特許ウォッチ

公開番号2024043066
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-29
出願番号2022148050
出願日2022-09-16
発明の名称固体撮像装置
出願人ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
代理人個人
主分類H01L 27/146 20060101AFI20240322BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】分離壁上部での光の反射を抑制する固体撮像装置を提供する。
【解決手段】固体撮像装置1は、互いに隣接し、同一波長帯域の光を受光する第1受光部100a及び第2受光部100bと、第1受光部及び第2受光部の間に設けられた画素内分離壁104と、を含む画素10A、10Bを備える。第1受光部は、第1光電変換素子102aと、第1光電変換素子の光の入射側に設けられ、入射された光に第1位相を付与する第1位相付与構造101aと、を有する。第2受光部は、第2光電変換素子102bと、第2光電変換素子の光の入射側に設けられ、入射された光に第1位相とは異なる第2位相を付与する第2位相付与構造101bと、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
互いに隣接し、同一波長帯域の光を受光する第１及び第２受光部と、
前記第１及び第２受光部の間に設けられた分離壁と、
を含む画素を備え、
前記第１受光部は、
第１光電変換素子と、
前記第１光電変換素子の前記光の入射側に設けられ、入射光に第１位相を付与する第１位相付与構造と、
を有し、
前記第２受光部は、
第２光電変換素子と、
前記第２光電変換素子の前記光の入射側に設けられ、入射光に前記第１位相とは異なる第２位相を付与する第２位相付与構造と、
を有する、固体撮像装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記分離壁は、少なくとも前記第１及び第２光電変換素子の間に設けられ、
前記第１及び第２位相付与構造は、前記分離壁の前記光の入射側に位置する、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１及び第２位相の位相差の絶対値は、Ｎを奇数として、（Ｎπ－π／２）以上（Ｎπ＋π／２）以下の値である、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１及び第２光電変換素子が、半導体基板内に面内方向に並べて設けられ、
前記第１位相付与構造は、
前記半導体基板とは屈折率が異なる部分であって、前記半導体基板の前記光の入射側の面に設けられた第１部分と、
前記半導体基板の一部であって、前記第１部分の前記光の入射側とは反対側に位置する第２部分と、
を有し、
前記第２位相付与構造は、前記半導体基板の前記光の入射側の面に設けられ、
前記第１部分及び前記第２位相付与構造は、前記光の入射側の面が面一である、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１部分の屈折率ｎ
１
、厚さｄ
１
、前記第２位相付与構造の屈折率ｎ
２
、厚さｄ
２
（≧ｄ
１
）、前記半導体基板の屈折率ｎ
s
、前記光の波長λについて、Ｎを奇数として、
（Ｎλ／２－λ／４）≦｜ｎ
１
ｄ
１
＋ｎ
ｓ
（ｄ
２
－ｄ
１
）－ｎ
２
ｄ
２
｜≦（Ｎλ／２＋λ／４）が成立する、請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１及び第２光電変換素子が、半導体基板内に面内方向に並べて設けられ、
前記半導体基板の前記光の入射側に絶縁膜が設けられ、
前記第１位相付与構造は、
前記絶縁膜とは屈折率が異なる部分であって、前記半導体基板の前記光の入射側の面に設けられた第１部分と、
前記絶縁膜の一部であって、前記第１部分の前記光の入射側に位置する第２部分と、
を有し、
前記第２位相付与構造は、前記半導体基板と前記絶縁膜との間に設けられ、
前記第１部分及び前記第２位相付与構造は、前記光の入射側とは反対側の面が、面一である、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１部分の屈折率ｎ
１
、厚さｄ
１
、前記第２位相付与構造の屈折率ｎ
２
、厚さｄ
２
（≧ｄ
１
）、前記絶縁膜の屈折率ｎ
ｉ
、前記光の波長λについて、Ｎを奇数として、
（Ｎλ／２－λ／４）≦｜ｎ
１
ｄ
１
＋ｎ
ｉ
（ｄ
２
－ｄ
１
）－ｎ
２
ｄ
２
｜≦（Ｎλ／２＋λ／４）が成立する、請求項６に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第１位相付与構造は、複数の第１微細構造を有し、
前記第２位相付与構造は、複数の第２微細構造を有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記複数の第１微細構造は、屈折率が異なる第１及び第２種の第１微細構造であって面内方向に交互に並ぶ第１及び第２種の第１微細構造を含み、
前記複数の第２微細構造は、屈折率が異なる第１及び第２種の第２微細構造であって面内方向に交互に並ぶ第１及び第２種の第２微細構造を含む、請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記第１種の第１微細構造の体積の総和及び前記第２種の第１微細構造の体積の総和の比と、前記第１種の第２微細構造の体積の総和及び前記第２種の第２微細構造の総和の比とが異なる、請求項９に記載の固体撮像装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示に係る技術（以下「本技術」とも呼ぶ）は、固体撮像装置に関する。
続きを表示（約 6,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像装置には、撮像及び位相差検出を兼ねる、複数の受光部を有する画素を備えるものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この固体撮像装置では、互いに隣接する受光部の間に分離壁が設けられ、同一波長帯域の光を受光部毎に受光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－０４４５８２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、従来の固体撮像装置では、分離壁上部での光の反射を抑制することに関して改善の余地があった。
【０００６】
そこで、本技術は、分離壁上部での光の反射を抑制することができる固体撮像装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術は、互いに隣接し、同一波長帯域の光を受光する第１及び第２受光部と、
前記第１及び第２受光部の間に設けられた分離壁と、
を含む画素を備え、
前記第１受光部は、
第１光電変換素子と、
前記第１光電変換素子の前記光の入射側に設けられ、入射光に第１位相を付与する第１位相付与構造と、
を有し、
前記第２受光部は、
第２光電変換素子と、
前記第２光電変換素子の前記光の入射側に設けられ、入射光に前記第１位相とは異なる第２位相を付与する第２位相付与構造と、
を有する、固体撮像装置を提供する。
前記分離壁は、少なくとも前記第１及び第２光電変換素子の間に設けられ、前記第１及び第２位相付与構造は、前記分離壁の前記光の入射側に位置していてもよい。
前記第１及び第２位相の位相差の絶対値は、Ｎを奇数として、（Ｎπ－π／２）以上（Ｎπ＋π／２）以下の値であってもよい。
前記第１及び第２光電変換素子が、半導体基板内に面内方向に並べて設けられ、前記第１位相付与構造は、前記半導体基板とは屈折率が異なる部分であって、前記半導体基板の前記光の入射側の面に設けられた第１部分と、前記半導体基板の一部であって、前記第１部分の前記光の入射側とは反対側に位置する第２部分と、を有し、前記第２位相付与構造は、前記半導体基板の前記光の入射側の面に設けられ、前記第１部分及び前記第２位相付与構造は、前記光の入射側の面が面一であってもよい。
前記第１部分の屈折率ｎ
１
、厚さｄ
１
、前記第２位相付与構造の屈折率ｎ
２
、厚さｄ
２
（≧ｄ
１
）、前記半導体基板の屈折率ｎ
s
、前記光の波長λについて、Ｎを奇数として、（Ｎλ／２－λ／４）≦｜ｎ
１
ｄ
１
＋ｎ
ｓ
（ｄ
２
－ｄ
１
）－ｎ
２
ｄ
２
｜≦（Ｎλ／２＋λ／４）が成立してもよい。
前記第１及び第２光電変換素子が、半導体基板内に面内方向に並べて設けられ、前記半導体基板の前記光の入射側に絶縁膜が設けられ、前記第１位相付与構造は、前記絶縁膜とは屈折率が異なる部分であって、前記半導体基板の前記光の入射側の面に設けられた第１部分と、前記絶縁膜の一部であって、前記第１部分の前記光の入射側に位置する第２部分と、を有し、前記第２位相付与構造は、前記半導体基板と前記絶縁膜との間に設けられ、前記第１部分及び前記第２位相付与構造は、前記光の入射側とは反対側の面が、面一であってもよい。
前記第１部分の屈折率ｎ
１
、厚さｄ
１
、前記第２位相付与構造の屈折率ｎ
２
、厚さｄ
２
（≧ｄ
１
）、前記絶縁膜の屈折率ｎ
ｉ
、前記光の波長λについて、Ｎを奇数として、（Ｎλ／２－λ／４）≦｜ｎ
１
ｄ
１
＋ｎ
ｉ
（ｄ
２
－ｄ
１
）－ｎ
２
ｄ
２
｜≦（Ｎλ／２＋λ／４）が成立してもよい。
前記第１位相付与構造は、複数の第１微細構造を有し、前記第２位相付与構造は、複数の第２微細構造を有していてもよい。
前記複数の第１微細構造は、屈折率が異なる第１及び第２種の第１微細構造であって面内方向に交互に並ぶ第１及び第２種の第１微細構造を含み、前記複数の第２微細構造は、屈折率が異なる第１及び第２種の第２微細構造であって面内方向に交互に並ぶ第１及び第２種の第２微細構造を含んでいてもよい。
前記第１種の第１微細構造の体積の総和及び前記第２種の第１微細構造の体積の総和の比と、前記第１種の第２微細構造の体積の総和及び前記第２種の第２微細構造の総和の比とが異なっていてもよい。
前記第１及び第２微細構造の少なくとも一方は、縦断面がテーパ形状を有していてもよい。
前記第１及び第２位相付与構造の少なくとも一方は、前記光の反射を防止する反射防止機能を有していてもよい。
前記画素は、前記第１及び第２位相付与構造の前記光の入射側に配置され、該光の反射を防止する反射防止構造を含んでいてもよい。
前記第１及び第２受光部の受光面積が異なっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
図１の固体撮像装置の撮像時の作用を説明するための図である。
図１の固体撮像装置の位相差検出時の作用（その１）を説明するための図である。
図１の固体撮像装置の位相差検出時の作用（その２）を説明するための図である。
図１の固体撮像装置の第１及び第２受光部に入射された入射光の入射角毎の強度分布を示す図である。
本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
本技術の一実施形態の実施例３に係る固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
本技術の一実施形態の実施例４に係る固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
本技術の一実施形態の実施例５に係る固体撮像装置の平面構成を模式的に示す図である。
図１０Ａは、図９の１０Ａ－１０Ａ線断面を模式的に示す図である。図１０Ｂは、図９の１０Ｂ－１０Ｂ線断面を模式的に示す図である。
第１及び第２位相付与構造への光の入射角と光吸収量との関係を示すグラフである。
本技術の一実施形態の実施例６に係る固体撮像装置の平面構成を模式的に示す図である。
図１３Ａは、図１２の１３Ａ－１３Ａ線断面を模式的に示す図である。図１３Ｂは、図１２の１３Ｂ－１３Ｂ線断面を模式的に示す図である。
図１２の固体撮像装置の第１及び第２受光部に入射された入射光の入射角毎の強度分布を示す図である。
本技術の一実施形態の実施例７に係る固体撮像装置の平面構成を模式的に示す図である。
図１６Ａは、図１５の１６Ａ－１６Ａ線断面を模式的に示す図である。図１６Ｂは、図１５の１６Ｂ－１６Ｂ線断面を模式的に示す図である。
図１７Ａは、図１５の１７Ａ－１７Ａ線断面を模式的に示す図である。図１７Ｂは、図１５の１７Ｂ－１７Ｂ線断面を模式的に示す図である。
図１８Ａは、図１５の１８Ａ－１８Ａ線断面を模式的に示す図である。図１８Ｂは、図１５の１８Ｂ－１８Ｂ線断面を模式的に示す図である。
図１９Ａは、図１５の１９Ａ－１９Ａ線断面を模式的に示す図である。図１９Ｂは、図１５の１９Ｂ－１９Ｂ線断面を模式的に示す図である。
本技術の一実施形態の実施例８に係る固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
図２０の固体撮像装置の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
図２２Ａ及び図２２Ｂは、それぞれ図２０-の固体撮像装置の製造方法の一例の工程毎の模式的平面図及び模式的断面図である。
図２３Ａ及び図２３Ｂは、それぞれ図２０の固体撮像装置の製造方法の一例の工程毎の模式的平面図及び模式的断面図である。
図２４Ａ及び図２４Ｂは、それぞれ図２０の固体撮像装置の製造方法の一例の工程毎の模式的平面図及び模式的断面図である。
図２５Ａ及び図２５Ｂは、それぞれ図２０の固体撮像装置の製造方法の一例の工程毎の模式的平面図及び模式的断面図である。
図２６Ａ及び図２６Ｂは、それぞれ図２０の固体撮像装置の製造方法の一例の工程毎の模式的平面図及び模式的断面図である。
図２７Ａ及び図２７Ｂは、それぞれ図２０の固体撮像装置の製造方法の一例の工程毎の模式的平面図及び模式的断面図である。
図２８Ａ及び図２８Ｂは、それぞれ図２０の固体撮像装置の製造方法の一例の工程毎の模式的平面図及び模式的断面図である。
図２９Ａ及び図２９Ｂは、それぞれ図２０の固体撮像装置の製造方法の一例の工程毎の模式的平面図及び模式的断面図である。
図３０Ａ及び図３０Ｂは、それぞれ図２０の固体撮像装置の製造方法の一例の工程毎の模式的平面図及び模式的断面図である。
図３１Ａ及び図３１Ｂは、それぞれ図２０の固体撮像装置の製造方法の一例の工程毎の模式的平面図及び模式的断面図である。
図３２Ａ及び図３２Ｂは、それぞれ図２０の固体撮像装置の製造方法の一例の工程毎の模式的平面図及び模式的断面図である。
本技術の一実施形態の実施例９に係る固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
本技術の一実施形態の実施例１０に係る固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
本技術の一実施形態の実施例１１に係る固体撮像装置の平面構成を模式的に示す図である。
図３６Ａは、図３５の３６Ａ－３６Ａ線断面を模式的に示す図である。図３６Ｂは、図３５の３６Ｂ－３６Ｂ線断面を模式的に示す図である。
図３７Ａは、図３５の３７Ａ－３７Ａ線断面を模式的に示す図である。図３７Ｂは、図３５の３７Ｂ－３７Ｂ線断面を模式的に示す図である。
図３８Ａは、図３５の３８Ａ－３８Ａ線断面を模式的に示す図である。図３８Ｂは、図３５の３８Ｂ－３８Ｂ線断面を模式的に示す図である。
図３９Ａは、図３５の３９Ａ－３９Ａ線断面を模式的に示す図である。図３９Ｂは、図３５の３９Ｂ－３９Ｂ線断面を模式的に示す図である。
本技術の一実施形態の実施例１２に係る固体撮像装置の平面構成を模式的に示す図である。
本技術の一実施形態の実施例１３に係る固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
本技術の一実施形態の実施例１４に係る固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
本技術の一実施形態の実施例１５に係る固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
本技術の一実施形態の実施例１の変形例に係る固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
本技術の一実施形態の実施例２の変形例に係る固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
本技術の一実施形態の実施例３の変形例に係る固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
比較例の固体撮像装置の断面構成を模式的に示す図である。
図４８Ａ及び図４８Ｂは、それぞれ図４７の固体撮像装置の第１及び第２フォトダイオードに入射された入射光の入射角毎の強度分布を示す図である。
本技術を適用した固体撮像装置の使用例を示す図である。
本技術を適用した固体撮像装置を備える電子機器の一例の機能ブロック図である。
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。
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。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照しながら、本技術の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。本明細書において、本技術に係る固体撮像装置の各々が複数の効果を奏することが記載される場合でも、本技術に係る固体撮像装置の各々は、少なくとも１つの効果を奏すればよい。本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
【００１０】
また、以下の順序で説明を行う。
０．導入
１．本技術の一実施形態の実施例１に係る固体撮像装置
２．本技術の一実施形態の実施例２に係る固体撮像装置
３．本技術の一実施形態の実施例３に係る固体撮像装置
４．本技術の一実施形態の実施例４に係る固体撮像装置
５．本技術の一実施形態の実施例５に係る固体撮像装置
６．本技術の一実施形態の実施例６に係る固体撮像装置
７．本技術の一実施形態の実施例７に係る固体撮像装置
８．本技術の一実施形態の実施例８に係る固体撮像装置
９．本技術の一実施形態の実施例９に係る固体撮像装置
１０．本技術の一実施形態の実施例１０に係る固体撮像装置
１１．本技術の一実施形態の実施例１１に係る固体撮像装置
１２．本技術の一実施形態の実施例１２に係る固体撮像装置
１３．本技術の一実施形態の実施例１３に係る固体撮像装置
１４．本技術の一実施形態の実施例１４に係る固体撮像装置
１５．本技術の一実施形態の実施例１５に係る固体撮像装置
１６．本技術の変形例
１７．本技術を適用した固体撮像装置の使用例
１８．本技術を適用した固体撮像装置の他の使用例
１９．移動体への応用例
２０．内視鏡手術システムへの応用例
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許