WO2023132133A1 - 光検出装置及び電子機器 - Google Patents
光検出装置及び電子機器 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023132133A1 WO2023132133A1 PCT/JP2022/042603 JP2022042603W WO2023132133A1 WO 2023132133 A1 WO2023132133 A1 WO 2023132133A1 JP 2022042603 W JP2022042603 W JP 2022042603W WO 2023132133 A1 WO2023132133 A1 WO 2023132133A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- light
- optical element
- photodetector according
- microlens array
- photoelectric conversion
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 92
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 62
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 20
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 15
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 12
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 7
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 67
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 43
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002061 nanopillar Substances 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 6
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 6
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002198 surface plasmon resonance spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001023 inorganic pigment Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- SDGKUVSVPIIUCF-UHFFFAOYSA-N 2,6-dimethylpiperidine Chemical compound CC1CCCC(C)N1 SDGKUVSVPIIUCF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910016066 BaSi Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019001 CoSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019974 CrSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005329 FeSi 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017639 MgSi Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005881 NiSi 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- NQKXFODBPINZFK-UHFFFAOYSA-N dioxotantalum Chemical compound O=[Ta]=O NQKXFODBPINZFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229950005630 nanofin Drugs 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 229910006585 β-FeSi Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
Definitions
- the present technology (technology according to the present disclosure) relates to a photodetector and an electronic device.
- Patent Document 1 a photodetector equipped with a polarizing section that transmits a specific polarized component of incident light
- Patent Document 1 a plurality of polarizing sections, a protective film, and a plurality of microlenses are laminated in this order on a semiconductor substrate having a plurality of photoelectric conversion sections, and corrosion of the polarizing section is suppressed by the protective film. It is designed to
- the layer positioned on the light receiving surface side of the polarizing portion (hereinafter also referred to as “upper layer”) ) resulting in an increase in height. Therefore, for example, when light is obliquely incident on a microlens of a certain pixel, the light travels obliquely in the upper layer and is incident on the polarizing portion and the photoelectric conversion portion of adjacent pixels, resulting in optical color mixing. (hereinafter also referred to as “upper layer color mixture”) may occur.
- An object of the present disclosure is to provide a photodetector and an electronic device capable of suppressing corrosion of optical elements while suppressing upper layer color mixture.
- the photodetector of the present disclosure includes (a) a substrate on which a plurality of photoelectric conversion units are formed, (b) a plurality of optical elements arranged on the light receiving surface side of the semiconductor substrate, and (c) a plurality of optical elements.
- a microlens array that is arranged on the light receiving surface side and includes a plurality of microlenses that guide incident light to the photoelectric conversion unit;
- the optical element includes a metal material;
- the microlens array includes the optical element
- the gist is that the side surface is formed so as to contact and cover the light receiving surface of the optical element and also serves as a protective film that suppresses corrosion of the metal material.
- the electronic device of the present disclosure includes (a) a substrate on which a plurality of photoelectric conversion units are formed, (b) a plurality of optical elements arranged on the light receiving surface side of the semiconductor substrate, and (c) a light receiving surface of the plurality of optical elements.
- the optical element includes a metal material;
- the microlens array has a surface on the optical element side;
- a gist of the present invention is to provide a photodetector that is formed so as to contact and cover a light receiving surface of an optical element and also serves as a protective film that suppresses corrosion of a metal material.
- FIG. 1 is a diagram showing an overall schematic configuration of a solid-state imaging device according to a first embodiment
- FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the solid-state imaging device taken along line AA in FIG. 1
- FIG. It is a figure which shows the planar structure of a light-diffusion structure, and is a figure which shows the case where a large 4x4 recessed part is formed as a light-diffusion structure. It is a figure which shows the planar structure of a light-diffusion structure, and is a figure which shows the case where a small 4x4 recessed part is formed as a light-diffusion structure.
- FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the entire solid-state imaging device according to a modification, and is a diagram showing a case where the shape of the lens-like portion is columnar.
- FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the entire solid-state imaging device according to a modification, and is a diagram showing a case where the shape of the lens-shaped portion is a shape in which a plurality of fine structures are periodically arranged.
- FIG. 10 is a diagram showing the overall schematic configuration of a solid-state imaging device according to a modification, and showing a case where a metal light-shielding film is arranged in a trench portion; It is a figure which shows the schematic structure of the whole solid-state imaging device concerning a modification, and is a figure which shows the case where the groove part is formed as a light-diffusion structure.
- FIG. Embodiments of the present disclosure will be described in the following order. Note that the present disclosure is not limited to the following examples. Also, the effects described in this specification are examples and are not limited, and other effects may also occur.
- First Embodiment Solid-State Imaging Device 1-1 Overall Configuration of Solid-State Imaging Device 1-2 Configuration of Principal Part 1-3 Method of Forming Optical Element Array and Microlens Array 1-4 Modification 2.
- FIG. Second Embodiment Example of Application to Electronic Equipment
- FIG. 1 is a diagram showing an overall schematic configuration of a solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
- the solid-state imaging device 1 of FIG. 1 is a back-illuminated CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
- CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
- the solid-state imaging device 1 (1002) captures image light (incident light) from a subject through a lens group 1001, and measures the amount of incident light formed on the imaging surface in units of pixels.
- the solid-state imaging device 1 includes a substrate 2, a pixel region 3, a vertical drive circuit 4, a column signal processing circuit 5, a horizontal drive circuit 6, an output circuit 7, and a control circuit 8. It has
- the pixel region 3 has a plurality of pixels 9 regularly arranged in a two-dimensional array on the substrate 2 .
- the pixel 9 has the photoelectric conversion unit 22 shown in FIG. 2 and a plurality of pixel transistors.
- the plurality of pixel transistors for example, four transistors, a transfer transistor, a reset transistor, an amplification transistor, and a selection transistor, can be employed.
- the vertical drive circuit 4 is composed of, for example, a shift register, selects a desired pixel drive wiring 10, supplies a pulse for driving the pixels 9 to the selected pixel drive wiring 10, and drives each pixel 9 in units of rows. drive. That is, the vertical drive circuit 4 sequentially selectively scans the pixels 9 in the pixel region 3 in the vertical direction row by row, and generates pixel signals based on the signal charges generated by the photoelectric conversion units 22 of the pixels 9 according to the amount of received light. , to the column signal processing circuit 5 through the vertical signal line 11 .
- the column signal processing circuit 5 is arranged, for example, for each column of the pixels 9, and performs signal processing such as noise removal on signals output from the pixels 9 of one row for each pixel column.
- the column signal processing circuit 5 performs signal processing such as CDS (Correlated Double Sampling) and AD (Analog Digital) conversion for removing pixel-specific fixed pattern noise.
- the horizontal driving circuit 6 is composed of, for example, a shift register, sequentially outputs horizontal scanning pulses to the column signal processing circuits 5, selects each of the column signal processing circuits 5 in turn, and selects each of the column signal processing circuits 5.
- the pixel signal subjected to the signal processing is output to the horizontal signal line 12 .
- the output circuit 7 performs signal processing on pixel signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 5 through the horizontal signal line 12 and outputs the processed pixel signals.
- signal processing for example, buffering, black level adjustment, column variation correction, and various digital signal processing can be used.
- the control circuit 8 generates a clock signal and a control signal that serve as references for the operation of the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, the horizontal drive circuit 6, etc. based on the vertical synchronization signal, the horizontal synchronization signal, and the master clock signal. Generate. The control circuit 8 then outputs the generated clock signal and control signal to the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, the horizontal drive circuit 6, and the like.
- FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the solid-state imaging device 1 taken along line AA in FIG.
- the solid-state imaging device 1 has a light-receiving layer 17 in which a substrate 2, a pinning film 13, an insulating film 14, a light shielding film 15 and a planarizing film 16 are laminated in this order.
- a condensing layer 20 having an optical element array 18 and a microlens array 19 laminated in this order is arranged on the surface of the absorption layer 17 on the side of the flattening film 16 (hereinafter also referred to as “rear surface S1”).
- a wiring layer 21 is arranged on the surface of the light receiving layer 17 on the substrate 2 side (hereinafter also referred to as "surface S2").
- the substrate 2 is composed of a semiconductor substrate made of silicon (Si), for example, and forms a pixel region 3 .
- a plurality of pixels 9 each having a photoelectric conversion unit 22 and a plurality of pixel transistors (not shown) are arranged in a two-dimensional array (see FIG. 1).
- the photoelectric conversion section 22 includes a p-type semiconductor region formed on the outer peripheral side and an n-type semiconductor region formed on the central side, and constitutes a photodiode with a pn junction.
- each photoelectric conversion unit 22 generates a signal charge corresponding to the amount of light incident on the photoelectric conversion unit 22, and accumulates the generated signal charge in the n-type semiconductor region (charge accumulation region) of the photodiode. . 3A, 3B, 3C and 3D, on the rear surface S3 side (light receiving surface side) of the substrate 2, a position overlapping the photoelectric conversion section 22 when viewed from the microlens array 19 side.
- Each has a light diffusion structure 24 having a plurality of inverted pyramid recesses 23 arranged in a two-dimensional array.
- FIG. 3A to 3D are diagrams showing the planar structure of the light diffusing structure 24, and FIG. 3A shows a 4 ⁇ 4 light diffusing structure overlapping the entire photoelectric conversion section 22 when viewed from the microlens array 19 side. The case where the recessed part 23 is formed is illustrated. Further, FIG. 3B illustrates a case where 4 ⁇ 4 concave portions 23 are formed so as to overlap the central portion of the photoelectric conversion portion 22 when viewed from the microlens array 19 side. Further, FIG.
- FIG. 3C illustrates a case where 3 ⁇ 3 concave portions 23 are formed so as to overlap the entire photoelectric conversion portion 22 when viewed from the microlens array 19 side.
- FIG. 3D illustrates a case where 3 ⁇ 3 concave portions 23 are formed so as to overlap with the central portion of the photoelectric conversion portion 22 when viewed from the microlens array 19 side.
- a pixel separation section 25 is formed between adjacent photoelectric conversion sections 22 .
- the pixel separation section 25 is formed in a lattice shape so as to surround each of the photoelectric conversion sections 22 .
- the pixel separation section 25 has a trench section 26 with an opening formed in the back surface S ⁇ b>3 of the substrate 2 and a bottom surface formed in the substrate 2 .
- the trench portion 26 is formed in a lattice shape so that the inner side surface and the bottom surface are the outer peripheral portion of the pixel separating portion 25 .
- the bottom surface of the trench portion 26 is formed in the substrate 2 is shown, but other configurations can also be adopted.
- the trench portion 26 may be a through groove penetrating the substrate 2 and the surface of the wiring layer 21 on the substrate 2 side may be the bottom surface of the trench portion 26 .
- the inner side surface and bottom surface of the trench portion 26 are covered with the pinning film 13 .
- An insulating film 14 is embedded inside the trench portion 26 . Accordingly, when the light incident on the photoelectric conversion unit 22 enters the pixel separation unit 25, the entering light can be reflected at the interface between the insulating film 14 and the pinning film 13, and the light passes through the pixel separation unit 25. The resulting optical color mixture can be suppressed.
