JP2019087659A - 撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器 - Google Patents

撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器 Download PDF

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博則 星
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賢一 西澤
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Abstract

【課題】入射光の反射光による疑似信号出力を低減させる。【解決手段】撮像素子は、入射光を光電変換する光電変換部を画素毎に備える半導体基板と、半導体基板上に形成された、所定波長の入射光を通過させるカラーフィルタ層と、半導体基板上の画素境界に、カラーフィルタ層よりも高く形成された遮光壁と、シール樹脂を介して配置された、カラーフィルタ層より上面側を保護する保護基板とを備える。本技術は、例えば、CSP構造を有する撮像素子等に適用できる。【選択図】図２

Description

本技術は、撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器に関し、特に、入射光の反射光による疑似信号出力を低減させることができるようにした撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器に関する。
裏面照射型の固体撮像装置において、入射光が隣接画素へ入り込むことを防止するため、カラーフィルタ層より下層に遮光壁を形成した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、カラーフィルタ層の高さまで遮光壁を形成したものもある（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１３−２５１２９２号公報 国際公開第２０１６／１１４１５４号
しかしながら、入射光が半導体基板の表面またはOCL（オンチップレンズ）の表面で反射し、さらに、上側に配置されたカバーガラスやIRカットフィルタで再反射して、固体撮像装置へ再入射するものもあり、フレアやゴーストと呼ばれる疑似信号出力を低減させるためのさらなる工夫が求められている。
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、入射光の反射光による疑似信号出力を低減させることができるようにするものである。
本技術の第１の側面の撮像素子は、入射光を光電変換する光電変換部を画素毎に備える半導体基板と、前記半導体基板上に形成された、所定波長の前記入射光を通過させるカラーフィルタ層と、前記半導体基板上の画素境界に、前記カラーフィルタ層よりも高く形成された遮光壁と、シール樹脂を介して配置された、前記カラーフィルタ層より上面側を保護する保護基板とを備える。
本技術の第２の側面の撮像素子の製造方法は、入射光を光電変換する光電変換部を画素毎に備える半導体基板上に、所定波長の前記入射光を通過させるカラーフィルタ層を形成し、前記半導体基板上の画素境界に、前記カラーフィルタ層よりも高い遮光壁を形成し、前記カラーフィルタ層より上側に、保護基板をシール樹脂を介して接着する。
本技術の第３の側面の電子機器は、入射光を光電変換する光電変換部を画素毎に備える半導体基板と、前記半導体基板上に形成された、所定波長の前記入射光を通過させるカラーフィルタ層と、前記半導体基板上の画素境界に、前記カラーフィルタ層よりも高く形成された遮光壁と、シール樹脂を介して配置された、前記カラーフィルタ層より上面側を保護する保護基板とを備える撮像素子を備える。
本技術の第１乃至第３の側面においては、入射光を光電変換する光電変換部を画素毎に備える半導体基板上に、所定波長の前記入射光を通過させるカラーフィルタ層が形成され、前記半導体基板上の画素境界に、前記カラーフィルタ層よりも高い遮光壁が形成され、保護基板が、前記カラーフィルタ層より上側に、シール樹脂を介して接着される。
撮像素子及び電子機器は、独立した装置であっても良いし、他の装置に組み込まれるモジュールであっても良い。
本技術の第１乃至第３の側面によれば、入射光の反射光による疑似信号出力を低減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。
本技術を適用した実施の形態としての撮像素子の断面図である。 図１の撮像素子の第１構成例を示す断面図である。 本技術を適用した場合の効果を説明する図である。 第１構成例の製造方法について説明する図である。 第１構成例の製造方法について説明する図である。 射出瞳補正を行う場合の配置を説明する図である。 第１構成例の第１変形例を示す断面図である。 第１構成例の第２変形例を示す断面図である。 図１の撮像素子の第２構成例を示す断面図である。 波状構造の効果を説明する図である。 波状構造の効果を説明する図である。 遮光壁の波状構造の形成方法を説明する図である。 第２構成例の製造方法について説明する図である。 第２構成例の製造方法について説明する図である。 第２構成例の第１変形例を示す平面図である。 第２構成例の第１変形例の効果を説明する図である。 第２構成例の第１変形例の形成方法を説明する図である。 第２構成例の第２変形例を示す平面図である。 第２構成例の第２変形例の形成方法を説明する図である。 第２構成例の第１変形例および第２変形例のその他の例を示す平面図である。 図１の撮像素子の第３構成例を示す断面図である。 第３構成例の製造方法について説明する図である。 第３構成例の製造方法について説明する図である。 第３構成例の第１変形例を示す断面図である。 第３構成例の第２変形例を示す断面図である。 図１の撮像素子の第４構成例を示す断面図である。 第４構成例の製造方法について説明する図である。 第４構成例の製造方法について説明する図である。 第４構成例の製造方法について説明する図である。 図１の撮像素子の第５構成例を示す断面図である。 第５構成例の第１変形例を示す断面図である。 第５構成例の第２変形例を示す断面図である。 第５構成例の第３変形例を示す断面図である。 第５構成例の第４変形例を示す断面図である。 遮光壁の高さの設定値を説明する図である。 斜入射特性を示す図である。 画素サイズと突出し量の関係を示す図である。 遮光壁の変形例を示す断面図である。 本開示に係る技術を適用し得る積層型の固体撮像装置の構成例の概要を示す図である。 積層型の固体撮像装置２３０２０の第１の構成例を示す断面図である。 積層型の固体撮像装置２３０２０の第２の構成例を示す断面図である。 積層型の固体撮像装置２３０２０の第３の構成例を示す断面図である。 本開示に係る技術を適用し得る積層型の固体撮像装置の他の構成例を示す断面図である。 本技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。 イメージセンサの使用例を説明する図である。 体内情報取得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 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。 カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 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。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．撮像素子全体の断面図
２．撮像素子の第１構成例
３．第１構成例の製造方法
４．第１構成例の第１変形例
５．第１構成例の第２変形例
６．撮像素子の第２構成例
７．第２構成例の製造方法
８．第２構成例の第１変形例
９．第２構成例の第２変形例
１０．撮像素子の第３構成例
１１．第３構成例の製造方法
１２．第３構成例の第１変形例
１３．第３構成例の第２変形例
１４．撮像素子の第４構成例
１５．第４構成例の製造方法
１６．撮像素子の第５構成例
１７．遮光壁の高さについて
１８．まとめ
１９．撮像基板として適用し得る固体撮像装置の構成例
２０．電子機器への適用例
２１．イメージセンサの使用例
２２．体内情報取得システムへの応用例
２３．内視鏡手術システムへの応用例
２４．移動体への応用例
＜１．撮像素子全体の断面図＞
図１は、本技術を適用した実施の形態としての撮像素子の断面図である。
図１に示される撮像素子１は、入射光を光電変換することにより撮像信号を生成して出力するチップサイズの撮像基板１１を備え、撮像基板１１の光入射面である上面側をカバーガラス２６で保護したCSP（Chip Size Package）構造を有する。図１において、カバーガラス２６の上側から下方向に光が入射され、撮像基板１１で受光される。
