(57)【要約】  固体撮像装置は、第１の基板と、前記第１の基板に積層された第２の基板とを有する。前記第１の基板は、複数の第１の光電変換素子と複数の開口部とを有する第１の半導体層を有する。前記第２の基板は、複数の第２の光電変換素子を有する第２の半導体層を有する。前記複数の開口部は、前記第１の半導体層を貫通する。前記複数の第２の光電変換素子の各々は、前記複数の開口部のいずれか１つと対応する領域に配置されている。
2017068713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、前記第１の基板に積層された第２の基板とを有し、
前記第１の基板は、複数の第１の光電変換素子と複数の開口部とを有する第１の半導体層を有し、
前記第２の基板は、複数の第２の光電変換素子を有する第２の半導体層を有し、
前記複数の開口部は、前記第１の半導体層を貫通し、
前記複数の第２の光電変換素子の少なくとも一部に含まれる前記第２の光電変換素子の各々は、前記複数の開口部のいずれか１つと対応する領域に配置されている
固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の基板はさらに、前記開口部の側面に対応する領域に配置された遮光膜を有する請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の半導体層は、第１の主面と第２の主面とを有し、前記第２の基板は第３の主面を有し、前記第１の主面と前記第３の主面との第１の距離は、前記第２の主面と前記第３の主面との第２の距離よりも大きく、
前記遮光膜はさらに、前記第１の主面の一部に対応する領域に配置されている
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１の基板はさらに、前記開口部に充填された透明材料で構成された透明層を有する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の基板はさらに、複数の第１のマイクロレンズを有し、前記複数の第１のマイクロレンズの各々は、前記複数の第１の光電変換素子の各々に対応する位置に配置され、
前記第１の基板はさらに、複数の第２のマイクロレンズを有し、前記複数の第２のマイクロレンズの各々は、前記複数の開口部の各々に対応する位置に配置され、
前記複数の第２のマイクロレンズの各々の第２の曲率は、前記複数の第１のマイクロレンズの各々の第１の曲率よりも小さい
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
２つ以上の前記第２の光電変換素子が前記複数の開口部のいずれか１つと対応する領域に配置されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
請求項１に記載の固体撮像装置を有する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラおよび電子スチルカメラなどが広く一般に普及している。これらのカメラには、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型および増幅型の固体撮像装置が使用されている。増幅型の固体撮像装置では、光が入射する画素の光電変換素子が生成および蓄積した信号電荷が、画素に設けられた増幅部に転送される。増幅型の固体撮像装置は、増幅部が増幅した信号を画素から出力する。増幅型の固体撮像装置では、このように構成された複数の画素が２次元行列状に配置されている。ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタを用いたＣＭＯＳ型固体撮像装置等が、増幅型の固体撮像装置の例である。【０００３】
一般的なＣＭＯＳ型固体撮像装置では、２次元行列状に配列された各画素の光電変換素子が生成した信号電荷を行毎に順次読み出す方式が採用されている。一般的なモノリシック構造、つまり単一の半導体基板から製造された構造を有するＣＭＯＳ型固体撮像装置では、回路は以下のように配置されている。光が入射する面において、光を信号電荷に変換する画素アレイ部の周囲に周辺回路が配置されている。周辺回路は、垂直走査回路、水平走査回路、列処理回路、および出力回路等である。画素アレイ部と周辺回路との間には、電気信号を伝達するために、列または行ごとに配線が配置されている。一方、現在のＣＭＯＳ型固体撮像装置では、データレートの向上、面内における撮像の同時性の向上、および高機能化が要求されている。しかしながら、モノリシック構造を有するＣＭＯＳ型固体撮像装置では、平面方向の電気伝導速度と密度との制限により性能の向上が難しい。【０００４】
上記の事情により、複数の基板が積層された構造を有するＣＭＯＳ型固体撮像装置が提案されている。このＣＭＯＳ型固体撮像装置では、光電変換素子および周辺回路を複数の基板に分散することができる。複数の基板は、第１の光電変換素子が配置された第１の基板と、第２の光電変換素子が配置された第２の基板とを有する。この構造により、画素が占有する面積の増加および機能の向上が実現される。【０００５】
特許文献１では、入射光を受光しかつ光電変換する第１固体撮像素子と、第１固体撮像素子を透過した光を受光しかつ光電変換する第２固体撮像素子とが重ねられた固体撮像装置が開示されている。第１固体撮像素子および第２固体撮像素子の少なくとも一方は、裏面照射型固体撮像素子として構成されている。特許文献１に開示された固体撮像装置では、表面照射型と裏面照射型とに関わらず、光が入射する第１の半導体層の上面のみに反射防止膜が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特開２００８−２２７２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、複数の基板が積層された構造を有する固体撮像装置では、光が直接的に入射する第１の基板以外の基板が利用できる光は、第１の基板を透過した光のみである。このため、第２の基板に配置された第２の光電変換素子において十分な光量を確保することが難しい場合がある。【０００８】
本発明は、第２の光電変換素子に入射する光量を増加させることができる固体撮像装置および撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、固体撮像装置は、第１の基板と、前記第１の基板に積層された第２の基板とを有する。前記第１の基板は、複数の第１の光電変換素子と複数の開口部とを有する第１の半導体層を有する。前記第２の基板は、複数の第２の光電変換素子を有する第２の半導体層を有する。前記複数の開口部は、前記第１の半導体層を貫通する。前記複数の第２の光電変換素子の少なくとも一部に含まれる前記第２の光電変換素子の各々は、前記複数の開口部のいずれか１つと対応する領域に配置されている。【００１０】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記第１の基板はさらに、前記開口部の側面に対応する領域に配置された遮光膜を有してもよい。【００１１】
