JP2021090022A

JP2021090022A - 撮像素子および撮像装置

Info

Publication number: JP2021090022A
Application number: JP2019220859A
Authority: JP
Inventors: 界斗横地; Kaito Yokochi; 純次成瀬; Junji Naruse
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2021-06-10
Also published as: WO2021111904A1

Abstract

【課題】撮像素子の光電変換部に入射された光を、光電変換部に留め、感度を向上させる。【解決手段】入射光を集光するオンチップレンズと、入射光の光電変換を行う光電変換部と、入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部に、光電変換部に入射光を導く導波路と、光電変換部を透過した入射光を反射する反射膜と、光電変換部の入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域とを備える。反射膜は、傾斜面を有する。本技術は、撮像素子に適用できる。【選択図】図１３

Description

本技術は撮像素子および撮像装置に関し、例えば、半導体基板の裏面から入射光が照射される撮像素子および当該撮像素子を使用する撮像装置に関する。

入射光を光電変換するフォトダイオード等の光電変換部が形成された半導体基板の裏面側に入射光が照射される撮像素子が使用されている。半導体基板の表面に形成される配線領域を介することなく入射光が光電変換部に照射されるため、感度を向上させることができる。

このような撮像素子として、例えば、シリコン基板に中間層およびシリコン層が順に積層されて構成されたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板のシリコン層にフォトダイオード等が形成される撮像素子が使用されている（例えば、特許文献１参照）。このような撮像素子においては、フォトダイオード等の受光センサ部が形成されたシリコン層の表面に配線部（配線領域）が配置される。この配線領域に支持基板が接着された後に、シリコン基板および中間層が除去される。シリコン層には、１０μｍ以下の厚さの薄膜シリコンを使用することができる。研削等による半導体基板の薄肉化の工程が不要であるため、厚さが安定したシリコン層を歩留まりよく製造することができる。

特開２００７−３３５９０５号公報

フォトダイオード等が形成される半導体基板は、薄膜のシリコン層が使用されるため、入射光のうち半導体基板にて吸収されなかった入射光が、配線領域に到達して反射され、再度、撮像素子に入射してしまう可能性があった。

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、撮像素子の反射光も利用して、感度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の撮像素子は、入射光を集光するオンチップレンズと、前記入射光の光電変換を行う光電変換部と、前記入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部に、前記光電変換部に前記入射光を導く導波路と、前記光電変換部を透過した前記入射光を反射する反射膜と、前記光電変換部の前記入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域とを備える。

本技術の一側面の第１の撮像装置は、入射光を集光するオンチップレンズと、前記入射光の光電変換を行う光電変換部と、前記入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部に、前記光電変換部に前記入射光を導く導波路と、前記光電変換部を透過した前記入射光を反射する反射膜と、前記光電変換部の前記入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域とを備える撮像素子と前記撮像素子からの信号を処理する処理部とを備える。

本技術の一側面の第２の撮像素子は、入射光を集光するオンチップレンズと、前記入射光の光電変換を行う光電変換部と、前記入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部と、前記光電変換部を透過した前記入射光を反射する反射膜であり、傾斜面を有する反射膜と、前記光電変換部の前記入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域とを備える。

本技術の一側面の第２の撮像装置は、入射光を集光するオンチップレンズと、前記入射光の光電変換を行う光電変換部と、前記入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部と、前記光電変換部を透過した前記入射光を反射する反射膜であり、傾斜面を有する反射膜と、前記光電変換部の前記入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域とを備える撮像素子と前記撮像素子からの信号を処理する処理部とを備える。

本技術の一側面の第１の撮像素子においては、入射光を集光するオンチップレンズと、入射光の光電変換を行う光電変換部と、入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部に、光電変換部に入射光を導く導波路と、光電変換部を透過した入射光を反射する反射膜と、光電変換部の入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域とが備えられる。

本技術の一側面の第１の撮像装置においては、前記第１の撮像素子が備えられている。

本技術の一側面の第２の撮像素子においては、入射光を集光するオンチップレンズと、入射光の光電変換を行う光電変換部と、入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部と、光電変換部を透過した入射光を反射する反射膜であり、傾斜面を有する反射膜と、光電変換部の入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域とが備えられている。

本技術の一側面の第２の撮像装置においては、前記第２の撮像素子が備えられている。

なお、撮像装置は、独立した装置であっても良いし、１つの装置を構成している内部ブロックであっても良い。

本技術を適用した撮像素子の一実施の形態の構成を示す図である。第１の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。撮像素子への入射光と、反射光の一例を示す図である。第１の実施の形態に係る画素の他の構成例を示す図である。第２の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第３の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第４の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第５の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第６の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第７の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第８の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第９の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第１０の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。導波路の大きさについて説明するための図である。導波路の配置位置について説明するための図である。第１０の実施の形態に係る画素の他の構成例を示す図である。第１１の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第１２の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第１３の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第１４の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第１５の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第１６の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第１７の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第１８の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第１９の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第２０の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。第２１の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。適用例について説明するための図である。適用例について説明するための図である。適用例について説明するための図である。適用例について説明するための図である。適用例について説明するための図である。適用例について説明するための図である。適用例について説明するための図である。適用例について説明するための図である。適用例について説明するための図である。適用例について説明するための図である。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。

以下に、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。

＜撮像素子の構成＞
図１は、本技術の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。同図の撮像素子１は、画素アレイ部１０と、垂直駆動部１１と、カラム信号処理部１２と、制御部１３とを備える。

画素アレイ部１０は、画素３０が２次元格子状に配置されて構成されたものである。ここで、画素３０は、照射された光に応じた画像信号を生成するものである。この画素３０は、照射された光に応じた電荷を生成する光電変換部を有する。また画素３０は、画素回路をさらに有する。この画素回路は、光電変換部により生成された電荷に基づく画像信号を生成する。画像信号の生成は、垂直駆動部１１により生成された制御信号により制御される。

画素アレイ部１０には、信号線１４と信号線１５がＸＹマトリクス状に配置される。信号線１４は、画素３０における画素回路の制御信号を伝達する信号線であり、画素アレイ部１０の行毎に配置され、各行に配置される画素３０に対して共通に配線される。信号線１５は、画素３０の画素回路により生成された画像信号を伝達する信号線であり、画素アレイ部１０の列毎に配置され、各列に配置される画素３０に対して共通に配線される。これら光電変換部および画素回路は、半導体基板に形成される。

垂直駆動部１１は、画素３０の画素回路の制御信号を生成するものである。この垂直駆動部１１は、生成した制御信号を同図の信号線１４を介して画素３０に伝達する。カラム信号処理部１２は、画素３０により生成された画像信号を処理するものである。このカラム信号処理部１２は、同図の信号線１５を介して画素３０から伝達された画像信号の処理を行う。カラム信号処理部１２における処理には、例えば、画素３０において生成されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換するアナログデジタル変換が該当する。

カラム信号処理部１２により処理された画像信号は、撮像素子１の画像信号として出力される。制御部１３は、撮像素子１の全体を制御するものである。この制御部１３は、垂直駆動部１１およびカラム信号処理部１２を制御する制御信号を生成して出力することにより、撮像素子１の制御を行う。制御部１３により生成された制御信号は、信号線１６および１７により垂直駆動部１１およびカラム信号処理部１２に対してそれぞれ伝達される。

＜第１の実施の形態に係る画素の構成＞
図２は、本技術の第１の実施の形態に係る画素の構成例を示す断面図である。

画素３０は、半導体基板３１、半導体領域３２、配線領域３３、表面側反射膜３４、裏面側反射膜３５、保護膜３６、およびオンチップレンズ３７を備える。

半導体基板３１は、前述の光電変換部や画素回路を構成する素子の半導体領域（拡散領域）が形成される半導体の基板である。この半導体基板３１は、シリコン（Ｓｉ）により構成することができる。光電変換部等の半導体素子は、半導体基板３１に形成されたウェル領域に配置される。便宜上、同図の半導体基板３１は、ｐ型のウェル領域を構成するものと想定する。

このｐ型のウェル領域にｎ型の半導体領域を形成することにより、素子の拡散領域を形成することができる。同図の半導体基板３１には、素子の例として光電変換部を構成するｎ型の半導体領域３２を記載した。このｎ型の半導体領域３２と周囲のｐ型のウェル領域との界面のｐｎ接合によるフォトダイオードが光電変換部に該当する。このｎ型の半導体領域３２に入射光が照射されると光電変換を生じる。この光電変換により生成された電荷がｎ型の半導体領域３２に蓄積される。この蓄積された電荷に基づいて不図示の画素回路により画像信号が生成される。

なお、同図の半導体基板３１における画素３０の境界には、分離領域３８を配置することができる。この分離領域３８は、画素３０を光学的に分離するものである。具体的には、分離領域３８として入射光を反射する膜を画素３０の間に配置することにより、隣接する画素３０への入射光の漏洩を防止する。これにより、画素３０の間のクロストークを防ぐことができる。分離領域３８は、例えば、タングステン（Ｗ）等の金属により構成することができる。

なお、分離領域３８と半導体基板３１との間には、固定電荷膜および絶縁膜を配置することができる。固定電荷膜は、半導体基板３１の界面に配置されて半導体基板３１の表面準位をピニングする膜である。また、絶縁膜は、固定電荷膜および分離領域３８の間に配置されて分離領域３８を絶縁する膜である。このような分離領域３８は、半導体基板３１に形成された溝の表面に固定電荷膜および絶縁膜を形成し、タングステン（Ｗ）等の金属を埋め込むことにより形成することができる。このような絶縁膜を備える分離領域３８を配置することにより、画素３０を電気的に分離することもできる。

配線領域３３は、半導体基板３１の表面に隣接して配置され、信号を伝達する配線が形成される領域である。同図の配線領域３３は、配線層４２および絶縁層４１を備える。配線層４２は、半導体基板３１の素子に信号を伝達する導体である。この配線層４２は、銅（Ｃｕ）やタングステン（Ｗ）等の金属により構成することができる。

絶縁層４１は、配線層４２を絶縁するものである。この絶縁層４１は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）により構成することができる。なお、配線層４２および絶縁層４１は、多層に構成することができる。同図は、２層に構成された配線の例を表したものである。異なる層に配置された配線層４２同士は不図示のビアプラグにより接続することができる。

なお、同図の撮像素子１は、半導体基板３１の裏面側から光電変換部に入射光が照射される裏面照射型の撮像素子に該当する。後述するオンチップレンズ３７および裏面側反射膜３５を介して半導体基板３１に入射する被写体からの入射光は、半導体基板３１に吸収されて光電変換される。しかしながら、半導体基板３１に吸収されなかった入射光は、半導体基板３１を透過して透過光となり、配線領域３３に入射する。