- the pinning film 13 continuously covers the entire back surface S3 side of the substrate 2 and the inner side surfaces and the bottom surface of the trench portion 26 .
- a high refractive index material film or a high dielectric film having negative charges capable of generating fixed charges to strengthen pinning can be adopted. Examples thereof include oxides or nitrides containing at least one element of hafnium (Hf), aluminum (Al), zirconium (Zr), tantalum (Ta) and titanium (Ti).
- the insulating film 14 continuously covers the entire rear surface S4 side (the entire light receiving surface side) of the pinning film 13 and is buried inside the trench portion 26 .
- an oxide film having a refractive index different from that of the pinning film 13 can be used.
- examples include silicon oxide ( SiO2 ), silicon nitride (SiN), and silicon oxynitride (SiON).
- the light-shielding film 15 is formed in a grid pattern on a portion of the insulating film 14 on the side of the rear surface S5 (a portion on the side of the light-receiving surface) so as to open the light-receiving surfaces of the plurality of photoelectric conversion units 22 . That is, the light shielding film 15 is formed at a position overlapping with the pixel separation section 25 formed in a grid pattern when viewed from the microlens array 19 side.
- a light shielding material can be used as the material of the light shielding film 15, for example. Examples include aluminum (Al), tungsten (W), and copper (Cu).
- the planarizing film 16 continuously covers the entire rear surface S5 side (the entire light receiving surface side) of the insulating film 14 including the light shielding film 15 . Thereby, the back surface S1 of the light receiving layer 17 is a flat surface without irregularities.
- an organic material such as resin can be used as the material of the planarizing film 16.
- the optical element array 18 has a plurality of optical elements 27 formed on the back surface S ⁇ b>5 side of the insulating film 14 and arranged corresponding to the photoelectric conversion sections 22 . That is, one optical element 27 is formed for one photoelectric conversion unit 22 .
- the optical element 27 for example, an optical element containing a metal material can be adopted. Examples of metal materials include aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), titanium (Ti), tantalum (Ta), silicon (Si), platinum (Pt), and gold (Au).
- FIG. 4 is an enlarged view showing the cross-sectional structure of the optical element 27. As shown in FIG. FIG. 4 illustrates a case where a wire grid polarizer 27a is employed as the optical element 27. As shown in FIG.
- the wire grid polarizer 27a has a plurality of strip conductors 28 arranged at a predetermined pitch.
- a conductor (wire) configured in a linear shape, a rectangular parallelepiped shape, or the like can be used.
- Free electrons in the strip conductor 28 oscillate following the electric field of the light incident on the strip conductor 28, and radiate reflected waves.
- incident light parallel to the longitudinal direction of the strip conductors 28 has a larger amplitude of free electrons, so that more reflected light is radiated. . Therefore, incident light parallel to the longitudinal direction of the strip conductor 28 is reflected without passing through the wire grid polarizer 27a.
- the light perpendicular to the longitudinal direction of the strip conductor 28 has its amplitude reduced due to the limited vibration of the free electrons. Therefore, incident light perpendicular to the longitudinal direction of the strip conductor 28 is less attenuated by the wire grid polarizer 27a and can be transmitted through the wire grid polarizer 27a.
- the plurality of optical elements 27 (wire grid polarizers 27a) of the optical element array 18 include a plurality of types of wire grid polarizers having different polarization directions. For example, there are four types of wire grid polarizers in which the longitudinal directions of the strip conductors 28 are sequentially different by 45°. As a result, each of the plurality of wire grid polarizers 27 a transmits incident light perpendicular to the longitudinal direction of the strip conductor 28 and allows the transmitted incident light to enter the corresponding photoelectric conversion section 22 .
- a groove-shaped space (gap 29 ) is formed between the adjacent strip conductors 28 , the side surfaces of which are formed of the strip conductor 28 and the bottom surface of which is formed of the flattening film 16 .
- FIG. 4 illustrates the case where the end of the gap 29 on the planarizing film 16 side reaches the planarizing film 16 .
- FIG. 4 illustrates a case where each of the plurality of strip conductors 28 has a structure in which a light reflecting layer 30, an insulating layer 31 and a light absorbing layer 32 are laminated in this order on the planarizing film 16.
- FIG. An adhesion layer 33 may be arranged between the light reflection layer 30 and the planarizing film 16 to improve the adhesion strength. Titanium (Ti) and titanium nitride (TiN), for example, can be used as the material of the adhesion layer 33 .
- the light reflecting layer 30 is a layer for reflecting incident light.
- the insulating layer 31 is a layer for protecting the previously formed light reflecting layer 30 when the solid-state imaging device 1 is manufactured. It is also a layer for adjusting the phase of light reflected by the light reflecting layer 30 .
- the film thickness of the insulating layer 31 is such that the phase of light transmitted through the light absorption layer 32 and reflected by the light reflection layer 30 and the phase of light reflected by the light absorption layer 32 are 180°. °Thicknesses with different retardation.
- Silicon oxide (SiO 2 ) can be used as the material of the insulating layer 31 .
- the light absorption layer 32 is a layer for absorbing light reflected by the light reflection layer 30 . Thereby, reflected light from the wire grid polarizer 27a can be reduced, and noise such as flare caused by the reflected light can be reduced.
- a material having a non-zero extinction coefficient that is, a metal or a semiconductor having an absorption function can be used.
- the microlens array 19 has a plurality of microlenses 34 formed on the back surface S6 side (light incident surface side) of the optical element array 18 and arranged corresponding to the photoelectric conversion units 22 . That is, one microlens 34 is formed for one photoelectric conversion unit 22 .
- Each of the plurality of microlenses 34 has a structure in which a bottom portion 35 shared by the plurality of microlenses 34 and a lens-shaped portion 36 individually formed for each microlens 34 are laminated in this order on the optical element array 18. It has become.
- the bottom portion 35 and the lens-shaped portion 36 are integrally formed by performing dry etching on a film-like member made of a predetermined material through a mask.
- the bottom portion 35 is formed in a flat plate shape that continuously covers the entire rear surface S6 side (the entire light incident surface side) of the optical element array 18 .
- the surface S7 (surface on the side of the optical element array 18) of the bottom portion 35 is in contact with the rear surface S6 (light receiving surface) of the optical element array 18 and covers the rear surface S6.
- the bottom portion 35 also serves as a protective film (protective film 39 shown in FIG. 5) that suppresses corrosion such as rust of the metal material contained in the wire grid polarizer 27a (strip conductor 28).
- the bottom portion 35 is arranged so as to be in contact with the rear surface S6 of the strip conductor 28, and closes the open end of the space between the strip conductors 28 on the side of the microlens array 19 so that the gap 29 remains between the strip conductors 28.
- the lens-shaped portion 36 is formed on the rear surface S8 side (light-receiving surface side) of the bottom portion 35 so as to correspond to the photoelectric conversion portion 22 . That is, one lens-shaped portion 36 is formed for one photoelectric conversion portion 22 .
- As the shape of the lens-like portion 36 for example, a plano-convex shape having one flat surface can be adopted.
- Each of the lens-shaped portions 36 collects image light (incident light) from a subject, and guides the collected incident light more efficiently into the corresponding photoelectric conversion portion 22 via the corresponding optical element 27 . .
- the same material can be used.
- a material having water vapor barrier properties can be employed.
- Materials having water vapor barrier properties include, for example, materials having a water vapor permeability of 10 ⁇ 3 g/(m 2 ⁇ 24 h) or less. Also, materials with a density of 10 ⁇ 6 g/(m 2 ⁇ 24 h) or less are more preferable.
- the water vapor transmission rate for example, the number of grams of water vapor [g/(m 2 ⁇ 24 h)] per 1 m 2 of area permeated for 24 hours can be mentioned.
- Examples of materials having water vapor barrier properties include silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), and silicon carbonitride (SiCN). Since this contains nitrogen (N), the density of the material can be increased and the water vapor barrier property can be improved. In particular, since silicon nitride (SiN) has a high refractive index, it is possible to appropriately collect even long-wavelength light (for example, near-infrared rays) that is difficult to bend.
- silicon nitride (SiN) has a high refractive index, it is possible to appropriately collect even long-wavelength light (for example, near-infrared rays) that is difficult to bend.
- the wiring layer 21 is formed on the surface S2 side of the substrate 2 and includes an interlayer insulating film 37 and wirings 38 laminated in multiple layers with the interlayer insulating film 37 interposed therebetween.
- the wiring layer 21 drives the pixel transistors forming each pixel 9 through multiple layers of wiring 38 .
- the solid-state imaging device 1 having the above configuration, light is irradiated from the rear surface S3 side of the substrate 2, the irradiated light is transmitted through the microlenses 34 and the optical element 27, and the transmitted light is photoelectrically converted by the photoelectric conversion unit 22. and signal charges are generated. Then, the generated signal charges are output as pixel signals through the vertical signal lines 11 in FIG.
- a protective film is provided between the wire grid polarizer 27a and the microlenses 34 separately from the microlens array 19 to suppress corrosion of the metal material included in the wire grid polarizer 27a.
- 39 for example, a SiN film
- the height of the layer (upper layer) located on the light receiving surface side of the wire grid polarizer 27a is increased. Therefore, for example, when the light 40 is obliquely incident on the microlens 34 of a certain pixel 9, the light 40 travels obliquely in the upper layer, causing the light 40 to pass through the wire grid polarizer 27a and the photoelectric conversion element of the adjacent pixel 9. There is a possibility that the light will enter the conversion unit 22 and cause optical color mixture (upper layer color mixture).
- the surface (surface S7) of the wire grid polarizer 27a side of the microlens array 19 is in contact with the rear surface S6 of the wire grid polarizer 27a. It is formed so as to cover S6, and is configured to also serve as a protective film that suppresses corrosion of the metal material included in the wire grid polarizer 27a. Therefore, it is possible to suppress heightening of the layer positioned on the back surface S6 side of the wire grid polarizer 27a, and suppress upper layer color mixture. Also, the microlens array 19 can protect the wire grid polarizer 27a. Therefore, corrosion of the wire grid polarizer 27a (optical element 27) can be suppressed while suppressing upper layer color mixture. In addition, for example, compared to a configuration in which the protective film 39 is arranged separately from the microlens array 19, the number of steps can be reduced when manufacturing the solid-state imaging device 1, and the manufacturing cost can be suppressed.
- a material having water vapor barrier properties for example, silicon nitride
- the moisture contained in the entering air can be reduced, and the strip conductor 28 is corroded by the moisture. can be suppressed.
- a first material film 41 (metal film) made of the material of the strip conductors 28 of the wire grid polarizer 27a is deposited.
- the first material film 41 is a multi-layer film in which the material of the light reflecting layer 30, the material of the insulating layer 31, and the material of the light absorbing layer 32 are laminated.
- etching is performed to form gaps 29 in the wire grid polarizer 27a with respect to the first material film 41 to form the strip conductor 28 (wire grid polarizer 27a), as shown in FIG. 6D. to form the optical element array 18 .
- a second material film 42 made of the material of the microlens array 19 is formed on the back surface S6 of the optical element array 18.
- a method for forming the second material film 42 for example, physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD) can be used.