本発明の第３の態様によれば、第２の態様において、前記第１の半導体層は、第１の主面と第２の主面とを有してもよい。前記第２の基板は第３の主面を有してもよい。前記第１の主面と前記第３の主面との第１の距離は、前記第２の主面と前記第３の主面との第２の距離よりも大きくてもよい。前記遮光膜はさらに、前記第１の主面の一部に対応する領域に配置されてもよい。【００１２】
本発明の第４の態様によれば、第１から第３の態様のいずれか１つにおいて、前記第１の基板はさらに、前記開口部に充填された透明材料で構成された透明層を有してもよい。【００１３】
本発明の第５の態様によれば、第１の態様において、前記第１の基板はさらに、複数の第１のマイクロレンズを有してもよい。前記複数の第１のマイクロレンズの各々は、前記複数の第１の光電変換素子の各々に対応する位置に配置されてもよい。前記第１の基板はさらに、複数の第２のマイクロレンズを有してもよい。前記複数の第２のマイクロレンズの各々は、前記複数の開口部の各々に対応する位置に配置されてもよい。前記複数の第２のマイクロレンズの各々の第２の曲率は、前記複数の第１のマイクロレンズの各々の第１の曲率よりも小さくてもよい。【００１４】
本発明の第６の態様によれば、第１の態様において、２つ以上の前記第２の光電変換素子が前記複数の開口部のいずれか１つと対応する領域に配置されてもよい。【００１５】
本発明の第７の態様によれば、撮像装置は、前記固体撮像装置を有する。
【発明の効果】
【００１６】
上記の各態様によれば、複数の第２の光電変換素子の各々は、複数の開口部のいずれか１つと対応する領域に配置されている。このため、開口部を通過した光が第２の光電変換素子に入射しやすい。この結果、固体撮像装置および撮像装置は、第２の光電変換素子に入射する光量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態の固体撮像装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の固体撮像装置の平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の固体撮像装置の平面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の固体撮像装置の平面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の固体撮像装置１０の構成を示している。図１に示すように、固体撮像装置１０は、第１の基板１００と、第２の基板２００と、接続層３００とを有する。第１の基板１００と第２の基板２００とは、接続層３００を介して積層されている。
【００２０】
図２は、固体撮像装置１０の構成を示している。図２では、固体撮像装置１０の部分断面が示されている。固体撮像装置１０を構成する部分の寸法は、図２に示される寸法に従うとは限らない。固体撮像装置１０を構成する部分の寸法は任意であってよい。図２以外の断面図における寸法についても同様である。
【００２１】
第１の基板１００と第２の基板２００とは、第１の基板１００の厚さ方向Ｄｒ１に積層されている。第１の基板１００の厚さ方向Ｄｒ１は、第１の基板１００の第１の面１０１に垂直な方向である。
【００２２】
第１の基板１００は、第１の半導体層１１０と、第１の配線層１２０と、反射防止膜１３０と、透明樹脂層１４０と、カラーフィルタ１５０と、複数の第１のマイクロレンズ１６０とを有する。図２では、代表として１つの第１のマイクロレンズ１６０が示されている。第１の半導体層１１０と、第１の配線層１２０と、反射防止膜１３０と、透明樹脂層１４０と、カラーフィルタ１５０とは、第１の基板１００の厚さ方向Ｄｒ１に積層されている。
【００２３】
第１の半導体層１１０は、第１の半導体材料で構成されている。例えば、第１の半導体材料は、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウム（Ｇａ）、ヒ素（Ａｓ）、およびホウ素（Ｂ）等の少なくとも１つである。第１の半導体層１１０は、第１の配線層１２０および反射防止膜１３０と接触する。第１の半導体層１１０は、複数の第１の光電変換素子１１１を有する。図２では、１つの第１の光電変換素子１１１が示されている。例えば、第１の光電変換素子１１１は、第１の半導体層１１０を構成する第１の半導体材料とは不純物濃度が異なる半導体材料で構成されている。第１の光電変換素子１１１は、光を信号に変換する。
【００２４】
第１の配線層１２０は、第１の半導体層１１０および接続層３００と接触する。第１の配線層１２０は、２つの面を有する。接続層３００と接触する第１の配線層１２０の面は、第１の基板１００の第２の面１０２を構成する。第１の面１０１と第２の面１０２とは、第１の基板１００の主面である。第１の基板１００の主面は、第１の基板１００の表面を構成する複数の面のうち相対的に広い面である。
【００２５】
第１の配線層１２０は、第１の配線１２１と、第１のビア１２２と、第１の層間絶縁膜１２３とを有する。図２では、複数の第１の配線１２１が存在するが、代表として１つの第１の配線１２１の符号が示されている。図２では、複数の第１のビア１２２が存在するが、代表として１つの第１のビア１２２の符号が示されている。
【００２６】
第１の配線１２１と第１のビア１２２とは、第１の導電材料で構成されている。例えば、第１の導電材料は、アルミニウム（Ａｌ）および銅（Ｃｕ）等の金属である。第１の配線１２１と第１のビア１２２とが、互いに異なる導電材料で構成されてもよい。第１の配線１２１は、配線パターンが形成された薄膜である。第１の配線１２１は、第１の光電変換素子１１１によって生成された信号を伝送する。１層のみの第１の配線１２１が配置されてもよいし、複数層の第１の配線１２１が配置されてもよい。図２に示す例では、３層の第１の配線１２１が配置されている。
【００２７】
第１のビア１２２は、異なる層の第１の配線１２１を接続する。第１の配線層１２０において、第１の配線１２１および第１のビア１２２以外の部分は、第１の層間絶縁膜１２３で構成されている。第１の層間絶縁膜１２３は、第１の絶縁材料で構成されている。例えば、第１の絶縁材料は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、炭素を含む珪素の酸化物（ＳｉＯＣ）、および窒化珪素（ＳｉＮ）等の少なくとも１つである。
【００２８】
第１の半導体層１１０と第１の配線層１２０との少なくとも１つは、トランジスタ等の回路要素を有してもよい。
【００２９】
反射防止膜１３０は、第１の半導体層１１０および透明樹脂層１４０と接触する。反射防止膜１３０は、第１の半導体層１１０に入射する光の反射を抑制する。透明樹脂層１４０は、反射防止膜１３０およびカラーフィルタ１５０と接触する。透明樹脂層１４０は、遮光膜１４１を有する。図２では、複数の遮光膜１４１が存在するが、代表として１つの遮光膜１４１の符号が示されている。例えば、遮光膜１４１の主成分は、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、およびタングステン（Ｗ）等の金属である。遮光膜１４１は、密着層を含んでもよい。例えば、遮光膜１４１の密着層は、チタン（Ｔｉ）およびクロム（Ｃｒ）等の金属である。遮光膜１４１は、透明樹脂層１４０に入射した光の一部を反射する。これによって、第１のマイクロレンズ１６０を通過しない光が第１の光電変換素子１１１に入射することが抑制される。
