(57)【要約】【課題】複数のセンサ層を積層して構成される固体撮像素子の特性の低下を抑制する。【解決手段】固体撮像素子は、受光した光の量に応じた画素信号を出力する画素が形成されたセンサ層が２層以上積層されて構成される。そして、光の照射方向から見て２層目以下となる下層側のセンサ層に形成される複数の画素のうち、所定の画素が、画素信号の出力を行うように選択される。本技術は、例えば、複数のセンサ層を積層して構成される積層型のイメージセンサに適用できる。【選択図】図１
2017084926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光の量に応じた画素信号を出力する画素が形成されたセンサ層が２層以上積層されて構成され、
光の照射方向から見て２層目以下となる下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、所定の画素が、前記画素信号の出力を行うように選択される
固体撮像素子。
【請求項２】
下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、前記画素信号の出力を行うように選択された所定の前記画素と、その他の前記画素とが隣接して、行方向および列方向に一致した並びで配置される
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、前記画素信号の出力を行うように選択された所定の前記画素と、その他の前記画素とが隣接して、行方向および列方向のいずれか一方に、画素サイズの半分ずらされた並びで配置される
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、所定の複数個の前記画素が、前記画素信号の出力を行うように選択され、
前記画素信号の出力を行うように選択された所定の複数個の前記画素の周囲を囲うように、その他の前記画素が配置される
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記画素の感度を測定する検査工程において、下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素の出力に基づいて、前記画素信号の出力を行う所定の前記画素が選択される
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記画素信号の出力を行うように選択された所定の前記画素の画素位置情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている画素位置情報をレジスタとして読み込み、前記画素を駆動させる駆動部と
を備える請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記駆動部は、前記画素信号の出力を行うように選択された所定の前記画素以外の他の前記画素における駆動を停止する
請求項６に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
下層側の前記センサ層において、前記画素信号の出力を行うように選択された所定の前記画素が離散的に配置される
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
下層側の前記センサ層において、前記画素信号の出力を行うように選択された所定の前記画素が、撮像面における位相差検出に用いられる
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
受光した光の量に応じた画素信号を出力する画素が形成されたセンサ層が２層以上積層されて構成され、光の照射方向から見て２層目以下となる下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、所定の画素が、前記画素信号の出力を行うように選択される固体撮像素子の製造方法であって、
前記画素の感度を測定する検査工程において、下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素の出力に基づいて、前記画素信号の出力を行う所定の前記画素を選択する
ステップを含む製造方法。
【請求項１１】
受光した光の量に応じた画素信号を出力する画素が形成されたセンサ層が２層以上積層されて構成され、
光の照射方向から見て２層目以下となる下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、所定の画素が、前記画素信号の出力を行うように選択される
固体撮像素子を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器に関し、特に、複数のセンサ層を積層して構成される固体撮像素子の特性の低下を抑制することができるようにした固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子の高機能化に伴って、複数のセンサ層を積層して構成される積層型のイメージセンサの開発が行われている。
【０００３】