- the PVD method which has poor coverage on the side wall surfaces and the bottom surface.
- dry etching is performed to form the bottom portion 35 and the lens-like portion 36 on the second material film 42 to form the microlens array 19, as shown in FIG. Thereby, the optical element array 18 and the microlens array 19 are formed.
- a plasmon filter 27b is a filter using surface plasmon resonance.
- the plasmon filter 27b includes a metal film 44 having a plurality of holes 43 formed in a two-dimensional array, as shown in FIG.
- light incident on the light receiving surface (back surface S6) of the metal film 44 is converted into surface plasmons, and the converted surface plasmons resonate on the back surface S6 of the metal film 44.
- back surface S6 back surface S6
- a component of the resonating surface plasmon that satisfies predetermined structural conditions and physical property conditions passes through the hole 43 and reaches the surface (surface S9) of the metal film 44 opposite to the back surface S6.
- the surface plasmons that have reached the surface S9 are converted again into light at the surface S9 of the metal film 44 and emitted.
- the plasmon filter 27b transmits light in a predetermined band.
- Aluminum (Al), for example, can be used as the material of the metal film 44 .
- the spectroscopy by the propagating surface plasmon of the plasmon filter 27b has been described as an example, but a structure in which nanoscale metal columnar structures (metal nanostructures) are periodically arranged is provided.
- the localized surface plasmon resonance filter (localized surface plasmon resonance filter) can also perform spectroscopy on the same principle.
- a GMR (Guided Mode Resonance) filter 27c may be used as the optical element 27 .
- the GMR filter 27c is a filter using waveguide mode resonance.
- the GMR filter 27 c has a diffraction grating 45 , a clad layer 46 and a core layer 47 .
- the diffraction grating 45, the clad layer 46, and the core layer 47 are laminated in this order from the incident direction of light.
- the refractive index Na of the microlens array 19 the refractive index Nb of the cladding layer 46, the refractive index Nc of the core layer 47, and the refractive index Nd of the planarizing film 16 are set to satisfy Nc>Nb or Nd>Na.
- Aluminum (Al) for example, can be used as the material of the diffraction grating 45 .
- a plano-convex shape as the shape of the lens-shaped portion 36 was shown, but other configurations can also be adopted.
- a columnar shape may be used (BOX lens).
- it has a convex portion 48 formed on the photoelectric conversion portion 22 and a concave portion 49 formed on the pixel separation portion 25 .
- a rotationally symmetrical shape such as a cylindrical shape or an asymmetrical shape such as a square prism shape can be adopted.
- the shape of the concave portion 49 for example, a groove shape having the convex portion 48 as a side wall surface can be adopted.
- the top surface of the projection 48 and the bottom surface of the recess 49 are parallel to the rear surface S3 of the substrate 2 .
- the refractive index of the microlenses 34 is higher than that of air. Accordingly, in the microlens 34, since the refractive index of the microlens 34 > the refractive index of air, the speed (phase speed) of the light incident on the microlens 34 is slower than the speed of light traveling in the air, resulting in a phase difference of La is generated.
- the equiphase plane is bent, and as a result, the incident light travels while being condensed toward the center of the convex portion 48. To go. That is, the microlenses 34 do not bend and condense incident light, but converge light using the phase difference of the light.
- a configuration using a shape in which a plurality of microstructures 50 are periodically arranged may be employed.
- it has a plurality of microstructures 50 (hereinafter also referred to as “nanopillars 50”) erected on the bottom portion 35 .
- the bottom 35 and the nanopillars 50 form a metasurface structure.
- the nanopillars 50 are arranged so that the nanopillars 50 modulate the phase of light passing through the microlenses 34 and form a phase distribution that converges the light incident on the microlenses 34 .
- the microlenses 34 do not bend and condense incident light, but converge light using the phase difference of the light.
- shape of the nanopillar 50 for example, a rotationally symmetrical shape such as a cylindrical shape, or an asymmetrical nanofin shape such as a square prism shape can be adopted.
- the height of the nanopillar 50 is, for example, about 100 nm to 1000 nm, and the diameter is, for example, about 50 nm to 700 nm.
- a material having a water vapor barrier property is used as the material of the microlens array 19, and silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON) is used as the material having water vapor barrier property.
- silicon carbonitride (SiCN) have been shown, but other configurations can also be adopted.
- a high refractive index resin having a refractive index of 1.6 or more may be used as the material having water vapor barrier properties. More preferably, a high refractive index resin having a refractive index of 1.7 or higher, more preferably 1.8 or higher is used.
- an acrylic resin containing an inorganic pigment or the like to increase the refractive index can be used.
- the high refractive index resin contains inorganic pigments and the like, the density of the material is high. Therefore, by using a high refractive index resin as the material of the bottom portion 35 and the lens-shaped portion 36, the water vapor barrier property can be improved. In addition, by increasing the refractive index, the light collecting performance of the microlens 34 can be improved, the thickness of the microlens 34 can be reduced, and the height of the layer (upper layer) located on the light receiving surface side of the optical element 27 can be increased. can be suppressed.
- amorphous silicon may be used as the material having water vapor barrier properties.
- amorphous silicon has a higher material density and refractive index than crystalline silicon. Therefore, by using amorphous silicon as the material for the bottom portion 35 and the lens-shaped portion 36, the water vapor barrier property can be improved.
- the light collecting performance of the microlens 34 can be improved, the thickness of the microlens 34 can be reduced, and the height of the layer (upper layer) located on the light receiving surface side of the optical element 27 can be increased. can be suppressed.
- the insulating film 14 is arranged in the trench portion 26 covered with the pinning film 13, but other configurations may be adopted.
- a configuration in which a metal light shielding film 51 is arranged in the trench portion 26 may be employed.
- Aluminum (Al) and silver (Ag), for example, can be used as the material of the metal light shielding film 51 .
- the entering light can be reflected by the metal light shielding film 51, thereby suppressing the optical color mixture caused by the light passing through the pixel separating portion 25. can.
- FIGS. 12, 13A, 13B, 13C and 13D as the light diffusion structure 24, a structure having grooves 52 having openings in the rear surface S3 of the substrate 2 can be employed.
- FIG. 13A illustrates a case where the shape of the opening of the groove 52 is cross-shaped
- FIG. 13B illustrates a cross and dots arranged in the upper right, upper left, lower right, and lower left spaces of the cross.
- FIG. 13C illustrates the case of Roman numeral III
- FIG. 13D illustrates the case of dots arranged vertically and horizontally.
- a configuration without the light diffusion structure 24 may be employed.
- the present technology can be applied to light detection devices in general, including a distance measuring sensor that measures distance, which is also called a ToF (Time of Flight) sensor.
- a ranging sensor emits irradiation light toward an object, detects the reflected light that is reflected from the surface of the object, and then detects the reflected light from the irradiation light until the reflected light is received. It is a sensor that calculates the distance to an object based on time.
- FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of an imaging device (video camera, digital still camera, etc.) as an electronic device to which the present technology is applied.
- an imaging device 1000 includes a lens group 1001, a solid-state imaging device 1002 (the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment), a DSP (Digital Signal Processor) circuit 1003, and a frame memory 1004. , a monitor 1005 and a memory 1006 .
- DSP circuit 1003 , frame memory 1004 , monitor 1005 and memory 1006 are interconnected via bus line 1007 .
- a lens group 1001 guides incident light (image light) from a subject to a solid-state imaging device 1002 and forms an image on a light receiving surface (pixel area) of the solid-state imaging device 1002 .
- the solid-state imaging device 1002 consists of the CMOS image sensor of the first embodiment described above.
- the solid-state imaging device 1002 converts the amount of incident light imaged on the light-receiving surface by the lens group 1001 into an electric signal for each pixel, and supplies the signal to the DSP circuit 1003 as a pixel signal.
- the DSP circuit 1003 performs predetermined image processing on pixel signals supplied from the solid-state imaging device 1002 . Then, the DSP circuit 1003 supplies the image signal after the image processing to the frame memory 1004 on a frame-by-frame basis, and temporarily stores it in the frame memory 1004 .
- the monitor 1005 is, for example, a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel.
- a monitor 1005 displays an image (moving image) of a subject based on the pixel signals for each frame temporarily stored in the frame memory 1004 .
- the memory 1006 consists of a DVD, flash memory, or the like. The memory 1006 reads out and records the pixel signals for each frame temporarily stored in the frame memory 1004 .
- Electronic equipment to which the solid-state imaging device 1 can be applied is not limited to the imaging device 1000, and can be applied to other electronic equipment. Further, although the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment is used as the solid-state imaging device 1002, other configurations can also be adopted. For example, a configuration using another photodetector to which the present technology is applied, such as the solid-state imaging device 1 according to the modified example of the first embodiment, may be employed.
- the present technology can also take the following configuration.
- Device (2) The photodetector according to (1), wherein the optical element is a wire grid polarizer.
- Each of the plurality of microlenses has a bottom portion shared by the plurality of microlenses and a lens-shaped portion individually formed for each microlens on an optical element array including the plurality of optical elements.
- the photodetector according to any one of (1) to (5) which has a structure in which the photodetectors are stacked in order.
- the photodetector according to (6), wherein the lens-like portion has a plano-convex shape.
- the photodetector according to (6), wherein the lens-like portion has a columnar shape.
- the photodetector according to (6), wherein the lens-like portion has a shape in which a plurality of fine structures are periodically arranged.
- the photodetector according to (10), wherein the material having water vapor barrier properties is silicon nitride, silicon oxynitride, or silicon carbonitride.
- the photodetector according to (10), wherein the material having water vapor barrier properties is a high refractive index resin having a refractive index of 1.6 or more.
- the photodetector according to (10), wherein the material having water vapor barrier properties is amorphous silicon.
- An electronic device comprising a photodetector that is formed and also serves as a protective film that suppresses corrosion of the metal material.