【００３０】
カラーフィルタ１５０は、透明樹脂層１４０および第１のマイクロレンズ１６０と接触する。カラーフィルタ１５０は、２つの面を有する。第１のマイクロレンズ１６０と接触するカラーフィルタ１５０の面は、第１の基板１００の第１の面１０１を構成する。カラーフィルタ１５０は、特定の波長範囲の光を透過させる。複数の第１のマイクロレンズ１６０は、第１の基板１００の第１の面１０１に配置されている。複数の第１のマイクロレンズ１６０の各々は、複数の第１の光電変換素子１１１の各々に対応する位置に配置されている。複数の第１のマイクロレンズ１６０は、光を結像する。
【００３１】
第１の半導体層１１０と、第１の配線層１２０と、反射防止膜１３０と、透明樹脂層１４０と、カラーフィルタ１５０とは、複数の開口部１１２を有する。図２では、代表として１つの開口部１１２が示されている。開口部１１２は、第１の半導体層１１０と、反射防止膜１３０と、透明樹脂層１４０と、カラーフィルタ１５０とを第１の基板１００の厚さ方向Ｄｒ１に貫通する。開口部１１２は、少なくとも第１の半導体層１１０を貫通すればよい。開口部１１２は、第１の半導体層１１０と、反射防止膜１３０と、透明樹脂層１４０と、カラーフィルタ１５０との各々における一部の領域を除去することにより形成される。開口部１１２は、第１の半導体層１１０、反射防止膜１３０、透明樹脂層１４０、およびカラーフィルタ１５０の各々の側面と、第１の配線層１２０の表面とを含む。
【００３２】
第２の基板２００は、第２の半導体層２１０と第２の配線層２２０とを有する。第２の半導体層２１０と第２の配線層２２０とは、第１の基板１００の厚さ方向Ｄｒ１に積層されている。
【００３３】
第２の半導体層２１０は、第２の半導体材料で構成されている。第２の半導体材料は、第１の半導体層１１０を構成する第１の半導体材料と同一である。あるいは、第２の半導体材料は、第１の半導体材料と異なる。例えば、第２の半導体材料は、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウム（Ｇａ）、ヒ素（Ａｓ）、およびホウ素（Ｂ）等の少なくとも１つである。第２の半導体層２１０は、第２の配線層２２０と接触する。第２の半導体層２１０は、２つの面を有する。第２の半導体層２１０において第２の配線層２２０と接触する面に対して反対側の面は、第２の基板２００の第２の面２０２を構成する。
【００３４】
第２の半導体層２１０は、複数の第２の光電変換素子２１１を有する。図２では、代表として１つの第２の光電変換素子２１１の符号が示されている。例えば、第２の光電変換素子２１１は、第２の半導体層２１０を構成する第２の半導体材料とは不純物濃度が異なる半導体材料で構成されている。第２の光電変換素子２１１は、光を信号に変換する。
【００３５】
第２の配線層２２０は、第２の半導体層２１０および接続層３００と接触する。第２の配線層２２０は、２つの面を有する。接続層３００と接触する第２の配線層２２０の面は、第２の基板２００の第１の面２０１を構成する。第１の面２０１と第２の面２０２とは、第２の基板２００の主面である。第２の基板２００の主面は、第２の基板２００の表面を構成する複数の面のうち相対的に広い面である。
【００３６】
第２の配線層２２０は、第２の配線２２１と、第２のビア２２２と、第２の層間絶縁膜２２３とを有する。図２では、複数の第２の配線２２１が存在するが、代表として１つの第２の配線２２１の符号が示されている。図２では、複数の第２のビア２２２が存在するが、代表として１つの第２のビア２２２の符号が示されている。
【００３７】
第２の配線２２１と第２のビア２２２とは、第２の導電材料で構成されている。第２の導電材料は、第１の配線１２１と第１のビア１２２とを構成する第１の導電材料と同一である。あるいは、第２の導電材料は、第１の導電材料と異なる。例えば、第２の導電材料は、アルミニウム（Ａｌ）および銅（Ｃｕ）等の金属である。第２の配線２２１と第２のビア２２２とが、互いに異なる導電材料で構成されてもよい。第２の配線２２１は、配線パターンが形成された薄膜である。第２の配線２２１は、第２の光電変換素子２１１によって生成された信号を伝送する。１層のみの第２の配線２２１が配置されてもよいし、複数層の第２の配線２２１が配置されてもよい。図２に示す例では、３層の第２の配線２２１が配置されている。
【００３８】
第２のビア２２２は、異なる層の第２の配線２２１を接続する。第２の配線層２２０において、第２の配線２２１および第２のビア２２２以外の部分は、第２の層間絶縁膜２２３で構成されている。第２の層間絶縁膜２２３は、第２の絶縁材料で構成されている。第２の絶縁材料は、第１の層間絶縁膜１２３を構成する第１の絶縁材料と同一である。あるいは、第２の絶縁材料は、第１の絶縁材料と異なる。例えば、第２の絶縁材料は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、炭素を含む珪素の酸化物（ＳｉＯＣ）、および窒化珪素（ＳｉＮ）等の少なくとも１つである。
【００３９】
第２の半導体層２１０と第２の配線層２２０との少なくとも１つは、トランジスタ等の回路要素を有してもよい。
【００４０】
接続層３００は、第１の基板１００と第２の基板２００との間に配置されている。接続層３００は、第１の基板１００および第２の基板２００と接触する。例えば、接続層３００は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、炭素を含む珪素の酸化物（ＳｉＯＣ）、および窒化珪素（ＳｉＮ）等の少なくとも１つで構成されている。あるいは、接続層３００は、樹脂材料で構成されている。接続層３００は、第１の基板１００と第２の基板２００とを接続する。接続層３００は、第１の基板１００を透過した光を透過させる。
【００４１】
接続層３００は、特定の波長範囲の光を透過させるフィルタ領域を有してもよい。例えば、顔料または染料を含む樹脂が接続層３００の一部の領域に配置されてもよい。あるいは、任意の絶縁体と、その絶縁体を挟む金属膜とを有するファブリペローフィルタが接続層３００の一部の領域に配置されてもよい。接続層３００がフィルタ領域を有する場合、固体撮像装置１０は、特定の波長範囲の光のみを第２の光電変換素子２１１に入射させることができる。
【００４２】
接続層３００は、第１の基板１００と第２の基板２００とを電気的に接続していない。しかし、接続層３００は、第１の基板１００と第２の基板２００とを電気的に接続してもよい。例えば、複数の第１の光電変換素子１１１によって生成された信号は、接続層３００を介して第２の基板２００に転送されてもよい。あるいは、複数の第２の光電変換素子２１１によって生成された信号は、接続層３００を介して第１の基板１００に転送されてもよい。
【００４３】