表面側反射膜３４は、半導体基板３１の表面側に配置されて透過光を反射するものである。同図の表面側反射膜３４は、配線領域３３に配置され、絶縁層４１を介して半導体基板３１に隣接して配置される。この表面側反射膜３４は、画素３０の半導体基板３１の表面側を覆う形状に構成される。

表面側反射膜３４を配置することにより、半導体基板３１を透過した透過光を半導体基板３１側に反射することができる。これにより、光電変換に寄与する入射光を増加させることができる。よって画素３０の変換効率の向上が可能となる。この表面側反射膜３４は、ＷやＣｕ等の金属により構成することができる。また、配線層４２により表面側反射膜３４を構成することもできる。この場合には、表面側反射膜３４を配線層４２と同時に形成することができる。

裏面側反射膜３５は、半導体基板３１の裏面側に配置されて被写体からの入射光を透過させるとともに反射光をさらに反射するものである。同図の裏面側反射膜３５は、保護膜３６を介して半導体基板３１に隣接して配置される。この裏面側反射膜３５は、中央部に開口部５２を備え、この開口部５２を介して後述するオンチップレンズ３７により集光された入射光を透過させる。また、裏面側反射膜３５は、上述の反射光を再度反射して半導体基板３１に入射させ、画素３０の外部への反射光の漏洩を軽減する。この裏面側反射膜３５は、表面側反射膜３４や分離領域３８と同様にＷやＣｕ等の金属により構成することができる。

また、裏面側反射膜３５は、分離領域３８と同時に形成することができる。具体的には、半導体基板３１に形成された溝に分離領域３８の材料となる金属を埋め込む際に、半導体基板３１の裏面にも材料膜を形成する。この形成された材料膜に開口部５２を形成することにより、裏面側反射膜３５を製造することができる。開口部５２は、オンチップレンズ３７による入射光の集光サイズと略同じ大きさに構成することができる。

保護膜３６は、半導体基板３１の裏面側を絶縁するとともに保護する膜である。同図の保護膜３６は、裏面側反射膜３５を覆う形状に構成され、裏面側反射膜３５が配置された半導体基板３１の裏面側の平坦化をさらに行う。この保護膜３６は、例えば、ＳｉＯ２により構成することができる。なお、保護膜３６のうち、半導体基板３１の表面に隣接する部分には、前述の固定電荷膜を配置することができる。固定電荷膜には、例えば、ハフニウム、アルミニウムおよびタンタル等の金属の酸化物を使用することができる。

オンチップレンズ３７は、画素３０毎に配置されて半導体基板３１の光電変換部に被写体からの入射光を集光するレンズである。このオンチップレンズ３７は、凸レンズ形状に構成され、入射光を集光する。同図のオンチップレンズ３７は、上述の裏面側反射膜３５の開口部５２を介して入射光を光電変換部に集光する。オンチップレンズ３７は、例えば、樹脂等の有機材料や窒化シリコン（ＳｉＮ）等の無機材料により構成することができる。

同図に表したように、入射光はオンチップレンズ３７により集光され、半導体基板３１の領域に焦点が形成される。オンチップレンズ３７に入射した光は、オンチップレンズ３７から半導体基板３１に至る間に徐々に絞られ、水平方向の入射光の照射範囲である集光サイズが狭くなる。裏面側反射膜３５の開口部５２を入射光の集光サイズに略等しい大きさに構成することにより、オンチップレンズ３７により集光された入射光の裏面側反射膜３５による遮蔽（ケラレ）を防ぐことができる。開口部５２が縮小されるため、開口部５２からの反射光の漏洩を低減することができる。

さらに、図２に示した撮像素子１を構成する画素３０は、基板裏面散乱部５１を備える。画素３０は、反射光の一部が裏面側反射膜３５の開口部５２から漏洩する可能性があるが、基板裏面散乱部５１を設けることで、開口部５２から漏洩する反射光を散乱させ、半導体領域３２に戻すことができる構成となる。

基板裏面散乱部５１は、半導体基板３１の裏面に形成されて入射光や反射光を散乱するものである。この基板裏面散乱部５１は、半導体基板３１の裏面に形成された凹凸により構成することができる。基板裏面散乱部５１は、複数の凹部および凸部を有する領域とされる。基板裏面散乱部５１は、凹凸を有する領域であるため、入射された光を散乱させる構造とすることができる。同図の基板裏面散乱部５１は、裏面側反射膜３５の開口部５２の近傍に配置される。また、同図に示すように、基板裏面散乱部５１は、分離領域３８間の裏面側に設けられている。

開口部５２を通って画素３０の外部に漏洩する反射光は、基板裏面散乱部５１により散乱されるため、広い範囲に分散して照射される。このため、フレア等を目立たなくすることができる。基板裏面散乱部５１は、例えば、半導体基板３１の裏面を部分的にエッチングすることにより形成することができる。例えば、半導体基板３１の裏面に対して異方性のエッチングを行って同図に表したＶ字の凹部を複数形成することにより、基板裏面散乱部５１を形成することができる。

以上説明したように、第１の実施の形態の撮像素子１の画素３０は、半導体基板３１の裏面側に基板裏面散乱部５１を配置することにより、画素３０の外部に漏洩する反射光を散乱させる。これにより、画質を向上させることができる。

＜入射光の反射＞
図３を参照して、開口部５２を縮小することで、反射光の漏洩を低減することができ、基板裏面散乱部５１を設けることで、半導体領域３２に反射光を戻すことができる構成となることについて説明を加える。

図３中の実線の矢印は入射光を表し、点線の矢印は反射光を表す。また、同図の入射光７１は、半導体基板３１を透過した後に表面側反射膜３４および裏面側反射膜３５により繰り返し反射される例を表したものである。反射光は、反射を繰り返すうちに光電変換を生じて徐々に減衰し、画素３０の外部に漏洩することなく吸収される。

入射光を半導体基板３１の内部に閉じ込めることが可能となり、感度を向上させることができる。また、裏面側反射膜３５の開口部５２を狭くすることにより、表面側反射膜３４からの反射光の開口部５２の通過を低減することができる。画素３０の外部への反射光の漏洩を低減することができる。反射光が画素３０の外部に漏洩した後、近傍の画素３０に再度入射するとフレア等のノイズの原因となる。開口部５２を狭くすることにより、ノイズを低減して画質の低下を防止することができる。

また、基板裏面散乱部５１を備えることで、基板裏面散乱部５１においても反射光を散乱し、半導体基板３１の内部で戻すことができる。よって、基板裏面散乱部５１によっても半導体基板３１内に反射光を閉じ込めることが可能となる。よって、感度を向上させることができる。

なお、図２，３では、基板裏面散乱部５１を開口部５２の領域だけでなく、裏面側反射膜３５の下側（半導体基板３１側）にも備える構成を示している。裏面側反射膜３５により、反射光を半導体基板３１に戻すことができるため、裏面側反射膜３５の下側に基板裏面散乱部５１を設けない構成としても良い。換言すれば、基板裏面散乱部５１は、開口部５２のところだけに設けられているような構成とすることも可能である。

また、裏面側反射膜３５は、図４に示すように、２層構造としても良い。図４に示す画素３０は、裏面側反射膜３５上に、吸収膜９１を備える。

吸収膜９１は、半導体基板３１の裏面に配置されて被写体からの入射光を吸収するものである。この吸収膜９１は、中央部に開口部５２を備え、この開口部５２を介してオンチップレンズ３７により集光された入射光を透過させる。一方で、開口部５２以外の部分、すなわち、吸収膜９１のところに入射された光は、吸収膜９１により吸収される構成とされている。

また吸収膜９１は、反射光を吸収して画素３０の外部への反射光の漏洩を軽減するためにも設けられている。同図の吸収膜９１は、オンチップレンズ３７および裏面側反射膜３５の間に配置され、裏面側反射膜３５が設けられているところに設けられている。

吸収膜９１は、例えば、入射光を吸収する吸収部材が分散された膜により構成することができる。例えば、カーボンブラックや酸化チタン等の光を吸収する顔料を吸収部材として使用し、この顔料が樹脂等に分散された膜により吸収膜９１を構成することができる。このような吸収膜９１は、顔料が分散された樹脂膜を裏面側反射膜３５に隣接して成膜し、開口部５２を形成することにより製造することができる。

なお、開口部５２の形成は、ドライエッチングや薬液を使用するウェットエッチングにより行うことができる。なお、赤外光吸収剤等の染料系の吸収部材を有する吸収膜９１を使用することもできる。

吸収膜９１を配置することにより、裏面側反射膜３５の開口部５２を斜めに通過する反射光や入射光を開口部５２における吸収膜９１の壁面に入射させて吸収させることができる。

以下の説明では、吸収膜９１を備える画素３０を例に挙げて説明する。また、図４に示した画素３０を、第１の実施の形態に係る画素３０とし、他の実施の形態に係る画素３０と区別するために、画素３０ａと記述する。

＜第２の実施の形態に係る画素の構成＞
図５は、本技術の第２の実施の形態に係る画素３０ｂの構成例を示す断面図である。図５に示した画素３０ｂにおいて、図４に示した第１の実施の形態に係る画素３０ａと同一の部分には、同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。

図５に示した第２の実施の形態に係る画素３０ｂは、第１の実施の形態に係る画素３０ａと比較し、表面側反射膜３４の形状が異なり、表面側反射膜１０１となっている点が異なる。

画素３０ｂにおける表面側反射膜１０１は、中央部が突起した形状（山形形状）に形成されている。換言すれば表面側反射膜１０１は、四角形と三角形が組み合わさったような形状とされ、四角形を土台としたとき、その四角形の土台の中央部分に三角形が載せられたような形状とされている。

なお、図５では、表面側反射膜１０１として四角形と三角形が組み合わされたような形状である場合を示しているが、三角形であっても良い。また、三角形の頂点は、丸みを帯びた形状であっても良い。表面側反射膜１０１は、半導体領域３２側に、傾斜面を有する形状とすることができる。

表面側反射膜１０１は、半導体領域３２と表面側反射膜１０１うち向かい合う辺同士が平行にならないように構成されている。換言すれば、表面側反射膜１０１の少なくとも１辺は、斜面として形成され、図５に示した例では、２辺が斜面として形成されている例を示している。

ここで、図３を再度参照する。図３は、第１の実施の形態に係る画素３０ａにおける入射光と反射光を示した図である。図３を参照して説明したように、入射光７１は、表面側反射膜３４および裏面側反射膜３５により繰り返し反射され、半導体基板３１の内部に閉じ込められる。図３に入射光７２として示したように、入射光の中には、垂直に入射される光（０次成分などと称される光）があり、そのような光は、表面側反射膜３４で反射され、開口部５２から抜けてしまう可能性があった。