- Wire Grid polarizer 27b Plasmon filter 27b Plasmon filter 27c GMR filter 28 Strip conductor 29 Void 30 Light reflection layer 31 Insulation layer 32 Light absorption layer 33 Adhesion layer 34...Microlens 35...Bottom 36...Lenticular part 37...Interlayer insulating film 38...Wiring 39...Protective film 40...Light 41...First material film 42...Second material film 43... Hole, 44... Metal film, 45... Diffraction grating, 46... Clad layer, 47... Core layer, 48... Convex part, 49... Concave part, 50... Fine structure (nanopillar), 51... Metal light shielding film, 52... groove
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
上層混色を抑制しつつ、光学素子の腐食を抑制可能な光検出装置を提供する。複数の光電変換部が形成された基板と、基板の裏面側に配置された複数の光学素子と、複数の光学素子の裏面側に配置された複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、を備える構成とした。そして、光学素子が、金属材料を含み、また、マイクロレンズアレイが、光学素子側の面が光学素子の裏面に接触して裏面を覆うように形成されて、光学素子の金属材料の腐食を抑制する保護膜を兼ねる構成とした。
Description
本技術(本開示に係る技術)は、光検出装置及び電子機器に関する。
従来、例えば、入射光のうちの特定の偏光成分を透過させる偏光部を備えた光検出装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に記載の光検出装置では、複数の光電変換部を有する半導体基板上に、複数の偏光部、保護膜及び複数のマイクロレンズがこの順に積層され、保護膜によって偏光部の腐食を抑制するようになっている。
しかしながら、特許文献1に記載の光検出装置では、偏光部の受光面側に保護膜とマイクロレンズとが積層されるため、偏光部の受光面側に位置する層(以下、「上層」とも呼ぶ)の高背化を生じる。それゆえ、例えば、ある画素のマイクロレンズに光が斜めに入射したときに、光が上層内を斜めに進むことで、光が隣接する画素の偏光部及び光電変換部に入射されて、光学混色(以下、「上層混色」とも呼ぶ)が発生する可能性がある。
本開示は、上層混色を抑制しつつ、光学素子の腐食を抑制可能な光検出装置及び電子機器を提供することを目的とする。
本開示の光検出装置は、(a)複数の光電変換部が形成された基板と、(b)半導体基板の受光面側に配置された複数の光学素子と、(c)複数の光学素子の受光面側に配置され、光電変換部に入射光を導くマイクロレンズを複数含むマイクロレンズアレイと、を備え、(d)光学素子は、金属材料を含み、(e)マイクロレンズアレイは、光学素子側の面が光学素子の受光面に接触して該受光面を覆うように形成されて、金属材料の腐食を抑制する保護膜を兼ねていることを要旨とする。
本開示の電子機器は、(a)複数の光電変換部が形成された基板、(b)半導体基板の受光面側に配置された複数の光学素子、(c)及び複数の光学素子の受光面側に配置され、光電変換部に入射光を導くマイクロレンズを複数含むマイクロレンズアレイを備え、(d)光学素子は、金属材料を含み、(e)マイクロレンズアレイは、光学素子側の面が光学素子の受光面に接触して該受光面を覆うように形成されて、金属材料の腐食を抑制する保護膜を兼ねている光検出装置を備えることを要旨とする。
以下に、本開示の実施形態に係る光検出装置及び電子機器の一例を、図1~図15を参照しながら説明する。本開示の実施形態は以下の順序で説明する。なお、本開示は以下の例に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果は例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
1.第1の実施形態:固体撮像装置
1-1 固体撮像装置の全体の構成
1-2 要部の構成
1-3 光学素子アレイ及びマイクロレンズアレイの形成方法
1-4 変形例
2.第2の実施形態:電子機器への応用例
1-1 固体撮像装置の全体の構成
1-2 要部の構成
1-3 光学素子アレイ及びマイクロレンズアレイの形成方法
1-4 変形例
2.第2の実施形態:電子機器への応用例
〈1.第1の実施形態:固体撮像装置〉
[1-1 固体撮像装置の全体の構成]
本開示の第1の実施形態に係る固体撮像装置1(広義には「光検出装置」)について説明する。図1は第1の実施形態に係る固体撮像装置1の全体の概略構成を示す図である。
図1の固体撮像装置1は、裏面照射型のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサである。図15に示すように、固体撮像装置1(1002)はレンズ群1001を介して、被写体からの像光(入射光)を取り込み、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。
図1に示すように、固体撮像装置1は、基板2と、画素領域3と、垂直駆動回路4と、カラム信号処理回路5と、水平駆動回路6と、出力回路7と、制御回路8とを備えている。
[1-1 固体撮像装置の全体の構成]
本開示の第1の実施形態に係る固体撮像装置1(広義には「光検出装置」)について説明する。図1は第1の実施形態に係る固体撮像装置1の全体の概略構成を示す図である。
図1の固体撮像装置1は、裏面照射型のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサである。図15に示すように、固体撮像装置1(1002)はレンズ群1001を介して、被写体からの像光(入射光)を取り込み、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。
図1に示すように、固体撮像装置1は、基板2と、画素領域3と、垂直駆動回路4と、カラム信号処理回路5と、水平駆動回路6と、出力回路7と、制御回路8とを備えている。
画素領域3は、基板2上において、二次元アレイ状に規則的に配列された複数の画素9を有している。画素9は、図2に示した光電変換部22と、複数の画素トランジスタとを有している。複数の画素トランジスタとしては、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタの4つのトランジスタを採用できる。
垂直駆動回路4は、例えば、シフトレジスタによって構成され、所望の画素駆動配線10を選択し、選択した画素駆動配線10に画素9を駆動するためのパルスを供給し、各画素9を行単位で駆動する。即ち、垂直駆動回路4は、画素領域3の各画素9を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素9の光電変換部22において受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線11を通してカラム信号処理回路5に供給する。
カラム信号処理回路5は、例えば、画素9の列毎に配置されており、1行分の画素9から出力される信号に対して画素列毎にノイズ除去等の信号処理を行う。例えばカラム信号処理回路5は画素固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS(Correlated Double Sampling:相関2重サンプリング)及びAD(Analog Digital)変換等の信号処理を行う。
水平駆動回路6は、例えば、シフトレジスタによって構成され、水平走査パルスをカラム信号処理回路5に順次出力して、カラム信号処理回路5の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路5の各々から信号処理が行われた画素信号を水平信号線12に出力させる。
水平駆動回路6は、例えば、シフトレジスタによって構成され、水平走査パルスをカラム信号処理回路5に順次出力して、カラム信号処理回路5の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路5の各々から信号処理が行われた画素信号を水平信号線12に出力させる。
出力回路7は、カラム信号処理回路5の各々から水平信号線12を通して、順次に供給される画素信号に対し信号処理を行って出力する。信号処理としては、例えば、バファリング、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理等を用いることができる。
制御回路8は、垂直同期信号、水平同期信号、及びマスタクロック信号に基づいて、垂直駆動回路4、カラム信号処理回路5、及び水平駆動回路6等の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路8は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路4、カラム信号処理回路5、及び水平駆動回路6等に出力する。
制御回路8は、垂直同期信号、水平同期信号、及びマスタクロック信号に基づいて、垂直駆動回路4、カラム信号処理回路5、及び水平駆動回路6等の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路8は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路4、カラム信号処理回路5、及び水平駆動回路6等に出力する。
[1-2 要部の構成]
次に、図1の固体撮像装置1の詳細構造について説明する。図2は、図1のA-A線で破断した場合の、固体撮像装置1の断面構成を示す図である。
図2に示すように、固体撮像装置1は、基板2、ピニング膜13、絶縁膜14、遮光膜15及び平坦化膜16がこの順に積層されてなる受光層17が配置されている。また、受光層17の平坦化膜16側の面(以下、「裏面S1」とも呼ぶ)には、光学素子アレイ18及びマイクロレンズアレイ19がこの順に積層されてなる集光層20が配置されている。さらに、受光層17の基板2側の面(以下、「表面S2」とも呼ぶ)には、配線層21が配置されている。
次に、図1の固体撮像装置1の詳細構造について説明する。図2は、図1のA-A線で破断した場合の、固体撮像装置1の断面構成を示す図である。
図2に示すように、固体撮像装置1は、基板2、ピニング膜13、絶縁膜14、遮光膜15及び平坦化膜16がこの順に積層されてなる受光層17が配置されている。また、受光層17の平坦化膜16側の面(以下、「裏面S1」とも呼ぶ)には、光学素子アレイ18及びマイクロレンズアレイ19がこの順に積層されてなる集光層20が配置されている。さらに、受光層17の基板2側の面(以下、「表面S2」とも呼ぶ)には、配線層21が配置されている。
基板2は、例えば、シリコン(Si)からなる半導体基板によって構成され、画素領域3を形成している。画素領域3には、光電変換部22と、複数の画素トランジスタ(不図示)とを有する画素9が複数個、二次元アレイ状に配置されている(図1参照)。光電変換部22は、外周側に形成されたp型半導体領域と、中央側に形成されたn型半導体領域とを含んで構成され、pn接合によってフォトダイオードを構成している。これにより、光電変換部22のそれぞれは、光電変換部22への入射光の光量に応じた信号電荷を生成し、生成した信号電荷をフォトダイオードのn型半導体領域(電荷蓄積領域)に蓄積する。
また、基板2の裏面S3側(受光面側)には、図3A、図3B、図3C及び図3Dに示すように、マイクロレンズアレイ19側から見た場合に、光電変換部22と重なる位置それぞれに、二次元アレイ状に配置された複数の逆ピラミッド状の凹部23を有する光拡散構造24が形成されている。これにより、入射光の屈折量を増大でき、画素分離部25の間で反射させて光路長を増大でき、長波長の光(例えば、近赤外光)を光電変換できる。
図3A~図3Dは、光拡散構造24の平面構造を示す図であり、図3Aは、マイクロレンズアレイ19側から見た場合に、光電変換部22の全体と重なるように、4×4の凹部23が形成されている場合を例示している。また、図3Bは、マイクロレンズアレイ19側から見た場合に、光電変換部22の中央部と重なるように、4×4の凹部23が形成されている場合を例示している。また、図3Cは、マイクロレンズアレイ19側から見た場合に、光電変換部22の全体と重なるように、3×3の凹部23が形成されている場合を例示している。また図3Dは、マイクロレンズアレイ19側から見た場合に、光電変換部22の中央部と重なるように、3×3の凹部23が形成されている場合を例示している。
