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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024040889
(43)【公開日】2024-03-26
(54)【発明の名称】光検出装置及び電子機器
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20240318BHJP
G02B 5/20 20060101ALI20240318BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20240318BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 D
H01L27/146 A
G02B5/20 101
G02B3/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022145534
(22)【出願日】2022-09-13
(71)【出願人】
【識別番号】316005926
【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103850
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼
(74)【代理人】
【識別番号】100114177
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 龍
(74)【代理人】
【識別番号】100066980
【弁理士】
【氏名又は名称】森 哲也
(72)【発明者】
【氏名】高瀬 博章
【テーマコード（参考）】
2H148
4M118
【Ｆターム（参考）】
2H148BD21
2H148BG11
2H148BH15
4M118AA05
4M118AB01
4M118BA14
4M118CA02
4M118DD04
4M118DD12
4M118FA06
4M118FA27
4M118FA28
4M118FA33
4M118GA02
4M118GA09
4M118GC07
4M118GC08
4M118GD04
4M118GD07
(57)【要約】
【課題】カラーフィルタ間の隔壁部で反射された光による光学混色を抑制可能な光検出装置を提供する。
【解決手段】複数の光電変換部が形成された半導体基板と、半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及びカラーフィルタ間に配置され、カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層と、カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズと、マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体と、を備える構成とした。そして、高屈折率構造体を、高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる構造体とした。
【選択図】図２
【解決手段】複数の光電変換部が形成された半導体基板と、半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及びカラーフィルタ間に配置され、カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層と、カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズと、マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体と、を備える構成とした。そして、高屈折率構造体を、高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる構造体とした。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の光電変換部が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及び前記カラーフィルタ間に配置され、前記カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズと、
前記マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体と、を備え、
前記高屈折率構造体は、前記高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる
光検出装置。
前記半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及び前記カラーフィルタ間に配置され、前記カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズと、
前記マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体と、を備え、
前記高屈折率構造体は、前記高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる
光検出装置。
【請求項2】
前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの光入射面側に配置されている
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項3】
前記カラーフィルタは、入射光のうちの予め定めた所定波長以上の波長域にピーク波長を持つ光を透過する第１のカラーフィルタと、入射光のうちの前記所定波長未満の波長域にピーク波長を持つ光を透過する第２のカラーフィルタとを含み、
前記高屈折率構造体は、前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタのうちの、前記第１のカラーフィルタの光入射面側にのみ配置されている
請求項２に記載の光検出装置。