図３に示した画素３０ａは、基板裏面散乱部５１を備えるため、入射光を散乱させ、また反射光を散乱させることができる。よって、表面側反射膜３４で反射され、開口部５２から抜けてしまう光を少なくすることが可能な構成である。さらに、このような表面側反射膜３４で反射され、開口部５２から抜けてしまう光を少なくするために、表面側反射膜３４の形状を、表面側反射膜１０１（図５）に示したような形状とする。

図５に示した画素３０ｂが備える表面側反射膜１０１は、上記したように、三角形状に形成されている。図５の左側に図示した画素３０ｂに、入射光と反射光の一例を矢印で示した。図５の左側に図示した画素３０ｂに示したように、入射された光は、三角形状の表面側反射膜１０１の一辺に当たり、反射され、半導体領域３２の側面方向に向かう。よって、表面側反射膜１０１により反射され、開口部５２から抜けてしまうようなことを防ぐことができる構造とすることができる。

このように、表面側反射膜１０１の少なくとも１辺に斜辺を設け、その斜辺に、入射光が当たり反射するような構成とすることで、半導体領域３２内に戻すことができる光量を増やすことができ、画素３０ｂの感度を向上させることができる。

なお、図５では、表面側反射膜１０１が、画素３０ｂの中央付近に配置されている例を示したが、この位置は一例である。例えば、表面側反射膜１０１は、半導体領域３２に蓄積された電荷を読み出す転送トランジスタ（不図示）のゲートが形成されている領域を避けた位置に配置され、画素３０ｂの中央付近よりずれた位置に配置されていても良い。他の実施の形態においても同様である。

＜第３の実施の形態に係る画素の構成＞
図６は、本技術の第３の実施の形態に係る画素３０ｃの構成例を示す断面図である。図６に示した画素３０ｃにおいて、図５に示した第２の実施の形態に係る画素３０ｂと同一の部分には、同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。

図６に示した第３の実施の形態に係る画素３０ｃは、第２の実施の形態に係る画素３０ｂと比較し、半導体領域３２内に反射部１１１をさらに備える構成とされている点が異なり、他の点は同様である。

反射部１１１は、図６に示した例では、画素３０ｃの中央付近設けられている。反射部１１１は、基板裏面散乱部５１から表面側反射膜３４側に、断面では棒状に形成されている。反射部１１１は、半導体領域３２内において、所定の厚さを有した面として形成されていても良いし、円柱や多角柱といった形状であっても良い。

反射部１１１を半導体領域３２内に設けることで、図６の左側に図示した画素３０ｃに示したように、入射光は、表面側反射膜１０１で反射され、半導体領域３２の側面で反射され、反射部１１１に向かう。そして反射部１１１に当たり、反射部１１１でさらに反射される。

反射部１１１で反射された光は基板裏面散乱部５１にてさらに散乱されたり、裏面側反射膜３５で反射されたりし、半導体領域３２に戻される。よって、表面側反射膜１０１により反射され、開口部５２から抜けてしまうようなことを防ぐことができる構造とすることができる。

このように、表面側反射膜１０１の少なくとも１辺に斜辺を設け、その斜辺に、入射光が当たり反射するような構成とし、さらに反射部１１１を設ける構成とすることで、半導体領域３２内に戻すことができる光量を増やすことができ、画素３０ｃの感度を向上させることができる。

＜第４の実施の形態に係る画素の構成＞
図７は、本技術の第４の実施の形態に係る画素３０ｄの構成例を示す断面図である。図７に示した画素３０ｄにおいて、図５に示した第２の実施の形態に係る画素３０ｂと同一の部分には、同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。

図７に示した第４の実施の形態に係る画素３０ｄは、第２の実施の形態に係る画素３０ｂと比較し、半導体領域３２内に反射部１１２と反射部１１３をさらに備える構成とされている点が異なり、他の点は同様である。

図６に示した第３の実施の形態に係る画素３０ｃは、１つの反射部１１１を備える構成とされていたが、図７に示した第４の実施の形態に係る画素３０ｄは、２つの反射部１１２と反射部１１３を備える構成とされている。このように、反射部は、半導体領域３２内に複数備えられている構成とすることも可能である。

図７に示した画素３０ｄは、開口部５２の図中左側に反射部１１２を備え、開口部５２の図中右側に反射部１１３を備える。反射部１１２と反射部１１３は、開口部５２の開口領域を小さくすることがない位置に配置されている。

反射部１１２と反射部１１３は、それぞれ、反射部１１１（図６）と同様な構成とすることができる。すなわち、反射部１１２と反射部１１３は、それぞれ、基板裏面散乱部５１から表面側反射膜３４側に、断面では棒状に形成され、半導体領域３２内において、所定の厚さを有するう面として形成されていても良いし、円柱や多角柱といった形状であっても良い。

反射部１１２，１１３を半導体領域３２内に設けることで、図７の左側に図示した画素３０ｄに示したように、入射光は、表面側反射膜１０１の斜面で反射され、半導体領域３２の側面で反射され、反射部１１２側に進む。そして反射部１１２でさらに反射される。

反射部１１２で反射された光は基板裏面散乱部５１にてさらに散乱されたり、裏面側反射膜３５で反射されたりし、半導体領域３２に戻される。よって、表面側反射膜１０１により反射され、開口部５２から抜けてしまうようなことを防ぐことができる構造とすることができる。

この場合、反射部１１２と半導体領域３２の側面との間の領域に、光を閉じ込めることができる構成となる。また反射部１１３側も同様に、反射部１１３と半導体領域３２の側面との間の領域に、光を閉じ込めることができる構成となる。

このように、表面側反射膜１０１の少なくとも１辺に斜辺を設け、その斜辺に、入射光が当たり反射するような構成とし、さらに反射部１１２，１１３を設ける構成とすることで、半導体領域３２内に戻すことができる光量を増やすことができ、画素３０ｄの感度を向上させることができる。

＜第５の実施の形態に係る画素の構成＞
図８は、本技術の第５の実施の形態に係る画素３０ｅの構成例を示す断面図である。図８に示した画素３０ｅにおいて、図２に示した第１の実施の形態に係る画素３０ａと同一の部分には、同一の符号を付し、その説明は適宜省略する。

図８に示した第５の実施の形態に係る画素３０ｅは、第１の実施の形態に係る画素３０ａと比較し、半導体領域３２の表面側にも散乱部を備える構成とされている点が異なり、他の点は同様である。

図８に示した第５の実施の形態に係る画素３０ｅは、入射面側に基板裏面散乱部５１を備え、配線領域３３側に基板表面散乱部１３１を備える。すなわち、画素３０ｅは、半導体領域３２の上下に、それぞれ散乱部を備える構成とされている。基板表面散乱部１３１は、基板裏面散乱部５１と同じく、凹凸を有す領域として形成されている。基板裏面散乱部５１と基板表面散乱部１３１を設けることで、図８の左側に図示した画素３０ｅに示したように、入射光が、基板裏面散乱部５１で散乱して、半導体領域３２内に入射する。また、半導体領域３２に入射した光の内、基板表面散乱部１３１まで達した光は、基板表面散乱部１３１で散乱し、半導体領域３２内に戻される。

このように、基板裏面散乱部５１と基板表面散乱部１３１との間で、散乱と反射が繰り返されることで、半導体領域３２内に光を閉じ込めることができる。よって、反射光が開口部５２から抜けてしまうようなことを防ぐ（低減する）ことができる構造とすることができる。

このように、基板裏面散乱部５１と基板表面散乱部１３１を設ける構成とすることで、半導体領域３２内に光を留めることができる光量を増やすことができ、画素３０ｅの感度を向上させることができる。

なお、図８では、基板表面散乱部１３１が、半導体領域３２の一方の側面から他方の側面まで形成されている（分離領域３８間に形成されている）例を示したが、半導体領域３２に蓄積された電荷を読み出す転送トランジスタ（不図示）のゲートが形成されている領域には形成されないなど、画素の構成に合わせた変更は可能である。他の実施の形態においても同様である。

＜第６の実施の形態に係る画素の構成＞
図９は、本技術の第６の実施の形態に係る画素３０ｆの構成例を示す断面図である。

図９に示した第６の実施の形態に係る画素３０ｆは、図５に示した第２の実施の形態に係る画素３０ｂと、図８に示した第５の実施の形態に係る画素３０ｅを組み合わせた構成を有している。すなわち、図９に示した第６の実施の形態に係る画素３０ｆは、表面側に表面側反射膜１０１と基板表面散乱部１３１を備える構成とされている。

第６の実施の形態に係る画素３０ｆは、第２の実施の形態に係る画素３０ｂと同じく、斜面を有する表面側反射膜１０１を備えるため、０次成分の反射光が開口部５２から抜け出てしまうようなことを低減することができる。また、第６の実施の形態に係る画素３０ｆは、第５の実施の形態に係る画素３０ｅと同じく、基板表面散乱部１３１を備えるため、半導体領域３２の表面側に達した光を、半導体領域３２内に散乱させて、半導体領域３２内に光を戻すことができる。

このように、表面側反射膜１０１と基板表面散乱部１３１を設ける構成とすることで、開口部５２から反射光が抜け出てしまうようなことを低減することができ、かつ半導体領域３２内に光を留めることができる光量を増やすことができる。よって、画素３０ｆの感度を向上させることができる。

＜第７の実施の形態に係る画素の構成＞
図１０は、本技術の第７の実施の形態に係る画素３０ｇの構成例を示す断面図である。

第７の実施の形態に係る画素３０ｇは、第４の実施の形態に係る画素３０ｄと第６の実施の形態に係る画素３０ｆを組み合わせた構成とされている。すなわち、第７の実施の形態に係る画素３０ｇは、第４の実施の形態に係る画素３０ｄと同じく、反射部１１２と反射部１１３を備える。また、第７の実施の形態に係る画素３０ｇは、第６の実施の形態に係る画素３０ｆと同じく、基板表面散乱部１３１を備える。

さらに第７の実施の形態に係る画素３０ｇは、表面側反射膜１０１の形状が、三角形状を含む形状とされ、その三角形の頂点に反射部１１４を備える構成とされている。反射部１１４は、表面側反射膜１０１から、半導体領域３２側に伸びる方向（図中下から上方向）に、反射部１１２と同様の形状で形成されている。

このように、反射部１１２，１１３，１１４を設ける構成とすることで、半導体領域３２内に戻す（留める）ことができる光量を増やすことができる。また基板表面散乱部１３１を設ける構成とすることで、半導体領域３２内に光を留めることができる光量を増やすことができる。よって画素３０ｇの感度を向上させることができる。

＜第８の実施の形態に係る画素の構成＞
図１１は、本技術の第８の実施の形態に係る画素３０ｈの構成例を示す断面図である。

第８の実施の形態に係る画素３０ｈは、第７の実施の形態に係る画素３０ｇと同じく、表面側（配線領域３３側）に、基板表面散乱部１３１を備え、反射部１１４を備える。なお、図１１に示した反射部１１４は、四角形状の表面側反射膜３４に反射部１１４を設けた構成を示したが、三角形を含む形状の表面側反射膜１０１に反射部１１４を設けた構成としても良い。

