WO2024057735A1 - 光検出装置及び電子機器 - Google Patents

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WO2024057735A1
WO2024057735A1 PCT/JP2023/027431 JP2023027431W WO2024057735A1 WO 2024057735 A1 WO2024057735 A1 WO 2024057735A1 JP 2023027431 W JP2023027431 W JP 2023027431W WO 2024057735 A1 WO2024057735 A1 WO 2024057735A1
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refractive index
light
color filter
high refractive
index structure
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PCT/JP2023/027431
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English (en)
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Inventor
博章 高瀬
Original Assignee
ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • 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
    • G02B5/20—Filters
    • 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

  • This disclosure relates to a light detection device and an electronic device.
  • a photodetection device has been proposed that has a partition between color filters and made of a material with a refractive index lower than that of the color filter (see, for example, Patent Document 1).
  • the photodetection device described in Patent Document 1 light is reflected at the interface between the color filter and the partition wall, and the reflected light is caused to proceed in the direction (inner side) of the photoelectric conversion section corresponding to the color filter. , suppresses light incident on a color filter from entering an adjacent color filter, thereby suppressing optical color mixture.
  • An object of the present disclosure is to provide a photodetector and an electronic device that can suppress optical color mixing caused by light reflected on partitions between color filters.
  • the photodetection device of the present disclosure includes (a) a semiconductor substrate on which a plurality of photoelectric conversion parts are formed, (b) a plurality of color filters arranged on a light incident surface side of the semiconductor substrate, and a plurality of color filters arranged between the color filters. , a color filter layer having a partition made of a material with a lower refractive index than the color filter, (c) a plurality of microlenses arranged on the light incident surface side of the color filter layer, and (d) light condensing by the microlenses.
  • the high refractive index structure is made of a material having a higher refractive index than the member in contact with the light incident surface of the high refractive index structure; The gist is to become.
  • the electronic device of the present disclosure includes (a) a semiconductor substrate on which a plurality of photoelectric conversion sections are formed, (b) a plurality of color filters disposed on a light incident surface side of the semiconductor substrate, and a color filter disposed between the color filters.
  • a color filter layer having a partition made of a material with a lower refractive index than the filter (c) a plurality of microlenses arranged on the light incident surface side of the color filter layer, (d) and light condensed by the microlenses.
  • the high refractive index structure includes a photodetector made of a material having a higher refractive index than the member in contact with the light incident surface of the high refractive index structure. The main point is to be prepared.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a solid-state imaging device according to a first embodiment.
  • 2 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the solid-state imaging device taken along line AA in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a color filter layer taken along line BB in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a diagram showing a planar configuration of a color filter layer and a high refractive index structure. It is a figure showing the whole structure of a solid-state imaging device when a high refractive index structure is omitted.
  • FIG. 7 is a diagram showing a planar configuration of a color filter layer and a high refractive index structure according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a planar configuration of a color filter layer and a high refractive index structure according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a planar configuration of a color filter layer and a high refractive index structure according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a planar configuration of a color filter layer and a high refractive index structure according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a planar configuration of a color filter layer and a high refractive index structure according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a planar configuration of a color filter layer and a high refractive index structure according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a planar configuration of a color filter layer and a high refractive index structure according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a planar configuration of a color filter layer and a high refractive index structure according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a planar configuration of a color filter layer and a high refractive index structure according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a planar configuration of a color filter layer and a high refractive index structure according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a planar configuration of a color filter layer and a high refractive index structure according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging device according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging device according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging device according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging device according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging device according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging device according to a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging device according to a modification. It is a figure which shows the planar structure of the color filter layer based on a modification. It is a figure which shows the planar structure of the color filter layer based on a modification. It is a figure which shows the planar structure of the color filter layer based on a modification. It is a figure which shows the planar structure of the color filter layer based on a modification. It is a figure which shows the planar structure of the color filter layer based on a modification. It is a figure which shows the planar structure of the color filter layer based on a modification. It is a figure which shows the planar structure of the color filter layer based on a modification. It is a figure which shows the planar structure of the color filter layer based on a modification. It is a figure which shows the planar structure of the color filter layer based on a modification.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging device according to a modification.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a solid-state imaging device according to a second embodiment.
  • 35 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the solid-state imaging device taken along line CC in FIG. 34.
  • FIG. It is a figure showing the whole structure of a solid-state imaging device when a high refractive index structure is omitted.
  • FIG. 3 is a diagram showing the overall configuration of an electronic device according to a third embodiment.
  • FIGS. 1 to 37 An example of a photodetection device and an electronic device according to an embodiment of the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 to 37. Embodiments of the present disclosure will be described in the following order. Note that the present disclosure is not limited to the following examples. Furthermore, the effects described in this specification are merely examples and are not limiting, and other effects may also be present.
  • First embodiment Solid-state imaging device 1-1 Overall configuration of solid-state imaging device 1-2 Configuration of main parts 1-3 Modification example 2. Second embodiment: Solid-state imaging device 2-1 Configuration of main parts 2-2 Modification example 3. Third embodiment: Application example to electronic equipment
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a solid-state imaging device 1 according to the first embodiment.
  • the solid-state imaging device 1 in 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 calculates the amount of incident light formed on the imaging surface in pixel units.
  • the solid-state imaging device 1 includes a pixel region 2, a vertical drive circuit 3, a column signal processing circuit 4, a horizontal drive circuit 5, an output circuit 6, and a control circuit 7. .
  • the pixel area 2 has a plurality of pixels 8 arranged in a two-dimensional array.
  • the pixel 8 includes the photoelectric conversion section 19 shown in FIG. 2 and a plurality of pixel transistors. Examples of the plurality of pixel transistors include four MOS transistors including a transfer transistor, a reset transistor, an amplification transistor, and a selection transistor.
  • the vertical drive circuit 3 is configured by, for example, a shift register, selects a desired pixel drive wiring 9, supplies pulses for driving the pixels 8 to the selected pixel drive wiring 9, and drives each pixel 8 in rows.
  • the vertical drive circuit 3 sequentially selectively scans each pixel 8 in the pixel region 2 in the vertical direction row by row, and generates a pixel signal based on the signal charge generated in the photoelectric conversion section 19 of each pixel 8 according to the amount of light received. , are supplied to the column signal processing circuit 4 through the vertical signal line 10.
  • the column signal processing circuit 4 is arranged, for example, for each column of pixels 8, and performs signal processing such as noise removal on the signals output from the pixels 8 of one row for each pixel column.
  • the column signal processing circuit 4 performs signal processing such as CDS (Correlated Double Sampling) and AD (Analog Digital) conversion to remove fixed pattern noise specific to pixels.
  • the horizontal drive circuit 5 is configured by, for example, a shift register, and sequentially outputs horizontal scanning pulses to the column signal processing circuits 4 to select each of the column signal processing circuits 4 in turn, and selects each of the column signal processing circuits 4 from each of the column signal processing circuits 4 in turn.
  • the pixel signal subjected to signal processing is output to the horizontal signal line 11.
  • the output circuit 6 performs signal processing on pixel signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 4 through the horizontal signal line 11, and outputs the processed pixel signals.
  • signal processing for example, buffering, black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, etc. can be used.
  • the control circuit 7 generates clock signals and control signals that serve as operating standards for the vertical drive circuit 3, column signal processing circuit 4, horizontal drive circuit 5, etc., based on the vertical synchronization signal, horizontal synchronization signal, and master clock signal. generate. Then, the control circuit 7 outputs the generated clock signal and control signal to the vertical drive circuit 3, column signal processing circuit 4, horizontal drive circuit 5, 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 includes a light-receiving layer 15 in which a semiconductor substrate 12, an insulating film 13, and a planarization film 14 are laminated in this order. Further, on the surface of the light-receiving layer 15 on the flattening film 14 side (hereinafter also referred to as "back surface S1"), a color filter layer 16 and a microlens array 17 are arranged in this order. Further, a wiring layer 18 is arranged on the surface of the light-receiving layer 15 on the semiconductor substrate 12 side (hereinafter also referred to as "surface S2").
  • the semiconductor substrate 12 is made of, for example, a silicon (Si) substrate.
  • a photoelectric conversion section 19 is formed in each region of each pixel 8 on the semiconductor substrate 12 . That is, a plurality of photoelectric conversion units 19 are arranged in a two-dimensional array on the semiconductor substrate 12.