前記高屈折率構造体は、前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタのうちの、前記第１のカラーフィルタの光入射面側にのみ配置されている
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項4】
前記第１のカラーフィルタは、赤色光を透過するカラーフィルタである
請求項３に記載の光検出装置。
請求項３に記載の光検出装置。
【請求項5】
前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの光入射面から、前記マイクロレンズ側に離れた位置に配置されている
請求項２に記載の光検出装置。
請求項２に記載の光検出装置。
【請求項6】
前記カラーフィルタの光入射面を被覆するストッパー膜を備え、
前記高屈折率構造体は、前記ストッパー膜の光入射面側に配置されている
請求項５に記載の光検出装置。
前記高屈折率構造体は、前記ストッパー膜の光入射面側に配置されている
請求項５に記載の光検出装置。
【請求項7】
前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの内部に配置されている
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項8】
前記半導体基板の光入射面と直交する断面における、前記高屈折率構造体の断面形状は、光入射面側に向かうほど幅が狭くなっているテーパー状、又は光入射面側に向かうほど幅が広くなっているテーパー状である
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項9】
前記高屈折率構造体は、屈折率の異なる２以上の層を含む多層構造の構造体である
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項10】
前記半導体基板の厚さ方向から見た場合における、前記高屈折率構造体の平面形状は、円形、四角形又は菱形である
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項11】
前記カラーフィルタのそれぞれは、瞳補正がされた位置に配置されている
請求項１に記載の光検出装置。
請求項１に記載の光検出装置。
【請求項12】
複数の光電変換部が形成された半導体基板、前記半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及び前記カラーフィルタ間に配置され、前記カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層、前記カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズ、並びに前記マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体を備え、前記高屈折率構造体は、前記高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる光検出装置を備える
電子機器。
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光検出装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、カラーフィルタ間に、カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有する光検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の光検出装置では、カラーフィルタと隔壁部との界面で光を反射して、反射した光をそのカラーフィルタに対応する光電変換部の方向（奥側）に進ませることで、カラーフィルタ内に入射した光が隣のカラーフィルタ内へ侵入することを抑制し、光学混色を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１３－１６５２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献１に記載の光検出装置では、光の入射角度（ＣＲＡ）が大きくなると、隔壁部で反射された光が、カラーフィルタ内を反対向きに進み、反射先の方向に位置する画素の光電変換部内に漏れて、光学混色を生じる可能性があった。近年、画素の微細化が進んでいるが、このような光学混色は、特に、微細画素で増大する可能性があった。
【0005】
本開示は、カラーフィルタ間の隔壁部で反射された光による光学混色を抑制可能な光検出装置及び電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の光検出装置は、（ａ）複数の光電変換部が形成された半導体基板と、（ｂ）半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及びカラーフィルタ間に配置され、カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層と、（ｃ）カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズと、（ｄ）マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体と、を備え、（ｅ）高屈折率構造体は、高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなることを要旨とする。
【0007】
本開示の電子機器は、（ａ）複数の光電変換部が形成された半導体基板、（ｂ）半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及びカラーフィルタ間に配置され、カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層、（ｃ）カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズ、（ｄ）並びにマイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体を備え、（ｅ）高屈折率構造体は、高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる光検出装置を備えることを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１の実施形態に係る固体撮像装置の全体構成を示す図である。