固体撮像装置１０の光学的前方に配置された撮像レンズを通過した、被写体からの光が第１のマイクロレンズ１６０に入射する。第１のマイクロレンズ１６０は、撮像レンズを透過した光を結像する。第１のマイクロレンズ１６０を透過した光は、カラーフィルタ１５０に入射する。カラーフィルタ１５０は、特定の波長範囲の光を透過させる。
【００４４】
カラーフィルタ１５０を透過した光は、透明樹脂層１４０と反射防止膜１３０とを透過し、かつ第１の半導体層１１０に入射する。第１の半導体層１１０において第１の光電変換素子１１１は、第１のマイクロレンズ１６０と対応する領域に配置されている。つまり、第１の光電変換素子１１１は、第１のマイクロレンズ１６０を通過した光が通過する領域に配置されている。第１の半導体層１１０に入射した光は、第１の光電変換素子１１１に入射する。第１の光電変換素子１１１は、入射した光を信号に変換する。
【００４５】
第１の光電変換素子１１１を透過した光は、第１の配線層１２０に入射する。第１の配線１２１は、第１の光電変換素子１１１を透過した光の大部分を遮蔽しないように配置されている。第１の配線層１２０に入射した光は、第１の配線層１２０と接続層３００とを透過し、かつ第２の配線層２２０に入射する。第２の配線２２１は、第１の光電変換素子１１１を透過した光の大部分を遮蔽しないように配置されている。第２の配線層２２０に入射した光は、第２の配線層２２０を透過し、かつ第２の半導体層２１０に入射する。第２の半導体層２１０において第２の光電変換素子２１１は、第１のマイクロレンズ１６０および第１の光電変換素子１１１と対応する領域に配置されている。つまり、第２の光電変換素子２１１は、第１のマイクロレンズ１６０および第１の光電変換素子１１１を通過した光が通過する領域に配置されている。第２の半導体層２１０に入射した光は、第２の光電変換素子２１１に入射する。第２の光電変換素子２１１は、入射した光を信号に変換する。
【００４６】
一方、開口部１１２に入射した光は、開口部１１２を通過し、かつ第１の配線層１２０に入射する。第１の配線１２１は、開口部１１２を通過した光の大部分を遮蔽しないように配置されている。第１の配線層１２０に入射した光は、上記と同様に第２の半導体層２１０に入射する。第２の半導体層２１０において第２の光電変換素子２１１は、開口部１１２と対応する領域に配置されている。つまり、第２の光電変換素子２１１は、開口部１１２を通過した光が通過する領域に配置されている。第２の半導体層２１０に入射した光は、第２の光電変換素子２１１に入射する。第２の光電変換素子２１１は、入射した光を信号に変換する。
【００４７】
図３は、複数の第１の光電変換素子１１１と、複数の第２の光電変換素子２１１と、複数の開口部１１２との配列を示している。図３では、第１の基板１００の第１の面１０１に垂直な方向に固体撮像装置１０を見たときの配列が示されている。つまり、図３では、第１の基板１００の正面から固体撮像装置１０を見たときの配列が示されている。
【００４８】
図３では、カラーフィルタ１５０の表面が示されている。図３では、複数の第１のマイクロレンズ１６０の図示は省略されている。図３では代表として１つの第１の光電変換素子１１１と、１つの第２の光電変換素子２１１と、１つの開口部１１２との符号が示されている。複数の第１の光電変換素子１１１と、複数の第２の光電変換素子２１１と、複数の開口部１１２とは、行列状に配置されている。これらの形状は、正方形である。これらの形状は、正方形でなくてもよい。例えば、これらの形状は、円または多角形であってもよい。
【００４９】
第１の基板１００の第１の面１０１に垂直な方向に固体撮像装置１０を見たとき、複数の第２の光電変換素子２１１の各々は、第１の光電変換素子１１１および開口部１１２のいずれか１つと重なる。１つの第１の光電変換素子１１１と１つの第２の光電変換素子２１１とが互いに対応する。１つの開口部１１２と１つの第２の光電変換素子２１１とが互いに対応する。第１の基板１００の第１の面１０１に垂直な方向に固体撮像装置１０を見たとき、第１の光電変換素子１１１の中心と第２の光電変換素子２１１の中心とが一致し、かつ開口部１１２の中心と第２の光電変換素子２１１の中心とが一致する。複数の第１の光電変換素子１１１の配置間隔と、複数の第２の光電変換素子２１１の配置間隔とは、同一である。
【００５０】
固体撮像装置１０において、第１の光電変換素子１１１と開口部１１２との両方に対応する領域に第２の光電変換素子２１１が配置されている。しかし、第１の光電変換素子１１１と対応する領域に第２の光電変換素子２１１が配置されていなくてもよい。
【００５１】
上記のように、固体撮像装置１０は、第１の基板１００と、第１の基板１００に積層された第２の基板２００とを有する。第１の基板１００は、複数の第１の光電変換素子１１１と複数の開口部１１２とを有する第１の半導体層１１０を有する。第２の基板２００は、複数の第２の光電変換素子２１１を有する第２の半導体層２１０を有する。複数の開口部１１２は、第１の半導体層１１０を貫通する。複数の第２の光電変換素子２１１の少なくとも一部に含まれる第２の光電変換素子２１１の各々は、複数の開口部１１２のいずれか１つと対応する領域に配置されている。
【００５２】
微量の不純物材料が、第１の半導体層１１０を構成する第１の半導体材料に添加されている。例えば、不純物材料は、ヒ素、リン、およびホウ素の少なくとも１つである。このため、第１の半導体層１１０は、可視光領域の少なくとも一部の光を吸収する。開口部１１２が設けられた領域では、光が第１の半導体層１１０を通過しないので、光は第１の半導体層１１０によって吸収されない。このため、固体撮像装置１０は、第２の光電変換素子２１１に入射する光量を増加させることができる。
【００５３】
複数の第１の光電変換素子１１１の各々は、第１の画素を構成する。複数の第２の光電変換素子２１１の各々は、第２の画素を構成する。固体撮像装置１０は、読み出し回路と、信号処理回路と、駆動回路とを有する。読み出し回路は、第１の画素と第２の画素との各々から信号を読み出す。信号処理回路は、第１の画素と第２の画素との各々から読み出された信号に対して、増幅およびアナログデジタル変換（ＡＤ変換）等を行う。駆動回路は、第１の画素と第２の画素とを含む回路を駆動する。読み出し回路と、信号処理回路と、駆動回路とは、第１の基板１００と第２の基板２００との少なくとも１つに配置される。第１の画素と第２の画素とが互いに独立して動作できるように読み出し回路と、信号処理回路と、駆動回路とが配置されている。
【００５４】
例えば、複数の第１の光電変換素子１１１と複数の第２の光電変換素子２１１とは、可視光帯域の光に基づく信号を取得することができる。これによって、固体撮像装置１０は、カラー画像信号を取得することができる。
【００５５】
固体撮像装置１０は、カラー画像信号と特殊光の画像信号とを同時に取得してもよい。複数の第１の光電変換素子１１１は、可視光帯域の光に基づく信号を取得することができる。複数の第２の光電変換素子２１１は、特殊光に基づく信号を取得することができる。
【００５６】