  • the photoelectric conversion unit 19 constitutes a photodiode using a pn junction, and generates charges according to the amount of received light. Further, the photoelectric conversion unit 19 accumulates charges generated by photoelectric conversion in the capacitance generated at the pn junction.
  • trench portions 20 are formed in the semiconductor substrate 12 in all regions between adjacent photoelectric conversion portions 19 . That is, the trench portions 20 are formed in a lattice shape so as to surround each of the photoelectric conversion portions 19 . In FIG. 2, a case is illustrated in which the trench portion 20 is configured to penetrate from the light incident surface (hereinafter also referred to as "back surface S3" side of the semiconductor substrate 12 to the front surface S2 side.
  • the insulating film 13 is disposed on the back surface S3 side of the semiconductor substrate 12, and continuously covers the entire back surface S3. Furthermore, the insulating film 13 is embedded inside the trench portion 20 .
  • the planarizing film 14 is disposed on the light incident surface (hereinafter also referred to as "back surface S4") side of the insulating film 13, and continuously covers the back surface S4 so that the back surface S1 of the light-receiving layer 15 is flat.
  • silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN) can be used, for example.
  • the color filter layer 16 is arranged on the back surface S1 side of the flattening film 14, and has a plurality of color filters 21 arranged in a two-dimensional array so as to correspond to each pixel 8. That is, one color filter 21 is arranged for one photoelectric conversion section 19.
  • the plurality of color filters 21 include a plurality of types of color filters (that is, color filters with different transmission characteristics) that transmit only light of different predetermined wavelengths. For example, as shown in FIG. 3, there are an R filter 21 R that transmits red light, a G filter 21 G that transmits green light, and a B filter 21 B that transmits blue light. Thereby, each of the color filters 21 transmits light of a predetermined wavelength according to its transmission characteristics, and causes the transmitted light to enter the corresponding photoelectric conversion section 19.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the color filter layer 16 taken along line BB in FIG.
  • the color filter layer 16 is constructed by using 4 ⁇ 4 color filters 21 as repeating units, and the repeating units are arranged in the row direction and the column direction.
  • each of the 2 ⁇ 2 color filters 21 on the upper right is a B filter 21 B
  • each of the 2 ⁇ 2 color filters 21 on the lower left is an R filter 21 R
  • the 2 ⁇ 2 color filter 21 on the upper left is a B filter 21 B.
  • the color filter 21 and the 2 ⁇ 2 color filter 21 at the bottom right are each a G filter 21G .
  • a color resist having a refractive index of 1.4 to 1.9 can be used as the material of the color filter 21, for example.
  • each of the color filters 21 is arranged at a position where pupil correction has been performed. That is, as one goes from the center of the effective pixel area toward the end, the center of the color filter 21 when viewed from the thickness direction of the semiconductor substrate 12 (when viewed from above) becomes the photoelectric conversion area corresponding to the color filter 21. It is shifted from the center of the portion 19 toward the center of the effective pixel area.
  • the color filter 21 By arranging the color filter 21 at a pupil-corrected position, the light transmitted through the color filter 21 can be appropriately incident on the corresponding photoelectric conversion unit 19 on the end side (high image height side) of the effective pixel area.
  • partition wall portions 22 are arranged in all areas between adjacent color filters 21. That is, the partition wall portions 22 are formed in a lattice shape so as to surround each color filter 21 .
  • FIG. 2 a case is illustrated in which the partition wall portion 22 is continuous from the light incident surface (hereinafter also referred to as "back surface S5") side of the color filter layer 16 to the opposite surface side.
  • a material having a lower refractive index than the color filter 21 can be used.
  • a low refractive index resin having a refractive index of 1.0 to 1.2 may be used.
  • a waveguide can be configured with the color filter 21 as the core and the partition wall 22 as the cladding, and the light that enters the color filter 21 from the back surface S5 is propagated within the color filter 21 while being confined within the color filter 21.
  • the light can be emitted to the flattening film 14 side. Further, it is possible to suppress the light inside the color filter 21 from entering into the adjacent color filter 21, and it is possible to suppress optical color mixture.
  • the microlens array 17 is arranged at a flat bottom part 23 arranged on the back surface S5 side (light entrance surface side) of the color filter layer 16, and on the light entrance surface (hereinafter also referred to as "back surface S6") side of the bottom part 23. It has a plurality of microlenses 24.
  • the microlenses 24 are arranged in a two-dimensional array so as to correspond to each pixel 8. That is, one microlens 24 is arranged for one photoelectric conversion section 19. Thereby, each of the microlenses 24 collects image light (incident light) from the subject, and causes the collected incident light to enter the corresponding photoelectric conversion unit 19 via the color filter 21 .
  • image light incident light
  • a case is illustrated in which a plano-convex lens whose bottom portion 23 is flat is used as the microlens 24.
  • the bottom portion 23 and the microlens 24 are integrally formed of the same material.
  • silicon oxide (SiO 2 ) having a refractive index of about 1.4 can be used as the material for the bottom portion 23 and the microlens 24.
  • each of the microlenses 24 is arranged at a position where pupil correction has been performed. That is, from the center of the effective pixel area toward the end, the center of the microlens 24 when viewed from the thickness direction of the semiconductor substrate 12 (when viewed from above) becomes the photoelectric conversion area corresponding to the microlens 24. It is shifted from the center of the portion 19 toward the center of the effective pixel area.
  • the pupil-corrected position the collected light can be appropriately incident on the corresponding color filter 21 and photoelectric conversion unit 19 on the end side of the effective pixel area, and the quantum efficiency QE can be improved.
  • high refractive index structures 25 are arranged in a region directly above the R filter 21R , on each optical path of the light condensed by the microlens 24. That is, as shown in FIG. 4, one high refractive index structure 25 is arranged for one R filter 21R .
  • Each of the high refractive index structures 25 largely refracts the light focused by the microlens 24 toward the semiconductor substrate 12 side (lower side in FIG. 2), and converts the focused light into a photoelectric converter corresponding to the microlens 24. Proceed to section 19.
  • FIG. 4 is a diagram showing a planar configuration of the color filter layer 16 and the high refractive index structure 25.
  • the center of the high refractive index structure 25 when viewed from the thickness direction of the semiconductor substrate 12 (when viewed from above) was located at the same position as the center of the microlens 24 corresponding to the high refractive index structure 25.
  • the planar shape of the high refractive index structure 25 when viewed from above is circular.
  • the diameter of the circle is, for example, such that the light condensed by the microlens 24, that is, the light that travels toward one point in an inverted cone shape, is formed on the light incidence surface (hereinafter also referred to as "back surface S7") of the high refractive index structure 25.
  • the cross-sectional shape of the high refractive index structure 25 in a cross section perpendicular to the light incident surface (back surface S3) of the semiconductor substrate 12 is a rectangular shape with a constant width.
  • the high refractive index structure 25 is a single-layer structure.
  • the material of the high refractive index structure 25 for example, a material having a higher refractive index than the member in contact with the back surface S7 (light incident surface) of the high refractive index structure 25 can be adopted.
  • titanium oxide (TiO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), or silicon nitride (SiN) having a refractive index of about 2.1 can be used.
  • the R filter 21 R can be said to be a first color filter that transmits light having a peak wavelength in a wavelength range (640 to 770 nm) equal to or greater than a predetermined wavelength (e.g., 600 nm) of the incident light.
  • the G filter 21 G and the B filter 21 B can be said to be second color filters that transmit light having a peak wavelength in a wavelength range (490 to 550 nm, 430 to 490 nm) less than the predetermined wavelength (600 nm) of the incident light. Therefore, it can be said that the high refractive index structure 25 is disposed only on the light incident surface side of the first color filter out of the first and second color filters.
  • the wiring layer 18 is disposed on the surface S2 side of the semiconductor substrate 12.
  • the wiring layer 18 has an interlayer insulating film and wiring (not shown) stacked in multiple layers with the interlayer insulating film interposed therebetween.
  • the wiring layer 18 drives the pixel transistors of each pixel 8 via the multiple layers of wiring.
  • the solid-state imaging device 1 having the above configuration, light is irradiated from the back surface S3 side of the semiconductor substrate 12, the irradiated light is transmitted through the microlens 24 and the color filter 21, and the transmitted light is photoelectrically converted by the photoelectric converter 19.
  • the signal charge is generated by conversion.
  • the generated signal charge is then output as a pixel signal from the vertical signal line 10 of FIG. 1 formed by the wiring of the wiring layer 18.
  • the incident angle (CRA) of the light L becomes large. Therefore, for example, as shown in FIG.