撮像基板１１には、シリコン基板等で構成される半導体基板２１の上面であるカバーガラス２６側の面に、光電変換領域２２が形成されている。光電変換領域２２では、入射光を光電変換する光電変換部であるフォトダイオードPD（図２）が画素毎に形成されており、各画素は行列状に２次元配置されている。光電変換領域２２が形成された半導体基板２１の上面には、オンチップレンズ２３が画素単位に形成されている。オンチップレンズ２３の上側には平坦化膜２４が形成されている。カバーガラス２６は、平坦化膜２４の上面にガラスシール樹脂２５を介して接着されている。
撮像基板１１の光電変換領域２２で生成された撮像信号は、半導体基板２１を貫通する貫通電極２７や、半導体基板２１の下面に形成された再配線２８から出力される。貫通電極２７および再配線２８からなる端子部以外の半導体基板２１の下面の領域は、ソルダレジスト２９で覆われている。
なお、図示は省略されているが、再配線２８が形成された半導体基板２１の下面側には、フォトダイオードPDに蓄積された電荷の読み出し等を行う複数の画素トランジスタ、複数の配線層と層間絶縁膜とからなる多層配線層が形成されている。したがって、図１の撮像素子１は、多層配線層が形成された半導体基板２１の表面側とは反対の裏面側からの光を入射させて光電変換する裏面照射型の受光センサである。
貫通電極２７および再配線２８からなる撮像基板１１の端子部は、撮像素子１がマウントされる主基板やインターポーザ基板と、はんだボール等で接続される。
以上のように構成される撮像素子１は、撮像基板１１の光入射面（上面）を保護するカバーガラス２６と撮像基板１１との間が、平坦化膜２４、ガラスシール樹脂２５等で空隙を持たないキャビティレス構造のチップサイズパッケージ（CSP）である。
なお、本実施の形態では、半導体基板２１の上面側を保護する保護基板として、カバーガラス２６を用いた例を説明するが、カバーガラス２６に代えて、例えば、光透過性樹脂基板を用いてもよい。
＜２．撮像素子の第１構成例＞
図２は、図１の撮像素子１の詳細な第１構成例を示す断面図である。
図２は、図１における光電変換領域２２より上部の詳細な構成例を示している。
半導体基板２１の光電変換領域２２には、例えば、ｐ型（第１導電型）の半導体領域に、ｎ型（第２導電型）の半導体領域を画素ごとに形成することにより、入射光を光電変換する光電変換部であるフォトダイオードPDが画素毎に形成されている。
半導体基板２１上の画素境界には、画素間遮光膜５０が形成されている。画素間遮光膜５０の材料は、光を遮光する材料であればよく、遮光性が強く、かつ微細加工、例えばエッチングで精度よく加工できる材料として、例えば、アルミニウム（Al）、タングステン（Ｗ）、銅（Cu）などの金属材料を採用することができる。また、画素間遮光膜５０の材料として、カーボンブラック顔料や、チタンブラック顔料を内添した感光性（光吸収性）を有する樹脂を用いてもよい。
画素間遮光膜５０が形成されていない半導体基板２１上であって、フォトダイオードPD上方には、R（赤）、G（緑）、またはB（青）の波長の入射光を通過させるカラーフィルタ層(以下、CF層と称する。)５１が、画素毎に形成されている。CF層５１の配列としては、R、G、Bの各色が、例えばベイヤ配列により配置されることとするが、シアン(Cy),マゼンタ(Mg),イエロー（Ye）などの補色や、透明（クリア）フィルタなど、その他の色や配列方法でもよい。
なお、半導体基板２１の裏面側（図中上側）の界面には、例えば、ハフニウム酸化（HfO2）膜とシリコン酸化膜の積層膜で構成される反射防止膜を形成し、その上に、画素間遮光膜５０およびCF層５１を形成してもよい。
CF層５１の上には、オンチップレンズ（以下、OCLと称する。）２３が画素ごとに形成されている。OCL２３の上には、入射光を透過させる光透過層である平坦化膜２４が形成されている。
また、画素間遮光膜５０上面の画素境界に、CF層５１、OCL２３、および、平坦化膜２４を画素単位に隔てる遮光壁５２が形成されている。遮光壁５２の材料には、画素間遮光膜５０と同様、アルミニウム（Al）、タングステン（Ｗ）等の金属材料、または、カーボンブラック顔料や、チタンブラック顔料を内添した感光性（光吸収性）を有する樹脂を用いることができる。遮光壁５２は、画素間遮光膜５０上面から、平坦化膜２４と同じ高さまで形成されている。そして、遮光壁５２と平坦化膜２４の上に、ガラスシール樹脂２５およびカバーガラス２６が、その順番で形成されている。ガラスシール樹脂２５は、透明な樹脂であり、撮像基板１１にカバーガラス２６をキャビティレスで接合する。
OCL２３および平坦化膜２４の材料としては、例えば、スチレン系樹脂やアクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、シロキサン系樹脂などの有機材料、SiNやSiONなどの無機材料などが用いられる。平坦化膜２４の屈折率は、OCL２３の屈折率よりも低くなるように、OCL２３および平坦化膜２４の材料がそれぞれ選択される。例えば、スチレン系樹脂の屈折率は１．６程度、アクリル系樹脂の屈折率は１．５程度である。スチレン−アクリル共重合系樹脂の屈折率は１．５〜１．６程度、シロキサン系樹脂の屈折率は１．４５程度である。SiNの屈折率は１．９〜２．０程度であり、SiONの屈折率は１．４５〜１．９程度である。また、OCL２３および平坦化膜２４の屈折率は、カバーガラス２６の屈折率とCF層５１の屈折率の範囲内となるように構成される。カバーガラス２６の屈折率は１．４５程度であり、CF層５１の屈折率は１．６〜１．７程度である。
以上のように、光電変換領域２２のフォトダイオードPD上方では、画素間遮光膜５０上面に形成された遮光壁５２が、CF層５１より上の平坦化膜２４の位置まで形成されている。なお、図１の撮像素子１全体の概略図においては、画素間遮光膜５０および遮光壁５２については省略されていた。
撮像素子１は、IR光をカットした光を入射光とするために、図３に示されるように、光入射側に、ガラス７１に成膜されたIRカットフィルタ７２を配置する構成をとる場合がある。
この場合、入射光が半導体基板２１の界面やOCL２３の表面で反射した反射光が、IRカットフィルタ７２で再反射した光や、カバーガラス２６で再反射した光が、撮像素子１へ入射し、フレアやゴーストの発生要因となり得る。
撮像素子１では、遮光壁５２を、CF層５１よりも高く、平坦化膜２４の上面の位置まで形成することで、カバーガラス２６やIRカットフィルタ７２で再反射して、撮像素子１へ再入射してくる光を反射または吸収させるので、フレアやゴーストと呼ばれる疑似信号出力を低減させることができる。この撮像素子１は、特に、強度が強く、かつ、平行光であるような光を受光する撮像部を必要とする装置、例えば、内視鏡や眼底検査装置の撮像部等に好適に用いることができる。
＜３．第１構成例の製造方法＞
図４および図５を参照して、図２に示した撮像素子１の第１構成例の製造方法について説明する。
初めに、図４のAに示されるように、フォトダイオードPDが画素単位に形成された半導体基板２１の裏面側上面の画素境界部分に、画素間遮光膜５０が形成される。
なお、画素間遮光膜５０を形成する前の工程では、半導体基板２１の裏面側に、フォトダイオードPDを画素単位に形成し、半導体基板２１の表面側に、フォトダイオードPDに蓄積された電荷の読み出し等を行う複数の画素トランジスタTrや、複数の配線層と層間絶縁膜とからなる多層配線層を形成する工程が実施されるが、これらの工程は、一般的な裏面照射型の固体撮像素子を形成する場合と同様であるので、図示および詳細な説明は省略する。
次に、図４のBに示されるように、画素間遮光膜５０を含む半導体基板２１上に、例えばSiO2等の絶縁膜１０１を成膜後、画素間遮光膜５０上の所定部分をエッチング加工することにより、図４のCに示されるように、遮光壁５２を形成する部分が開口された開口部１０２が形成される。
そして、図４のDに示されるように、タングステン（W）などの埋め込み材１０３が、スパッタ等により、開口部１０２の内部に埋め込まれるとともに、絶縁膜１０１上面にも成膜される。遮光壁５２の材料として、例えば、カーボンブラック顔料を含む感光性樹脂（以下、カーボンブラック樹脂という。）を用いる場合には、埋め込み材１０３としてのカーボンブラック樹脂が、回転塗布により、開口部１０２の内部および絶縁膜１０１上面に形成される。
その後、図４のEに示されるように、絶縁膜１０１上面に成膜された埋め込み材１０３が、CMP（Chemical Mechanical Polishing）により除去されることにより遮光壁５２が形成され、図４のFに示されるように、絶縁膜１０１が、例えばウェットエッチングにより除去される。
続いて、図５のAに示されるように、フォトダイオードPD上面に、CF層５１とOCL２３が形成された後、図５のBに示されるように、OCL２３の上面に、遮光壁５２と同じ高さとなるまで、平坦化膜２４が形成される。
最後に、図５のCおよびDに示されるように、平坦化膜２４および遮光壁５２の上面にガラスシール樹脂２５を塗布して、カバーガラス２６が接合される。
第１構成例に係る撮像素子１は、以上のようにして製造することができる。
なお、撮像素子１において、半導体基板２１より上面に形成される、画素間遮光膜５０、CF層５１、遮光壁５２等は、射出瞳補正を行うような配置とすることができる。
図６は、撮像素子１において、射出瞳補正を行う場合の配置を説明する図である。
