(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の入射面又は前記入射面に平行な面に形成されている回折格子と、
前記回折格子を基準にして前記入射面側及び前記入射面と反対側の少なくとも一方に配置されるコア層と
を備え、前記入射面又は前記入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタと、
隣接する前記構造色フィルタの間の少なくとも前記コア層に配置され、電磁波を反射する反射部と
を備える撮像素子。
【請求項２】
前記反射部は、前記撮像素子の各画素において、少なくとも前記コア層の周囲を囲んでいる
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記反射部は、前記コア層と屈折率が異なる
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記反射部は、金属製である
請求項３に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記反射部は、ブラッグミラー構造を有している
請求項３に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記反射部は、誘電体ミラーである
請求項３に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記反射部は、エアギャップである
請求項３に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記反射部の幅は、５０ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下である
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記構造色フィルタは、
前記回折格子と前記コア層との間に配置され、前記コア層より屈折率が低いクラッド層を
さらに備える請求項１に記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記クラッド層の厚みは、１５０ｎｍ以下である
請求項９に記載の撮像素子。
【請求項１１】
前記コア層は、前記回折格子を基準にして前記入射面側及び前記入射面と反対側の両方に配置されている
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項１２】
前記回折格子は、格子周期が２００ｎｍ以上かつ６００ｎｍ以下である１次元回折格子又は２次元回折格子である
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項１３】
前記回折格子の厚みは、５０ｎｍ以上かつ１５０ｎｍ以下である
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項１４】
前記コア層の厚みは、５０ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下である
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項１５】
前記構造色フィルタは、ＧＭＲ（Guided Mode Resonance）フィルタである
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項１６】
前記構造色フィルタを透過した光が入射する光電変換部を
さらに備える請求項１に記載の撮像素子。
【請求項１７】
光の入射面又は前記入射面に平行な面に形成されている回折格子と、前記回折格子を基準にして前記入射面側及び前記入射面と反対側の少なくとも一方に配置されるコア層とを備え、前記入射面又は前記入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタを形成する工程と、
隣接する前記構造色フィルタの間の少なくとも前記コア層に配置され、電磁波を反射する反射部を形成する工程と
を含む撮像素子の製造方法。
【請求項１８】
撮像素子と、
前記撮像素子から出力される信号を処理する信号処理部と
を備え、
前記撮像素子は、
光の入射面又は前記入射面に平行な面に形成されている回折格子と、
前記回折格子を基準にして前記入射面側及び前記入射面と反対側の少なくとも一方に配置されるコア層と
を備え、前記入射面又は前記入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタと、
隣接する前記構造色フィルタの間の少なくとも前記コア層に配置され、電磁波を反射する反射部と
を備える電子機器。
【請求項１９】
撮像素子と、
前記撮像素子に被写体の像を結像させる光学系と、
前記撮像素子から出力される信号を処理する信号処理部と
を備え、
前記撮像素子は、
光の入射面又は前記入射面に平行な面に形成されている回折格子と、
前記回折格子を基準にして前記入射面側及び前記入射面と反対側の少なくとも一方に配置されるコア層と
を備え、前記入射面又は前記入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタと、
隣接する前記構造色フィルタの間の少なくとも前記コア層に配置され、電磁波を反射する反射部と
を備える撮像モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示に係る技術（以下、本技術とも称する）は、撮像素子、撮像素子の製造方法、電子機器、及び、撮像モジュールに関し、特に、構造色フィルタを用いる撮像素子、撮像素子の製造方法、電子機器、及び、撮像モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造色フィルタの１つであるＧＭＲ（Guided Mode Resonance）フィルタが様々な用途に用いられている。ＧＭＲフィルタは、回折格子とクラッド・コア構造を組み合わせることにより、狭い波長帯域（狭帯域）の光のみを透過することが可能な光学フィルタである（例えば、特許文献１乃至３及び非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３３３０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８０４２６号公報
【特許文献３】特開２０１２−１９０８４８号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】D. Rosenblatt、外２名、“Resonant grating waveguide structures”、IEEE Journal of Quantum Electronics、IEEE、1997年11月、Volume 33、Issue 11、p. 2038-2059
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子の波長選択フィルタにＧＭＲフィルタを用いる場合、ＧＭＲフィルタにより撮像素子が大型化することが懸念される。
【０００６】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ＧＭＲフィルタ等の光の入射面又は入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタを備える撮像素子、又は、撮像素子を備える装置を小型化できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術の第１の側面の撮像素子は、光の入射面又は前記入射面に平行な面に形成されている回折格子と、前記回折格子を基準にして前記入射面側及び前記入射面と反対側の少なくとも一方に配置されるコア層とを備え、前記入射面又は前記入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタと、隣接する前記構造色フィルタの間の少なくとも前記コア層に配置され、電磁波を反射する反射部とを備える。
【０００８】
本技術の第２の側面の撮像素子の製造方法は、光の入射面又は前記入射面に平行な面に形成されている回折格子と、前記回折格子を基準にして前記入射面側及び前記入射面と反対側の少なくとも一方に配置されるコア層とを備え、前記入射面又は前記入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタを形成する工程と、隣接する前記構造色フィルタの間の少なくとも前記コア層に配置され、電磁波を反射する反射部を形成する工程とを含む。
【０００９】
本技術の第３の側面の電子機器は、撮像素子と、前記撮像素子から出力される信号を処理する信号処理部とを備え、前記撮像素子は、光の入射面又は前記入射面に平行な面に形成されている回折格子と、前記回折格子を基準にして前記入射面側及び前記入射面と反対側の少なくとも一方に配置されるコア層とを備え、前記入射面又は前記入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタと、隣接する前記構造色フィルタの間の少なくとも前記コア層に配置され、電磁波を反射する反射部とを備える。
【００１０】
本技術の第４の側面の撮像モジュールは、撮像素子と、前記撮像素子に被写体の像を結像させる光学系と、前記撮像素子から出力される信号を処理する信号処理部とを備え、前記撮像素子は、光の入射面又は前記入射面に平行な面に形成されている回折格子と、前記回折格子を基準にして前記入射面側及び前記入射面と反対側の少なくとも一方に配置されるコア層とを備え、前記入射面又は前記入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタと、隣接する前記構造色フィルタの間の少なくとも前記コア層に配置され、電磁波を反射する反射部とを備える。
【００１１】
本技術の第１の側面においては、光の入射面又は前記入射面に平行な面において電磁波が干渉され、隣接する構造色フィルタの間において電磁波が反射される。
【００１２】
本技術の第２の側面においては、光の入射面又は前記入射面に平行な面に形成されている回折格子と、前記回折格子を基準にして前記入射面側及び前記入射面と反対側の少なくとも一方に配置されるコア層とを備え、前記入射面又は前記入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタが形成され、隣接する前記構造色フィルタの間の少なくとも前記コア層に配置され、電磁波を反射する反射部が形成される。
【００１３】
本技術の第３の側面においては、撮像素子において、光の入射面又は前記入射面に平行な面において電磁波が干渉され、隣接する構造色フィルタの間において電磁波が反射され、前記撮像素子から出力される信号が処理される。
【００１４】
本技術の第４の側面においては、撮像素子に被写体の像が結像され、前記撮像素子において、光の入射面又は前記入射面に平行な面において電磁波が干渉され、隣接する構造色フィルタの間において電磁波が反射され、前記撮像素子から出力される信号が処理される。
【発明の効果】
【００１５】
本技術の第１乃至第４の側面によれば、ＧＭＲフィルタ等の光の入射面又は入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタを備える撮像素子、又は、撮像素子を備える装置を小型化することができる。
【００１６】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一般的なＧＭＲフィルタの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】ＧＭＲフィルタの回折格子のパターンの例を示す平面図である。
【図３】ＧＭＲフィルタの格子周期に対する波長特性の例を示す図である。
【図４】ＧＭＲフィルタの格子数に対する波長特性の例を示す図である。
【図５】一般的なＧＭＲフィルタを撮像素子に適用した場合の課題を説明するための図である。
【図６】本技術が適用される撮像素子のシステム構成図である。
【図７】撮像素子の第１の実施の形態の構成例を模式的に示す断面図である。
【図８】図７のフィルタ部の拡大図である。
【図９】回折格子と反射部の位置関係を模式的に示す平面図である。
【図１０】反射部の作用を説明するための図である。
【図１１】撮像素子の第２の実施の形態の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１２】反射部を設けない場合のＧＭＲフィルタの波長特性の例を示す図である。
【図１３】反射部を設けた場合のＧＭＲフィルタの波長特性の例を示す図である。
【図１４】撮像素子の第３の実施の形態の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１５】図１４のフィルタ部の拡大図である。
【図１６】撮像素子の第４の実施の形態の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１７】撮像素子の第５の実施の形態のフィルタ部の拡大図である。
【図１８】撮像素子の第６の実施の形態の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１９】図１８のフィルタ部の拡大図である。