第８の実施の形態に係る画素３０ｈは、他の実施の形態に係る画素３０と比較し、特に基板裏面散乱部１５１（他の実施の形態では、基板裏面散乱部５１）の形状が異なる。図１１に示した基板裏面散乱部１５１は、開口部５２のところには形成されていない構成とされている。また開口部５２のところの半導体領域３２は、テーパ形状に、彫り込みが入れられたような形状とされている。

開口部５２には、例えば、保護膜３６と同一の材料が充填されている。図１１に示した画素３０ｈでは、半導体領域３２の一部が、保護膜３６と同一の材料で充填されている。半導体領域３２の一部とは、開口部５２側に位置し、断面で、例えば三角形状になる領域である。ここでは、光屈折構造部１５２と記載する。この光屈折構造部１５２は、大きな凹部であると表すこともでき、凹部の中側は、保護膜３６と同一の材料で充填され、凹部の外側は、半導体領域３２とされている。

光屈折構造部１５２と半導体領域３２の境界では、材料の違いから屈折が起こり、入射光の光路を曲げることができる。例えば、図１１に左側に示した画素３０ｈに矢印で示したように、入射光は、光屈折構造部１５２と半導体領域３２の境界部分で屈折し、図１１に示した例では、半導体領域３２の側面側に進む。

このように、光屈折構造部１５２を設けることで、入射光を屈折させることができる。入射光が屈折することで、直接的に表面側反射膜３４に到達する入射光が少なくなり、０次成分の反射光を減少させることができる。よって、開口部５２から抜け出てしまう光を減少させることができる。

また、反射部１１４を設けることで、表面側反射膜３４や基板裏面散乱部５１で反射（散乱）された光が、反射部１１４に当たり、開口部５２から抜け出ないようにすることができる。

このように、光屈折構造部１５２を設ける構成とすることで、開口部５２から反射光が抜け出てしまうようなことを低減することができる。また他の実施の形態と同じく、半導体領域３２内に光を留めることができる光量を増やすことができる構造でもある。よって、画素３０ｈの感度を向上させることができる。

＜第９の実施の形態に係る画素の構成＞
図１２は、本技術の第９の実施の形態に係る画素３０ｉの構成例を示す断面図である。

第９の実施の形態に係る画素３０ｉは、図１１に示した第８の実施の形態に係る画素３０ｈの反射部１１４の形状が異なり、他の点は同一である。第９の実施の形態に係る画素３０ｉの反射部１１５は、Ｔ字形状に形成されている。反射部１１５として、表面側反射膜３４と平行となる方向（図中横方向）にも、反射構造を有する部分を設けることで、表面側反射膜３４や基板裏面散乱部５１で反射（散乱）された光が、反射部１１５に当たり、開口部５２から抜け出ないようにすることができる。

反射部１１５の横方向の反射部は、開口部５２の真下に設けられ、開口部５２の幅と同程度の大きさで形成されている。また、反射部１１５の開口部５２に近い側は、光屈折構造部１５２の三角形状の頂点よりも離れた位置に形成されている。

このように、光屈折構造部１５２と反射部１１５を設けることで、入射光を屈折させ、直接的に表面側反射膜３４に到達する入射光を少なくすることができ、０次成分の反射光を減少させることができるとともに、開口部５２から抜け出てしまう光を減少させることができる。よって画素３０ｉの感度を向上させることができる。

＜第１０の実施の形態に係る画素の構成＞
図１３は、本技術の第１０の実施の形態に係る画素３０ｊの構成例を示す断面図である。

第１０の実施の形態に係る画素３０jは、図５に示した第２の実施の形態に係る画素３０ｂに、導波路２０１を追加した構成とされている。導波路２０１は、開口部５２を介して入射される入射光を半導体領域３２に導くことができる構成とされている。

なお、図１３に示した第１０の実施の形態に係る画素３０ｊは、傾斜を有する表面側反射膜１０１を備える構成を示したが、傾斜を有しない表面側反射膜３４を備える構成としても良い。

導波路２０１は、例えば、コア／クラッド型の導波路とすることができる。コア／クラッド型の導波路２０１とした場合、コアに該当する部分を導波路２０１とし、クラッドに該当する部分をオンチップレンズ３７とし、導波路２０１の材料とオンチップレンズ３７の材料の屈折率の違いから、全反射が起こるような材料が用いられる。具体的には、導波路２０１を形成する材料の屈折率は、オンチップレンズ３７を形成する材料の屈折率よりも低くなる材料が用いられる。

導波路２０１の材料としては、例えば、ＳｉＮ（窒化シリコン）、Ｔａ２Ｏ５（酸化タンタル）、ＴｉＯ２（酸化チタン）などを用いることができる。

導波路２０１は、断面において台形形状で形成され、上辺を、オンチップレンズ３７側とし、下辺を開口部５２側とした場合、上辺は、オンチップレンズ３７の直径と同程度の長さで構成することができ、下辺は、開口部５２の幅と同程度の長さで構成することができる。

一例として、以下の式（１）が満たされるように開口部５２の大きさが設定され、その開口部５２の大きさに合わせた導波路２０１の大きさが設定される。
θ≧（１／２）ａｒｃｔａｎ（Ｄ／２Ｔ）・・・（１）

式（１）において、θは、図１４に示すように、表面側反射膜１０１の三角形状に形成されている部分の２辺がなす角（傾斜角）である。またこの角度θは、垂直方向に入射された入射光と、その入射光が表面側反射膜１０１に当たり反射した反射光とがなす角（＝２θ）の（１／２）の大きさとなる角度である。

表面側反射膜１０１の傾斜角を、式（１）が満たされる角度θとすることで、表面側反射膜１０１に当たった光が反射されたときに、その反射光が、開口部５２以外の領域、この場合、基板裏面散乱部５１や裏面側反射膜３５がある領域に進むようにすることができる。

また、式（１）において、Ｄは、開口部５２として開口されている部分の長さである。長さＤは、導波路２０１の下辺の長さとすることができる。また式（１）において、Ｔは、開口部５２から表面側反射膜１０１までの長さである。図１４に示した例では、開口部５２の裏面側反射膜３５と吸収膜９１の境界線上にある位置と、表面側反射膜１０１に含まれる三角形の頂点の位置の間の長さをＴとして示している。長さＴは、半導体領域３２の縦方向（深さ方向）の長さ、フォトダイオードの深さ方向の長さと言い換えることもできる。

式（１）が満たされる長さＤが設定されることで、開口部５２の幅や導波路２０１の下辺の長さが設定される。なお、式（１）は一例であり、式（１）に基づく長さＤに本技術の適用範囲が限定される記載ではない。

導波路２０１は、画素３０ｊを上部からみたとき、図１５に示すように配置されている。図１５中、外側の四角形は、１画素３０ｊを表し、内側の斜線を付してある四角形は、導波路２０１の下面（開口部５２側の面）を表す。１画素３０ｊは、分離領域３８で分離されているため、図中外側の四角形は、分離領域３８を表し、分離領域３８で囲まれている領域が１画素領域であるとして説明を続ける。

図１５のＡは、画素３０ｊの四角形と導波路２０１の四角形が同一方向に向いている場合を示している。図１５のＡに示したように、導波路２０１は、画素３０ｊと同一形状で、辺同士が平行に配置される位置に形成される。

図１５のＢは、画素３０ｊの四角形に対して、導波路２０１の四角形が４５度傾いた位置に配置されている場合を示している。図１５のＢに示したように、導波路２０１は、画素３０ｊと同一形状（四角形）であるが、辺同士が４５度で交わるような位置に配置される。

例えば、図１５のＡに示したように、画素３０ｊと導波路２０１を同一方向に配置した場合、図中矢印で示したように、導波路２０１の１辺に入射した入射光は、その辺と平行に配置されている画素３０ｊの辺（半導体領域３２の側面）に当たる。そして、画素３０ｊの辺に当たった光は、半導体領域３２の側面で反射され、半導体領域３２内に戻される。

同様に図１５のＢに示したように、画素３０ｊに対して導波路２０１を４５度傾けて配置した場合、図中矢印で示したように、導波路２０１の１辺に入射した入射光は、その辺と４５度に交わる位置に配置されている画素３０ｊの辺（半導体領域３２の側面）に当たる。そして、画素３０ｊの辺に当たった光は、画素３０ｊの他の辺（半導体領域３２の側面）に当たる。このように２回、画素３０ｊの辺に当たった光が、半導体領域３２内に戻される。

導波路２０１を画素３０ｊに対してどのような位置となるように設けるかは、図１５に示した例以外であっても良い。また、導波路２０１の形状は、上部からみたとき、四角形状でなくても良く、四角形状以外の多角形状や円形状などであっても良い。

またここでは、導波路２０１を用いた場合を例に挙げて説明を行うが、導波路２０１の代わりに導波路と同等の機能を有する部材を用いても良い。以下の説明においても、導波路２０１を用いた場合を例に挙げて説明を行うが、導波路２０１の代わりに導波路と同等の機能を有する部材を用いても良い。

例えば、導波路２０１の代わりに回折格子を用いても良い。回折格子は、例えば、オンチップレンズ３７よりも低い屈折率を有する材料を用いて、周期的な構造を有する部材で構成されている。

例えば、回折格子として、プラズモンフィルタなどと称されるフィルタを用いても良い。プラズモンフィルタは、プラズモン共鳴対を用いたフィルタである。プラズモンフィルタは、所定の波長の光を透過するフィルタとして用いられる。

プラズモンフィルタは、カラーフィルタとして用いられることもある。上記した実施の形態においては、カラーフィルタを図示していないが、カラーフィルタを設けた画素３０とすることももちろんできる。また、カラーフィルタとして、プラズモンフィルタなどの所定の周波数の光を選択的に透過させる回折格子形状のフィルタを用いることもできる。また、そのようなカラーフィルタとした用いた回折格子を、導波路２０１として備える構成の画素３０としても良い。

また、図１６に示すように、カラーフィルタを導波路２０１上に設けても良い。図１６に示した画素３０ｊ’は、オンチップレンズ３７と導波路２０１との間に、カラーフィルタ層２２１が設けられている。このように、カラーフィルタ層２２１を設けた構成とすることもできる。

カラーフィルタ層２２１を構成する材料を、導波路２０１の形状に形成し、カラーフィルタ層２２１に導波路２０１の機能を持たせる、換言すれば、導波路２０１にカラーフィルタ層２２１の機能を持たせる構成とすることもできる。すなわち、図１３に示した画素３０ｊにおいて、導波路２０１に、カラーフィルタとしての機能を持たせた構成とすることもできる。このことは、以下に説明する実施の形態においても、同様に適用できる。

