JP2022050242A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】特定の波長帯域外の高次モードの光を抑制して撮像する。【解決手段】固体撮像装置は、二つの反射面の間で所定の波長域の光を共振させるファブリペロ共振器を有し、前記所定の波長域の光を選択的に透過させる第１フィルタ部と、前記第１フィルタ部を透過する光の少なくとも一部を光電変換する光電変換部と、前記第１フィルタ部と前記光電変換部との間に配置され、前記第１フィルタ部を透過する光に含まれる高次モードの光を抑圧する第２フィルタ部と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、固体撮像装置及びその製造方法に関する。
波長λ１と波長λ２の二つの波長の信号を扱う光通信用の受光素子が提案されている（特許文献１参照）。この受光素子では、λ１＜λｇ＜λ２のバンドギャップ波長を持つフィルタを備えている。このフィルタでは、λｇより短い波長の光を遮光して、λｇより長い波長の光を透過させることから、ある波長範囲の半値幅の狭い帯域だけを透過させるマルチ分光は行えない。
特定の波長のみを選択的に透過させる光学素子として、ファブリペロ共振器がある。ファブリペロ共振器は、特定の波長帯域内の複数の狭帯域の光のみを反射及び透過させることができる。
特開２０００－３６６１５公報
しかしながら、ファブリペロ共振器は、特定の波長帯域外の高次モードの光を反射及び透過させる場合がある。高次モードの光は、本来意図した波長帯域とは異なる波長を持っているため、不所望な光である。長波長側の不所望な光はファブリペロ共振器の設計によって抑制できるが、短波長側の不所望な光を抑制するのは容易ではない。
そこで、本開示では、特定の波長帯域外の高次モードの光を抑制して撮像可能な固体撮像装置及びその製造方法を提供するものである。
上記の課題を解決するために、本開示によれば、二つの反射面の間で所定の波長域の光を共振させるファブリペロ共振器を有し、前記所定の波長域の光を選択的に透過させる第１フィルタ部と、
前記第１フィルタ部を透過する光の少なくとも一部を光電変換する光電変換部と、
前記第１フィルタ部と前記光電変換部との間に配置され、前記第１フィルタ部を透過する光に含まれる高次モードの光を抑圧する第２フィルタ部と、を備える、固体撮像装置が提供される。
前記第１フィルタ部は、面方向に沿って周期的に配置される複数の画素ブロックを有し、
前記画素ブロックは、それぞれが異なる波長域の光を選択的に透過させる複数の前記第１フィルタ部を有し、
前記第２フィルタ部は、前記複数の第１フィルタ部を透過した光に含まれる高次モードの光を抑圧してもよい。
前記第２フィルタ部は、化合物半導体材料を含む基板を有してもよい。
前記基板は、ＩｎＰ基板であってもよい。
前記基板は、１０００ｎｍ以上の厚さを有してもよい。
前記第２フィルタ部は、前記基板と前記光電変換部との間に配置され、前記基板と格子整合するバッファ層を有してもよい。
前記バッファ層は、ＩｎＧａＡｓＰ層又はＩｎＧａＡｌＡｓ層を有してもよい。
前記バッファ層は、１０００ｎｍ以上の厚さを有してもよい。
前記バッファ層は、多重量子井戸構造を有してもよい。
前記バッファ層は、ＩｎＰ層、ＩｎＧａＡｓ層及びＩｎＧａＰ層の少なくとも一つを含む量子構造を有してもよい。
前記バッファ層は、ＩｎＧａＡｓ層又はＩｎＧａＰ層と、ＩｎＰ層とを交互に配置した量子構造を有する含んでもよい。
前記第２フィルタ部は、前記第１フィルタ部を透過する光に含まれる１０００ｎｍ未満の波長成分を抑圧してもよい。
前記第１フィルタ部は、アモルファスシリコン膜を含む多層膜を有してもよい。
前記第１フィルタ部は、画素単位で光の屈折率変調を行う共振器を有し、
前記多層膜は、前記共振器の両面側に配置されてもよい。
画素単位で設けられる前記共振器のうち少なくとも一部の共振器は、固有の屈折特性を持つキャビティを有してもよい。
本開示によれば、化合物半導体材料を含む基板の第１主面上に光電変換層を形成する工程と、
前記基板の前記第１主面とは反対側の第２主面側を削って、前記基板の厚さを薄くする工程と、
前記基板の前記第２主面上に、屈折率が互いに異なる第１膜及び第２膜を交互に配置した第１多層膜を形成する工程と、
前記第１多層膜上に形成される前記第１膜又は前記第２膜を材料とする共振器のベース層と、
前記ベース層に、画素ごとにサイズの異なるキャビティを形成して、前記キャビティの内部に、前記ベース層が前記第１膜の場合には前記第２膜の材料を充填し、前記ベース層が前記第２膜の場合には前記第１膜の材料を充填して共振器を形成する工程と、
前記ベース層の上に、前記第１膜及び前記第２膜を交互に配置した第２多層膜を形成する工程と、を備え、
前記共振器を形成する工程は、
前記ベース層の面上の第１方向に沿って、前記ベース層に複数の第１溝を形成する工程と、
前記ベース層の面上の前記第１方向に交差する第２方向に沿って、前記ベース層に複数の第２溝を形成する工程と、
前記複数の第１溝と前記複数の第２溝に、前記ベース層が前記第１膜の場合には前記第２膜の材料を充填し、前記ベース層が前記第２膜の場合には前記第１膜の材料を充填して、前記共振器を形成する工程と、を有する、固体撮像装置の製造方法が提供される。
前記基板の厚さを薄くする工程では、前記基板の厚さを１０００ｎｍ以上にしてもよい。
前記基板の厚さを薄くした後に、前記基板の前記第２主面上に、前記基板と格子整合するバッファ層を形成する工程を備え、
前記バッファ層の上に前記第１多層膜を形成してもよい。
前記バッファ層を形成する工程では、前記バッファ層の厚さを１０００ｎｍ以上にしてもよい。
前記バッファ層を形成する工程では、ＩｎＧａＡｓ層又はＩｎＧａＰ層と、ＩｎＰ層とを交互に配置した量子構造を形成してもよい。
第１の実施形態による固体撮像装置の断面図。 共振器の１画素分の模式的な斜視図。 共振器の平面図。 第１の実施形態による固体撮像装置の分光特性を示す図。 一比較例による固体撮像装置の断面図。 図５の固体撮像装置の分光特性を示す図。 第１フィルタ部内の各層の厚さを図１の第１フィルタ部の対応する層の厚さの１．１倍とした固体撮像装置の断面構造を示す図。 図７の固体撮像装置の分光特性を示す図。 バッファ層としてＩｎＧａＡｓＰ層を用いた第２の実施形態による固体撮像装置の断面図。 バッファ層としてＩｎＧａＡｌＡｓ層を用いた第２の実施形態による固体撮像装置１の断面図。 ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、及びＩｎＰの波長に対する吸収係数を示す図。 図９Ａの固体撮像装置の分光特性を示す図。 第３の実施形態による固体撮像装置の断面図。 第１の実施形態による固体撮像装置を製造する工程を示す図。 図１３Ａに続く工程図。 図１３Ｂに続く工程図。 図１３Ｃに続く工程図。 図１３Ｄに続く工程図。 図１３Ｅに続く工程図。 一回目の露光で用いられるマスクの一例を模式的に示す図。 二回目の露光で用いられるマスクの一例を模式的に示す図。 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。 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。
以下、図面を参照して、固体撮像装置及びその製造方法の実施形態について説明する。以下では、固体撮像装置及びその製造方法の主要な構成部分を中心に説明するが、固体撮像装置及びその製造方法には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態による固体撮像装置１の断面図である。図１の固体撮像装置１は、例えば可視光分光型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。
図１の固体撮像装置１は、光入射面側から断面方向に順に、第１フィルタ部２と、第２フィルタ部３と、光電変換部４とを備えている。また、図１の固体撮像装置１は、面方向に複数の画素を備えている。
第１フィルタ部２は、二つの反射面の間で所定の波長域の光を共振させるファブリペロ共振器を有し、所定の波長域の光を選択的に透過させる。ファブリペロ共振器は、ｍλ＝２ｎＬの関係を満たす波長λの光を反射及び透過させる。ｍは次数を表し、１以上の整数である。ｎは共振器の屈折率を表す。Ｌは共振器長である。第１フィルタ部２の詳細な断面構造は後述する。
第２フィルタ部３は、第１フィルタ部２と光電変換部４との間に配置され、第１フィルタ部２を透過する光に含まれる高次モードの光を抑圧する。第２フィルタ部３の詳細な断面構造は後述する。
光電変換部４は、第１フィルタ部２を透過する光の少なくとも一部を光電変換する。より具体的には、光電変換部４は、第１フィルタ部２を透過する光に含まれる高次モードの光を第２フィルタ部３で抑圧した後の光を光電変換する。
第１フィルタ部２は、面方向に沿って周期的に配置される複数の画素ブロックを有する。画素ブロックは、それぞれが異なる波長域の光を選択的に透過させる複数の第１フィルタ部２を有する。第２フィルタ部３は、複数の第１フィルタ部２を透過した光に含まれる高次モードの光を抑圧する。
第１フィルタ部２は、光電変換部４側から積層方向に順に配置される第１多層膜５、共振器６、及び第２多層膜７を有する。第１多層膜５及び第２多層膜７は、例えば、アモルファスシリコン膜８を含んでいる。より具体的には、第１多層膜５は、例えば、ＳｉＯ２膜９とアモルファスシリコン膜８とを交互に配置した積層構造である。第１多層膜５の光電変換部４側には、アモルファスシリコン膜８の代わりにＳｉ３Ｎ４膜１０が設けられている。第２多層膜７も、例えば、ＳｉＯ２膜９とアモルファスシリコン膜８とを交互に配置した積層構造を有する。
共振器６は、画素単位で光の屈折率変調を行う。共振器６は、第１多層膜５と第２多層膜７の間に配置されている。共振器６は、第２多層膜７を透過した光のうち、特定の波長帯域内の複数の狭帯域の光のみを共振させる。共振された光は、共振器６の両面側に配置された第１多層膜５と第２多層膜７で反射されて、第１多層膜５側から出射される。後述するように、共振器６は、画素ごとに微細構造のサイズを変えることで、実効屈折率を画素ごとに変化させている。
第２フィルタ部３は、化合物半導体材料を含む基板を有する。具体的な材料の一例として、第２フィルタ部３は、ＩｎＰ基板１１を有する。本実施形態では、ＩｎＰ基板１１を９００ｎｍ以上、より望ましくは１０００ｎｍ以上の厚さにしている。ＩｎＰ基板１１を９００ｎｍ以上の厚さにすることで、固体撮像装置１の分光特性に高次モードのピークが現れなくなる。ＩｎＰ基板１１の厚さは、後述するように製造プロセスのエッチング工程にて制御することができる。
図１の固体撮像装置１は、ＩｎＰ基板１１と第１多層膜５の間にＩＴＯ膜１２を有する。ＩＴＯ膜１２は、透明電極層であり、第２多層膜７を透過した光を損失なく透過させることができる。
ＩｎＰ基板１１のＩＴＯ膜１２とは反対の面側には光電変換部４が配置されている。光電変換部４は、例えばＩｎＧａＡｓを含んでいる。このように、第１の実施形態による固体撮像装置１は、基板と光電変換部４を化合物半導体材料で形成している。これにより、赤外領域の光も受光可能としている。
本実施形態による固体撮像装置１では、ＩｎＧａＡｓを含む光電変換部４をＩｎＰ基板１１に格子整合させている。したがって、バンドギャップから波長１．７μｍ以下の光を吸収するが、それ以上の波長の光に対しては応答性がなくなる。よって、特定の波長帯域のみの単一分光特性を有し、特定の波長帯域内でマルチ分光を行うことができる。
図２は共振器６の１画素分の模式的な斜視図、図３は共振器６の平面図である。図３には、４画素×４画素の計１６画素分の共振器６の平面レイアウトが図示されている。図３の例では、４画素×４画素で１つの画素ブロック１３が構成され、複数の画素ブロック１３が縦横に配置されている。
図３に示す画素ブロック１３内の１６画素のうち１５画素は、実効屈折率を変化させるための複数の微細構造１４を有する。微細構造１４は、例えは上面と下面が正方形を有する直方体形状であり、画素ごとに微細構造１４のサイズが異なっている。各画素には、複数の微細構造１４が周期的に配置されている。各画素内の微細構造１４のサイズは同じであり、平面形状は正方形である。この微細構造１４に光が照射されることで、微細構造１４のサイズに応じた屈折率変調が行われる。これにより、共振器６は、画素ごとに異なる狭帯域の波長の光を共振させることができる。各画素内の微細構造１４は、波長の１／２以下の周期的な構造であり、実効屈折率を画素ごとにアモルファスシリコンからＳｉＯ２までの範囲で変化させることができる。
共振器６のベース層６ａは、第１多層膜５及び第２多層膜７と同様に、ＳｉＯ２膜９又はアモルファスシリコン膜８である。ベース層６ａがＳｉＯ２膜９の場合、微細構造１４はアモルファスシリコン膜８である。また、図２に示すようにベース層６ａがアモルファスシリコン膜８の場合、微細構造１４はＳｉＯ２膜９である。図３では、１６画素のうち１画素は、微細構造１４を含んでいないが、画素ブロック１３内の全画素が微細構造１４を含んでいてもよい。
図３のように、複数の画素ブロック１３のそれぞれが１６画素を有し、１６画素のそれぞれの微細構造１４のサイズが異なる場合には、１６分光を行うことができる。
なお、図３は画素ブロック１３内の各画素の微細構造１４の一例であり、各画素の微細構造１４は必ずしも図３に示したものに限定されない。また、画素ブロック１３内の画素の数は１６画素に限定されない。画素ブロック１３内の画素の数を増やして、画素ごとに微細構造１４を変えることで、分光数を増やすことができる。
図４は第１の実施形態による固体撮像装置１の分光特性を示す図である。図４は、ＩｎＰ基板１１を１０００ｎｍとした場合の分光特性のシミュレーション結果を示している。図４の横軸は波長λ（ｎｍ）、縦軸は量子効率ＱＥを示している。図示のように、それぞれが異なる狭帯域の１６個の波長にピークが現れており、それ以外の波長にはピークが存在しないことから、分光特性に優れることがわかる。
図５は一比較例による固体撮像装置２０の断面図である。図５の固体撮像装置２０は、図１の固体撮像装置１と比べて、ＩｎＰ基板１１の厚さを薄くしている。それ以外の構造上の違いはない。図１の固体撮像装置１内のＩｎＰ基板１１の厚さは例えば１０００ｎｍであるのに対し、図５の固体撮像装置２０内のＩｎＰ基板１１の厚さは例えば２０ｎｍである。
図６は図５の固体撮像装置２０の分光特性を示す図である。図６はＩｎＰ基板１１の厚さが２０ｎｍの場合の分光特性のシミュレーション結果を示している。図示のように、１６分光の波長のピークの他に、７００～８００ｎｍ付近の高次モードにピークが現れている。本開示者の検証によると、ＩｎＰ基板１１の厚さを９００ｎｍ以上にしないと、図６のように高次モードにピークが現れるおそれがあり、固体撮像装置１の分光特性が劣化してしまう。
このように、第１の実施形態では、ファブリペロ共振器を備えた固体撮像装置１内のＩｎＰ基板１１の厚さを９００ｎｍ以上、より望ましくは１０００ｎｍ以上に設定するため、分光特性に高次モードのピークが現れなくなり、特定の波長帯域内でのマルチ分光を行うことができる。
（第２の実施形態）
第１の実施形態による固体撮像装置１では、製造ばらつきによりファブリペロ共振器を構成する第１フィルタ部２内の第１多層膜５や第２多層膜７の膜厚が変化したときに、分光特性に高次モードのピークが現れるおそれがある。
図７は第１フィルタ部２内の各層の厚さを図１の第１フィルタ部２の対応する層の厚さの１．１倍とした固体撮像装置１ａの断面構造を示す図である。図８は図７の固体撮像装置１ａの分光特性を示す図である。図７はＩｎＰ基板１１の厚さを１０００ｎｍとした場合のシミュレーション結果を示している。図示のように、ＩｎＰ基板１１を１０００ｎｍにしても、分光特性に高次モードのピークが現れている。
そこで、第２の実施形態による固体撮像装置１ｂは、第２フィルタ部３にバッファ層を新たに設けている。図９Ａ及び図９Ｂは第２の実施形態による固体撮像装置１ｂの断面図である。第２フィルタ部３内のバッファ層１５は、ＩｎＰ基板１１と光電変換部４との間に配置されている。バッファ層１５の材料としては、例えば、ＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｌＡｓが用いられる。図９Ａはバッファ層１５としてＩｎＧａＡｓＰ層１５ａを用いた例、図９Ｂはバッファ層１５としてＩｎＧａＡｌＡｓ層１５ｂを用いた例を示している。
図１０は、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、及びＩｎＰの波長に対する吸収係数を示す図である。図示のように、ＩｎＧａＡｓＰとＩｎＧａＡｌＡｓは、ＩｎＰよりも、バンドギャップが０．１５４ｅＶ程度小さく、吸収端が１００ｎｍ程度、長波長側に伸びている。これにより、分光特性の高次モードのピークを抑制可能となる。
図９Ａ及び図９Ｂの固体撮像装置１では、バッファ層１５としてのＩｎＧａＡｓＰ層１５ａ又はＩｎＧａＡｌＡｓ層１５ｂの厚さを１０００ｎｍとする代わりに、ＩｎＰ基板１１の厚さは２０ｎｍとしている。ＩｎＧａＡｓＰ層１５ａ又はＩｎＧａＡｌＡｓ層１５ｂの厚さを１０００ｎｍとすることで、第１の実施形態による固体撮像装置１でＩｎＰ基板１１の厚さを１０００ｎｍとしたことと同様の効果を得ることができる。なお、第２の実施形態による固体撮像装置１では、ＩｎＰ基板１１の厚さは任意であり、２０ｎｍ以上の厚さでもよい。
図１１は図９Ａの固体撮像装置１の分光特性を示す図である。図１１は、第１フィルタ部２内の各層の厚さが図１の第１フィルタ部２内の各層の厚さの１．１倍であり、かつバッファ層１５を厚さが１０００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層１５ａとし、ＩｎＰ基板１１の厚さを２０ｎｍとした場合のシミュレーション結果を示している。図示のように、バッファ層１５を設けたことで、分光特性に高次モードのピークは表れなくなる。
このように、第２の実施形態では、ファブリペロ共振器を構成する各層の厚さが製造ばらつきにより変化した場合でも、第２フィルタ部３内にバッファ層１５を設けることで、分光特性に高次モードのピークが現れなくなる。よって、第２の実施形態による固体撮像装置１は、製造ばらつきに対してロバストになり、信頼性と歩留まりの向上が図れる。
（第３の実施形態）