【図２０】撮像素子の第７の実施の形態の構成例を模式的に示す断面図である。
【図２１】図２０のフィルタ部の拡大図である。
【図２２】撮像素子の第８の実施の形態の構成例を模式的に示す断面図である。
【図２３】図２２のフィルタ部の拡大図である。
【図２４】撮像素子の製造方法を説明するための図である。
【図２５】撮像素子の製造方法を説明するための図である。
【図２６】本技術の応用例を示す図である。
【図２７】食品のうまみや鮮度を検出する場合の検出帯域の例を示す図である。
【図２８】果物の糖度や水分を検出する場合の検出帯域の例を示す図である。
【図２９】プラスチックの分別を行う場合の検出帯域の例を示す図である。
【図３０】電子機器の構成例を示すブロック図である。
【図３１】内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【図３２】カメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３３】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図３４】車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【図３５】本開示に係る技術を適用し得る固体撮像装置の構成例を示す断面図である。
【図３６】本開示に係る技術を適用し得る固体撮像装置の画素分離部の第１の構成例を示す断面図である。
【図３７】本開示に係る技術を適用し得る固体撮像装置の画素分離部の第２の構成例を示す断面図である。
【図３８】本開示に係る技術を適用し得る固体撮像装置の画素分離部の第３の構成例を示す断面図である。
【図３９】本開示に係る技術を適用し得る積層型の固体撮像装置の構成例の概要を示す図である。
【図４０】積層型の固体撮像装置の第１の構成例を示す断面図である。
【図４１】積層型の固体撮像装置の第２の構成例を示す断面図である。
【図４２】積層型の固体撮像装置の第３の構成例を示す断面図である。
【図４３】本開示に係る技術を適用し得る積層型の固体撮像装置の他の構成例を示す断面図である。
【図４４】本開示に係る技術を適用し得る複数の画素を共有する固体撮像装置の第１の構成例を示す平面図である。
【図４５】本開示に係る技術を適用し得る複数の画素を共有する固体撮像装置の第１の構成例を示す断面図である。
【図４６】4画素共有の共有画素単位の等価回路の例を示す図である。
【図４７】本開示に係る技術を適用し得る複数の画素を共有する固体撮像装置の第２の構成例を示す平面図である。
【図４８】本開示に係る技術を適用し得る複数の画素を共有する固体撮像装置の第３の構成例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称する）について図面を用いて詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．一般的なＧＭＲフィルタについて
２．第１の実施形態（クラッド・コア構造が回折格子の下層に配置され、クラッド層、コア層に反射部が設けられている例）
３．第２の実施形態（クラッド・コア構造が回折格子の上層に配置され、クラッド層、コア層に反射部が設けられている例）
４．第３の実施形態（クラッド・コア構造が回折格子の下層に配置され、コア層のみに反射部が設けられている例）
５．第４の実施形態（クラッド・コア構造が回折格子の上層に配置され、コア層のみに反射部が設けられている例）
６．第５の実施形態（反射部にブラッグミラー構造を用いた例）
７．第６の実施形態（反射部に誘電体ミラーを用いた例）
８．第７の実施形態（反射部にエアギャップを用いた例）
９．第８の実施形態（クラッド・コア構造を２層にした例）
１０．撮像素子の製造方法
１１．応用例
１２．変形例
【００１９】
＜＜１．一般的なＧＭＲフィルタについて＞＞
まず、図１乃至図５を参照して、一般的なＧＭＲフィルタについて説明する。
【００２０】
図１は、一般的なＧＭＲフィルタの構成を模式的に示す断面図である。
【００２１】
この例では、誘電体層１１、ＧＭＲフィルタ１２、及び、誘電体層１３が、上（光の入射方向）から順に積層されている。誘電体層１１は、例えば、屈折率Ｎａの誘電体からなる。誘電体層１３は、例えば、屈折率Ｎｄの誘電体からなる。
【００２２】
ＧＭＲフィルタ１２においては、回折格子１２Ａ、クラッド層１２Ｂ、及び、コア層１２Ｃが、上（光の入射方向）から順に積層されている。クラッド層１２Ｂは、例えば、屈折率Ｎｂの誘電体からなる。コア層１２Ｃは、例えば、屈折率Ｎｃの誘電体からなる。
【００２３】
誘電体層１１の屈折率Ｎａ、クラッド層１２Ｂの屈折率Ｎｂ、コア層１２Ｃの屈折率Ｎｃ、及び、誘電体層１３の屈折率Ｎｄは、例えば、次式（１）の関係を満たすように設定される。
【００２４】
Ｎｃ＞Ｎｂ又はＮｄ＞Ｎａ  ・・・（１）
【００２５】
なお、屈折率Ｎｂと屈折率Ｎｄの大小関係は、特に問わない。
【００２６】
図２Ａ及び図２Ｂは、回折格子１２Ａを上から見た場合の構成例を模式的に示す平面図である。回折格子１２Ａは、例えば、図２Ａに示されるような１次元の格子状（１次元のライン状）のパターンを有する１次元回折格子、又は、図２Ｂに示されるような２次元の格子状のパターンを有する２次元回折格子からなる。
【００２７】
なお、１次元回折格子を回折格子１２Ａに用いた場合、格子に平行な偏光成分と垂直な偏光成分とで応答特性が異なるため、電磁波の波長及び偏光に対して選択的な感度を示す偏光分光フィルタとなる。
【００２８】
回折格子１２Ａが１次元回折格子又は２次元回折格子のいずれである場合においても、隣接する格子間の間隔である格子周期Ｐｇは、例えば、次式（２）を満たすように設定される。
【００２９】
２００ｎｍ≦０．５λ／Ｎｄ＜Ｐｇ＜λ／Ｎｄ≦６００ｎｍ  ・・・（２）
【００３０】
なお、λは、ＧＭＲフィルタ１２の透過波長帯域の中心波長である。
【００３１】
そして、ＧＭＲフィルタ１２は、回折格子１２Ａ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１２Ｃ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、所定の狭帯域の光を透過する。
【００３２】
次に、図３及び図４を参照して、ＧＭＲフィルタ１２の波長特性について説明する。
【００３３】
図３は、１次元回折格子を用いたＧＭＲフィルタ１２の格子周期Ｐｇに対する波長特性の例を示している。具体的には、図３の下のグラフの横軸は波長（単位はｎｍ）を示し、縦軸は透過率（単位は任意単位）を示している。また、各波形は、回折格子１２Ａの格子周期Ｐｇを変化させた場合のＧＭＲフィルタ１２の波長特性を示している。
【００３４】
ＧＭＲフィルタ１２の透過波長帯域は、格子周期Ｐｇが短くなるほど（格子間隔が狭くなるほど）、低い波長帯域に遷移し、格子周期Ｐｇが長くなるほど（格子間隔が広くなるほど）、広い波長帯域に遷移する。
【００３５】
例えば、図３の左上に示されるＧＭＲフィルタ１２ａの回折格子１２Ａａの格子周期Ｐｇは２８０ｎｍに設定されており、右上に示されるＧＭＲフィルタ１２ｂの回折格子１２Ａｂの格子周期Ｐｇは５００ｎｍに設定されている。この場合、回折格子１２Ａａの透過波長帯域のピークは青色の光の波長帯域に現れ、回折格子１２Ａａの透過波長帯域のピークは赤から近赤外線の波長帯域に現れる。
【００３６】
図４は、１次元回折格子を用いたＧＭＲフィルタ１２の格子数に対する波長特性の例を示している。具体的には、図４Ｂは、図４ＡのＧＭＲフィルタ１２の回折格子１２Ａの格子周期を固定したまま、格子数ｎを変化させた場合のＧＭＲフィルタ１２の波長特性の例を示している。図４Ｂの横軸は波長（単位はｎｍ）を示し、縦軸は透過率（単位は任意単位）を示している。
【００３７】
ＧＭＲフィルタ１２の波長特性は、回折格子１２Ａの格子数により変化する。すなわち、格子数ｎが増えるほど、ＧＭＲフィルタ１２の透過波長帯域のピークの強度（ピーク透過強度）が高くなり、かつ、透過波長帯域の半値全幅（ＦＷＨＭ）が狭くなり、より狭帯域の波長特性が得られる。これは、回折格子１２Ａの格子数ｎを増やすことにより、高い精度で光が回折され、コア層１２Ｃに閉じ込められるからである。
【００３８】
一方、格子数ｎを増やすと、ＧＭＲフィルタ１２が大きくなる。例えば、ＧＭＲフィルタ１２をＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子に用いる場合、選択したい波長の半分程度の格子周期Ｐｇ及び１０乃至２０以上の格子数ｎの回折格子１２Ａが、各画素に必要となる。そのため、ＧＭＲフィルタ１２のサイズが大きくなり、撮像素子の小型化の妨げとなる。
【００３９】
また、ＧＭＲフィルタ１２を撮像素子に用いる場合、検出対象となる光の波長帯域（色）に応じて、波長特性が異なる複数の種類のＧＭＲフィルタ１２が画素毎に設けられる。例えば、図５Ｂに示されるように、画素３１ｃには、格子周期Ｐｇ１の回折格子１２Ａｃを備えるＧＭＲフィルタ１２ｃが設けられ、画素３１ｄには、格子周期Ｐｇ２の回折格子１２Ａｄを備えるＧＭＲフィルタ１２ｄが設けられる。
【００４０】
この場合、画素３１ｃにおいて、回折格子１２Ａｃにより選択的に回折された光が、コア層１２Ｃに閉じ込められる。また、画素３１ｄにおいて、回折格子１２Ａｄにより選択的に回折された光が、コア層１２Ｃに閉じ込められる。
【００４１】
ここで、画素３１ｃと画素３１ｄの間で、クラッド層１２Ｂ及びコア層１２Ｃが共有されているため、ＧＭＲフィルタ１２ｃとＧＭＲフィルタ１２ｄとの境界部において混色（クロストーク）が発生する。また、ＧＭＲフィルタ１２ｃとＧＭＲフィルタ１２ｄとの境界部において、回折格子１２Ａｃと回折格子１２Ａｄの格子周期が崩れるため、効果的に光回折が発生しなくなる。その結果、ＧＭＲフィルタ１２ｃ及びＧＭＲフィルタ１２ｄの波長特性が劣化する。
【００４２】
例えば、図５Ａは、画素３１ｃのＧＭＲフィルタ１２ｃ及び画素３１ｄのＧＭＲフィルタ１２ｄにおける電場強度の分布を模式的に示している。この図では、電場強度が色の濃さで表されている。そして、図内の四角で囲まれる画素３１ｃと画素３１ｄの境界部において、混色が発生していることが示されている。
【００４３】
以上のように、ＧＭＲフィルタ１２を撮像素子に用いる場合、撮像素子の大型化や、ＧＭＲフィルタ１２の波長特性の劣化が問題となる。
【００４４】
＜＜２．第１の実施形態＞＞
次に、図６乃至図１０を参照して、本技術の第１の実施形態について説明する。
【００４５】
＜撮像素子の構成例＞
まず、図６乃至図９を参照して、本技術が適用される撮像素子の構成例について説明する。
【００４６】
図６は、本技術が適用される撮像素子、例えば、Ｘ−Ｙアドレス型固体撮像素子の一種であるＣＭＯＳイメージセンサの構成の概略を示すシステム構成図である。
【００４７】
撮像素子１００は、半導体基板１０３に形成された画素アレイ部１１１と、周辺回路部とを備える。
【００４８】
周辺回路部は、例えば、垂直駆動部１１２、カラム処理部１１３、水平駆動部１１４、及び、システム制御部１１５を備える。また、周辺回路部は、信号処理系を構成するＤＳＰ（Digital Signal Processor）回路１１８、及び、画像メモリ１１９を備える。なお、周辺回路部の全部又は一部は、画素アレイ部１１１と同じ半導体基板１０３に配置されてもよいし、画素アレイ部１１１と異なる半導体基板に配置されてもよい。
【００４９】
画素アレイ部１１１には、入射光をその光量に応じた電荷量に光電変換する光電変換素子を含む図示しない単位画素（以下、単に画素とも称する）がアレイ状に配置されている。画素アレイ部１１１の光の入射面（受光面）側には、ＧＭＲフィルタを備えるフィルタ層１０２が配置され、フィルタ層１０２の上にはオンチップマイクロレンズ１０１が配置されている。画素アレイ部１１１にはさらに、行列状の画素配列に対して行ごとに画素駆動線１１６が図の左右方向（画素行の画素配列方向／水平方向）に沿って配線され、列ごとに垂直信号線１１７が図の上下方向（画素列の画素配列方向／垂直方向）に沿って形成されている。
【００５０】
画素駆動線１１６の一端は、垂直駆動部１１２の各行に対応した出力端に接続されている。なお、図６では、画素駆動線１１６を画素行毎に１本ずつ示しているが、各画素行に画素駆動線１１６を２本以上設けてもよい。
【００５１】
垂直駆動部１１２は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成されている。ここでは、具体的な構成については図示を省略するが、垂直駆動部１１２は、読出し走査系と掃出し走査系とを含んでいる。
【００５２】
読出し走査系は、信号を読み出す単位画素について行単位で順に選択走査を行う。一方、掃出し走査系は、読出し走査系によって読出し走査が行われる読出し行に対し、その読出し走査よりもシャッタスピードの時間分だけ先行してその読出し行の単位画素の光電変換素子から不要な電荷を掃き出す（リセットする）掃出し走査を行う。この掃出し走査系による不要電荷の掃き出し（リセット）により、いわゆる電子シャッタ動作が行われる。ここで、電子シャッタ動作とは、光電変換素子の光電荷を捨てて、新たに露光を開始する（光電荷の蓄積を開始する）動作のことを言う。読出し走査系による読出し動作によって読み出される信号は、その直前の読出し動作又は電子シャッタ動作以降に入射した光量に対応する。そして、直前の読出し動作による読出しタイミングまたは電子シャッタ動作による掃出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、単位画素における光電荷の蓄積時間（露光時間）となる。