例えば、特殊光は、蛍光である。医療現場では、カラー画像と蛍光画像とを用いた病変部の観察が行われている。例えば、励起光がインドシアニングリーン（ＩＣＧ）に照射され、かつ病変部からの蛍光が検出される。ＩＣＧは、蛍光物質である。ＩＣＧは、予め検査対象者の体内に投与される。ＩＣＧは、励起光によって赤外領域で励起され、かつ蛍光を発する。投与されたＩＣＧは、癌などの病変部に集積される。病変部から強い蛍光が発生するため、検査者は撮像された蛍光画像に基づいて病変部の有無を判断することができる。接続層３００は、蛍光のみを透過させるように構成される。複数の第２の光電変換素子２１１は、蛍光に基づく信号を生成する。
【００５７】
特殊光は、狭帯域光であってもよい。血液中のヘモグロビンに吸収されやすい波長の光を血管に照射することにより、血管が強調された画像を取得することができる。例えば、青色の狭帯域光または緑色の狭帯域光が血管に照射される。接続層３００は、狭帯域光のみを透過させるように構成される。複数の第２の光電変換素子２１１は、狭帯域光に基づく信号を生成する。
【００５８】
本発明の各態様の固体撮像装置は、第１の配線層１２０と、反射防止膜１３０と、透明樹脂層１４０と、カラーフィルタ１５０と、複数の第１のマイクロレンズ１６０と、第２の配線層２２０と、接続層３００との少なくとも１つに対応する構成を有していなくてもよい。
【００５９】
第１の実施形態では、複数の第２の光電変換素子２１１の各々は、複数の開口部１１２のいずれか１つと対応する領域に配置されている。このため、開口部１１２を通過した光が第２の光電変換素子２１１に入射しやすい。この結果、固体撮像装置１０は、第２の光電変換素子２１１に入射する光量を増加させることができる。
【００６０】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態の固体撮像装置１１の構成を示している。図４では、固体撮像装置１１の部分断面が示されている。図４に示す構成について、図２に示す構成と異なる点を説明する。
【００６１】
図４において、図２における第１の基板１００が第１の基板１００ａに変更される。第１の基板１００ａにおいて、第１の基板１００における第１の半導体層１１０が第１の半導体層１１０ａに変更される。第１の基板１００ａにおいて、第１の基板１００における反射防止膜１３０が反射防止膜１３０ａに変更される。第１の基板１００ａにおいて、第１の基板１００における透明樹脂層１４０が透明樹脂層１４０ａに変更される。第１の基板１００ａにおいて、第１の基板１００におけるカラーフィルタ１５０がカラーフィルタ１５０ａに変更される。
【００６２】
第１の基板１００ａにおいて、第１の基板１００における開口部１１２が開口部１１２ａに変更される。開口部１１２ａは、第１の半導体層１１０ａを第１の基板１００ａの厚さ方向Ｄｒ１に貫通する。開口部１１２ａは、第１の半導体層１１０ａにおける一部の領域を除去することにより形成される。開口部１１２ａは、第１の半導体層１１０ａの側面と第１の配線層１２０の表面とを含む。開口部１１２ａは、反射防止膜１３０ａと、透明樹脂層１４０ａと、カラーフィルタ１５０ａとには配置されていない。
【００６３】
第１の半導体層１１０ａは、複数の第１の光電変換素子１１１を有する。第１の基板１００ａはさらに、開口部１１２ａに充填された透明材料で構成された透明層１７０を有する。例えば、透明層１７０を構成する透明材料は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒化珪素（ＳｉＮ）、および樹脂材料の少なくとも１つである。透明層１７０の光吸収係数は、第１の半導体層１１０ａの光吸収係数よりも小さい。したがって、第１の半導体層１１０ａと比較して、透明層１７０は光を吸収しにくい。
【００６４】
第１の基板１００ａは、複数の第２のマイクロレンズ１６１を有する。複数の第２のマイクロレンズ１６１の各々は、複数の開口部１１２ａの各々に対応する位置に配置されている。複数の第２のマイクロレンズ１６１は、第１の基板１００ａの第１の面１０１に配置されている。複数の第２のマイクロレンズ１６１の各々は、複数の第２の光電変換素子２１１の各々に対応する位置に配置されている。複数の第２のマイクロレンズ１６１は、光を結像する。
【００６５】
上記以外の点については、図４に示す構成は、図２に示す構成と同様である。
【００６６】
固体撮像装置１１の光学的前方に配置された撮像レンズを通過した、被写体からの光が第２のマイクロレンズ１６１に入射する。第２のマイクロレンズ１６１は、撮像レンズを透過した光を結像する。第２のマイクロレンズ１６１を透過した光は、カラーフィルタ１５０ａに入射する。カラーフィルタ１５０ａは、特定の波長範囲の光を透過させる。カラーフィルタ１５０ａは、第１のマイクロレンズ１６０に対応した領域と、第２のマイクロレンズ１６１に対応した領域とで異なる波長範囲の光を透過させてもよい。
【００６７】
カラーフィルタ１５０ａを透過した光は、透明樹脂層１４０ａと反射防止膜１３０ａとを透過し、かつ透明層１７０に入射する。透明層１７０に入射した光は、透明層１７０を透過し、かつ第１の配線層１２０に入射する。第１の配線１２１は、透明層１７０を透過した光の大部分を遮蔽しないように配置されている。第１の配線層１２０に入射した光は、第１の配線層１２０と接続層３００とを透過し、かつ第２の配線層２２０に入射する。第２の配線２２１は、透明層１７０を透過した光の大部分を遮蔽しないように配置されている。第２の配線層２２０に入射した光は、第２の配線層２２０を透過し、かつ第２の半導体層２１０に入射する。第２の半導体層２１０において第２の光電変換素子２１１は、第２のマイクロレンズ１６１および透明層１７０と対応する領域に配置されている。つまり、第２の光電変換素子２１１は、第２のマイクロレンズ１６１および透明層１７０を透過した光が通過する領域に配置されている。第２の半導体層２１０に入射した光は、第２の光電変換素子２１１に入射する。第２の光電変換素子２１１は、入射した光を信号に変換する。
【００６８】
複数の第１の光電変換素子１１１と、複数の第２の光電変換素子２１１と、複数の開口部１１２ａとの配列は、図３に示す配列と同様である。
【００６９】
固体撮像装置１１において、第１の光電変換素子１１１と開口部１１２ａとの両方に対応する領域に第２の光電変換素子２１１が配置されている。しかし、第１の光電変換素子１１１と対応する領域に第２の光電変換素子２１１が配置されていなくてもよい。
【００７０】
本発明の各態様の固体撮像装置は、反射防止膜１３０ａと、透明樹脂層１４０ａと、カラーフィルタ１５０ａと、複数の第２のマイクロレンズ１６１との少なくとも１つに対応する構成を有していなくてもよい。
【００７１】
第２の実施形態では、複数の第２の光電変換素子２１１の各々は、複数の開口部１１２ａのいずれか１つと対応する領域に配置されている。このため、開口部１１２ａを通過した光すなわち透明層１７０を透過した光が第２の光電変換素子２１１に入射しやすい。この結果、固体撮像装置１１は、第２の光電変換素子２１１に入射する光量を増加させることができる。
【００７２】