ＩｎＧａＡｓＰやＩｎＧａＡｌＡｓ等の化合物半導体は、非混和領域（ミシビリティギャップ）を生じさせやすいという問題がある。非混和領域が生じると、バンドギャップや光の吸収端にずれが生じてしまい、場合によっては、分光特性に高次モードのピークが現れるおそれがある。そこで、第３の実施形態は、バッファ層１５を非混和領域が生じないような層構成にするものである。
図１２は第３の実施形態による固体撮像装置１ｃの断面図である。図１２の固体撮像装置１ｃは、第２フィルタ部３内のバッファ層１５を多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）構造にするものである。
より具体的には、本実施形態によるバッファ層１５は、ＩｎＰ層１５ｃ、ＩｎＧａＡｓ層１５ｄ及びＩｎＧａＰ層の少なくとも一つを含んでいる。例えば、本実施形態によるバッファ層１５は、ＩｎＧａＡｓ層１５ｄ又はＩｎＧａＰ層と、ＩｎＰ層１５ｃとを交互に配置した多重量子井戸構造を有する。図１２の例では、バッファ層１５は、ＩｎＧａＡｓ層１５ｄとＩｎＰ層１５ｃを交互に配置した多重量子井戸構造を有する。
図１２のように、バッファ層１５を多重量子井戸構造にすることで、非混和領域は生じなくなる。ＩｎＧａＡｓ層１５ｄはＩｎＰ基板１１と格子整合させることができ、結晶欠陥（ミスフィット転移）は生じなくなる。このため、暗電流を小さくなり、Ｓ／Ｎが高くなって、固体撮像装置１の撮像画像の品質が向上する。また、多重量子井戸構造では、量子準位が形成されるが、伝導帯と価電子帯間の量子準位のエネルギギャップを、ＩｎＰのエネルギギャップから０．１５４ｅＶ程度小さくして、光の吸収端をＩｎＰよりも１００ｎｍ程度長波長側にずらすことができる。これにより、第２の実施形態と同様に、分光特性に高次モードのピークが現れなくなる。
このように、第３の実施形態では、第２フィルタ部３内に設けられるバッファ層１５を多重量子井戸構造にするため、バッファ層１５に非混和領域が生じるおそれがなくなり、バンドギャップや光の吸収端がずれなくなり、第２の実施形態と同様に、分光特性に高次モードのピークが現れなくなり、また、製造ばらつきに対してロバストになる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、第１～第３の実施形態による固体撮像装置１の製造工程に特徴を持たせたものである。
図１３Ａ～図１３Ｆは第１の実施形態による固体撮像装置１を製造する工程を示す図である。まず、図１３Ａに示すように、ＩｎＰ基板１１上に、光電変換部４となるｐ－ＩｎＧａＡｓ結晶１６を成長させる。結晶成長は、例えば、有機金属気相成長法又は分子線エピタキシー法で行うことができる。あるいは、他の手法で行ってもよい。
図９Ａや図９Ｂの固体撮像装置１を作製する場合には、ＩｎＰ基板１１の上に、バッファ層１５となるＩｎＧａＡｓ層１５ｄ又はＩｎＧａＡｌＡｓ層１５ｂを形成した後に、ｐ－ＩｎＧａＡｓ結晶を成長させる。
次に、図１３Ｂに示すように、ＩｎＰ基板１１のｐ－ＩｎＧａＡｓ結晶１６とは反対側の面をウェットエッチング又はドライエッチングにより所望の厚さに薄くする。ここでは、ＩｎＰ基板１１の厚さを約１０００ｎｍにする。
第２の実施形態による固体撮像装置１では、ＩｎＰ基板１１の厚さについては特に制限はないが、バッファ層１５の厚さを１０００ｎｍ程度にする。図９Ａや図９Ｂの固体撮像装置１を作製する場合には、ＩｎＰ基板１１の厚さを２０ｎｍ程度まで薄くしてもよい。
次に、図１３Ｃに示すように、薄くしたＩｎＰ基板１１の上に第２フィルタ部３を形成する。より詳細には、第１多層膜５を形成した後に、第１多層膜５の上に共振器６を形成し、共振器６の上に第２多層膜７を形成する。第１多層膜５と第２多層膜７は、気相成長法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）、電子線蒸着、又はスパッタ法などで成膜することができる。第１多層膜５と第２多層膜７は、アモルファスシリコン膜８とＳｉＯ２膜９を交互に形成した積層膜である。
第１多層膜５、共振器６及び第２多層膜７により、ファブリペロ共振器が構成される。共振器６は、微細構造１４を有することから、リソグラフィ技術を用いて形成される。共振器６は、例えば、図１３Ｄに示すように、アモルファスシリコン膜８をベース層６ａとして、フォトレジスト１７を塗布してパターニングし、露光と現像を行う。次に、図１３Ｅに示すように、ドライエッチングを行って、微細構造１４のためのキャビティ１８を形成する。次に、図１３Ｆに示すように、キャビティ１８内にＳｉＯ２膜９を充填する。その後、アモルファスシリコン膜８の上面をＣＭＰ（Chemical Vapor Deposition）等で平坦化してもよい。共振器６のベース層６ａはＳｉＯ２膜９でもよい。この場合、キャビティ内にはアモルファスシリコン膜８が充填される。共振器６の上には、第２多層膜７が形成され、これにより、図１に示したようにファブリペロ共振器を備えた固体撮像装置１が作製される。
共振器６の微細構造１４を形成する際のリソグラフィに使用するマスクが矩形状の孔部を有する場合、この孔部を通して露光及び現像を行うと、正方形形状の微細構造１４の角部が丸くなるおそれがある。これは、フォトマスクの孔部の四隅で光が回折してしまい、露光部分の角部が急峻な角度にならないためである。
微細構造１４の角部が丸くなるのを防止する一手法として、２枚のマスクを用いて露光工程を二回行うことが考えられる。
図１４Ａは一回目の露光で用いられるマスク１９の一例を模式的に示す図、図１４Ｂは二回目の露光で用いられるマスク１９の一例を模式的に示す図である。図１４Ａ及び図１４Ｂのマスク１９の隙間が露光される箇所を示している。露光される箇所は、エッチングで除去されて、溝が形成される。図１４Ａの一回目の露光、現像、及びエッチングにより、第１方向に沿って延びる複数の第１溝が形成される。引き続いて行われる図１４Ｂの二回目の露光、現像、及びエッチングにより、第１方向に交差する第２方向に沿って延びる複数の第２溝が形成される。第１溝と第２溝で囲まれた領域が微細構造１４部分になる。
図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、２枚のマスク１９を用いて露光工程を二回行うことで、微細構造１４の四隅を急峻にすることができる。
なお、リソグラフィに使用するレジストは、ネガタイプでもよいし、ポジタイプでもよい。ネガタイプとポジタイプの両方のレジストを用いる場合には、反転マスク１９を含めた２枚のマスク１９を用いてもよい。
図１３Ａ～図１３Ｅでは省略しているが、光電変換部４のＩｎＰ基板１１とは反対の面側に、画素信号の読出し電極と読出し回路を設けてもよい。例えば、シリコン基板上に形成された読出し回路をＣｕ－Ｃｕ接合、バンプ等により、光電変換部４が形成されたＩｎＰ基板１１に接合してもよい。
図１３Ａ～図１３Ｅでは省略しているが、図１３Ｅの工程が終了した後に、第２多層膜７の上面である光入射面側に、モス・アイ（Moth Eye）構造を設けてもよい。モス・アイ構造を設けることで、光入射面の表面反射を抑制し、スペクトル振動を低減することができる。モス・アイ構造は、波長λ以下のピッチ、特に１／３×λ以下のピッチで光入射面に配列された、先が尖った形状の突起物を複数有する構造である。モス・アイ構造は、凹凸パターンが形成されたモールドを予め用意し、このモールドを第２多層膜７の上に形成した紫外線硬化樹脂層の上面に押し当てて紫外線を照射することにより形成可能である。
モス・アイ構造以外の手法で光入射面の表面反射を抑制してもよい。例えば、図１３Ｅの工程が終わった後に、第２多層膜７の上面である光入射面側に、透明樹脂材等で形成された光学レンズ部材を設けてもよい。光学レンズ部材は、例えば図３に示す画素ブロック１３を単位として設けられている。光学レンズ部材を設けることで、入射光を画素ブロック１３内の各画素に入射させる光の方向を揃えることができる。
このように、第４の実施形態では、共振器６の微細構造１４を形成する際に、開口方向が異なる２枚のマスクを用いて、露光、現像及びエッチングを行うことで、微細構造１４の四隅を急峻な形状にできる。よって、共振器６の四隅が丸くなる不具合がおきなくなり、所望の屈折率変調を行わせることができる。
（第５の実施形態）
第１～第４の実施形態による固体撮像装置１、１ａ、１ｂ、１ｃは、種々の用途に使用することができる。どのような用途に使用できるかは、スペクトル分光の波長範囲とピーク半値幅ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）で決まる。第１～第４の実施形態による固体撮像装置１が備えるファブリペロ共振器の分光のピーク半値幅ＦＷＨＭは、５０ｎｍ以下と低く、広い周波数範囲の応用が可能である。例えば、農業用途では植生管理に用いることができる。具体的には、第１～第４の実施形態による固体撮像装置１、１ａ、１ｂ、１ｃを内蔵するカメラを小型無人飛行体（ドローン）に搭載して、上空から農作物の育成状態を観測して、作物の育成を管理及び制御することができる。
この他、第１～第４の実施形態による固体撮像装置１、１ａ、１ｂ、１ｃは、車載用途では、コンクリートやアスファルト等の物体と、人間との識別に用いることができる。さらに、食品、薬品、及び樹脂等の種々の材料の成分分析や、材料の特定にも用いることができる。また、例えば波長１４００ｎｍ付近では水による吸収があるため、水分量を測定するために用いることもできる。
＜＜４．応用例＞＞
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図１５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７０００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７０００は、通信ネットワーク７０１０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１５に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。
各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図１５では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。
駆動系制御ユニット７１００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７１００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。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Antilock Brake System）又はＥＳＣ（Electronic Stability Control）等の制御装置としての機能を有してもよい。
駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。
ボディ系制御ユニット７２００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７２００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７２００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７２００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。
バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。
車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００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７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Time Of Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。
環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。
ここで、図１６は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００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のうちの少なくとも一つ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７９１０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７９１８は、主として車両７９００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７９１２，７９１４は、主として車両７９００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７９１６は、主として車両７９００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７９１８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１６には、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ，ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６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７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、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に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０～７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。
図１５に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサ、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、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。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。
また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。
車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０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。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。
統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。
汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（登録商標）（Global System of Mobile communications）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）（Long Term Evolution）若しくはＬＴＥ－Ａ（LTE－Advanced）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Peer To Peer）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Machine Type Communication）端末）と接続してもよい。
専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Wireless Access in Vehicle Environment）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Vehicle to Vehicle）通信、路車間（Vehicle to Infrastructure）通信、車両と家との間（Vehicle to Home）の通信及び歩車間（Vehicle to Pedestrian）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。
測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。
ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。
車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）又はＷＵＳＢ（Wireless USB）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface、又はＭＨＬ（Mobile High-definition Link）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。
車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。
統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、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７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０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ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、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ってもよい。
マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。
音声画像出力部７６７０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１５の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０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。表示部７７２０は、ＡＲ（Augmented Reality）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。
なお、図１５に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。
なお、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）二つの反射面の間で所定の波長域の光を共振させるファブリペロ共振器を有し、前記所定の波長域の光を選択的に透過させる第１フィルタ部と、
前記第１フィルタ部を透過する光の少なくとも一部を光電変換する光電変換部と、
前記第１フィルタ部と前記光電変換部との間に配置され、前記第１フィルタ部を透過する光に含まれる高次モードの光を抑圧する第２フィルタ部と、を備える、固体撮像装置。
（２）前記第１フィルタ部は、面方向に沿って周期的に配置される複数の画素ブロックを有し、
前記画素ブロックは、それぞれが異なる波長域の光を選択的に透過させる複数の前記第１フィルタ部を有し、
前記第２フィルタ部は、前記複数の第１フィルタ部を透過した光に含まれる高次モードの光を抑圧する、請求項１に記載の固体撮像装置。
（３）前記第２フィルタ部は、化合物半導体材料を含む基板を有する、（１）又は（２）に記載の固体撮像装置。
（４）前記基板は、ＩｎＰ基板である、（３）に記載の固体撮像装置。
（５）前記基板は、１０００ｎｍ以上の厚さを有する、（３）又は（４）に記載の固体撮像装置。
（６）前記第２フィルタ部は、前記基板と前記光電変換部との間に配置され、前記基板と格子整合するバッファ層を有する、（３）又は（４）に記載の固体撮像装置。
（７）前記バッファ層は、ＩｎＧａＡｓＰ層又はＩｎＧａＡｌＡｓ層を有する、（６）に記載の固体撮像装置。
（８）前記バッファ層は、１０００ｎｍ以上の厚さを有する、（７）に記載の固体撮像装置。
（９）前記バッファ層は、多重量子井戸構造を有する、（７）又は（８）に記載の固体撮像装置。
（１０）前記バッファ層は、ＩｎＰ層、ＩｎＧａＡｓ層及びＩｎＧａＰ層の少なくとも一つを含む量子構造を有する（９）に記載の固体撮像装置。
（１１）前記バッファ層は、ＩｎＧａＡｓ層又はＩｎＧａＰ層と、ＩｎＰ層とを交互に配置した量子構造を有する含む（９）に記載の固体撮像装置。
（１２）前記第２フィルタ部は、前記第１フィルタ部を透過する光に含まれる１０００ｎｍ未満の波長成分を抑圧する、（１）乃至（１１）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
（１３）前記第１フィルタ部は、アモルファスシリコン膜を含む多層膜を有する、（１）乃至（１２）のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
（１４）前記第１フィルタ部は、画素単位で光の屈折率変調を行う共振器を有し、
前記多層膜は、前記共振器の両面側に配置される、（１３）に記載の固体撮像装置。
（１５）画素単位で設けられる前記共振器のうち少なくとも一部の共振器は、固有の屈折特性を持つキャビティを有する、（１４）に記載の固体撮像装置。
（１６）化合物半導体材料を含む基板の第１主面上に光電変換層を形成する工程と、
前記基板の前記第１主面とは反対側の第２主面側を削って、前記基板の厚さを薄くする工程と、
前記基板の前記第２主面上に、屈折率が互いに異なる第１膜及び第２膜を交互に配置した第１多層膜を形成する工程と、
前記第１多層膜上に形成される前記第１膜又は前記第２膜を材料とする共振器のベース層と、
前記ベース層に、画素ごとにサイズの異なるキャビティを形成して、前記キャビティの内部に、前記ベース層が前記第１膜の場合には前記第２膜の材料を充填し、前記ベース層が前記第２膜の場合には前記第１膜の材料を充填して共振器を形成する工程と、
前記ベース層の上に、前記第１膜及び前記第２膜を交互に配置した第２多層膜を形成する工程と、を備え、
前記共振器を形成する工程は、
前記ベース層の面上の第１方向に沿って、前記ベース層に複数の第１溝を形成する工程と、
前記ベース層の面上の前記第１方向に交差する第２方向に沿って、前記ベース層に複数の第２溝を形成する工程と、
前記複数の第１溝と前記複数の第２溝に、前記ベース層が前記第１膜の場合には前記第２膜の材料を充填し、前記ベース層が前記第２膜の場合には前記第１膜の材料を充填して、前記共振器を形成する工程と、を有する、固体撮像装置の製造方法。
（１７）前記基板の厚さを薄くする工程では、前記基板の厚さを１０００ｎｍ以上にする、（１６）に記載の製造方法。
（１８）前記基板の厚さを薄くした後に、前記基板の前記第２主面上に、前記基板と格子整合するバッファ層を形成する工程を備え、
前記バッファ層の上に前記第１多層膜を形成する、（１６）又は（１７）に記載の製造方法。
（１９）前記バッファ層を形成する工程では、前記バッファ層の厚さを１０００ｎｍ以上にする、（１８）に記載の製造方法。
（２０）前記バッファ層を形成する工程では、ＩｎＧａＡｓ層又はＩｎＧａＰ層と、ＩｎＰ層とを交互に配置した量子構造を形成する、（１８）又は（１９）に記載の製造方法。
本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