例えば、本願出願人は、入射光の互いに異なる波長域成分を光電変換する２層のセンサ層が積層されて構成され、より容易に多様な光電変換出力を得ることができる撮像素子を提案している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７００３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような複数のセンサ層を積層して構成される積層型のイメージセンサにおいて、１層目の半導体層と２層目の半導体層とを精密に（例えば、μｍ単位で）位置合わせを行うことは困難であった。特に、ウェハどうしを貼り合わせる時に位置ズレが発生することが懸念される。
【０００６】
そのため、下層のセンサ層においては、意図しない場所に光が入射してしまい、所望の特性を確保することは困難であった。
【０００７】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、複数のセンサ層を積層して構成される固体撮像素子の特性の低下を抑制することが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】
【０００８】
本開示の一側面の固体撮像素子は、受光した光の量に応じた画素信号を出力する画素が形成されたセンサ層が２層以上積層されて構成され、光の照射方向から見て２層目以下となる下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、所定の画素が、前記画素信号の出力を行うように選択される。
【０００９】
本開示の一側面の製造方法は、受光した光の量に応じた画素信号を出力する画素が形成されたセンサ層が２層以上積層されて構成され、光の照射方向から見て２層目以下となる下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、所定の画素が、前記画素信号の出力を行うように選択される固体撮像素子の製造方法であって、前記画素の感度を測定する検査工程において、下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素の出力に基づいて、前記画素信号の出力を行う所定の前記画素を選択するステップを含む。
【００１０】
本開示の一側面の電子機器は、受光した光の量に応じた画素信号を出力する画素が形成されたセンサ層が２層以上積層されて構成され、光の照射方向から見て２層目以下となる下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、所定の画素が、前記画素信号の出力を行うように選択される固体撮像素子を備える。
【００１１】
本開示の一側面においては、受光した光の量に応じた画素信号を出力する画素が形成されたセンサ層が２層以上積層されて構成される固体撮像素子において、光の照射方向から見て２層目以下となる下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、所定の画素が、前記画素信号の出力を行うように選択される。
【発明の効果】
【００１２】
本開示の一側面によれば、複数のセンサ層を積層して構成される固体撮像素子の特性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本技術を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態の断面的な構成例を示す図である。
【図２】従来の固体撮像素子を説明する図である。
【図３】固体撮像素子の第２の実施の形態の斜視的な構成例を示す図である。
【図４】配置構成の変形例を示す図である。
【図５】固体撮像素子の第２の実施の形態の構成例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態の配置構成の第１の変形例を示す図である。
【図７】第２の実施の形態の配置構成の第２の変形例を示す図である。
【図８】固体撮像素子および検査装置の構成例を示すブロック図である。
【図９】本セルを選択する処理を説明するフローチャートである。
【図１０】固体撮像素子の立ち上げ時に行われる処理を説明するフローチャートである。
【図１１】固体撮像素子の第４の実施の形態の斜視的な構成例を示す図である。
【図１２】固体撮像素子の第５の実施の形態の斜視的な構成例を示す図である。
【図１３】固体撮像素子の第６の実施の形態の斜視的な構成例を示す図である。
【図１４】固体撮像素子の第７の実施の形態の断面的な構成例を示す図である。
【図１５】ＰＤ出力の測定結果の一例を示す図である。
【図１６】電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図１７】イメージセンサを使用する使用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本技術を適用した固体撮像素子の第１の実施の形態の断面的な構成例を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、固体撮像素子１１は、上側センサ層１２および下側センサ層１３が積層されて構成される。上側センサ層１２には、複数の上層側画素１４が一面に配置されており、下側センサ層１３には、複数の下層側画素１５が部分的に配置される。例えば、上側センサ層１２の上層側画素１４から出力される画素信号は、固体撮像素子１１により撮像される通常の画像を構築するのに用いられる。また、下側センサ層１３の下層側画素１５から出力される画素信号は、通常の画像よりも低解像度の画像や、赤外線画像、フォーカス制御などに用いられる。
【００１７】