第２の実施形態では、開口部１１２ａに透明層１７０が配置されている。このため、第１の基板１００ａの第１の面１０１に第２のマイクロレンズ１６１を配置することができる。この結果、固体撮像装置１１は、第２の光電変換素子２１１に入射する光量をより増加させることができる。
【００７３】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態の固体撮像装置１２の構成を示している。図５では、固体撮像装置１２の部分断面が示されている。図５に示す構成について、図４に示す構成と異なる点を説明する。
【００７４】
図５において、図４における第２の基板２００が第２の基板２００ａに変更される。第２の基板２００ａにおいて、第２の基板２００における第２の半導体層２１０が第２の半導体層２１０ａに変更される。第２の半導体層２１０ａは、複数の第２の光電変換素子２１１ａを有する。図５では、代表として１つの第２の光電変換素子２１１ａの符号が示されている。
【００７５】
複数の第１のマイクロレンズ１６０の各々と複数の第１の光電変換素子１１１の各々とに対応して２つ以上の第２の光電変換素子２１１ａが配置されている。このため、第１のマイクロレンズ１６０と第１の光電変換素子１１１とを透過した光は、２つ以上の第２の光電変換素子２１１ａに入射する。また、複数の開口部１１２ａの各々に対応して２つ以上の第２の光電変換素子２１１ａが配置されている。このため、開口部１１２ａを透過した光は、２つ以上の第２の光電変換素子２１１ａに入射する。第１の基板１００ａの第１の面１０１に平行な方向における複数の第２の光電変換素子２１１ａの各々の位置は、異なる。第２の配線２２１の配線パターンは、図４における第２の配線２２１の配線パターンと異なる。
【００７６】
上記以外の点については、図５に示す構成は、図４に示す構成と同様である。
【００７７】
図６は、複数の第１の光電変換素子１１１と、複数の第２の光電変換素子２１１ａと、複数の開口部１１２ａとの配列を示している。図６では、第１の基板１００ａの第１の面１０１に垂直な方向に固体撮像装置１２を見たときの配列が示されている。つまり、図６では、第１の基板１００ａの正面から固体撮像装置１２を見たときの配列が示されている。
【００７８】
図６に示す構成について、図３に示す構成と異なる点を説明する。１つの第１の光電変換素子１１１と６つの第２の光電変換素子２１１ａとが互いに対応する。つまり、第１の基板１００ａの第１の面１０１に垂直な方向に固体撮像装置１２を見たとき、６つの第２の光電変換素子２１１は、１つの第１の光電変換素子１１１と重なる。１つの開口部１１２ａと６つの第２の光電変換素子２１１ａとが互いに対応する。つまり、第１の基板１００ａの第１の面１０１に垂直な方向に固体撮像装置１２を見たとき、６つの第２の光電変換素子２１１は、１つの開口部１１２ａと重なる。１つの第１の光電変換素子１１１と１つの開口部１１２ａとに対応する第２の光電変換素子２１１ａの数は、２以上であればよい。複数の第１の光電変換素子１１１の配置間隔と、複数の第２の光電変換素子２１１ａの配置間隔とは、異なる。複数の第２の光電変換素子２１１ａの配置間隔は、複数の第１の光電変換素子１１１の配置間隔よりも小さい。
【００７９】
上記以外の点については、図６に示す構成は、図５に示す構成と同様である。
【００８０】
固体撮像装置１２において、第１の光電変換素子１１１と開口部１１２ａとの両方に対応する領域に第２の光電変換素子２１１ａが配置されている。しかし、第１の光電変換素子１１１と対応する領域に第２の光電変換素子２１１ａが配置されていなくてもよい。
【００８１】
１つの第１のマイクロレンズ１６０または１つの第２のマイクロレンズ１６１に対応して複数の第２の光電変換素子２１１ａが配置されている。このため、以下の説明のように、第２の光電変換素子２１１ａは、像面位相差オートフォーカスの画素として機能することができる。
【００８２】
第１のマイクロレンズ１６０と第２のマイクロレンズ１６１とによって集光された光は、光の指向性すなわち光の方向に応じた２次元状の分布を形成する。この分布は、撮像レンズの焦点位置と撮像対象の位置とに依存する。固体撮像装置１２は、第１のマイクロレンズ１６０または第２のマイクロレンズ１６１に対応する領域の異なる複数の位置に配置された第２の光電変換素子２１１ａにより光を検出する。固体撮像装置１２は、検出された光に応じた信号を生成する。この信号を処理することにより、上記の分布を推定することができる。つまり、撮像レンズの焦点位置に対する撮像対象の位置を推定することができる。推定結果に応じて、撮像レンズの焦点位置を調整することができる。
【００８３】
第３の実施形態では、複数の第２の光電変換素子２１１ａの各々は、複数の開口部１１２ａのいずれか１つと対応する領域に配置されている。このため、開口部１１２ａを通過した光すなわち透明層１７０を透過した光が第２の光電変換素子２１１ａに入射しやすい。この結果、固体撮像装置１２は、第２の光電変換素子２１１ａに入射する光量を増加させることができる。
【００８４】
第３の実施形態では、２つ以上の第２の光電変換素子２１１ａが複数の開口部１１２ａのいずれか１つと対応する領域に配置されている。このため、固体撮像装置１２は、第２のマイクロレンズ１６１を透過した光の２次元状の分布を示す信号を生成することができる。
【００８５】
（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態の固体撮像装置１３の構成を示している。図７では、固体撮像装置１３の部分断面が示されている。図７に示す構成について、図４に示す構成と異なる点を説明する。
【００８６】
第１の配線１２１の配線パターンは、図４における第１の配線１２１の配線パターンと異なる。第１の配線１２１は、第１の光電変換素子１１１を透過した光を遮蔽するように配置されている。
【００８７】
図７において、図４における第２の基板２００が第２の基板２００ｂに変更される。第２の基板２００ｂにおいて、第２の基板２００における第２の半導体層２１０が第２の半導体層２１０ｂに変更される。第２の半導体層２１０ｂにおいて、複数の第２の光電変換素子２１１の配置位置は、第２の半導体層２１０における複数の第２の光電変換素子２１１の配置位置と異なる。
【００８８】
複数の第１のマイクロレンズ１６０の各々と複数の第１の光電変換素子１１１の各々とに対応して２つ以上の第２の光電変換素子２１１が配置されている。また、複数の開口部１１２ａの各々に対応して２つ以上の第２の光電変換素子２１１が配置されている。第１の基板１００ａの第１の面１０１に平行な方向における複数の第２の光電変換素子２１１の各々の位置は、異なる。第２の配線２２１の配線パターンは、図４における第２の配線２２１の配線パターンと異なる。
【００８９】
第１の光電変換素子１１１を透過した光は、第１の配線１２１によって遮蔽される。このため、第１の光電変換素子１１１を透過した光は、第２の光電変換素子２１１に入射しない。
【００９０】
上記以外の点については、図７に示す構成は、図４に示す構成と同様である。
【００９１】