カラーフィルタ層２２１を設ける構成は、上記した第１乃至第９の実施の形態においても適用できるし、以下に説明する各実施の形態に対しても適用できる。

このように導波路２０１を設けることで、開口部５２を介して入射光を半導体領域３２に導くことができ、より多くの入射光を半導体領域３２に入射させることができるようになる。また、上記した実施の形態と同じく、開口部５２から抜け出る反射光の量を低減させ、半導体領域３２内に閉じ込める光量を増やすことができる。よって、画素３０jの感度を向上させることができる。

＜第１１の実施の形態に係る画素の構成＞
図１７は、本技術の第１１の実施の形態に係る画素３０ｋの構成例を示す断面図である。

第１１の実施の形態に係る画素３０ｋは、図６に示した第３の実施の形態に係る画素３０ｃに、導波路２０１を追加した構成とされている。導波路２０１は、図１３に示した第１０の実施の形態に係る画素３０ｊの導波路２０１と同じく、開口部５２を介して入射される入射光を半導体領域３２に導くことができる構成とされている。

導波路２０１で開口部５２に導かれた入射光は、基板裏面散乱部５１で散乱されて、半導体領域３２に入射し、また、反射部１１１で反射され、半導体領域３２内にとどまる。また、表面側反射膜１０１で反射されて半導体領域３２に戻る光もあり、入射光を半導体領域３２に留めることができる。

このように導波路２０１を設けることで、開口部５２を介して半導体領域３２により多くの入射光を導くことができるようになる。また、上記した実施の形態と同じく、開口部５２から抜け出る反射光の量を低減させ、半導体領域３２内に閉じ込める光量を増やすことができる。よって、画素３０ｋの感度を向上させることができる。

＜第１２の実施の形態に係る画素の構成＞
図１８は、本技術の第１２の実施の形態に係る画素３０ｍの構成例を示す断面図である。

第１２の実施の形態に係る画素３０ｍは、図７に示した第４の実施の形態に係る画素３０ｄに、導波路２０１を追加した構成とされている。導波路２０１は、図１３に示した第１０の実施の形態に係る画素３０ｊの導波路２０１と同じく、開口部５２を介して入射される入射光を半導体領域３２に導くことができる構成とされている。

導波路２０１で開口部５２に導かれた入射光は、基板裏面散乱部５１で散乱されて、半導体領域３２に入射し、また、反射部１１２と反射部１１３で反射され、半導体領域３２内にとどまる。また、表面側反射膜１０１で反射されて半導体領域３２に戻る光もあり、入射光を半導体領域３２に留めることができる。

このように導波路２０１を設けることで、開口部５２を介して半導体領域３２により多くの入射光を導くことができるようになる。また、上記した実施の形態と同じく、開口部５２から抜け出る反射光の量を低減させ、半導体領域３２内に閉じ込める光量を増やすことができる。よって、画素３０ｍの感度を向上させることができる。

＜第１３の実施の形態に係る画素の構成＞
図１９は、本技術の第１３の実施の形態に係る画素３０ｎの構成例を示す断面図である。

第１３の実施の形態に係る画素３０ｎは、図８に示した第５の実施の形態に係る画素３０ｅに、導波路２０１を追加した構成とされている。導波路２０１は、図１３に示した第１０の実施の形態に係る画素３０ｊの導波路２０１と同じく、開口部５２を介して入射される入射光を半導体領域３２に導くことができる構成とされている。

導波路２０１で開口部５２に導かれた入射光は、基板裏面散乱部５１で散乱されて、半導体領域３２に入射し、表面側に達した光は、基板表面散乱部１３１で散乱されたり、表面側反射膜３４で反射されたりすることで、半導体領域３２に戻される。よって、入射光を半導体領域３２に留めることができる。

このように導波路２０１を設けることで、開口部５２を介して半導体領域３２により多くの入射光を導くことができるようになる。また、上記した実施の形態と同じく、開口部５２から抜け出る反射光の量を低減させ、半導体領域３２内に閉じ込める光量を増やすことができる。よって、画素３０ｎの感度を向上させることができる。

＜第１４の実施の形態に係る画素の構成＞
図２０は、本技術の第１４の実施の形態に係る画素３０ｐの構成例を示す断面図である。

第１４の実施の形態に係る画素３０ｐは、図９に示した第６の実施の形態に係る画素３０ｆに、導波路２０１を追加した構成とされている。導波路２０１は、図１３に示した第１０の実施の形態に係る画素３０ｊの導波路２０１と同じく、開口部５２を介して入射される入射光を半導体領域３２に導くことができる構成とされている。

導波路２０１で開口部５２に導かれた入射光は、基板裏面散乱部５１で散乱されて、半導体領域３２に入射し、表面側に達した光は、基板表面散乱部１３１で散乱されたり、表面側反射膜１０１で反射されたりすることで、半導体領域３２に戻される。よって、入射光を半導体領域３２に留めることができる。

このように導波路２０１を設けることで、開口部５２を介して半導体領域３２により多くの入射光を導くことができるようになる。また、上記した実施の形態と同じく、開口部５２から抜け出る反射光の量を低減させ、半導体領域３２内に閉じ込める光量を増やすことができる。よって、画素３０ｐの感度を向上させることができる。

＜第１５の実施の形態に係る画素の構成＞
図２１は、本技術の第１５の実施の形態に係る画素３０ｑの構成例を示す断面図である。

第１５の実施の形態に係る画素３０ｑは、図１０に示した第７の実施の形態に係る画素３０ｇに、導波路２０１を追加した構成とされている。導波路２０１は、図１３に示した第１０の実施の形態に係る画素３０ｊの導波路２０１と同じく、開口部５２を介して入射される入射光を半導体領域３２に導くことができる構成とされている。

導波路２０１で開口部５２に導かれた入射光は、基板裏面散乱部５１で散乱されて、半導体領域３２に入射し、表面側に達した光は、基板表面散乱部１３１で散乱されたり、表面側反射膜１０１で反射されたりすることで、半導体領域３２に戻される。

また、半導体領域３２に入射または反射された光は、反射部１１２、反射部１１３、および反射部１１４で反射され、半導体領域３２内にとどまる。

表面側反射膜１０１の形状が、斜辺を含む形状とされていることで、０次成分の反射光を減らし、開口部５２から抜け出る光を減らすことができる。これらのことから、入射光を半導体領域３２により長く留めることができる。

このように導波路２０１を設けることで、開口部５２を介して半導体領域３２により多くの入射光を導くことができるようになる。また、上記した実施の形態と同じく、開口部５２から抜け出る反射光の量を低減させ、半導体領域３２内に閉じ込める光量を増やすことができる。よって、画素３０ｑの感度を向上させることができる。

＜第１６の実施の形態に係る画素の構成＞
図２２は、本技術の第１６の実施の形態に係る画素３０ｒの構成例を示す断面図である。

第１６の実施の形態に係る画素３０ｒは、図１１に示した第８の実施の形態に係る画素３０ｈに、導波路２０１を追加した構成とされている。導波路２０１は、図１３に示した第１０の実施の形態に係る画素３０ｊの導波路２０１と同じく、開口部５２を介して入射される入射光を半導体領域３２に導くことができる構成とされている。

導波路２０１で開口部５２に導かれた入射光は、光屈折構造部１５２が形成されているため、光屈折構造部１５２と半導体領域３２の境界部分で屈折し、半導体領域３２に入射される。

半導体領域３２に入射され、表面側に達した光は、基板表面散乱部１３１で散乱されたり、表面側反射膜３４で反射されたりすることで、半導体領域３２に戻される。また、反射部１１４で反射される光もあり、半導体領域３２内に光がとどまりやすい構造とされている。第１６の実施の形態に係る画素３０rも、入射光を半導体領域３２に留めることができる構造とされている。

このように導波路２０１を設けることで、開口部５２を介して半導体領域３２により多くの入射光を導くことができるようになる。また、上記した実施の形態と同じく、開口部５２から抜け出る反射光の量を低減させ、半導体領域３２内に閉じ込める光量を増やすことができる。よって、画素３０rの感度を向上させることができる。

＜第１７の実施の形態に係る画素の構成＞
図２３は、本技術の第１７の実施の形態に係る画素３０sの構成例を示す断面図である。

第１７の実施の形態に係る画素３０sは、図１２に示した第９の実施の形態に係る画素３０iに、導波路２０１を追加した構成とされている。導波路２０１は、図１３に示した第１０の実施の形態に係る画素３０ｊの導波路２０１と同じく、開口部５２を介して入射される入射光を半導体領域３２に導くことができる構成とされている。

半導体領域３２に入射され、表面側に達した光は、基板表面散乱部１３１で散乱されたり、表面側反射膜３４で反射されたりすることで、半導体領域３２に戻される。また、反射部１１５で反射される光もあり、半導体領域３２内に光がとどまりやすい構造とされている。第１７の実施の形態に係る画素３０ｓも、入射光を半導体領域３２に留めることができる構造とされている。

このように導波路２０１を設けることで、開口部５２を介して半導体領域３２により多くの入射光を導くことができるようになる。また、上記した実施の形態と同じく、開口部５２から抜け出る反射光の量を低減させ、半導体領域３２内に閉じ込める光量を増やすことができる。よって、画素３０ｓの感度を向上させることができる。

＜第１８の実施の形態に係る画素の構成＞
図２４は、本技術の第１８の実施の形態に係る画素３０ｔの構成例を示す断面図である。

第１８の実施の形態に係る画素３０ｔは、図１３に示した第１０の実施の形態に係る画素３０ｊと同じく導波路２０１に該当する導波路３０１を備えるが、その形状や、形成されている位置が異なる。

導波路３０１は、開口部５２を介して入射される入射光を半導体領域３２に導くことができる構成とされている点で、図１３に示した第１０の実施の形態に係る画素３０ｊの導波路２０１と同じである。

導波路３０１は、断面において平行四辺形で形成され、上辺を、オンチップレンズ３７側とし、下辺を開口部５２側とした場合、上辺と下辺は、開口部５２の幅と同程度の長さで構成することができる。

導波路３０１の上辺の中心の位置Ｐ２と、オンチップレンズ３７の中央の位置Ｐ１は、ずれた位置関係にある。図２４に示した例では、導波路３０１の上辺の中心の位置Ｐ２は、オンチップレンズ３７の中央の位置Ｐ１よりも左側にずれた位置にある。

導波路３０１の下辺の中心の位置Ｐ３と、オンチップレンズ３７の中央の位置Ｐ１も、ずれた位置関係にある。図２４に示した例では、導波路３０１の下辺の中心の位置Ｐ３は、オンチップレンズ３７の中央の位置Ｐ１よりも右側にずれた位置にある。