各画素が行列状に２次元配置された画素アレイ部の中心部の領域では、光学レンズ（図示せず）からの入射光の主光線の入射角が０度となるので、射出瞳補正は行われない。すなわち、図６のBに示されるように、半導体基板２１上面に形成されるCF層５１、OCL２３、および、平坦化膜２４は、フォトダイオードPDの中心と一致するように配置される。
一方、画素アレイ部の周辺部の領域では、光学レンズからの入射光の主光線の入射角がレンズの設計に応じて所定の角度となるので、射出瞳補正が行われる。すなわち、図６のAに示されるように、半導体基板２１上面に形成されるOCL２３、平坦化膜２４、およびCF層５１の中心が、遮光壁５２とともに、フォトダイオードPDの中心より画素アレイ部の中心側にずらして配置される。これにより、画素アレイ部の周辺部の画素において、シェーディングによる感度低下や、隣接画素の入射光の漏れ込み等をさらに抑制することができる。
＜４．第１構成例の第１変形例＞
図７は、図２に示した第１構成例の第１変形例を示している。
図７において、図２と対応する部分については同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略して説明する。
図２で示した第１構成例においては、画素間遮光膜５０上に形成された遮光壁５２が、タングステン（Ｗ）等の金属材料や、カーボンブラック樹脂など、１種類の材料を用いて形成されていた。
これに対して、図７の第１変形例では、遮光壁５２が、上部と下部で異なる材料を用いて形成されている。例えば、遮光壁５２の下部である遮光壁５２Aは、タングステン（Ｗ）等の金属材料を用いて形成され、遮光壁５２の上部である遮光壁５２Bはカーボンブラック樹脂を用いて形成されている。
このように、遮光壁５２は、上部と下部で異なる材料を用いて形成することができる。なお、下部の遮光壁５２Aの材料に、カーボンブラック樹脂を用い、上部の遮光壁５２Bの材料に、タングステン（Ｗ）等の金属材料を用いてもよいが、上部を光吸収性のある樹脂とする方が、より好ましい。また、２種類に限らず、高さ方向に対して３種類以上の材料を使い分けて形成してもよい。
＜５．第１構成例の第２変形例＞
図８は、図２に示した第１構成例の第２変形例を示している。
図８において、図２と対応する部分については同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略して説明する。
図８では、図２で示した第１構成例の遮光壁５２が、遮光壁５２Cに置き換えられている。図８のその他の構成は、図２で示した第１構成例と同様である。
図２で示した第１構成例の遮光壁５２は、画素間遮光膜５０に接する底面から、ガラスシール樹脂２５に接する上面までが同じ厚さ（平面方向の厚さ）で形成されていた。
これに対して、図８の第２変形例では、遮光壁５２Cは、側面が傾斜したテーパ形状となっており、画素間遮光膜５０に接する底面の厚さが最も厚く、ガラスシール樹脂２５に接する上面の厚さが最も薄く形成されている。平面視の遮光壁５２Cは矩形状を有し、遮光壁５２Cより内側の開口面積が、CF層５１側の底面において最小となり、ガラスシール樹脂２５側の上面において最大となる。
このように、遮光壁５２Cの側面をテーパ形状に形成することで、多くの入射光をフォトダイオードPDに取り込むことができるので、感度を向上させることができる。
テーパ形状の遮光壁５２Cは、図４のCの開口部１０２を形成する際、ドライエッチング条件を制御することで、開口部１０２をテーパ形状に形成することができる。テーパ形状の開口部１０２に埋め込み材１０３を埋め込むことで、遮光壁５２Cがテーパ形状となる。
なお、遮光壁５２Cは、タングステン（Ｗ）等の金属材料や、カーボンブラック樹脂など、１種類の材料を用いて形成してもよいし、第１変形例のように、高さ方向で２種類以上の材料を使い分けて形成してもよい。
＜６．撮像素子の第２構成例＞
図９は、図１の撮像素子１の詳細な第２構成例を示す断面図である。
図９において、図２と対応する部分については同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略して説明する。
図９では、図２で示した第１構成例の遮光壁５２が、遮光壁５２Dに置き換えられている。図９のその他の構成は、図２で示した第１構成例と同様である。
図２で示した第１構成例の遮光壁５２の側面の形状が凹凸のない平面となっていたのに対して、図９の遮光壁５２Dの側面の断面視形状が、波状（凹凸状）に形成されている。
これにより、図１０のAに示される平面状の遮光壁５２の場合と比較して、側面の形状が波状の遮光壁５２Dの場合には、図１０のBに示されるように、半導体基板２１上面に入射された光が分散して反射するので、反射光の光強度が低下する。また、図１１に示されるように、遮光壁５２に入射された光も分散して反射するので、反射光の光強度が低下する。
したがって、第２構成例に係る撮像素子１によれば、フレアやゴーストと呼ばれる疑似信号出力をさらに低減させることができる。
＜７．第２構成例の製造方法＞
図１２は、遮光壁５２Dの波状構造の形成方法を説明する図である。
レジストを用いて遮光壁形状を形成する際、通常、定在波を低減するために、レジストの上面および下面に、ARC（anti-reflective-coating）およびBARC（bottom-anti-refrective-coating）を塗布し、半導体基板２１からの反射波を抑制する処理が行われる。図１２のAは、ARCおよびBRACを塗布し、定在波を抑制して形成したレジストの遮光壁形状を示している。
これに対して、波状構造の遮光壁５２Dを形成する場合には、ARCおよびBRACをあえて塗布せず、定在波を利用することで、図１２のBに示されるように、遮光壁５２Dの壁面を波状構造に形成することができる。
図１３および図１４を参照して、図９に示した撮像素子１の第２構成例の製造方法について説明する。
図１３のAは、第１構成例における図４のAと同様に、フォトダイオードPDや多層配線層などが形成された半導体基板２１の裏面側上面の画素境界部分に、画素間遮光膜５０が形成された状態である。
次に、図１３のBに示されるように、半導体基板２１の裏面側上面に、レジスト１２１を塗布し、遮光壁５２Dの形成位置に対応したパターンを有するマスク１２２を用いて露光および現像することにより、遮光壁５２Dの形成位置以外のレジスト１２１が除去される。このレジスト１２１を塗布する際、図１２で説明したように、上面および下面にARCおよびBRACをあえて塗布しないことで、現像後のレジスト１２１が、図１３のCに示されるように、遮光壁５２Dと同じ波状構造となる。レジスト１２１には、例えば、JSR社製の「IX370G」など、高温に耐え得る有機材料を用いることができる。
なお、マスク１２２を用いて露光する際の光照射条件を制御することにより、波状構造のレジスト１２１が、傾きを持ったテーパ形状に形成することができる。したがって、波状構造の遮光壁５２Dにおいても、第１構成例の第２変形例のようにテーパ形状に形成することができる。
次に、図１３のDに示されるように、遮光壁形状に形成されたレジスト１２１と同じ高さ以上の膜厚で絶縁膜１２３を成膜した後、図１３のEに示されるように、CMPにより、レジスト１２１と同じ高さまで絶縁膜１２３が除去される。絶縁膜１２３には、低温成膜が可能なLTO(Low Temperature Oxide)膜を用いることができる。
次に、図１３のFに示されるように、遮光壁形状に形成されたレジスト１２１を剥離すると、絶縁膜１２３に対して開口部１２４が形成される。
図１３のFの状態は、開口部１２４の側面が波状に形成されている点を除いて、第１構成例の製造方法で説明した図４のCの状態と同じである。この後の工程は、第１構成例の製造方法と同様である。
即ち、図１４のAに示されるように、タングステン（W）などの埋め込み材１０３が、開口部１２４の内部に埋め込まれるとともに、絶縁膜１２３上面にも成膜される。
そして、図１４のBに示されるように、絶縁膜１２３上面に成膜された埋め込み材１０３が、CMPにより除去されることにより遮光壁５２Dが形成され、図１４のCに示されるように、絶縁膜１２３が、例えばウェットエッチングにより除去される。
続いて、図１４のDに示されるように、フォトダイオードPD上面に、CF層５１とOCL２３が形成された後、図１４のEに示されるように、平坦化膜２４、ガラスシール樹脂２５、および、カバーガラス２６が形成される。
＜８．第２構成例の第１変形例＞
図１５は、図９に示した第２構成例の第１変形例を示している。
上述した第２構成例では、遮光壁５２Dの側面の断面視形状が、波状に形成されていたが、図１５の遮光壁５２Eのように、側面の平面視形状が波状（鋸歯状）に形成されるように構成してもよい。
図１５は、第２構成例の第１変形例に係る撮像素子１のCF層５１と遮光壁５２Eを、２ｘ２の４画素領域について示した平面図である。
図１５では、遮光壁５２Eの側面の平面視形状が鋸歯状に形成されており、CF層５１の各色は、ベイヤ配列で配置されている。
このように、遮光壁５２Eの側面の平面視形状を鋸歯状に形成することで、遮光壁５２Dと同様の効果を奏することができる。すなわち、図１６に示されるように、遮光壁５２Eに入射された光が分散して反射するので、反射光の光強度を低下させることができ、フレアやゴーストと呼ばれる疑似信号出力を低減させることができる。
図１６のAは、遮光壁５２Eの斜視図に、入射光が反射する様子を示した概念図であり、図１６のBは、遮光壁５２Eの１つの凹部を拡大した平面図に、入射光が反射する様子を示した概念図である。
なお、遮光壁５２Eの側面の平面視形状は、図１５および図１６のように、鋸歯状でもよいし、凹凸の変化点の角が丸みを帯びた波状でもよい。波状には、鋸歯状を含む。
図１５に示した平面視形状が波状（鋸歯状）の遮光壁５２Eの形成方法について説明する。
図１３のBおよびCで説明した、マスク１２２を用いてレジスト１２１を露光および現像し、遮光壁５２Dの形状にパターン形成する工程において、マスク１２２のパターンを、図１５に示した遮光壁５２Eの平面パターンと同じ凹凸形状にすることで、平面視形状が波状の遮光壁５２Eを形成することができる。あるいはまた、マスク１２２のパターンを、図１７に示されるように、OPC（Optical Proximity Correction）を付けた平面パターンとしてもよい。
＜９．第２構成例の第２変形例＞
図１８は、図９に示した第２構成例の第２変形例を示している。
図１５の第１変形例では、遮光壁５２Eの側面の平面視形状が波状に形成されるようにしたが、図１８の遮光壁５２Fのように、円弧の繰り返し形状に形成されるように構成してもよい。
図１８は、第２構成例の第２変形例に係る撮像素子１のCF層５１と遮光壁５２Fを、２ｘ２の４画素領域について示した平面図である。
図１８では、遮光壁５２Fの側面の平面視形状が円弧の繰り返し形状に形成されており、CF層５１の各色は、ベイヤ配列で配置されている。
このように、遮光壁５２Fの側面の平面視形状を円弧の繰り返し形状に形成することで、遮光壁５２Eと同様の効果を奏することができる。すなわち、遮光壁５２Fに入射された光が分散して反射するので、反射光の光強度を低下させることができ、フレアやゴーストと呼ばれる疑似信号出力を低減させることができる。
なお、図１８の例では、遮光壁５２Fは、画素内側に凸の円弧の繰り返し形状の例を示しているが、画素外側に凸の円弧の繰り返し形状でもよい。円弧の繰り返し形状も、波状の形状に含まれる。
図１８に示した平面視形状が円弧の繰り返し形状の遮光壁５２Fの形成方法について説明する。
図１３のBおよびCで説明した、マスク１２２を用いてレジスト１２１を露光および現像し、遮光壁５２Dの形状にパターン形成する工程において、マスク１２２としては、通常、バイナリマスクを用いるが、図１８の円弧の繰り返し形状を形成するためには、ハーフトーンマスク（位相差シフトマスク）が用いられる。
具体的には、図１９に示されるような、遮光壁５２Fの形成位置に対応して、矩形の開口部を所定のピッチで配列したパターンを形成したハーフトーンマスクを用いて、露光および現像することで、平面視形状が円弧の繰り返し形状の遮光壁５２Fを形成することができる。
以上、第２構成例の第１変形例および第２変形例のように、遮光壁５２を、平面視形状が凹凸状に形成することで、フレアやゴーストと呼ばれる疑似信号出力をさらに低減させることができる。
なお、平面視形状が波状の遮光壁５２E、および、円弧の繰り返し形状の遮光壁５２Fを形成する際、図１３のBおよびCに対応する露光および現像の工程において、ARCおよびBARCを塗布し、半導体基板２１からの反射波を抑制すれば、平面視形状のみが、凹凸状の遮光壁５２を形成することができ、ARCおよびBARCを塗布せずに、定在波を利用すれば、断面視形状が凹凸状で、かつ、平面視形状が凹凸状の遮光壁５２を形成することができる。
図１５および図１８に示した例では、ベイヤ配列で配置された全画素の平面視形状を、波状または円弧の繰り返し形状としたが、図２０のAおよびBのように、Rの光を受光するR画素、Gの光を受光するG画素、Bの光を受光するB画素のうち、波長の最も長い光の受光画素であるR画素のみ、平面視形状を、波状または円弧の繰り返し形状としてもよい。
図２０のAは、遮光壁５２の平面視形状を、R画素のみ、鋸歯状の遮光壁５２Eとした平面図である。
図２０のBは、遮光壁５２の平面視形状を、R画素のみ、円弧の繰り返し形状の遮光壁５２Fとした平面図である。
＜１０．撮像素子の第３構成例＞
図２１は、図１の撮像素子１の詳細な第３構成例を示す断面図である。
図２１において、図２と対応する部分については同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略して説明する。
図２１では、図２で示した第１構成例の遮光壁５２が、遮光壁５２Gに置き換えられている。図２１のその他の構成は、図２で示した第１構成例と同様である。
図２で示した第１構成例の遮光壁５２は、CF層５１から、平坦化膜２４の上面であって、ガラスシール樹脂２５に到達する高さまで形成されていたのに対して、図２１の第３構成例の遮光壁５２Gは、CF層５１から、ガラスシール樹脂２５の上面であって、カバーガラス２６に到達する高さまで形成されている。
これにより、入射光の反射光がIRカットフィルタ７２（図３）やカバーガラス２６で再反射した再反射光が、撮像素子１へ入射されることをさらに抑制することができ、フレアやゴーストと呼ばれる疑似信号出力をさらに低減させることができる。
遮光壁５２Gの材料には、上述した第１構成例と同様、アルミニウム（Al）、タングステン（Ｗ）等の金属材料、または、カーボンブラック顔料や、チタンブラック顔料を内添した感光性樹脂を用いることができる。
＜１１．第３構成例の製造方法＞
図２２および図２３を参照して、図２１に示した撮像素子１の第３構成例の製造方法について説明する。
図２２のAは、第１構成例における図４のAと同様に、フォトダイオードPDや多層配線層などが形成された半導体基板２１の裏面側上面の画素境界部分に、画素間遮光膜５０が形成された状態である。
次に、図２２のBに示されるように、フォトダイオードPD上面に、CF層５１とOCL２３が形成された後、図２２のCに示されるように、OCL２３の上面に、平坦化膜２４が形成される。
続いて、図２２のDに示されるように、平坦化膜２４および遮光壁５２の上面にガラスシール樹脂２５が塗布され、図２２のEに示されるように、ガラスシール樹脂２５の上面にレジスト１５１が塗布され、遮光壁５２Gの形成位置に合わせてパターニングされる。
そして、パターニングされたレジスト１５１に基づいて、画素間遮光膜５０が露出するまでガラスシール樹脂２５および平坦化膜２４をエッチング加工することにより、図２２のFに示されるように、遮光壁５２Gを形成する部分が開口された開口部１５２が形成される。
そして、図２３のAに示されるように、タングステンまたはカーボンブラック樹脂などの埋め込み材１０３が、開口部１５２の内部に埋め込まれるとともに、ガラスシール樹脂２５上面にも成膜される。
次に、図２３のBに示されるように、ドライエッチング等により、ガラスシール樹脂２５上面に成膜された埋め込み材１０３を除去すると、遮光壁５２Gが形成される。この状態では、遮光壁５２Gの高さは、ガラスシール樹脂２５よりも僅かに低くなっている。
図２３のCに示されるように、ガラスシール樹脂２５をCMP等により削って、ガラスシール樹脂２５と遮光壁５２Gの高さを揃えた後、図２３のDに示されるように、カバーガラス２６を接着し、第３構成例に係る撮像素子１が完成する。
なお、図２３のEに示されるように、遮光壁５２Gの高さがガラスシール樹脂２５よりも低い状態のまま、カバーガラス２６を接着してもよい。
第３構成例に係る撮像素子１においても、画素アレイ部の周辺部の領域では、OCL２３、平坦化膜２４、およびCF層５１の中心を、遮光壁５２とともに、フォトダイオードPDの中心より画素アレイ部の中心側にずらして配置し、射出瞳補正を行うことができる。
＜１２．第３構成例の第１変形例＞
図２４は、図２１に示した第３構成例の第１変形例を示している。
図２４において、図２１と対応する部分については同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略して説明する。
図２１で示した第３構成例においては、画素間遮光膜５０上に形成された遮光壁５２Gが、タングステン（Ｗ）等の金属材料や、カーボンブラック樹脂など、１種類の材料を用いて形成されていた。
これに対して、図２４の第１変形例では、遮光壁５２Gが、上部と下部で異なる材料を用いて形成されている。例えば、遮光壁５２Gの下部である遮光壁５２g１は、タングステン（Ｗ）等の金属材料を用いて形成され、遮光壁５２Gの上部である遮光壁５２g２はカーボンブラック樹脂を用いて形成されている。
このように、遮光壁５２Gは、上部と下部で異なる材料を用いて形成することができる。なお、下部の遮光壁５２g１の材料に、カーボンブラック樹脂を用い、上部の遮光壁５２g２の材料に、タングステン（Ｗ）等の金属材料を用いてもよいが、上部を光吸収性のある樹脂とする方が、より好ましい。また、２種類に限らず、高さ方向に対して３種類以上の材料を使い分けて形成してもよい。
＜１３．第３構成例の第２変形例＞
図２５は、図２１に示した第３構成例の第２変形例を示している。
図２５において、図２１と対応する部分については同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略して説明する。
図２５では、図２１で示した第３構成例の遮光壁５２Gが、遮光壁５２Hに置き換えられている。図２５のその他の構成は、図２１で示した第３構成例と同様である。
図２１で示した第３構成例の遮光壁５２Gは、画素間遮光膜５０に接する底面から、カバーガラス２６に接する上面までが同じ厚さ（平面方向の厚さ）で形成されていた。
これに対して、図２５の第２変形例では、遮光壁５２Hは、側面が傾斜したテーパ形状となっており、画素間遮光膜５０に接する底面の厚さが最も厚く、カバーガラス２６に接する上面の厚さが最も薄く形成されている。平面視の遮光壁５２Hは矩形状を有し、遮光壁５２Hより内側の開口面積が、CF層５１側の底面において最小となり、カバーガラス２６側の上面において最大となる。
このように、遮光壁５２Hの側面をテーパ形状に形成することで、多くの入射光をフォトダイオードPDに取り込むことができるので、感度を向上させることができる。
なお、遮光壁５２Hは、タングステン（Ｗ）等の金属材料や、カーボンブラック樹脂など、１種類の材料を用いて形成してもよいし、第１変形例のように、高さ方向で２種類以上の材料を使い分けて形成してもよい。
＜１４．撮像素子の第４構成例＞
図２６は、図１の撮像素子１の詳細な第４構成例を示す断面図である。
図２６において、上述した他の構成例と対応する部分については同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略して説明する。
図２６では、図２１で示した第３構成例の遮光壁５２Gが、遮光壁５２Jに置き換えられている。図２６のその他の構成は、図２１で示した第３構成例と同様である。
図２１で示した第３構成例の遮光壁５２Gの側面の断面視形状が凹凸のない平面となっていたのに対して、図２６の遮光壁５２Jの側面の断面視形状が、波状（凹凸状）に形成されている。
図９で示した第２構成例と比較すると、図２６の遮光壁５２Jの側面が波状に形成されている点で第２構成例と共通し、第４構成例の遮光壁５２Jは、CF層５１から、カバーガラス２６の下面（ガラスシール樹脂２５の上面）まで形成されているのに対して、第２構成例の遮光壁５２Dは、CF層５１から、平坦化膜２４の上面の位置（ガラスシール樹脂２５の下面）まで形成されている点で相違する。
したがって、第４構成例は、上述した第２構成例と第３構成例の両方の特徴を備え、それら両方の作用効果を奏する。すなわち、遮光壁５２Jが、より高く形成されることにより、再反射光が撮像素子１へ入射されることをさらに抑制し、かつ、側面の断面視形状が波状に形成されていることにより、反射光の光強度をさらに低下させることができる。
＜１５．第４構成例の製造方法＞
図２７乃至図２９を参照して、図２６に示した撮像素子１の第４構成例の製造方法について説明する。
図２７のAは、第１構成例における図４のAと同様に、フォトダイオードPDや多層配線層などが形成された半導体基板２１の裏面側上面の画素境界部分に、画素間遮光膜５０が形成された状態である。
次に、図２７のBに示されるように、フォトダイオードPD上面に、CF層５１とOCL２３が形成された後、図２７のCに示されるように、OCL２３の上面にレジスト１２１が塗布され、遮光壁５２Jの形成位置に対応したパターンを有するマスク１２２を用いて、レジスト１２１が露光および現像される。これにより、図２７のDに示されるように、遮光壁５２Jの形成位置以外のレジスト１２１が除去され、レジスト１２１が遮光壁５２Jと同じ、波状構造となる。
次に、図２７のEに示されるように、遮光壁形状に形成されたレジスト１２１と同じ高さ以上の膜厚で、平坦化膜２４を成膜した後、図２７のFに示されるように、CMPにより、レジスト１２１と同じ高さまで平坦化膜２４が除去される。
次に、図２８のAに示されるように、遮光壁形状に形成されたレジスト１２１を剥離すると、平坦化膜２４に対して開口部１７１が形成される。
次に、図２８のBに示されるように、タングステン、カーボンブラック樹脂などの埋め込み材１０３が、開口部１７１の内部に埋め込まれるとともに、平坦化膜２４上面にも成膜される。
そして、図２８のCに示されるように、平坦化膜２４上面に成膜された埋め込み材１０３がCMPにより除去されることにより、遮光壁５２Jの一部（下部）である遮光壁５２Jaが形成される。
続いて、図２８のDに示されるように、遮光壁５２Jaおよび絶縁膜１２３の上面に、レジスト１７２を塗布し、遮光壁５２Jの形成位置に対応したパターンを有するマスク１２２を用いて露光および現像することにより、図２８のEに示されるように、遮光壁５２Jの形成位置以外のレジスト１７２が除去され、レジスト１７２が遮光壁５２Jと同じ、波状構造となる。レジスト１７２には、例えば、JSR社製の「IX370G」など、高温に耐え得る有機材料を用いることができる。
次に、図２９のAに示されるように、遮光壁形状に形成されたレジスト１７２と同じ高さ以上の膜厚でガラスシール樹脂２５を成膜した後、図２９のBに示されるように、遮光壁形状に形成されたレジスト１７２を剥離すると、ガラスシール樹脂２５に対して開口部１７３が形成される。
次に、図２９のCに示されるように、タングステン、カーボンブラック樹脂などの埋め込み材１７４が、開口部１７３の内部に埋め込まれるとともに、ガラスシール樹脂２５上面にも成膜される。
そして、図２９のDに示されるように、ガラスシール樹脂２５上面に成膜された埋め込み材１７４がCMPにより除去されることにより、遮光壁５２Jの残りの上部である遮光壁５２Jbが形成される。平坦化膜２４と同層に形成した遮光壁５２Jaと、ガラスシール樹脂２５と同層に形成した遮光壁５２Jbとにより、遮光壁５２Jが構成される。
最後に、図２９のEに示されるように、ガラスシール樹脂２５と遮光壁５２Jの上面に、カバーガラス２６を接着して、第４構成例に係る撮像素子１が完成する。
＜１６．撮像素子の第５構成例＞
図３０は、図１の撮像素子１の詳細な第５構成例を示す断面図である。
図３０において、図２に示した第１構成例と対応する部分については同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略して説明する。
図３０では、図２においてCF層５１と平坦化膜２４の間に形成されていたOCL２３が省略され、CF層５１とガラスシール樹脂２５の間が、平坦化膜２４のみで形成されている。図３０のその他の構成は、図２で示した第１構成例と同様である。このように、OCL２３は省略することができるのは、遮光壁５２が光導波路の役割を持つためである。
なお、CF層５１とガラスシール樹脂２５の間を、平坦化膜２４の材料ではなく、OCL２３の材料で埋めてもよい。また、ガラスシール樹脂２５で埋めてもよい。すなわち、CF層５１とガラスシール樹脂２５の間を、レンズ形状を作らずに、OCL２３、平坦化膜２４、ガラスシール樹脂２５のいずれかの材料を用いた光透過層とすればよい。CF層５１とガラスシール樹脂２５の間の光透過層の屈折率は、カバーガラス２６の屈折率と、CF層５１の屈折率の間であればよい。
遮光壁５２は、タングステン（Ｗ）等の金属材料や、カーボンブラック樹脂など、１種類の材料を用いて形成することができることは勿論、図７に示した第１構成例の第１変形例と同様に、上部と下部で異なる種類の材料を使い分けて形成してもよい。
第５構成例においても、CF層５１よりも高く、平坦化膜２４の上面の位置まで形成した遮光壁５２を備えることで、フレアやゴーストと呼ばれる疑似信号出力を低減させることができる。
このOCL２３を省略した構成は、上述したその他の構成例および変形例に適用することができる。
図３１は、OCL２３を省略した構成を、図７に示した第１構成例の第１変形例に適用した断面図である。
図３２は、OCL２３を省略した構成を、図８に示した第１構成例の第２変形例に適用した断面図である。
図３３は、OCL２３を省略した構成を、図９に示した第２構成例に適用した断面図である。
図３４は、OCL２３を省略した構成を、図２１に示した第３構成例に適用した断面図である。
図示は省略するが、図２４に示した第３構成例の第１変形例、図２５に示した第３構成例の第２変形例、図２６に示した第４構成例、および、それらの変形例についても同様に、OCL２３を省略した構成を適用することができる。
＜１７．遮光壁の高さについて＞
次に、図３５を参照して、遮光壁５２の高さの設定値について説明する。
遮光壁５２は、少なくともCF層５１よりも高く形成されることで、フレアやゴーストと呼ばれる疑似信号出力を低減させることができるが、OCL２３と同じか、または、OCL２３よりも高く形成することで、さらに疑似信号出力を低減させることができる。
遮光壁５２の高さをOCL２３よりも高く形成する場合の遮光壁５２の高さは、カットしたい入射光の入射角度に応じて決定することができる。具体的には、図３５に示されるように、遮光壁５２のOCL２３よりも上側に突出た部分の突出し量をHs、画素サイズをCs、入射光の入射角度をθとして、遮光壁５２の突出し量Hsが、入射角度θと画素サイズCsを用いて、以下の式（１）により計算される。
Hs＝(Cs/2) x tan(90-θ) ・・・・・（１）
上記の式（１）の入射角度θには、カットしたい入射角度が代入される。例えば、入射角度６０°以上の入射光をカットしたい場合には、θに60が代入される。
図３６は、遮光壁５２の高さをOCL２３と同程度として、R,G,Bの色ごとに、入射光の入射角度θに対する出力感度の関係を示した斜入射特性を示している。
図３６の斜入射特性によれば、R画素の破線で囲まれた部分である、40度以上の入射角度において、ゴースト成分により出力感度が高くなっており、遮光壁５２を高くする必要があることが分かる。
また、図３６の斜入射特性によれば、R画素、G画素、および、B画素のうち、R画素において、ゴースト成分の影響が大きいことが分かる。そのため、図２０に示したように、遮光壁５２の平面視形状を凹凸状に形成する構造を、R画素のみに設けた場合でも十分な効果を発揮する。
図３７は、式（１）において、入射角度θを60とした場合の、画素サイズCsと突出し量Hsの関係を示した図である。画素サイズCsが大きくなるほど、突出し量Hsも大きくする必要がある。
なお、上述したように、遮光壁５２の突出し量Hsは、画素サイズCsと、カットしたい入射角度θに応じて、式（１）で計算される量を少なくとも確保すればよいので、例えば、図３８に示されるように、遮光壁５２の最上面が、ガラスシール樹脂２５に接しない構造もあり得る。平坦化膜２４の厚みを厚く形成し、遮光壁５２と高さを合わせない場合には、図３８のような構造となる。
＜１８．まとめ＞
以上のように、図１の撮像素子１は、入射光を光電変換するフォトダイオードPDを画素毎に備える半導体基板２１と、半導体基板２１上に形成された、所定波長の入射光を通過させるCF層５１と、半導体基板２１上の画素境界に、CF層５１よりも高く形成された遮光壁５２と、ガラスシール樹脂２５を介して配置された、CF層５１より上面側を保護するカバーガラス２６とを備える。
遮光壁５２を、CF層５１よりも高く形成することで、カバーガラス２６やIRカットフィルタ７２で再反射して、撮像素子１へ再入射してくる光を反射または吸収させることができるので、フレアやゴーストと呼ばれる疑似信号出力を低減させることができる。
＜１９．撮像基板として適用し得る固体撮像装置の構成例＞
上述した撮像基板１１としては、以下のような非積層型の固体撮像装置や、複数の基板を積層して構成する積層型の固体撮像装置を適用することができる。
図３９は、撮像基板１１として適用し得る固体撮像装置の構成例の概要を示す図である。
図３９のＡは、非積層型の固体撮像装置の概略構成例を示している。固体撮像装置23010は、図３９のＡに示すように、１枚のダイ（半導体基板）23011を有する。このダイ23011には、画素がアレイ状に配置された画素領域23012と、画素の駆動その他の各種の制御を行う制御回路23013と、信号処理するためのロジック回路23014とが搭載されている。
図３９のＢ及びＣは、積層型の固体撮像装置の概略構成例を示している。固体撮像装置23020は、図１４のＢ及びＣに示すように、センサダイ23021とロジックダイ23024との2枚のダイが積層され、電気的に接続されて、１つの半導体チップとして構成されている。
図３９のＢでは、センサダイ23021には、画素領域23012と制御回路23013が搭載され、ロジックダイ23024には、信号処理を行う信号処理回路を含むロジック回路23014が搭載されている。
図３９のＣでは、センサダイ23021には、画素領域23012が搭載され、ロジックダイ23024には、制御回路23013及びロジック回路23014が搭載されている。
図４０は、積層型の固体撮像装置23020の第１の構成例を示す断面図である。
センサダイ23021には、画素領域23012となる画素を構成するPD（フォトダイオード）や、FD（フローティングディフュージョン）、Tr（MOS FET）、及び、制御回路23013となるTr等が形成される。さらに、センサダイ23021には、複数層、本例では３層の配線23110を有する配線層23101が形成される。なお、制御回路23013（となるTr）は、センサダイ23021ではなく、ロジックダイ23024に構成することができる。
ロジックダイ23024には、ロジック回路23014を構成するTrが形成される。さらに、ロジックダイ23024には、複数層、本例では３層の配線23170を有する配線層23161が形成される。また、ロジックダイ23024には、内壁面に絶縁膜23172が形成された接続孔23171が形成され、接続孔23171内には、配線23170等と接続される接続導体23173が埋め込まれる。
センサダイ23021とロジックダイ23024とは、互いの配線層23101及び23161が向き合うように貼り合わされ、これにより、センサダイ23021とロジックダイ23024とが積層された積層型の固体撮像装置23020が構成されている。センサダイ23021とロジックダイ23024とが貼り合わされる面には、保護膜等の膜23191が形成されている。
センサダイ23021には、センサダイ23021の裏面側（PDに光が入射する側）（上側）からセンサダイ23021を貫通してロジックダイ23024の最上層の配線23170に達する接続孔23111が形成される。さらに、センサダイ23021には、接続孔23111に近接して、センサダイ23021の裏面側から１層目の配線23110に達する接続孔23121が形成される。接続孔23111の内壁面には、絶縁膜23112が形成され、接続孔23121の内壁面には、絶縁膜23122が形成される。そして、接続孔23111及び23121内には、接続導体23113及び23123がそれぞれ埋め込まれる。接続導体23113と接続導体23123とは、センサダイ23021の裏面側で電気的に接続され、これにより、センサダイ23021とロジックダイ23024とが、配線層23101、接続孔23121、接続孔23111、及び、配線層23161を介して、電気的に接続される。
図４１は、積層型の固体撮像装置23020の第２の構成例を示す断面図である。
固体撮像装置23020の第２の構成例では、センサダイ23021に形成する１つの接続孔23211によって、センサダイ23021（の配線層23101（の配線23110））と、ロジックダイ23024（の配線層23161（の配線23170））とが電気的に接続される。
すなわち、図４１では、接続孔23211が、センサダイ23021の裏面側からセンサダイ23021を貫通してロジックダイ23024の最上層の配線23170に達し、且つ、センサダイ23021の最上層の配線23110に達するように形成される。接続孔23211の内壁面には、絶縁膜23212が形成され、接続孔23211内には、接続導体23213が埋め込まれる。上述の図４０では、２つの接続孔23111及び23121によって、センサダイ23021とロジックダイ23024とが電気的に接続されるが、図４１では、１つの接続孔23211によって、センサダイ23021とロジックダイ23024とが電気的に接続される。
図４２は、積層型の固体撮像装置23020の第３の構成例を示す断面図である。
図４２の固体撮像装置23020は、センサダイ23021とロジックダイ23024とが貼り合わされる面に、保護膜等の膜23191が形成されていない点で、センサダイ23021とロジックダイ23024とが貼り合わされる面に、保護膜等の膜23191が形成されている図１７の場合と異なる。
図４２の固体撮像装置23020は、配線23110及び23170が直接接触するように、センサダイ23021とロジックダイ23024とを重ね合わせ、所要の加重をかけながら加熱し、配線23110及び23170を直接接合することで構成される。
図４３は、本開示に係る技術を適用し得る積層型の固体撮像装置の他の構成例を示す断面図である。
図４３では、固体撮像装置23401は、センサダイ23411と、ロジックダイ23412と、メモリダイ23413との3枚のダイが積層された３層の積層構造になっている。
メモリダイ23413は、例えば、ロジックダイ23412で行われる信号処理において一時的に必要となるデータの記憶を行うメモリ回路を有する。
図４３では、センサダイ23411の下に、ロジックダイ23412及びメモリダイ23413が、その順番で積層されているが、ロジックダイ23412及びメモリダイ23413は、逆順、すなわち、メモリダイ23413及びロジックダイ23412の順番で、センサダイ23411の下に積層することができる。
なお、図４３では、センサダイ23411には、画素の光電変換部となるPDや、画素Trのソース／ドレイン領域が形成されている。
PDの周囲にはゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成され、ゲート電極と対のソース／ドレイン領域により画素Tr23421、画素Tr23422が形成されている。
PDに隣接する画素Tr23421が転送Trであり、その画素Tr23421を構成する対のソース／ドレイン領域の一方がFDになっている。
また、センサダイ23411には、層間絶縁膜が形成され、層間絶縁膜には、接続孔が形成される。接続孔には、画素Tr23421、及び、画素Tr23422に接続する接続導体23431が形成されている。
さらに、センサダイ23411には、各接続導体23431に接続する複数層の配線23432を有する配線層23433が形成されている。
また、センサダイ23411の配線層23433の最下層には、外部接続用の電極となるアルミパッド23434が形成されている。すなわち、センサダイ23411では、配線23432よりもロジックダイ23412との接着面23440に近い位置にアルミパッド23434が形成されている。アルミパッド23434は、外部との信号の入出力に係る配線の一端として用いられる。