【００５３】
垂直駆動部１１２によって選択走査された画素行の各単位画素から出力される信号は、垂直信号線１１７の各々を通してカラム処理部１１３に供給される。
【００５４】
カラム処理部１１３は、画素アレイ部１１１の画素列ごとに、選択行の各画素から出力されるアナログの画素信号に対してあらかじめ定められた信号処理を行う。カラム処理部１１３での信号処理としては、例えばＣＤＳ（Correlated Double Sampling；相関二重サンプリング）処理が挙げられる。ＣＤＳ処理は、選択行の各画素から出力されるリセットレベルと信号レベルとを取り込み、これらのレベル差を取ることによって１行分の画素の信号を得るとともに、画素の固定パターンノイズを除去する処理である。カラム処理部１１３に、アナログの画素信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換機能を持たせることも可能である。
【００５５】
水平駆動部１１４は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、カラム処理部１１３の画素列に対応した回路部分を順番に選択走査する。この水平駆動部１１４による選択走査により、カラム処理部１１３で画素列ごとに信号処理された画素信号が順番に外部へ出力される。すなわち、フィルタ層１０２のカラーコーディング（色配列）に対応した画素信号がそのままＲＡＷデータ（生データ）として出力される。
【００５６】
システム制御部１１５は、外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータなどを受け取り、また、撮像素子１００の内部情報などのデータを出力する。システム制御部１１５は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に垂直駆動部１１２、カラム処理部１１３、水平駆動部１１４などの駆動制御を行う。
【００５７】
ＤＳＰ回路１１８は、カラム処理部１１３から出力される、例えば１フレーム分の画像データを画像メモリ１１９に一時的に蓄え、画像メモリ１１９に蓄えられた画素情報を基にデモザイク処理等を実行する。デモザイク処理とは、単色の色情報しか持たない各画素の信号に対して、その周辺画素の信号から足りない色情報を集め与えることで色情報を補完してフルカラー画像を作り出す処理である。
【００５８】
図７は、図６の撮像素子１００の第１の実施形態である撮像素子１００ａの構成例を模式的に示す断面図である。図８は、撮像素子１００ａのフィルタ層１０２ａを拡大した図である。図９は、フィルタ層１０２ａの回折格子２２２Ａと反射部２２４の位置関係を模式的に示す平面図である。
【００５９】
なお、図７においては、撮像素子１００ａの画素アレイ部１１１に配置される画素２０１ａが２つのみ図示されているが、実際には３以上の画素２０１ａが２次元の方向にアレイ状に配置される。
【００６０】
各画素２０１ａにおいては、オンチップマイクロレンズ１０１、フィルタ層１０２ａ、半導体基板１０３、及び、配線層１０４が上（光の入射方向）から順に積層されている。すなわち、撮像素子１００ａは、半導体基板１０３の入射面とは反対側に面に配線層１０４が積層されている裏面照射型の撮像素子である。
【００６１】
フィルタ層１０２ａにおいては、誘電体からなる層間絶縁膜２２１、ＧＭＲフィルタ２２２ａ、及び、誘電体からなる層間絶縁膜２２３が上から順に積層されている。
【００６２】
ＧＭＲフィルタ２２２ａにおいては、回折格子２２２Ａ、クラッド層２２２Ｂ、及び、コア層２２２Ｃが図内の上から順に積層されている。すなわち、ＧＭＲフィルタ２２２ａは、回折格子２２２Ａと、クラッド層２２２Ｂ及びコア層２２２Ｃからなるクラッド・コア構造とを備える。クラッド・コア構造は、回折格子２２２Ａを基準にしてＧＭＲフィルタ２２２ａの入射面の反対側に配置されている。
【００６３】
回折格子２２２Ａは、例えば、図９Ａに示される１次元回折格子、又は、図９Ｂに示される２次元回折格子により構成され、ＧＭＲフィルタ２２２ａの入射面において、入射光（電磁波）の回折及び干渉を行う。
【００６４】
回折格子２２２Ａには、例えば、金属薄膜が用いられる。より具体的には、例えば、Ａｌ若しくはＡｌを主成分とする合金、又は、Ｃｕ若しくはＣｕを主成分とする合金からなる薄膜が用いられる。或いは、例えば、回折格子２２２Ａには、高屈折率の誘電体素材、又は、高屈折率素材が用いられる。
【００６５】
回折格子２２２Ａの厚みは、例えば、ＧＭＲフィルタ２２２ａの性能、厚み、製造工程等を考慮して、５０ｎｍ以上かつ１５０ｎｍ以下の範囲内に設定される。回折格子２２２Ａの格子周期Ｐｇは、例えば、上述した式（２）の条件を満たすように設定される。なお、格子周期Ｐｇを２００ｎｍ以上かつ６００ｎｍ以下の範囲に設定することにより、回折格子２２２Ａが、紫外光から近赤外光までの波長帯域の光に対応することが可能になる。
【００６６】
クラッド層２２２Ｂには、例えば、ＳｉＯ２が用いられる。クラッド層２２２Ｂの厚みは、例えば、ＧＭＲフィルタ２２２ａの性能、厚み、製造工程等を考慮して、１５０ｎｍ以下に設定される。なお、クラッド層２２２Ｂが厚くなるほど、ＧＭＲフィルタ２２２ａの半値全幅が狭くなる。また、クラッド層２２２Ｂを省略すること（クラッド層２２２Ｂの厚みを０にすること）も可能である。
【００６７】
コア層２２２Ｃは、例えば、ＳｉＮ、二酸化タンタル、又は、チタニウムオキサイド等を用いた導波路構造又は導光板構造を有する層である。コア層２２２Ｃの厚みは、例えば、ＧＭＲフィルタ２２２ａの性能、厚み、製造工程等を考慮して、５０ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の範囲内に設定される。
【００６８】
ここで、層間絶縁膜２２１の屈折率をＮａとし、クラッド層２２２Ｂの屈折率をＮｂとし、コア層２２２Ｃの屈折率をＮｃとし、層間絶縁膜２２３の屈折率をＮｄとすると、屈折率Ｎａ乃至屈折率Ｎｄは、上述した式（１）の関係を満たすように設定される。なお、屈折率Ｎｂと屈折率Ｎｄの大小関係は問わない。
【００６９】
また、図７乃至図９に示されるように、各画素２０１ａにおいて、クラッド層２２２Ｂ及びコア層２２２Ｃの周囲を囲むように、反射部２２４が形成されている。反射部２２４は、例えば、少なくともコア層２２２Ｃと屈折率が異なり、電磁波を反射するようにミラー加工が施された金属からなる。この反射部２２４により、隣接する画素２０１ａ間において、クラッド層２２２Ｂ及びコア層２２２Ｃが光学的に分離される。また、反射部２２４の幅は、例えば、ＧＭＲフィルタ２２２ａの性能、製造工程等を考慮して、５０ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下の範囲内に設定される。
【００７０】
さらに、フィルタ層１０２ａの半導体基板１０３の入射面付近において、画素２０１ａの周囲を囲むように遮光膜２２５が形成されている。
【００７１】
半導体基板１０３内には、光電変換部を構成するフォトダイオード（ＰＤ）２３１が各画素２０１ａに配置されている。また、隣接する画素２０１ａ間において、半導体基板１０３の入射面から延びるトレンチ状の素子分離部２３２が形成されている。さらに、半導体基板１０３の入射面及び素子分離部２３２の周囲には、反射防止膜２３３が形成されている。
【００７２】
配線層１０４の層間膜内には、電極２４１や１層以上の金属配線２４２が設けられている。
【００７３】
＜反射部２２４の作用＞
次に、図１０を参照して、反射部２２４の作用について説明する。
【００７４】
オンチップマイクロレンズ１０１及び層間絶縁膜２２１を介して、回折格子２２２Ａに入射した光は、回折格子２２２Ａにより選択的に回折され、クラッド層２２２Ｂを介して、コア層２２２Ｃに入射し、特定の波長の光がコア層２２２Ｃに閉じ込められる。ここで、コア層２２２Ｃの両端が反射部２２４により終端されているため、反射部２２４間で定在波が生じる。
【００７５】
そして、コア層２２２Ｃにおいて定在波が生じることにより、ＧＭＲフィルタ２２２ａは、回折格子２２２Ａの格子数が少なくても、格子数が多いＧＭＲフィルタと等価な波長特性を得ることができる。従って、ＧＭＲフィルタ２２２ａを小さくすることができ、その結果、撮像素子１００ａを小型化することができる。
【００７６】
また、反射部２２４により、隣接する画素２０１ａの間、特に、波長特性（透過波長帯域）が異なるＧＭＲフィルタ２２２ａの間において、コア層２２２Ｃを媒介とする光学的なクロストークの伝播を抑制し、混色の発生を抑制することができる。
【００７７】
なお、コア層２２２Ｃの両端の反射部２２４間の間隔Ｗは、例えば、次式（３）の条件を満たすように設定される。
【００７８】
Ｗ＝Ｍ×λ／Ｎｃ  ・・・（３）
【００７９】
なお、λは、コア層２２２Ｃで発生する定在波の波長である。Ｍは、整数である。
【００８０】
＜＜３．第２の実施形態＞＞
次に、図１１乃至図１３を参照して、本技術の第２の実施形態について説明する。
【００８１】
＜撮像素子の構成例＞
図１１は、撮像素子１００の第２の実施形態である撮像素子１００ｂの構成例を模式的に示す断面図である。なお、図中、図７の撮像素子１００ａと対応する部分には同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００８２】
撮像素子１００ｂは、撮像素子１００ａと比較して、画素２０１ａの代わりに画素２０１ｂを備える点が異なる。画素２０１ｂは、画素２０１ａと比較して、フィルタ層１０２ａの代わりにフィルタ層１０２ｂを備える点が異なる。フィルタ層１０２ｂは、フィルタ層１０２ａと比較して、ＧＭＲフィルタ２２２ａの代わりにＧＭＲフィルタ２２２ｂが設けられている点、及び、反射部２２４の位置が異なっている。
【００８３】
具体的には、ＧＭＲフィルタ２２２ｂは、ＧＭＲフィルタ２２２ａと各層の層順が逆になっている。すなわち、ＧＭＲフィルタ２２２ｂにおいては、上からコア層２２２Ｃ、クラッド層２２２Ｂ、及び、回折格子２２２Ａの順に積層されている。すなわち、ＧＭＲフィルタ２２２ｂにおいては、クラッド層２２２Ｂ及びコア層２２２Ｃからなるクラッド・コア構造が、回折格子２２２Ａを基準にしてＧＭＲフィルタ２２２ｂの入射面側に配置されている。また、回折格子２２２Ａは、ＧＭＲフィルタ２２２ｂの入射面と平行な面において、入射光の回折及び干渉を行う。
【００８４】
また、各画素２０１ｂ内において、画素２０１ａと同様に、コア層２２２Ｃ及びクラッド層２２２Ｂの周囲を囲むように反射部２２４が配置されている。これにより、隣接する画素２０１ｂ間において、コア層２２２Ｃ及びクラッド層２２２Ｂが光学的に分離される。
【００８５】
＜反射部２２４の効果の具体例＞
ここで、図１２及び図１３を参照して、反射部２２４を設けない場合と反射部２２４を設けた場合のＧＭＲフィルタ２２２ｂの波長特性を比較する。
【００８６】
図１２Ａは、反射部２２４を設けない場合のＧＭＲフィルタ２２２ｂにおける電場強度の分布を、図５Ａと同様に示している。図１２Ｂは、反射部２２４を設けない場合のＧＭＲフィルタ２２２ｂの波長特性を示している。横軸が波長を示し、縦軸が透過率を示している。
【００８７】
一方、図１３Ａは、反射部２２４を設けた場合のＧＭＲフィルタ２２２ｂにおける電場強度の分布を、図１２Ａと同様に示している。図１３Ｂは、反射部２２４を設けた場合のＧＭＲフィルタ２２２ｂの波長特性を、図１２Ｂと同様に示している。
【００８８】
図１２及び図１３を比較して明らかなように、反射部２２４を設けた方が、ピーク透過強度が高くなり、透過波長帯域の半値全幅が狭くなる。すなわち、反射部２２４を設けることにより、より狭帯域の波長特性が得られる。
【００８９】
以上のように、撮像素子１００ａ又は撮像素子１００ｂにおいて、反射部２２４を設けることにより、ＧＭＲフィルタ２２２ａ又はＧＭＲ２２２ｂの波長特性を良好に保ちつつ、ＧＭＲフィルタ２２２ａ又はＧＭＲ２２２ｂを小型化することができる。その結果、撮像素子１００ａ又は撮像素子１００ｂにより得られる画像の画質を良好に保ちつつ、撮像素子１００ａ又は撮像素子１００ｂを小型化することができる。
【００９０】
＜＜４．第３の実施形態＞＞
次に、図１４及び図１５を参照して、本技術の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態と比較して、反射部の位置が異なる。
【００９１】
図１４は、撮像素子１００の第３の実施形態である撮像素子１００ｃの構成例を模式的に示す断面図である。図１５は、撮像素子１００ｃのフィルタ層１０２ｃを拡大した図である。なお、図１４において、図７の撮像素子１００ａと対応する部分には同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。また、図１５において、図８のフィルタ層１０２ａと対応する部分には同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００９２】