【図4】カラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。
【図5】高屈折率構造体が省略された場合の固体撮像装置の全体構成を示す図である。
【図6】変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。
【図7】変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。
【図8】変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。
【図9】変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。
【図10】変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。
【図11】変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。
【図12】変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。
【図13】変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。
【図14】変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。
【図15】変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。
【図16】変形例に係るカラーフィルタ層と高屈折率構造体との平面構成を示す図である。
【図17】変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。
【図18】変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。
【図19】変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。
【図20】変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。
【図21】変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。
【図22】変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。
【図23】変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。
【図24】変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。
【図25】変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。
【図26】変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。
【図27】変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。
【図28】変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。
【図29】変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。
【図30】変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。
【図31】変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。
【図32】変形例に係るカラーフィルタ層の平面構成を示す図である。
【図33】変形例に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。
【図34】第２の実施形態に係る固体撮像装置の断面構成を示す図である。
【図36】高屈折率構造体が省略された場合の固体撮像装置の全体構成を示す図である。
【図37】第３の実施形態に係る電子機器の全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に、本開示の実施形態に係る光検出装置及び電子機器の一例を、図１～図３７を参照しながら説明する。本開示の実施形態は以下の順序で説明する。なお、本開示は以下の例に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果は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】
１．第１の実施形態：固体撮像装置
１－１ 固体撮像装置の全体の構成
１－２ 要部の構成
１－３ 変形例
２．第２の実施形態：固体撮像装置
２－１ 要部の構成
２－２ 変形例
３．第３の実施形態：電子機器への応用例
１－１ 固体撮像装置の全体の構成
１－２ 要部の構成
１－３ 変形例
２．第２の実施形態：固体撮像装置
２－１ 要部の構成
２－２ 変形例
３．第３の実施形態：電子機器への応用例
【0011】
〈１．第１の実施形態：固体撮像装置〉
［１－１ 固体撮像装置の全体の構成］
本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置１（広義には「光検出装置」）について説明する。図１は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１の全体構成を示す図である。
図１の固体撮像装置１は、裏面照射型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。図３７に示すように、固体撮像装置１（１００２）はレンズ群１００１を介して、被写体からの像光（入射光）を取り込み、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
図１に示すように、固体撮像装置１は、画素領域２と、垂直駆動回路３と、カラム信号処理回路４と、水平駆動回路５と、出力回路６と、制御回路７とを備えている。
［１－１ 固体撮像装置の全体の構成］
本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置１（広義には「光検出装置」）について説明する。図１は、第１の実施形態に係る固体撮像装置１の全体構成を示す図である。
図１の固体撮像装置１は、裏面照射型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。図３７に示すように、固体撮像装置１（１００２）はレンズ群１００１を介して、被写体からの像光（入射光）を取り込み、撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
図１に示すように、固体撮像装置１は、画素領域２と、垂直駆動回路３と、カラム信号処理回路４と、水平駆動回路５と、出力回路６と、制御回路７とを備えている。
【0012】
画素領域２は、二次元アレイ状に配置された複数の画素８を有している。画素８は、図２に示した光電変換部１９と、複数の画素トランジスタとを有している。複数の画素トランジスタとしては、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、及び選択トランジスタによって構成される４つのＭＯＳトランジスタが挙げられる。
垂直駆動回路３は、例えば、シフトレジスタによって構成され、所望の画素駆動配線９を選択し、選択した画素駆動配線９に画素８を駆動するためのパルスを供給し、各画素８を行単位で駆動する。即ち、垂直駆動回路３は、画素領域２の各画素８を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素８の光電変換部１９において受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線１０を通してカラム信号処理回路４に供給する。
垂直駆動回路３は、例えば、シフトレジスタによって構成され、所望の画素駆動配線９を選択し、選択した画素駆動配線９に画素８を駆動するためのパルスを供給し、各画素８を行単位で駆動する。即ち、垂直駆動回路３は、画素領域２の各画素８を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素８の光電変換部１９において受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線１０を通してカラム信号処理回路４に供給する。
【0013】
カラム信号処理回路４は、例えば、画素８の列毎に配置されており、１行分の画素８から出力される信号に対して画素列毎にノイズ除去等の信号処理を行う。例えばカラム信号処理回路４は画素固有の固定パターンノイズを除去するためのＣＤＳ(Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング)及びＡＤ(Analog Digital)変換等の信号処理を行う。
水平駆動回路５は、例えば、シフトレジスタによって構成され、水平走査パルスをカラム信号処理回路４に順次出力して、カラム信号処理回路４の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路４の各々から信号処理が行われた画素信号を水平信号線１１に出力させる。
水平駆動回路５は、例えば、シフトレジスタによって構成され、水平走査パルスをカラム信号処理回路４に順次出力して、カラム信号処理回路４の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路４の各々から信号処理が行われた画素信号を水平信号線１１に出力させる。
【0014】
出力回路６は、カラム信号処理回路４の各々から水平信号線１１を通して、順次に供給される画素信号に対し信号処理を行って出力する。信号処理としては、例えば、バファリング、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理等を用いることができる。
制御回路７は、垂直同期信号、水平同期信号、及びマスタクロック信号に基づいて、垂直駆動回路３、カラム信号処理回路４、及び水平駆動回路５等の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路７は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路３、カラム信号処理回路４、及び水平駆動回路５等に出力する。
制御回路７は、垂直同期信号、水平同期信号、及びマスタクロック信号に基づいて、垂直駆動回路３、カラム信号処理回路４、及び水平駆動回路５等の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路７は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路３、カラム信号処理回路４、及び水平駆動回路５等に出力する。
【0015】
［１－２ 要部の構成］
次に、固体撮像装置１の詳細構造について説明する。図２は、図１のＡ－Ａ線で破断した場合の、固体撮像装置１の断面構成を示す図である。
図２に示すように、固体撮像装置１は、半導体基板１２、絶縁膜１３及び平坦化膜１４がこの順に積層されてなる受光層１５が配置されている。また、受光層１５の平坦化膜１４側の面（以下、「裏面Ｓ１」とも呼ぶ）には、カラーフィルタ層１６、及びマイクロレンズアレイ１７がこの順に配置されている。さらに、受光層１５の半導体基板１２側の面（以下、「表面Ｓ２」とも呼ぶ）には、配線層１８が配置されている。
次に、固体撮像装置１の詳細構造について説明する。図２は、図１のＡ－Ａ線で破断した場合の、固体撮像装置１の断面構成を示す図である。
図２に示すように、固体撮像装置１は、半導体基板１２、絶縁膜１３及び平坦化膜１４がこの順に積層されてなる受光層１５が配置されている。また、受光層１５の平坦化膜１４側の面（以下、「裏面Ｓ１」とも呼ぶ）には、カラーフィルタ層１６、及びマイクロレンズアレイ１７がこの順に配置されている。さらに、受光層１５の半導体基板１２側の面（以下、「表面Ｓ２」とも呼ぶ）には、配線層１８が配置されている。
【0016】
半導体基板１２は、例えば、シリコン（Si）基板によって構成されている。半導体基板１２には、各画素８の領域それぞれに光電変換部１９が形成されている。即ち、半導体基板１２には、複数の光電変換部１９が二次元アレイ状に配置されている。光電変換部１９は、ｐｎ接合によってフォトダイオードを構成し、受光量に応じた電荷を生成する。また、光電変換部１９は、ｐｎ接合で生じる静電容量に光電変換で生成した電荷を蓄積する。
また、半導体基板１２には、隣り合う光電変換部１９間の領域すべてにトレンチ部２０が形成されている。即ち、トレンチ部２０は、光電変換部１９それぞれを囲むように、格子状に形成されている。図２では、トレンチ部２０を、半導体基板１２の光入射面（以下「裏面Ｓ３」とも呼ぶ）側から表面Ｓ２側まで貫通した構成とした場合を例示している。
また、半導体基板１２には、隣り合う光電変換部１９間の領域すべてにトレンチ部２０が形成されている。即ち、トレンチ部２０は、光電変換部１９それぞれを囲むように、格子状に形成されている。図２では、トレンチ部２０を、半導体基板１２の光入射面（以下「裏面Ｓ３」とも呼ぶ）側から表面Ｓ２側まで貫通した構成とした場合を例示している。
【0017】
絶縁膜１３は、半導体基板１２の裏面Ｓ３側に配置され、裏面Ｓ３全体を連続的に被覆している。また、絶縁膜１３は、トレンチ部２０の内部に埋め込まれている。絶縁膜１３の材料としては、例えば、酸化シリコン（SiO2）、窒化シリコン（SiN）を採用できる。
平坦化膜１４は、絶縁膜１３の光入射面（以下「裏面Ｓ４」とも呼ぶ）側に配置され、受光層１５の裏面Ｓ１が平坦となるように裏面Ｓ４を連続的に被覆している。平坦化膜１４の材料としては、例えば酸化シリコン（SiO2）、窒化シリコン（SiN）を採用できる。
平坦化膜１４は、絶縁膜１３の光入射面（以下「裏面Ｓ４」とも呼ぶ）側に配置され、受光層１５の裏面Ｓ１が平坦となるように裏面Ｓ４を連続的に被覆している。平坦化膜１４の材料としては、例えば酸化シリコン（SiO2）、窒化シリコン（SiN）を採用できる。
【0018】
カラーフィルタ層１６は、平坦化膜１４の裏面Ｓ１側に配置され、画素８それぞれに対応するように二次元アレイ状に配置された複数のカラーフィルタ２１を有している。即ち、１つの光電変換部１９に対して１つのカラーフィルタ２１が配置されている。複数のカラーフィルタ２１には、互いに異なる所定波長の光のみを透過させる複数種類のカラーフィルタ（つまり、透過特性の異なるカラーフィルタ）が含まれている。例えば、図３に示すように、赤色光を透過させるＲフィルタ２１R、緑色光を透過させるＧフィルタ２１G、青色光を透過させるＢフィルタ２１Bが挙げられる。これにより、カラーフィルタ２１のそれぞれは、透過特性に応じた所定波長の光を透過し、透過した光を、対応する光電変換部１９に入射させる。図３は、図２のＢ－Ｂ線で破断した場合の、カラーフィルタ層１６の断面構成を示す図である。図３では、カラーフィルタ層１６は、４×４のカラーフィルタ２１を繰り返し単位とし、繰り返し単位が行方向及び列方向に配置されることで構成された場合を例示している。４×４のカラーフィルタ２１は、右上の２×２のカラーフィルタ２１それぞれがＢフィルタ２１Bであり、左下の２×２のカラーフィルタ２１それぞれがＲフィルタ２１Rであり、左上の２×２のカラーフィルタ２１及び右下の２×２のカラーフィルタ２１それぞれがＧフィルタ２１Gである。また、カラーフィルタ２１の材料としては、例えば、屈折率１．４～１．９のカラーレジストを採用することができる。
【0019】
また、画素領域２（図１参照）のうちの有効画素領域の端部側（高像高側）では、カラーフィルタ２１のそれぞれは、瞳補正がされた位置に配置されている。即ち、有効画素領域の中央部から端部側に向かうに従って、半導体基板１２の厚さ方向から見た場合（平面視した場合）におけるカラーフィルタ２１の中心部が、カラーフィルタ２１に対応する光電変換部１９の中心よりも、有効画素領域の中心部側にずらされている。瞳補正された位置に配置することにより、有効画素領域の端部側（高像高側）において、カラーフィルタ２１を透過した光を、対応する光電変換部１９により適切に入射させることができる。
【0020】
また、カラーフィルタ層１６には、隣り合うカラーフィルタ２１間の領域すべてに隔壁部２２が配置されている。即ち、隔壁部２２は、カラーフィルタ２１それぞれを囲むように、格子状に形成されている。図２では、隔壁部２２を、カラーフィルタ層１６の光入射面（以下「裏面Ｓ５」とも呼ぶ）側から反対面側まで連続した構成とした場合を例示している。隔壁部２２の材料としては、例えば、カラーフィルタ２１よりも屈折率の低い材料を採用できる。例えば屈折率１．０～１．２の低屈折率樹脂が挙げられる。これにより、カラーフィルタ２１をコアとし隔壁部２２をクラッドとして導波路を構成でき、裏面Ｓ５からカラーフィルタ２１内に入った光を、カラーフィルタ２１内に閉じ込めた状態で伝搬してカラーフィルタ２１内から平坦化膜１４側に出射できる。また、カラーフィルタ２１内の光が隣のカラーフィルタ２１内へ侵入することを抑制でき、光学混色を抑制できる。
【0021】
マイクロレンズアレイ１７は、カラーフィルタ層１６の裏面Ｓ５側（光入射面側）に配置された平板状の底部２３と、底部２３の光入射面（以下、「裏面Ｓ６」とも呼ぶ）側に配置された複数のマイクロレンズ２４とを有している。マイクロレンズ２４は、画素８それぞれに対応するように二次元アレイ状に配置されている。即ち、１つの光電変換部１９に対して１つのマイクロレンズ２４が配置されている。これにより、マイクロレンズ２４それぞれは、被写体からの像光（入射光）を集光し、集光した入射光を、カラーフィルタ２１を介して、対応する光電変換部１９内に入射させる。図２では、マイクロレンズ２４として、底部２３が平坦である平凸レンズを用いた場合を例示している。底部２３及びマイクロレンズ２４は、同じ材料で一体的に形成されている。底部２３及びマイクロレンズ２４の材料としては、例えば、屈折率１．４程度の酸化シリコン(SiO2)を採用できる。