また、基板2の裏面S3側(受光面側)には、図3A、図3B、図3C及び図3Dに示すように、マイクロレンズアレイ19側から見た場合に、光電変換部22と重なる位置それぞれに、二次元アレイ状に配置された複数の逆ピラミッド状の凹部23を有する光拡散構造24が形成されている。これにより、入射光の屈折量を増大でき、画素分離部25の間で反射させて光路長を増大でき、長波長の光(例えば、近赤外光)を光電変換できる。
図3A~図3Dは、光拡散構造24の平面構造を示す図であり、図3Aは、マイクロレンズアレイ19側から見た場合に、光電変換部22の全体と重なるように、4×4の凹部23が形成されている場合を例示している。また、図3Bは、マイクロレンズアレイ19側から見た場合に、光電変換部22の中央部と重なるように、4×4の凹部23が形成されている場合を例示している。また、図3Cは、マイクロレンズアレイ19側から見た場合に、光電変換部22の全体と重なるように、3×3の凹部23が形成されている場合を例示している。また図3Dは、マイクロレンズアレイ19側から見た場合に、光電変換部22の中央部と重なるように、3×3の凹部23が形成されている場合を例示している。
また、隣り合う光電変換部22の間には、画素分離部25が形成されている。画素分離部25は、マイクロレンズアレイ19側から見た場合に、光電変換部22それぞれの周囲を囲むように、格子状に形成されている。画素分離部25は、基板2の裏面S3に開口部が形成され、基板2内に底面が形成されたトレンチ部26を有している。トレンチ部26は、内側面及び底面が画素分離部25の外周部となるように格子状に形成されている。
なお、第1の実施形態では、トレンチ部26の底面を基板2内に形成する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、トレンチ部26を基板2を貫通する貫通溝とし、配線層21の基板2側の面をトレンチ部26の底面とする構成としてもよい。
トレンチ部26の内側面及び底面は、ピニング膜13で被覆されている。またトレンチ部26の内部には、絶縁膜14が埋め込まれている。これにより、光電変換部22に入射した光が画素分離部25に進入した場合に、進入した光を絶縁膜14及びピニング膜13の界面で反射でき、光が画素分離部25を透過することで生じる光学混色を抑制できる。
なお、第1の実施形態では、トレンチ部26の底面を基板2内に形成する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、トレンチ部26を基板2を貫通する貫通溝とし、配線層21の基板2側の面をトレンチ部26の底面とする構成としてもよい。
トレンチ部26の内側面及び底面は、ピニング膜13で被覆されている。またトレンチ部26の内部には、絶縁膜14が埋め込まれている。これにより、光電変換部22に入射した光が画素分離部25に進入した場合に、進入した光を絶縁膜14及びピニング膜13の界面で反射でき、光が画素分離部25を透過することで生じる光学混色を抑制できる。
ピニング膜13は、基板2の裏面S3側全体と、トレンチ部26の内側面及び底面とを連続的に被覆している。ピニング膜13の材料としては、例えば、固定電荷を発生させてピニング強化可能な負の電荷を有する高屈折率材料膜又は高誘電体膜を採用することができる。例えば、ハフニウム(Hf)、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)、タンタル(Ta)及びチタン(Ti)の少なくとも1つの元素を含む酸化物又は窒化物が挙げられる。
絶縁膜14は、ピニング膜13の裏面S4側全体(受光面側全体)を連続的に被覆するとともに、トレンチ部26の内部に埋め込まれている。絶縁膜14の材料としては、例えば、ピニング膜13と異なる屈折率を有する酸化膜等を採用できる。例えば、シリコン酸化物(SiO2)、シリコン窒化物(SiN)、シリコン酸窒化物(SiON)が挙げられる。
絶縁膜14は、ピニング膜13の裏面S4側全体(受光面側全体)を連続的に被覆するとともに、トレンチ部26の内部に埋め込まれている。絶縁膜14の材料としては、例えば、ピニング膜13と異なる屈折率を有する酸化膜等を採用できる。例えば、シリコン酸化物(SiO2)、シリコン窒化物(SiN)、シリコン酸窒化物(SiON)が挙げられる。
遮光膜15は、絶縁膜14の裏面S5側の一部(受光面側の一部)に、複数の光電変換部22それぞれの受光面を開口するように、格子状に形成されている。即ち、遮光膜15は、マイクロレンズアレイ19側から見た場合に、格子状に形成された画素分離部25と重なる位置に形成されている。遮光膜15の材料としては、例えば、遮光可能な材料を採用できる。例えば、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、銅(Cu)が挙げられる。
平坦化膜16は、遮光膜15を含む絶縁膜14の裏面S5側全体(受光面側全体)を連続的に被覆している。これにより、受光層17の裏面S1は、凹凸がない平坦面とされている。平坦化膜16の材料としては、例えば、樹脂等の有機材料を用いることができる。
平坦化膜16は、遮光膜15を含む絶縁膜14の裏面S5側全体(受光面側全体)を連続的に被覆している。これにより、受光層17の裏面S1は、凹凸がない平坦面とされている。平坦化膜16の材料としては、例えば、樹脂等の有機材料を用いることができる。
光学素子アレイ18は、絶縁膜14の裏面S5側に形成され、光電変換部22に対応して配置された光学素子27を複数有している。即ち、1つの光電変換部22に対して1つの光学素子27が形成されている。光学素子27としては、例えば、金属材料を含む光学素子を採用できる。金属材料としては、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、シリコン(Si)、白金(Pt)、金(Au)が挙げられる。
図4は、光学素子27の断面構造を拡大して示す図である。図4では、光学素子27として、ワイヤグリッド偏光子27aを採用した場合を例示している。ワイヤグリッド偏光子27aは、所定のピッチで配置された複数の帯状導体28を有している。帯状導体28としては、例えば、線状や直方体等に構成された導体(ワイヤ)を採用できる。
図4は、光学素子27の断面構造を拡大して示す図である。図4では、光学素子27として、ワイヤグリッド偏光子27aを採用した場合を例示している。ワイヤグリッド偏光子27aは、所定のピッチで配置された複数の帯状導体28を有している。帯状導体28としては、例えば、線状や直方体等に構成された導体(ワイヤ)を採用できる。
帯状導体28の中の自由電子は、帯状導体28に入射する光の電場に追従して振動し、反射波を輻射する。ここで、複数の帯状導体28が配列される方向と垂直な方向、即ち、帯状導体28の長手方向に平行な入射光は、自由電子の振幅が大きくなるため、より多くの反射光を輻射する。そのため、帯状導体28の長手方向に平行な入射光は、ワイヤグリッド偏光子27aを透過せずに反射される。一方、帯状導体28の長手方向に垂直な光は、自由電子の振動が制限され、振幅が小さくなるため、帯状導体28からの反射光の輻射が小さくなる。そのため、帯状導体28の長手方向に垂直な入射光は、ワイヤグリッド偏光子27aによる減衰が小さくなり、ワイヤグリッド偏光子27aを透過できる。
光学素子アレイ18が有する複数の光学素子27(ワイヤグリッド偏光子27a)には、偏光方向が互いに異なる複数種類のワイヤグリッド偏光子が含まれている。例えば、帯状導体28の長手方向が順に45°ずつ異なる4種類のワイヤグリッド偏光子が挙げられる。これにより、複数のワイヤグリッド偏光子27aそれぞれは、帯状導体28の長手方向に垂直な入射光を透過し、透過した入射光を、対応する光電変換部22に入射させる。
また、隣り合う帯状導体28の間には、側面が帯状導体28で形成され、底面が平坦化膜16で形成された溝状の空間(空隙29)が形成されている。空隙29(溝)の開口部は、マイクロレンズアレイ19で閉塞されている。空隙29内には、空気(屈折率1.0)等のガスが封入されている。これにより、帯状導体28の間の空間の屈折率を低減できるため、ワイヤグリッド偏光子27aの透過率を向上することができる。図4では、空隙29の平坦化膜16側の端部が平坦化膜16内にまで到達している場合を例示している。
また、隣り合う帯状導体28の間には、側面が帯状導体28で形成され、底面が平坦化膜16で形成された溝状の空間(空隙29)が形成されている。空隙29(溝)の開口部は、マイクロレンズアレイ19で閉塞されている。空隙29内には、空気(屈折率1.0)等のガスが封入されている。これにより、帯状導体28の間の空間の屈折率を低減できるため、ワイヤグリッド偏光子27aの透過率を向上することができる。図4では、空隙29の平坦化膜16側の端部が平坦化膜16内にまで到達している場合を例示している。
図4では、複数の帯状導体28のそれぞれが、平坦化膜16上に、光反射層30、絶縁層31及び光吸収層32がこの順に積層された構造である場合を例示している。光反射層30と平坦化膜16との間には、密着強度を向上させるための密着層33を配置してもよい。密着層33の材料としては、例えば、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)を採用できる。
光反射層30は、入射光を反射するための層である。これにより、帯状導体28の並び方向に垂直な方向、即ち、帯状導体28の長手方向に平行な振動方向の光を反射することができる。光反射層30の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)を採用できる。
光反射層30は、入射光を反射するための層である。これにより、帯状導体28の並び方向に垂直な方向、即ち、帯状導体28の長手方向に平行な振動方向の光を反射することができる。光反射層30の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)を採用できる。
絶縁層31は、固体撮像装置1の製造の際に、先に形成された光反射層30を保護するための層である。また、光反射層30によって反射された光の位相の調整を行うための層でもある。位相の調整を行う場合、絶縁層31の膜厚は、光吸収層32を透過して光反射層30において反射される光の位相と、光吸収層32によって反射される光の位相とが180°異なる位相差となる厚さとする。これにより、光反射層30及び光吸収層32のそれぞれで反射される光が打ち消し合うため、ワイヤグリッド偏光子27aからの反射光が低減される。絶縁層31の材料としては、例えば、シリコン酸化物(SiO2)を採用できる。
光吸収層32は、光反射層30によって反射された光を吸収するための層である。これにより、ワイヤグリッド偏光子27aからの反射光を低減でき、反射光に起因するフレア等のノイズを低減できる。光吸収層32の材料としては、例えば、消衰係数が零でない材料、即ち、吸収作用を有する金属や半導体を採用できる。例えば、銅(Cu)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、シリコン(Si)、白金(Pt)、金(Au)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、銀(Ag)、ゲルマニウム(Ge)、テルル(Te)、錫(Sn)が挙げられる。また、例えば、FeSi2(β-FeSi2)、MgSi2、NiSi2、BaSi2、CrSi2、CoSi2等のシリサイド系材料を採用することもできる。光吸収層32の膜厚は、例えば、入射光が透過する際の透過率の低下が軽減するように薄くする。
マイクロレンズアレイ19は、光学素子アレイ18の裏面S6側(光入射面側)に形成され、光電変換部22に対応して配置されたマイクロレンズ34を複数有している。即ち、1つの光電変換部22に対して1つのマイクロレンズ34が形成されている。複数のマイクロレンズ34のそれぞれは、光学素子アレイ18上に、複数のマイクロレンズ34で共有される底部35、及びマイクロレンズ34毎に個別に形成されたレンズ状部36がこの順に積層された構造となっている。底部35及びレンズ状部36は、所定の材料からなる膜状の部材にマスクを介してドライエッチングを行うことで一体として形成される。
底部35は、光学素子アレイ18の裏面S6側全体(光入射面側全体)を連続的に覆う平板状に形成されている。底部35の表面S7(光学素子アレイ18側の面)は、光学素子アレイ18の裏面S6(受光面)に接触して裏面S6を覆っている。これにより、底部35は、ワイヤグリッド偏光子27a(帯状導体28)に含まれる金属材料の錆等の腐食を抑制する保護膜(図5に示した保護膜39)を兼ねている。また、底部35は、帯状導体28の裏面S6に接触するように配置されて、帯状導体28間の空間のマイクロレンズアレイ19側の開口端を帯状導体28間に空隙29が残るように閉塞している。