撮像素子１００ｃは、撮像素子１００ａと比較して、画素２０１ａの代わりに画素２０１ｃを備える点が異なる。画素２０１ｃは、画素２０１ａと比較して、フィルタ層１０２ａの代わりにフィルタ層１０２ｃを備える点が異なる。フィルタ層１０２ｃは、フィルタ層１０２ａと比較して、反射部２２４の代わりに反射部２５１を備える点が異なる。
【００９３】
反射部２５１は、反射部２２４と異なり、各画素２０１ｃにおいてコア層２２２Ｃの周囲のみを囲んでおり、クラッド層２２２Ｂは囲んでいない。すなわち、隣接する画素２０１ｃ間において、反射部２５１によりコア層２２２Ｃのみが光学的に分離され、クラッド層２２２Ｂは分離されていない。
【００９４】
このように、コア層２２２Ｃのみを囲むように反射部２５１を形成しても、図１５に示されるように、コア層２２２Ｃにおいて定在波が生じ、第１及び第２の実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００９５】
＜＜５．第４の実施形態＞＞
次に、図１６を参照して、本技術の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、第２の実施形態と比較して、反射部が設けられる範囲が異なる。
【００９６】
図１６は、撮像素子１００の第３の実施形態である撮像素子１００ｄの構成例を模式的に示す断面図である。なお、図中、図１１の撮像素子１００ｂ及び図１４の撮像素子１００ｃと対応する部分には同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００９７】
撮像素子１００ｄは、撮像素子１００ｂと比較して、画素２０１ｂの代わりに画素２０１ｄを備える点が異なる。画素２０１ｄは、画素２０１ｂと比較して、フィルタ層１０２ｂの代わりにフィルタ層１０２ｄを備える点が異なる。フィルタ層１０２ｄは、フィルタ層１０２ｂと比較して、反射部２２４の代わりに反射部２５１を備える点が異なる。
【００９８】
反射部２５１は、図１４の撮像素子１００ｃの反射部２５１と同様に、各画素２０１ｄのコア層２２２Ｃの周囲のみを囲んでおり、クラッド層２２２Ｂは囲んでいない。すなわち、隣接する画素２０１ｄ間において、反射部２５１によりコア層２２２Ｃのみが光学的に分離され、クラッド層２２２Ｂは分離されていない。
【００９９】
このように、コア層２２２Ｃのみを囲むように反射部２５１を形成しても、第３の実施形態と同様に、第１及び第２の実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【０１００】
＜＜６．第５の実施形態＞＞
次に、図１７を参照して、本技術の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は、第３の実施形態と比較して、反射部の構造が異なる。
【０１０１】
図１７は、撮像素子１００の第５の実施形態である撮像素子１００ｅ（不図示）のフィルタ層１０２ｅの構成例を模式的に示す断面図である。なお、図中、図１５のフィルタ層１０２ｃと対応する部分には同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１０２】
フィルタ層１０２ｅは、フィルタ層１０２ｃと比較して、反射部２５１の代わりに反射部２７１を備える点が異なる。
【０１０３】
反射部２７１は、ブラッグミラー構造を有している。このように、ブラッグミラー構造からなる反射部２７１を用いても、上述した実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【０１０４】
なお、図１６の撮像素子１００ｄにおいて、反射部２５１の代わりに、ブラッグミラー構造からなる反射部２７１を設けることも可能である。
【０１０５】
＜＜７．第６の実施形態＞＞
次に、図１８及び図１９を参照して、本技術の第６の実施形態について説明する。第６の実施形態は、上述した実施形態と比較して、反射部の位置及び素材が異なる。
【０１０６】
図１８は、撮像素子１００の第６の実施形態である撮像素子１００ｆの構成例を模式的に示す断面図である。図１９は、撮像素子１００ｆのフィルタ層１０２ｆを拡大した図である。なお、図１８及び図１９において、図１１の撮像素子１００ｂと対応する部分には同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１０７】
撮像素子１００ｆは、撮像素子１００ｂと比較して、画素２０１ｂの代わりに画素２０１ｆを備える点が異なる。画素２０１ｆは、画素２０１ｂと比較して、フィルタ層１０２ｂの代わりにフィルタ層１０２ｆを備える点が異なる。フィルタ層１０２ｆは、フィルタ層１０２ｂと比較して、反射部２２４の代わりに反射部３０１を備える点が異なる。
【０１０８】
反射部３０１は、例えば、コア層２２２Ｃより反射率が高い誘電体（例えば、シリコン窒化膜、ＴｉＯ２等）にミラー加工を施した誘電体ミラーからなる。例えば、反射部３０１は、フィルタ層１０２ｆの入射面から回折格子２２２Ａの入射面まで達し、各画素２０１ｆの層間絶縁膜２２１、コア層２２２Ｃ、及び、クラッド層２２２Ｂの周囲を囲むトレンチに、高屈折率の誘電体を充填することに形成される。
【０１０９】
このように、反射部３０１を高屈折率の誘電体ミラーにより構成しても、上述した実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
なお、例えば、コア層２２２Ｃより反射率が低い誘電体（例えば、シリコン酸化膜等）を用いた誘電体ミラーを反射部３０１に用いることも可能である。
【０１１１】
＜＜８．第７の実施形態＞＞
次に、図２０及び図２１を参照して、本技術の第７の実施形態について説明する。第７の実施形態は、第６の実施形態と比較して、反射部の構成又は素材が異なる。
【０１１２】
図２０は、撮像素子１００の第７の実施形態である撮像素子１００ｇの構成例を模式的に示す断面図である。図２１は、撮像素子１００ｇのフィルタ層１０２ｇを拡大した図である。なお、図２０において、図１８の撮像素子１００ｆと対応する部分には同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。また、図２１において、図１９のフィルタ層１０２ｆと対応する部分には同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１１３】
撮像素子１００ｇは、撮像素子１００ｆと比較して、画素２０１ｆの代わりに画素２０１ｇを備える点が異なる。画素２０１ｇは、画素２０１ｆと比較して、フィルタ層１０２ｆの代わりにフィルタ層１０２ｇを備える点が異なる。フィルタ層１０２ｇは、フィルタ層１０２ｆと比較して、反射部３０１の代わりに反射部３２１を備える点が異なる。
【０１１４】
反射部３２１は、フィルタ層１０２ｇの入射面から回折格子２２２Ａの入射面まで達し、各画素２０１ｇの層間絶縁膜２２１、コア層２２２Ｃ、及び、クラッド層２２２Ｂの周囲を囲むトレンチ（エアギャップ）からなる。
【０１１５】
なお、このトレンチにシリコン酸化膜より屈折率の低い素材（低屈折率素材）を充填するようにしてもよい。
【０１１６】
このように、反射部３２１をエアギャップ又は低屈折率素材により構成しても、上述した実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
＜＜９．第８の実施形態＞＞
次に、図２２を参照して、本技術の第８の実施形態について説明する。第８の実施形態は、回折格子２２２Ａの上下にそれぞれクラッド・コア構造が設けられている点が、他の実施形態と異なる。
【０１１８】
図２２は、撮像素子１００の第８の実施形態である撮像素子１００ｈの構成例を模式的に示す断面図である。なお、図２２において、図１４の撮像素子１００ｃと対応する部分には同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１１９】
撮像素子１００ｈは、撮像素子１００ｃと比較して、画素２０１ｃの代わりに画素２０１ｈを備える点が異なる。画素２０１ｈは、画素２０１ｃと比較して、フィルタ層１０２ｃの代わりにフィルタ層１０２ｈを備える点が異なる。フィルタ層１０２ｈは、フィルタ層１０２ｃと比較して、ＧＭＲフィルタ２２２ａの代わりにＧＭＲフィルタ２２２ｃが設けられ、反射部２５１−１及び反射部２５１−２が設けられている点が異なる。
【０１２０】
ＧＭＲフィルタ２２２ｃにおいては、コア層２２２Ｃ−１、クラッド層２２２Ｂ−１、回折格子２２２Ａ、クラッド層２２２Ｂ−２、及び、コア層２２２Ｃ−２が上から順に積層されている。すなわち、ＧＭＲフィルタ２２２ｃにおいては、クラッド層２２２Ｂ−１とコア層２２２Ｃ−１からなるクラッド・コア構造、及び、クラッド層２２２Ｂ−２とコア層２２２Ｃ−２からなるクラッド・コア構造が、回折格子２２２Ａの上下に回折格子２２２Ａを挟むように配置されている。
【０１２１】
また、各画素２０１ｈにおいて、コア層２２２Ｃ−１の周囲を囲むように反射部２５１−１が形成されており、コア層２２２Ｃ−２の周囲を囲むように反射部２５１−２が形成されている。すなわち、隣接する画素２０１ｈ間において、反射部２５１−１によりコア層２２２Ｃ−１が光学的に分離され、反射部２５１−２によりコア層２２２Ｃ−２が光学的に分離されている。
【０１２２】
このように、ＧＭＲフィルタ２２２ｃにおいて、クラッド・コア構造を２層構造にすることも可能である。また、各コア層２２２Ｃを反射部２５１により囲むことにより、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２３】
なお、例えば、第１及び第２の実施形態と同様に、反射部２５１−１がクラッド層２２２Ｂ−１の周囲も囲み、反射部２５１−２がクラッド層２２２Ｂ−２の周囲も囲むようにしてもよい。
【０１２４】
また、例えば、反射部２５１−１及び反射部２５１−２に、第５の実施形態のようにブラッグミラー構造を用いたり、第６の実施形態のように、高屈折率又は低屈折率の誘電体ミラーを用いたり、第７の実施形態のように、エアギャップ又は低屈折率素材を用いてもよい。
【０１２５】
＜＜１０．撮像素子の製造方法＞＞
次に、図２４及び図２５を参照して、図１４の撮像素子１００ｃの製造方法のうち、フィルタ層１０２ｃ以降の製造方法の例について説明する。なお、図２４及び図２５では、フィルタ層１０２ｃの製造の説明に必要な部分のみを図示しており、他の部分の図示は適宜省略している。また、フィルタ層１０２ｃの遮光膜２２５を形成する工程の説明は省略する。
【０１２６】
ステップＳ１において、ＰＤ２３１が形成されている半導体基板１０３の入射面に酸化膜が成膜された後、平坦化される。これにより、層間絶縁膜２２３が形成される。
【０１２７】
ステップＳ２において、層間絶縁膜２２３の表面にメタルが成膜された後、各画素２０１ｃの周囲を囲むように加工される。さらに、加工後のメタルに対してミラー加工が施される。これにより、反射部２５１が形成される。
【０１２８】
ステップＳ３において、例えば、ＳｉＮ、二酸化タンタル、又は、チタニウムオキサイド等の部材が、反射部２５１の間に埋め込まれる。これにより、コア層２２２Ｃが形成される。
【０１２９】
ステップＳ４において、コア層２２２Ｃ及び反射部２５１の表面に酸化膜（例えば、ＳｉＯ２）が成膜された後、平坦化される。これにより、クラッド層２２２Ｂが形成される。
【０１３０】
ステップＳ５において、クラッド層２２２Ｂの表面にメタルが成膜された後、１次元又は２次元の格子状に加工される。これにより、回折格子２２２Ａが形成され、ＧＭＲフィルタ２２２ａが形成される。
【０１３１】
ステップＳ６において、回折格子２２２Ａの格子間に酸化膜が埋め込まれるとともに、回折格子２２２Ａの表面にも酸化膜が成膜されるとともに平坦化される。これにより、層間絶縁膜２２１が形成される。
【０１３２】
ステップＳ７において、層間絶縁膜２２１の表面にオンチップマイクロレンズ１０１が形成される。
【０１３３】
以上のようにして、撮像素子１００ｃのオンチップマイクロレンズ１０１及びフィルタ層１０２ｃが形成される。
【０１３４】
＜＜１１．応用例＞＞
次に、本技術の応用例について説明する。
【０１３５】
＜本技術の応用例＞
例えば、本技術は、図２６に示されるように、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングする様々なケースに応用することができる。
【０１３６】
・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供され装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
【０１３７】
以下、より具体的な応用例について説明する。
【０１３８】
例えば、上述した各実施形態の撮像素子１００のフィルタ層１０２のＧＭＲフィルタ２２２の透過帯域を調整することにより、撮像素子１００の各画素が検出する光の波長帯域（以下、検出帯域と称する）を調整することができる。そして、各画素の検出帯域を適切に設定することにより、撮像素子１００を様々な用途に用いることができる。
【０１３９】
例えば、図２７は、食品のうまみや鮮度を検出する場合の検出帯域の例が示されている。
【０１４０】
例えば、マグロや牛肉等のうまみ成分を示すミオグロビンを検出する場合の検出帯域のピーク波長は５８０〜６３０ｎｍの範囲内であり、半値幅は３０〜５０ｎｍの範囲内である。マグロや牛肉等の鮮度を示すオレイン酸を検出する場合の検出帯域のピーク波長は９８０ｎｍであり、半値幅は５０〜１００ｎｍの範囲内である。小松菜などの葉物野菜の鮮度を示すクロロフィルを検出する場合の検出帯域のピーク波長は６５０〜７００ｎｍの範囲内であり、半値幅は５０〜１００ｎｍの範囲内である。