図８は、複数の第１の光電変換素子１１１と、複数の第２の光電変換素子２１１と、複数の開口部１１２ａとの配列を示している。図８では、第１の基板１００ａの第１の面１０１に垂直な方向に固体撮像装置１３を見たときの配列が示されている。つまり、図８では、第１の基板１００ａの正面から固体撮像装置１３を見たときの配列が示されている。
【００９２】
図８に示す構成について、図３に示す構成と異なる点を説明する。第１の基板１００ａの第１の面１０１に垂直な方向に固体撮像装置１３を見たとき、第１の光電変換素子１１１の中心と第２の光電変換素子２１１の中心とが一致せず、かつ開口部１１２ａの中心と第２の光電変換素子２１１の中心とが一致しない。第１の基板１００ａの第１の面１０１に垂直な方向に固体撮像装置１３を見たとき、第２の光電変換素子２１１は第１の光電変換素子１１１に対して行方向および列方向にずれている。このため、隣接する２つの第２の光電変換素子２１１が１つの第１の光電変換素子１１１と重なる。また、隣接する２つの第２の光電変換素子２１１が１つの開口部１１２ａと重なる。複数の第１の光電変換素子１１１の配置間隔と、複数の第２の光電変換素子２１１の配置間隔とは、同一である。
【００９３】
上記以外の点については、図８に示す構成は、図３に示す構成と同様である。
【００９４】
１つの第２のマイクロレンズ１６１に対応して複数の第２の光電変換素子２１１が配置されている。このため、第２の光電変換素子２１１は、像面位相差オートフォーカスの画素として機能することができる。
【００９５】
第１の基板１００ａの第１の面１０１に垂直な方向に固体撮像装置１３を見たとき、第２の光電変換素子２１１は第１の光電変換素子１１１に対して行方向および列方向の一方のみにずれていてもよい。
【００９６】
第４の実施形態では、複数の第２の光電変換素子２１１の各々は、複数の開口部１１２ａのいずれか１つと対応する領域に配置されている。このため、開口部１１２ａを通過した光すなわち透明層１７０を透過した光が第２の光電変換素子２１１に入射しやすい。この結果、固体撮像装置１３は、第２の光電変換素子２１１に入射する光量を増加させることができる。
【００９７】
第４の実施形態では、複数の開口部１１２ａの各々に対応して２つ以上の第２の光電変換素子２１１が配置されている。このため、固体撮像装置１３は、第２のマイクロレンズ１６１を透過した光の２次元状の分布を示す信号を生成することができる。
【００９８】
（第５の実施形態）
図９は、本発明の第５の実施形態の固体撮像装置１４の構成を示している。図９では、固体撮像装置１４の部分断面が示されている。図９に示す構成について、図４に示す構成と異なる点を説明する。
【００９９】
図９において、図４における第１の基板１００ａが第１の基板１００ｂに変更される。第１の基板１００ｂにおいて、第１の基板１００ａにおける第２のマイクロレンズ１６１が第２のマイクロレンズ１６１ｂに変更される。
【０１００】
第１の基板１００ｂは、複数の第１のマイクロレンズ１６０を有する。複数の第１のマイクロレンズ１６０の各々は、複数の第１の光電変換素子１１１の各々に対応する位置に配置されている。第１の基板１００ｂはさらに、複数の第２のマイクロレンズ１６１ｂを有する。複数の第２のマイクロレンズ１６１ｂの各々は、複数の開口部１１２ａの各々に対応する位置に配置されている。複数の第２のマイクロレンズ１６１ｂの各々の第２の曲率は、複数の第１のマイクロレンズ１６０の各々の第１の曲率よりも小さい。
【０１０１】
複数の第２のマイクロレンズ１６１ｂの各々の第２の曲率半径は、複数の第１のマイクロレンズ１６０の各々の第１の曲率半径よりも大きい。第１のマイクロレンズ１６０と第１の光電変換素子１１１との距離に適した第１のマイクロレンズ１６０の形状が設定される。第１のマイクロレンズ１６０の形状は、第１のマイクロレンズ１６０の曲率に基づく。第１のマイクロレンズ１６０の曲率は、第１の光電変換素子１１１に入射する光量が相対的に増加するように設定される。一方、第２のマイクロレンズ１６１ｂと第２の光電変換素子２１１との距離に適した第２のマイクロレンズ１６１ｂの形状が設定される。第２のマイクロレンズ１６１ｂの形状は、第２のマイクロレンズ１６１ｂの曲率に基づく。第２のマイクロレンズ１６１ｂの曲率は、第２の光電変換素子２１１に入射する光量が相対的に増加するように設定される。
【０１０２】
上記以外の点については、図９に示す構成は、図４に示す構成と同様である。
【０１０３】
固体撮像装置１４において、第１の光電変換素子１１１と開口部１１２ａとの両方に対応する領域に第２の光電変換素子２１１が配置されている。しかし、第１の光電変換素子１１１と対応する領域に第２の光電変換素子２１１が配置されていなくてもよい。
【０１０４】
本発明の各態様の固体撮像装置は、複数の第２のマイクロレンズ１６１ｂに対応する構成を有していなくてもよい。
【０１０５】
第５の実施形態では、複数の第２の光電変換素子２１１の各々は、複数の開口部１１２ａのいずれか１つと対応する領域に配置されている。このため、開口部１１２ａを通過した光すなわち透明層１７０を透過した光が第２の光電変換素子２１１に入射しやすい。この結果、固体撮像装置１４は、第２の光電変換素子２１１に入射する光量を増加させることができる。
【０１０６】
第５の実施形態では、第２のマイクロレンズ１６１ｂの第２の曲率は、第１のマイクロレンズ１６０の第１の曲率よりも小さい。このため、固体撮像装置１４は、第２の光電変換素子２１１に入射する光量をより増加させることができる。
【０１０７】
（第６の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態の固体撮像装置１５の構成を示している。図１０では、固体撮像装置１５の部分断面が示されている。図１０に示す構成について、図４に示す構成と異なる点を説明する。
【０１０８】
図１０において、図４における第１の基板１００ａが第１の基板１００ｃに変更される。第１の基板１００ｃにおいて、第１の基板１００ａにおける第１の半導体層１１０ａが第１の半導体層１１０に変更される。第１の基板１００ｃにおいて、第１の基板１００ａにおける反射防止膜１３０ａが反射防止膜１３０ｃに変更される。第１の基板１００ｃにおいて、第１の基板１００ａにおける透明樹脂層１４０ａが透明樹脂層１４０ｃに変更される。
【０１０９】
第１の半導体層１１０は、第１の面１１４と第２の面１１５とを有する。第１の半導体層１１０の第１の面１１４は、反射防止膜１３０ｃと接触する。第１の半導体層１１０の第２の面１１５は、第１の配線層１２０と接触する。開口部１１２ａは、第１の半導体層１１０に配置されている。開口部１１２ａは、側面１１６と底面１１７とを有する。開口部１１２ａの側面１１６は、第１の半導体層１１０の側面である。開口部１１２ａの底面１１７は、第１の配線層１２０の表面である。
【０１１０】
第１の半導体層１１０の第１の面１１４と開口部１１２ａとを覆うように反射防止膜１３０ｃが配置されている。反射防止膜１３０ｃの表面を覆うように透明樹脂層１４０ｃが配置されている。開口部１１２ａが配置されている領域における透明樹脂層１４０ｃの厚さは、第１の半導体層１１０が配置されている領域における透明樹脂層１４０ｃの厚さよりも大きい。透明樹脂層１４０ｃの光吸収係数は、第１の半導体層１１０の光吸収係数よりも小さい。したがって、第１の半導体層１１０と比較して、透明樹脂層１４０ｃは光を吸収しにくい。透明樹脂層１４０ｃの表面は平坦化されている。