レンズ状部36は、底部35の裏面S8側(受光面側)に、光電変換部22に対応して形成されている。即ち、1つの光電変換部22に対して1つのレンズ状部36が形成されている。レンズ状部36の形状としては、例えば、片面が平面である平凸型を採用できる。レンズ状部36のそれぞれは、被写体からの像光(入射光)を集光し、集光した入射光を、対応する光学素子27を介して、対応する光電変換部22内により効率的に導く。
レンズ状部36は、底部35の裏面S8側(受光面側)に、光電変換部22に対応して形成されている。即ち、1つの光電変換部22に対して1つのレンズ状部36が形成されている。レンズ状部36の形状としては、例えば、片面が平面である平凸型を採用できる。レンズ状部36のそれぞれは、被写体からの像光(入射光)を集光し、集光した入射光を、対応する光学素子27を介して、対応する光電変換部22内により効率的に導く。
また、底部35及びレンズ状部36の材料としては、例えば、同じ材料を採用できる。例えば、水蒸気バリア性を有する材料を採用できる。水蒸気バリア性を有する材料としては、例えば、水蒸気透過度が10-3g/(m2・24h)以下の材料が挙げられる。また、10-6g/(m2・24h)以下の材料がより好ましい。水蒸気透過度としては、例えば、24時間に透過した面積1m2当たりの水蒸気のグラム数[g/(m2・24h)]が挙げられる。これにより、マイクロレンズ34を透過してワイヤグリッド偏光子27a側に進入する空気中の水分を低減でき、空気中の水分による帯状導体28の腐食を抑制できる。水蒸気バリア性を有する材料としては、例えば、シリコン窒化物(SiN)、シリコン酸窒化物(SiON) 、シリコン炭窒化物(SiCN)が挙げられる。これにより、窒素(N)を含むため、材料の密度を増大でき、水蒸気バリア性を向上できる。また、特に、シリコン窒化物(SiN)は、屈折率が大きいため、曲がり難い長波長の光(例えば近赤外線)も適切に集光できる。
配線層21は、基板2の表面S2側に形成されており、層間絶縁膜37と、層間絶縁膜37を介して複数層に積層された配線38とを含んで構成されている。そして、配線層21は、複数層の配線38を介して、各画素9を構成する画素トランジスタを駆動する。
以上の構成を有する固体撮像装置1では、基板2の裏面S3側から光が照射され、照射された光がマイクロレンズ34及び光学素子27を透過し、透過した光が光電変換部22で光電変換されて信号電荷が生成される。そして、生成された信号電荷が、配線層21の配線38で形成された図1の垂直信号線11によって画素信号として出力される。
ここで、例えば、図5に示すように、ワイヤグリッド偏光子27aとマイクロレンズ34との間に、マイクロレンズアレイ19とは別に、ワイヤグリッド偏光子27aが含む金属材料の腐食を抑制する保護膜39(例えば、SiN膜)を配置する構造とした場合、ワイヤグリッド偏光子27aの受光面側に位置する層(上層)の高背化を生じることになる。それゆえ、例えば、ある画素9のマイクロレンズ34に光40が斜めに入射したときに、光40が上層内を斜めに進むことで、光40が隣接する画素9のワイヤグリッド偏光子27a及び光電変換部22に入射されて光学混色(上層混色)が発生する可能性がある。
これに対し、第1の実施形態では、図2に示すように、マイクロレンズアレイ19を、ワイヤグリッド偏光子27a側の面(表面S7)がワイヤグリッド偏光子27aの裏面S6に接触して裏面S6を覆うように形成して、ワイヤグリッド偏光子27aが含む金属材料の腐食を抑制する保護膜を兼ねる構成とした。そのため、ワイヤグリッド偏光子27aの裏面S6側に位置する層の高背化を抑制でき、上層混色を抑制できる。また、マイクロレンズアレイ19によって、ワイヤグリッド偏光子27aを保護できる。それゆえ、上層混色を抑制しつつ、ワイヤグリッド偏光子27a(光学素子27)の腐食を抑制できる。
また、例えば、マイクロレンズアレイ19とは別に保護膜39を配置する構成とする場合に比べ、固体撮像装置1の製造時に、工程数を削減でき、製造コストを抑制できる。
また、例えば、マイクロレンズアレイ19とは別に保護膜39を配置する構成とする場合に比べ、固体撮像装置1の製造時に、工程数を削減でき、製造コストを抑制できる。
また、マイクロレンズアレイ19の材料として、水蒸気バリア性を有する材料(例えばシリコン窒化物)を用いるようにした。これにより、マイクロレンズ34の受光面側からマイクロレンズ34を透過してワイヤグリッド偏光子27a側に空気が進入する場合に、進入する空気に含まれる水分を低減でき、水分による帯状導体28の腐食を抑制できる。
[1-3 光学素子アレイ及びマイクロレンズアレイの形成方法]
次に光学素子アレイ18及びマイクロレンズアレイ19の形成方法について説明する。
まず、図6Aに示すように、基板2の裏面S3に、トレンチ部26、ピニング膜13、絶縁膜14及び遮光膜15を形成する。続いて、図6Bに示すように、絶縁膜14の裏面S5に、裏面S5側全体を連続的に被覆するように平坦化膜16を形成する。続いて、図6Cに示すように、ワイヤグリッド偏光子27aの帯状導体28の材料からなる第1の材料膜41(金属膜)を成膜する。図6Cでは、第1の材料膜41は、光反射層30の材料、絶縁層31の材料及び光吸収層32の材料が積層された多層構造の膜となっている。
次に光学素子アレイ18及びマイクロレンズアレイ19の形成方法について説明する。
まず、図6Aに示すように、基板2の裏面S3に、トレンチ部26、ピニング膜13、絶縁膜14及び遮光膜15を形成する。続いて、図6Bに示すように、絶縁膜14の裏面S5に、裏面S5側全体を連続的に被覆するように平坦化膜16を形成する。続いて、図6Cに示すように、ワイヤグリッド偏光子27aの帯状導体28の材料からなる第1の材料膜41(金属膜)を成膜する。図6Cでは、第1の材料膜41は、光反射層30の材料、絶縁層31の材料及び光吸収層32の材料が積層された多層構造の膜となっている。
続いて、ドライエッチングを行って、図6Dに示すように、第1の材料膜41に対してワイヤグリッド偏光子27aの空隙29を形成して、帯状導体28(ワイヤグリッド偏光子27a)を形成し、光学素子アレイ18を形成する。続いて、図6Eに示すように、光学素子アレイ18の裏面S6に、マイクロレンズアレイ19の材料からなる第2の材料膜42を成膜する。第2の材料膜42の成膜方法としては、例えば、物理気相成長法(PVD:Physical Vapor Deposition)、化学気相成長法(CVD:Chemical Vapor Deposition)を用いることができる。特に、空隙29内にSiN等を入り込み難くし、空隙29の開口端を塞ぐことを考慮すると、側壁面や底面のカバレッジが悪い、PVD法を採用するのがより好ましい。続いて、ドライエッチングを行って、図2に示すように、第2の材料膜42に対して底部35及びレンズ状部36を形成して、マイクロレンズアレイ19を形成する。これにより、光学素子アレイ18及びマイクロレンズアレイ19が形成される。
[1-4 変形例]
(1)なお、第1の実施形態では、光学素子27として、ワイヤグリッド偏光子27aを用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図7に示すように、光学素子27として、プラズモンフィルタ27bを用いる構成としてもよい。プラズモンフィルタ27bは、表面プラズモン共鳴を利用したフィルタである。プラズモンフィルタ27bは、図7に示すように、二次元アレイ状に形成された複数の孔43を有する金属膜44を備えている。プラズモンフィルタ27bでは、金属膜44の受光面(裏面S6)に入射した光が表面プラズモンに変換され、変換された表面プラズモンが金属膜44の裏面S6において共鳴する。共鳴した表面プラズモンのうち、所定の構造条件と物性条件とを満たす成分は、孔43を通過して、金属膜44の裏面S6と反対側の面(表面S9)にまで達する。表面S9に到達した表面プラズモンは、金属膜44の表面S9において再び光に変換されて射出される。これにより、プラズモンフィルタ27bでは、所定の帯域の光が透過される。金属膜44の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)を採用できる。
(1)なお、第1の実施形態では、光学素子27として、ワイヤグリッド偏光子27aを用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図7に示すように、光学素子27として、プラズモンフィルタ27bを用いる構成としてもよい。プラズモンフィルタ27bは、表面プラズモン共鳴を利用したフィルタである。プラズモンフィルタ27bは、図7に示すように、二次元アレイ状に形成された複数の孔43を有する金属膜44を備えている。プラズモンフィルタ27bでは、金属膜44の受光面(裏面S6)に入射した光が表面プラズモンに変換され、変換された表面プラズモンが金属膜44の裏面S6において共鳴する。共鳴した表面プラズモンのうち、所定の構造条件と物性条件とを満たす成分は、孔43を通過して、金属膜44の裏面S6と反対側の面(表面S9)にまで達する。表面S9に到達した表面プラズモンは、金属膜44の表面S9において再び光に変換されて射出される。これにより、プラズモンフィルタ27bでは、所定の帯域の光が透過される。金属膜44の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)を採用できる。
なお、ここでは、プラズモンフィルタ27bのうちの伝播型表面プラズモンによる分光について例を挙げて説明したが、ナノスケールの金属製の柱状構造物(金属ナノ構造体)が周期的に配列する構造を備えた局在型の表面プラズモン共鳴フィルタ(局在型表面プラズモン共鳴フィルタ)についても、同様の原理で分光することが可能である。
(2)また、例えば、図8に示すように、光学素子27として、GMR(Guided Mode Resonance)フィルタ27cを用いる構成としてもよい。GMRフィルタ27cは、導波モード共鳴を利用したフィルタである。GMRフィルタ27cは、回折格子45、クラッド層46及びコア層47を備えている。回折格子45、クラッド層46及びコア層47は、光の入射方向からこの順に積層されている。GMRフィルタ27cでは、回折格子45による光回折と、クラッド・コア構造による特定波長の光のコア層47への閉じ込め及びクラッド・コア構造の特定波長の光の透過特性とにより、所定の狭帯域の光が透過される。
ここで、マイクロレンズアレイ19の屈折率Na、クラッド層46の屈折率Nb、コア層47の屈折率Nc、及び平坦化膜16の屈折率Ndは、Nc>Nb又はNd>Naに設定する。回折格子45の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)を採用できる。また、クラッド層46の材料としては、例えば、シリコン酸化物(SiO2)を採用できる。また、コア層47の材料としては、例えば、シリコン窒化物(SiN)、二酸化タンタル(TaO2)、チタニウムオキサイド(TiO2)を採用できる。
ここで、マイクロレンズアレイ19の屈折率Na、クラッド層46の屈折率Nb、コア層47の屈折率Nc、及び平坦化膜16の屈折率Ndは、Nc>Nb又はNd>Naに設定する。回折格子45の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)を採用できる。また、クラッド層46の材料としては、例えば、シリコン酸化物(SiO2)を採用できる。また、コア層47の材料としては、例えば、シリコン窒化物(SiN)、二酸化タンタル(TaO2)、チタニウムオキサイド(TiO2)を採用できる。
(3)また、第1の実施形態では、レンズ状部36の形状として、平凸型を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、レンズ状部36の形状として、図9に示すように、柱型を用いる構成としてもよい(BOXレンズ)。例えば、光電変換部22上に形成された凸部48と、画素分離部25上に形成された凹部49とを有している。凸部48の形状としては、例えば、円柱状等の回転対称形状、正四角柱状等の非対称形状を採用できる。また、凹部49の形状としては、例えば、凸部48を側壁面とする溝形状を採用できる。凸部48の頂面及び凹部49の底面は、基板2の裏面S3と平行となっている。また、マイクロレンズ34の屈折率は、空気の屈折率よりも大きくなっている。
これにより、マイクロレンズ34では、マイクロレンズ34の屈折率>空気の屈折率であるため、マイクロレンズ34に入射した光の速度(位相速度)は空気内を進む光の速度よりも遅くなり位相差Laが発生する。そうすると、マイクロレンズ34の凸部48と凹部49との境界では光の位相差Laがあるため、等位相面が曲がり、入射光は結果的に凸部48の中心方向に集光されながら進行していく。即ち、マイクロレンズ34は、入射光を曲げて集光させるのではなく、光の位相差を利用して光を集光させる。
これにより、マイクロレンズ34では、マイクロレンズ34の屈折率>空気の屈折率であるため、マイクロレンズ34に入射した光の速度(位相速度)は空気内を進む光の速度よりも遅くなり位相差Laが発生する。そうすると、マイクロレンズ34の凸部48と凹部49との境界では光の位相差Laがあるため、等位相面が曲がり、入射光は結果的に凸部48の中心方向に集光されながら進行していく。即ち、マイクロレンズ34は、入射光を曲げて集光させるのではなく、光の位相差を利用して光を集光させる。