１ 固体撮像装置、２ 第１フィルタ部、３ 第２フィルタ部、４ 光電変換部、５ 第１多層膜、６ 共振器、７ 第２多層膜、８ アモルファスシリコン膜、９ ＳｉＯ２膜、１１ ＩｎＰ基板、１２ ＩＴＯ膜、１３ 画素ブロック、１４ 微細構造、１５ バッファ層、１５ａ ＩｎＧａＡｓＰ層、１５ｂ ＩｎＧａＡｌＡｓ層、１６ ｐ－ＩｎＧａＡｓ結晶、１７ フォトレジスト、１８ キャビティ

Claims (20)

  1. 二つの反射面の間で所定の波長域の光を共振させるファブリペロ共振器を有し、前記所定の波長域の光を選択的に透過させる第１フィルタ部と、
    前記第１フィルタ部を透過する光の少なくとも一部を光電変換する光電変換部と、
    前記第１フィルタ部と前記光電変換部との間に配置され、前記第１フィルタ部を透過する光に含まれる高次モードの光を抑圧する第２フィルタ部と、を備える、固体撮像装置。
  2. 前記第１フィルタ部は、面方向に沿って周期的に配置される複数の画素ブロックを有し、
    前記画素ブロックは、それぞれが異なる波長域の光を選択的に透過させる複数の前記第１フィルタ部を有し、
    前記第２フィルタ部は、前記複数の第１フィルタ部を透過した光に含まれる高次モードの光を抑圧する、請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 前記第２フィルタ部は、化合物半導体材料を含む基板を有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
  4. 前記基板は、ＩｎＰ基板である、請求項３に記載の固体撮像装置。
  5. 前記基板は、１０００ｎｍ以上の厚さを有する、請求項３に記載の固体撮像装置。
  6. 前記第２フィルタ部は、前記基板と前記光電変換部との間に配置され、前記基板と格子整合するバッファ層を有する、請求項３に記載の固体撮像装置。
  7. 前記バッファ層は、ＩｎＧａＡｓＰ層又はＩｎＧａＡｌＡｓ層を有する、請求項６に記載の固体撮像装置。
  8. 前記バッファ層は、１０００ｎｍ以上の厚さを有する、請求項７に記載の固体撮像装置。
  9. 前記バッファ層は、多重量子井戸構造を有する、請求項７に記載の固体撮像装置。
  10. 前記バッファ層は、ＩｎＰ層、ＩｎＧａＡｓ層及びＩｎＧａＰ層の少なくとも一つを含む量子構造を有する請求項９に記載の固体撮像装置。
  11. 前記バッファ層は、ＩｎＧａＡｓ層又はＩｎＧａＰ層と、ＩｎＰ層とを交互に配置した量子構造を有する含む請求項９に記載の固体撮像装置。
  12. 前記第２フィルタ部は、前記第１フィルタ部を透過する光に含まれる１０００ｎｍ未満の波長成分を抑圧する、請求項１に記載の固体撮像装置。
  13. 前記第１フィルタ部は、アモルファスシリコン膜を含む多層膜を有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
  14. 前記第１フィルタ部は、画素単位で光の屈折率変調を行う共振器を有し、
    前記多層膜は、前記共振器の両面側に配置される、請求項１３に記載の固体撮像装置。
  15. 画素単位で設けられる前記共振器のうち少なくとも一部の共振器は、固有の屈折特性を持つキャビティを有する、請求項１４に記載の固体撮像装置。
  16. 化合物半導体材料を含む基板の第１主面上に光電変換層を形成する工程と、
    前記基板の前記第１主面とは反対側の第２主面側を削って、前記基板の厚さを薄くする工程と、
    前記基板の前記第２主面上に、屈折率が互いに異なる第１膜及び第２膜を交互に配置した第１多層膜を形成する工程と、
    前記第１多層膜上に形成される前記第１膜又は前記第２膜を材料とする共振器のベース層と、
    前記ベース層に、画素ごとにサイズの異なるキャビティを形成して、前記キャビティの内部に、前記ベース層が前記第１膜の場合には前記第２膜の材料を充填し、前記ベース層が前記第２膜の場合には前記第１膜の材料を充填して共振器を形成する工程と、
    前記ベース層の上に、前記第１膜及び前記第２膜を交互に配置した第２多層膜を形成する工程と、を備え、
    前記共振器を形成する工程は、
    前記ベース層の面上の第１方向に沿って、前記ベース層に複数の第１溝を形成する工程と、
    前記ベース層の面上の前記第１方向に交差する第２方向に沿って、前記ベース層に複数の第２溝を形成する工程と、
    前記複数の第１溝と前記複数の第２溝に、前記ベース層が前記第１膜の場合には前記第２膜の材料を充填し、前記ベース層が前記第２膜の場合には前記第１膜の材料を充填して、前記共振器を形成する工程と、を有する、固体撮像装置の製造方法。
  17. 前記基板の厚さを薄くする工程では、前記基板の厚さを１０００ｎｍ以上にする、請求項１６に記載の製造方法。
  18. 前記基板の厚さを薄くした後に、前記基板の前記第２主面上に、前記基板と格子整合するバッファ層を形成する工程を備え、
    前記バッファ層の上に前記第１多層膜を形成する、請求項１６に記載の製造方法。
  19. 前記バッファ層を形成する工程では、前記バッファ層の厚さを１０００ｎｍ以上にする、請求項１８に記載の製造方法。
  20. 前記バッファ層を形成する工程では、ＩｎＧａＡｓ層又はＩｎＧａＰ層と、ＩｎＰ層とを交互に配置した量子構造を形成する、請求項１８に記載の製造方法。
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JP2010212306A (ja) * 2009-03-06 2010-09-24 Panasonic Corp 固体撮像装置
US20150244958A1 (en) * 2014-02-27 2015-08-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Solid-state imaging device
JP2018137284A (ja) * 2017-02-20 2018-08-30 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 センサ、固体撮像装置及び電子装置
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