【０１１１】
透明樹脂層１４０ｃにおいて、透明樹脂層１４０ａにおける遮光膜１４１が遮光膜１４１ｃに変更される。遮光膜１４１ｃは、開口部１１２ａの側面１１６に対応する領域に配置されている。遮光膜１４１ｃは、開口部１１２ａの側面１１６に配置された反射防止膜１３０ｃに配置されている。遮光膜１４１ｃは、第１の半導体層１１０の第１の面１０１の一部に対応する領域に配置されている。遮光膜１４１ｃは、第１の半導体層１１０の第１の面１０１の一部に配置された反射防止膜１３０ｃに配置されている。第１の基板１００ｃの第１の面１０１に垂直な方向に固体撮像装置１５を見たとき、遮光膜１４１ｃと第１の光電変換素子１１１は重ならない。遮光膜１４１ｃは、第１のマイクロレンズ１６０を透過した光の大部分を遮蔽しないように配置されている。
【０１１２】
上記以外の点については、図１０に示す構成は、図４に示す構成と同様である。
【０１１３】
固体撮像装置１５において、第１の光電変換素子１１１と開口部１１２ａとの両方に対応する領域に第２の光電変換素子２１１が配置されている。しかし、第１の光電変換素子１１１と対応する領域に第２の光電変換素子２１１が配置されていなくてもよい。
【０１１４】
遮光膜１４１ｃは、開口部１１２ａの側面１１６に対応する第１の領域と、第１の半導体層１１０の第１の面１０１の一部に対応する第２の領域とに配置されている。遮光膜１４１ｃは、第１の領域と第２の領域との一方のみに配置されていてもよい。
【０１１５】
上記のように、第１の基板１００ｃは、開口部１１２ａの側面１１６に対応する領域に配置された遮光膜１４１ｃを有する。第１の半導体層１１０は、第１の面１１４（第１の主面）と第２の面１１５（第２の主面）とを有する。第２の基板２００は、第１の面２０１（第３の主面）を有する。第１の半導体層１１０の第１の面１１４と第２の基板２００の第１の面２０１との第１の距離ｄ１は、第１の半導体層１１０の第２の面１１５と第２の基板２００の第１の面２０１との第２の距離ｄ２よりも大きい。遮光膜１４１ｃは、第１の半導体層１１０の第１の面１１４の一部に対応する領域に配置されている。
【０１１６】
本発明の各態様の固体撮像装置は、反射防止膜１３０ｃと、透明樹脂層１４０ｃとの少なくとも１つに対応する構成を有していなくてもよい。
【０１１７】
第６の実施形態では、複数の第２の光電変換素子２１１の各々は、複数の開口部１１２ａのいずれか１つと対応する領域に配置されている。このため、開口部１１２ａを通過した光が第２の光電変換素子２１１に入射しやすい。この結果、固体撮像装置１５は、第２の光電変換素子２１１に入射する光量を増加させることができる。
【０１１８】
第６の実施形態では、遮光膜１４１ｃが配置されている。このため、第２のマイクロレンズ１６１を通過した光が第１の光電変換素子１１１に入射することが抑制される。
【０１１９】
（第７の実施形態）
図１１は、本発明の第７の実施形態の撮像装置７の構成を示している。撮像装置７は、撮像機能を有する電子機器であればよい。例えば、撮像装置７は、デジタルカメラと、デジタルビデオカメラと、内視鏡と、顕微鏡とのいずれか１つである。図１１に示すように、撮像装置７は、固体撮像装置１０と、レンズユニット部２と、画像信号処理装置３と、記録装置４と、カメラ制御装置５と、表示装置６とを有する。
【０１２０】
固体撮像装置１０は、第１の実施形態の固体撮像装置１０である。固体撮像装置１０の代わりに、固体撮像装置１１、固体撮像装置１２、固体撮像装置１３、固体撮像装置１４、および固体撮像装置１５のいずれか１つが使用されてもよい。レンズユニット部２は、ズームレンズとフォーカスレンズとを有する。レンズユニット部２は、被写体からの光に基づく被写体像を固体撮像装置１０の受光面に形成する。レンズユニット部２を介して取り込まれた光は固体撮像装置１０の受光面に結像される。固体撮像装置１０は、受光面に結像された被写体像を撮像信号等の信号に変換し、その信号を出力する。
【０１２１】
画像信号処理装置３は、固体撮像装置１０から出力された信号に対して、予め定められた処理を行う。画像信号処理装置３によって行われる処理は、画像データへの変換、画像データの各種の補正、および画像データの圧縮などである。
【０１２２】
記録装置４は、画像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリなどを有する。記録装置４は、撮像装置７に対して着脱可能である。表示装置６は、画像信号処理装置３によって処理された画像データ、または記録装置４から読み出された画像データに基づく画像を表示する。
【０１２３】
カメラ制御装置５は、撮像装置７全体の制御を行う。カメラ制御装置５の動作は、撮像装置７に内蔵されたＲＯＭに格納されているプログラムに規定されている。カメラ制御装置５は、このプログラムを読み出して、プログラムが規定する内容に従って、各種の制御を行う。
【０１２４】
上記のように、撮像装置７は、固体撮像装置１０を有する。本発明の各態様の撮像装置は、レンズユニット部２と、画像信号処理装置３と、記録装置４と、カメラ制御装置５と、表示装置６との少なくとも１つに対応する構成を有していなくてもよい。
【０１２５】
第７の実施形態では、第１の実施形態と同様に、固体撮像装置１０は、第２の光電変換素子２１１に入射する光量を増加させることができる。
【０１２６】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明の各実施形態によれば、固体撮像装置および撮像装置は、第２の光電変換素子に入射する光量を増加させることができる。
【符号の説明】
【０１２８】
２  レンズユニット部
３  画像信号処理装置
４  記録装置
５  カメラ制御装置
６  表示装置
７  撮像装置
１０，１１，１２，１３，１４，１５  固体撮像装置
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ  第１の基板
１１０，１１０ａ  第１の半導体層
１１１  第１の光電変換素子
１１２，１１２ａ  開口部
１２０  第１の配線層
１２１  第１の配線
１２２  第１のビア
１２３  第１の層間絶縁膜
１３０，１３０ａ，１３０ｃ  反射防止膜
１４０，１４０ａ，１４０ｃ  透明樹脂層
１４１，１４１ｃ  遮光膜
１５０，１５０ａ  カラーフィルタ
１６０  第１のマイクロレンズ
１６１，１６１ｂ  第２のマイクロレンズ
１７０  透明層
２００，２００ａ，２００ｂ  第２の基板
２１０，２１０ａ，２１０ｂ  第２の半導体層
２１１，２１１ａ  第２の光電変換素子
２２０  第２の配線層
２２１  第２の配線
２２２  第２のビア
２２３  第２の層間絶縁膜
３００  接続層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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