とは異なる誘電率を有するギャップが形成され、
画素内における前記ギャップは、異なる画素間で異なるパターンで形成されている
撮像装置。
(12)
前記ギャップは、空気、前記配線層を形成する絶縁体の誘電率とは異なる絶縁体、導体、または半導体で形成されている
前記(11)に記載の撮像装置。
(13)
画素内における前記ギャップの配置位置を異なる画素間で比較したとき、異なる配置位置となっている
前記(11)または(12)に記載の撮像装置。
(14)
画素内における前記ギャップの大きさを異なる画素間で比較したとき、異なる大きさとなっている
前記(11)乃至(13)のいずれかに記載の撮像装置。
(15)
画素内における前記ギャップの回転角を異なる画素間で比較したとき、異なる回転角となっている
前記(11)乃至(14)のいずれかに記載の撮像装置。
(16)
画素内における前記ギャップの形状を異なる画素間で比較したとき、異なる形状となっている
前記(11)乃至(15)のいずれかに記載の撮像装置。
(17)
前記ギャップは、周期的に配置され、前記配線の前記周期は、前記配線の周期と前記画素の周期が互いに割り切れない周期とされている
前記(11)乃至(16)のいずれかに記載の撮像装置。
(18)
前記ギャップは、線形状で形成されている
前記(11)に記載の撮像装置。
(19)
前記ギャップは、複数層で形成されている
前記(11)に記載の撮像装置。
(20)
少なくとも隣接する同色間の画素内の前記ギャップのパターンは、前記異なるパターンとされる
前記(11)乃至(19)のいずれかに記載の撮像装置。
(1)
フォトダイオードと、
前記フォトダイオードの入射面と対向する面に備えられ、配線が形成された配線層と
を備え、
画素内における前記配線は、異なる画素間で異なるパターンで形成されている
撮像装置。
(2)
画素内における前記配線の配置位置を異なる画素間で比較したとき、異なる配置位置となっている
前記(1)に記載の撮像装置。
(3)
画素内における前記配線の大きさを異なる画素間で比較したとき、異なる大きさとなっている
前記(1)または(2)に記載の撮像装置。
(4)
画素内における前記配線の回転角を異なる画素間で比較したとき、異なる回転角となっている
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の撮像装置。
(5)
画素内における前記配線の形状を異なる画素間で比較したとき、異なる形状となっている
前記(1)乃至(4)のいずれかに記載の撮像装置。
(6)
前記配線は、周期的に配置され、前記配線の前記周期は、前記配線の周期と前記画素の周期が互いに割り切れない周期とされている
前記(1)に記載の撮像装置。
(7)
前記配線は、折れ曲がりを有する線形状で形成され、前記折れ曲がりの周期は、前記折れ曲がり周期と前記画素の周期が互いに割り切れない周期とされている
前記(1)に記載の撮像装置。
(8)
前記配線は、複数層で形成され、各層の配線は、所定の周期を有して形成され、前記配線の周期は、前記配線の周期と前記画素の周期が互いに割り切れない周期とされている
前記(1)に記載の撮像装置。
(9)
画素内における前記配線と、フローティングディフュージョンの配線との間で発生する配線容量は、一定に保たれている
前記(1)乃至(8)のいずれかに記載の撮像装置。
(10)
少なくとも隣接する同色間の画素内の前記配線のパターンは、前記異なるパターンとされる
前記(1)乃至(9)のいずれかに記載の撮像装置。
(11)
フォトダイオードと、
前記フォトダイオードの入射面と対向する面に備えられ、配線が形成された配線層と
を備え、
前記配線層には、前記配線層を形成する材料の誘電率とは異なる誘電率を有するギャップが形成され、
画素内における前記ギャップは、異なる画素間で異なるパターンで形成されている
撮像装置。
(12)
前記ギャップは、空気、前記配線層を形成する絶縁体の誘電率とは異なる絶縁体、導体、または半導体で形成されている
前記(11)に記載の撮像装置。
(13)
画素内における前記ギャップの配置位置を異なる画素間で比較したとき、異なる配置位置となっている
前記(11)または(12)に記載の撮像装置。
(14)
画素内における前記ギャップの大きさを異なる画素間で比較したとき、異なる大きさとなっている
前記(11)乃至(13)のいずれかに記載の撮像装置。
(15)
画素内における前記ギャップの回転角を異なる画素間で比較したとき、異なる回転角となっている
前記(11)乃至(14)のいずれかに記載の撮像装置。
(16)
画素内における前記ギャップの形状を異なる画素間で比較したとき、異なる形状となっている
前記(11)乃至(15)のいずれかに記載の撮像装置。
(17)
前記ギャップは、周期的に配置され、前記配線の前記周期は、前記配線の周期と前記画素の周期が互いに割り切れない周期とされている
前記(11)乃至(16)のいずれかに記載の撮像装置。
(18)
前記ギャップは、線形状で形成されている
前記(11)に記載の撮像装置。
(19)
前記ギャップは、複数層で形成されている
前記(11)に記載の撮像装置。
(20)
少なくとも隣接する同色間の画素内の前記ギャップのパターンは、前記異なるパターンとされる
前記(11)乃至(19)のいずれかに記載の撮像装置。
100 画素, 101 シリコン基板, 102 フォトダイオード, 103 カラーフィルタ, 104 オンチップレンズ, 105 配線層, 106 配線, 211 配線形成層, 212 配線形成層間層, 221 エアーギャップ
Claims (20)
- フォトダイオードと、
前記フォトダイオードの入射面と対向する面に備えられ、配線が形成された配線層と
を備え、
画素内における前記配線は、異なる画素間で異なるパターンで形成されている
撮像装置。 - 画素内における前記配線の配置位置を異なる画素間で比較したとき、異なる配置位置となっている
請求項1に記載の撮像装置。 - 画素内における前記配線の大きさを異なる画素間で比較したとき、異なる大きさとなっている
請求項1に記載の撮像装置。 - 画素内における前記配線の回転角を異なる画素間で比較したとき、異なる回転角となっている
請求項1に記載の撮像装置。 - 画素内における前記配線の形状を異なる画素間で比較したとき、異なる形状となっている
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記配線は、周期的に配置され、前記配線の前記周期は、前記配線の周期と前記画素の周期が互いに割り切れない周期とされている
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記配線は、折れ曲がりを有する線形状で形成され、前記折れ曲がりの周期は、前記折れ曲がり周期と前記画素の周期が互いに割り切れない周期とされている
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記配線は、複数層で形成され、各層の配線は、所定の周期を有して形成され、前記配線の周期は、前記配線の周期と前記画素の周期が互いに割り切れない周期とされている
請求項1に記載の撮像装置。 - 画素内における前記配線と、フローティングディフュージョンの配線との間で発生する配線容量は、一定に保たれている
請求項1に記載の撮像装置。 - 少なくとも隣接する同色間の画素内の前記配線のパターンは、前記異なるパターンとされる
請求項1に記載の撮像装置。 - フォトダイオードと、
前記フォトダイオードの入射面と対向する面に備えられ、配線が形成された配線層と
を備え、
前記配線層には、前記配線層を形成する材料の誘電率とは異なる誘電率を有するギャップが形成され、
画素内における前記ギャップは、異なる画素間で異なるパターンで形成されている
撮像装置。 - 前記ギャップは、空気、前記配線層を形成する絶縁体の誘電率とは異なる絶縁体、導体、または半導体で形成されている
請求項11に記載の撮像装置。 - 画素内における前記ギャップの配置位置を異なる画素間で比較したとき、異なる配置位置となっている
請求項11に記載の撮像装置。 - 画素内における前記ギャップの大きさを異なる画素間で比較したとき、異なる大きさとなっている
請求項11に記載の撮像装置。 - 画素内における前記ギャップの回転角を異なる画素間で比較したとき、異なる回転角となっている
請求項11に記載の撮像装置。 - 画素内における前記ギャップの形状を異なる画素間で比較したとき、異なる形状となっている
請求項11に記載の撮像装置。 - 前記ギャップは、周期的に配置され、前記配線の前記周期は、前記配線の周期と前記画素の周期が互いに割り切れない周期とされている
請求項11に記載の撮像装置。 - 前記ギャップは、線形状で形成されている
請求項11に記載の撮像装置。 - 前記ギャップは、複数層で形成されている
請求項11に記載の撮像装置。 - 少なくとも隣接する同色間の画素内の前記ギャップのパターンは、前記異なるパターンとされる
請求項11に記載の撮像装置。
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