JP7544602B2 - 撮像素子 - Google Patents

Description

本開示は、撮像素子および撮像素子の製造方法に関する。詳しくは、遮光膜が配置される画素を備える撮像素子および当該撮像素子の製造方法に関する。

従来、撮像素子において、画素の周縁部に遮光膜が配置された撮像素子が使用されている。この遮光膜を配置することにより、隣接する画素から斜めに入射する光を遮光することができる。隣接する画素のカラーフィルタを透過した異なる色の入射光が混入して画像信号にノイズを生じる混色の発生を防ぐことが可能となる。このような撮像素子として、例えば、半導体基板に隣接して配置された絶縁膜の表面に形成された金属材料の膜を遮光膜として使用する撮像素子が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。この撮像素子においては、遮光膜は次の工程により形成される。まず、絶縁膜上に金属材料による膜を形成する。次に、金属材料の膜のうち各画素の周縁部以外の領域をエッチングして除去する。これらの工程により、画素の周縁部に遮光膜が形成される。

国際公開第２０１６／１１４１５４号

上述の従来技術では、画素の微細化に伴い、遮光膜の形成が困難になるという問題がある。撮像素子の高精細化に伴い画素が微細化した際に、遮光膜を小型化する必要を生じる。このような場合に、上述の従来技術では、遮光膜の形成が困難になるという問題がある。

本開示は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、画素が微細化した場合であっても遮光膜を容易に形成することを目的としている。

本開示は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の態様は、半導体基板に形成されて被写体からの入射光を光電変換する光電変換部がそれぞれ配置される複数の画素と、上記複数の画素に配置されて上記半導体基板を絶縁する絶縁膜と、上記複数の画素の上記絶縁膜に隣接して配置されて入射光を透過する入射光透過膜と、上記複数の画素のそれぞれの周縁部の上記入射光透過膜に形成された溝に配置されて上記入射光を遮光する遮光体とを具備する撮像素子である。

また、この第１の態様において、上記溝は、上記入射光透過膜をエッチングすることにより形成されてもよい。

また、この第１の態様において、上記絶縁膜は、上記入射光透過膜のエッチングの際にエッチングの進行を停止させる膜として使用されてもよい。

また、この第１の態様において、上記入射光透過膜に隣接して配置されて上記入射光を遮光する遮光膜をさらに具備してもよい。

また、この第１の態様において、上記遮光膜は、上記複数の画素のうち周縁部の画素に配置されてもよい。

また、この第１の態様において、上記被写体からの入射光を瞳分割して位相差を検出するための上記画素である位相差画素をさらに具備し、上記遮光膜は、上記位相差画素に配置されるとともに上記瞳分割の方向に応じて上記入射光の一部を遮光してもよい。

また、この第１の態様において、上記遮光膜の端部の近傍における上記入射光透過膜に形成された溝に配置されて上記入射光の回折光を遮光する第２の遮光体をさらに具備してもよい。

また、この第１の態様において、上記遮光体は、テーパ形状に構成されてもよい。

また、本開示の第２の態様は、複数の画素毎に配置されて被写体からの入射光を光電変換する光電変換部を半導体基板に形成する工程と、上記複数の画素に配置されて上記半導体基板を絶縁する絶縁膜を配置する工程と、上記複数の画素の上記絶縁膜に隣接して配置されて入射光を透過する入射光透過膜を配置する工程と、上記複数の画素のそれぞれの周縁部の上記入射光透過膜に溝を形成する工程と、上記形成された溝に上記入射光を遮光する遮光体を配置する工程とを具備する撮像素子の製造方法である。

以上の態様を採ることにより、入射光透過膜の周縁部に形成された溝に遮光体が埋め込まれて配置されるという作用をもたらす。遮光体をパターニングするためのエッチング等の加工工程の省略が想定される。

また、本開示の第３の態様は、半導体基板に形成されて被写体からの入射光を光電変換する光電変換部がそれぞれ配置される複数の画素と、上記複数の画素に配置されて上記入射光のうち所定の波長の入射光を上記光電変換部に入射させるカラーフィルタと、上記複数の画素に配置されて上記入射光を遮光するとともに中央部に形成された開口部に上記カラーフィルタが配置される第１のカラーフィルタ部遮光層と、上記複数の画素に配置されて上記入射光を遮光するとともに中央部に形成された開口部に上記カラーフィルタが配置され、上記第１のカラーフィルタ部遮光層と上記半導体基板との間に配置される第２のカラーフィルタ部遮光層とを具備する撮像素子である。

また、この第３の態様において、上記第１のカラーフィルタ部遮光層および上記第２のカラーフィルタ部遮光層は、異なる材料により構成されてもよい。

また、この第３の態様において、上記第１のカラーフィルタ部遮光層は、樹脂により構成され、上記第２のカラーフィルタ部遮光層は、金属により構成されてもよい。

また、この第３の態様において、上記第１のカラーフィルタ部遮光層は、３０％以下の透過率に構成されてもよい。

また、この第３の態様において、上記複数の画素の上記第１のカラーフィルタ部遮光層および上記第２のカラーフィルタ部遮光層の間に配置される層間膜をさらに具備してもよい。

また、この第３の態様において、上記層間膜は、無機材料により構成されてもよい。

また、この第３の態様において、上記第２のカラーフィルタ部遮光層は、上記第１のカラーフィルタ部遮光層より広い幅に構成されてもよい。

また、この第３の態様において、上記複数の画素の上記カラーフィルタおよび上記半導体基板の間に配置されて上記半導体基板の表面を平坦化する平坦化膜と、上記複数の画素における上記平坦化膜の周囲に配置されて入射光を遮光する遮光壁とをさらに具備してもよい。

また、この第３の態様において、上記複数の画素の上記第２のカラーフィルタ部遮光層および上記遮光壁の間に配置される第２の層間膜をさらに具備してもよい。

また、この第３の態様において、上記第２の層間膜は、無機材料により構成されてもよい。

また、この第３の態様において、上記第２のカラーフィルタ部遮光層は、上記遮光壁より広い幅に構成されてもよい。

また、この第３の態様において、上記複数の画素のうち周縁部に配置される画素における上記第１のカラーフィルタ部遮光層および上記第２のカラーフィルタ部遮光層の少なくとも１つは、当該画素の全面を遮光する形状に構成されてもよい。

また、この第３の態様において、上記第１のカラーフィルタ部遮光層および上記第２のカラーフィルタ部遮光層の少なくとも１つは、テーパ形状に構成されてもよい。

また、本開示の第４の態様は、複数の画素毎に配置されて被写体からの入射光を光電変換する光電変換部を半導体基板に形成する工程と、上記複数の画素に配置されて上記入射光を遮光するとともに中央部に形成された開口部に上記入射光のうち所定の波長の入射光を上記光電変換部に入射させるカラーフィルタが配置される第２のカラーフィルタ部遮光層を上記半導体基板に配置する工程と、上記複数の画素に配置されて上記入射光を遮光するとともに中央部に形成された開口部に上記カラーフィルタが配置される第１のカラーフィルタ部遮光層を上記第２のカラーフィルタ部遮光層に積層して配置する工程と、上記複数の画素の上記第２のカラーフィルタ部遮光層および上記第１のカラーフィルタ部遮光層のそれぞれの上記開口部に上記カラーフィルタを配置する工程とを具備する撮像素子の製造方法である。

以上の態様を採ることにより、第１のカラーフィルタ部遮光層および第２のカラーフィルタ部遮光層がカラーフィルタと同層に配置されるという作用をもたらす。カラーフィルタ部における隣接する画素等を介して入射する入射光の遮光が想定される。

本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。 本開示の実施の形態に係る画素アレイ部の構成例を示す図である。 本開示の第１の実施の形態に係る画素の遮光の一例を示す図である。 本開示の第１の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。 本開示の第１の実施の形態に係る画素アレイ部の製造方法の一例を示す図である。 本開示の第１の実施の形態に係る画素アレイ部の製造方法の一例を示す図である。 本開示の第１の実施の形態に係る画素アレイ部の製造方法の一例を示す図である。 従来の撮像素子に係る画素の構成例を示す図である。 本開示の第２の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。 本開示の第３の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。 本開示の第４の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。 本開示の第４の実施の形態に係る画素アレイ部の製造方法の一例を示す図である。 本開示の第４の実施の形態に係る画素アレイ部の製造方法の一例を示す図である。 本開示の第４の実施の形態に係る画素アレイ部の製造方法の一例を示す図である。 本開示の第４の実施の形態に係る画素アレイ部の製造方法の一例を示す図である。 本開示の第５の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。 本開示の第６の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。 本開示の第７の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。 本開示の第８の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。 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。 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。 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。 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。 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。 本技術が適用され得る撮像装置の一例であるカメラの概略的な構成例を示すブロック図である。 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。 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。 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。 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。

次に、図面を参照して、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）を説明する。以下の図面において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。また、以下の順序で実施の形態の説明を行う。
１．第１の実施の形態
２．第２の実施の形態
３．第３の実施の形態
４．第４の実施の形態
５．第５の実施の形態
６．第６の実施の形態
７．第７の実施の形態
８．第８の実施の形態
９．積層型の固体撮像装置への応用例
１０．カメラへの応用例
１１．内視鏡手術システムへの応用例
１２．移動体への応用例

＜１．第１の実施の形態＞
［撮像装置の構成］
図１は、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。同図の撮像装置１は、画素アレイ部１０と、垂直駆動部２０と、カラム信号処理部３０と、制御部４０とを備える。

画素アレイ部１０は、画素１００が２次元格子状に配置されて構成されたものである。ここで、画素１００は、照射された光に応じた画像信号を生成するものである。この画素１００は、照射された光に応じた電荷を生成する光電変換部を有する。また画素１００は、画素回路をさらに有する。この画素回路は、光電変換部により生成された電荷に基づく画像信号を生成する。画像信号の生成は、後述する垂直駆動部２０により生成された制御信号により制御される。画素アレイ部１０には、信号線１１および１２がＸＹマトリクス状に配置される。信号線１１は、画素１００における画素回路の制御信号を伝達する信号線であり、画素アレイ部１０の行毎に配置され、各行に配置される画素１００に対して共通に配線される。信号線１２は、画素１００の画素回路により生成された画像信号を伝達する信号線であり、画素アレイ部１０の列毎に配置され、各列に配置される画素１００に対して共通に配線される。これら光電変換部および画素回路は、半導体基板に形成される。

垂直駆動部２０は、画素１００の画素回路の制御信号を生成するものである。この垂直駆動部２０は、生成した制御信号を同図の信号線１１を介して画素１００に伝達する。カラム信号処理部３０は、画素１００により生成された画像信号を処理するものである。このカラム信号処理部３０は、同図の信号線１２を介して画素１００から伝達された画像信号の処理を行う。カラム信号処理部３０における処理には、例えば、画素１００において生成されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換するアナログデジタル変換が該当する。カラム信号処理部３０により処理された画像信号は、撮像装置１の画像信号として出力される。制御部４０は、撮像装置１の全体を制御するものである。この制御部４０は、垂直駆動部２０およびカラム信号処理部３０を制御する制御信号を生成して出力することにより、撮像装置１の制御を行う。制御部４０により生成された制御信号は、信号線４１および４２により垂直駆動部２０およびカラム信号処理部３０に対してそれぞれ伝達される。

なお、画素アレイ部１０は、請求の範囲に記載の撮像素子の一例である。また、撮像装置１を垂直駆動部２０等が配置された撮像素子とすることもできる。

［撮像素子の構成］
図２は、本開示の実施の形態に係る画素アレイ部の構成例を示す図である。同図の画素アレイ部１０は、画素１００のほかに遮光画素２００ならびに位相差画素３０１および３０２を備える。

遮光画素２００は、画素アレイ部１０の周縁部に配置される画素であり、入射光が遮光される画素である。この遮光画素２００は、入射光が遮光された状態において画像信号を生成する。この生成された画像信号は、黒レベルの検出に使用することができる。同図の画素アレイ部１０には、遮光画素２００が複数の画素の最外周に配置される例を表したものである。

位相差画素は、被写体を瞳分割することにより位相差を検出するための画素である。この検出された位相差により、被写体の焦点位置を検出してオートフォーカスを行うことができる。同図の画素アレイ部１０には、位相差画素３０１および３０２の例を記載した。これら位相差画素３０１および３０２は、画素アレイ部１０の行（横）方向に近接して配置され、被写体を横方向に瞳分割する。画素１００、遮光画素２００ならびに位相差画素３０１および３０２の構成の詳細については後述する。

［画素の遮光］
図３は、本開示の第１の実施の形態に係る画素の遮光の一例を示す図である。同図は、画素アレイ部１０の画素１００、遮光画素２００ならびに位相差画素３０１および３０２における入射光の遮光の一例を表した図である。同図の点線の矩形は、画素１００、遮光画素２００ならびに位相差画素３０１および３０２を表す。同図の斜線（右上がり）のハッチングの領域は、遮光体１４２を表す。遮光体１４２は、画素１００等のそれぞれの周縁部に配置され、入射光を遮光するものである。画素１００等において、遮光体１４２が配置されない領域は、遮光体１４２の開口部となり、入射光が透過する。

また、同図の斜線（右下がり）のハッチングの領域は、遮光膜２４３の領域を表す。遮光膜２４３は、遮光体１４２と同様に入射光を遮光するものである。遮光膜２４３は、遮光体１４２とは異なる層に形成され、遮光画素２００の全面を覆うように配置される。また、位相差画素３０１および３０２には、それぞれ遮光膜３４３ａおよび３４３ｂが配置される。遮光膜３４３ａおよび３４３ｂは、位相差画素３０１および３０２のそれぞれ右側および左側を遮光する。すなわち、遮光膜３４３ａおよび３４３ｂには、それぞれ左側および右側に遮光膜の開口部が形成される。このため、位相差画素３０１および３０２には、撮像装置１に被写体を結像する撮影レンズのそれぞれ右側および左側を透過した光が入射する。すなわち、位相差画素３０１および３０２は、画素アレイ部１０の左右方向に瞳分割される。このように遮光膜３４３ａおよび３４３ｂは、位相差画素３０１および３０２の瞳分割の方向に応じて配置される。

［画素の構成］
図４は、本開示の第１の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素アレイ部１０に配置される画素１００、遮光画素２００ならびに位相差画素３０１および３０２の構成例を表した模式断面図である。画素１００は、半導体基板１１１と、絶縁層１２１および配線層１２２と、絶縁膜１３０と、入射光透過膜１４１と、遮光体１４２と、平坦化膜１５１と、カラーフィルタ１６０と、オンチップレンズ１７１とを備える。なお、絶縁層１２１および配線層１２２は、配線領域を構成する。

半導体基板１１１は、画素１００の光電変換部や画素回路を構成する素子の半導体領域部分が形成される半導体の基板である。これらの半導体素子は、半導体基板に形成されたウェル領域に形成される。便宜上、同図の半導体基板１１１は、ｐ型のウェル領域に構成されるものと想定する。同図には、光電変換部１０１を例として記載した。光電変換部１０１は、ｎ型半導体領域１１２により構成される。具体的には、ｎ型半導体領域１１２とｎ型半導体領域１１２の周囲のｐ型のウェル領域との間のｐｎ接合により構成されるフォトダイオードが光電変換部１０１に該当する。

配線層１２２は、半導体基板１１１に形成された素子を電気的に接続する配線である。配線層１２２は、例えば、銅（Ｃｕ）やタングステン（Ｗ）により構成することができる。絶縁層１２１は、配線層１２２を絶縁するものである。絶縁層１２１は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）により構成することができる。これら配線層１２２および絶縁層１２１により構成される配線領域は、半導体基板１１１の表面側に形成される。

絶縁膜１３０は、半導体基板１１１の裏面側に形成されて、半導体基板１１１を絶縁するとともに半導体基板１１１を保護する膜である。この絶縁膜１３０は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）や五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）等の酸化金属膜やＳｉＯ_２等の酸化物、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の窒化物により構成することができる。また、これらの膜を積層した膜により絶縁膜１３０を構成することもできる。なお、酸化金属膜は、半導体基板１１１の表面に形成される界面準位の調整を行う膜である。この酸化金属膜を配置することにより、界面準位からのキャリアの放出等に基づいて生じるノイズを軽減することができる。また、絶縁膜１３０は、後述する遮光体１４２を配置する溝を入射光透過膜１４１に形成するために入射光透過膜１４１をエッチングする際のエッチングストッパとして使用することもできる。

入射光透過膜１４１は、絶縁膜１３０に隣接して配置されて入射光を透過する膜である。この入射光透過膜１４１は、ＳｉＯ_２等の酸化物により構成することができる。また、入射光透過膜１４１は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）により形成することができる。なお、この入射光透過膜１４１に形成された溝に後述する遮光体１４２が配置される。

遮光体１４２は、入射光透過膜１４１と同層に形成され、画素１００等の周縁部に配置される。この遮光体１４２により、隣接する画素１００等から斜めに入射する光を遮光することができる。後述するように、画素１００等にはカラーフィルタ１６０が配置され、隣接する画素１００間においては、異なる色に対応するカラーフィルタ１６０が配置される。このため、画素１００のカラーフィルタ１６０を透過した光が隣接する他の画素１００に入射すると、当該他の画素１００において混色等が発生し、ノイズを生じる。そこで、遮光体１４２を配置することにより、隣接する画素１００からの入射光を遮光し、混色の発生を防止することができる。遮光体１４２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）および銅（Ｃｕ）等の金属や窒化タングステン（Ｎ_２Ｗ）等の窒化物により構成することができる。また、遮光材を分散させた樹脂により構成することも可能である。

なお、遮光体１４２は、入射光透過膜１４１に形成された溝に遮光体１４２の材料を埋め込むことにより、形成することができる。

平坦化膜１５１は、後述するカラーフィルタ１６０が形成される面を平坦化する膜である。この平坦化膜１５１は、遮光体１４２が形成された入射光透過膜１４１や後述する遮光膜２４３等が配置された面に積層して形成され、これらの面を平坦化する。これにより、カラーフィルタ１６０の膜厚の変動を防止することができる。この平坦化膜１５１は、例えば、ＳｉＯ_２やＳｉＮにより構成することができる。

カラーフィルタ１６０は、光学的なフィルタであり、画素１００等への入射光のうち所定の波長の光を透過するものである。カラーフィルタ１６０として、例えば、赤色光、緑色光および青色光を透過するカラーフィルタ１６０を使用することができる。

オンチップレンズ１７１は、画素１００等毎に配置されて入射光を光電変換部１０１に集光するレンズである。オンチップレンズ１７１は、上層部が半球形状に形成されてレンズを構成する。オンチップレンズ１７１の下層部は、カラーフィルタ１６０の表面に配置され、カラーフィルタ１６０の表面を平坦化する。また、オンチップレンズ１７１の下層部により画素アレイ部１０の表面が保護される。オンチップレンズ１７１は、例えば、樹脂により構成することができる。

同図に表したように、画素アレイ部１０は、半導体基板１１１における配線層１２２が形成される表面とは異なる面である裏面から入射光が照射される裏面照射型の撮像素子に該当する。

遮光画素２００には、遮光膜２４３が配置される。この遮光膜２４３は、入射光透過膜１４１および遮光体１４２に隣接して配置されるとともに平面視において遮光画素２００の全面に配置される。また、遮光膜２４３は、画素アレイ部１０の周縁部にさらに配置される。画素アレイ部１０の周縁部における段差の発生を防止することができる。なお、遮光膜２４３には、半導体基板１１１と接続するためのコンタクト部２４４が形成される。このコンタクト部２４４は、遮光膜２４３を形成する際の放電による破損を防止する膜である。後述するように、遮光膜２４３は、金属等の材料膜をＣＶＤ等により成膜し、エッチングすることにより形成することができる。このＣＶＤの際のプラズマが材料膜に入射して材料膜が帯電すると、半導体基板１１１等との間において放電を生じて破損する場合がある。そこで、コンタクト部２４４を形成することにより材料膜の帯電を防止することができる。コンタクト部２４４は、入射光透過膜１４１および絶縁膜１３０を貫通して形成された開口部に遮光膜２４３を配置することにより形成することができる。

位相差画素３０１および３０２には、それぞれ遮光膜３４３ａおよび３４３ｂが配置される。この遮光膜３４３ａおよび３４３ｂも、遮光膜２４３と同様に、入射光透過膜１４１および遮光体１４２に隣接して配置することができる。前述のように、遮光膜３４３ａおよび３４３ｂは、それぞれ位相差画素３０１および３０２における遮光体１４２の開口部の半分の領域を遮光する。

遮光膜２４３、３４３ａおよび３４３ｂは、同時に形成することができる。一方、遮光膜２４３、３４３ａおよび３４３ｂは、後述するように、遮光体１４２とは異なる工程により形成される。

なお、画素アレイ部１０の構成は、この例に限定されない。例えば、遮光体１４２の底部が絶縁膜１３０とは接触しない形状にすることができる。例えば、遮光体１４２を配置する入射光透過膜１４１の溝の深さを調整して入射光透過膜１４１の膜の途中の深さの溝を形成し、遮光体１４２を配置することができる。また、入射光透過膜１４１を複数の膜により構成し、これら複数の膜のうちの上部の膜に溝を形成する構成を採ることもできる。

［撮像素子の製造方法］
図５乃至８は、本開示の第１の実施の形態に係る画素アレイ部の製造方法の一例を示す図である。まず、半導体基板１１１にウェル領域およびｎ型半導体領域１１２を形成する。これより、光電変換部１０１を形成することができる。当該工程は、請求の範囲に記載の光電変換部を半導体基板に形成する工程の一例である。次に、絶縁層１２１および配線層１２２（不図示）を形成する。次に、半導体基板１１１の天地を反転させて、裏面側を研削し、半導体基板１１１を薄肉化する。次に、半導体基板１１１の裏面に絶縁膜１３０を形成する（図５におけるＡ）。これは、例えば、スパッタリングにより行うことができる。

次に、絶縁膜１３０の表面に入射光透過膜１４１を配置する。これは、例えば、ＨＤＰ（High Density Plasma）を適用したＣＶＤにより行うことができる（図５におけるＢ）。

次に、入射光透過膜１４１の表面にレジスト５０１を形成する。このレジスト５０１には、遮光体１４２を配置する位置に開口部５０２が形成される（図５におけるＣ）。次に、レジスト５０１をマスクとして使用し、入射光透過膜１４１のエッチングを行って溝１４３を形成する。このエッチングには、例えば、ドライエッチングを適用することができる。エッチングは、絶縁膜１３０との界面で停止させる必要がある。これは、エッチングのレートおよび時間を調整することにより行うことができる。なお、絶縁膜１３０としてエッチングの進行を停止させる膜を採用することによりエッチングの工程を簡略化することができ、好適である（図５におけるＤ）。当該工程は、請求の範囲に記載の入射光透過膜に溝を形成する工程の一例である。

次に、入射光透過膜１４１の表面に遮光体１４２の材料膜５０３を積層し、溝１４３に遮光体１４２の材料膜５０３を埋め込んで配置する。これは、例えば、ＣＶＤにより行うことができる（図６におけるＥ）。次に、遮光体１４２の材料膜５０３の表面を研削し、溝１４３以外に配置された遮光体１４２の材料膜５０３を除去する。これは、例えば、化学的機械的研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）により行うことができる。これにより、遮光体１４２を形成することができる（図６におけるＦ）。当該工程は、請求の範囲に記載の遮光体を配置する工程の一例である。

次に、入射光透過膜１４１および絶縁膜１３０に開口部５０５を形成する。これは、ドライエッチングにより行うことができる（図６におけるＧ）。

次に、入射光透過膜１４１および遮光体１４２の表面に遮光膜２４３等の材料膜５０６を積層する。この際、開口部５０５にも材料膜５０６を配置する。これは、例えば、ＣＶＤにより行うことができる（図６におけるＨ）。

次に、材料膜５０６の表面にレジスト５０７を配置する。このレジスト５０７には、画素１００の表面等の、遮光膜２４３が配置されない領域に開口部５０８が形成される（図７におけるＩ）。

次に、レジスト５０７をマスクとして材料膜５０６のエッチングを行う。これは、例えば、ドライエッチングにより行うことができる。これにより、遮光膜２４３、３４３ａおよび３４３ｂを形成することができる（図７におけるＪ）。

次に平坦化膜１５１、カラーフィルタ１６０を順に積層する。次に、オンチップレンズ１７１の材料となる樹脂を塗布した後に半球状に加工してオンチップレンズ１７１を形成する（図７におけるＫ）。以上の工程により、画素アレイ部１０を製造することができる。

［従来の画素の構成］
図８は、従来の撮像素子に係る画素の構成例を示す図である。同図は、比較例として従来の画素を簡略化して表した図である。同図の撮像素子は、画素６００および位相差画素６０２を備える。画素６００は、入射光透過膜１４１および遮光体１４２の代わりに遮光膜６４２が配置される。また、位相差画素６０２には、遮光膜６４３が配置される。なお、不図示の遮光画素においても同様の遮光膜が配置される。この遮光膜６４２および６４３は、半導体基板１１１に形成された絶縁膜１３０に隣接して配置された材料膜をエッチングすることにより形成されたものである。すなわち、従来の撮像素子では、画素の周縁部に配置される遮光膜と位相差画素における瞳分割のための遮光膜とを同時に形成していた。その後、遮光膜６４２および６４３を覆うように平坦化膜１５１が配置される。画素の周縁部に配置される遮光膜と位相差画素における瞳分割のための遮光膜とを同時に形成することにより工程を短縮することができる。

しかし、同図の撮像素子では、撮像素子の微細化に伴い画素６００のサイズが小さくなると、欠陥の発生により遮光膜の形成が困難になる。具体的には、同図の遮光膜６９１のように、遮光膜６４２の倒れによる欠陥が発生しやすくなる。また、遮光膜６４２および６４３の間隔が狭くなるため平坦化膜１５１の材料が浸透できず、平坦化膜１５１に隙間６９２が形成される場合がある。このような隙間６９２が形成されると、位相差画素６０２における位相差検出の誤差が増大する。

これに対し、図４の撮像素子（画素アレイ部１０）では、図６乃至７において説明したように、遮光体１４２の材料膜５０３を入射光透過膜１４１に形成した溝に埋め込むことにより、遮光体１４２を形成する。半導体素子のＣｕ配線の製造工程において使用されるダマシン法に準じた方式により遮光体１４２を形成する。遮光体１４２の微細な加工を容易に行うことができ、上述の倒れ等の欠陥を生じることなく遮光体１４２を形成することができる。また、遮光体１４２と遮光膜３４３ａおよび３４３ｂとを異なる工程により形成するため、上述の隙間の形成等を防止することができる。

また、図４の遮光体１４２は、入射光透過膜１４１に形成した溝に配置されるため、テーパ形状に構成することができる。すなわち、光電変換部１０１に近い部分程幅が狭い形状に構成される。光電変換部１０１に近い領域の開口部を広くすることができ、感度の低下を防止することができる。

また、図７において説明したように、図４の遮光膜２４３、３４３ａおよび３４３ｂは、レジスト５０７をマスクとして用いたエッチング工程により形成される。ＣＭＰを使用せずに形成することができるため、ディッシングによる凹部の形成を防止することができる。

以上説明したように、本開示の第１の実施の形態の画素アレイ部１０は、入射光透過膜１４１に形成された溝に遮光体１４２を配置することにより、画素１００等が微細化した場合であっても遮光体１４２を形成することができる。

＜２．第２の実施の形態＞
上述の第１の実施の形態の画素アレイ部１０は、位相差画素３０１および３０２に遮光膜３４３ａおよび３４３ｂが配置されていた。これに対し、本開示の第２の実施の形態の画素アレイ部１０は、遮光膜３４３ａおよび３４３ｂの端部に配置される遮光体をさらに備える点で、上述の第１の実施の形態と異なる。

［画素の構成］
図９は、本開示の第２の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素１００ならびに位相差画素３０１および３０２の構成を簡略化して記載した図である。同図におけるＡの位相差画素３０１および３０２は、それぞれ遮光体３４２ａおよび３４２ｂを備える。遮光体３４２ａおよび３４２ｂは、それぞれ遮光膜３４３ａおよび３４３ｂの近傍に配置され、入射光透過膜１４１に形成された溝に配置されて構成される。この遮光体３４２ａおよび３４２ｂを配置することにより、遮光膜３４３ａおよび３４３ｂによる入射光の回折を防ぐことができ、回折光によるノイズの発生を軽減することができる。同図の遮光体３４２ａおよび３４２ｂは、底部が絶縁膜１３０との界面に達しており、ノイズの低減効果を向上させることができる。なお、同図に表したように、遮光体３４２ａおよび３４２ｂは、端部がそれぞれ遮光膜３４３ａおよび３４３ｂの端部と一致する位置に形成すると好適である。遮光膜３４３ａおよび３４３ｂによる瞳分割に影響を及ぼすことなく回折光を遮光することができるためである。

同図におけるＢの位相差画素３０１および３０２は、遮光体３４２ａおよび３４２ｂの代わりに遮光体３４２ｃおよび３４２ｄを備える。この遮光体３４２ｃおよび３４２ｄは、遮光体３４２ａおよび３４２ｂより浅い深さに構成される。これにより、遮光体３４２ａおよび３４２ｂを配置した場合と比較して、感度の低下を軽減することができる。遮光体３４２ｃおよび３４２ｄを配置する溝は、遮光体１４２を配置する溝とは異なる工程により形成することができる。エッチングの時間を調整して所望の深さの溝を形成することにより、遮光体３４２ｃおよび３４２ｄを配置することができる。

なお、遮光体３４２ａ、３４２ｂ、３４２ｃおよび３４２ｄは、請求の範囲に記載の第２の遮光体の一例である。

これ以外の撮像装置１の構成は本開示の第１の実施の形態において説明した撮像装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。

以上説明したように、本開示の第２の実施の形態の画素アレイ部１０は、位相差画素３０１および３０２の遮光膜３４３ａおよび３４３ｂの近傍に遮光体３４２ａおよび３４２ｂ等を配置する。これにより、位相差画素３０１および３０２のノイズの発生を軽減することができる。

＜３．第３の実施の形態＞
従来、撮像素子において、画素間に複数段の遮光壁を有する画素アレイ部を備える撮像装置が使用されている。この遮光壁は、画素における半導体基板表面の絶縁膜およびカラーフィルタの間に配置された平坦化膜と同層に形成されて隣接する画素との境界に配置される。像高が高い被写体からの光は、撮像素子の周縁部の画素において斜めに入射する。この入射光が隣接する画素間において斜めに入射すると、混色等を生じることとなる。そこで、遮光壁を配置することにより隣接する画素からの斜めの入射光を遮光する（例えば、特許文献１参照。）。位相差画素が配置される場合には画素における集光位置を調整するため、撮像素子が高背化する。この場合には、多段に形成された遮光壁が配置される。

上述の従来技術では、高い入射角度の入射光が画素に入射することにより画質が低下するという問題がある。被写体からの光が筐体等により反射されて撮像素子に到達する際、極端に高い入射角度において画素に入射する場合がある。この場合、このような入射光により画像信号にノイズを生じ、画質が低下する。

本開示の第３の実施の形態では、上述の問題点に鑑みて、高い入射角度の入射光が入射した場合であっても画質の低下を軽減する撮像素子について提案する。

［画素の構成］
図１０は、本開示の第３の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素アレイ部１０に配置される画素１００、遮光画素２００ならびに位相差画素３０１および３０２の構成例を表した模式断面図である。同図の画素アレイ部１０は、以下の点で、図４において説明した画素アレイ部１０と異なる。入射光透過膜１４１が省略され、遮光体１４２の代わりに遮光膜１４４が画素１００に配置される。遮光画素２００には、遮光膜２４３の代わりに遮光膜２４５が配置される。位相差画素３０１および３０２には、それぞれ遮光膜３４６ａおよび３４６ｂが配置される。また、遮光壁１５２がさらに配置される。また、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２および第２のカラーフィルタ部遮光層１６１がさらに配置される。

遮光膜１４４は、絶縁膜１３０に隣接して配置されるとともに画素１００の周縁部に配置される遮光膜である。また、遮光膜２４５は、絶縁膜１３０に隣接して配置されるとともに平面視において遮光画素２００の全面に配置される。また、遮光膜２４５にはコンタクト部２４６が形成される。また、遮光膜３４６ａおよび３４６ｂは、それぞれ位相差画素３０１および３０２に配置され、位相差画素３０１および３０２を瞳分割するための遮光膜である。これら遮光膜１４４、２４５、３４６ａおよび３４６ｂは、同時に形成することができる。

遮光壁１５２は、各画素１００等の平坦化膜１５１の周囲に壁状に配置されて入射光を遮光するものである。すなわち、遮光壁１５２は、画素１００の境界の近傍に配置される。この遮光壁１５２は、遮光膜１４４に積層して形成することができる。遮光壁１５２は、例えば、ＷやＡｌ等により構成することができる。

第２のカラーフィルタ部遮光層１６１は、カラーフィルタ１６０と同層に配置されて入射光を遮光するものである。この第２のカラーフィルタ部遮光層１６１には中央部に開口部１６８が形成される。この開口部１６８にカラーフィルタ１６０が配置される。すなわち、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１は、画素１００の境界の近傍に配置される。また、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１は、後述する第１のカラーフィルタ部遮光層１６２および半導体基板１１１の間に配置される。

第１のカラーフィルタ部遮光層１６２は、カラーフィルタ１６０と同層に配置されて入射光を遮光するものである。この第１のカラーフィルタ部遮光層１６２には、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１と同様に中央部に開口部１６９が形成される。この開口部１６９にカラーフィルタ１６０が配置される。すなわち、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１と同様に、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２も画素１００の境界の近傍に配置される。

第１のカラーフィルタ部遮光層１６２および第２のカラーフィルタ部遮光層１６１は、それぞれ隣接する画素１００等から高い入射角度において斜めに入射する光を遮光する。同図の矢印は、高い入射角度の入射光が第１のカラーフィルタ部遮光層１６２により遮光される様子を表したものである。このように、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２および第２のカラーフィルタ部遮光層１６１をカラーフィルタ１６０と同層に配置することにより、高い入射角度の入射光による混色の発生を防止することができる。

第１のカラーフィルタ部遮光層１６２および第２のカラーフィルタ部遮光層１６１は、それぞれ異なる材料により構成することができる。例えば、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２をカーボンブラック顔料やチタンブラック顔料等を分散させた樹脂により構成し、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１をＷやＡｌ等の金属材料により構成することができる。樹脂により構成された第１のカラーフィルタ部遮光層１６２をカラーフィルタ部遮光層や遮光壁のうちの最外部に配置するため、画素アレイ部１０の入射光の反射を軽減することができる。また、樹脂により構成された第１のカラーフィルタ部遮光層１６２は、波長３００乃至１０００ｎｍの光に対して３０％の透過率に構成すると好適である。入射光の遮光能力を向上させることができるためである。また、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２は、１００乃至１０００ｎｍの厚さに構成することができる。なお、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２を構成する樹脂には、フォトレジストを採用すると好適である。第１のカラーフィルタ部遮光層１６２の製造工程を簡略化することができるためである。

また、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２および第２のカラーフィルタ部遮光層１６１を積層することにより、カラーフィルタ１６０の領域に配置する遮光層の厚さを厚くすることができ、遮光能力を向上させることができる。カラーフィルタ１６０は、所望の光学特性を得るため、比較的厚い膜厚に構成される。このため、カラーフィルタ１６０と同層に配置されるカラーフィルタ部遮光層も厚い膜厚に構成する必要がある。しかし、樹脂によりカラーフィルタ部遮光層を構成する場合には、カラーフィルタ部遮光層を厚くすると、製造工程において下層に配置された位置合わせマークの読み取り不良を生じる。フォトグラフィのプロセスにおける露光位置精度が低下し、撮像素子の製造が困難になる。一方、カラーフィルタ部遮光層を金属により構成する場合には、カラーフィルタ部遮光層を厚くすると、金属膜の成膜の際の半導体基板１１１の反りが増大する。樹脂により構成する場合と同様に製造が困難になる。

そこで、これら第１のカラーフィルタ部遮光層１６２および第２のカラーフィルタ部遮光層１６１をそれぞれ樹脂および金属により構成するとともにこれらを積層して配置する。これにより、所望の膜厚のカラーフィルタ部遮光層を容易に製造することができる。

また、同図に表したように、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１のサイズ（幅）を第１のカラーフィルタ部遮光層１６２のサイズ（幅）より大きくすると好適である。すなわち、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１の開口部１６８を第１のカラーフィルタ部遮光層１６２の開口部１６９より狭くする。これにより、製造の際の位置ずれのマージンを向上させることができる。

同様に、同図に表したように、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１のサイズ（幅）を遮光壁１５２のサイズ（幅）より広くすると好適である。同様に、製造の際の位置ずれのマージンを向上させることができるためである。

撮像素子（画素アレイ部１０）の製造方法については、第４の実施の形態において詳細に説明する。

これ以外の撮像装置１の構成は本開示の第１の実施の形態において説明した撮像装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。

以上説明したように、本開示の第３の実施の形態の画素アレイ部１０は、カラーフィルタ１６０と同層に第１のカラーフィルタ部遮光層１６２および第２のカラーフィルタ部遮光層１６１を配置する。これにより、高い入射角度において隣接する画素１００等から斜めに入射する光を遮光することができ、画質の低下を防止することができる。

＜４．第４の実施の形態＞
上述の第３の実施の形態の画素アレイ部１０は、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２および第２のカラーフィルタ部遮光層１６１ならびに第２のカラーフィルタ部遮光層１６１および遮光壁１５２がそれぞれ隣接して配置されていた。これに対し、本開示の第４の実施の形態の画素アレイ部１０は、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１および遮光壁１５２のそれぞれの層間に層間膜を備える点で、上述の第３の実施の形態と異なる。

［画素の構成］
図１１は、本開示の第４の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素１００の構成を簡略化して記載した図である。同図の画素１００は、層間膜１６５および１６６をさらに備える点で、図１０において説明した画素１００と異なる。

層間膜１６５は、遮光壁１５２および第２のカラーフィルタ部遮光層１６１の間に配置される層間膜である。この層間膜１６５は、例えば、ＳｉＯ_２やＳｉＮ等の無機材料により構成することができる。この層間膜１６５を配置することにより、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１を形成する際に下層に配置された遮光壁１５２を保護することができる。具体的には、遮光壁１５２が配置された平坦化膜１５１に第２のカラーフィルタ部遮光層１６１の材料となる金属膜を形成してエッチングする際、エッチング工程において使用する薬液が浸潤し、遮光壁１５２が溶出する場合がある。そこで、層間膜１６５を配置して分離することにより、エッチング工程の薬液から遮光壁１５２を保護することができる。

層間膜１６６は、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２および第２のカラーフィルタ部遮光層１６１の間に配置される層間膜である。この層間膜１６６も、層間膜１６５と同様に、無機材料により構成することができる。樹脂により構成された第１のカラーフィルタ部遮光層１６２を金属により構成された第２のカラーフィルタ部遮光層１６１に隣接して配置した場合には、これらの間の密着強度が比較的低いため、剥離等の不具合を生じる場合がある。そこで、無機材料により構成された層間膜１６６を間に配置する。これにより、密着強度を向上させることができる。

なお、画素アレイ部１０の構成は、この例に限定されない。例えば、層間膜１６５および１６６の何れか１つを備える構成にすることもできる。

なお、層間膜１６６は、請求の範囲に記載の層間膜の一例である。層間膜１６５は、請求の範囲に記載の第２の層間膜の一例である。

［撮像素子の製造方法］
図１２乃至１５は、本開示の第４の実施の形態に係る画素アレイ部の製造方法の一例を示す図である。まず、半導体基板１１１にウェル領域およびｎ型半導体領域１１２を形成し、光電変換部１０１を形成する。次に、絶縁層１２１および配線層１２２（不図示）を形成する。次に、半導体基板１１１の裏面に開口部５１０を有する絶縁膜１３０を形成する（図１２におけるＡ）。

次に、遮光膜２４５等の材料となる金属膜を成膜してエッチングを行い、遮光膜１４４、２４５、３４６ａおよび３４６ｂを形成する（図１２におけるＢ）。

次に遮光膜１４４等に隣接して平坦化膜１５１を配置し、遮光壁１５２を配置する部分に開口部５１１を形成する（図１２におけるＣ）。

次に平坦化膜１５１に遮光壁１５２の材料となる金属膜を積層し、この積層した金属膜の表面を研削する。これは、例えば、ＣＭＰにより行うことができる。これにより、平坦化膜１５１の開口部５１１に遮光壁１５２を配置することができる（図１２におけるＤ）。

次に、平坦化膜１５１および遮光壁１５２に隣接して層間膜１６５を配置する（図１３におけるＥ）。

次に、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１の材料となる金属膜５１２を積層する（図１３におけるＦ）。次に、金属膜５１２の表面にレジスト５１３を配置する。このレジスト５１３は、図１０において説明した開口部１６８を配置する領域に開口部５１４を備える（図１３におけるＧ）。次に、レジスト５１３をマスクとして金属膜５１２のエッチングを行い、開口部１６８を有する第２のカラーフィルタ部遮光層１６１を形成する（図１４におけるＨ）。当該工程は、請求の範囲に記載の第２のカラーフィルタ部遮光層を半導体基板に配置する工程の一例である。

次に、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１および層間膜１６５に隣接して層間膜１６６を配置する（図１４におけるＩ）。

次に、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２の材料となる樹脂膜５１５を層間膜１６６に隣接して配置する（図１４におけるＪ）。次に、フォトグラフィ技術により樹脂膜５１５から第１のカラーフィルタ部遮光層１６２を形成する。具体的には、樹脂膜５１５に対して露光および現像を行って開口部１６９を形成し、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２の形状に加工する（図１５におけるＫ）。当該工程は、請求の範囲に記載の第１のカラーフィルタ部遮光層を第２のカラーフィルタ部遮光層に積層して配置する工程の一例である。

次に、層間膜１６６および第１のカラーフィルタ部遮光層１６２に隣接してカラーフィルタ１６０を配置する（図１５におけるＬ）。当該工程は、請求の範囲に記載のカラーフィルタを配置する工程の一例である。なお、便宜上、同図の層間膜１６６は第２のカラーフィルタ部遮光層１６１と同じ膜厚に記載したが、カラーフィルタ１６０は、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１の開口部１６８および第１のカラーフィルタ部遮光層１６２の開口部１６９に配置される。次に、オンチップレンズ１７１を配置することにより、画素アレイ部１０を製造することができる。

これ以外の撮像装置１の構成は本開示の第３の実施の形態において説明した撮像装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。

以上説明したように、本開示の第４の実施の形態の画素アレイ部１０は、層間膜１６５を配置することにより、遮光壁１５２を保護することができる。また、層間膜１６６を配置することにより、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２の密着強度を向上させることができる。

＜５．第５の実施の形態＞
上述の第３の実施の形態の画素アレイ部１０は、オンチップレンズ１７１を備えていた。これに対し、本開示の第５の実施の形態の画素アレイ部１０は、層内レンズ１７２をさらに備える点で、上述の第３の実施の形態と異なる。

［画素の構成］
図１６は、本開示の第５の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素１００の構成を簡略化して記載した図である。同図の画素１００は、層内レンズ１７２をさらに備える点で、図１０において説明した画素１００と異なる。

層内レンズ１７２は、平坦化膜１５１に配置されて、オンチップレンズ１７１により集光された入射光をさらに集光するレンズである。層内レンズ１７２を配置することにより、画素１００の感度を向上させることができる。画素アレイ部１０の周縁部に配置された画素１００においては、被写体からの光が斜めに入射する。このような場合、オンチップレンズ１７１だけでは、入射光を光電変換部１０１に集光することができず、感度が低下する。そこで、層内レンズ１７２を配置することにより入射光をさらに屈折させて光電変換部１０１に集光させる。これにより、感度の低下を軽減することができる。この層内レンズ１７２は、例えば、ＳｉＮや酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）により構成することができる。また、層内レンズ１７２は、オンチップレンズ１７１と同様の方法により形成することができる。

これ以外の撮像装置１の構成は本開示の第３の実施の形態において説明した撮像装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。

以上説明したように、本開示の第５の実施の形態の画素アレイ部１０は、層内レンズ１７２を配置することにより、感度の低下を軽減することができる。

＜６．第６の実施の形態＞
上述の第３の実施の形態の画素アレイ部１０は、矩形形状の断面に構成された第１のカラーフィルタ部遮光層１６２および第２のカラーフィルタ部遮光層１６１を備えていた。これに対し、本開示の第６の実施の形態の画素アレイ部１０は、テーパ形状の断面に構成された第１のカラーフィルタ部遮光層および第２のカラーフィルタ部遮光層を備える点で、上述の第３の実施の形態と異なる。

［画素の構成］
図１７は、本開示の第６の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素１００の構成を簡略化して記載した図である。同図の画素１００は、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２および第２のカラーフィルタ部遮光層１６１の代わりに第１のカラーフィルタ部遮光層１６４および第２のカラーフィルタ部遮光層１６３を備える点で、図１０において説明した画素１００と異なる。

同図に表したように、第１のカラーフィルタ部遮光層１６４および第２のカラーフィルタ部遮光層１６３は、テーパ形状の断面に構成される。具体的には、画素１００の半導体基板１１１に向かう程幅が狭くなる断面の形状に構成される。これにより、第１のカラーフィルタ部遮光層１６４および第２のカラーフィルタ部遮光層１６３の下側の開口部が広くなり、感度の低下を防止することができる。なお、画素１００の構成はこの例に限定されない。例えば、テーパ形状に構成された第１のカラーフィルタ部遮光層１６４および第２のカラーフィルタ部遮光層１６３の何れか１つを配置する構成を採ることもできる。

これ以外の撮像装置１の構成は本開示の第３の実施の形態において説明した撮像装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。

以上説明したように、本開示の第６の実施の形態の画素アレイ部１０は、テーパ形状の断面に構成された第１のカラーフィルタ部遮光層１６４および第２のカラーフィルタ部遮光層１６３を配置することにより、感度の低下を軽減することができる。

＜７．第７の実施の形態＞
上述の第３の実施の形態の画素アレイ部１０は、カラーフィルタ１６０が第１のカラーフィルタ部遮光層１６２を覆う形状に構成されていた。これに対し、本開示の第７の実施の形態の画素アレイ部１０は、カラーフィルタ１６０が第１のカラーフィルタ部遮光層により分離される形状に構成される点で、上述の第３の実施の形態と異なる。

［画素の構成］
図１８は、本開示の第７の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図は、画素１００の構成を簡略化して記載した図である。同図の画素１００は、第１のカラーフィルタ部遮光層１６２の代わりに第１のカラーフィルタ部遮光層１６７を備える点で、図１０において説明した画素１００と異なる。

同図に表したように、第１のカラーフィルタ部遮光層１６７は、頂部がオンチップレンズ１７１に隣接する形状に構成される。これにより、カラーフィルタ１６０は、第１のカラーフィルタ部遮光層１６７および第２のカラーフィルタ部遮光層１６１の開口部のみに配置され、第１のカラーフィルタ部遮光層１６７等により分離される。これにより、カラーフィルタ１６０の表面近傍において隣接する画素１００から斜めに入射する光を遮光することができる。

これ以外の撮像装置１の構成は本開示の第３の実施の形態において説明した撮像装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。

以上説明したように、本開示の第７の実施の形態の画素アレイ部１０は、カラーフィルタ１６０が第１のカラーフィルタ部遮光層１６７により分離される形状に構成される。これにより、カラーフィルタ１６０の表面近傍における斜めの入射光を遮光することができ、画質の低下をさらに軽減することができる。

＜８．第８の実施の形態＞
上述の第３の実施の形態の画素アレイ部１０は、画素アレイ部１０の周縁部に遮光膜２４５が配置されていた。これに対し、本開示の第８の実施の形態の画素アレイ部１０は、第１のカラーフィルタ部遮光層が画素アレイ部１０の周縁部にさらに配置される点で、上述の第３の実施の形態と異なる。

［画素の構成］
図１９は、本開示の第８の実施の形態に係る画素の構成例を示す図である。同図の遮光画素２００は、第１のカラーフィルタ部遮光層２６７を備える点で、図１０において説明した画素１００と異なる。

第１のカラーフィルタ部遮光層２６７は、遮光膜２４５と同様に、遮光画素２００の全面を遮光するとともに画素アレイ部１０の周縁部に配置される。第１のカラーフィルタ部遮光層２６７を樹脂により構成することにより、当該領域における入射光の反射を低減することができる。反射光が画素アレイ部１０に再度入射して画素１００により光電変換されるとノイズの原因となる。この反射光を減少させることができるため、画質の低下を防止することができる。

なお、撮像装置１の構成はこの例に限定されない。例えば、第２のカラーフィルタ部遮光層１６１と同様に金属により構成されたカラーフィルタ部遮光層を遮光画素２００等に配置することもできる。

これ以外の撮像装置１の構成は本開示の第３の実施の形態において説明した撮像装置１の構成と同様であるため、説明を省略する。

以上説明したように、本開示の第８の実施の形態の画素アレイ部１０は、第１のカラーフィルタ部遮光層２６７を画素アレイ部１０の周縁部に配置することにより、入射光の反射を低減し、画質の低下を防止することができる。

なお、本開示の第３乃至第８の実施の形態に適用した技術は、本開示の第１および第２の実施の形態の画素アレイ部１０に適用することができる。同様に、本開示の第１および第２の実施の形態に適用した技術は、本開示の第３乃至第８の実施の形態の画素アレイ部１０に適用することができる。

＜９．積層型の固体撮像装置への応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、積層型の固体撮像装置にも応用することができる。すなわち図１乃至１９において説明した撮像素子は、積層型の固体撮像素子に構成することもできる。

図２０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。

図２０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２０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。

図２０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２０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。

図２０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。

図２０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。

図２１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。

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。

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。

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。

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。

図２２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。

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。

すなわち、図２２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２１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２２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。

図２３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。

図２３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２１の場合と異なる。

図２３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。

図２４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。

図２４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。

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。

図２４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。

なお、図２４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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜１０．カメラへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品に応用することができる。例えば、本技術は、カメラ等の撮像装置に搭載される撮像素子として実現されてもよい。

図２５は、本技術が適用され得る撮像装置の一例であるカメラの概略的な構成例を示すブロック図である。同図のカメラ１０００は、レンズ１００１と、撮像素子１００２と、撮像制御部１００３と、レンズ駆動部１００４と、画像処理部１００５と、操作入力部１００６と、フレームメモリ１００７と、表示部１００８と、記録部１００９とを備える。

レンズ１００１は、カメラ１０００の撮影レンズである。このレンズ１００１は、被写体からの光を集光し、後述する撮像素子１００２に入射させて被写体を結像させる。

撮像素子１００２は、レンズ１００１により集光された被写体からの光を撮像する半導体素子である。この撮像素子１００２は、照射された光に応じたアナログの画像信号を生成し、デジタルの画像信号に変換して出力する。

撮像制御部１００３は、撮像素子１００２における撮像を制御するものである。この撮像制御部１００３は、制御信号を生成して撮像素子１００２に対して出力することにより、撮像素子１００２の制御を行う。また、撮像制御部１００３は、撮像素子１００２から出力された画像信号に基づいてカメラ１０００におけるオートフォーカスを行うことができる。ここでオートフォーカスとは、レンズ１００１の焦点位置を検出して、自動的に調整するシステムである。このオートフォーカスとして、撮像素子１００２に配置された位相差画素により像面位相差を検出して焦点位置を検出する方式（像面位相差オートフォーカス）を使用することができる。また、画像のコントラストが最も高くなる位置を焦点位置として検出する方式（コントラストオートフォーカス）を適用することもできる。撮像制御部１００３は、検出した焦点位置に基づいてレンズ駆動部１００４を介してレンズ１００１の位置を調整し、オートフォーカスを行う。なお、撮像制御部１００３は、例えば、ファームウェアを搭載したＤＳＰ（Digital Signal Processor）により構成することができる。

レンズ駆動部１００４は、撮像制御部１００３の制御に基づいて、レンズ１００１を駆動するものである。このレンズ駆動部１００４は、内蔵するモータを使用してレンズ１００１の位置を変更することによりレンズ１００１を駆動することができる。

画像処理部１００５は、撮像素子１００２により生成された画像信号を処理するものである。この処理には、例えば、画素毎の赤色、緑色および青色に対応する画像信号のうち不足する色の画像信号を生成するデモザイク、画像信号のノイズを除去するノイズリダクションおよび画像信号の符号化等が該当する。画像処理部１００５は、例えば、ファームウェアを搭載したマイコンにより構成することができる。

操作入力部１００６は、カメラ１０００の使用者からの操作入力を受け付けるものである。この操作入力部１００６には、例えば、押しボタンやタッチパネルを使用することができる。操作入力部１００６により受け付けられた操作入力は、撮像制御部１００３や画像処理部１００５に伝達される。その後、操作入力に応じた処理、例えば、被写体の撮像等の処理が起動される。

フレームメモリ１００７は、１画面分の画像信号であるフレームを記憶するメモリである。このフレームメモリ１００７は、画像処理部１００５により制御され、画像処理の過程におけるフレームの保持を行う。

表示部１００８は、画像処理部１００５により処理された画像を表示するものである。この表示部１００８には、例えば、液晶パネルを使用することができる。

記録部１００９は、画像処理部１００５により処理された画像を記録するものである。この記録部１００９には、例えば、メモリカードやハードディスクを使用することができる。

以上、本開示が適用され得るカメラについて説明した。本技術は以上において説明した構成のうち、撮像素子１００２に適用され得る。具体的には、図１において説明した撮像装置１は、撮像素子１００２に適用することができる。

なお、ここでは、一例としてカメラについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば監視装置等に適用されてもよい。また、本開示は、カメラ等の電子機器の他に、半導体モジュールの形式の半導体装置に適用することもできる。具体的には、図２５の撮像素子１００２および撮像制御部１００３を１つのパッケージに封入した半導体モジュールである撮像モジュールに本開示に係る技術を適用することもできる。

＜１１．内視鏡手術システムへの応用例＞
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。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。

図２６は、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概略的な構成の一例を示す図である。

図２６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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図２７は、図２６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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２に適用され得る。具体的には、図１において説明した撮像装置１は、撮像部１０４０２に適用することができる。

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。

＜１２．移動体への応用例＞
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。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。

図２８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。

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２８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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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２８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。

図２９は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。

図２９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。

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。

なお、図２９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。

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。

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。

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。

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。

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、撮像部１２０３１に適用され得る。具体的には、図１において説明した撮像装置１は、撮像部１２０３１に適用することができる。

最後に、上述した各実施の形態の説明は本開示の一例であり、本開示は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

また、上述の実施の形態における図面は、模式的なものであり、各部の寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることは勿論である。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）半導体基板に形成されて被写体からの入射光を光電変換する光電変換部がそれぞれ配置される複数の画素と、
前記複数の画素に配置されて前記半導体基板を絶縁する絶縁膜と、
前記複数の画素の前記絶縁膜に隣接して配置されて入射光を透過する入射光透過膜と、
前記複数の画素のそれぞれの周縁部の前記入射光透過膜に形成された溝に配置されて前記入射光を遮光する遮光体と
を具備する撮像素子。
（２）前記溝は、前記入射光透過膜をエッチングすることにより形成される前記（１）に記載の撮像素子。
（３）前記絶縁膜は、前記入射光透過膜のエッチングの際にエッチングの進行を停止させる膜として使用される前記（２）に記載の撮像素子。
（４）前記入射光透過膜に隣接して配置されて前記入射光を遮光する遮光膜をさらに具備する前記（１）から（３）の何れかに記載の撮像素子。
（５）前記遮光膜は、前記複数の画素のうち周縁部の画素に配置される前記（４）に記載の撮像素子。
（６）前記被写体からの入射光を瞳分割して位相差を検出するための前記画素である位相差画素をさらに具備し、
前記遮光膜は、前記位相差画素に配置されるとともに前記瞳分割の方向に応じて前記入射光の一部を遮光する
前記（４）に記載の撮像素子。
（７）前記遮光膜の端部の近傍における前記入射光透過膜に形成された溝に配置されて前記入射光の回折光を遮光する第２の遮光体をさらに具備する前記（６）に記載の撮像素子。
（８）前記遮光体は、テーパ形状に構成される前記（１）から（７）の何れかに記載の撮像素子。
（９）複数の画素毎に配置されて被写体からの入射光を光電変換する光電変換部を半導体基板に形成する工程と、
前記複数の画素に配置されて前記半導体基板を絶縁する絶縁膜を配置する工程と、
前記複数の画素の前記絶縁膜に隣接して配置されて入射光を透過する入射光透過膜を配置する工程と、
前記複数の画素のそれぞれの周縁部の前記入射光透過膜に溝を形成する工程と、
前記形成された溝に前記入射光を遮光する遮光体を配置する工程と
を具備する撮像素子の製造方法。
（１０）半導体基板に形成されて被写体からの入射光を光電変換する光電変換部がそれぞれ配置される複数の画素と、
前記複数の画素に配置されて前記入射光のうち所定の波長の入射光を前記光電変換部に入射させるカラーフィルタと、
前記複数の画素に配置されて前記入射光を遮光するとともに中央部に形成された開口部に前記カラーフィルタが配置される第１のカラーフィルタ部遮光層と、
前記複数の画素に配置されて前記入射光を遮光するとともに中央部に形成された開口部に前記カラーフィルタが配置され、前記第１のカラーフィルタ部遮光層と前記半導体基板との間に配置される第２のカラーフィルタ部遮光層と
を具備する撮像素子。
（１１）前記第１のカラーフィルタ部遮光層および前記第２のカラーフィルタ部遮光層は、異なる材料により構成される前記（１０）に記載の撮像素子。
（１２）前記第１のカラーフィルタ部遮光層は、樹脂により構成され、
前記第２のカラーフィルタ部遮光層は、金属により構成される
前記（１１）に記載の撮像素子。
（１３）前記第１のカラーフィルタ部遮光層は、３０％以下の透過率に構成される前記（１２）に記載の撮像素子。
（１４）前記複数の画素の前記第１のカラーフィルタ部遮光層および前記第２のカラーフィルタ部遮光層の間に配置される層間膜をさらに具備する前記（１０）から（１３）の何れかに記載の撮像素子。
（１５）前記層間膜は、無機材料により構成される前記（１４）に記載の撮像素子。
（１６）前記第２のカラーフィルタ部遮光層は、前記第１のカラーフィルタ部遮光層より広い幅に構成される前記（１０）から（１５）の何れかに記載の撮像素子。
（１７）前記複数の画素の前記カラーフィルタおよび前記半導体基板の間に配置されて前記半導体基板の表面を平坦化する平坦化膜と、
前記複数の画素における前記平坦化膜の周囲に配置されて入射光を遮光する遮光壁と
をさらに具備する前記（１０）から（１６）の何れかに記載の撮像素子。
（１８）前記複数の画素の前記第２のカラーフィルタ部遮光層および前記遮光壁の間に配置される第２の層間膜をさらに具備する前記（１７）に記載の撮像素子。
（１９）前記層間膜は、無機材料により構成される前記（１８）に記載の撮像素子。
（２０）前記第２のカラーフィルタ部遮光層は、前記遮光壁より広い幅に構成される前記（１７）から（１９）の何れかに記載の撮像素子。
（２１）前記複数の画素のうち周縁部に配置される画素における前記第１のカラーフィルタ部遮光層および前記第２のカラーフィルタ部遮光層の少なくとも１つは、当該画素の全面を遮光する形状に構成される前記（１０）から（２０）の何れかに記載の撮像素子。
（２２）前記第１のカラーフィルタ部遮光層および前記第２のカラーフィルタ部遮光層の少なくとも１つは、テーパ形状に構成される前記（１０）から（２１）の何れかに記載の撮像素子。
（２３）複数の画素毎に配置されて被写体からの入射光を光電変換する光電変換部を半導体基板に形成する工程と、
前記複数の画素に配置されて前記入射光を遮光するとともに中央部に形成された開口部に前記入射光のうち所定の波長の入射光を前記光電変換部に入射させるカラーフィルタが配置される第２のカラーフィルタ部遮光層を前記半導体基板に配置する工程と、
前記複数の画素に配置されて前記入射光を遮光するとともに中央部に形成された開口部に前記カラーフィルタが配置される第１のカラーフィルタ部遮光層を前記第２のカラーフィルタ部遮光層に積層して配置する工程と、
前記複数の画素の前記第２のカラーフィルタ部遮光層および前記第１のカラーフィルタ部遮光層のそれぞれの前記開口部に前記カラーフィルタを配置する工程と
を具備する撮像素子の製造方法。

１ 撮像装置
１０ 画素アレイ部
１００ 画素
１０１ 光電変換部
１１１ 半導体基板
１３０ 絶縁膜
１４１ 入射光透過膜
１４２、３４２ａ、３４２ｂ、３４２ｃ、３４２ｄ 遮光体
１４３ 溝
１４４、２４３、２４５、３４３ａ、３４３ｂ、３４６ａ、３４６ｂ 遮光膜
１５１ 平坦化膜
１５２ 遮光壁
１６０ カラーフィルタ
１６１、１６３ 第２のカラーフィルタ部遮光層
１６２、１６４、１６７、２６７ 第１のカラーフィルタ部遮光層
１６５、１６６ 層間膜
１６８、１６９ 開口部
１７１ オンチップレンズ
１７２ 層内レンズ
２００ 遮光画素
３０１、３０２ 位相差画素
１０００ カメラ
１００２ 撮像素子
１１４０２、１２０３１、１２１０１～１２１０５ 撮像部

Claims (5)

1. 半導体基板に形成されて被写体からの入射光を光電変換する光電変換部がそれぞれ配置される複数の画素と、
   前記複数の画素に配置されて前記半導体基板の表面の全体を覆うように形成され前記半導体基板を絶縁する絶縁膜と、
   前記複数の画素の前記絶縁膜に隣接して配置されて入射光を透過する入射光透過膜と、
   前記複数の画素のそれぞれの周縁部の前記入射光透過膜に前記入射光透過膜の膜厚方向の全体にわたって形成された溝に、底部が前記絶縁膜に接触するように配置されて前記入射光を遮光する遮光体と、
   前記入射光透過膜の表面および前記遮光体の表面に隣接して配置されて前記入射光を遮光する遮光膜と、
   前記入射光透過膜および前記遮光膜上に形成された平坦化膜と、を具備し、
   前記複数の画素は、前記被写体からの入射光を瞳分割して位相差を検出するための前記画素である位相差画素を含み、
   前記遮光膜は、前記位相差画素に配置されるとともに前記瞳分割の方向に応じて前記入射光の一部を遮光するものであり、
   前記遮光膜の端部の近傍における前記入射光透過膜に形成された溝に配置されるとともに前記遮光膜に接触した状態で前記遮光体と同層に形成され、前記入射光の回折光を遮光する第２の遮光体をさらに具備する
   撮像素子。
2. 前記溝は、前記入射光透過膜をエッチングすることにより形成される請求項１記載の撮像素子。
3. 前記絶縁膜は、前記入射光透過膜のエッチングの際にエッチングの進行を停止させる膜として使用される請求項２記載の撮像素子。
4. 前記遮光膜は、前記複数の画素のうち周縁部の画素に配置される請求項１～３のいずれか１項に記載の撮像素子。
5. 前記遮光体は、テーパ形状に構成される請求項１～４のいずれか１項に記載の撮像素子。

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