さらに、センサダイ23411には、ロジックダイ23412との電気的接続に用いられるコンタクト23441が形成されている。コンタクト23441は、ロジックダイ23412のコンタクト23451に接続されるとともに、センサダイ23411のアルミパッド23442にも接続されている。
そして、センサダイ23411には、センサダイ23411の裏面側（上側）からアルミパッド23442に達するようにパッド孔23443が形成されている。
撮像基板１１は、以上のような固体撮像装置の構造を適用することができる。
＜２０．電子機器への適用例＞
本開示に係る技術は、固体撮像装置への適用に限られるものではない。即ち、本開示に係る技術は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に固体撮像装置を用いる複写機など、画像取込部（光電変換部）に固体撮像装置を用いる電子機器全般に対して適用可能である。固体撮像装置は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
図４４は、本開示に係る技術を適用した電子機器としての、撮像装置の構成例を示すブロック図である。
図４４の撮像装置３００は、レンズ群などからなる光学部３０１、図１の撮像素子１の構成が採用される固体撮像装置（撮像デバイス）３０２、およびカメラ信号処理回路であるDSP(Digital Signal Processor)回路３０３を備える。また、撮像装置３００は、フレームメモリ３０４、表示部３０５、記録部３０６、操作部３０７、および電源部３０８も備える。DSP回路３０３、フレームメモリ３０４、表示部３０５、記録部３０６、操作部３０７および電源部３０８は、バスライン３０９を介して相互に接続されている。
光学部３０１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで固体撮像装置３０２の撮像面上に結像する。固体撮像装置３０２は、光学部３０１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。この固体撮像装置３０２として、図１の撮像素子１、即ち、入射光の反射光による疑似信号出力を低減させたイメージセンサパッケージを用いることができる。
表示部３０５は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)や有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等の薄型ディスプレイで構成され、固体撮像装置３０２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部３０６は、固体撮像装置３０２で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
操作部３０７は、ユーザによる操作の下に、撮像装置３００が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部３０８は、DSP回路３０３、フレームメモリ３０４、表示部３０５、記録部３０６および操作部３０７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。
上述したように、固体撮像装置３０２として、上述した撮像素子１のCSP構造を採用することで、入射光の反射光による疑似信号出力を低減させることができる。従って、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、さらには携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールなどの撮像装置３００においても、高画質の画像を生成して出力することができる。
＜２１．イメージセンサの使用例＞
図４５は、上述の撮像素子１を用いたイメージセンサの使用例を示す図である。
上述のイメージセンサPKG１を用いたイメージセンサは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
＜２２．体内情報取得システムへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、上述したように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、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムに適用されてもよい。
図４６は、本開示に係る技術が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得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。
体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図４６では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Ｎｏｉｓｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）処理及び／若しくは手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得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１０１１２に適用され得る。具体的には、撮像部１０１１２として、上述した撮像素子１を適用することができる。撮像部１０１１２に本開示に係る技術を適用することにより、フレアやゴーストと呼ばれる疑似信号出力を低減させることができるため、高画質な体内画像を生成することができ、検査精度の向上に貢献することができる。
＜２３．内視鏡手術システムへの応用例＞
本開示に係る技術は、例えば、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
図４７は、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概略的な構成の一例を示す図である。
図４７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帯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４８は、図４７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は、撮像素子で構成される。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、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用され得る。具体的には、撮像部１１４０２として、上述した撮像素子１を適用することができる。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、フレアやゴーストと呼ばれる疑似信号出力を低減させることができるため、術者が術部を確実に確認することが可能になる。
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。
＜２４．移動体への応用例＞
さらに、本開示に係る技術は、例えば、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、ロボット等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４９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４９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４９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５０は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図５０では、車両１２１００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。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、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５０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、本開示に係る技術が適用され得る車両制御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１２０３１に適用され得る。具体的には、撮像部１２０３１として、上述した撮像素子１を適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、フレアやゴーストと呼ばれる疑似信号出力を低減させることができるので、より見やすい撮影画像を得ることができるため、車両の安全性の向上に貢献することができる。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、本明細書に記載されたもの以外の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