開口部５２は、導波路３０１の下辺の位置に合わせて開口されているため、開口部５２の中心の位置も、オンチップレンズ３７の中央の位置Ｐ１よりも右側にずれた位置にある。

導波路３０１は、斜め方向に傾いた形状で形成されている。図２４に示した例では、導波路３０１の下辺を基準とした場合、左上斜め方向に傾いた状態で形成されている。

このように、導波路３０１を傾いた状態で形成した場合、図２４の左側に示した画素３０ｔに矢印で示したように入射光は進む。導波路３０１を介して入射した入射光は、半導体領域３２の図中右側の側面に当たり、反射される。図２４に示したように、導波路３０１を、左上斜め方向に傾いた状態で形成した場合、半導体領域３２の図中右側の側面に進む光が増える。

半導体領域３２の右または左の側面に、光が進むように導波路３０１を構成することで、表面側反射膜３４に、垂直に当たる光、いわゆる０次成分の光を少なくすることができる。よって、表面側反射膜３４に反射され、開口部５２から抜け出る光、いわゆる０次成分の光を少なくすることができる。

よって、導波路３０１を設けることで、開口部５２を介して半導体領域３２により多くの入射光を導くことができるようになり、開口部５２から抜け出る反射光の量を低減させる用にすることができる。よって半導体領域３２内に閉じ込める光量を増やすことができ、画素３０ｔの感度を向上させることができる。

導波路３０１の傾きの角度（傾斜角度）は、画素アレイ部１０内の画素３０ｔの位置により異なるようにしても良い。例えば、画素アレイ部１０を中央領域と周辺領域に分けた場合、中央領域に配置される画素３０ｔの傾斜角度は、周辺領域に配置される画素３０ｔの傾斜角度よりも大きく形成されていても良い。

また、周辺領域に配置される画素３０ｔのうち、画素アレイ部１０の右側の周辺領域、左側の周辺領域、上側の周辺領域、下側の周辺領域に分け、それぞれの位置により傾斜している方向が異なるようにしても良い。

また、画素アレイ部１０の周辺領域に配置されている画素３０ｔには、斜め方向からの入射光が多いため、導波路３０１を備えない構成としても良い。この場合、画素アレイ部１０の中央領域に位置する画素３０ｔには導波路３０１を形成し、画素アレイ部１０の周辺領域に位置する画素３０ｔには導波路３０１を形成しないようにすることができる。このようにした場合、中央領域から周辺領域に向かうにつれて導波路３０１の傾斜角度が小さくなるようにし、傾斜角度が９０度（に近い角度）になる領域では導波路３０１を形成しないようにすることができる。

図２４に示した画素３０ｔは、基板裏面散乱部１０９を備えない構成を示したが、例えば、図４に示した第１の実施の形態に係る画素３０ａのように、基板裏面散乱部５１を備える構成としても良い。

また、図５に示した第２の実施の形態に係る画素３０ｂのように、斜面を有する形状の表面側反射膜１０１を備える構成としても良い。また、図９に示した第６の実施の形態に係る画素３０ｆのように、基板表面散乱部１３１を備える構成としても良い。このように、第１８の実施の形態に係る画素３０ｔは、他の実施の形態に係る画素３０と組み合わせた構成とすることができる。

すなわち第１８の実施の形態に係る画素３０ｔは、第１乃至第９の実施の形態に係る画素ａ乃至ｉと組み合わせた構成とすることができる。

また、画素アレイ部１０内における位置により、第１乃至１８の実施の形態に係る画素ａ乃至ｔのいずれかが適用されるようにすることもできる。

＜第１９の実施の形態に係る画素の構成＞
図２５は、本技術の第１９の実施の形態に係る画素３０ｕの構成例を示す断面図である。

第１９の実施の形態に係る画素３０ｕは、図２４に示した第１８の実施の形態に係る画素３０ｔに、反射部３１１を追加した構成とされている点が異なり、他の点は同様である。

反射部３１１は、図２５に示した例では、開口部５２（導波路３０１の下辺）の図中左側に形成されている。反射部３１１は、導波路３０１を介して入力される入射光の進路を邪魔しない位置に形成されている。反射部３１１は、例えば、図６に示した第３の実施の形態に係る画素３０ｃに設けられている反射部１１１と同じく、断面では棒状に形成されている。反射部３１１は、半導体領域３２内において、半導体領域３２内に所定の厚さを有する面として形成されていても良いし、円柱や多角柱といった形状であっても良い。

反射部３１１を半導体領域３２内に設けることで、図２５の左側に図示した画素３０ｕに示したように、入射光は、半導体領域３２の右側の側面に当たり、表面側反射膜３４側に進む。そして表面側反射膜３４で反射され、半導体領域３２の側面で反射され、反射部３１１に当たり、反射部３１１でさらに反射される。

反射部３１１で反射された光は、再度半導体領域３２の側面側に進み、反射される。半導体領域３２の側面と反射部３１１との間で、光は複数回反射される構造とすることができる。

このように、導波路３０１を設けることで、開口部５２を介して半導体領域３２により多くの入射光を導くことができるようになる。また、反射部３１１を設ける構成とすることで、半導体領域３２内に留めることができる光量を増やすことができ、画素３０ｕの感度を向上させることができる。

＜第２０の実施の形態に係る画素の構成＞
図２６は、本技術の第２０の実施の形態に係る画素３０ｖの構成例を示す断面図である。

第２０の実施の形態に係る画素３０ｖは、図２４に示した第１８の実施の形態に係る画素３０ｔに、反射部３１２と反射部３１３を追加した構成とされている点が異なり、他の点は同様である。

反射部３１２は、半導体領域３２内において、裏面側から表面側（図中上から下）の方向にかけて形成され、反射部３１３は、半導体領域３２内において、表面側から裏面側（図中下から上）の方向にかけて形成されている。また反射部３１３は、反射部３１２と半導体領域３２の側面との間の位置に形成されている。またその半導体領域の側面は、導波路３０１を介して光がより多く集まる側の側面（図２６では半導体領域３２の右側の側面）と対向する面である。

導波路３０１、反射部３１２、および反射部３１３を半導体領域３２内に設けることで、図２６の左側に図示した画素３０ｖに示したように、入射光は、半導体領域３２の右側の側面側に進み、反射され、表面側反射膜３４側に進む。そして表面側反射膜３４で反射され、反射部３１３で反射され、反射部３１２で反射される。

反射部３１２で反射された光は、裏面側反射膜３５で反射され、半導体領域３２の側面で反射され、反射部３１３に当たる。このように、半導体領域３２の側面と反射部３１２との間、反射部３１２と反射部３１３との間、反射部３１３と半導体領域３２の側面との間で、光は複数回反射される構造とすることができる。

このように、導波路３０１を設けることで、開口部５２を介して半導体領域３２により多くの入射光を導くことができるようになる。また、反射部３１２と反射部３１３を設ける構成とすることで、半導体領域３２内に留めることができる光量を増やすことができ、画素３０ｖの感度を向上させることができる。

＜第２１の実施の形態に係る画素の構成＞
図２７は、本技術の第２１の実施の形態に係る画素３０ｗの構成例を示す断面図である。

第２１の実施の形態に係る画素３０ｗは、図２５に示した第１９の実施の形態に係る画素３０ｕに、基板裏面散乱部３２１と基板表面散乱部３２２を追加した構成とされている点が異なり、他の点は同様である。

基板裏面散乱部３２１は、反射部３１１と半導体領域３２の側面との間であり、導波路３０１がある部分以外の領域に形成されている。また、基板表面散乱部３２２は、表面側（配線領域３３側）であり、基板裏面散乱部３２１と同じく、反射部３１１（を延長したと仮定した位置）と半導体領域３２の側面との間に形成されている。

基板裏面散乱部３２１と基板表面散乱部３２２を設けることで、基板裏面散乱部３２１または基板表面散乱部３２２に到達した光を散乱させることができ、例えば、図８に示した第５の実施の形態に係る画素３０ｅと同じく、光を半導体領域３２に閉じ込めることができる構成とすることができる。

このように、導波路３０１を設けることで、開口部５２を介して半導体領域３２により多くの入射光を導くことができるようになる。また、反射部３１１、基板裏面散乱部３２１、および基板表面散乱部３２２を設ける構成とすることで、入射光を半導体領域３２内に戻し、留めることができる光量を増やすことができる。よって、画素３０ｗの感度を向上させることができる。

基板裏面散乱部３２１と基板表面散乱部３２２は、例えば、図４に示した第１の実施の形態に係る画素３０ａのように、半導体領域３２の一方の側面から他方の側面までの間に設けられる構成としても良い。

上記したように、第１乃至第２１の実施の形態は組み合わせて適用することもできる。また、画素アレイ部１０は、第１乃至第２１の実施の形態に係わる画素３０ａ乃至３０ｗのうち、異なる実施の形態に係わる画素３０が混在しているような構成とすることも可能である。

＜適用例＞
上記した第１乃至第２１の実施の形態に係わる画素３０ａ乃至３０ｗは、被写体を撮像する撮像素子（以下、適宜、通常画素と記述する）に適用した場合を例に挙げて説明した。通常画素以外にも、例えば、以下に説明するような画素にも適用できる。

上記した第１乃至第２１の実施の形態に係わる画素３０ａ乃至３０ｗは、測距を行う画素（以下、適宜、測距画素と記述する）にも適用できる。図２８は、第１０の実施の形態に係る画素３０ｊを、測距画素に適用した場合の構成を示す。図２８に示した測距画素は、１つのフォトダイオードPDに対して、転送ゲートとして２つの転送トランジスタTRG１およびTRG２を有し、電荷蓄積部として２つの浮遊拡散領域FD１およびFD２とを有し、フォトダイオードPDで生成された電荷を、２つの浮遊拡散領域FD１およびFD２に振り分ける、いわゆる２タップの画素構造を示している。

２つの転送トランジスタTRG１およびTRG２の間に、表面側反射膜１０１が形成されている。平面図で見た場合、図２９に示すように、フォトダイオードPDの中央付近に表面側反射膜１０１は形成されている。

図２９は、図２８に示した画素３０jのトランジスタなどの配置例を示した平面図である。図２９に示されるように、矩形の画素３０jの中央部の領域に、フォトダイオードPDがN型の半導体領域３２で形成されている。フォトダイオードPDの中央には、表面側反射膜１０１が形成されている。

フォトダイオードPDの外側であって、矩形の画素３０jの四辺の所定の一辺に沿って、転送トランジスタTRG１、切替トランジスタFDG１、リセットトランジスタRST１、増幅トランジスタAMP１、及び、選択トランジスタSEL１が直線的に並んで配置され、矩形の画素３０の四辺の他の一辺に沿って、転送トランジスタTRG２、切替トランジスタFDG２、リセットトランジスタRST２、増幅トランジスタAMP２、及び、選択トランジスタSEL２が直線的に並んで配置されている。

さらに、転送トランジスタTRG、切替トランジスタFDG、リセットトランジスタRST、増幅トランジスタAMP、及び、選択トランジスタSELが形成されている画素３０の二辺とは別の辺に、電荷排出トランジスタOFGが配置されている。

なお、図２９に示した画素回路の配置は、この例に限られず、その他の配置としてもよい。また、ここでは、第１０の実施の形態に係る画素３０ｊを、測距画素に適用した場合の構成を示したが、他の実施の形態を測距画素として適用した場合にも、このような配置を適用することはできる。

図３０は、第１９の実施の形態に係る画素３０ｗを、測距画素に適用した場合の構成を示す。図３０に示した測距画素も、２タップ方式で測距を行う画素を例示しているため、１つのフォトダイオードPDに対して、転送ゲートとして２つの転送トランジスタTRG１およびTRG２を有し、電荷蓄積部として２つの浮遊拡散領域FD１およびFD２とを有している。

図３０に示したように、導波路３０１が傾いた状態で形成されている場合、図３１に示すように、開口部５２を避けた位置に反射部３１１が設けられる。

ここでは、第１９の実施の形態に係る画素３０ｗを、測距画素に適用した場合の構成を示したが、他の実施の形態を測距画素として適用した場合にも、このような配置を適用することはできる。

図２９乃至図３１に示した画素のように、浮遊拡散領域FDを備える構成とした場合、その浮遊拡散領域FDに、迷光成分が入り込まないようにする必要がある。図３２は、第１０の実施の形態に係る画素３０ｊを、浮遊拡散領域FDを有する通常画素に適用した場合の構成を示す。図３２に示した画素３０jは、図中右下側に浮遊拡散領域FDを備え、フォトダイオードPDから浮遊拡散領域FDへ電荷の転送を行う転送ゲートTRGを備える。

図３２に示したように浮遊拡散領域FDが、図中右側に形成されている場合、その浮遊拡散領域FD側が高くなる傾斜を有する表面側反射膜１０１が形成される。このような傾斜を有する表面側反射膜１０１は、例えば、図２９に示した場合と同じく、平面においてフォトダイオードPDの中央付近に形成される。

この表面側反射膜１０１の傾斜を有する面は、浮遊拡散領域FD側に向かないように形成されている。よって、図３２に示したように、入射光は、表面側反射膜１０１の傾斜面に当たり、浮遊拡散領域FDが形成されている側とは逆側の半導体領域３２の側面に進む。表面側反射膜１０１を、浮遊拡散領域FDに傾斜面が向かないように形成することで、浮遊拡散領域FDの方に光が進むようなことを低減させることができる。

図３３は、本技術の第１８の実施の形態に係る画素３０ｔを、浮遊拡散領域FDを有する通常画素に適用した場合の構成を示す。図３３に示した画素３０tは、図中左下側に浮遊拡散領域FDを備え、フォトダイオードPDから浮遊拡散領域FDへ電荷の転送を行う転送ゲートTRGを備える。

図３３に示したように浮遊拡散領域FDが、図中左側に形成されている場合、その浮遊拡散領域FD側（近傍）に、反射部３５１が追加された構成とされる。反射部３５１は、表面側反射膜３４から垂直方向に伸びるように形成されている。反射部３５１と表面側反射膜３４は、一体構成とされていても良いし、別体として構成され、反射部３５１と表面側反射膜３４は接していない構成とすることも可能である。

このような反射部３５１を有する表面側反射膜３４は、例えば、図２９に示した場合（図３０では表面側反射膜１０１として記載部分）と同じく、フォトダイオードPDの中央付近に形成される。反射部３５１は、浮遊拡散領域FDを囲むように構成されていても良い。

反射部３５１を設けることで、図３３に示したように、入射光は、導波路３０１により、半導体領域３２の図中右側の側面、換言すれば浮遊拡散領域FDが形成されている側と対向する側面に進む。そして入射光は、半導体領域３２の側面により反射され、表面側反射膜３４に当たり、反射され、反射部３５１に当たる。反射部３５１がない場合、浮遊拡散領域FDに反射光が進むが、反射部３５１を設けることで、浮遊拡散領域FDに反射光が進むことを防ぐことができる。

第１乃至第２１の実施の形態に係わる画素３０ａ乃至３０ｗは、メモリを備える画素に対しても適用できる。図３４は、メモリを備える画素であり、測距を行う測距画素に、本技術を適用した画素３０ｘの構成を示す図である。また、画素３０ｘは、２タップ方式での測距画素である場合を示す。

図３４に示した画素３０ｘは、図２１に示した画素３０ｒと同じく、導波路２０１と光屈折構造部１５２を備える。画素３０ｘの配線領域３３側の半導体基板３１には、浮遊拡散領域FD１、メモリ領域Mem１、転送ゲートTRG１、転送ゲートTRG１’と、浮遊拡散領域FD２、メモリ領域Mem２、転送ゲートTRG２、転送ゲートTRG２’が設けられている。

フォトダイオードPDからの電荷は、転送ゲートTRG１により、メモリ領域Mem１へと転送される。メモリ領域Mem１に転送された電荷は、転送ゲートTRG１’により、浮遊拡散領域FD１へと転送される。同様に、フォトダイオードPDからの電荷は、転送ゲートTRG２により、メモリ領域Mem２へと転送される。メモリ領域Mem２に転送された電荷は、転送ゲートTRG２’により、浮遊拡散領域FD２へと転送される。

転送ゲートTRG１と転送ゲートTRG２は、それぞれ縦型トランジスタ（のゲート）で形成されている。縦型トランジスタのゲートとは、図３４に示すように、縦型、図中上下方向に設けられた配線を有し、フォトダイオードPDを構成する半導体領域３２の近くまで設けられた配線を有するゲートである。なお、図３４では、半導体領域３２の近くまで設けられている例を示したが、半導体領域３２内まで設けられている構成とすることもできる。

このように、メモリ領域Memや浮遊拡散領域FDを設けた場合、これらのメモリ領域Memや浮遊拡散領域FDに迷光成分が入り込まないように、メモリ領域Memや浮遊拡散領域FD上に反射部３６１が形成される。反射部３６１は、半導体領域３２と半導体基板３１との境界に形成されている。また反射部３６１は、図３５に示すように、平面においては、縦型トランジスタのゲートTGR１とゲートTGR２を避けた領域であり、半導体領域３２内に形成されている。

図３４に示した構成においては、仮に、メモリ領域Memなどが設けられている領域を透過し、配線領域３３側に到達した光があった場合、その光が、反射され、再度メモリ領域Memなどが設けられている領域に戻ることがあると、迷光成分が発生することになる。図３４に示したような構成にした場合、表面側反射膜３４や表面側反射膜１０１に該当する膜は配線領域３３には設けられない構成とされる。

反射部３６１を設けることで、図３４に示したように入射光は、光屈折構造部１５２で屈折され、半導体領域３２の側面方向に進み、反射される。半導体領域３２の側面で反射された反射光は、反射部３６１に当たり、反射される。反射部３６１により光が反射されるため、反射部３６１の下側に配置されているメモリ領域Memや浮遊拡散領域FDに光が入り込むようなことを防ぐことができる。

図３６は、図３４に示した画素３０ｘと同じく、メモリを備える画素であり、測距を行う測距画素に、本技術を適用した場合の画素３０ｙの構成例を示す図である。また、図３６に示した画素３０ｙは、画素３０ｘと同じく、２タップ方式での測距画素である場合を示す。

図３６に示した画素３０yは、図２６に示した画素３０ｗと同じく、導波路３０１と反射部３１１を備える。また画素３０ｙは、画素３０ｘと同じく、配線領域３３側の半導体基板３１に、浮遊拡散領域FD１、メモリ領域Mem１、転送ゲートTRG１、転送ゲートTRG１’と、浮遊拡散領域FD２、メモリ領域Mem２、転送ゲートTRG２、転送ゲートTRG２’を備える。

導波路３０１を設けた場合も、導波路２０１を設けた場合と同様に（画素３０ｘと同様に）、メモリ領域Memや浮遊拡散領域FDに迷光成分が入り込まないように、メモリ領域Memや浮遊拡散領域FD上に反射部３６１が形成される。また反射部３６１は、図３５に示したように、平面においては、縦型トランジスタのゲートTGR１とゲートTGR２を避けた領域であり、半導体領域３２内に形成されている。

反射部３６１を設けることで、図３６に示したように入射光は、導波路３０１に導かれ、半導体領域３２の側面方向に進み、反射される。半導体領域３２の側面で反射された反射光は、反射部３６１に当たり、反射される。反射部３６１により光が反射されるため、反射部３６１の下側に配置されているメモリ領域Memや浮遊拡散領域FDに光が入り込むようなことを防ぐことができる。

なお、測距画素として、SPAD（single photon avalanche diode）を用いることもでき、本技術をSPADに適用することも可能である。

本技術によれば、フォトダイオードに、より多くの入射光を集めることが可能となる。また、フォトダイオードに入射された光を、フォトダイオード内に留めることができ、フォトダイオード外に抜け出る光を減少させることができる。よって、ＱＥロス（量子効率のロス）を低減させることができる。また、導波路を設けることで、低背でも開口部に光を通すことができる構成にできるため、画素を低背化することもでき、画素を小型化することができる。

＜カメラへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品に応用することができる。例えば、本技術は、カメラ等の撮像装置に搭載される撮像素子として実現されてもよい。

図３７は、本技術が適用され得る撮像装置の一例であるカメラの概略的な構成例を示すブロック図である。同図のカメラ１０００は、レンズ１００１と、撮像素子１００２と、撮像制御部１００３と、レンズ駆動部１００４と、画像処理部１００５と、操作入力部１００６と、フレームメモリ１００７と、表示部１００８と、記録部１００９とを備える。

レンズ１００１は、カメラ１０００の撮影レンズである。このレンズ１００１は、被写体からの光を集光し、後述する撮像素子１００２に入射させて被写体を結像させる。

撮像素子１００２は、レンズ１００１により集光された被写体からの光を撮像する半導体素子である。この撮像素子１００２は、照射された光に応じたアナログの画像信号を生成し、デジタルの画像信号に変換して出力する。

撮像制御部１００３は、撮像素子１００２における撮像を制御するものである。この撮像制御部１００３は、制御信号を生成して撮像素子１００２に対して出力することにより、撮像素子１００２の制御を行う。また、撮像制御部１００３は、撮像素子１００２から出力された画像信号に基づいてカメラ１０００におけるオートフォーカスを行うことができる。

ここでオートフォーカスとは、レンズ１００１の焦点位置を検出して、自動的に調整するシステムである。このオートフォーカスとして、撮像素子１００２に配置された位相差画素により像面位相差を検出して焦点位置を検出する方式（像面位相差オートフォーカス）を使用することができる。また、画像のコントラストが最も高くなる位置を焦点位置として検出する方式（コントラストオートフォーカス）を適用することもできる。撮像制御部１００３は、検出した焦点位置に基づいてレンズ駆動部１００４を介してレンズ１００１の位置を調整し、オートフォーカスを行う。なお、撮像制御部１００３は、例えば、ファームウェアを搭載したＤＳＰ（Digital Signal Processor）により構成することができる。