【０１４１】
図２８は、果物の糖度や水分を検出する場合の検出帯域の例が示されている。
【０１４２】
例えば、メロンの一品種であるらいでんの糖度を示す果肉光路長を検出する場合の検出帯域のピーク波長は８８０ｎｍであり、半値幅は２０〜３０ｎｍの範囲内である。らいでんの糖度を示すショ糖を検出する場合の検出帯域のピーク波長は９１０ｎｍであり、半値幅は４０〜５０ｎｍの範囲内である。メロンの他の品種であるらいでんレッドの糖度を示すショ糖を検出する場合の検出帯域のピーク波長は９１５ｎｍであり、半値幅は４０〜５０ｎｍの範囲内である。らいでんレッドの糖度を示す水分を検出する場合の検出帯域のピーク波長は９５５ｎｍであり、半値幅は２０〜３０ｎｍの範囲内である。
【０１４３】
りんごの糖度の糖度を示すショ糖を検出する場合の検出帯域のピーク波長は９１２ｎｍであり、半値幅は４０〜５０ｎｍの範囲内である。みかんの水分を示す水を検出する場合の検出帯域のピーク波長は８４４ｎｍであり、半値幅は３０ｎｍである。みかんの糖度を示すショ糖を検出する場合の検出帯域のピーク波長は９１４ｎｍであり、半値幅は４０〜５０ｎｍの範囲内である。
【０１４４】
図２９は、プラスチックの分別を行う場合の検出帯域の例が示されている。
【０１４５】
例えば、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）を検出する場合の検出帯域のピーク波長は１６６９ｎｍであり、半値幅は３０〜５０ｎｍの範囲内である。ＰＳ（Poly Styrene）を検出する場合の検出帯域のピーク波長は１６８８ｎｍであり、半値幅は３０〜５０ｎｍの範囲内である。ＰＥ（Poly Ethylene）を検出する場合の検出帯域のピーク波長は１７３５ｎｍであり、半値幅は３０〜５０ｎｍの範囲内である。ＰＶＣ（Poly Vinyl Cloride）を検出する場合の検出帯域のピーク波長は１７１６〜１７２６ｎｍの範囲内であり、半値幅は３０〜５０ｎｍの範囲内である。ＰＰ（Polyepropylene）を検出する場合の検出帯域のピーク波長は１７１６〜１７３５ｎｍの範囲内であり、半値幅は３０〜５０ｎｍの範囲内である。
【０１４６】
また、例えば、本技術は、切り花の鮮度管理に適用することができる。
【０１４７】
さらに、例えば、本技術は、食品に混入している異物検査に適用することができる。例えば、本技術は、アーモンド、ブルーベリー、クルミ等のナッツや果物類に混入している皮、殻、石、葉、枝、木片等の異物の検出に適用することができる。また、例えば、本技術は、加工食品や飲料等に混入しているプラスチック片等の異物の検出に適用することができる。
【０１４８】
さらに、例えば、本技術は、植生の指標であるＮＤＶＩ（Normalized Difference Vegetation Index）の検出に適用することができる。
【０１４９】
また、例えば、本技術は、人の肌のヘモグロビン由来の波長５８０ｎｍ付近の分光形状、及び、人肌に含まれるメラニン色素由来の波長９６０ｎｍ付近の分光形状のどちらか一方、又は、両者に基づいて、人の検出に適用することができる。
【０１５０】
さらに、例えば、本技術は、生体検知（生体認証）、ユーザインタフェース、サイン等の偽造防止及び監視等に適用することができる。
【０１５１】
＜電子機器への応用例＞
図３０は、本技術を適用した電子機器の構成例を示している。
【０１５２】
電子機器４００は、光学系構成部４０１、駆動部４０２、撮像素子４０３、及び、信号処理部４０４を備える。
【０１５３】
光学系構成部４０１は、光学レンズなどから構成され、被写体の光学像を撮像素子４０３に入射させる。駆動部４０２は、撮像素子４０３の内部の駆動に関する各種のタイミング信号を生成、出力することにより撮像素子４０３の駆動を制御する。信号処理部４０４は、撮像素子４０３から出力される画像信号に対して所定の信号処理を施し、その信号処理結果に応じた処理を実行する。また、信号処理部４０４は、信号処理結果の画像信号を後段に出力して、例えば、固体メモリなどの記録媒体に記録したり、所定のネットワークを介し、所定のサーバに転送したりする。
【０１５４】
ここで、上述した各実施形態の撮像素子１００を撮像素子４０３として用いることにより、電子機器４００の小型化や、撮像される画像の高画質化を実現することができる。
【０１５５】
＜撮像モジュールへの応用例＞
また、本技術は、例えば、撮像装置等の各種の電子機器に用いる撮像モジュールに適用することが可能である。撮像モジュールは、例えば、撮像素子１００、撮像素子１００に被写体の像を結像させる光学系（例えば、レンズ等）、及び、撮像素子１００から出力される信号を処理する信号処理部（例えば、ＤＳＰ）を備える。
【０１５６】
＜内視鏡手術システムへの応用例＞
また、例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１５７】
図３１は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【０１５８】
図３１では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
【０１５９】
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
【０１６０】
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
【０１６１】
カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：  Ｃａｍｅｒａ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１１２０１に送信される。
【０１６２】
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
【０１６３】
表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
【０１６４】
光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
【０１６５】
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
【０１６６】
処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
【０１６７】
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
【０１６８】
また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
【０１６９】
また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Ｎａｒｒｏｗ  Ｂａｎｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
【０１７０】
図３２は、図３１に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
【０１７１】
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
【０１７２】
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
【０１７３】
撮像部１１４０２は、撮像素子で構成される。撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
【０１７４】
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
【０１７５】
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
【０１７６】
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
【０１７７】
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
【０１７８】
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Ａｕｔｏ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能、ＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）機能及びＡＷＢ（Ａｕｔｏ  Ｗｈｉｔｅ  Ｂａｌａｎｃｅ）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
【０１７９】
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
【０１８０】
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
【０１８１】
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
【０１８２】
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
【０１８３】
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
【０１８４】
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
【０１８５】
カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
【０１８６】
ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
【０１８７】
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用され得る。具体的には、例えば、上述した各実施形態の撮像素子１００を撮像部１０４０２に適用することができる。これにより、例えば、より画質の優れた術部画像を得ることができ、術者が術部を確実に確認することが可能になる。また、例えば、撮像部１０４０２を小型化することができる。
【０１８８】
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
【０１８９】
＜移動体への応用例＞
さらに、例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【０１９０】
図３３は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
【０１９１】
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図３３に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１２０５３が図示されている。
【０１９２】
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
【０１９３】
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【０１９４】
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
【０１９５】
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
【０１９６】
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
【０１９７】
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｉｖｅｒ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１９８】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０１９９】
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
【０２００】
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図３３の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
【０２０１】
図３４は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【０２０２】
図３４では、車両１２１００は、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
【０２０３】
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０２０４】
なお、図３４には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【０２０５】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