入射光を光電変換する光電変換部を画素毎に備える半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された、所定波長の前記入射光を通過させるカラーフィルタ層と、
前記半導体基板上の画素境界に、前記カラーフィルタ層よりも高く形成された遮光壁と、
シール樹脂を介して配置された、前記カラーフィルタ層より上面側を保護する保護基板と
を備える撮像素子。
（２）
前記カラーフィルタ層の上にオンチップレンズをさらに備え、
前記遮光壁は、前記オンチップレンズと同じか、または、前記オンチップレンズよりも高く形成されている
前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
前記遮光壁は、前記シール樹脂に到達する高さまで形成されている
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）
前記遮光壁は、前記保護基板に到達する高さまで形成されている
前記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（５）
前記遮光壁は、上部に行くほど断面の厚さが薄く形成されている
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の撮像素子。
（６）
前記オンチップレンズと前記シール樹脂との間に、前記入射光を透過させる光透過層をさらに備え、
前記光透過層の屈折率は、前記オンチップレンズの屈折率よりも低い
前記（２）乃至（５）のいずれかに記載の撮像素子。
（７）
前記カラーフィルタ層と前記シール樹脂との間に、前記入射光を透過させる光透過層をさらに備え、
前記光透過層の屈折率は、前記保護基板の屈折率と、前記カラーフィルタ層の屈折率の間である
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の撮像素子。
（８）
前記遮光壁の高さは、所定の入射角以上の前記入射光をカットする高さである
前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の撮像素子。
（９）
前記カラーフィルタ層の上にオンチップレンズをさらに備え、
前記オンチップレンズよりも上側の前記遮光壁の高さを突出し量として、前記遮光壁の前記突出し量は、
(画素サイズ/2)×tan(90−カットしたい前記入射光の角度)
である
前記（８）に記載の撮像素子。
（１０）
前記遮光壁の平面視の形状が、凹凸状に形成されている画素を含む
前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の撮像素子。
（１１）
前記凹凸状に形成されている画素は、R画素である
前記（１０）に記載の撮像素子。
（１２）
前記凹凸状に形成されている画素は、全画素である
前記（１０）に記載の撮像素子。
（１３）
前記凹凸状は、鋸歯状である
前記（１０）乃至（１２）のいずれかに記載の撮像素子。
（１４）
前記遮光壁の断面視の形状が、波状に形成されている
前記（１）乃至（１３）のいずれかに記載の撮像素子。
（１５）
前記遮光壁は、光を吸収する材料および金属材料の一方または両方を用いて形成されている
前記（１）乃至（１４）のいずれかに記載の撮像素子。
（１６）
前記遮光壁は、光を吸収する材料および金属材料の両方を用いて形成され、
前記遮光壁の下部の材料が前記金属材料で、上部の材料が前記光を吸収する材料である
前記（１５）に記載の撮像素子。
（１７）
前記光を吸収する材料は、カーボンブラックであり、
前記金属材料は、タングステンである
前記（１５）または（１６）に記載の撮像素子。
（１８）
入射光を光電変換する光電変換部を画素毎に備える半導体基板上に、所定波長の前記入射光を通過させるカラーフィルタ層を形成し、
前記半導体基板上の画素境界に、前記カラーフィルタ層よりも高い遮光壁を形成し、
前記カラーフィルタ層より上側に、保護基板をシール樹脂を介して接着する
撮像素子の製造方法。
（１９）
入射光を光電変換する光電変換部を画素毎に備える半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された、所定波長の前記入射光を通過させるカラーフィルタ層と、
前記半導体基板上の画素境界に、前記カラーフィルタ層よりも高く形成された遮光壁と、
シール樹脂を介して配置された、前記カラーフィルタ層より上面側を保護する保護基板と
を備える撮像素子
を備える電子機器。
１ 撮像素子， １１ 撮像基板， PD フォトダイオード， ２１ 半導体基板， ２２ 光電変換領域， ２３ オンチップレンズ（OCL）， ２４ 平坦化膜， ２５ ガラスシール樹脂， ２６ カバーガラス， ５０ 画素間遮光膜， ５１ カラーフィルタ層（CF層）， ５２（５２A乃至５２J） 遮光壁， ３００ 撮像装置， ３０２ 固体撮像装置

Claims (19)

  1. 入射光を光電変換する光電変換部を画素毎に備える半導体基板と、
    前記半導体基板上に形成された、所定波長の前記入射光を通過させるカラーフィルタ層と、
    前記半導体基板上の画素境界に、前記カラーフィルタ層よりも高く形成された遮光壁と、
    シール樹脂を介して配置された、前記カラーフィルタ層より上面側を保護する保護基板と
    を備える撮像素子。
  2. 前記カラーフィルタ層の上にオンチップレンズをさらに備え、
    前記遮光壁は、前記オンチップレンズと同じか、または、前記オンチップレンズよりも高く形成されている
    請求項１に記載の撮像素子。
  3. 前記遮光壁は、前記シール樹脂に到達する高さまで形成されている
    請求項１に記載の撮像素子。
  4. 前記遮光壁は、前記保護基板に到達する高さまで形成されている
    請求項１に記載の撮像素子。
  5. 前記遮光壁は、上部に行くほど断面の厚さが薄く形成されている
    請求項１に記載の撮像素子。
  6. 前記オンチップレンズと前記シール樹脂との間に、前記入射光を透過させる光透過層をさらに備え、
    前記光透過層の屈折率は、前記オンチップレンズの屈折率よりも低い
    請求項２に記載の撮像素子。
  7. 前記カラーフィルタ層と前記シール樹脂との間に、前記入射光を透過させる光透過層をさらに備え、
    前記光透過層の屈折率は、前記保護基板の屈折率と、前記カラーフィルタ層の屈折率の間である
    請求項１に記載の撮像素子。
  8. 前記遮光壁の高さは、所定の入射角以上の前記入射光をカットする高さである
    請求項１に記載の撮像素子。
  9. 前記カラーフィルタ層の上にオンチップレンズをさらに備え、
    前記オンチップレンズよりも上側の前記遮光壁の高さを突出し量として、前記遮光壁の前記突出し量は、
    (画素サイズ/2)×tan(90−カットしたい前記入射光の角度)
    である
    請求項８に記載の撮像素子。
  10. 前記遮光壁の平面視の形状が、凹凸状に形成されている画素を含む
    請求項１に記載の撮像素子。
  11. 前記凹凸状に形成されている画素は、R画素である
    請求項１０に記載の撮像素子。
  12. 前記凹凸状に形成されている画素は、全画素である
    請求項１０に記載の撮像素子。
  13. 前記凹凸状は、鋸歯状である
    請求項１０に記載の撮像素子。
  14. 前記遮光壁の断面視の形状が、波状に形成されている
    請求項１に記載の撮像素子。
  15. 前記遮光壁は、光を吸収する材料および金属材料の一方または両方を用いて形成されている
    請求項１に記載の撮像素子。
  16. 前記遮光壁は、光を吸収する材料および金属材料の両方を用いて形成され、
    前記遮光壁の下部の材料が前記金属材料で、上部の材料が前記光を吸収する材料である
    請求項１５に記載の撮像素子。
  17. 前記光を吸収する材料は、カーボンブラックであり、
    前記金属材料は、タングステンである
    請求項１５に記載の撮像素子。
  18. 入射光を光電変換する光電変換部を画素毎に備える半導体基板上に、所定波長の前記入射光を通過させるカラーフィルタ層を形成し、
    前記半導体基板上の画素境界に、前記カラーフィルタ層よりも高い遮光壁を形成し、
    前記カラーフィルタ層より上側に、保護基板をシール樹脂を介して接着する
    撮像素子の製造方法。
  19. 入射光を光電変換する光電変換部を画素毎に備える半導体基板と、
    前記半導体基板上に形成された、所定波長の前記入射光を通過させるカラーフィルタ層と、
    前記半導体基板上の画素境界に、前記カラーフィルタ層よりも高く形成された遮光壁と、
    シール樹脂を介して配置された、前記カラーフィルタ層より上面側を保護する保護基板と
    を備える撮像素子
    を備える電子機器。
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