レンズ駆動部１００４は、撮像制御部１００３の制御に基づいて、レンズ１００１を駆動するものである。このレンズ駆動部１００４は、内蔵するモータを使用してレンズ１００１の位置を変更することによりレンズ１００１を駆動することができる。

画像処理部１００５は、撮像素子１００２により生成された画像信号を処理するものである。この処理には、例えば、画素毎の赤色、緑色および青色に対応する画像信号のうち不足する色の画像信号を生成するデモザイク、画像信号のノイズを除去するノイズリダクションおよび画像信号の符号化等が該当する。画像処理部１００５は、例えば、ファームウェアを搭載したマイコンにより構成することができる。

操作入力部１００６は、カメラ１０００の使用者からの操作入力を受け付けるものである。この操作入力部１００６には、例えば、押しボタンやタッチパネルを使用することができる。操作入力部１００６により受け付けられた操作入力は、撮像制御部１００３や画像処理部１００５に伝達される。その後、操作入力に応じた処理、例えば、被写体の撮像等の処理が起動される。

フレームメモリ１００７は、１画面分の画像信号であるフレームを記憶するメモリである。このフレームメモリ１００７は、画像処理部１００５により制御され、画像処理の過程におけるフレームの保持を行う。

表示部１００８は、画像処理部１００５により処理された画像を表示するものである。この表示部１００８には、例えば、液晶パネルを使用することができる。

記録部１００９は、画像処理部１００５により処理された画像を記録するものである。この記録部１００９には、例えば、メモリカードやハードディスクを使用することができる。

以上、本開示が適用され得るカメラについて説明した。本技術は以上において説明した構成のうち、撮像素子１００２に適用され得る。具体的には、図１において説明した撮像素子１は、撮像素子１００２に適用することができる。撮像素子１００２に撮像素子１を適用することにより反射光が低減され、カメラ１０００により生成される画像の画質の低下を防止することができる。

なお、ここでは、一例としてカメラについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、距離センサ等に適用されてもよい。また、本開示は、カメラ等の電子機器の他に、半導体モジュールの形式の半導体装置に適用することもできる。具体的には、図３７の撮像素子１００２および撮像制御部１００３を１つのパッケージに封入した半導体モジュールである撮像モジュールに本開示に係る技術を適用することもできる。

＜内視鏡手術システムへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。

図３８は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。

図３８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３９は、図３８に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。

カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。

レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。

撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。

また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。

駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。

通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。

また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。

なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。

カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。

通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。

また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。

画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。

制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。

また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。

カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。

ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。

＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、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４０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４０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１２０３０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４０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４１は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。

図４１では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５を有する。

撮像部１２１０１、１２１０２、１２１０３、１２１０４、１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２、１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。

なお、図４１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。

なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

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無く、また他の効果があってもよい。

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。

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
入射光を集光するオンチップレンズと、
前記入射光の光電変換を行う光電変換部と、
前記入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部に、前記光電変換部に前記入射光を導く導波路と、
前記光電変換部を透過した前記入射光を反射する反射膜と、
前記光電変換部の前記入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域と
を備える撮像素子。
（２）
前記反射膜は、傾斜面を有する
前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
前記傾斜面の傾斜角をθ、前記開口部の大きさをＤ、および前記光電変換部の深さをＴとした場合、
θ≧（１／２）ａｒｃｔａｎ（Ｄ／２Ｔ）
が満たされる
前記（２）に記載の撮像素子。
（４）
前記光電変換部の前記入射光が入射する側と対向する側に複数の凹凸を有する第２の凹凸領域をさらに備える
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の撮像素子。
（５）
前記導波路は、傾斜を有する
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の撮像素子。
（６）
前記光電変換部内に、光を反射する反射部をさらに備える
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の撮像素子。
（７）
前記反射部は、複数設けられている
前記（６）に記載の撮像素子。
（８）
前記光電変換部の前記開口部側には、凹部が形成され、前記凹部の中側の材料と外側の材料との屈折率は異なる
前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の撮像素子。
（９）
前記反射膜の前記傾斜面は、前記光電変換部で変換された電荷を蓄積する電荷蓄積部が設けられている側が高く、前記電荷蓄積部が設けられていない側が低い
前記（２）乃至（８）のいずれかに記載の撮像素子。
（１０）
前記光電変換部で変換された電荷を蓄積する電荷蓄積部の近傍に、光を反射する反射部をさらに備える
前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の撮像素子。
（１１）
前記反射膜は、前記光電変換部で変換された電荷を蓄積する電荷蓄積部と前記光電変換部との間に設けられている
前記（１）に記載の撮像素子。
（１２）
前記導波路は、回折格子である
前記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の撮像素子。
（１３）
入射光を集光するオンチップレンズと、
前記入射光の光電変換を行う光電変換部と、
前記入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部に、前記光電変換部に前記入射光を導く導波路と、
前記光電変換部を透過した前記入射光を反射する反射膜と、
前記光電変換部の前記入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域と
を備える撮像素子と
前記撮像素子からの信号を処理する処理部と
を備える撮像装置。
（１４）
入射光を集光するオンチップレンズと、
前記入射光の光電変換を行う光電変換部と、
前記入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部と、
前記光電変換部を透過した前記入射光を反射する反射膜であり、傾斜面を有する反射膜と、
前記光電変換部の前記入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域と
を備える撮像素子。
（１５）
前記光電変換部の前記入射光が入射する側と対向する側に複数の凹凸を有する第２の凹凸領域をさらに備える
前記（１４）に記載の撮像素子。
（１６）
前記光電変換部内に、光を反射する反射部をさらに備える
前記（１４）または（１５）に記載の撮像素子。
（１７）
前記反射部は、複数設けられている
前記（１６）に記載の撮像素子。
（１８）
前記光電変換部の前記開口部側には、凹部が形成され、前記凹部の中側の材料と外側の材料との屈折率は異なる
前記（１４）乃至（１６）のいずれかに記載の撮像素子。
（１９）
入射光を集光するオンチップレンズと、
前記入射光の光電変換を行う光電変換部と、
前記入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部と、
前記光電変換部を透過した前記入射光を反射する反射膜であり、傾斜面を有する反射膜と、
前記光電変換部の前記入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域と
を備える撮像素子と
前記撮像素子からの信号を処理する処理部と
を備える撮像装置。

１撮像素子，１０画素アレイ部，１１垂直駆動部，１２カラム信号処理部，１３制御部，１４，１５，１６信号線，３０画素，３１半導体基板，３２半導体領域，３３配線領域，３４表面側反射膜，３５裏面側反射膜，３６保護膜，３７オンチップレンズ，３８分離領域，４１絶縁層，４２配線層，５１基板裏面散乱部，５２開口部，７１，７２入射光，９１吸収膜，１０１表面側反射膜，１０９基板裏面散乱部，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５反射部，１３１基板表面散乱部，１５１基板裏面散乱部，１５２光屈折構造部，２０１導波路，２２１カラーフィルタ層，３０１導波路，３１１，３１２，３１３反射部，３２１基板裏面散乱部，３２２基板表面散乱部，３５１，３６１反射部

Claims

入射光を集光するオンチップレンズと、
前記入射光の光電変換を行う光電変換部と、
前記入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部に、前記光電変換部に前記入射光を導く導波路と、
前記光電変換部を透過した前記入射光を反射する反射膜と、
前記光電変換部の前記入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域と
を備える撮像素子。
前記反射膜は、傾斜面を有する
請求項１に記載の撮像素子。
前記傾斜面の傾斜角をθ、前記開口部の大きさをＤ、および前記光電変換部の深さをＴとした場合、
θ≧（１／２）ａｒｃｔａｎ（Ｄ／２Ｔ）
が満たされる
請求項２に記載の撮像素子。
前記光電変換部の前記入射光が入射する側と対向する側に複数の凹凸を有する第２の凹凸領域をさらに備える
請求項１に記載の撮像素子。
前記導波路は、傾斜を有する
請求項１に記載の撮像素子。
前記光電変換部内に、光を反射する反射部をさらに備える
請求項１に記載の撮像素子。
前記反射部は、複数設けられている
請求項６に記載の撮像素子。
前記光電変換部の前記開口部側には、凹部が形成され、前記凹部の中側の材料と外側の材料との屈折率は異なる
請求項１に記載の撮像素子。
前記反射膜の前記傾斜面は、前記光電変換部で変換された電荷を蓄積する電荷蓄積部が設けられている側が高く、前記電荷蓄積部が設けられていない側が低い
請求項２に記載の撮像素子。
前記光電変換部で変換された電荷を蓄積する電荷蓄積部の近傍に、光を反射する反射部をさらに備える
請求項１に記載の撮像素子。
前記反射膜は、前記光電変換部で変換された電荷を蓄積する電荷蓄積部と前記光電変換部との間に設けられている
請求項１に記載の撮像素子。
前記導波路は、回折格子である
請求項１に記載の撮像素子。
入射光を集光するオンチップレンズと、
前記入射光の光電変換を行う光電変換部と、
前記入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部に、前記光電変換部に前記入射光を導く導波路と、
前記光電変換部を透過した前記入射光を反射する反射膜と、
前記光電変換部の前記入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域と
を備える撮像素子と
前記撮像素子からの信号を処理する処理部と
を備える撮像装置。
入射光を集光するオンチップレンズと、
前記入射光の光電変換を行う光電変換部と、
前記入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部と、
前記光電変換部を透過した前記入射光を反射する反射膜であり、傾斜面を有する反射膜と、
前記光電変換部の前記入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域と
を備える撮像素子。
前記光電変換部の前記入射光が入射する側と対向する側に複数の凹凸を有する第２の凹凸領域をさらに備える
請求項１４に記載の撮像素子。
前記光電変換部内に、光を反射する反射部をさらに備える
請求項１４に記載の撮像素子。
前記反射部は、複数設けられている
請求項１６に記載の撮像素子。
前記光電変換部の前記開口部側には、凹部が形成され、前記凹部の中側の材料と外側の材料との屈折率は異なる
請求項１４に記載の撮像素子。
入射光を集光するオンチップレンズと、
前記入射光の光電変換を行う光電変換部と、
前記入射光の集光サイズと略同じ大きさの開口部と、
前記光電変換部を透過した前記入射光を反射する反射膜であり、傾斜面を有する反射膜と、
前記光電変換部の前記入射光が入射する側に複数の凹凸を有する凹凸領域と
を備える撮像素子と
前記撮像素子からの信号を処理する処理部と
を備える撮像装置。