(4)また、例えば、レンズ状部36の形状として、図10に示すように、複数の微細構造体50が周期配置された形状を用いる構成としてもよい(メタレンズ)。例えば、底部35に立設された複数の微細構造体50(以下、「ナノピラー50」とも呼ぶ)を有している。底部35及びナノピラー50は、メタサーフェース構造を形成している。ナノピラー50は、ナノピラー50がマイクロレンズ34を通過する光の位相を変調し、マイクロレンズ34への入射光を集光する位相分布となるように配置されている。即ち、マイクロレンズ34は、入射光を曲げて集光させるのではなく、光の位相差を利用して光を集光させる。ナノピラー50の形状としては、例えば、円柱状等の回転対称形や、正四角柱状等の非対称形状のナノフィン形状を採用できる。また、ナノピラー50の高さは、例えば、100nm~1000nm程度、直径は、例えば、50nm~700nm程度とする。
(5)また、第1の実施形態では、マイクロレンズアレイ19の材料として、水蒸気バリア性を有する材料を用い、水蒸気バリア性を有する材料として、シリコン窒化物(SiN)、シリコン酸窒化物(SiON) 、シリコン炭窒化物(SiCN)を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、水蒸気バリア性を有する材料としては、1.6以上の屈折率を有する高屈折率樹脂を用いる構成としてもよい。より好ましくは、1.7以上、さらに好ましくは1.8以上の屈折率を有する高屈折率樹脂を用いる。例えば、無機顔料等を含有させて屈折率を増大させたアクリル樹脂を採用できる。ここで、高屈折率樹脂は無機顔料等を含むため材料の密度が高い。それゆえ、底部35及びレンズ状部36の材料として、高屈折率樹脂を用いることにより、水蒸気バリア性を向上できる。また、屈折率が高くなることで、マイクロレンズ34の集光性能を向上でき、マイクロレンズ34の厚みを低減でき、光学素子27の受光面側に位置する層(上層)の高背化をより抑制できる。
(6)また、例えば、水蒸気バリア性を有する材料としては、アモルファスシリコンを用いる構成としてもよい。ここで、アモルファスシリコンは、結晶シリコンよりも材料の密度や屈折率が高い。それゆえ、底部35及びレンズ状部36の材料として、アモルファスシリコンを用いることにより、水蒸気バリア性を向上できる。また、屈折率が高くなることで、マイクロレンズ34の集光性能を向上でき、マイクロレンズ34の厚みを低減でき、光学素子27の受光面側に位置する層(上層)の高背化をより抑制できる。
(7)また、第1の実施形態では、ピニング膜13で被覆されたトレンチ部26内に、絶縁膜14を配置する例を示したが、他の構成を採用してもよい。例えば、図11に示すように、トレンチ部26内に金属遮光膜51を配置する構成としてもよい。金属遮光膜51の材料としては、例えばアルミニウム(Al)、銀(Ag)を採用できる。これにより、光電変換部22に入射した光が画素分離部25に進入した場合に、進入した光を金属遮光膜51で反射でき、光が画素分離部25を透過することで生じる光学混色を抑制できる。また、マイクロレンズアレイ19の水蒸気バリア性により、マイクロレンズ34の受光面側からマイクロレンズ34を透過してワイヤグリッド偏光子27a側に空気が進入する場合に、進入する空気に含まれる水分を低減でき、水分による金属遮光膜51の腐食を抑制できる。
(8)第1の実施形態では、光拡散構造24として、逆ピラミッド型の凹部23が二次元アレイ状に配置された構造を用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図12、図13A、図13B、図13C及び図13Dに示すように、光拡散構造24として、基板2の裏面S3に開口部を有する溝部52を有する構造を採用できる。図13Aでは、溝部52の開口部の形状が十字状である場合を例示し、図13Bでは、十字とその十字の右上、左上、右下及び左下の空間それぞれに配置されたドットとからなる形状である場合を例示し、図13Cでは、ローマ数字のIII状である場合を例示し、図13Dでは、上下左右のそれぞれに配置されたドットかなる形状である場合を例示している。
また、例えば、図14に示すように、光拡散構造24を有しない構成としてもよい。
また、例えば、図14に示すように、光拡散構造24を有しない構成としてもよい。
(9)また、本技術は、上述したイメージセンサとしての固体撮像装置の他、ToF(Time of Flight)センサとも呼ばれる距離を測定する測距センサ等も含む光検出装置全般に適用することができる。測距センサは、物体に向かって照射光を発光し、その照射光が物体の表面で反射され返ってくる反射光を検出し、照射光が発光されてから反射光が受光されるまでの飛行時間に基づいて物体までの距離を算出するセンサである。
〈2.第2の実施形態:電子機器への応用例〉
本開示に係る技術(本技術)は、各種の電子機器に適用されてもよい。
図15は、本技術を適用した電子機器としての撮像装置(ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等)の概略構成の一例を示す図である。
図15に示すように、撮像装置1000は、レンズ群1001と、固体撮像装置1002(第1の実施形態に係る固体撮像装置1)と、DSP(Digital Signal Processor)回路1003と、フレームメモリ1004と、モニタ1005と、メモリ1006とを備えている。DSP回路1003、フレームメモリ1004、モニタ1005及びメモリ1006は、バスライン1007を介して相互に接続されている。
本開示に係る技術(本技術)は、各種の電子機器に適用されてもよい。
図15は、本技術を適用した電子機器としての撮像装置(ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等)の概略構成の一例を示す図である。
図15に示すように、撮像装置1000は、レンズ群1001と、固体撮像装置1002(第1の実施形態に係る固体撮像装置1)と、DSP(Digital Signal Processor)回路1003と、フレームメモリ1004と、モニタ1005と、メモリ1006とを備えている。DSP回路1003、フレームメモリ1004、モニタ1005及びメモリ1006は、バスライン1007を介して相互に接続されている。
レンズ群1001は、被写体からの入射光(像光)を固体撮像装置1002に導き、固体撮像装置1002の受光面(画素領域)に結像させる。
固体撮像装置1002は、上述した第1の実施の形態のCMOSイメージセンサからなる。固体撮像装置1002は、レンズ群1001によって受光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DSP回路1003に供給する。
DSP回路1003は、固体撮像装置1002から供給される画素信号に対して所定の画像処理を行う。そして、DSP回路1003は、画像処理後の画像信号をフレーム単位でフレームメモリ1004に供給し、フレームメモリ1004に一時的に記憶させる。
固体撮像装置1002は、上述した第1の実施の形態のCMOSイメージセンサからなる。固体撮像装置1002は、レンズ群1001によって受光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DSP回路1003に供給する。
DSP回路1003は、固体撮像装置1002から供給される画素信号に対して所定の画像処理を行う。そして、DSP回路1003は、画像処理後の画像信号をフレーム単位でフレームメモリ1004に供給し、フレームメモリ1004に一時的に記憶させる。
モニタ1005は、例えば、液晶パネルや、有機EL(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなる。モニタ1005は、フレームメモリ1004に一時的に記憶されたフレーム単位の画素信号に基づいて、被写体の画像(動画)を表示する。
メモリ1006は、DVD、フラッシュメモリ等からなる。メモリ1006は、フレームメモリ1004に一時的に記憶されたフレーム単位の画素信号を読み出して記録する。
メモリ1006は、DVD、フラッシュメモリ等からなる。メモリ1006は、フレームメモリ1004に一時的に記憶されたフレーム単位の画素信号を読み出して記録する。
なお、固体撮像装置1を適用できる電子機器としては、撮像装置1000に限られるものではなく、他の電子機器にも適用することができる。
また、固体撮像装置1002として、第1の実施形態に係る固体撮像装置1を用いる構成としたが、他の構成を採用することもできる。例えば、第1の実施形態の変形例に係る固体撮像装置1等、本技術を適用した他の光検出装置を用いる構成としてもよい。
また、固体撮像装置1002として、第1の実施形態に係る固体撮像装置1を用いる構成としたが、他の構成を採用することもできる。例えば、第1の実施形態の変形例に係る固体撮像装置1等、本技術を適用した他の光検出装置を用いる構成としてもよい。
なお、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
(1)
複数の光電変換部が形成された基板と、
前記基板の受光面側に配置された複数の光学素子と、
前記複数の光学素子の受光面側に配置され、前記光電変換部に入射光を導くマイクロレンズを複数含むマイクロレンズアレイと、を備え、
前記光学素子は、金属材料を含み、
前記マイクロレンズアレイは、前記光学素子側の面が前記光学素子の受光面に接触して該受光面を覆うように形成されて、前記金属材料の腐食を抑制する保護膜を兼ねている
光検出装置。
(2)
前記光学素子は、ワイヤグリッド偏光子である
前記(1)に記載の光検出装置。
(3)
前記光学素子は、所定のピッチで配置された複数の帯状導体を有し、隣り合う前記帯状導体の間が空隙である
前記(2)に記載の光検出装置。
(4)
前記光学素子は、プラズモンフィルタである
前記(1)に記載の光検出装置。
(5)
前記光学素子は、GMR(Guided Mode Resonance)フィルタである
前記(1)に記載の光検出装置。
(6)
複数の前記マイクロレンズのそれぞれは、複数の前記光学素子を含む光学素子アレイ上に、複数の前記マイクロレンズで共有される底部と、前記マイクロレンズ毎に個別に形成されたレンズ状部とがこの順に積層された構造となっている
前記(1)から(5)の何れかに記載の光検出装置。
(7)
前記レンズ状部の形状は、平凸型である
前記(6)に記載の光検出装置。
(8)
前記レンズ状部の形状は、柱型である
前記(6)に記載の光検出装置。
(9)
前記レンズ状部の形状は、複数の微細構造体が周期配置された形状である
前記(6)に記載の光検出装置。
(10)
前記マイクロレンズアレイの材料は、水蒸気バリア性を有する材料である
前記(1)から(9)の何れかに記載の光検出装置。
(11)
前記水蒸気バリア性を有する材料は、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物又はシリコン炭窒化物である
前記(10)に記載の光検出装置。
(12)
前記水蒸気バリア性を有する材料は、1.6以上の屈折率を有する高屈折率樹脂である
前記(10)に記載の光検出装置。
(13)
前記水蒸気バリア性を有する材料は、アモルファスシリコンである
前記(10)に記載の光検出装置。
(14)
前記基板のうちの隣り合う前記光電変換部間に配置され、トレンチ部を有する画素分離部を更に備え、
前記画素分離部は、前記トレンチ部内に金属遮光膜が配置されている
前記(1)から(13)の何れかに記載の光検出装置。
(15)
複数の光電変換部が形成された基板、前記基板の受光面側に配置された複数の光学素子、及び前記複数の光学素子の受光面側に配置され、前記光電変換部に入射光を導くマイクロレンズを複数含むマイクロレンズアレイを備え、前記光学素子は、金属材料を含み、前記マイクロレンズアレイは、前記光学素子側の面が前記光学素子の受光面に接触して該受光面を覆うように形成されて、前記金属材料の腐食を抑制する保護膜を兼ねている光検出装置を備える
電子機器。
(1)
複数の光電変換部が形成された基板と、
前記基板の受光面側に配置された複数の光学素子と、
前記複数の光学素子の受光面側に配置され、前記光電変換部に入射光を導くマイクロレンズを複数含むマイクロレンズアレイと、を備え、
前記光学素子は、金属材料を含み、
前記マイクロレンズアレイは、前記光学素子側の面が前記光学素子の受光面に接触して該受光面を覆うように形成されて、前記金属材料の腐食を抑制する保護膜を兼ねている
光検出装置。
(2)
前記光学素子は、ワイヤグリッド偏光子である
前記(1)に記載の光検出装置。
(3)
前記光学素子は、所定のピッチで配置された複数の帯状導体を有し、隣り合う前記帯状導体の間が空隙である
前記(2)に記載の光検出装置。
(4)
前記光学素子は、プラズモンフィルタである
前記(1)に記載の光検出装置。
(5)
前記光学素子は、GMR(Guided Mode Resonance)フィルタである
前記(1)に記載の光検出装置。
(6)