【０２０６】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
【０２０７】
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
【０２０８】
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
【０２０９】
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、例えば、上述した各実施形態の撮像素子１００を撮像部１２０３１に適用することができる。これにより、例えば、より画質の優れた撮影画像を得ることができ、車外の状況の検出精度等が向上する。また、例えば、撮像部１２０３１を小型化することができる。
【０２１０】
＜＜１２．変形例＞＞
以下、上述した本技術の実施形態の変形例について説明する。
【０２１１】
以上の説明では、各画素間に反射部を設ける例を示したが、例えば、同じ波長特性のＧＭＲフィルタが設けられている画素間においては、反射部を設けずに、コア層を共有することも可能である。
【０２１２】
また、一次元回折格子を用いる場合、定在波が生じる方向に対して垂直な方向、例えば、図９Ａ内の上下方向においては、反射部を設けないようにすることも可能である。
【０２１３】
さらに、例えば、ＧＭＲフィルタの上層（光が入射する側）にカラーフィルタやバンドパスフィルタ等を設けて、ＧＭＲフィルタに入射する光の波長を制限するようにしてもよい。
【０２１４】
また、以上の説明では、本技術をＧＭＲフィルタに適用する例を示したが、本技術は、ＧＭＲフィルタのように光の入射面又は入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する他の構造色フィルタに適用することも可能である。例えば、本技術は、ホールアレイ構造又はドットアレイ構造のプラズモンフィルタに適用することが可能である。
【０２１５】
さらに、以上の説明では、裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサを撮像素子の例として挙げたが、本技術は、波長選択フィルタを用いる各種の撮像素子に適用することができる。
【０２１６】
例えば、本技術は、表面照射型のＣＭＯＳイメージセンサや、ＣＣＤイメージセンサにも適用することができる。
【０２１７】
また、本技術は、以下に例示する固体撮像装置（撮像素子）にも適用することができる。
【０２１８】
＜本開示に係る技術を適用し得る固体撮像装置の断面構成例＞
【０２１９】
図３５は、本開示に係る技術を適用し得る固体撮像装置の構成例を示す断面図である。
【０２２０】
固体撮像装置では、PD（フォトダイオード）20019が、半導体基板20018の裏面（図では上面）側から入射する入射光20001を受光する。PD20019の上方には、平坦化膜20013，GMRフィルタ20012，マイクロレンズ20011が設けられており、各部を順次介して入射した入射光20001を、受光面20017で受光して光電変換が行われる。
【０２２１】
例えば、PD20019は、n型半導体領域20020が、電荷（電子）を蓄積する電荷蓄積領域として形成されている。PD20019においては、n型半導体領域20020は、半導体基板20018のp型半導体領域20016，20041の内部に設けられている。n型半導体領域20020の、半導体基板20018の表面（下面）側には、裏面（上面）側よりも不純物濃度が高いp型半導体領域20041が設けられている。つまり、PD20019は、HAD(Hole-Accumulation Diode)構造になっており、n型半導体領域20020の上面側と下面側との各界面において、暗電流が発生することを抑制するように、p型半導体領域20016，20041が形成されている。
【０２２２】
半導体基板20018の内部には、複数の画素20010の間を電気的に分離する画素分離部20030が設けられており、この画素分離部20030で区画された領域に、PD20019が設けられている。図中、上面側から、固体撮像装置を見た場合、画素分離部20030は、例えば、複数の画素20010の間に介在するように格子状に形成されており、PD20019は、この画素分離部20030で区画された領域内に形成されている。
【０２２３】
各PD20019では、アノードが接地されており、固体撮像装置において、PD20019が蓄積した信号電荷（例えば、電子）は、図示せぬ転送Tr(MOS FET)等を介して読み出され、電気信号として、図示せぬVSL（垂直信号線）へ出力される。
【０２２４】
配線層20050は、半導体基板20018のうち、遮光膜20014、GMRフィルタ20012、マイクロレンズ20011等の各部が設けられた裏面（上面）とは反対側の表面（下面）に設けられている。
【０２２５】
配線層20050は、配線20051と絶縁層20052とを含み、絶縁層20052内において、配線20051が各素子に電気的に接続するように形成されている。配線層20050は、いわゆる多層配線の層になっており、絶縁層20052を構成する層間絶縁膜と配線20051とが交互に複数回積層されて形成されている。ここでは、配線20051としては、転送Tr等のPD20019から電荷を読み出すためのTrへの配線や、VSL等の各配線が、絶縁層20052を介して積層されている。
【０２２６】
配線層20050の、PD20019が設けられている側に対して反対側の面には、支持基板20061が設けられている。例えば、厚みが数百μｍのシリコン半導体からなる基板が、支持基板20061として設けられている。
【０２２７】
遮光膜20014は、半導体基板20018の裏面（図では上面）の側に設けられている。
【０２２８】
遮光膜20014は、半導体基板20018の上方から半導体基板20018の裏面へ向かう入射光20001の一部を、遮光するように構成されている。
【０２２９】
遮光膜20014は、半導体基板20018の内部に設けられた画素分離部20030の上方に設けられている。ここでは、遮光膜20014は、半導体基板20018の裏面（上面）上において、シリコン酸化膜等の絶縁膜20015を介して、凸形状に突き出るように設けられている。これに対して、半導体基板20018の内部に設けられたPD20019の上方においては、PD20019に入射光20001が入射するように、遮光膜20014は、設けられておらず、開口している。
【０２３０】
つまり、図中、上面側から、固体撮像装置を見た場合、遮光膜20014の平面形状は、格子状になっており、入射光20001が受光面20017へ通過する開口が形成されている。
【０２３１】
遮光膜20014は、光を遮光する遮光材料で形成されている。例えば、チタン(Ti)膜とタングステン(W)膜とを、順次、積層することで、遮光膜20014が形成されている。この他に、遮光膜20014は、例えば、窒化チタン(TiN)膜とタングステン(W)膜とを、順次、積層することで形成することができる。
【０２３２】
遮光膜20014は、平坦化膜20013によって被覆されている。平坦化膜20013は、光を透過する絶縁材料を用いて形成されている。
【０２３３】
画素分離部20030は、溝部20031、固定電荷膜20032、及び、絶縁膜20033を有する。
【０２３４】
固定電荷膜20032は、半導体基板20018の裏面（上面）の側において、複数の画素20010の間を区画している溝部20031を覆うように形成されている。
【０２３５】
具体的には、固定電荷膜20032は、半導体基板20018において裏面（上面）側に形成された溝部20031の内側の面を一定の厚みで被覆するように設けられている。そして、その固定電荷膜20032で被覆された溝部20031の内部を埋め込むように、絶縁膜20033が設けられている（充填されている）。
【０２３６】
ここでは、固定電荷膜20032は、半導体基板20018との界面部分において正電荷（ホール）蓄積領域が形成されて暗電流の発生が抑制されるように、負の固定電荷を有する高誘電体を用いて形成されている。固定電荷膜20032が負の固定電荷を有するように形成されていることで、その負の固定電荷によって、半導体基板20018との界面に電界が加わり、正電荷（ホール）蓄積領域が形成される。
【０２３７】
固定電荷膜20032は、例えば、ハフニウム酸化膜（HfO2膜）で形成することができる。また、固定電荷膜20032は、その他、例えば、ハフニウム、ジルコニウム、アルミニウム、タンタル、チタン、マグネシウム、イットリウム、ランタノイド元素等の酸化物の少なくとも１つを含むように形成することができる。
【０２３８】
＜本開示に係る技術を適用し得る固体撮像装置の画素分離部の断面構成例＞
【０２３９】
図３６は、本開示に係る技術を適用し得る固体撮像装置の画素分離部の第１の構成例を示す断面図である。
【０２４０】
固体撮像装置において、画素分離部21110は、複数の画素21100の間を区画するように絶縁材料で形成されており、複数の画素21100の間を電気的に分離している。
【０２４１】
画素分離部21110は、溝部21111、固定電荷膜21112、及び、絶縁膜21113で構成され、半導体基板21121の裏面（図では上面）の側において、半導体基板21121の内部に埋め込むように形成されている。
【０２４２】
すなわち、半導体基板21121の裏面（上面）側には、PD（フォトダイオード）20123の電荷蓄積領域を構成するn型半導体領域21122の間を区切るように、溝部21111が形成されている。溝部21111の内部は、固定電荷膜21112で被覆され、さらに、溝部21111に、絶縁膜21113を充填することで、画素分離部21110が構成されている。
【０２４３】
図中、上面側から、固体撮像装置を見た場合、画素分離部21110は、平面形状が格子状になっており、複数の画素21100の間に介在している。そして、その格子状の画素分離部21110で区画された矩形の領域内に、PD20123が形成されている。
【０２４４】
画素分離部21110の絶縁膜21113としては、例えば、シリコン酸化膜(SiO)や、シリコン窒化膜(SiN)等を採用することができる。画素分離部21110は、例えば、shallow trench isolationで形成されてもよい。
【０２４５】
図３７は、本開示に係る技術を適用し得る固体撮像装置の画素分離部の第２の構成例を示す断面図である。
【０２４６】
図３７において、画素21200を区切る画素分離部21210は、溝部21211内に、第１固定電荷膜21212、第２固定電荷膜21213、第１絶縁膜21214及び第２絶縁膜21215を、その順番で埋め込んで形成されている。溝部21211は、その断面形状をテーパ形状として、基板21221の深さ方向に開口径が小さくなるように形成されている。
【０２４７】
なお、画素分離部21210は、溝部21211内に、第１固定電荷膜21212、第２固定電荷膜21213、第１絶縁膜21214及び第２絶縁膜21215を、その順番以外の順番で埋め込んで形成することができる。例えば、第１絶縁膜21214、第１固定電荷膜21212、第２絶縁膜21215、第２固定電荷膜21213のように、絶縁膜と固定電荷膜とを交互に溝部21211内に埋め込んで、画素分離部21210を形成することができる。
【０２４８】
図３８は、本開示に係る技術を適用し得る固体撮像装置の画素分離部の第３の構成例を示す断面図である。
【０２４９】
図３８の固体撮像装置は、画素21200を区切る画素分離部21310が中空構造になっている点で、画素分離部21210が中空構造になっていない図３７の場合と異なる。また、図３８の固体撮像装置は、溝部21311がテーパ形状になっていない点で、溝部21211がテーパ形状になっている図３７の場合と異なる。なお、溝部21311は、図３７の溝部21211と同様にテーパ形状に構成することができる。
【０２５０】
画素分離部21310は、基板21221の裏面側（上側）から深さ方向に形成された溝部21311内に、固定電荷膜21312及び絶縁膜21313を、その順で埋め込んで形成されている。溝部21311の内部には中空部（いわゆるボイド）21314が形成されている。
【０２５１】
すなわち、固定電荷膜21312が、溝部21311の内壁面及び基板21221の裏面側に形成され、絶縁膜21313が、固定電荷膜21312を被覆するように形成されている。また、溝部21311において中空部21314を形成するため、絶縁膜21313は、溝部21311の内部では溝部21311を全て埋め込まない膜厚で形成され、溝部21311の開口端では溝部21311を閉塞するように形成されている。絶縁膜21313は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、樹脂等の材料で形成することができる。
【０２５２】
＜本開示に係る技術を適用し得る積層型の固体撮像装置の構成例＞
【０２５３】
図３９は、本開示に係る技術を適用し得る積層型の固体撮像装置の構成例の概要を示す図である。
【０２５４】
図３９のＡは、非積層型の固体撮像装置の概略構成例を示している。固体撮像装置23010は、図３９のＡに示すように、１枚のダイ（半導体基板）23011を有する。このダイ23011には、画素がアレイ状に配置された画素領域23012と、画素の駆動その他の各種の制御を行う制御回路23013と、信号処理するためのロジック回路23014とが搭載されている。
【０２５５】
図３９のＢ及びＣは、積層型の固体撮像装置の概略構成例を示している。固体撮像装置23020は、図３９のＢ及びＣに示すように、センサダイ23021とロジックダイ23024との2枚のダイが積層され、電気的に接続されて、１つの半導体チップとして構成されている。
【０２５６】
図３９のＢでは、センサダイ23021には、画素領域23012と制御回路23013が搭載され、ロジックダイ23024には、信号処理を行う信号処理回路を含むロジック回路23014が搭載されている。
【０２５７】
図３９のＣでは、センサダイ23021には、画素領域23012が搭載され、ロジックダイ23024には、制御回路23013及びロジック回路23014が搭載されている。
【０２５８】
図４０は、積層型の固体撮像装置23020の第１の構成例を示す断面図である。
【０２５９】
センサダイ23021には、画素領域23012となる画素を構成するPD（フォトダイオード）や、FD（フローティングディフュージョン）、Tr（MOS FET）、及び、制御回路23013となるTr等が形成される。さらに、センサダイ23021には、複数層、本例では３層の配線23110を有する配線層23101が形成される。なお、制御回路23013（となるTr）は、センサダイ23021ではなく、ロジックダイ23024に構成することができる。
【０２６０】
ロジックダイ23024には、ロジック回路23014を構成するTrが形成される。さらに、ロジックダイ23024には、複数層、本例では３層の配線23170を有する配線層23161が形成される。また、ロジックダイ23024には、内壁面に絶縁膜23172が形成された接続孔23171が形成され、接続孔23171内には、配線23170等と接続される接続導体23173が埋め込まれる。
【０２６１】
センサダイ23021とロジックダイ23024とは、互いの配線層23101及び23161が向き合うように貼り合わされ、これにより、センサダイ23021とロジックダイ23024とが積層された積層型の固体撮像装置23020が構成されている。センサダイ23021とロジックダイ23024とが貼り合わされる面には、保護膜等の膜23191が形成されている。
【０２６２】
センサダイ23021には、センサダイ23021の裏面側（PDに光が入射する側）（上側）からセンサダイ23021を貫通してロジックダイ23024の最上層の配線23170に達する接続孔23111が形成される。さらに、センサダイ23021には、接続孔23111に近接して、センサダイ23021の裏面側から１層目の配線23110に達する接続孔23121が形成される。接続孔23111の内壁面には、絶縁膜23112が形成され、接続孔23121の内壁面には、絶縁膜23122が形成される。そして、接続孔23111及び23121内には、接続導体23113及び23123がそれぞれ埋め込まれる。接続導体23113と接続導体23123とは、センサダイ23021の裏面側で電気的に接続され、これにより、センサダイ23021とロジックダイ23024とが、配線層23101、接続孔23121、接続孔23111、及び、配線層23161を介して、電気的に接続される。
【０２６３】
図４１は、積層型の固体撮像装置23020の第２の構成例を示す断面図である。
【０２６４】
固体撮像装置23020の第２の構成例では、センサダイ23021に形成する１つの接続孔23211によって、センサダイ23021（の配線層23101（の配線23110））と、ロジックダイ23024（の配線層23161（の配線23170））とが電気的に接続される。
【０２６５】
すなわち、図４１では、接続孔23211が、センサダイ23021の裏面側からセンサダイ23021を貫通してロジックダイ23024の最上層の配線23170に達し、且つ、センサダイ23021の最上層の配線23110に達するように形成される。接続孔23211の内壁面には、絶縁膜23212が形成され、接続孔23211内には、接続導体23213が埋め込まれる。上述の図４０では、２つの接続孔23111及び23121によって、センサダイ23021とロジックダイ23024とが電気的に接続されるが、図４１では、１つの接続孔23211によって、センサダイ23021とロジックダイ23024とが電気的に接続される。
【０２６６】
図４２は、積層型の固体撮像装置23020の第３の構成例を示す断面図である。
【０２６７】
図４２の固体撮像装置23020は、センサダイ23021とロジックダイ23024とが貼り合わされる面に、保護膜等の膜23191が形成されていない点で、センサダイ23021とロジックダイ23024とが貼り合わされる面に、保護膜等の膜23191が形成されている図４０の場合と異なる。
【０２６８】
図４２の固体撮像装置23020は、配線23110及び23170が直接接触するように、センサダイ23021とロジックダイ23024とを重ね合わせ、所要の加重をかけながら加熱し、配線23110及び23170を直接接合することで構成される。
【０２６９】
図４３は、本開示に係る技術を適用し得る積層型の固体撮像装置の他の構成例を示す断面図である。
【０２７０】
図４３では、固体撮像装置23401は、センサダイ23411と、ロジックダイ23412と、メモリダイ23413との3枚のダイが積層された３層の積層構造になっている。
【０２７１】
メモリダイ23413は、例えば、ロジックダイ23412で行われる信号処理において一時的に必要となるデータの記憶を行うメモリ回路を有する。
【０２７２】
図４３では、センサダイ23411の下に、ロジックダイ23412及びメモリダイ23413が、その順番で積層されているが、ロジックダイ23412及びメモリダイ23413は、逆順、すなわち、メモリダイ23413及びロジックダイ23412の順番で、センサダイ23411の下に積層することができる。
【０２７３】
なお、図４３では、センサダイ23411には、画素の光電変換部となるPDや、画素Trのソース／ドレイン領域が形成されている。
【０２７４】
PDの周囲にはゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成され、ゲート電極と対のソース／ドレイン領域により画素Tr23421、画素Tr23422が形成されている。
【０２７５】
PDに隣接する画素Tr23421が転送Trであり、その画素Tr23421を構成する対のソース／ドレイン領域の一方がFDになっている。
【０２７６】
また、センサダイ23411には、層間絶縁膜が形成され、層間絶縁膜には、接続孔が形成される。接続孔には、画素Tr23421、及び、画素Tr23422に接続する接続導体23431が形成されている。
【０２７７】
さらに、センサダイ23411には、各接続導体23431に接続する複数層の配線23432を有する配線層23433が形成されている。
【０２７８】
また、センサダイ23411の配線層23433の最下層には、外部接続用の電極となるアルミパッド23434が形成されている。すなわち、センサダイ23411では、配線23432よりもロジックダイ23412との接着面23440に近い位置にアルミパッド23434が形成されている。アルミパッド23434は、外部との信号の入出力に係る配線の一端として用いられる。
【０２７９】
さらに、センサダイ23411には、ロジックダイ23412との電気的接続に用いられるコンタクト23441が形成されている。コンタクト23441は、ロジックダイ23412のコンタクト23451に接続されるとともに、センサダイ23411のアルミパッド23442にも接続されている。
【０２８０】
そして、センサダイ23411には、センサダイ23411の裏面側（上側）からアルミパッド23442に達するようにパッド孔23443が形成されている。
【０２８１】
＜本開示に係る技術を適用し得る複数の画素を共有する固体撮像装置の構成例＞
【０２８２】
図４４は、本開示に係る技術を適用し得る複数の画素を共有する固体撮像装置の第１の構成例を示す平面図であり、図４５は、図４４のA-A線上の断面図である。
【０２８３】
固体撮像装置24010は、画素が２次元アレイ状に配列された画素領域24011を有する。画素領域24011は、横２画素×縦２画素の計4画素を、画素Tr(MOS FET)等を共有する共有画素単位24012として、その共有画素単位24012が２次元アレイ状に配列されて構成される。
【０２８４】
横2画素×縦2画素の4画素を共有する4画素共有の共有画素単位24012の4画素は、PD（フォトダイオード）240211，240212，240213、及び、240214をそれぞれ有し、１つのFD（フローティングディフュージョン）24030を共有する。また、共有画素単位24012は、画素Trとして、PD24021i（ここでは、i=1,2,3,4）に対する転送Tr24041iと、4画素で共有される共有TrとしてのリセットTr24051、増幅Tr24052、及び、選択Tr24053とを有する。
【０２８５】
FD24030は、４つのPD240211ないし240214に囲まれた中央に配置される。FD24030は、配線24071を介してリセットTr24051のドレインとしてのソース／ドレイン領域S/Dと、増幅Tr24052のゲートGに接続される。転送Tr24041iは、その転送Tr24041iに対するPD24021iとそのPD24021iに近接するFD24030との間に配置されたゲート24042iを有し、そのゲート24042iに与えられる電圧に応じて動作する。
【０２８６】
ここで、各行ごとの共有画素単位24012のPD240211ないし240214、FD24030、及び、転送Tr240411ないし240414を含む領域を、PD形成領域24061という。また、各行ごとの共有画素単位24012の画素Trのうち、4画素が共有するリセットTr24051、増幅Tr24052、及び、選択Tr24053を含む領域を、Tr形成領域24062という。この水平方向に連続する夫々のTr形成領域24062とPD形成領域24061とは、画素領域24011の垂直方向に交互に配置される。
【０２８７】
リセットTr24051、増幅Tr24052、及び、選択Tr24053は、いずれも、一対のソース／ドレイン領域S/DとゲートGとで構成される。一対のソース／ドレイン領域S/Dは、一方がソースとして機能し、他方がドレインとして機能する。
【０２８８】
PD240211ないし240214、FD24030、転送Tr240411ないし240414、リセットTr24051、増幅Tr24052、及び、選択Tr24053は、例えば、図４５の断面図で示すように、n型の半導体基板24200に形成されたp型半導体領域(p-well) 24210に形成される。
【０２８９】
図４４に示すように、PD形成領域24061内には、画素分離部24101が形成され、Tr形成領域24062（を含む領域）内には、素子分離部24102が形成される。素子分離部24102は、例えば、図４５に示すように、p型半導体領域24210に設けられたp型半導体領域24211と、そのp型半導体領域24211の表面上に設けられた絶縁膜（例えばシリコン酸化膜）24212とで構成される。図示しないが、画素分離部24101も、同様に構成することができる。
【０２９０】
画素領域24011には、p型半導体領域24210に固定電圧を印加するためのウエルコンタクト24111が形成される。ウエルコンタクト24111は、p型半導体領域24210に設けられたp型半導体領域24231の表面上に設けられる不純物拡散領域であるp型半導体領域として構成することができる。ウエルコンタクト24111は、p型半導体領域24231より高不純物濃度のp型半導体領域である。ウエルコンタクト24111（及び下部のp型半導体領域24231）は、素子分離部24102を兼ねており、左右に隣り合う共有画素単位24012の共有Tr（リセットTr24051、増幅Tr24052、及び、選択Tr24053）どうしの間に形成される。ウエルコンタクト24111は、導電性ビア24241を介して配線層24240の所要の配線24242に接続される。この配線24242から導電性ビア24241、及び、ウエルコンタクト24111を通じてp型半導体領域24210に所要の固定電圧が印加される。配線層24240は、絶縁膜24243を介して複数層の配線24242を配置して形成される。配線層24240上には、図示しないが、平坦化膜を介してGMRフィルタ、マイクロレンズが形成される。
【０２９１】
図４６は、4画素共有の共有画素単位24012の等価回路の例を示す図である。4画素共有の共有画素単位24012の等価回路では、４つのPD240211ないし240214が、それぞれ対応する４つの転送Tr240411ないし240414のソースに接続される。各転送Tr24041iのドレインは、リセットTr24051のソースに接続される。各転送Tr24041iのドレインが共通のFD24030になっている。FD24030は、増幅Tr24052のゲートに接続される。増幅Tr24052のソースは選択Tr24053のドレインに接続される。リセットTr24051のドレイン及び増幅Tr24052のドレインは、電源VDDに接続される。選択Tr24053のソースはVSL（垂直信号線）に接続される。
【０２９２】
図４７は、本開示に係る技術を適用し得る複数の画素を共有する固体撮像装置の第２の構成例を示す平面図である。
【０２９３】
固体撮像装置24400は、画素が２次元アレイ状に配列された画素領域24401を有する。画素領域24401は、横2画素×縦4画素の計8画素を、共有画素単位24410として、その共有画素単位24410が２次元アレイ状に配列されて構成される。
【０２９４】
横2画素×縦4画素の8画素を共有する共有画素単位24410は、第１受光部24421と、第２受光部24422とを有する。第１受光部24421及び第２受光部24422は、共有画素単位24410内において、縦方向（y方向）に配列される。
【０２９５】
第１受光部24421は、横2画素×縦2画素に配列されたPD244411，244412，244413、及び、244414、そのPD244411ないし244414それぞれに対する4個の転送Tr24451、並びに、PD244411ないし244414で共有されるFD24452を有する。FD24452は、PD244411ないし244414の中央に配置されている。
【０２９６】
第２受光部24422は、横2画素×縦2画素に配列されたPD244415，244416，244417、及び、244418、そのPD244415ないし244418それぞれに対する4個の転送Tr24461、並びに、PD244415ないし244418で共有されるFD24462を有する。FD24462は、PD244415ないし244418の中央に配置されている。
【０２９７】
転送Tr24451は、その転送Tr24451に対するPD24441iとFD24452との間に配置されたゲート24451Gを有し、そのゲート24451Gに与えられる電圧に応じて動作する。同様に、転送Tr24461は、その転送Tr24461に対するPD24441iとFD24462との間に配置されたゲート24461Gを有し、そのゲート24461Gに与えられる電圧に応じて動作する。
【０２９８】
また、共有画素単位24410は、第１Tr群24423と、第２Tr群24424とを有する。第１Tr群24423及び第２Tr群24424には、共有画素単位24410の8画素で共有される共有TrとしてのリセットTr24452、増幅Tr24453、及び、選択Tr24454が、分けて配置される。図４７では、第１Tr群24423に、増幅Tr24453及び選択Tr24454が配置され、第２Tr群24424に、リセットTr24452が配置されている。
【０２９９】
第１Tr群24423は、第１受光部24421と第２受光部24422との間に配置される。第２Tr群24424は、第２受光部24422の周辺領域において、第２受光部24422の、第１Tr群24423の配置側とは反対側の領域に配置される。
【０３００】
なお、第１受光部24421と第２受光部24422は、横方向（x方向）に沿って形成される。
【０３０１】
また、リセットTr24452、増幅Tr24453、及び、選択Tr24454は、いずれも、一対のソース／ドレイン領域S/DとゲートGとで構成される。一対のソース／ドレイン領域S/Dは、一方がソースとして機能し、他方がドレインとして機能する。
【０３０２】
リセットTr24452、増幅Tr24453、及び、選択Tr24454を構成する一対のソース／ドレイン領域S/DとゲートGとは、横方向（x方向）に沿って配置される。リセットTr24452を構成するゲートGは、縦方向（y方向）において、第２受光部24422の右下のPD244418と略対向する領域に配置される。
【０３０３】
左右に並ぶ２つの共有画素単位24410どうしの間には、第１ウエルコンタクト24431と、第２ウエルコンタクト24432とが配置される。第１受光部24421、第２受光部24422、第１Tr群24423、及び、第２Tr群24424は、Si基板内に形成された所定のウエル領域としての半導体領域に形成されており、第１ウエルコンタクト24431及び第２ウエルコンタクト24432は、所定のウエル領域と固体撮像装置24400の内部配線とを電気的に接続するコンタクトである。第１ウエルコンタクト24431は、左右に並ぶ２つの共有画素単位24410の第１Tr群24423どうしの間に設けられ、第２ウエルコンタクト24432は、左右に並ぶ２つの共有画素単位24410の第２Tr群24424どうしの間に設けられる。
【０３０４】
また、共有画素単位24410内の各部は、図４６に示す4画素共有の等価回路に準じた接続関係が満たされるように電気的に接続される。
【０３０５】
図４８は、本開示に係る技術を適用し得る複数の画素を共有する固体撮像装置の第３の構成例を示す平面図である。
【０３０６】
固体撮像装置25400は、画素が２次元アレイ状に配列された画素領域25401を有する。画素領域25401は、横１画素×縦4画素の計4画素を、共有画素単位24510として、その共有画素単位24510が２次元アレイ状に配列されて構成される。
【０３０７】
画素領域25401は、共有画素単位24510の他、第１ウエルコンタクト24431及び第２ウエルコンタクト24432を有する。画素領域25401は、第１ウエルコンタクト24431及び第２ウエルコンタクト24432を有する点で、図４７の画素領域24401と共通する。但し、画素領域25401は、図４７の横2画素×縦4画素の共有画素単位24410に代えて、横1画素×縦4画素の共有画素単位24510を有する点で、図４７の画素領域24401と相違する。
【０３０８】
共有画素単位24510は、第１受光部24521及び第２受光部24522、並びに、第１Tr群24423及び第２Tr群24424を有する。共有画素単位24510は、第１Tr群24423及び第２Tr群24424を有する点で、図４７の共有画素単位24410を共通する。但し、共通画素単位24510は、第１受光部24421及び第２受光部24422に代えて、第１受光部24521及び第２受光部24522をそれぞれ有する点で、図４７の共有画素単位24410と相違する。
【０３０９】
第１受光部24521は、横1画素×縦2画素に配列されたPD244411及び244413、そのPD244411及び244413それぞれに対する2個の転送Tr24451、並びに、FD24452を有する。第１受光部24521は、PD244411及び244413、そのPD244411及び244413それぞれに対する2個の転送Tr24451、並びに、FD24452を有する点で、図４７の第１受光部24421と共通する。但し、第１受光部24521は、PD244412及び244414、並びに、そのPD244412及び244414それぞれに対する2個の転送Tr24451を有しない点で、図４７の第１受光部24421と相違する。
【０３１０】
第２受光部24522は、横1画素×縦2画素に配列されたPD244415及び244417、そのPD244415及び244417それぞれに対する2個の転送Tr24461、並びに、FD24462を有する。第２受光部24522は、PD244415及び244417、そのPD244415及び244417それぞれに対する2個の転送Tr24461、並びに、FD24462を有する点で、図４７の第２受光部24422と共通する。但し、第２受光部24522は、PD244416及び244418、並びに、そのPD244416及び244418それぞれに対する2個の転送Tr24461を有しない点で、図４７の第２受光部24422と相違する。
【０３１１】
なお、共有画素単位24510では、リセットTr24452を構成するゲートGは、縦方向（y方向）において、第２受光部24522のPD244417の左側と略対向する領域に配置される。
【０３１２】
また、共有画素単位24510内の各部は、図４６に示す4画素共有の等価回路に準じた接続関係が満たされるように電気的に接続される。
【０３１３】
本開示に係る技術は、以上のような固体撮像装置に適用することができる。
【０３１４】
なお、本技術の実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０３１５】
＜構成の組み合わせ例＞
また、例えば、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
【０３１６】
（１）
光の入射面又は前記入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタと、
隣接する前記構造色フィルタの間において電磁波を反射する反射部と
を備える撮像素子。
（２）
前記構造色フィルタは、
前記入射面又は前記入射面に平行な面に形成されている回折格子と、
前記回折格子を基準にして前記入射面側及び前記入射面と反対側の少なくとも一方に配置されるコア層と
を備え、
前記反射部は、隣接する前記構造色フィルタの間の少なくとも前記コア層に配置されている
前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
前記反射部は、前記撮像素子の各画素において、少なくとも前記コア層の周囲を囲んでいる
前記（２）に記載の撮像素子。
（４）
前記反射部は、前記コア層と屈折率が異なる
前記（２）又は（３）に記載の撮像素子。
（５）
前記反射部は、金属製である
前記（４）に記載の撮像素子。
（６）
前記反射部は、ブラッグミラー構造を有している
前記（４）に記載の撮像素子。
（７）
前記反射部は、誘電体ミラーである
前記（４）に記載の撮像素子。
（８）
前記反射部は、エアギャップである
前記（４）に記載の撮像素子。
（９）
前記反射部の幅は、５０ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下である
前記（２）乃至（８）のいずれかに記載の撮像素子。
（１０）
前記構造色フィルタは、
前記回折格子と前記コア層との間に配置され、前記コア層より屈折率が低いクラッド層を
さらに備える前記（２）乃至（９）のいずれかに記載の撮像素子。
（１１）
前記クラッド層の厚みは、１５０ｎｍ以下である
前記（１０）に記載の撮像素子。
（１２）
前記コア層は、前記回折格子を基準にして前記入射面側及び前記入射面と反対側の両方に配置されている
前記（２）乃至（１１）のいずれかに記載の撮像素子。
（１３）
前記回折格子は、格子周期が２００ｎｍ以上かつ６００ｎｍ以下である１次元回折格子又は２次元回折格子である
前記（２）乃至（１２）のいずれかに記載の撮像素子。
（１４）
前記回折格子の厚みは、５０ｎｍ以上かつ１５０ｎｍ以下である
前記（２）乃至（１３）のいずれかに記載の撮像素子。
（１５）
前記コア層の厚みは、５０ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下である
前記（２）乃至（１４）のいずれかに記載の撮像素子。
（１６）
前記構造色フィルタは、ＧＭＲ（Guided Mode Resonance）フィルタである
前記（２）乃至（１５）のいずれかに記載の撮像素子。
（１７）
前記構造色フィルタを透過した光が入射する光電変換部を
さらに備える前記（１）乃至（１６）のいずれかに記載の撮像素子。
（１８）
光の入射面又は前記入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタを形成する工程と、
隣接する前記構造色フィルタの間において電磁波を反射する反射部を形成する工程と
を含む撮像素子の製造方法。
（１９）
撮像素子と、
前記撮像素子から出力される信号を処理する信号処理部と
を備え、
前記撮像素子は、
光の入射面又は前記入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタと、
隣接する前記構造色フィルタの間において電磁波を反射する反射部と
を備える電子機器。
（２０）
撮像素子と、
前記撮像素子に被写体の像を結像させる光学系と、
前記撮像素子から出力される信号を処理する信号処理部と
を備え、
前記撮像素子は、
光の入射面又は前記入射面に平行な面における電磁波の干渉を利用する構造色フィルタと、
隣接する前記構造色フィルタの間において電磁波を反射する反射部と
を備える撮像モジュール。
【符号の説明】
【０３１７】
１００，１００ａ乃至１００ｈ  撮像素子，  １０１  オンチップマイクロレンズ，  １０２，１０２ａ乃至１０２ｈ  フィルタ層，  １０３  半導体基板，  １１１  画素アレイ部，  ２０１ａ乃至２０１ｈ  画素，  ２２１  層間絶縁膜，  ２２２ａ乃至２２２ｃ  ＧＭＲフィルタ，  ２２２Ａ  回折格子，  ２２２Ｂ  クラッド層，  ２２２Ｃ  コア層，  ２２３  層間絶縁膜，  ２２４  反射部，  ２３１  フォトダイオード，  ２５１，２７１，３０１，３２１  反射部，  ４００  電子機器，  ４０１  光学系構成部，  ４０３  撮像素子，  ４０４  信号処理部
【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】
0006987529.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0006987529.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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