また、上側センサ層１２の複数の上層側画素１４としては、下側センサ層１３まで光を照射させる上層側画素１４ａと、下側センサ層１３への光を遮光する上層側画素１４ｂとが設けられる。そして、下側センサ層１３では、上層側画素１４ａの配置位置に対応して下層側画素１５ａが配置され、下層側画素１５ａの近傍に複数の下層側画素１５ｂが配置される配置構成１６となっている。
【００１８】
ここで、下層側画素１５ａおよび下層側画素１５ｂは同様に構成されているが、後述するように、下層側画素１５ａは、画素信号の出力を行うように選択されたものであり、下層側画素１５ｂは、画素信号の出力を行わないように選択されたものである。図１には、上側センサ層１２に上層側画素１４ａおよび上層側画素１４ｂ−１乃至１４ｂ−４が配置され、下側センサ層１３に下層側画素１５ａおよび上層側画素１５ｂ−１乃至１５ｂ−４が配置された箇所における断面が示されている。
【００１９】
上側センサ層１２は、半導体基板２１の表面側に配線層２２が積層され、上側センサ層１２の裏面側にフィルタ層２３およびオンチップレンズ層２４が積層されて構成される。下側センサ層１３は、半導体基板２５に絶縁層２６が積層されて構成されている。そして、上側センサ層１２の配線層２２と下側センサ層１３の絶縁層２６とが、破線で図示されている接合面において機械的および電気的に接合されている。
【００２０】
半導体基板２１は、例えば、単結晶のシリコンが薄くスライスされたウェハであり、上層側画素１４ごとにフォトダイオード３１が形成される。つまり、半導体基板２１には、上層側画素１４ａが受光した光を光電変換するフォトダイオード３１ａ、および、上層側画素１４ｂ−１乃至１４ｂ−４が受光した光を光電変換するフォトダイオード３１ｂ−１乃至３１ｂ−４が形成されている。なお、下側センサ層１３の採光窓を兼ねているフォトダイオード３１ａ部分は、シリコン酸化膜（SiO2）などのように、可視光など必要とする波長の光を透過する材料で適宜置き換えてもよい。
【００２１】
配線層２２は、複数層で形成された配線３４と、遮光性を備えた金属製の遮光膜３５とが層間絶縁膜中に形成された構成となっている。配線３４は、例えば、上層側画素１４を駆動する複数のトランジスタ（図示せず）とフォトダイオード３１とを接続する。遮光膜３５は、上層側画素１４ａに対応する箇所に開口部３６が形成されており、上層側画素１４ｂ−１乃至１４ｂ−４に入射した光が、下側センサ層１３まで届かないように遮光するとともに、開口部３６による絞りの役目も兼ねている。つまり、上層側画素１４ａに入射して半導体基板２１を透過した光が、遮光膜３５の開口部３６を介して下側センサ層１３に照射されるように、遮光膜３５が形成されている。
【００２２】
フィルタ層２３には、上層側画素１４が受光する色に対応するカラーフィルタ３２が、上層側画素１４ごとに配置される。例えば、図１の例では、上層側画素１４ａには赤色のカラーフィルタ３２ａが配置されている。また、上層側画素１４ｂ−１には赤色のカラーフィルタ３２ｂ−１が配置され、上層側画素１４ｂ−２には緑色のカラーフィルタ３２ｂ−２が配置され、上層側画素１４ｂ−３には緑色のカラーフィルタ３２ｂ−３が配置され、上層側画素１４ｂ−４には赤色のカラーフィルタ３２ｂ−４が配置されている。
【００２３】
オンチップレンズ層２４には、複数のマイクロレンズ３３が上層側画素１４ごとに形成される。例えば、図１の例では、上層側画素１４ａにはマイクロレンズ３３ａが配置され、上層側画素１４ｂ−１乃至１４ｂ−４にはマイクロレンズ３３ｂ−１乃至３３ｂ−４がそれぞれ配置されている。
【００２４】
半導体基板２５は、例えば、単結晶のシリコンが薄くスライスされたウェハであり、下層側画素１５ごとに光電変換を行うフォトダイオード４１が形成される。つまり、半導体基板２１には、下層側画素１５ａのフォトダイオード４１ａと、上層側画素１５ｂ−１乃至１５ｂ−４それぞれのフォトダイオード４１ｂ−１乃至４１ｂ−４とが形成される。
【００２５】
絶縁層２６は、上側センサ層１２の配線層２２との接合を行うために半導体基板２５の表面または裏面に積層される。
【００２６】
そして、固体撮像素子１１は、図示するように、上層側画素１４ａの垂直方向の真下に下層側画素１５ａが配置されるように、上側センサ層１２および下側センサ層１３が貼り合わされる。即ち、上側センサ層１２および下側センサ層１３を接合する際に、理想的に、上層側画素１４ａと下層側画素１５ａとに位置ズレが発生しなければ、下層側画素１５ａの画素信号を使用することで、固体撮像素子１１は、所望の特性を得ることができる。
【００２７】
ところで、上側センサ層１２および下側センサ層１３を接合する際に、上層側画素１４ａと下層側画素１５ａとに位置ズレが発生することがあり、この場合、固体撮像素子１１は、所望の特性を確保することができなくなる。
【００２８】
例えば、図２に示す従来の固体撮像素子１１’を参照して説明する。なお、図２の撮像素子１１’において、図１の固体撮像素子１１と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２９】
図２に示すように、従来の固体撮像素子１１’では、下側センサ層１３まで光を照射させる上層側画素１４ａに対応して、画素信号の出力を行う下層側画素１５ａだけが下側センサ層１３に配置されるような構成となっていた。即ち、従来の固体撮像素子１１’は、図１の下層側画素１５ｂが設けられない構成となっていた。
【００３０】
このような構成の固体撮像素子１１’では、上側センサ層１２および下側センサ層１３の貼り合わせを行う際に、上層側画素１４ａと下層側画素１５ａとに位置ズレが発生した場合、下層側画素１５ａが受光する光量が減少してしまう。これにより、下層側画素１５ａの画素信号を使用しても、従来の固体撮像素子１１’では、所望の特性を得ることができなかった。
【００３１】
そこで、図１に示すように、固体撮像素子１１は、下層側画素１５ａの近傍に複数の下層側画素１５ｂが配置されて構成される。このような構成とすることで、上層側画素１４ａと下層側画素１５ａとに位置ズレが発生したとしても、複数の下層側画素１５の中から、適切なものを選択することで、冗長性を高めることができる。例えば、下層側画素１５ａおよび下層側画素１５ｂのうち、最も感度の高いものを、画素信号を出力するものとして選択することができる。
【００３２】
なお、以下適宜、下側センサ層１３に設けられる下層側画素１５のうち、画素信号の出力を行うように選択された下層側画素１５ａを本セル１５ａとも称し、冗長性を高めるために設けられる下層側画素１５ｂを冗長セル１５ｂとも称する。
【００３３】
図３は、固体撮像素子１１の第２の実施の形態の斜視的な構成例を示す図である。
【００３４】
図３に示すように、固体撮像素子１１Ａでは、３行×３列となる配列で９個の下層側画素１５が下側センサ層１３Ａに設けられる。このとき、９個の下層側画素１５のうち、中央にある下層側画素１５が上層側画素１４ａの垂直方向の真下に配置されるように、上側センサ層１２および下側センサ層１３Ａが接合される。
【００３５】
そして、上側センサ層１２および下側センサ層１３Ａを接合する際に位置ズレが発生しなければ、図３に示すように、９個の下層側画素１５の中央にある下層側画素１５が本セル１５ａとして選択される。一方、本セル１５ａを囲うように配置された８個の下層側画素１５は、冗長セル１５ｂとなる。即ち、固体撮像素子１１Ａでは、１個の本セル１５ａを中心として、８個の冗長セル１５ｂが本セル１５ａを囲うように配置された配置構成１６Ａとなる。
【００３６】
なお、上側センサ層１２および下側センサ層１３Ａを接合する際に位置ズレが発生した場合には、そのズレの方向に従って、図示しないが、上層側画素１４ａの垂直方向の真下に最も近い下層側画素１５が本セル１５ａとして選択される。例えば、本セル１５ａは、検査工程において、９個の下層側画素１５のうち、最も感度の高い下層側画素１５を選択することができる。一方、本セル１５ａとして選択された下層側画素１５以外の８個の下層側画素１５が冗長セル１５ｂとなる。
【００３７】
このように、固体撮像素子１１Ａでは、上側センサ層１２および下側センサ層１３Ａを接合する際に位置ズレが発生したとしても、本セル１５ａを適切に選択することで、特性の低下を抑制することができる。なお、固体撮像素子１１Ａでは、本セル１５ａと冗長セル１５ｂとが行方向および列方向に一致した並びの配置構成１６Ａとなっているが、本セル１５ａに対して冗長セル１５ｂが行方向または列方向に画素サイズの半分ずらされた並びとしてもよい。
【００３８】
図４を参照して、配置構成１６Ａの変形例について説明する。
【００３９】
図４Ａには、配置構成１６Ａの第１の変形例である配置構成１６Ａ−１が示されている。図示するように、配置構成１６Ａ−１では、１１個の下層側画素１５が３行で配置され、１行目に４個の下層側画素１５が配置され、２行目に３個の下層側画素１５が配置され、３行目に４個の下層側画素１５が配置される。そして、１行目および３行目の下層側画素１５は、２行目の下層側画素１５に対して左右方向に画素サイズの半分だけずれて配置される。
【００４０】
このような配置構成１６Ａ−１では、理想的には、中央の行の中心に配置される下層側画素１５が本セル１５ａとして選択され、その他の１０個の下層側画素１５が冗長セル１５ｂとなる。つまり、本セル１５ａが、上層側画素１４ａの垂直方向の真下に配置されるように、上側センサ層１２および下側センサ層１３Ａが接合される。
【００４１】
図４Ｂには、配置構成１６Ａの第２の変形例である配置構成１６Ａ−２が示されている。図示するように、配置構成１６Ａ−２では、１１個の下層側画素１５が３列で配置され、１列目に４個の下層側画素１５が配置され、２列目に３個の下層側画素１５が配置され、３列目に４個の下層側画素１５が配置される。そして、１列目および３列目の下層側画素１５は、２列目の下層側画素１５に対して上下方向に画素サイズの半分だけずれて配置される。
【００４２】
このような配置構成１６Ａ−２においても、理想的には、中央の列の中心に配置される下層側画素１５が本セル１５ａとして選択され、その他の１０個の下層側画素１５が冗長セル１５ｂとなる。つまり、本セル１５ａが、上層側画素１４ａの垂直方向の真下に配置されるように、上側センサ層１２および下側センサ層１３Ａが接合される。
【００４３】
図４に示すような配置構成１６Ａ−１および１６Ａ−２においても、図３を参照して上述したように、上層側画素１４ａと下層側画素１５ａとに位置ズレが発生したとしても、複数の下層側画素１５の中から、適切なものを選択することで、冗長性を高めることができる。
【００４４】
図５は、固体撮像素子１１の第３の実施の形態の斜視的な構成例を示す図である。
【００４５】
図５に示すように、固体撮像素子１１Ｂでは、３行×１４列となる配列で４２個の下層側画素１５が下側センサ層１３Ｂに設けられる。そして、固体撮像素子１１Ｂでは、中央の行に配置される１０個の下層側画素１５が本セル１５ａとして用いられる。例えば、上層側画素１４ａに対する本セル１５ａの個数は、固体撮像素子１１の用途に応じて任意に決定することができ、固体撮像素子１１Ｂでは、１行×１０列の下層側画素１５が本セル１５ａとして用いるように設計されている。
【００４６】
そして、固体撮像素子１１Ｂでは、１０個の本セル１５ａに対して、上側および下側に１行の冗長セル１５ｂが配置されるとともに、右側および左側に２列ずつの冗長セル１５ｂが配置された配置構成１６Ｂとなる。なお、本セル１５ａに対して、本セル１５ａの近傍に配置される冗長セル１５ｂの個数は、例えば、冗長セル１５ｂを何列および何行で配置するかは、プロセスの位置ズレ量などを考慮して、適宜、決定することができる。
【００４７】
図６を参照して、配置構成１６Ｂの第１の変形例について説明する。
【００４８】
図６に示すように、配置構成１６Ｂ−１では、４４個の下層側画素１５が３行で配置され、１行目に１５個の下層側画素１５が配置され、２行目に１４個の下層側画素１５が配置され、３行目に１５個の下層側画素１５が配置される。そして、１行目および３行目の下層側画素１５は、２行目の下層側画素１５に対して左右方向に画素サイズの半分だけずれて配置される。
【００４９】
このような配置構成１６Ｂ−１において、２行目の中央に配置される１０個の下層側画素１５が本セル１５ａとして選択される。そして、配置構成１６Ｂ−１では、本セル１５ａとして選択されなかった冗長セル１５ｂによって、上下方向に１画素分、かつ、左右方向に２画素分の冗長性を有することになる。
【００５０】
図７を参照して、配置構成１６Ｂの第２の変形例について説明する。
【００５１】
図７に示すように、配置構成１６Ｂ−２では、下層側画素１５の上下方向および左右方向に対して、４５°傾いた状態で下層側画素１５が配置されている。また、配置構成１６Ｂ−２では、図６の配置構成１６Ｂ−１と同様に、４４個の下層側画素１５が３行で配置されている。
【００５２】
例えば、本セル１５ａの選択は、固体撮像素子１１の検査工程において標準的に行われている感度測定において行われる。
【００５３】
次に、図８を参照して、固体撮像素子１１の検査工程について説明する。
【００５４】
図８には、固体撮像素子１１および検査装置５１の構成例を示すブロック図が示されている。
【００５５】
検査装置５１は、入力部５２、測定光照射部５３、および画素選択部５４を備えて構成され、固体撮像素子１１は、センサ部６１、メモリ６２、制御部６３、および駆動部６４を備えて構成される。また、検査装置５１および固体撮像素子１１は、検査工程において信号線を介して接続されており、検査装置５１から固体撮像素子１１に測定光が照射されるように配置される。
【００５６】
入力部５２は、検査装置５１に対する各種の入力を受け付けることができ、例えば、固体撮像素子１１において本セル１５ａとして選択される下層側画素１５の個数や、本セル１５ａの配置が隣接または離散しているかなどを入力することができる。例えば、図５に示すような配置構成１６Ｂは、本セル１５ａが隣接した配置となっており、後述する図１２および図１３に示すような配置構成１６Ｄおよび１６Ｅは、本セル１５ａが離散した配置となっている。
【００５７】
測定光照射部５３は、例えば、感度測定を開始する指示が入力部５２に入力されると、固体撮像素子１１のセンサ部６１に測定光を照射する。
【００５８】
画素選択部５４は、入力部５２に対する入力に従った個数および配置（隣接または離散）に従って、下層側画素１５の感度に基づいて本セル１５ａを選択する。そして、画素選択部５４は、本セル１５ａとして選択した下層側画素１５の画素位置情報（アドレス）をメモリ６２に記憶させる。
【００５９】
センサ部６１は、図１の上側センサ層１２および下側センサ層１３に対応し、それぞれ上層側画素１４および下層側画素１５が受光した光の光量に応じた画素信号を出力する。例えば、検査工程においては、センサ部６１は、信号線を介して検査装置５１の画素選択部５４に画素信号を供給する。
【００６０】
メモリ６２は、固体撮像素子１１を駆動する際に必要となる各種のデータを記憶し、例えば、画素選択部５４により本セル１５ａとして選択した下層側画素１５の画素位置情報を記憶する。例えば、メモリ６２としては、One Time Programming(OTP)またはEEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などの不揮発性メモリを使用することができる。
【００６１】
制御部６３は、例えば、検査工程が行われた後、固体撮像素子１１の立ち上げ時に行われるレジスタ送信時に、メモリ６２から本セル１５ａの画素位置情報を読み出して、レジスタとして駆動部６４に送信する。
【００６２】
駆動部６４は、駆動の対象とする下層側画素１５をレジスタで選択することができるように構成されており、複数の下層側画素１５のうち、本セル１５ａとして選択された下層側画素１５だけを駆動する。
【００６３】
また、固体撮像素子１１では、駆動部６４は、本セル１５ａとして選択されなかった冗長セル１５ｂに対する駆動を停止し、例えば、ＡＤコンバータなどの回路がオフに設定される。これにより、固体撮像素子１１は、低消費電力化を実現することができる。なお、本セル１５ａであっても、用途に応じて駆動させない場合には、同様に、回路の駆動を停止するように設定することができる。
【００６４】
次に、図９は、本セル１５ａを選択する処理を説明するフローチャートである。
【００６５】
例えば、検査工程の感度測定が行われる際に処理が開始され、ステップＳ１１において、画素選択部５４は、入力部５２を介して入力された選択画素の設定を取得する。例えば、選択画素の設定として、下層側画素１５の個数や、本セル１５ａが隣接または離散しているかなどを入力される。
【００６６】
ステップＳ１２において、測定光照射部５３は、固体撮像素子１１のセンサ部６１に測定光を照射する。
【００６７】
ステップＳ１３において、画素選択部５４は、ステップＳ１１での選択画素の設定に基づいて、本セル１５ａを２画素以上選択するか否かを判定する。
【００６８】
ステップＳ１３において、画素選択部５４が、本セル１５ａを２画素以上選択しない（即ち、１画素だけ選択する）と判定した場合、処理はステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、画素選択部５４は、センサ部６１から供給される下層側画素１５の画素信号に基づいて、最高感度の下層側画素１５を本セル１５ａとして選択する。
【００６９】
一方、ステップＳ１３において、画素選択部５４が、本セル１５ａを２画素以上選択すると判定した場合、処理はステップＳ１５に進む。
【００７０】
ステップＳ１５において、画素選択部５４は、２画素以上選択される本セル１５ａの配置が、離散画素および隣接画素のどちらであるかを判定する。
【００７１】
ステップＳ１５において、画素選択部５４が、隣接画素であると判定した場合、処理はステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、画素選択部５４は、例えば、隣接する下層側画素１５どうしの平均値で、感度が高い画素を本セル１５ａとして選択する。また、３画素以上が隣接している場合にも、画素選択部５４は、同様に本セル１５ａを選択する。
【００７２】
一方、ステップＳ１５において、画素選択部５４が、離散画素であると判定した場合、処理はステップＳ１７に進む。ステップＳ１７において、画素選択部５４は、感度の高い下層側画素１５から順次、必要な画素数分だけ本セル１５ａを選択する。なお、画素選択部５４は、本セル１５ａを感度順に選択する他、必要な用途や特性などに合わせて、適宜、本セル１５ａを選択する順番を決定してもよい。
【００７３】
ステップＳ１４、ステップＳ１６、またはステップＳ１７の処理後、処理はステップＳ１８に進む。ステップＳ１８において、画素選択部５４は、本セル１５ａとして選択した下層側画素１５の画素位置情報をメモリ６２に書き込んで記憶させ、処理は終了される。このように、固体撮像素子１１の検査工程において、下層側画素１５の出力に基づいて、本セル１５ａが選択される。
【００７４】
次に、図１０は、固体撮像素子１１の立ち上げ時に行われる処理を説明するフローチャートである。
【００７５】
ステップＳ２１において、制御部６３は、固体撮像素子１１の立ち上げに必要な各種の処理を実行する。
【００７６】
ステップＳ２２において、制御部６３は、メモリ６２から本セル１５ａの画素位置情報を読み出して、レジスタとして駆動部６４に送信する。
【００７７】
ステップＳ２３において、駆動部６４は、複数の下層側画素１５のうち、本セル１５ａとして選択された下層側画素１５だけを駆動するように動作を行い、処理は終了される。
【００７８】
次に、図１１は、固体撮像素子１１の第４の実施の形態の斜視的な構成例を示す図である。
【００７９】
図１１に示すように、固体撮像素子１１Ｃでは、１５行×１５列となる配列で２２５個の下層側画素１５が下側センサ層１３Ｃに設けられる。そして、固体撮像素子１１Ｂでは、中央の行に配置される１３行×１３列の１６９個の下層側画素１５が本セル１５ａとして用いられる。なお、上層側画素１４ａに対する本セル１５ａの個数は、固体撮像素子１１の用途に応じて任意に決定することができる。
【００８０】
そして、固体撮像素子１１Ｃでは、１３行×１３列の本セル１５ａに対して、上側および下側に１行の冗長セル１５ｂが配置されるとともに、右側および左側に１列ずつの冗長セル１５ｂが配置された配置構成１６Ｃとなる。即ち、複数個の本セル１５ａを冗長セル１５ｂが囲うように、行列状に配置された複数の本セル１５ａの周辺領域の上下に１行ずつ、かつ、左右に１列ずつとなるように冗長セル１５ｂが配置される。なお、行列状に配置された複数の本セル１５ａに対して、冗長セル１５ｂを何列および何行で配置するかは、プロセスの位置ズレ量などを考慮して、適宜、決定することができる。
【００８１】
次に、図１２は、固体撮像素子１１の第５の実施の形態の斜視的な構成例を示す図である。
【００８２】
図１２に示すように、固体撮像素子１１Ｄでは、数カ所の場所に離散的に下層側画素１５が配置される配置構成１６Ｄとなっており、下層側画素１５が局所的に偏在している。図１２の例では、５カ所に下層側画素１５が局所的に偏在し、１カ所ごとに、５個の本セル１５ａが一列に配置され、それらの本セル１５ａを囲うように１６個の冗長セル１５ｂが配置されている。
【００８３】
次に、図１３は、固体撮像素子１１の第６の実施の形態の斜視的な構成例を示す図である。
【００８４】
図１３に示すように、固体撮像素子１１Ｅでは、数カ所の場所に離散的に下層側画素１５が配置される配置構成１６Ｅとなっており、下層側画素１５が均一に配置されている。図１３の例では、１６カ所に下層側画素１５が均一に配置され、１箇所ごとに、１個の本セル１５ａを囲うように８個の冗長セル１５ｂが配置されている。
【００８５】
図１２および図１３に示したように、下層側画素１５を離散して配置することができ、１カ所に設けられる本セル１５ａは、１個でも複数個でもよい。また、どのように下層側画素１５を配置するかは、下層側画素１５の用途に応じて異なるものとなる。
【００８６】
次に、図１４は、固体撮像素子１１の第７の実施の形態の断面的な構成例を示す図である。
【００８７】
図１４に示される固体撮像素子１１Ｆは、下層側画素１５を撮像面における位相差検出に用いることができるような配置構成１６Ｆとなっている。即ち、図示するように、１列に並んだ６個の下層側画素１５の中から、位相差検出に用いる一組の本セル１５ａ−１および１５ａ−２が感度に応じて選択され、その他の下層側画素１５が冗長セル１５ｂ−１乃至１５−４となる
【００８８】
例えば、図１５には、照射光の入射角度に対する６個の下層側画素１５のＰＤ（Photodiode）出力の測定結果の一例が示されている。
【００８９】
例えば、冗長セル１５ｂ−１のＰＤ出力４１−１、冗長セル１５ｂ−２のＰＤ出力４１−２、冗長セル１５ｂ−３のＰＤ出力４１−３、および冗長セル１５ｂ−４のＰＤ出力４１−４は、本セル１５ａ−１のＰＤ出力４１−５、および本セル１５ａ−１のＰＤ出力４１−６よりも低い測定結果となっている。即ち、ＰＤ出力が高い下層側画素１５が、本セル１５ａ−１および１５ａ−２として選択されている。
【００９０】
なお、ＰＤ出力４１−５の感度が最も高く、それに隣接するＰＤ出力４１−４およびＰＤ出力４１−６の感度が次に高くなっており、例えば、画素位置によっては、ＰＤ出力４１−５とＰＤ出力４１−４の下層側画素１５を本セル１５ａ−１および１５ａ−２として選択してもよい。
【００９１】
なお、本実施の形態においては、上側センサ層１２および下側センサ層１３の２層が積層された構成について説明したが、３層以上のセンサ層が積層された構成に、本技術を適用してもよい。
【００９２】
また、固体撮像素子１１は、例えば、シリコンにより構成される半導体基板２１および２５にフォトダイオード３１および４１を形成する他、フォトダイオード３１および４１としての機能を有していれば、半導体基板２１および２５は、シリコンにより構成されるものに限定されることはない。例えば、フォトダイオード３１および４１としては、InGaAs系（0.9~2.6μｍの波長を主に吸収）の材質を含む物質、PbS，PbSe，Ge系（1~1.6μｍの波長を主に吸収），InAs，InSb（1~5.5μｍの波長を主に吸収），HgCdTeの材質を含む物質、GaN，InGaN，AlGaN系（0.2~0.4μｍの波長を主に吸収）の材質を含む物質、更には、有機膜からなる有機光電変換膜等、光電変換機能を有するものを採用することができる。
【００９３】
＜電子機器の構成例＞
【００９４】
なお、上述したような各実施の形態の固体撮像素子１１は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
【００９５】
図１６は、電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【００９６】
図１６に示すように、撮像装置１０１は、光学系１０２、撮像素子１０３、信号処理回路１０４、モニタ１０５、およびメモリ１０６を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
【００９７】
光学系１０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を撮像素子１０３に導き、撮像素子１０３の受光面（センサ部）に結像させる。
【００９８】
撮像素子１０３としては、上述した各実施の形態の固体撮像素子１１が適用される。撮像素子１０３には、光学系１０２を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電子が蓄積される。そして、撮像素子１０３に蓄積された電子に応じた信号が信号処理回路１０４に供給される。
【００９９】
信号処理回路１０４は、撮像素子１０３から出力された画素信号に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路１０４が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ１０５に供給されて表示されたり、メモリ１０６に供給されて記憶（記録）されたりする。
【０１００】
このように構成されている撮像装置１０１では、上述した各実施の形態の固体撮像素子１１を適用することで、例えば、下側センサ層１３を利用した低解像度画像や、赤外線画像、フォーカス制御などにおいて所望の特性を確保することができる。
【０１０１】
＜イメージセンサの使用例＞
【０１０２】
図１７は、上述のイメージセンサ（固体撮像素子１１）を使用する使用例を示す図である。
【０１０３】
上述したイメージセンサは、例えば、以下のように、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使用することができる。
【０１０４】
・ディジタルカメラや、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、美容の用に供される装置
・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
【０１０５】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
受光した光の量に応じた画素信号を出力する画素が形成されたセンサ層が２層以上積層されて構成され、
光の照射方向から見て２層目以下となる下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、所定の画素が、前記画素信号の出力を行うように選択される
固体撮像素子。
（２）
下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、前記画素信号の出力を行うように選択された所定の前記画素と、その他の前記画素とが隣接して、行方向および列方向に一致した並びで配置される
上記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、前記画素信号の出力を行うように選択された所定の前記画素と、その他の前記画素とが隣接して、行方向および列方向のいずれか一方に、画素サイズの半分ずらされた並びで配置される
上記（１）に記載の固体撮像素子。
（４）
下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、所定の複数個の前記画素が、前記画素信号の出力を行うように選択され、
前記画素信号の出力を行うように選択された所定の複数個の前記画素の周囲を囲うように、その他の前記画素が配置される
上記（１）から（３）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（５）
前記画素の感度を測定する検査工程において、下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素の出力に基づいて、前記画素信号の出力を行う所定の前記画素が選択される
上記（１）から（４）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（６）
前記画素信号の出力を行うように選択された所定の前記画素の画素位置情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている画素位置情報をレジスタとして読み込み、前記画素を駆動させる駆動部と
を備える上記（１）から（５）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（７）
前記駆動部は、前記画素信号の出力を行うように選択された所定の前記画素以外の他の前記画素における駆動を停止する
上記（１）から（６）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（８）
下層側の前記センサ層において、前記画素信号の出力を行うように選択された所定の前記画素が離散的に配置される
上記（１）から（７）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（９）
下層側の前記センサ層において、前記画素信号の出力を行うように選択された所定の前記画素が、撮像面における位相差検出に用いられる
上記（１）から（８）までのいずれかに記載の固体撮像素子。
（１０）
受光した光の量に応じた画素信号を出力する画素が形成されたセンサ層が２層以上積層されて構成され、光の照射方向から見て２層目以下となる下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、所定の画素が、前記画素信号の出力を行うように選択される固体撮像素子の製造方法であって、
前記画素の感度を測定する検査工程において、下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素の出力に基づいて、前記画素信号の出力を行う所定の前記画素を選択する
ステップを含む製造方法。
（１１）
受光した光の量に応じた画素信号を出力する画素が形成されたセンサ層が２層以上積層されて構成され、
光の照射方向から見て２層目以下となる下層側の前記センサ層に形成される複数の前記画素のうち、所定の画素が、前記画素信号の出力を行うように選択される
固体撮像素子を備える電子機器。
【０１０６】
なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示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。
【符号の説明】
【０１０７】
１１  固体撮像素子，  １２  上側センサ層，  １３  下側センサ層，  １４  上層側画素，  １５  下層側画素，  １５ａ  本セル，  １５ｂ  冗長セル，  １６  配置構成，  ２１  半導体基板，  ２２  配線層，  ２３  フィルタ層，  ２４  オンチップレンズ層，  ２５  半導体基板，  ２６  絶縁層，  ３１  フォトダイオード，  ３２  カラーフィルタ，  ３３  マイクロレンズ，  ３４  配線，  ３５  遮光膜，  ３６  開口部，  ４１  フォトダイオード，  ５１  検査装置，  ５２  入力部，  ５３  測定光照射部，  ５４  画素選択部，  ６１  センサ部，  ６２  メモリ，  ６３  制御部，  ６４  駆動部
【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】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2017084926.tif 000016
【図１５】
2017084926.tif 000017
【図１６】
2017084926.tif 000018
【図１７】
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