  • the incident angle of the light L increases, so that the light L traveling inside the color filter 21 reaches the outer peripheral part of the color filter 21.
  • the reflected light L reaches the partition wall portion 22 and is reflected, there is a possibility that the reflected light L passes through the color filter 21 to the opposite side (to the right in FIG. 5). Therefore, the reflected light L leaks into the photoelectric conversion unit 19 (hereinafter also referred to as "adjacent photoelectric conversion unit 19a") of the pixel 8a located in the direction of the reflection destination (rightward in FIG. 5), causing optical color mixture. could have occurred. Furthermore, there was a possibility that the quantum efficiency QE would decrease due to the leaked light L.
  • the high refractive index structure 25 is arranged on the optical path of the light L collected by the microlens 24. Therefore, the light L focused by the microlens 24 can be largely refracted toward the semiconductor substrate 12 side (lower side in FIG. 2) by the high refractive index structure 25, and the incident position of the light L to the color filter 21 can be can be shifted to the side opposite to the traveling direction of the light L (to the right in FIG. 2).
  • the distance between the incident position of the light L and the outer periphery of the color filter 21 can be increased, the light L traveling inside the color filter 21 can be suppressed from reaching the outer periphery of the color filter 21, and the partition wall It is possible to suppress the light from being reflected by the portion 22, and it is possible to suppress the light L from traveling inside the color filter 21 to the opposite side (the right side in FIG. 2). As a result, it is possible to suppress the reflected light L from leaking into the adjacent photoelectric conversion section 19a, and it is possible to suppress the occurrence of optical color mixture due to the leaked light L. That is, it is possible to suppress optical color mixing caused by the light L reflected by the partition wall 22 between the color filters 21.
  • the pupil correction can prevent the light L from passing through the adjacent photoelectric conversion unit 19a due to the fact that the color filter 21 partially overlaps the adjacent photoelectric conversion unit 19a in a plan view. It is possible to suppress an increase in the amount of reflected light L leaking into the photoelectric conversion section 19a.
  • the light focused by the microlens 24 has a different spot diameter for each wavelength range.
  • light in a long wavelength range for example, red light
  • a short wavelength range for example, green light, blue light
  • the red light traveling through the R filter 21 R has a wider width and comes into contact with the partition wall 22 more easily than the green light traveling through the G filter 21 G or the blue light traveling through the R filter 21 R. It is easy to leak into the adjacent photoelectric conversion section 19a. Therefore, the sensitivity of the green pixel Gr in the row including the red pixel becomes higher than the sensitivity of the green pixel Gb in the row including the blue pixel, increasing the Gr-Gb sensitivity difference and possibly degrading the image quality.
  • the solid-state imaging device 1 when the pixel 8 is a fine pixel, the spot diameter of the red light cannot be made sufficiently small relative to the pixel size. Therefore, there is a high possibility that the red light traveling through the R filter 21 R comes into contact with the partition wall 22, which increases the Gr-Gb sensitivity difference and further deteriorates the image quality.
  • the high refractive index structure 25 is arranged in the region of the bottom portion 23 directly above the R filter 21 R. Therefore, leakage of light from the R filter 21R can be suppressed, the Gr-Gb sensitivity difference can be reduced, and deterioration in image quality can be suppressed. Furthermore, even when the pixel 8 is a fine pixel, it is possible to suppress the red light traveling through the R filter 21 R from coming into contact with the partition wall portion 22, thereby reducing the Gr-Gb sensitivity difference and suppressing deterioration in image quality.
  • the planar shape of the high refractive index structure 25 is circular when viewed from the thickness direction of the semiconductor substrate 12 (when viewed from above);
  • Other configurations may also be employed.
  • the shape may be a square or a diamond.
  • one high refractive index structure 25 is provided for one photoelectric conversion unit 19.
  • FIGS. 8, 9, and 10 one high refractive index structure 25 shared by four photoelectric conversion units 19 may be arranged.
  • FIG. 8 illustrates a case where the planar shape of the high refractive index structure 25 is circular, similarly, FIG. 9 illustrates a case where it is a quadrilateral, and FIG. 10 illustrates a case where it is a rhombus.
  • FIG. 11 an example was shown in which the high refractive index structure 25 is arranged only on the back surface S5 side of the R filter 21R , but other configurations can also be adopted.
  • FIG. 11, FIG. 12, FIG. 13, FIG. 14, FIG. 15, and FIG. R , G filter 21 G , B filter 21 B may be arranged on the back surface S5 side of each.
  • FIG. 11 FIG. 12, FIG. 13, FIG. 14, FIG. 15, and FIG. R , G filter 21 G , B filter 21 B
  • FIG. 17 illustrates a case where the high refractive index structures 25 are arranged so that one high refractive index structure 25 covers the entire back surface S5 of the color filter layer 16.
  • the cross-sectional shape of the high refractive index structure 25 in the cross section perpendicular to the back surface S3 of the semiconductor substrate 12 is rectangular, but other configurations may be adopted. You can also.
  • the cross-sectional shape of the high refractive index structure 25 may be tapered such that the width becomes narrower toward the back surface S7 (light incident surface) of the high refractive index structure 25.
  • the cross-sectional shape of the high refractive index structure 25 may be tapered such that the width becomes wider toward the back surface S7 (light incident surface) side of the high refractive index structure 25. good.
  • a waveguide can be constructed in which the high refractive index structure 25 is the core and the bottom 23 around the high refractive index structure 25 is the cladding.
  • the waveguide allows light to be focused at the center of the photoelectric conversion section 19.
  • the high refractive index structure 25 is formed directly above the back surface S5 of the color filter 21, but other configurations may also be adopted.
  • the high refractive index structure 25 may be arranged at a position away from the back surface S5 (light incident surface) of the color filter 21 toward the microlens 24.
  • the high refractive index structure 25 is arranged inside the bottom 23, and the bottom 23 is placed on the back surface S7 side of the high refractive index structure 25 and between the high refractive index structure 25 and the R filter 21R .
  • a layer made of a material for example, silicon oxide (SiO 2 )
  • an antireflection film in which a layer of the material of the bottom part 23, a high refractive index structure 25, and a layer of the material of the bottom part 23 are laminated can be formed in the area directly above the R filter 21R, and the antireflection film and the R filter It is possible to prevent light from being reflected at the interface with 21R , and it is possible to transmit light in the entire wavelength range through the interface.
  • a stopper film 26 is provided that covers the back surface S5 (light incident surface) of the color filter 21, and a high refractive index structure 25 is arranged directly above the back surface S8 (light incident surface) of the stopper film 26. You can also use it as Thereby, the stopper film 26 can function as an etching stopper in the process of forming the high refractive index structure 25.
  • the stopper film 26 for example, silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN) can be used.
  • the high refractive index structure 25 may be arranged inside the color filter 21. In FIG. 22, a case is illustrated in which a layer made of the material of the color filter 21 (for example, color resist) is located on the back surface S7 side of the high refractive index structure 25.
  • the high refractive index structure 25 is a single-layer structure, but other structures can also be adopted.
  • the high refractive index structure 25 may be a multilayer structure including two or more layers having different refractive indexes.
  • the high refractive index structure 25 can function as an antireflection film, and light can be prevented from being reflected at the interface between the antireflection film (high refractive index structure 25) and the R filter 21 R. Light in the entire wavelength range can be transmitted through the interface.
  • FIG. 23 the high refractive index structure 25 may be a multilayer structure including two or more layers having different refractive indexes.
  • the high refractive index structure 25 has a three-layer structure, in which a layer of titanium oxide (TiO 2 ), a layer of silicon nitride (SiN ) and a layer of titanium oxide (TiO 2 ) are stacked.
  • the color filters 21 may be arranged using an arrangement other than m ⁇ m as a repeating unit.
  • the color filter 21 is an RGB filter including the R filter 21 R , the G filter 21 G and the B filter 21 B , but other configurations may be adopted. You can also do that.
  • an optical filter may be used that includes any one of a C filter 21 C , an M filter 21 M , a Y filter 21 Y , and a W filter 21 W.
  • FIGS. 28, 29, 30, 31, and 32 an optical filter may be used that includes any one of a C filter 21 C , an M filter 21 M , a Y filter 21 Y , and a W filter 21 W.
  • FIGS. 28 illustrates a case where a CMY filter is configured
  • FIG. 29 illustrates a case where a CMYG filter is configured
  • FIGS. 30 and 31 illustrate a case where an RGBCMY filter is configured
  • FIG. 32 illustrates a case where an RGBW filter is configured.