複数の前記マイクロレンズのそれぞれは、複数の前記光学素子を含む光学素子アレイ上に、複数の前記マイクロレンズで共有される底部と、前記マイクロレンズ毎に個別に形成されたレンズ状部とがこの順に積層された構造となっている
前記(1)から(5)の何れかに記載の光検出装置。
(7)
前記レンズ状部の形状は、平凸型である
前記(6)に記載の光検出装置。
(8)
前記レンズ状部の形状は、柱型である
前記(6)に記載の光検出装置。
(9)
前記レンズ状部の形状は、複数の微細構造体が周期配置された形状である
前記(6)に記載の光検出装置。
(10)
前記マイクロレンズアレイの材料は、水蒸気バリア性を有する材料である
前記(1)から(9)の何れかに記載の光検出装置。
(11)
前記水蒸気バリア性を有する材料は、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物又はシリコン炭窒化物である
前記(10)に記載の光検出装置。
(12)
前記水蒸気バリア性を有する材料は、1.6以上の屈折率を有する高屈折率樹脂である
前記(10)に記載の光検出装置。
(13)
前記水蒸気バリア性を有する材料は、アモルファスシリコンである
前記(10)に記載の光検出装置。
(14)
前記基板のうちの隣り合う前記光電変換部間に配置され、トレンチ部を有する画素分離部を更に備え、
前記画素分離部は、前記トレンチ部内に金属遮光膜が配置されている
前記(1)から(13)の何れかに記載の光検出装置。
(15)
複数の光電変換部が形成された基板、前記基板の受光面側に配置された複数の光学素子、及び前記複数の光学素子の受光面側に配置され、前記光電変換部に入射光を導くマイクロレンズを複数含むマイクロレンズアレイを備え、前記光学素子は、金属材料を含み、前記マイクロレンズアレイは、前記光学素子側の面が前記光学素子の受光面に接触して該受光面を覆うように形成されて、前記金属材料の腐食を抑制する保護膜を兼ねている光検出装置を備える
電子機器。
1…固体撮像装置、2…基板、3…画素領域、4…垂直駆動回路、5…カラム信号処理回路、6…水平駆動回路、7…出力回路、8…制御回路、9…画素、10…画素駆動配線、11…垂直信号線、12…水平信号線、13…ピニング膜、14…絶縁膜、15…遮光膜、16…平坦化膜、17…受光層、18…光学素子アレイ、19…マイクロレンズアレイ、20…集光層、21…配線層、22…光電変換部、23…凹部、24…光拡散構造、25…画素分離部、26…トレンチ部、27…光学素子、27a…ワイヤグリッド偏光子、27b…プラズモンフィルタ、27b…プラズモンフィルタ、27c…GMRフィルタ、28…帯状導体、29…空隙、30…光反射層、31…絶縁層、32…光吸収層、33…密着層、34…マイクロレンズ、35…底部、36…レンズ状部、37…層間絶縁膜、38…配線、39…保護膜、40…光、41…第1の材料膜、42…第2の材料膜、43…孔、44…金属膜、45…回折格子、46…クラッド層、47…コア層、48…凸部、49…凹部、50…微細構造体(ナノピラー)、51…金属遮光膜、52…溝部
Claims (15)
- 複数の光電変換部が形成された基板と、
前記基板の受光面側に配置された複数の光学素子と、
前記複数の光学素子の受光面側に配置され、前記光電変換部に入射光を導くマイクロレンズを複数含むマイクロレンズアレイと、を備え、
前記光学素子は、金属材料を含み、
前記マイクロレンズアレイは、前記光学素子側の面が前記光学素子の受光面に接触して該受光面を覆うように形成されて、前記金属材料の腐食を抑制する保護膜を兼ねている
光検出装置。 - 前記光学素子は、ワイヤグリッド偏光子である
請求項1に記載の光検出装置。 - 前記光学素子は、所定のピッチで配置された複数の帯状導体を有し、隣り合う前記帯状導体の間が空隙である
請求項2に記載の光検出装置。 - 前記光学素子は、プラズモンフィルタである
請求項1に記載の光検出装置。 - 前記光学素子は、GMR(Guided Mode Resonance)フィルタである
請求項1に記載の光検出装置。 - 複数の前記マイクロレンズのそれぞれは、複数の前記光学素子を含む光学素子アレイ上に、複数の前記マイクロレンズで共有される底部と、前記マイクロレンズ毎に個別に形成されたレンズ状部とがこの順に積層された構造となっている
請求項1に記載の光検出装置。 - 前記レンズ状部の形状は、平凸型である
請求項6に記載の光検出装置。 - 前記レンズ状部の形状は、柱型である
請求項6に記載の光検出装置。 - 前記レンズ状部の形状は、複数の微細構造体が周期配置された形状である
請求項6に記載の光検出装置。 - 前記マイクロレンズアレイの材料は、水蒸気バリア性を有する材料である
請求項1に記載の光検出装置。 - 前記水蒸気バリア性を有する材料は、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物又はシリコン炭窒化物である
請求項10に記載の光検出装置。 - 前記水蒸気バリア性を有する材料は、1.6以上の屈折率を有する高屈折率樹脂である
請求項10に記載の光検出装置。 - 前記水蒸気バリア性を有する材料は、アモルファスシリコンである
請求項10に記載の光検出装置。 - 前記基板のうちの隣り合う前記光電変換部間に配置され、トレンチ部を有する画素分離部を更に備え、
前記画素分離部は、前記トレンチ部内に金属遮光膜が配置されている
請求項1に記載の光検出装置。 - 複数の光電変換部が形成された基板、前記基板の受光面側に配置された複数の光学素子、及び前記複数の光学素子の受光面側に配置され、前記光電変換部に入射光を導くマイクロレンズを複数含むマイクロレンズアレイを備え、前記光学素子は、金属材料を含み、前記マイクロレンズアレイは、前記光学素子側の面が前記光学素子の受光面に接触して該受光面を覆うように形成されて、前記金属材料の腐食を抑制する保護膜を兼ねている光検出装置を備える
電子機器。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022000929A JP2023100350A (ja) | 2022-01-06 | 2022-01-06 | 光検出装置及び電子機器 |
JP2022-000929 | 2022-01-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2023132133A1 true WO2023132133A1 (ja) | 2023-07-13 |
Family
ID=87073634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2022/042603 WO2023132133A1 (ja) | 2022-01-06 | 2022-11-16 | 光検出装置及び電子機器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023100350A (ja) |
WO (1) | WO2023132133A1 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007109801A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 固体撮像装置とその製造方法 |
KR20130000756A (ko) * | 2011-06-24 | 2013-01-03 | 엘지이노텍 주식회사 | 와이어 그리드 편광자 및 그 제조방법, 와이어 그리드 편광자를 포함한 액정표시장치 |
JP2018195908A (ja) * | 2017-05-15 | 2018-12-06 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像素子、撮像素子の製造方法、電子機器、及び、撮像モジュール |
JP2019040965A (ja) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
JP2020126882A (ja) * | 2019-02-01 | 2020-08-20 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像素子および撮像素子の製造方法 |
-
2022
- 2022-01-06 JP JP2022000929A patent/JP2023100350A/ja active Pending
- 2022-11-16 WO PCT/JP2022/042603 patent/WO2023132133A1/ja unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007109801A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 固体撮像装置とその製造方法 |
KR20130000756A (ko) * | 2011-06-24 | 2013-01-03 | 엘지이노텍 주식회사 | 와이어 그리드 편광자 및 그 제조방법, 와이어 그리드 편광자를 포함한 액정표시장치 |
JP2018195908A (ja) * | 2017-05-15 | 2018-12-06 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像素子、撮像素子の製造方法、電子機器、及び、撮像モジュール |
JP2019040965A (ja) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
JP2020126882A (ja) * | 2019-02-01 | 2020-08-20 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像素子および撮像素子の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2023100350A (ja) | 2023-07-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI472023B (zh) | 成像器件及成像裝置 | |
US7847362B2 (en) | Photo detector, image sensor, photo-detection method, and imaging method | |
JP6668036B2 (ja) | 撮像素子及びその製造方法、並びに、撮像装置及びその製造方法 | |
EP2320462B1 (en) | Image sensor having waveguides formed in color filters | |
US20090189055A1 (en) | Image sensor and fabrication method thereof | |
JP2016001633A (ja) | 固体撮像素子、および電子装置 | |
WO2017098779A1 (ja) | 固体撮像素子、撮像装置及び固体撮像素子の製造方法 | |
JP2009194340A (ja) | 光電変換装置、及び光電変換装置の製造方法 | |
JP2018182022A (ja) | 固体撮像装置 | |
KR20100097024A (ko) | 광전변환장치 및 촬상 시스템 | |
JP2007180157A (ja) | 固体撮像素子 | |
JP5713971B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
JP2018088532A (ja) | 固体撮像素子および電子装置 | |
WO2017038542A1 (ja) | 固体撮像素子、および電子装置 | |
US20090160002A1 (en) | Image sensor and method for fabricating the same | |
JP2011129627A (ja) | 半導体装置 | |
EP3410484B1 (en) | Solid-state imaging device | |
JP2014022649A (ja) | 固体撮像素子、撮像装置、及び電子機器 | |
JP5055033B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
JP2008053627A (ja) | 固体撮像装置 | |
WO2023132133A1 (ja) | 光検出装置及び電子機器 | |
WO2018128128A1 (ja) | 光検知器及び撮像装置 | |
JP2011151420A (ja) | 固体撮像素子および固体撮像素子の製造方法及び画像撮影装置 | |
WO2024079990A1 (ja) | 光検出装置及び電子機器 | |
WO2024029383A1 (ja) | 光検出装置及び電子機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 22918722 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |