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JP7530786B2 - 検出装置 - Google Patents
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Description

本発明は、検出装置及び検出装置の製造方法に関する。
特許文献１には、マイクロレンズと光センサとの間に、開口が設けられた遮光層を有する光学撮像装置について記載されている。このような光センサとして、ＰＩＮ型のフォトダイオードが知られている。
米国特許出願公開第２０２０／００８９９２８号明細書
ＰＩＮ型のフォトダイオードを用いた検出装置では、薄型化が要求される。ここで、検出装置は、複数のフォトダイオード及び複数のマイクロレンズが設けられたアレイ基板単体で形成される。この場合、基板の研磨工程でアレイ基板に形成されたマイクロレンズが損傷する等、基板の研磨が困難となる可能性がある。
本発明は、薄型化が可能な検出装置及び検出装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様の検出装置は、基板と、前記基板の第１主面上に配列された複数のフォトダイオードと、複数の前記フォトダイオードを覆う保護膜と、前記保護膜を介して複数の前記フォトダイオードのそれぞれに対向して設けられた複数のレンズと、隣り合う前記レンズの間に設けられる突出部と、を備え、前記第１主面から見た場合に、前記突出部の頂部は、前記レンズの頂部よりも高い位置に設けられている。
本発明の一態様の検出装置の製造方法は、基板と、前記基板の第１主面に配列された複数のフォトダイオードと、複数の前記フォトダイオードを覆って前記基板の上に設けられた保護膜と、複数の前記フォトダイオードのそれぞれに重畳して設けられた複数のレンズと、を有する検出装置の製造方法であって、前記基板に垂直な方向での高さが前記レンズの高さよりも高い突出部が形成された一対の前記基板の前記第１主面を対向させて、一対の前記基板を重ね合わせる工程と、一対の前記基板が重ね合わされた状態で、それぞれの前記第１主面と反対側の第２主面を研磨する工程と、を有し、前記一対の前記基板を重ね合わせる工程では、前記一方の検出装置の突出部が対向する他方の検出装置の一部に当接すると共に、各検出装置の前記複数のレンズは互いに接触することなく対向する。
図１Ａは、実施形態に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。 図１Ｂは、変形例１に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。 図１Ｃは、変形例２に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。 図１Ｄは、変形例３に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。 図２は、実施形態に係る検出装置を示す平面図である。 図３は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。 図４は、検出素子を示す回路図である。 図５は、検出素子を示す平面図である。 図６は、図５のＶＩ－ＶＩ’断面図である。 図７は、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ’断面図である。 図８は、光学フィルタ及び突出部の構成例を示す平面図である。 図９は、図８のＩＸ－ＩＸ断面図である。 図１０は、実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するためのフローチャート図である。 図１１は、貼り合わされた一対のマザー基板を模式的に示す斜視図である。 図１２は、図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ’断面図である。 図１３は、表示パネルに貼り合わされたアレイ基板の構成を模式的に示す断面図である。 図１４は、変形例４に係る検出装置の製造方法を説明するためのフローチャート図である。 図１５は、変形例５に係る検出装置を模式的に示す断面図である。 図１６は、変形例６に係る検出装置を模式的に示す断面図である。 図１７は、変形例７に係る検出装置を模式的に示す平面図である。 図１８は、変形例８に係る検出装置を模式的に示す平面図である。 図１９は、変形例８に係る検出装置の製造方法を説明するための断面図である。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、本開示の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本開示の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本開示と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
本明細書及び特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
図１Ａは、実施形態に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。図１Ｂは、変形例１に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。図１Ｃは、変形例２に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。図１Ｄは、変形例３に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。
図１Ａに示すように、照明装置付き検出機器１２０は、検出装置１と、照明装置１２１と、を有する。検出装置１は、センサ基板５と、光学フィルタ７と、接着層１２５と、カバー部材１２２と、を有する。つまり、センサ基板５の表面に垂直な方向において、センサ基板５、光学フィルタ７、接着層１２５、カバー部材１２２の順に積層されている。なお、後述するように検出装置１のカバー部材１２２を照明装置１２１に置き換えることもできる。接着層１２５は、光学フィルタ７とカバー部材１２２とを接着させるものであればよく、検出領域ＡＡに相当する領域に接着層１２５は無い構造であっても構わない。検出領域ＡＡに接着層１２５が無い場合、検出領域ＡＡの外側の周辺領域ＧＡに相当する領域で接着層１２５がカバー部材１２２と光学フィルタ７とを接着させている構造となる。また、検出領域ＡＡに設けられる接着層１２５は、単に光学フィルタ７の保護層と言い換えてもよい。
図１Ａに示すように、照明装置１２１は、例えば、カバー部材１２２を検出装置１の検出領域ＡＡに対応する位置に設けられた導光板として用い、カバー部材１２２の一方端又は両端に並ぶ複数の光源１２３を有する、いわゆるサイドライト型のフロントライトであってもよい。つまり、カバー部材１２２は、光を照射する光照射面１２１ａを有し、照明装置１２１の一構成要素となっている。この照明装置１２１によれば、カバー部材１２２の光照射面１２１ａから検出対象である指Ｆｇに向けて光Ｌ１を照射する。光源として、例えば、所定の色の光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が用いられる。
また、図１Ｂに示すように、照明装置１２１は、検出装置１の検出領域ＡＡの直下に設けられた光源（例えば、ＬＥＤ）を有するものであってもよく、光源を備えた照明装置１２１はカバー部材１２２としても機能する。
また、照明装置１２１は、図１Ｂの例に限らず、図１Ｃに示すように、カバー部材１２２の側方や上方に設けられていてもよく、指Ｆｇの側方や上方から指Ｆｇに光Ｌ１を照射してもよい。
さらには、図１Ｄに示すように、照明装置１２１は、検出装置１の検出領域に設けられた光源（例えば、ＬＥＤ）を有する、いわゆる直下型のバックライトであってもよい。
照明装置１２１から照射された光Ｌ１は、検出対象である指Ｆｇにより光Ｌ２として反射される。検出装置１は、指Ｆｇで反射された光Ｌ２（光Ｌ２の陰影、又は反射光の強さ）を検知することで、指Ｆｇの表面の凹凸（例えば、指紋）を検出する。さらに、検出装置１は、指紋の検出に加え、指Ｆｇの内部で反射した光Ｌ２を検出することで、生体に関する情報を検出してもよい。生体に関する情報は、例えば、静脈等の血管像や脈拍、脈波等である。照明装置１２１からの光Ｌ１の色は、検出対象に応じて異ならせてもよい。
カバー部材１２２は、センサ基板５及び光学フィルタ７を保護するための部材であり、センサ基板５及び光学フィルタ７を覆っている。上述のように、照明装置１２１がカバー部材１２２を兼ねる構造でもよい。図１Ｃ及び図１Ｄに示すカバー部材１２２が照明装置１２１と分離されている構造においては、カバー部材１２２は、例えばガラス基板である。なお、カバー部材１２２はガラス基板に限定されず、樹脂基板等であってもよく、これらの基板を積層した複数層からなる構成でもよい。また、カバー部材１２２が設けられていなくてもよい。この場合、センサ基板５及び光学フィルタ７の表面に絶縁膜等の保護層が設けられ、指Ｆｇは検出装置１の保護層に接する。
照明装置付き検出機器１２０は、図１Ｂに示すように、照明装置１２１に換えて表示パネル１２６が設けられていてもよい。表示パネル１２６は、例えば、有機ＥＬディスプレイパネル（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や無機ＥＬディスプレイ（マイクロＬＥＤ、ミニＬＥＤ）であってもよい。或いは、表示パネル１２６は、表示素子として液晶素子を用いた液晶表示パネル（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や、表示素子として電気泳動素子を用いた電気泳動型表示パネル（ＥＰＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）であってもよい。この場合、表示パネル１２６から照射された表示光（光Ｌ１）が指Ｆｇで反射され、当該反射光は表示パネル１２６を通り抜けて光学フィルタ７に到達する。かかる点を鑑みると、表示パネル１２６は光透過性の基板や積層膜によって構成されていることが好ましい。そして、かかる光Ｌ２に基づいて、指Ｆｇの指紋や生体に関する情報を検出することができる。
図２は、実施形態に係る検出装置を示す平面図である。なお、図２以下で示す、第１方向Ｄｘは、基板２１と平行な面内の一方向である。第２方向Ｄｙは、基板２１と平行な面内の一方向であり、第１方向Ｄｘと直交する方向である。なお、第２方向Ｄｙは、第１方向Ｄｘと直交しないで交差してもよい。第３方向Ｄｚは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと直交する方向であり、基板２１の法線方向である。
図２に示すように、検出装置１は、アレイ基板２（基板２１）と、センサ部１０と、走査線駆動回路１５と、信号線選択回路１６と、検出回路４８と、制御回路１０２と、電源回路１０３と、を有する。
基板２１には、配線基板１１０を介して制御基板１０１が電気的に接続される。配線基板１１０は、例えば、フレキシブルプリント基板やリジット基板である。配線基板１１０には、検出回路４８が設けられている。制御基板１０１には、制御回路１０２及び電源回路１０３が設けられている。制御回路１０２は、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）である。制御回路１０２は、センサ部１０、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に制御信号を供給し、センサ部１０の動作を制御する。電源回路１０３は、電源電位ＶＤＤや基準電位ＶＣＯＭ（図４参照）等の電圧信号をセンサ部１０、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に供給する。なお、本実施形態においては、検出回路４８が配線基板１１０に配置される場合を例示したがこれに限られない。検出回路４８は、基板２１の上に配置されてもよい。
基板２１は、検出領域ＡＡと、周辺領域ＧＡとを有する。検出領域ＡＡ及び周辺領域ＧＡは、基板２１と平行な面方向に延在している。検出領域ＡＡ内には、センサ部１０の各素子（検出素子３）が設けられている。周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外側の領域であり、各素子（検出素子３）が設けられない領域である。すなわち、周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外周と基板２１の外縁部との間の領域である。周辺領域ＧＡ内には、走査線駆動回路１５及び信号線選択回路１６が設けられる。走査線駆動回路１５は、周辺領域ＧＡのうち第２方向Ｄｙに沿って延在する領域に設けられる。信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡのうち第１方向Ｄｘに沿って延在する領域に設けられ、センサ部１０と検出回路４８との間に設けられる。
センサ部１０の複数の検出素子３は、それぞれ、センサ素子としてフォトダイオード３０を有する光センサである。フォトダイオード３０は、光電変換素子であり、それぞれに照射される光に応じた電気信号を出力する。より具体的には、フォトダイオード３０は、ＰＩＮ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ Ｎｅｇａｔｉｖｅ）フォトダイオードである。また、フォトダイオード３０はＯＰＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）と言い換えてもよい。検出素子３は、検出領域ＡＡにマトリクス状に配列される。複数の検出素子３が有するフォトダイオード３０は、走査線駆動回路１５から供給されるゲート駆動信号（例えば、リセット制御信号ＲＳＴ、読出制御信号ＲＤ）に従って検出を行う。複数のフォトダイオード３０は、それぞれに照射される光に応じた電気信号を、検出信号Ｖｄｅｔとして信号線選択回路１６に出力する。検出装置１は、複数のフォトダイオード３０からの検出信号Ｖｄｅｔに基づいて生体に関する情報を検出する。
図３は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、検出装置１は、さらに検出制御回路１１と検出部４０と、を有する。検出制御回路１１の機能の一部又は全部は、制御回路１０２に含まれる。また、検出部４０のうち、検出回路４８以外の機能の一部又は全部は、制御回路１０２に含まれる。
検出制御回路１１は、走査線駆動回路１５、信号線選択回路１６及び検出部４０にそれぞれ制御信号を供給し、これらの動作を制御する回路である。検出制御回路１１は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ等の各種制御信号を走査線駆動回路１５に供給する。また、検出制御回路１１は、選択信号ＡＳＷ等の各種制御信号を信号線選択回路１６に供給する。
走査線駆動回路１５は、各種制御信号に基づいて複数の走査線（読出制御走査線ＧＬｒｄ、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔ（図４参照））を駆動する回路である。走査線駆動回路１５は、複数の走査線を順次又は同時に選択し、選択された走査線にゲート駆動信号（例えば、リセット制御信号ＲＳＴ、読出制御信号ＲＤ）を供給する。これにより、走査線駆動回路１５は、走査線に接続された複数のフォトダイオード３０を選択する。
信号線選択回路１６は、複数の出力信号線ＳＬ（図４参照）を順次又は同時に選択するスイッチ回路である。信号線選択回路１６は、例えばマルチプレクサである。信号線選択回路１６は、検出制御回路１１から供給される選択信号ＡＳＷに基づいて、選択された出力信号線ＳＬと検出回路４８とを接続する。これにより、信号線選択回路１６は、フォトダイオード３０の検出信号Ｖｄｅｔを検出部４０に出力する。
検出部４０は、検出回路４８と、信号処理回路４４と、座標抽出回路４５と、記憶回路４６と、検出タイミング制御回路４７と、を備える。検出タイミング制御回路４７は、検出制御回路１１から供給される制御信号に基づいて、検出回路４８と、信号処理回路４４と、座標抽出回路４５と、が同期して動作するように制御する。
検出回路４８は、例えばアナログフロントエンド回路（ＡＦＥ：Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）である。検出回路４８は、少なくとも検出信号増幅回路４２及びＡ／Ｄ変換回路４３の機能を有する信号処理回路である。検出信号増幅回路４２は、検出信号Ｖｄｅｔを増幅する回路であり、例えば、積分回路である。Ａ／Ｄ変換回路４３は、検出信号増幅回路４２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
信号処理回路４４は、検出回路４８の出力信号に基づいて、センサ部１０に入力された所定の物理量を検出する論理回路である。信号処理回路４４は、指Ｆｇが検出面に接触又は近接した場合に、検出回路４８からの信号に基づいて指Ｆｇや掌の表面の凹凸（指紋、掌紋）を検出できる。また、信号処理回路４４は、検出回路４８からの信号に基づいて生体に関する情報を検出してもよい。生体に関する情報は、例えば、指Ｆｇや掌の血管像、脈波、脈拍、血中酸素飽和度等である。
記憶回路４６は、信号処理回路４４で演算された信号を一時的に保存する。記憶回路４６は、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、レジスタ回路等であってもよい。
座標抽出回路４５は、信号処理回路４４において指Ｆｇの接触又は近接が検出されたときに、指Ｆｇ等の表面の凹凸の検出座標を求める論理回路である。また、座標抽出回路４５は、指Ｆｇや掌の血管の検出座標を求める論理回路である。座標抽出回路４５は、センサ部１０の各検出素子３から出力される検出信号Ｖｄｅｔを組み合わせて、指Ｆｇ等の表面の凹凸の形状を示す二次元情報を生成する。なお、座標抽出回路４５は、検出座標を算出せずにセンサ出力Ｖｏとして検出信号Ｖｄｅｔを出力してもよい。
次に、検出装置１の回路構成例について説明する。図４は、検出素子を示す回路図である。図４に示すように、検出素子３は、フォトダイオード３０、リセットトランジスタＭｒｓｔ、読出トランジスタＭｒｄ及びソースフォロワトランジスタＭｓｆを有する。リセットトランジスタＭｒｓｔ、読出トランジスタＭｒｄ及びソースフォロワトランジスタＭｓｆは、１つのフォトダイオード３０に対応して設けられる。リセットトランジスタＭｒｓｔ、読出トランジスタＭｒｄ及びソースフォロワトランジスタＭｓｆは、それぞれｎ型ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成される。ただし、これに限定されず、各トランジスタは、それぞれｐ型ＴＦＴで構成されてもよい。
フォトダイオード３０のアノードには、基準電位ＶＣＯＭが印加される。フォトダイオード３０のカソードは、ノードＮ１に接続される。ノードＮ１は、容量Ｃｓ、リセットトランジスタＭｒｓｔのソース又はドレインの一方及びソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートに接続される。さらにノードＮ１には、寄生容量Ｃｐが存在する。フォトダイオード３０に光が入射した場合、フォトダイオード３０から出力された信号（電荷）は、容量Ｃｓに蓄積される。
ここで、容量Ｃｓは、例えば、フォトダイオード３０のｐ型半導体層３３とｎ型半導体層３２（図６参照）との間に形成される容量である。寄生容量Ｃｐは、容量Ｃｓに付加された容量であり、アレイ基板２に設けられた各種配線、電極間に形成される容量である。
リセットトランジスタＭｒｓｔのゲートは、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔに接続される。リセットトランジスタＭｒｓｔのソース又はドレインの他方には、リセット電位Ｖｒｓｔが供給される。リセットトランジスタＭｒｓｔがリセット制御信号ＲＳＴに応答してオン（導通状態）になると、ノードＮ１の電位がリセット電位Ｖｒｓｔにリセットされる。基準電位ＶＣＯＭは、リセット電位Ｖｒｓｔよりも低い電位を有しており、フォトダイオード３０は、逆バイアス駆動される。
ソースフォロワトランジスタＭｓｆは、電源電位ＶＤＤが供給される端子と読出トランジスタＭｒｄ（ノードＮ２）との間に接続される。ソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートは、ノードＮ１に接続される。ソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートには、フォトダイオード３０で発生した信号（電荷）が供給される。これにより、ソースフォロワトランジスタＭｓｆは、フォトダイオード３０で発生した信号（電荷）に応じた電圧信号を読出トランジスタＭｒｄに出力する。
読出トランジスタＭｒｄは、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのソース（ノードＮ２）と出力信号線ＳＬ（ノードＮ３）との間に接続される。読出トランジスタＭｒｄのゲートは、読出制御走査線ＧＬｒｄに接続される。読出トランジスタＭｒｄが読出制御信号ＲＤに応答してオンになると、ソースフォロワトランジスタＭｓｆから出力される信号、すなわち、フォトダイオード３０で発生した信号（電荷）に応じた電圧信号が、検出信号Ｖｄｅｔとして出力信号線ＳＬに出力される。
なお、図４に示す例では、リセットトランジスタＭｒｓｔ及び読出トランジスタＭｒｄは、それぞれ、２つのトランジスタが直列に接続されて構成されたいわゆるダブルゲート構造である。ただし、これに限定されず、リセットトランジスタＭｒｓｔ及び読出トランジスタＭｒｄは、シングルゲート構造でもよく、３つ以上のトランジスタが直列に接続されたマルチゲート構造でもよい。また、１つの検出素子３の回路は、リセットトランジスタＭｒｓｔ、ソースフォロワトランジスタＭｓｆ及び読出トランジスタＭｒｄの３つのトランジスタを有する構成に限定されない。検出素子３は、２つ、又は、４つ以上のトランジスタを有していてもよい。
次に、検出素子３の平面構成及び断面構成について説明する。図５は、検出素子を示す平面図である。図５に示すように、１つの検出素子３は、２つの走査線（読出制御走査線ＧＬｒｄ、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔ）と、４つの信号線（出力信号線ＳＬ、電源信号線ＳＬｓｆ、リセット信号線ＳＬｒｓｔ及び基準信号線ＳＬｃｏｍ）とを含む。
読出制御走査線ＧＬｒｄ及びリセット制御走査線ＧＬｒｓｔは、第１方向Ｄｘに延在し、第２方向Ｄｙに並んで配置される。出力信号線ＳＬ、電源信号線ＳＬｓｆ、リセット信号線ＳＬｒｓｔ及び基準信号線ＳＬｃｏｍは、第２方向Ｄｙに延在し、第１方向Ｄｘに並んで配置される。
検出素子３は、２つの走査線（読出制御走査線ＧＬｒｄとリセット制御走査線ＧＬｒｓｔ）と、２つの信号線（例えば、隣接する検出素子３の２つの電源信号線ＳＬｓｆ）とで囲まれた領域で規定される。
図５に示すように、フォトダイオード３０は、複数の部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８を有する。部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８は、三角格子状に配置される。
部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８のそれぞれに重畳して、図９に示す光学フィルタ７のレンズ７８、第１遮光層７１の第１開口ＯＰ１及び第２遮光層７２の第２開口ＯＰ２が設けられる。なお、図５では、図面を見やすくするために、光学フィルタ７の構成要素のうち第１開口ＯＰ１のみ示している。
より具体的には、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３は、第２方向Ｄｙに配列される。部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５は、第２方向Ｄｙに配列され、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３で構成される素子列と第１方向Ｄｘに隣り合う。部分フォトダイオード３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８は、第２方向Ｄｙに配列され、部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５で構成される素子列と第１方向Ｄｘに隣り合う。隣接する素子列間で、部分フォトダイオード３０Ｓの第２方向Ｄｙでの位置が、互い違いに配置される。
部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８には、それぞれ、光学フィルタ７を通して光Ｌ２が入射する。部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８は、電気的に接続され、１つのフォトダイオード３０として機能する。つまり、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８のそれぞれが出力する信号が統合されて、フォトダイオード３０から１つの検出信号Ｖｄｅｔが出力される。なお以下の説明では、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８を区別して説明する必要が無い場合には、単に部分フォトダイオード３０Ｓと表す。
部分フォトダイオード３０Ｓは、それぞれｉ型半導体層３１、ｎ型半導体層３２及びｐ型半導体層３３を含む。ｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２は、例えば、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）である。ｐ型半導体層３３は、例えば、ポリシリコン（ｐ－Ｓｉ）である。なお、半導体層の材料は、これに限定されず、ポリシリコン、微結晶シリコン等であってもよい。
ｎ型半導体層３２は、ａ－Ｓｉに不純物がドープされてｎ＋領域を形成する。ｐ型半導体層３３は、ｐ－Ｓｉに不純物がドープされてｐ＋領域を形成する。ｉ型半導体層３１は、例えば、ノンドープの真性半導体であり、ｎ型半導体層３２及びｐ型半導体層３３よりも低い導電性を有する。
また、図５では、ｐ型半導体層３３とｉ型半導体層３１（及びｎ型半導体層３２）とが互いに重畳すると共に直接接続された実効的なセンサ領域である第１領域Ｒ１を点線で示している。部分フォトダイオード３０Ｓは、それぞれ、少なくとも第１領域Ｒ１を有して構成される。言い換えると、複数の第１領域Ｒ１は、平面視で三角格子状に配置される。光学フィルタ７の第１開口ＯＰ１は、第１領域Ｒ１と重畳して設けられる。
部分フォトダイオード３０Ｓは、平面視で、それぞれ円形状又は半円形状で形成される。ただし、これに限定されず、部分フォトダイオード３０Ｓは、多角形状等であってもよい。また、複数の部分フォトダイオード３０Ｓは、互いに異なる形状を有していてもよい。
第２方向Ｄｙに配列された部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３のｎ型半導体層３２は、連結部ＣＡ１により電気的に接続される。部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３のｐ型半導体層３３は、連結部ＣＡ２により電気的に接続される。
また、部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８のｎ型半導体層３２（ｉ型半導体層３１）は、基部ＢＡ１により電気的に接続される。部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８のｐ型半導体層３３は、基部ＢＡ２により電気的に接続される。基部ＢＡ１、基部ＢＡ２は、略五角形状に形成され、頂点の位置に部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８が設けられる。
基部ＢＡ１と、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３のｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２とは、第１方向Ｄｘで離隔して配置される。一方、部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８のｐ型半導体層３３に接続される基部ＢＡ２と、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３のｐ型半導体層３３とは、リセット信号線ＳＬｒｓｔと基準信号線ＳＬｃｏｍの下方を第１方向Ｄｘに沿って通過する連結部ＣＡ２ａにより電気的に接続される。これにより、１つのフォトダイオード３０を構成する複数の部分フォトダイオード３０Ｓが電気的に接続される。
下部導電層３５は、部分フォトダイオード３０Ｓ、連結部ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ２ａ及び基部ＢＡ１、ＢＡ２と重なる領域に設けられる。下部導電層３５は、部分フォトダイオード３０Ｓと重畳する部分が円形状に形成されている。ただし、下部導電層３５は、部分フォトダイオード３０Ｓと異なる形状であってもよい。また、下部導電層３５は、少なくとも第１領域Ｒ１と重畳する部分に設けられていればよい。下部導電層３５には、ｐ型半導体層３３と同じ基準電位ＶＣＯＭが供給され、下部導電層３５とｐ型半導体層３３との間の寄生容量を抑制することができる。
上部導電層３４は、複数の部分フォトダイオード３０Ｓのｎ型半導体層３２を電気的に接続する。具体的には、上部導電層３４は、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－３と重畳する位置で、絶縁膜２７（図６参照）に設けられたコンタクトホールＨ１、Ｈ２を介して、それぞれのｎ型半導体層３２と電気的に接続される。上部導電層３４の接続部３４ａは、連結部ＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ２ａ及び部分フォトダイオード３０Ｓ－２と重畳してＴ字状に形成され、接続部３４ｂと接続される。また、上部導電層３４の接続部３４ｂは、基部ＢＡ１と重畳する位置で、絶縁膜２７（図６参照）に設けられたコンタクトホールＨ３を介して、基部ＢＡ１のｎ型半導体層３２と電気的に接続される。
さらに、上部導電層３４は、接続部３４ｂからフォトダイオード３０と非重畳の領域に延在し、接続部３４ｃと接続される。上部導電層３４の接続部３４ｃは、コンタクトホールＨ４を介して各トランジスタ（リセットトランジスタＭｒｓｔ及びソースフォロワトランジスタＭｓｆ（図４参照））と電気的に接続される。なお、上部導電層３４は、どのように設けられていてもよく、例えば、部分フォトダイオード３０Ｓの一部を覆っていてもよいし、部分フォトダイオード３０Ｓの全体を覆って設けられていてもよい。
リセットトランジスタＭｒｓｔ、ソースフォロワトランジスタＭｓｆ及び読出トランジスタＭｒｄは、フォトダイオード３０と非重畳の領域に設けられる。ソースフォロワトランジスタＭｓｆ及び読出トランジスタＭｒｄは、例えば、フォトダイオード３０と第１方向Ｄｘに隣り合って設けられる。また、リセットトランジスタＭｒｓｔは、部分フォトダイオード３０Ｓ－４と第２方向Ｄｙに隣り合って配置され、かつ、第１方向Ｄｘで部分フォトダイオード３０Ｓ－１と部分フォトダイオード３０Ｓ－６との間に配置される。
リセットトランジスタＭｒｓｔの半導体層６１の一端は、リセット信号線ＳＬｒｓｔに接続される。半導体層６１の他端は、コンタクトホールＨ１７（図７参照）を介して接続配線ＳＬｃｎ３（ノードＮ１）に接続される。リセット信号線ＳＬｒｓｔの、半導体層６１と接続される部分がソース電極として機能し、接続配線ＳＬｃｎ３の、半導体層６１と接続される部分がドレイン電極６３（図７参照）として機能する。半導体層６１は、Ｕ字状に形成され、２箇所でリセット制御走査線ＧＬｒｓｔと交差する。半導体層６１の、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔと重なる部分にチャネル領域が形成され、リセット制御走査線ＧＬｒｓｔの半導体層６１と重なる部分が、それぞれゲート電極６４として機能する。
ソースフォロワトランジスタＭｓｆは、半導体層６５と、ソース電極６６と、ドレイン電極６７と、ゲート電極６８とを有する。半導体層６５の一端は、コンタクトホールＨ１５（図６参照）を介して電源信号線ＳＬｓｆに接続される。半導体層６５の他端は、コンタクトホールＨ１６（図６参照）を介して接続配線ＳＬｃｎ１（ノードＮ２）に接続される。電源信号線ＳＬｓｆの、半導体層６５と接続される部分がドレイン電極６７として機能し、接続配線ＳＬｃｎ１の、半導体層６５と接続される部分がソース電極６６として機能する。
ゲート電極６８の一端側は、第１方向Ｄｘに延在し、半導体層６５と重畳する。ゲート電極６８の他端側は、第２方向Ｄｙに延在し、接続配線ＳＬｃｎ３と電気的に接続される。これにより、リセットトランジスタＭｒｓｔは、接続配線ＳＬｃｎ３を介して、ソースフォロワトランジスタＭｓｆのゲートに電気的に接続される。
読出トランジスタＭｒｄは、半導体層８１と、ソース電極８２と、ドレイン電極８３と、ゲート電極８４とを有する。半導体層８１の一端は、接続配線ＳＬｃｎ１に接続される。半導体層８１の他端は、出力信号線ＳＬから第１方向Ｄｘに分岐された接続配線ＳＬｃｎ２に接続される。接続配線ＳＬｃｎ１の、半導体層８１と接続される部分がドレイン電極８３として機能し、接続配線ＳＬｃｎ２の、半導体層８１と接続される部分がソース電極８２として機能する。２つのゲート電極８４は第２方向Ｄｙに並んで設けられ、半導体層８１と重なる。２つのゲート電極８４は、第２方向Ｄｙに延在し電源信号線ＳＬｓｆと重畳する分岐部を介して、読出制御走査線ＧＬｒｄと電気的に接続される。このような構成で、ソースフォロワトランジスタＭｓｆ及び読出トランジスタＭｒｄは、出力信号線ＳＬに接続される。
出力信号線ＳＬは、ソースフォロワトランジスタＭｓｆ及び読出トランジスタＭｒｄと、部分フォトダイオード３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８との間に配置される。出力信号線ＳＬは、部分フォトダイオード３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８に沿ってジグザグ線状に設けられる。
リセット信号線ＳＬｒｓｔ及び基準信号線ＳＬｃｏｍは、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３と、部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５との間に配置される。リセット信号線ＳＬｒｓｔ及び基準信号線ＳＬｃｏｍは、部分フォトダイオード３０Ｓに沿ってジグザグ線状に設けられ、連結部ＣＡ２ａと交差する。部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３と、部分フォトダイオード３０Ｓ－４、３０Ｓ－５とが連結部ＣＡ２ａで接続されているので、リセット信号線ＳＬｒｓｔ及び基準信号線ＳＬｃｏｍと重畳して基部ＢＡ１、ＢＡ２が設けられる構成に比べて、リセット信号線ＳＬｒｓｔ及び基準信号線ＳＬｃｏｍの寄生容量を抑制することができる。
基準信号線ＳＬｃｏｍは、コンタクトホールＨ１１を介して下部導電層３５と電気的に接続される。また、基準信号線ＳＬｃｏｍは、コンタクトホールＨ１２を介して連結部ＣＡ２と電気的に接続される。これにより、基準信号線ＳＬｃｏｍは、各部分フォトダイオード３０Ｓのｐ型半導体層３３と電気的に接続される。
本実施形態では、光学フィルタ７の複数の第１開口ＯＰ１ごとに部分フォトダイオード３０Ｓが設けられている。これにより、フォトダイオード３０が、平面視で検出素子３の全体を覆うように四角形状等のベタ膜で形成された構成に比べて、複数の第１開口ＯＰ１に重畳しない領域での半導体層や配線層を削減できるので、フォトダイオード３０の寄生容量を抑制することができる。また、複数の部分フォトダイオード３０Ｓが設けられているので、各トランジスタ及び配線の配置の自由度を向上させることができ、各トランジスタ及び配線をフォトダイオード３０と非重畳に設けることができる。したがって、本実施形態では、各トランジスタ及び配線と重畳してフォトダイオード３０を設けた場合に比べて、フォトダイオード３０の寄生容量を抑制することができる。
なお、図５に示すフォトダイオード３０及び各トランジスタの平面構造は、あくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、１つのフォトダイオード３０が有する部分フォトダイオード３０Ｓの数は、７個以下でもよいし、９個以上でもよい。部分フォトダイオード３０Ｓの配置は、三角格子状に限定されず、例えば、マトリクス状に配置されていてもよい。
図６は、図５のＶＩ－ＶＩ’断面図である。図７は、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ’断面図である。なお、図６では、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－７の断面構成とともに、検出素子３が有するソースフォロワトランジスタＭｓｆの断面構成を示している。また、図７では、リセットトランジスタＭｒｓｔの断面構成を示している。なお、図６、図７で図示されない読出トランジスタＭｒｄの断面構成も、ソースフォロワトランジスタＭｓｆ及びリセットトランジスタＭｒｓｔと同様である。
図６に示すように、基板２１は絶縁基板であり、例えば、石英、無アルカリガラス等のガラス基板、又はポリイミド等の樹脂基板が用いられる。ゲート電極６８は、基板２１の上に設けられる。絶縁膜２２、２３は、ゲート電極６８を覆って基板２１の上に設けられる。絶縁膜２２、２３及び絶縁膜２４、２５、２６は、無機絶縁膜であり、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等である。
半導体層６５は、絶縁膜２３の上に設けられる。半導体層６５は、例えば、ポリシリコンが用いられる。ただし、半導体層６５は、これに限定されず、微結晶酸化物半導体、アモルファス酸化物半導体、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ：Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）等であってもよい。ソースフォロワトランジスタＭｓｆは、ゲート電極６８が半導体層６５の下側に設けられたボトムゲート構造であるが、ゲート電極６８が半導体層６５の上側に設けられたトップゲート構造でもよく、ゲート電極６８が半導体層６５の上側及び下側に設けられたデュアルゲート構造でもよい。
半導体層６５は、チャネル領域６５ａと、高濃度不純物領域６５ｂ、６５ｃと、低濃度不純物領域６５ｄ、６５ｅと、を含む。チャネル領域６５ａは、例えば、ノンドープの真性半導体又は低不純物領域であり、高濃度不純物領域６５ｂ、６５ｃ及び低濃度不純物領域６５ｄ、６５ｅよりも低い導電性を有する。チャネル領域６５ａは、ゲート電極６８と重なる領域に設けられる。
絶縁膜２４、２５は、半導体層６５を覆って絶縁膜２３の上に設けられる。ソース電極６６及びドレイン電極６７は、絶縁膜２５の上に設けられる。ソース電極６６は、コンタクトホールＨ１６を介して半導体層６５の高濃度不純物領域６５ｂと接続される。また、ドレイン電極６７は、コンタクトホールＨ１５を介して、半導体層６５の高濃度不純物領域６５ｃに接続される。ソース電極６６及びドレイン電極６７は、例えば、チタンとアルミニウムとの積層構造であるＴｉＡｌＴｉ又はＴｉＡｌの積層膜で構成されている。
図７に示すように、リセットトランジスタＭｒｓｔの断面構成は、図６に示したソースフォロワトランジスタＭｓｆと同様である。すなわち、ドレイン電極６３（接続配線ＳＬｃｎ３）は、コンタクトホールＨ１７を介して半導体層６１の高濃度不純物領域６１ｃと接続される。絶縁膜２６は、リセットトランジスタＭｒｓｔを含む各トランジスタを覆って絶縁膜２５の上に設けられる。絶縁膜２７は、絶縁膜２６の上に設けられる。上部導電層３４は、絶縁膜２７の上に設けられる。上部導電層３４は、絶縁膜２６、２７を貫通して設けられたコンタクトホールＨ４を介して、ドレイン電極６３と電気的に接続される。
次に、図６に戻ってフォトダイオード３０の断面構成について説明する。図６では、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－７について説明するが、部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－７についての説明は、他の部分フォトダイオード３０Ｓにも適用できる。図６に示すように、下部導電層３５は、ゲート電極６８と同層に基板２１の上に設けられる。絶縁膜２２及び絶縁膜２３は、下部導電層３５の上に設けられる。フォトダイオード３０は、絶縁膜２３の上に設けられる。言い換えると、下部導電層３５は、基板２１と、ｐ型半導体層３３との間に設けられる。下部導電層３５が、ゲート電極６８と同じ材料で形成されることで遮光層として機能し、下部導電層３５は、フォトダイオード３０への基板２１側からの光の侵入を抑制できる。
第３方向Ｄｚで、ｉ型半導体層３１は、ｐ型半導体層３３とｎ型半導体層３２との間に設けられる。本実施形態では、絶縁膜２３の上に、ｐ型半導体層３３、ｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２の順に積層されている。
具体的には、ｐ型半導体層３３は、半導体層６１、６５と同層に、絶縁膜２３の上に設けられる。絶縁膜２４、２５、及び、２６は、ｐ型半導体層３３を覆って設けられる。絶縁膜２４及び絶縁膜２５は、ｐ型半導体層３３と重なる位置にコンタクトホールＨ１３が設けられる。絶縁膜２６は、絶縁膜２５の上に設けられ、コンタクトホールＨ１３の内壁を構成する絶縁膜２４及び絶縁膜２５の側面を覆う。また、絶縁膜２６には、ｐ型半導体層３３と重なる位置にコンタクトホールＨ１４が設けられる。
ｉ型半導体層３１は、絶縁膜２６の上に設けられ、絶縁膜２４から絶縁膜２６を貫通するコンタクトホールＨ１４を介してｐ型半導体層３３と接続される。ｎ型半導体層３２は、ｉ型半導体層３１の上に設けられる。
より詳細には、フォトダイオード３０は、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２と、第３領域Ｒ３とを有する。複数の第１領域Ｒ１は、部分フォトダイオード３０Ｓのそれぞれに対応して設けられる。複数の第１領域Ｒ１は、それぞれ、ｐ型半導体層３３、ｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２が直接、接して積層される。言い換えると、第１領域Ｒ１は、コンタクトホールＨ１４の底面で規定される領域である。
第２領域Ｒ２は、複数の第１領域Ｒ１の間に設けられる。第２領域Ｒ２は、基板２１に垂直な方向（第３方向Ｄｚ）で、少なくともｐ型半導体層３３とｉ型半導体層３１とが、離隔して積層される。より具体的には、第２領域Ｒ２は、ｐ型半導体層３３とｉ型半導体層３１との間に設けられた絶縁膜２４、２５、２６を有する。ただし、これに限定されず、第２領域Ｒ２は、ｐ型半導体層３３とｉ型半導体層３１との間に１層又は２層の絶縁膜を有していてもよいし、４層以上の絶縁膜を有していてもよい。
第２領域Ｒ２で、ｐ型半導体層３３とｉ型半導体層３１との間に設けられた絶縁膜２４、２５、２６の厚さ（絶縁膜２４、２５の厚さｔｉ１と絶縁膜２６の厚さｔｉ２の合計の厚さ）は、ｉ型半導体層３１の厚さｔｉ３よりも厚い。絶縁膜２４、２５の厚さｔｉ１は、絶縁膜２６の厚さｔｉ２よりも厚い。また、第２領域Ｒ２のｐ型半導体層３３とｎ型半導体層３２との距離は、第１領域Ｒ１のｐ型半導体層３３とｎ型半導体層３２との距離よりも大きい。なお、ｉ型半導体層３１及び各絶縁膜２４、２５、２６の厚さ関係は上記に限定されず、ｉ型半導体層３１の厚さよりも絶縁膜２４、２５、２６の３層の合計の厚さの方が小さくなる構成も採用可能である。第２領域Ｒ２においては、ｉ型半導体層３１（及び／又はｎ型半導体層３２）とｐ型半導体層３３との間に所定厚さの絶縁膜２４、２５、２６が存在していることが必要である一方、その絶縁膜２４、２５、２６の厚さは様々な厚さのものを採用可能である。
第２領域Ｒ２は、平面視で、第１領域Ｒ１の周囲に設けられ、かつ、連結部ＣＡ１、ＣＡ２及び基部ＢＡ１、ＢＡ２を含む。部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３（図６では部分フォトダイオード３０Ｓ－３は図示されない）は、絶縁膜２６の上に積層されたｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２からなる連結部ＣＡ１と、絶縁膜２３の上に形成されたｐ型半導体層３３からなる連結部ＣＡ２とで接続される。同様に部分フォトダイオード３０Ｓ－４から３０Ｓ－８（図５参照）は、絶縁膜２６の上に積層されたｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２からなる基部ＢＡ１と、絶縁膜２３の上に形成されたｐ型半導体層３３からなる基部ＢＡ２とで接続される。
このような構成により、第２領域Ｒ２でｉ型半導体層３１とｐ型半導体層３３との間に形成される単位面積あたりの容量は、第１領域Ｒ１でｉ型半導体層３１とｐ型半導体層３３との間に形成される単位面積あたりの容量よりも小さくなる。したがって、フォトダイオード３０が、平面視で検出素子３の全体を覆うように四角形状等のベタ膜で形成された構成、すなわち、第２領域Ｒ２のｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２を、第１領域Ｒ１と同層に設けた構成に比べて、１つのフォトダイオード３０の容量Ｃｓ（図４参照）を小さくすることができる。この結果、検出装置１の検出感度を向上させることができる。なお、上記ではｉ型半導体層３１とｐ型半導体層３３との間に形成される容量について言及しているが、ｉ型半導体層３１とｎ型半導体層３２とが直接接しており、かつ、ｉ型半導体層３１を介してｐ型半導体層３３とｎ型半導体層３２とが対向していることを鑑みると、上記容量についての言及は、ｐ型半導体層３３とｎ型半導体層３２間の容量に置き換えることができることはもちろんである。
第３領域Ｒ３は、ｐ型半導体層３３が設けられ、ｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２はｐ型半導体層３３と非重畳に設けられる。第３領域Ｒ３は、上述したｐ型半導体層３３からなる連結部ＣＡ２ａが設けられた領域である。つまり、第３領域Ｒ３では、隣り合う複数の第１領域Ｒ１は少なくともｐ型半導体層３３で接続される。また、第３領域Ｒ３では、ｐ型半導体層３３の上に絶縁膜２４、２５が設けられ、ｐ型半導体層３３の上に設けられた絶縁膜２４、２５の上にリセット信号線ＳＬｒｓｔ及び基準信号線ＳＬｃｏｍが設けられる。言い換えると、リセット信号線ＳＬｒｓｔ及び基準信号線ＳＬｃｏｍの上には、ｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２の空隙部ＳＰが設けられる。このような構成により、ｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２がリセット信号線ＳＬｒｓｔ及び基準信号線ＳＬｃｏｍと重畳して設けられる構成に比べて、各信号線と、ｎ型半導体層３２の絶縁を確保できる。
絶縁膜２７は、フォトダイオード３０を覆って絶縁膜２６の上に設けられる。絶縁膜２７は、フォトダイオード３０及び絶縁膜２６に直接、接して設けられる。絶縁膜２７は、感光性アクリル等の有機材料からなる。絶縁膜２７は、絶縁膜２６よりも厚い。なお、これらの厚さ関係は互いに入れ替わっていても構わない。絶縁膜２７は、無機絶縁材料に比べ、段差のカバレッジ性が良好であり、ｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２の側面を覆って設けられる。
上部導電層３４は、絶縁膜２７の上に設けられる。上部導電層３４は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性を有する導電材料である。上部導電層３４は、絶縁膜２７の表面に倣って設けられ、絶縁膜２７に設けられたコンタクトホールＨ１、Ｈ３を介してｎ型半導体層３２と接続される。これにより、複数の部分フォトダイオード３０Ｓからそれぞれ出力される信号（光電流Ｉｐ）は、共通の上部導電層３４で統合されて、ソースフォロワトランジスタＭｓｆ、読出トランジスタＭｒｄ（図４参照）を介して、１つの検出信号Ｖｄｅｔとして出力される。
なお、コンタクトホールＨ１は、第１領域Ｒ１と重畳する位置に設けられ、部分フォトダイオード３０Ｓ－１のｎ型半導体層３２と上部導電層３４とがコンタクトホールＨ１の底面で接続される。また、部分フォトダイオード３０Ｓ－２、３０Ｓ－７の第１領域Ｒ１にはコンタクトホールＨ１、Ｈ３が形成されていない。コンタクトホールＨ３は、第２領域Ｒ２と重畳する位置に設けられる。部分フォトダイオード３０Ｓ－１の第１領域Ｒ１の幅は、部分フォトダイオード３０Ｓ－２、３０Ｓ－７の第１領域Ｒ１の幅よりも大きい。ただし、上部導電層３４は、任意の箇所でｎ型半導体層３２と接続されていればよく、複数の部分フォトダイオード３０Ｓの第１領域Ｒ１の幅、形状を等しく形成してもよい。
絶縁膜２８は、上部導電層３４を覆って絶縁膜２７の上に設けられる。絶縁膜２８は、無機絶縁膜である。絶縁膜２８は、フォトダイオード３０への水分の侵入を抑制する保護層として設けられる。
保護膜２９は、絶縁膜２８の上に設けられる。保護膜２９は、有機保護膜である。保護膜２９は、検出装置１の表面を平坦化するように形成される。
本実施形態では、フォトダイオード３０のｐ型半導体層３３及び下部導電層３５が、各トランジスタと同層に設けられるので、フォトダイオード３０を各トランジスタと異なる層に形成した場合に比べて製造工程を簡略化できる。
なお、図６に示すフォトダイオード３０の断面構成は、あくまで一例である。これに限定されず、例えば、フォトダイオード３０は、各トランジスタと異なる層に設けられていてもよい。また、ｐ型半導体層３３、ｉ型半導体層３１及びｎ型半導体層３２の積層順も、図６に限定されず、ｎ型半導体層３２、ｉ型半導体層３１及びｐ型半導体層３３の順に積層されていてもよい。
次に、光学フィルタ７の構成例について説明する。図８は、光学フィルタ及び突出部の構成例を示す平面図である。図９は、図８のＩＸ－ＩＸ断面図である。なお、図８では、図面を見やすくするために、突出部ＰＳに斜線を付して示している。また、図９では、アレイ基板２の構成を簡略化して示しており、フォトダイオード３０（部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－６）と、フォトダイオード３０を覆う保護膜２９と、を模式的に示している。
光学フィルタ７は、指Ｆｇ等の被検出体で反射された光Ｌ２のうち、第３方向Ｄｚに進行する成分をフォトダイオード３０に向けて透過させ、斜め方向に進行する成分を遮蔽する光学素子である。光学フィルタ７は、コリメートアパーチャ、あるいは、コリメータとも呼ばれる。
図８に示すように、光学フィルタ７は、マトリクス状に配列された複数の検出素子３（フォトダイオード３０）を覆って設けられる。光学フィルタ７は、複数の検出素子３を覆う第１透光性樹脂層７４（図９参照）及び第２透光性樹脂層７５と、複数の検出素子３のそれぞれに設けられた複数のレンズ７８を有する。さらに、検出装置１は、隣り合うレンズ７８の間に設けられた複数の突出部ＰＳを有する。
１つの検出素子３に対して複数のレンズ７８が配置される。図８に示す例では、１つの検出素子３に、レンズ７８－１、７８－２、・・・、７８－８の８個のレンズ７８が設けられる。複数のレンズ７８－１、７８－２、・・・、７８－８は、三角格子状に配置され、複数の部分フォトダイオード３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、・・・、３０Ｓ－８のそれぞれに重畳して設けられる。
ただし、１つの検出素子３に配置される複数のレンズ７８の数は、複数の部分フォトダイオード３０Ｓの数に合わせ、７個以下でもよいし、９個以上でもよい。複数のレンズ７８の配置も、フォトダイオード３０の構成に応じて適宜変更できる。
突出部ＰＳは、検出装置１の製造工程において、アレイ基板２を他の基板と重ね合わせる際のスペーサとして用いられる。なお、検出装置１の製造方法については、後述する。突出部ＰＳは、平面視でレンズ７８と同じ形状を有しており、円形状である。１つの突出部ＰＳは、６個のレンズ７８に囲まれて設けられる。より具体的には、突出部ＰＳは、第２方向Ｄｙでレンズ７８－４とレンズ７８－５との間に配置される。突出部ＰＳは、第１方向Ｄｘでレンズ７８－１、７８－３とレンズ７８－６、７８－８との間に配置される。突出部ＰＳは、複数のレンズ７８と三角格子状に配置され、複数のレンズ７８の間のスペースに効率よく配置される。
また、突出部ＰＳは、第２方向Ｄｙに隣り合う検出素子３の境界部分に設けられる。言い換えると、突出部ＰＳは、平面視で、第２方向Ｄｙに隣り合うフォトダイオード３０の間に設けられる。第２方向Ｄｙに配列された検出素子３－１、３－２、３－３の各境界部分に１つずつ突出部ＰＳが設けられる。また、検出素子３－１、３－２、３－３と隣り合って配置された検出素子３－４、３－５、３－６の各境界部分に１つずつ突出部ＰＳが設けられる。突出部ＰＳの数は、レンズ７８の数よりも少ない。また、突出部ＰＳは、フォトダイオード３０の部分フォトダイオード３０Ｓと非重畳に設けられる。
ただし、突出部ＰＳの配置や数は適宜変更することができる。例えば、突出部ＰＳは、第１方向Ｄｘに隣り合う検出素子３の境界部分に設けられていてもよい。突出部ＰＳは、各検出素子３に設けられているが、突出部ＰＳが設けられない検出素子３があってもよい。また、突出部ＰＳは、レンズ７８と異なる形状、大きさであってもよい。
図９に示すように、光学フィルタ７は、第１遮光層７１と、第２遮光層７２と、第１透光性樹脂層７４と、第２透光性樹脂層７５と、レンズ７８と、を有する。本実施形態では、保護膜２９の上に、第１遮光層７１、第１透光性樹脂層７４、第２遮光層７２、第２透光性樹脂層７５、レンズ７８の順に積層されている。突出部ＰＳは、光学フィルタ７と一体に形成され、レンズ７８と同層に第２透光性樹脂層７５の上に設けられる。
レンズ７８は、フォトダイオード３０の部分フォトダイオード３０Ｓのそれぞれに重畳する領域に設けられる。レンズ７８は、凸レンズである。レンズ７８の光軸ＣＬは、第３方向Ｄｚと平行方向に設けられ、部分フォトダイオード３０Ｓと交差する。レンズ７８は、第２透光性樹脂層７５の上に直接接して設けられる。言い換えると、第２透光性樹脂層７５は、第２遮光層７２とレンズ７８との間に設けられる。また、本実施形態では、隣接するレンズ７８の間では、第２透光性樹脂層７５の上に遮光層等が設けられていない。
第１遮光層７１及び第２遮光層７２は、第３方向Ｄｚでフォトダイオード３０とレンズ７８との間に設けられる。また、第１遮光層７１には、フォトダイオード３０に重畳する領域に第１開口ＯＰ１が設けられる。第２遮光層７２には、フォトダイオード３０に重畳する領域に第２開口ＯＰ２が設けられる。レンズ７８は第１開口ＯＰ１及び第２開口ＯＰ２と重畳して設けられる。言い換えると、第１開口ＯＰ１及び第２開口ＯＰ２は、光軸ＣＬと重なる領域に形成される。
第１遮光層７１は、例えば、モリブデン（Ｍｏ）等の金属材料で形成されている。これにより、第１遮光層７１は、第１開口ＯＰ１を透過する光Ｌ２以外の、斜め方向に進行する光Ｌ２の成分を反射することができる。
第２遮光層７２は、例えば黒色に着色された樹脂材料で形成される。これにより、第２遮光層７２は、第２開口ＯＰ２を透過する光Ｌ２以外の、斜め方向に進行する光Ｌ２の成分を吸収する光吸収層として機能する。例えば、第２遮光層７２は、第１遮光層７１で反射された光や、隣接するレンズ７８の間から入射した外光を吸収することができる。
本実施形態では、レンズ７８の第１方向Ｄｘでの幅Ｗ３、第２開口ＯＰ２の第１方向Ｄｘでの幅Ｗ２、第１開口ＯＰ１の第１方向Ｄｘでの幅Ｗ１の順に小さくなっている。また、第１開口ＯＰ１の第１方向Ｄｘでの幅Ｗ１は、フォトダイオード３０の部分フォトダイオード３０Ｓの第１方向Ｄｘでの幅よりも小さい。
また、図９に示す第２透光性樹脂層７５の厚さＴＨ２は、第１透光性樹脂層７４の厚さＴＨ１よりも厚く形成される。また、第１透光性樹脂層７４の厚さＴＨ１及び第２透光性樹脂層７５の厚さＴＨ２は、センサ基板５の保護膜２９の厚さＴＨ３よりも厚い。
このような構成により、指Ｆｇ等の被検出体で反射された光Ｌ２のうち、第３方向Ｄｚに進行する光Ｌ２－１は、レンズ７８で集光され、第２開口ＯＰ２及び第１開口ＯＰ１を透過して、フォトダイオード３０に入射する。また、第３方向Ｄｚに対して角度θ１だけ傾斜した光Ｌ２－２についても、第２開口ＯＰ２及び第１開口ＯＰ１を透過して、フォトダイオード３０に入射する。
突出部ＰＳは、第１開口ＯＰ１が設けられていない第１遮光層７１及び第２開口ＯＰ２が設けられていない第２遮光層７２と重畳する位置に設けられる。言い換えると、突出部ＰＳは、第１開口ＯＰ１及び第２開口ＯＰ２と非重畳であり、突出部ＰＳを通過した光Ｌ２は、第１遮光層７１及び第２遮光層７２で遮られる。すなわち、検出装置１は、突出部ＰＳを設けた構成であっても、検出精度の低下を抑制することができる。
突出部ＰＳの第１方向Ｄｘでの幅Ｗ４（径）は、レンズ７８の第１方向Ｄｘでの幅Ｗ３（径）と等しい。第３方向Ｄｚで、突出部ＰＳの高さＨＥ１は、レンズ７８の高さＨＥ２よりも高い。言い換えると、基板２１の第１主面ＭＳ１（図１２参照）から見た場合に、突出部ＰＳの頂部は、レンズ７８の頂部よりも高い位置に設けられている。また、突出部ＰＳの頂部から底部までの全長は、レンズ７８の頂部から底部までの全長よりも長い。突出部ＰＳの高さＨＥ１は、１．０μｍ以上５．５μｍ以下、例えば３．７５μｍ程度である。レンズ７８の高さＨＥ２は、０．５μｍ以上５．０μｍ以下、例えば３．０μｍ程度である。突出部ＰＳは、樹脂材料で形成され、フォトリソグラフィ法により柱状にパターニングされる。図９では、突出部ＰＳの上面は平坦に形成されている。ただし、図９はあくまで模式的に示したものであり、突出部ＰＳの上面は、レンズ７８と同様に曲面を有していてもよい。
また、光学フィルタ７は、アレイ基板２と一体に形成されている。すなわち、光学フィルタ７の第１遮光層７１は、保護膜２９の上に直接、接して設けられており、第１遮光層７１と保護膜２９との間に粘着層等の部材が設けられていない。光学フィルタ７は、センサ基板５上に直接、成膜され、パターニング等の工程が施されて形成されるので、光学フィルタ７を別体でアレイ基板２に貼り合わせた場合に比べて、光学フィルタ７の第１開口ＯＰ１、第２開口ＯＰ２及びレンズ７８と、フォトダイオード３０との位置精度を向上させることができる。
なお、図９に示す光学フィルタ７の構成はあくまで一例であり、適宜変更することができる。例えば、光学フィルタ７は、アレイ基板２と別体に形成されていてもよい。また、幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３及び厚さＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３の関係も、要求される光学特性に応じて適宜変更してもよい。また、光学フィルタ７は、第１遮光層７１及び第２遮光層７２が設けられる構成に限定されず、１層の第１遮光層７１及び１層の第１透光性樹脂層７４が設けられていてもよい。
次に検出装置１の製造方法について説明する。図１０は、実施形態に係る検出装置の製造方法を説明するためのフローチャート図である。図１１は、貼り合わされた一対のマザー基板を模式的に示す斜視図である。図１２は、図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ’断面図である。なお、図１２では、図面を見やすくするために、アレイ基板２の詳細な構成を省略して示しており、対向して配置された２つの部分フォトダイオード３０Ｓ及び２つのレンズ７８を例示して示している。
図１０に示すように、製造装置は、フォトダイオード３０を形成する（ステップＳＴ１）。具体的には、一対のマザー基板１０５（図１１参照）を用意し、マザー基板１０５のそれぞれに各種トランジスタ及び各種配線を形成した後、複数の部分フォトダイオード３０Ｓを有するフォトダイオード３０を形成する。図１１に示すように、マザー基板１０５は、複数のセンサ領域１０６が配列されている。複数のセンサ領域１０６は、分割ライン１０８、１０９に沿って個片に分割された場合に、それぞれ検出装置１（アレイ基板２）として形成される予定の領域である。つまり、マザー基板１０５は、基板２１から光学フィルタ７及び突出部ＰＳまでの積層構造が形成され、複数のトランジスタ、各種配線及びフォトダイオード３０を含む。
次に、製造装置は、フォトダイオード３０を覆う保護膜２９の上に、第１遮光層７１及び第２遮光層７２を形成する（ステップＳＴ２）。具体的には、製造装置は、保護膜２９の上に第１遮光層７１を形成し、部分フォトダイオード３０Ｓと重畳する位置に第１開口ＯＰ１をパターニングする。その後、第１遮光層７１の上に第１透光性樹脂層７４を塗布形成する。第１透光性樹脂層７４の上に第２遮光層７２を形成し、部分フォトダイオード３０Ｓと重畳する位置に第２開口ＯＰ２をパターニングする。第２遮光層７２の上に第２透光性樹脂層７５を塗布形成する。
次に、製造装置は、複数のレンズ７８を形成する（ステップＳＴ３）。複数のレンズ７８は、樹脂材料を第２透光性樹脂層７５の上に塗布形成し、フォトリソグラフィ法によりパターニングし、ベークを施すことで表面が曲面状に形成される。
次に、隣り合うレンズ７８の間に複数の突出部ＰＳを形成する（ステップＳＴ４）。複数の突出部ＰＳは、レンズ７８よりも厚くなるように、樹脂材料を第２透光性樹脂層７５の上に塗布形成する。そして、フォトリソグラフィ法によりパターニングし、ベークを施すことで硬化される。突出部ＰＳは、レンズ７８と異なる材料が用いられることが好ましいが、同じ材料であっても構わない。レンズ７８の材料は、例えば透明なアクリル樹脂やシロキサン樹脂が用いられる。突出部ＰＳの材料は、例えば透明なアクリル樹脂やエポキシ樹脂、又はポリイミド等が用いられる。
次に、一対のマザー基板１０５を重ね合わせる（ステップＳＴ５）。具体的には、図１１及び図１２に示すように、製造装置は、一対のマザー基板１０５の、フォトダイオード３０（図１２では、１つの部分フォトダイオード３０Ｓを示す）、レンズ７８及び突出部ＰＳが形成された基板２１の第１主面ＭＳ１を対向させて、一対のマザー基板１０５を貼り合わせる。これにより、第２透光性樹脂層７５の表面に設けられた突出部ＰＳが、一対の基板２１の第１主面ＭＳ１の間に配置される。また、一対の基板２１の第２主面ＭＳ２は、それぞれ第３方向Ｄｚで外側に向けられる。
図１２に示すように、一方のマザー基板１０５－１の突出部ＰＳと、他方のマザー基板１０５－２の突出部ＰＳとが当接するように、一対のマザー基板１０５が重ね合わされる。これにより、一対の基板２１の第１主面ＭＳ１の間には、空隙１０７が形成され、対向するレンズ７８が接触することを抑制できる。一対の基板２１の第１主面ＭＳ１に設けられた端子部９０も、空隙を挟んで対向して配置される。端子部９０は、例えば、アレイ基板２と外部の配線基板１１０（図２参照）とを電気的に接続するための端子である。また、一対のマザー基板１０５は、周辺領域１０５Ｐに設けられたシール部５１で貼り合わされる。シール部５１は、複数のセンサ領域１０６の周囲を囲んで設けられ、一対の基板２１の間をシールする。
なお、図１２では、一方のマザー基板１０５－１の突出部ＰＳと、他方のマザー基板１０５－２の突出部ＰＳとの位置が完全に一致するように重ね合わされる。ただしこれに限定されず、一方のマザー基板１０５－１の突出部ＰＳと、他方のマザー基板１０５－２の突出部ＰＳとは、少なくとも一部が重なって設けられていればよい。
次に、図１０に戻って、製造装置は、一対のマザー基板１０５が重ね合わされた状態で、一対の基板２１の、それぞれの第２主面ＭＳ２を研磨する（ステップＳＴ６）。基板２１は、化学研磨により研磨される。なお、基板２１の研磨には、機械研磨が適用されてもよい。一対の基板２１は、それぞれ、元の厚さ（図１２の実線で示す第２主面ＭＳ２）から第２主面Ｓ２側が除去されて、例えば図１２の二点鎖線で示す第２主面ＭＳ２まで薄型化される。このように、本実施形態では、１回の研磨工程で、一対の基板２１の研磨が同時に実行できる。
したがって、本実施形態の検出装置１の製造方法は、１つの基板２１（マザー基板１０５）の光学フィルタ７側を他の支持基板上に貼り合わせて、基板２１の研磨工程を行う場合に比べて、製造コストを抑制することができる。また、光学フィルタ７のレンズ７８が他の部材と非接触の状態で研磨工程を行うことができるので、レンズ７８の損傷を抑制しつつ基板２１の薄型化を図ることができる。
次に、製造装置は、一対のマザー基板１０５を分離する（ステップＳＴ７）。具体的には、一対のマザー基板１０５の外縁部分をシール部５１の内側に沿って切断することで、シール部５１が除去される。これにより、一対のマザー基板１０５の、複数のセンサ領域１０６が形成された部分がシール部５１と切り離され、一対のマザー基板１０５を分離できる。
本実施形態では、突出部ＰＳにより一対の基板２１の間に空隙１０７が形成されているので、一対のマザー基板１０５を分離する際に空気が入り込みやすくなっており、容易に分離工程を行うことができる。すなわち、研磨工程により基板２１が薄型化された場合であっても、一対のマザー基板１０５の分離工程を容易に行うことができ、分離工程で、基板２１が損傷することを抑制できる。これにより、検出装置１の製造方法によれば、製造コストの増大を抑制しつつ、検出装置１の薄型化が可能となる。
次に、製造装置は、マザー基板１０５（１０５－１、１０５－２）を、それぞれ、個片に分割する（ステップＳＴ８）。具体的には、図１１に示す分割ライン１０８、１０９に沿ってセンサ領域１０６ごとに分割して、複数のアレイ基板２を形成する。その後、アレイ基板２のそれぞれに、必要に応じてカバー部材１２２や表示パネル１２６を貼り合わせることで、検出装置１が製造できる。図１３は、表示パネルに貼り合わされたアレイ基板の構成を模式的に示す断面図である。図１３に示すように、突出部ＰＳが表示パネル１２６の下面に当接するように、基板２１と表示パネル１２６とが貼り合わされる。これにより、検出装置１は、レンズ７８が表示パネル１２６に接触して損傷することを抑制することができる。
なお、図１０から図１２に示す検出装置１の製造方法は、説明を分かりやすくするたに模式的に示したものであり、適宜変更してもよい。例えば、マザー基板１０５のセンサ領域１０６は、３行５列で配置されているが、実際には１６個以上の多数のセンサ領域１０６が設けられていてもよい。また、図１２では、端子部９０は部分フォトダイオード３０Ｓと同層に示しているが、部分フォトダイオード３０Ｓと異なる層に形成されていてもよい。
以上説明したように、本実施形態の検出装置１は、基板２１と、基板２１の第１主面ＭＳ１上に配列された複数のフォトダイオード３０と、複数のフォトダイオード３０を覆う保護膜２９と、保護膜２９を介して複数のフォトダイオード３０のそれぞれに対向して設けられた複数のレンズ７８と、隣り合うレンズ７８の間に設けられる突出部ＰＳと、を備え、第１主面ＭＳ１から見た場合に、突出部ＰＳの頂部は、レンズの頂部７８よりも高い位置に設けられている。
また、本実施形態の検出装置１の製造方法は、基板２１に垂直な方向での高さＨＥ１がレンズ７８の高さＨＥ２よりも高い突出部ＰＳが形成された一対の基板２１の第１主面ＭＳ１を対向させて、一対の基板２１を重ね合わせる工程（ステップＳＴ５）と、一対の基板２１が重ね合わされた状態で、それぞれの第１主面ＭＳ１と反対側の第２主面ＭＳ２を研磨する工程（ステップＳＴ６）と、を有する。一対の基板２１を重ね合わせる工程では、一方の検出装置１の突出部ＰＳが対向する他方の検出装置１の一部に当接すると共に、各検出装置１の複数のレンズ７８は互いに接触することなく対向する。
図１４は、変形例４に係る検出装置の製造方法を説明するためのフローチャート図である。なお、以下の説明では、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図１４に示すように、変形例４では、製造装置は、レンズ７８及び突出部ＰＳを同じ工程で形成する（ステップＳＴ１１）。複数のレンズ７８及び複数の突出部ＰＳは、樹脂材料を第２透光性樹脂層７５の上に塗布形成し、フォトリソグラフィ法によりパターニングし、ベークを施すことで形成される。複数のレンズ７８及び複数の突出部ＰＳは、例えばハーフ露光等によりパターニングすることで、高さＨＥ１、ＨＥ２を異ならせるように形成してもよい。これにより、変形例４では、上述した実施形態に比べ、製造工程を１つ省略することができる。なお、ステップＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ５からＳＴ８は、図１０で示した工程と同様である。
図１５は、変形例５に係る検出装置を模式的に示す断面図である。図１５に示すように、変形例５に係る検出装置１Ａ及び光学フィルタ７Ａでは、突出部ＰＳは、第１突出部ＰＳＡと、第２突出部ＰＳＢとを有する。第１突出部ＰＳＡは、レンズ７８と同層に第２透光性樹脂層７５の上に設けられる。第２突出部ＰＳＢは、第１突出部ＰＳＡに重畳して設けられる。
第１突出部ＰＳＡは、レンズ７８と同じ材料が用いられ、図１０に示すステップＳＴ３において、レンズ７８と同じ工程で形成される。第２突出部ＰＳＢは、レンズ７８と異なる材料が用いられ、図１０に示すステップＳＴ４と同じ工程で、第１突出部ＰＳＡの上に形成される。すなわち、変形例５の検出装置１Ａの製造方法は、レンズ７８及びレンズ７８と同層に第１突出部ＰＳＡを形成する工程（ステップＳＴ３）と、第１突出部ＰＳＡに重畳して第２突出部ＰＳＢを形成する工程（ステップＳＴ４）と、を有する。第２突出部ＰＳＢは、第１突出部ＰＳＡの全体を覆って形成され、第１突出部ＰＳＡの幅Ｗ４と等しい幅（径）を有する。
本変形例では、突出部ＰＳの高さは、第１突出部ＰＳＡの高さＨＥ３と、第２突出部ＰＳＢの高さＨＥ４との合計の高さとなり、レンズ７８の高さＨＥ２よりも突出部ＰＳを高く形成することが容易である。
図１６は、変形例６に係る検出装置を模式的に示す断面図である。図１６に示すように、変形例６に係る検出装置１Ｂ及び光学フィルタ７Ｂでは、第２突出部ＰＳＢの幅Ｗ５（径）は、第１突出部ＰＳＡの幅Ｗ４（径）よりも小さい。言い換えると、第２突出部ＰＳＢは、第１突出部ＰＳＡの上面から突出して形成される。このように、第１突出部ＰＳＡと第２突出部ＰＳＢとが異なる形状、大きさであってもよい。
図１６に示す例に限定されず、第１突出部ＰＳＡと第２突出部ＰＳＢとの大小関係は逆であってもよく、第２突出部ＰＳＢの幅Ｗ５（径）は、第１突出部ＰＳＡの幅Ｗ４（径）よりも大きくてもよい。例えば、第１突出部ＰＳＡの幅Ｗ４がレンズ７８の幅Ｗ３よりも小さく形成され、第２突出部ＰＳＢは第１突出部ＰＳＡの全体を覆って、レンズ７８の幅Ｗ３と同じ幅で形成されてもよい。
図１７は、変形例７に係る検出装置を模式的に示す平面図である。なお、図１７では、一対のマザー基板１０５が重ね合わされた場合（図１１参照）において、一方のマザー基板１０５－１に設けられた突出部ＰＳＣに斜線を付して示し、他方のマザー基板１０５－２に設けられた突出部ＰＳＣを二点鎖線で示している。
図１７に示すように、変形例７に係る検出装置１Ｃ及び光学フィルタ７Ｃでは、突出部ＰＳＣは、レンズ７８と異なる形状、大きさで形成される。突出部ＰＳＣは、第３方向Ｄｚから見たときの平面視で、矩形状であり、突出部ＰＳＣの長辺に沿った方向は、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと交差する方向に傾斜して向けられる。なお、突出部ＰＳＣは、矩形状に限定されず、例えば、長円形状又は楕円形状であってもよい。
一対のマザー基板１０５が重ね合わされた場合に、一方のマザー基板１０５－１に設けられた突出部ＰＳＣと、他方のマザー基板１０５－２に設けられた突出部ＰＳＣとは、交差するように配置される。つまり、突出部ＰＳＣは、少なくとも一部が接するように対向して設けられる。
変形例７では、上述した実施形態に比べて、突出部ＰＳＣを設けるスペースが小さい場合や、複数のレンズ７８が密集して配置された場合であっても、複数のレンズ７８及び部分フォトダイオード３０Ｓと非重畳の領域に突出部ＰＳＣを設けることができる。また、突出部ＰＳＣの長辺に沿った方向が、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに対して傾いて設けられている。これにより、一対のマザー基板１０５を重ね合わせる際に位置ずれが生じた場合であっても、一対の突出部ＰＳＣの重なり合う面積を確保することができる。
図１８は、変形例８に係る検出装置を模式的に示す平面図である。図１９は、変形例８に係る検出装置の製造方法を説明するための断面図である。なお、図１８では、一対のマザー基板１０５が重ね合わされた場合（図１９参照）において、一方のマザー基板１０５－１に設けられた突出部ＰＳＣに斜線を付して示し、他方のマザー基板１０５－２に設けられた突出部ＰＳＣを二点鎖線で示している。
図１８に示すように、変形例８に係る検出装置１Ｄ及び光学フィルタ７Ｄでは、突出部ＰＳＤは、第２方向Ｄｙに配列された複数の検出素子３において、２つの検出素子３ごとに１つ配置されている。例えば、一方のマザー基板１０５－１では、検出素子３－１と検出素子３－２との境界部分には突出部ＰＳＤは設けられず、検出素子３－２と検出素子３－３との境界部分に突出部ＰＳＤが設けられる。
他方のマザー基板１０５－２では、検出素子３－１と検出素子３－２との境界部分に突出部ＰＳＤが設けられ、検出素子３－２と検出素子３－３との境界部分に突出部ＰＳＤは設けられない。すなわち、一対のマザー基板１０５が重ね合わされた場合に、平面視で、一方のマザー基板１０５－１に設けられた突出部ＰＳＤと、他方のマザー基板１０５－２に設けられた突出部ＰＳＤとが、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙで交互に配置され、互いに重ならない位置に設けられる。
図１９に示すように、一対のマザー基板１０５が重ね合わされた場合に、一方のマザー基板１０５－１の突出部ＰＳＤ（ＰＳＤ－１）は、他方のマザー基板１０５－２のレンズ７８が設けられていない第２透光性樹脂層７５と当接する。同様に、他方のマザー基板１０５－２の突出部ＰＳＤ（ＰＳＤ－２）は、一方のマザー基板１０５－１のレンズ７８が設けられていない第２透光性樹脂層７５と当接する。変形例８においても、一方のマザー基板１０５－１のレンズ７８と他方のマザー基板１０５－２のレンズ７８との間に空隙１０７が形成される。
本変形例では、上述した実施形態に比べ、突出部ＰＳＤが高く形成され、単位面積あたりの突出部ＰＳＤの数が少ない。また、一対のマザー基板１０５が重ね合わされた場合に、突出部ＰＳＤが重なるように配置する必要がないので、一対のマザー基板１０５の位置ずれの許容度を大きくすることができる。
なお、上述した各変形例は、互いに組み合わせることができる。例えば、変形例７に示した突出部ＰＳＣ及び変形例８に示した突出部ＰＳＤは、それぞれ、変形例５、６と組み合わせてもよい。つまり、突出部ＰＳＣ、ＰＳＤは、それぞれ２層の突出部が積層された構造とすることができる。
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。上述した各実施形態及び各変形例の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 検出装置
３ 検出素子
２ アレイ基板
５ センサ基板
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ 光学フィルタ
１０ センサ部
２１ 基板
３０ フォトダイオード
３０Ｓ、３０Ｓ－１、３０Ｓ－２、３０Ｓ－３、３０Ｓ－４、３０Ｓ－５、３０Ｓ－６、３０Ｓ－７、３０Ｓ－８ 部分フォトダイオード
３１ ｉ型半導体層
３２ ｎ型半導体層
３３ ｐ型半導体層
３４ 上部導電層
３５ 下部導電層
７１ 第１遮光層
７２ 第２遮光層
１０５、１０５－１、１０５－２ マザー基板
１０６ センサ領域
１０７ 空隙
１０８、１０９ 分割ライン
Ｍｒｓｔ リセットトランジスタ
Ｍｒｄ 読出トランジスタ
Ｍｓｆ ソースフォロワトランジスタ
ＭＳ１ 第１主面
ＭＳ２ 第２主面
ＯＰ１ 第１開口
ＯＰ２ 第２開口
ＰＳ、ＰＳＣ、ＰＳＤ 突出部
ＰＳＡ 第１突出部
ＰＳＢ 第２突出部

Claims (10)

  1. 基板と、
    前記基板の第１主面上に配列された複数のフォトダイオードと、
    複数の前記フォトダイオードを覆う保護膜と、
    前記保護膜を介して複数の前記フォトダイオードのそれぞれに対向して設けられた複数のレンズと、
    隣り合う前記レンズの間に設けられる突出部と、を備え、
    前記基板には、前記レンズと直に接し、前記レンズと前記基板との間に位置する第１層が設けられ、
    前記突出部は、第１突出部と、前記第１突出部に重畳し前記第１突出部の前記第１層とは反対側に設けられた第２突出部と、を有し、
    前記第１突出部は、前記第１層と直に接し、
    前記第１突出部の材質は前記第２突出部の材質と異なり、
    前記第２突出部の径は、前記第１突出部の径よりも小さく、
    前記第１主面から前記第２突出部の頂部までの距離は、前記第１主面から前記レンズの頂部までの距離よりも大きい、
    検出装置。
  2. 複数の前記フォトダイオードと複数の前記レンズとの間に設けられ、複数の前記フォトダイオードのそれぞれに重畳する領域に開口が設けられた遮光層と、
    前記遮光層と前記レンズとの間に設けられた透光性樹脂層と、を有し、
    前記第１層は、前記透光性樹脂層であり、
    前記レンズは、前記開口と重畳し、前記突出部は、前記開口が形成されていない前記遮光層と重畳する
    請求項１に記載の検出装置。
  3. 前記突出部は、前記第１主面に垂直な方向での高さが前記レンズの高さよりも高い
    請求項１又は請求項２に記載の検出装置。
  4. 前記突出部の頂部から底部までの全長は、前記レンズの頂部から底部までの全長よりも長い
    請求項１又は請求項２に記載の検出装置。
  5. 前記突出部は、前記基板に垂直な方向からの平面視で、前記レンズと同じ形状を有する
    請求項１又は請求項２に記載の検出装置。
  6. 前記フォトダイオードは、それぞれ、ｐ型半導体層、ｉ型半導体層及びｎ型半導体層が積層された複数の部分フォトダイオードを有し、
    複数の前記レンズは、複数の前記部分フォトダイオードのそれぞれに重畳して設けられ、
    前記突出部の数は前記レンズの数よりも少ない
    請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の検出装置。
  7. 前記第１突出部の前記径は、前記レンズの径と等しい、
    請求項１又は請求項２に記載の検出装置。
  8. 前記第１突出部の形状は、前記レンズの形状と等しい、
    請求項１又は請求項２に記載の検出装置。
  9. 前記突出部は、複数個形成され、
    複数個の前記突出部は、平面視で並んで配置される第３の突出部と第４の突出部とを含み、
    前記第３の突出部と前記第４の突出部との間には、前記複数のレンズの内の２つ以上が配置され、前記複数個の前記突出部のうちの他の突出部が配置されない、
    請求項１又は請求項２に記載の検出装置。
  10. 前記突出部は、平面視で、前記複数のレンズの内の幾つかによって囲われている、
    請求項１又は請求項２に記載の検出装置。
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