  • one microlens 24 is arranged for one photoelectric conversion unit 19, but other configurations may also be adopted.
  • one microlens 24 may be arranged for two or more photoelectric conversion units 19.
  • the photoelectric conversion unit 19 shown in FIG. 2 is divided into two parts, and one microlens 24 is arranged for two photoelectric conversion units 19. Thereby, the distance to the subject can be calculated based on the difference between the signal charges of the two photoelectric conversion units 19.
  • the high refractive index structure 25 is arranged only in the region directly above the R filter 21 R of the bottom portion 23, and the high refractive index structure 25 is arranged in the region directly above the G filter 21 G and the B filter 21 B.
  • the difference in sensitivity between the same colors can be reduced between the photoelectric conversion units 19 corresponding to the G filter 21G and between the photoelectric conversion units 19 corresponding to the B filter 21B. Therefore, it is possible to suppress deterioration of the separation ratio in green and blue.
  • FIG. 34 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the solid-state imaging device 1 according to the second embodiment.
  • FIG. 35 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the solid-state imaging device 1 taken along line CC in FIG. 34.
  • parts corresponding to those in FIGS. 2 and 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that, as shown in FIGS. 34 and 35, the color filter layer 16 shown in FIG. 2 is omitted.
  • the microlens array 17 is arranged on the back surface S1 side of the flattening film 14. Further, the high refractive index structures 25 are arranged in the bottom part 23 of the microlens array 17, in the area directly above the flattening film 14, and on the optical path of the light focused by the microlenses 24. has been done.
  • the incidence angle (CRA) of the light L becomes large at the end side (high image height side) of the effective pixel region. Therefore, for example, as shown in FIG. 36, when the high refractive index structure 25 is omitted, the light L is directly incident on the photoelectric conversion unit 19, and the light L traveling in the photoelectric conversion unit 19 reaches the outer periphery of the photoelectric conversion unit 19, and the light L transmits through the trench portion 20, which may cause optical color mixing. In addition, the quantum efficiency QE may decrease due to the transmission of the light L.
  • the high refractive index structure 25 is disposed on the rear surface S1 side of the planarization film 14.
  • the light L collected by the microlens 24 can be largely refracted by the high refractive index structure 25 toward the semiconductor substrate 12 side (the lower side in FIG. 34), and the incident position of the light L on the photoelectric conversion unit 19 can be shifted to the opposite side to the traveling direction of the light L (the right side in FIG. 34). Therefore, the distance between the incident position of the light L and the outer periphery of the photoelectric conversion unit 19 (the left end in FIG. 34) can be increased, and the light L traveling inside the photoelectric conversion unit 19 can be more reliably photoelectrically converted (absorbed) by the photoelectric conversion unit 19.
  • the light L can be suppressed from reaching the outer periphery of the photoelectric conversion unit 19, the light L can be suppressed from passing through the trench portion 20, and the occurrence of optical color mixing can be suppressed.
  • the decrease in quantum efficiency QE due to the transmitted light L can be suppressed.
  • the solid-state imaging device 1 employs the various configurations described in the modifications (1), (2), and (4) to (6) of the first embodiment. You can also do that.
  • the present technology can also be applied to photodetection devices in general, including a ranging sensor that measures distance, also called a ToF (Time of Flight) sensor. can.
  • a distance measurement sensor emits illumination light toward an object, detects the reflected light that is reflected back from the object's surface, and measures the flight from the time the illumination light is emitted until the reflected light is received. This is a sensor that calculates the distance to an object based on time.
  • the structure of the pixel 8 described above can be adopted.
  • FIG. 37 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.
  • the imaging device 1000 includes a lens group 1001, a solid-state imaging device 1002 (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 entrance surface (pixel region) of the solid-state imaging device 1002.
  • the solid-state imaging device 1002 is composed of the CMOS image sensor of the first embodiment described above.
  • the solid-state imaging device 1002 converts the amount of incident light that is imaged on the light entrance surface by the lens group 1001 into an electrical signal for each pixel, and supplies the electrical 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.
  • the DSP circuit 1003 supplies the image signal after image processing to the frame memory 1004 in units of frames, and causes the frame memory 1004 to temporarily store the image signal.
  • the monitor 1005 is composed of a panel display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel.
  • the monitor 1005 displays an image (moving image) of the subject based on pixel signals for each frame temporarily stored in the frame memory 1004.
  • the memory 1006 consists of a DVD, flash memory, etc.
  • the memory 1006 reads and records pixel signals in units of frames temporarily stored in the frame memory 1004.
  • the electronic device to which the solid-state imaging device 1 can be applied is not limited to the imaging device 1000, but can also be applied to other electronic devices.
  • the solid-state imaging device 1 according to the first embodiment is used as the solid-state imaging device 1002
  • other configurations may also be adopted.
  • a configuration may be adopted in which other photodetecting devices to which the present technology is applied, such as the solid-state imaging device 1 according to the second embodiment and the solid-state imaging device 1 according to modifications of the first and second embodiments. .
  • the present disclosure may have the following configuration.
  • a semiconductor substrate on which a plurality of photoelectric conversion parts are formed a color filter layer having a plurality of color filters disposed on the light incident surface side of the semiconductor substrate, and a partition portion disposed between the color filters and made of a material having a refractive index lower than that of the color filters; a plurality of microlenses arranged on the light incident surface side of the color filter layer; a high refractive index structure disposed on the optical path of the light focused by the microlens,
  • the high refractive index structure is made of a material having a higher refractive index than a member in contact with a light incident surface of the high refractive index structure.
  • the photodetecting device (2) The photodetecting device according to (1), wherein the high refractive index structure is disposed on the light incident surface side of the color filter.
  • the color filter includes a first color filter that transmits light having a peak wavelength in a wavelength range above a predetermined wavelength of the incident light, and a first color filter that transmits light having a peak wavelength in a wavelength range of less than the predetermined wavelength of the incident light. a second color filter that transmits light having The light according to (2) above, wherein the high refractive index structure is disposed only on the light incident surface side of the first color filter of the first color filter and the second color filter. Detection device.
  • the first color filter is a color filter that transmits red light.
  • the photodetecting device according to any one of (1) to (7) above, which has a wide, tapered shape.
  • the photodetecting device according to any one of (1) to (8), wherein the high refractive index structure is a multilayer structure including two or more layers having different refractive indexes.
  • the photodetector according to any one of (1) to (9), wherein the high refractive index structure has a circular, square, or rhombic planar shape when viewed from the thickness direction of the semiconductor substrate.
  • each of the color filters is arranged at a position where pupil correction has been performed.
  • the high refractive index structure includes a photodetector made of a material having a higher refractive index than a member in contact with a light incident surface of the high refractive index structure.
  • SYMBOLS 1 Solid-state imaging device, 2... Pixel area, 3... Vertical drive circuit, 4... Column signal processing circuit, 5... Horizontal drive circuit, 6... Output circuit, 7... Control circuit, 8... Pixel, 9... Pixel drive wiring, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Vertical signal line, 11... Horizontal signal line, 12... Semiconductor substrate, 13... Insulating film, 14... Flattening film, 15... Light receiving layer, 16... Color filter layer, 17... Microlens array, 18... Wiring layer, 19... Photoelectric conversion section, 19a... Photoelectric conversion section, 20... Trench section, 21... Color filter, 21 B ... B filter, 21 C ... C filter, 21 G ... G filter, 21 M ... M filter, 21 R ...
  • R Filter 21 W ...W filter, 21 Y ...Y filter, 22... partition wall, 23... bottom, 24... microlens, 25... high refractive index structure, 26... stopper film, 1000... imaging device, 1001... lens group , 1002...Solid-state imaging device, 1003...DSP circuit 1004...Frame memory, 1005...Monitor, 1006...Memory, 1007...Bus line

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Abstract

カラーフィルタ間の隔壁部で反射された光による光学混色を抑制可能な光検出装置を提供する。具体的には、複数の光電変換部が形成された半導体基板と、半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及びカラーフィルタ間に配置され、カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層と、カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズと、マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体と、を備える構成とした。そして、高屈折率構造体を、高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる構造体とした。

Description

光検出装置及び電子機器
　本開示は、光検出装置及び電子機器に関する。
　従来、カラーフィルタ間に、カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有する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、カラーフィルタと隔壁部との界面で光を反射して、反射した光をそのカラーフィルタに対応する光電変換部の方向（奥側）に進ませることで、カラーフィルタ内に入射した光が隣のカラーフィルタ内へ侵入することを抑制し、光学混色を抑制している。
特開２０１３－１６５２１６号公報
　しかし、特許文献１に記載の光検出装置では、光の入射角度（ＣＲＡ）が大きくなると、隔壁部で反射された光が、カラーフィルタ内を反対向きに進み、反射先の方向に位置する画素の光電変換部内に漏れて、光学混色を生じる可能性があった。近年、画素の微細化が進んでいるが、このような光学混色は、特に、微細画素で増大する可能性があった。
　本開示は、カラーフィルタ間の隔壁部で反射された光による光学混色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半導体基板と、（ｂ）半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及びカラーフィルタ間に配置され、カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層と、（ｃ）カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズと、（ｄ）マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体と、を備え、（ｅ）高屈折率構造体は、高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からな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半導体基板、（ｂ）半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及びカラーフィルタ間に配置され、カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層、（ｃ）カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズ、（ｄ）並びにマイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体を備え、（ｅ）高屈折率構造体は、高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる光検出装置を備えることを要旨とする。
第１の実施形態に係る固体撮像装置の全体構成を示す図である。 図１のＡ－Ａ線で破断した場合の、固体撮像装置の断面構成を示す図である。 図２のＢ－Ｂ線で破断した場合の、カラーフィルタ層の断面構成を示す図である。 カラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。 高屈折率構造体が省略された場合の固体撮像装置の全体構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。 変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。 変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。 変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。 変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。 変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。 変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。 変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。 変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。 変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。 第２の実施形態に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。 図３４のＣ－Ｃ線で破断した場合の、固体撮像装置の断面構成を示す図である。 高屈折率構造体が省略された場合の固体撮像装置の全体構成を示す図である。 第３の実施形態に係る電子機器の全体構成を示す図である。
　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３７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　変形例
２．第２の実施形態：固体撮像装置
　２－１　要部の構成
　２－２　変形例
３．第３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３７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、画素領域２と、垂直駆動回路３と、カラム信号処理回路４と、水平駆動回路５と、出力回路６と、制御回路７とを備えている。
　画素領域２は、二次元アレイ状に配置された複数の画素８を有している。画素８は、図２に示した光電変換部１９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、及び選択トランジスタによって構成される４つのＭＯＳトランジスタが挙げられる。
　垂直駆動回路３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９を選択し、選択した画素駆動配線９に画素８を駆動するためのパルスを供給し、各画素８を行単位で駆動する。即ち、垂直駆動回路３は、画素領域２の各画素８を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素８の光電変換部１９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１０を通してカラム信号処理回路４に供給する。
　カラム信号処理回路４は、例えば、画素８の列毎に配置されており、１行分の画素８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４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：相関二重サンプリング)及びＡＤ(Analog Digital)変換等の信号処理を行う。
　水平駆動回路５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４に順次出力して、カラム信号処理回路４の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路４の各々から信号処理が行われた画素信号を水平信号線１１に出力させる。
　出力回路６は、カラム信号処理回路４の各々から水平信号線１１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７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３、カラム信号処理回路４、及び水平駆動回路５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７は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路３、カラム信号処理回路４、及び水平駆動回路５等に出力する。
［１－２　要部の構成］
　次に、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、半導体基板１２、絶縁膜１３及び平坦化膜１４がこの順に積層されてなる受光層１５が配置されている。また、受光層１５の平坦化膜１４側の面（以下、「裏面Ｓ１」とも呼ぶ）には、カラーフィルタ層１６、及びマイクロレンズアレイ１７がこの順に配置されている。さらに、受光層１５の半導体基板１２側の面（以下、「表面Ｓ２」とも呼ぶ）には、配線層１８が配置されている。
　半導体基板１２は、例えば、シリコン（Si）基板によって構成されている。半導体基板１２には、各画素８の領域それぞれに光電変換部１９が形成されている。即ち、半導体基板１２には、複数の光電変換部１９が二次元アレイ状に配置されている。光電変換部１９は、ｐｎ接合によってフォトダイオードを構成し、受光量に応じた電荷を生成する。また、光電変換部１９は、ｐｎ接合で生じる静電容量に光電変換で生成した電荷を蓄積する。
　また、半導体基板１２には、隣り合う光電変換部１９間の領域すべてにトレンチ部２０が形成されている。即ち、トレンチ部２０は、光電変換部１９それぞれを囲むように、格子状に形成されている。図２では、トレンチ部２０を、半導体基板１２の光入射面（以下「裏面Ｓ３」とも呼ぶ）側から表面Ｓ２側まで貫通した構成とした場合を例示している。
　絶縁膜１３は、半導体基板１２の裏面Ｓ３側に配置され、裏面Ｓ３全体を連続的に被覆している。また、絶縁膜１３は、トレンチ部２０の内部に埋め込まれている。絶縁膜１３の材料としては、例えば、酸化シリコン（SiO2）、窒化シリコン（SiN）を採用できる。
　平坦化膜１４は、絶縁膜１３の光入射面（以下「裏面Ｓ４」とも呼ぶ）側に配置され、受光層１５の裏面Ｓ１が平坦となるように裏面Ｓ４を連続的に被覆している。平坦化膜１４の材料としては、例えば酸化シリコン（SiO2）、窒化シリコン（SiN）を採用できる。
　カラーフィルタ層１６は、平坦化膜１４の裏面Ｓ１側に配置され、画素８それぞれに対応するように二次元アレイ状に配置された複数のカラーフィルタ２１を有している。即ち、１つの光電変換部１９に対して１つのカラーフィルタ２１が配置されている。複数のカラーフィルタ２１には、互いに異なる所定波長の光のみを透過させる複数種類のカラーフィルタ（つまり、透過特性の異なるカラーフィルタ）が含まれている。例えば、図３に示すように、赤色光を透過させるＲフィルタ２１R、緑色光を透過させるＧフィルタ２１G、青色光を透過させるＢフィルタ２１Bが挙げられる。これにより、カラーフィルタ２１のそれぞれは、透過特性に応じた所定波長の光を透過し、透過した光を、対応する光電変換部１９に入射させる。図３は、図２のＢ－Ｂ線で破断した場合の、カラーフィルタ層１６の断面構成を示す図である。図３では、カラーフィルタ層１６は、４×４のカラーフィルタ２１を繰り返し単位とし、繰り返し単位が行方向及び列方向に配置されることで構成された場合を例示している。４×４のカラーフィルタ２１は、右上の２×２のカラーフィルタ２１それぞれがＢフィルタ２１Bであり、左下の２×２のカラーフィルタ２１それぞれがＲフィルタ２１Rであり、左上の２×２のカラーフィルタ２１及び右下の２×２のカラーフィルタ２１それぞれがＧフィルタ２１Gである。また、カラーフィルタ２１の材料としては、例えば、屈折率１．４～１．９のカラーレジストを採用することができる。
　また、画素領域２（図１参照）のうちの有効画素領域の端部側（高像高側）では、カラーフィルタ２１のそれぞれは、瞳補正がされた位置に配置されている。即ち、有効画素領域の中央部から端部側に向かうに従って、半導体基板１２の厚さ方向から見た場合（平面視した場合）におけるカラーフィルタ２１の中心部が、カラーフィルタ２１に対応する光電変換部１９の中心よりも、有効画素領域の中心部側にずらされている。瞳補正された位置に配置することにより、有効画素領域の端部側（高像高側）において、カラーフィルタ２１を透過した光を、対応する光電変換部１９により適切に入射させることができる。
　また、カラーフィルタ層１６には、隣り合うカラーフィルタ２１間の領域すべてに隔壁部２２が配置されている。即ち、隔壁部２２は、カラーフィルタ２１それぞれを囲むように、格子状に形成されている。図２では、隔壁部２２を、カラーフィルタ層１６の光入射面（以下「裏面Ｓ５」とも呼ぶ）側から反対面側まで連続した構成とした場合を例示している。隔壁部２２の材料としては、例えば、カラーフィルタ２１よりも屈折率の低い材料を採用できる。例えば屈折率１．０～１．２の低屈折率樹脂が挙げられる。これにより、カラーフィルタ２１をコアとし隔壁部２２をクラッドとして導波路を構成でき、裏面Ｓ５からカラーフィルタ２１内に入った光を、カラーフィルタ２１内に閉じ込めた状態で伝搬してカラーフィルタ２１内から平坦化膜１４側に出射できる。また、カラーフィルタ２１内の光が隣のカラーフィルタ２１内へ侵入することを抑制でき、光学混色を抑制できる。
　マイクロレンズアレイ１７は、カラーフィルタ層１６の裏面Ｓ５側（光入射面側）に配置された平板状の底部２３と、底部２３の光入射面（以下、「裏面Ｓ６」とも呼ぶ）側に配置された複数のマイクロレンズ２４とを有している。マイクロレンズ２４は、画素８それぞれに対応するように二次元アレイ状に配置されている。即ち、１つの光電変換部１９に対して１つのマイクロレンズ２４が配置されている。これにより、マイクロレンズ２４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、カラーフィルタ２１を介して、対応する光電変換部１９内に入射させる。図２では、マイクロレンズ２４として、底部２３が平坦である平凸レンズを用いた場合を例示している。底部２３及びマイクロレンズ２４は、同じ材料で一体的に形成されている。底部２３及びマイクロレンズ２４の材料としては、例えば、屈折率１．４程度の酸化シリコン(SiO2)を採用できる。
　また、画素領域２（図１参照）のうちの有効画素領域の端部側（高像高側）では、マイクロレンズ２４のそれぞれは、瞳補正がされた位置に配置されている。即ち、有効画素領域の中央部から端部側に向かうに従って、半導体基板１２の厚さ方向から見た場合（平面視した場合）におけるマイクロレンズ２４の中心部が、マイクロレンズ２４に対応する光電変換部１９の中心よりも、有効画素領域の中心部側にずらされている。瞳補正された位置に配置することにより、有効画素領域の端部側において、集光した光を、対応するカラーフィルタ２１及び光電変換部１９により適切に入射でき、量子効率ＱＥを向上できる。
　また、底部２３内には、Ｒフィルタ２１Rの直上の領域であって、マイクロレンズ２４で集光された光の光路上それぞれに高屈折率構造体２５が配置されている。即ち、図４に示すように、１つのＲフィルタ２１Rに対して１つの高屈折率構造体２５が配置されている。高屈折率構造体２５それぞれは、マイクロレンズ２４で集光された光を半導体基板１２側（図２では下側）に大きく屈折させ、集光された光を、マイクロレンズ２４に対応する光電変換部１９内に進ませる。図４は、カラーフィルタ層１６と高屈折率構造体２５との平面構成を示す図である。半導体基板１２の厚さ方向から見た場合（平面視した場合）における高屈折率構造体２５の中心部は、高屈折率構造体２５に対応するマイクロレンズ２４の中心と同じ位置とした。また、平面視した場合における、高屈折率構造体２５の平面形状は、円形とする。円形の直径は、例えば、マイクロレンズ２４で集光された光、つまり、逆円錐型に１点に向かって進む光が、高屈折率構造体２５の光入射面（以下、「裏面Ｓ７」とも呼ぶ）内に収容できる大きさとする。また、半導体基板１２の光入射面（裏面Ｓ３）と直交する断面における、高屈折率構造体２５の断面形状は、一定幅の矩形状とする。また、図２及び図４では、高屈折率構造体２５を、単層構造の構造体とした場合を例示している。高屈折率構造体２５の材料としては、例えば、高屈折率構造体２５の裏面Ｓ７（光入射面）に接する部材よりも屈折率の高い材料を採用できる。例えば、屈折率２．１程度の酸化チタン(TiO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、窒化シリコン(SiN)を採用できる。
　ここで、Ｒフィルタ２１Rは、入射光のうちの予め定めた所定波長（例えば６００ｎｍ）以上の波長域（６４０～７７０ｎｍ）にピーク波長を持つ光を透過する第１のカラーフィルタである、と言える。また、Ｇフィルタ２１G及びＢフィルタ２１Bのそれぞれは、入射光のうちの所定波長（６００ｎｍ）未満の波長域（４９０～５５０ｎｍ、４３０～４９０ｎｍ）にピーク波長を持つ光を透過する第２のカラーフィルタである、と言える。したがって、高屈折率構造体２５は、第１のカラーフィルタ及び第２のカラーフィルタのうちの、第１のカラーフィルタの光入射面側にのみ配置されている、と言うことができる。
　配線層１８は、半導体基板１２の表面Ｓ２側に配置されている。配線層１８は、層間絶縁膜と、層間絶縁膜を介して複数層に積層された配線（不図示）とを有している。そして、配線層１８は、複数層の配線を介して、各画素８の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、半導体基板１２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２４及びカラーフィルタ２１を透過し、透過した光が光電変換部１９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１８の配線で形成された図１の垂直信号線１０から画素信号として出力される。
　ここで、有効画素領域の端部側（高像高側）では、光Ｌの入射角度（ＣＲＡ）が大きくなる。そのため、例えば、図５に示すように、高屈折率構造体２５が省略された場合、光Ｌの入射角度が大きくなることで、カラーフィルタ２１内を進む光Ｌがカラーフィルタ２１の外周部へ到達して隔壁部２２で反射されると、反射された光Ｌがカラーフィルタ２１内を反対側（図５では右側）に進む可能性があった。そのため、反射した光Ｌが、反射先の方向（図５では右方向）に位置する画素８aの光電変換部１９（以下、「隣の光電変換部１９ａ」とも呼ぶ）内に漏れて光学混色を生じる可能性があった。また、漏れた光Ｌによって量子効率ＱＥが低下する可能性があった。このような、光学混色及び量子効率ＱＥの低下は、特に、微細画素で増大する可能性があった。さらに、図５では、瞳補正によって、カラーフィルタ２１が、隣の光電変換部１９ａと平面視で一部が重なっている。そのため、隣の光電変換部１９ａ内への反射した光Ｌの漏れ量が増大する可能性があった。
　これに対し、第１の実施形態に係る固体撮像装置１によれば、マイクロレンズ２４で集光された光Ｌの光路上に高屈折率構造体２５を配置した。それゆえ、マイクロレンズ２４で集光された光Ｌを高屈折率構造体２５で半導体基板１２側（図２では下側）に大きく屈折させることができ、カラーフィルタ２１への光Ｌの入射位置を光Ｌの進行方向と反対側（図２では右側）にずらすことができる。そのため、光Ｌの入射位置とカラーフィルタ２１の外周部との間の距離を増大させることができ、カラーフィルタ２１内を進む光Ｌがカラーフィルタ２１の外周部へ到達することを抑制でき、隔壁部２２で光が反射されることを抑制でき、光Ｌがカラーフィルタ２１内を反対側（図２では右側）に進むことを抑制できる。その結果、反射した光Ｌが隣の光電変換部１９ａ内に漏れることを抑制でき、漏れた光Ｌによる光学混色の発生を抑制できる。即ち、カラーフィルタ２１間の隔壁部２２で反射された光Ｌによる光学混色を抑制できる。また量子効率ＱＥの低下を抑制できる。そのため、画素８が微細画素の場合にも、光学混色及び量子効率ＱＥの低下を抑制できる。
　さらに、光Ｌがカラーフィルタ２１内を反対側に進むことを抑制できるため、瞳補正によってカラーフィルタ２１が隣の光電変換部１９ａと平面視で一部が重なっていることに起因する、隣の光電変換部１９ａ内への反射した光Ｌの漏れ量の増大を抑制できる。
　一般に、マイクロレンズ２４で集光された光は、波長域毎に、異なったスポット径を有する。例えば、長波長域の光（例えば、赤色光）は、短波長域の光（例えば、緑色光、青色光）よりもスポット径が大きくなる。それゆえ、Ｒフィルタ２１R内を進む赤色光は、Ｇフィルタ２１G内を進む緑色光やＲフィルタ２１R内を進む青色光よりも、光が幅広になり、隔壁部２２に接触しやく、隣の光電変換部１９ａ内に漏れやすい。したがって、赤色画素を含む行の緑色画素Ｇrの感度が青色画素を含む行の緑色画素Ｇbの感度よりも高くなり、Ｇr－Ｇb感度差が増大し、画質が低下する可能性があった。特に、画素８を微細画素とした場合には、画素サイズに対して赤色光のスポット径を十分に小さくすることができない。それゆえ、Ｒフィルタ２１R内を進む赤色光が隔壁部２２に接触する可能性が高くなり、Ｇr－Ｇb感度差がより増大し、画質がより低下する可能性があった。
　これに対し、第１の実施形態に係る固体撮像装置１によれば、高屈折率構造体２５を、底部２３のうちのＲフィルタ２１Rの直上の領域に配置した。それゆえ、Ｒフィルタ２１Rからの光の漏れを抑制でき、Ｇr－Ｇb感度差を低減でき、画質の低下を抑制できる。また、画素８を微細画素とした場合にも、Ｒフィルタ２１R内を進む赤色光が隔壁部２２に接触することを抑制でき、Ｇr－Ｇb感度差を低減でき、画質の低下を抑制できる。
［１－３　変形例］
（１）なお、第１の実施形態では、半導体基板１２の厚さ方向から見た場合（平面視した場合）における、高屈折率構造体２５の平面形状を円形とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば図６及び図７に示すように、四角形、菱形としてもよい。
（２）また、第１の実施形態では、２×２のＲフィルタ２１Rに対応する２×２の光電変換部１９において、１つの光電変換部１９に対して１つの高屈折率構造体２５を配置する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図８、図９及び図１０に示すように、４つの光電変換部１９に対して共有の高屈折率構造体２５を１つ配置する構成としてもよい。図８では、高屈折率構造体２５の平面形状が円形である場合を例示し、以下同様に、図９では四角形である場合を例示し図１０では菱形である場合を例示している。
（３）また、第１の実施形態では、高屈折率構造体２５をＲフィルタ２１Rの裏面Ｓ５側にのみ配置する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５及び図１６に示すように、高屈折率構造体２５を、カラーフィルタ層１６に配置されているすべてのカラーフィルタ２１（Ｒフィルタ２１R、Ｇフィルタ２１G、Ｂフィルタ２１B）それぞれの裏面Ｓ５側に配置する構成としてもよい。また例えば、図１７に示すように、すべてのカラーフィルタ２１に共有の高屈折率構造体２５を配置する構成としてもよい。図１７では、１つの高屈折率構造体２５でカラーフィルタ層１６の裏面Ｓ５全体を覆うように高屈折率構造体２５を配置した場合を例示している。
（４）また、第１の実施形態では、半導体基板１２の裏面Ｓ３と直交する断面における、高屈折率構造体２５の断面形状を、矩形状とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図１８に示すように、高屈折率構造体２５の断面形状を、高屈折率構造体２５の裏面Ｓ７（光入射面）側に向かうほど幅が狭くなっているテーパー状としてもよい。また、例えば、図１９に示すように、高屈折率構造体２５の断面形状を、高屈折率構造体２５の裏面Ｓ７（光入射面）側に向かうほど幅が広くなっているテーパー状としてもよい。裏面Ｓ７側に向かうほど幅が広くなっているテーパー状とした場合、高屈折率構造体２５をコアとし、高屈折率構造体２５の周囲の底部２３をクラッドとした導波路を構成でき、この導波路によって、光電変換部１９の中心部に光を集めることができる。
（５）また、第１の実施形態では、高屈折率構造体２５を、カラーフィルタ２１の裏面Ｓ５の直上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、図２０及び図２１に示すように、高屈折率構造体２５を、カラーフィルタ２１の裏面Ｓ５（光入射面）から、マイクロレンズ２４側に離れた位置に配置した構成としてもよい。図２０では、高屈折率構造体２５を底部２３の内部に配置し、高屈折率構造体２５の裏面Ｓ７側、並びに高屈折率構造体２５とＲフィルタ２１Rとの間のそれぞれに底部２３の材料（例えば、酸化シリコン(SiO2)）からなる層が位置している場合を例示している。これにより、Ｒフィルタ２１Rの直上の領域に、底部２３の材料の層、高屈折率構造体２５及び底部２３の材料の層が積層された反射防止膜を構成でき、反射防止膜とＲフィルタ２１Rとの界面で光が反射されることを防止でき、界面に全波長域の光を透過させることができる。
　図２１では、カラーフィルタ２１の裏面Ｓ５（光入射面）を被覆するストッパー膜２６を備えるとともに、高屈折率構造体２５を、ストッパー膜２６の裏面Ｓ８（光入射面）の直上に配置した構成としてもよい。これにより、ストッパー膜２６を、高屈折率構造体２５の形成工程でエッチングストッパーとして機能させることができる。ストッパー膜２６の材料としては、例えば、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)を採用できる。また、例えば、図２２に示すように、高屈折率構造体２５を、カラーフィルタ２１の内部に配置した構成としてもよい。図２２では、高屈折率構造体２５の裏面Ｓ７側にカラーフィルタ２１の材料（例えばカラーレジスト）からなる層が位置している場合を例示している。
（６）また、第１の実施形態では、高屈折率構造体２５を、単層構造の構造体とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図２３に示すように、高屈折率構造体２５を、屈折率の異なる２以上の層を含む多層構造の構造体としてもよい。これにより、高屈折率構造体２５を反射防止膜として機能させることができ、反射防止膜（高屈折率構造体２５）とＲフィルタ２１Rとの界面で光が反射されることを防止でき、界面に全波長域の光を透過させることができる。図２３では、高屈折率構造体２５を三層構造とし、裏面Ｓ７と反対側の面側（図２３では下側の面側）から順に、酸化チタン(TiO2)の層、窒化シリコン(SiN)の層、及び酸化チタン(TiO2)の層を積層した場合を例示している。
（７）また、第１の実施形態では、図３に示した繰り返し単位を用いてカラーフィルタ２１を配列する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図２４、図２５及び図２６に示すように、ｍ×ｍ（ｍは２以上の偶数）のカラーフィルタ２１を繰り返し単位とし、ｍ×ｍのカラーフィルタ２１の右上に位置するｎ×ｎ（ｎはｍの半分値）のカラーフィルタ２１をＢフィルタ２１Bとし、左下に位置するｎ×ｎのカラーフィルタ２１をＲフィルタ２１Rとし、左上に位置するｎ×ｎのカラーフィルタ２１及び右下に位置するｎ×ｎのカラーフィルタ２１をＧフィルタ２１Gとした構成としてもよい。図２４ではｍ＝２、ｎ＝１の場合を例示し、図２５ではｍ＝６、ｎ＝３の場合を例示し、図２６ではｍ＝８、ｎ＝４の場合を例示している。また、例えば、図２７に示すように、ｍ×ｍ以外の配列を繰り返し単位として用いて、カラーフィルタ２１を配列する構成としてもよい。
（８）また、第１の実施形態では、カラーフィルタ２１として、Ｒフィルタ２１R、Ｇフィルタ２１G及びＢフィルタ２１Bを有するＲＧＢフィルタを構成した例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図２８、図２９、図３０、図３１及び図３２に示すように、Ｃフィルタ２１C、Ｍフィルタ２１M、Ｙフィルタ２１Y及びＷフィルタ２１Wの何れかを有する光学フィルタとしてもよい。図２８ではＣＭＹフィルタを構成した場合、図２９ではＣＭＹＧフィルタを構成した場合、図３０及び図３１ではＲＧＢＣＭＹフィルタを構成した場合、図３２ではＲＧＢＷフィルタを構成した場合を例示している。
（９）また、第１の実施形態では、１つの光電変換部１９に対して１つのマイクロレンズ２４を配置する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図３３に示すように、２以上の光電変換部１９に対して１つのマイクロレンズ２４を配置する構成としてもよい。図３３では、図２に示した光電変換部１９を２つに分割した構成となっており、２つの光電変換部１９に対して１つのマイクロレンズ２４を配置した場合を例示している。これにより、２つの光電変換部１９の信号電荷間の差を基に、被写体までの距離を算出できる。しかし、２つの光電変換部１９に対して１つのマイクロレンズ２４を配置した場合、高屈折率構造体２５によって、マイクロレンズ２４の集光スポットの中心と２つの光電変換部１９の中心とがずれると、光電変換部１９間において受光感度差（同色間感度差）を生じ、分離比率が悪化する可能性がある。これに対し、第１の実施形態では、高屈折率構造体２５を、底部２３のうちのＲフィルタ２１Rの直上の領域のみに配置し、Ｇフィルタ２１GやＢフィルタ２１Bの直上の領域には配置しないため、Ｇフィルタ２１Gに対応する光電変換部１９間や、Ｂフィルタ２１Bに対応する光電変換部１９間における同色間感度差を低減できる。それゆえ、緑色や青色において分離比率の悪化を抑制できる。
〈２．第２の実施形態：固体撮像装置〉
［２－１　要部の構成］
　次に、本開示の第２の実施形態に係る固体撮像装置１について説明する。第２の実施形態に係る固体撮像装置１の全体構成は、図１と同様であるから図示を省略する。図３４は、第２の実施形態に係る固体撮像装置１の断面構成を示す図である。図３５は、図３４のＣ－Ｃ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３４、図３５において、図２、図４に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
　第２の実施形態では、図３４及び図３５に示すように、図２に示したカラーフィルタ層１６を省略した点が、第１の実施形態と異なっている。図３４及び図３５では、マイクロレンズアレイ１７は、平坦化膜１４の裏面Ｓ１側に配置されている。また、高屈折率構造体２５は、マイクロレンズアレイ１７の底部２３のうちの、平坦化膜１４の直上の領域であって、マイクロレンズ２４で集光された光の光路上の領域それぞれに配置されている。
　ここで、有効画素領域の端部側（高像高側）では、光Ｌの入射角度（ＣＲＡ）が大きくなる。そのため、例えば、図３６に示すように、高屈折率構造体２５が省略された場合、光電変換部１９内に光Ｌがそのまま入射されることで、光電変換部１９内を進む光Ｌが光電変換部１９の外周部へ到達し、光Ｌがトレンチ部２０を透過して、光学混色を生じる可能性があった。また、光Ｌの透過によって量子効率ＱＥが低下する可能性があった。
　これに対し、第２の実施形態に係る固体撮像装置１では、図３４に示すように、平坦化膜１４の裏面Ｓ１側に高屈折率構造体２５を配置した。それゆえ、マイクロレンズ２４で集光された光Ｌを高屈折率構造体２５で半導体基板１２側（図３４では下側）に大きく屈折させることができ、光電変換部１９への光Ｌの入射位置を光Ｌの進行方向と反対側（図３４では右側）にずらすことができる。そのため、光Ｌの入射位置と光電変換部１９の外周部（図３４では左端部）との間の距離を増大でき、光電変換部１９内を進む光Ｌを光電変換部１９でより確実に光電変換（吸収）できる。その結果、光Ｌが光電変換部１９の外周部へ到達することを抑制でき、光Ｌがトレンチ部２０を透過することを抑制でき、光学混色の発生を抑制できる。また、透過した光Ｌによる量子効率ＱＥの低下を抑制できる。
［２－２　変形例］
（１）また、第２の実施形態に係る固体撮像装置１には、第１の実施形態の変形例（１）、（２）、（４）～（６）に記載した各種構成を採用することもできる。
（２）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１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。この測距センサの受光画素構造として、上述した画素８の構造を採用することができる。
〈３．第３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３７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）の概略的な構成の一例を示す図である。
　図３７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の光入射面（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によって光入射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。
　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２の実施形態に係る固体撮像装置１、及び第１～第２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、本開示は、以下のような構成であってもよい。
（１）
　複数の光電変換部が形成された半導体基板と、
　前記半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及び前記カラーフィルタ間に配置され、前記カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層と、
　前記カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズと、
　前記マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体と、を備え、
　前記高屈折率構造体は、前記高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる
　光検出装置。
（２）
　前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの光入射面側に配置されている
　前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
　前記カラーフィルタは、入射光のうちの予め定めた所定波長以上の波長域にピーク波長を持つ光を透過する第１のカラーフィルタと、入射光のうちの前記所定波長未満の波長域にピーク波長を持つ光を透過する第２のカラーフィルタとを含み、
　前記高屈折率構造体は、前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタのうちの、前記第１のカラーフィルタの光入射面側にのみ配置されている
　前記（２）に記載の光検出装置。
（４）
　前記第１のカラーフィルタは、赤色光を透過するカラーフィルタである
　前記（３）に記載の光検出装置。
（５）
　前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの光入射面から、前記マイクロレンズ側に離れた位置に配置されている
　前記（２）から（４）の何れかに記載の光検出装置。
（６）
　前記カラーフィルタの光入射面を被覆するストッパー膜を備え、
　前記高屈折率構造体は、前記ストッパー膜の光入射面側に配置されている
　前記（５）に記載の光検出装置。
（７）
　前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの内部に配置されている
　前記（１）に記載の光検出装置。
（８）
　前記半導体基板の光入射面と直交する断面における、前記高屈折率構造体の断面形状は、光入射面側に向かうほど幅が狭くなっているテーパー状、又は光入射面側に向かうほど幅が広くなっているテーパー状である
　前記（１）から（７）の何れかに記載の光検出装置。
（９）
　前記高屈折率構造体は、屈折率の異なる２以上の層を含む多層構造の構造体である
　前記（１）から（８）の何れかに記載の光検出装置。
（１０）
　前記半導体基板の厚さ方向から見た場合における、前記高屈折率構造体の平面形状は、円形、四角形又は菱形である
　前記（１）から（９）の何れかに記載の光検出装置。
（１１）
　前記カラーフィルタのそれぞれは、瞳補正がされた位置に配置されている
　前記（１）から（１０）の何れかに記載の光検出装置。
（１２）
　複数の光電変換部が形成された半導体基板、前記半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及び前記カラーフィルタ間に配置され、前記カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層、前記カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズ、並びに前記マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体を備え、前記高屈折率構造体は、前記高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる光検出装置を備える
　電子機器。
　１…固体撮像装置、２…画素領域、３…垂直駆動回路、４…カラム信号処理回路、５…水平駆動回路、６…出力回路、７…制御回路、８…画素、９…画素駆動配線、１０…垂直信号線、１１…水平信号線、１２…半導体基板、１３…絶縁膜、１４…平坦化膜、１５…受光層、１６…カラーフィルタ層、１７…マイクロレンズアレイ、１８…配線層、１９…光電変換部、１９ａ…光電変換部、２０…トレンチ部、２１…カラーフィルタ、２１B…Ｂフィルタ、２１C…Ｃフィルタ、２１G…Ｇフィルタ、２１M…Ｍフィルタ、２１R…Ｒフィルタ、２１W…Ｗフィルタ、２１Y…Ｙフィルタ、２２…隔壁部、２３…底部、２４…マイクロレンズ、２５…高屈折率構造体、２６…ストッパー膜、１０００…撮像装置、１００１…レンズ群、１００２…固体撮像装置、１００３…ＤＳＰ回路１００４…フレームメモリ、１００５…モニタ、１００６…メモリ、１００７…バスライン

Claims (12)

  1. 　複数の光電変換部が形成された半導体基板と、
    　前記半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及び前記カラーフィルタ間に配置され、前記カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層と、
    　前記カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズと、
    　前記マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体と、を備え、
    　前記高屈折率構造体は、前記高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる
    　光検出装置。
  2. 　前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの光入射面側に配置されている
    　請求項１に記載の光検出装置。
  3. 　前記カラーフィルタは、入射光のうちの予め定めた所定波長以上の波長域にピーク波長を持つ光を透過する第１のカラーフィルタと、入射光のうちの前記所定波長未満の波長域にピーク波長を持つ光を透過する第２のカラーフィルタとを含み、
    　前記高屈折率構造体は、前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタのうちの、前記第１のカラーフィルタの光入射面側にのみ配置されている
    　請求項２に記載の光検出装置。
  4. 　前記第１のカラーフィルタは、赤色光を透過するカラーフィルタである
    　請求項３に記載の光検出装置。
  5. 　前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの光入射面から、前記マイクロレンズ側に離れた位置に配置されている
    　請求項２に記載の光検出装置。
  6. 　前記カラーフィルタの光入射面を被覆するストッパー膜を備え、
    　前記高屈折率構造体は、前記ストッパー膜の光入射面側に配置されている
    　請求項５に記載の光検出装置。
  7. 　前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの内部に配置されている
    　請求項１に記載の光検出装置。
  8. 　前記半導体基板の光入射面と直交する断面における、前記高屈折率構造体の断面形状は、光入射面側に向かうほど幅が狭くなっているテーパー状、又は光入射面側に向かうほど幅が広くなっているテーパー状である
    　請求項１に記載の光検出装置。
  9. 　前記高屈折率構造体は、屈折率の異なる２以上の層を含む多層構造の構造体である
    　請求項１に記載の光検出装置。
  10. 　前記半導体基板の厚さ方向から見た場合における、前記高屈折率構造体の平面形状は、円形、四角形又は菱形である
    　請求項１に記載の光検出装置。
  11. 　前記カラーフィルタのそれぞれは、瞳補正がされた位置に配置されている
    　請求項１に記載の光検出装置。
  12. 　複数の光電変換部が形成された半導体基板、前記半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及び前記カラーフィルタ間に配置され、前記カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層、前記カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズ、並びに前記マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体を備え、前記高屈折率構造体は、前記高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる光検出装置を備える
    　電子機器。
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