【0022】
また、画素領域２（図１参照）のうちの有効画素領域の端部側（高像高側）では、マイクロレンズ２４のそれぞれは、瞳補正がされた位置に配置されている。即ち、有効画素領域の中央部から端部側に向かうに従って、半導体基板１２の厚さ方向から見た場合（平面視した場合）におけるマイクロレンズ２４の中心部が、マイクロレンズ２４に対応する光電変換部１９の中心よりも、有効画素領域の中心部側にずらされている。瞳補正された位置に配置することにより、有効画素領域の端部側において、集光した光を、対応するカラーフィルタ２１及び光電変換部１９により適切に入射でき、量子効率ＱＥを向上できる。
【0023】
また、底部２３内には、Ｒフィルタ２１Rの直上の領域であって、マイクロレンズ２４で集光された光の光路上それぞれに高屈折率構造体２５が配置されている。即ち、図４に示すように、１つのＲフィルタ２１Rに対して１つの高屈折率構造体２５が配置されている。高屈折率構造体２５それぞれは、マイクロレンズ２４で集光された光を半導体基板１２側（図２では下側）に大きく屈折させ、集光された光を、マイクロレンズ２４に対応する光電変換部１９内に進ませる。図４は、カラーフィルタ層１６と高屈折率構造体２５との平面構成を示す図である。半導体基板１２の厚さ方向から見た場合（平面視した場合）における高屈折率構造体２５の中心部は、高屈折率構造体２５に対応するマイクロレンズ２４の中心と同じ位置とした。また、平面視した場合における、高屈折率構造体２５の平面形状は、円形とする。円形の直径は、例えば、マイクロレンズ２４で集光された光、つまり、逆円錐型に１点に向かって進む光が、高屈折率構造体２５の光入射面（以下、「裏面Ｓ７」とも呼ぶ）内に収容できる大きさとする。また、半導体基板１２の光入射面（裏面Ｓ３）と直交する断面における、高屈折率構造体２５の断面形状は、一定幅の矩形状とする。また、図２及び図４では、高屈折率構造体２５を、単層構造の構造体とした場合を例示している。高屈折率構造体２５の材料としては、例えば、高屈折率構造体２５の裏面Ｓ７（光入射面）に接する部材よりも屈折率の高い材料を採用できる。例えば、屈折率２．１程度の酸化チタン(TiO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、窒化シリコン(SiN)を採用できる。
【0024】
ここで、Ｒフィルタ２１Rは、入射光のうちの予め定めた所定波長（例えば６００ｎｍ）以上の波長域（６４０～７７０ｎｍ）にピーク波長を持つ光を透過する第１のカラーフィルタである、と言える。また、Ｇフィルタ２１G及びＢフィルタ２１Bのそれぞれは、入射光のうちの所定波長（６００ｎｍ）未満の波長域（４９０～５５０ｎｍ、４３０～４９０ｎｍ）にピーク波長を持つ光を透過する第２のカラーフィルタである、と言える。したがって、高屈折率構造体２５は、第１のカラーフィルタ及び第２のカラーフィルタのうちの、第１のカラーフィルタの光入射面側にのみ配置されている、と言うことができる。
配線層１８は、半導体基板１２の表面Ｓ２側に配置されている。配線層１８は、層間絶縁膜と、層間絶縁膜を介して複数層に積層された配線（不図示）とを有している。そして、配線層１８は、複数層の配線を介して、各画素８の画素トランジスタを駆動する。
配線層１８は、半導体基板１２の表面Ｓ２側に配置されている。配線層１８は、層間絶縁膜と、層間絶縁膜を介して複数層に積層された配線（不図示）とを有している。そして、配線層１８は、複数層の配線を介して、各画素８の画素トランジスタを駆動する。
【0025】
以上の構成を有する固体撮像装置１では、半導体基板１２の裏面Ｓ３側から光が照射され、照射された光がマイクロレンズ２４及びカラーフィルタ２１を透過し、透過した光が光電変換部１９で光電変換されて信号電荷が生成される。そして、生成された信号電荷が、配線層１８の配線で形成された図１の垂直信号線１０から画素信号として出力される。
ここで、有効画素領域の端部側（高像高側）では、光Ｌの入射角度（ＣＲＡ）が大きくなる。そのため、例えば、図５に示すように、高屈折率構造体２５が省略された場合、光Ｌの入射角度が大きくなることで、カラーフィルタ２１内を進む光Ｌがカラーフィルタ２１の外周部へ到達して隔壁部２２で反射されると、反射された光Ｌがカラーフィルタ２１内を反対側（図５では右側）に進む可能性があった。そのため、反射した光Ｌが、反射先の方向（図５では右方向）に位置する画素８aの光電変換部１９（以下、「隣の光電変換部１９ａ」とも呼ぶ）内に漏れて光学混色を生じる可能性があった。また、漏れた光Ｌによって量子効率ＱＥが低下する可能性があった。このような、光学混色及び量子効率ＱＥの低下は、特に、微細画素で増大する可能性があった。さらに、図５では、瞳補正によって、カラーフィルタ２１が、隣の光電変換部１９ａと平面視で一部が重なっている。そのため、隣の光電変換部１９ａ内への反射した光Ｌの漏れ量が増大する可能性があった。
ここで、有効画素領域の端部側（高像高側）では、光Ｌの入射角度（ＣＲＡ）が大きくなる。そのため、例えば、図５に示すように、高屈折率構造体２５が省略された場合、光Ｌの入射角度が大きくなることで、カラーフィルタ２１内を進む光Ｌがカラーフィルタ２１の外周部へ到達して隔壁部２２で反射されると、反射された光Ｌがカラーフィルタ２１内を反対側（図５では右側）に進む可能性があった。そのため、反射した光Ｌが、反射先の方向（図５では右方向）に位置する画素８aの光電変換部１９（以下、「隣の光電変換部１９ａ」とも呼ぶ）内に漏れて光学混色を生じる可能性があった。また、漏れた光Ｌによって量子効率ＱＥが低下する可能性があった。このような、光学混色及び量子効率ＱＥの低下は、特に、微細画素で増大する可能性があった。さらに、図５では、瞳補正によって、カラーフィルタ２１が、隣の光電変換部１９ａと平面視で一部が重なっている。そのため、隣の光電変換部１９ａ内への反射した光Ｌの漏れ量が増大する可能性があった。
【0026】
これに対し、第１の実施形態に係る固体撮像装置１によれば、マイクロレンズ２４で集光された光Ｌの光路上に高屈折率構造体２５を配置した。それゆえ、マイクロレンズ２４で集光された光Ｌを高屈折率構造体２５で半導体基板１２側（図２では下側）に大きく屈折させることができ、カラーフィルタ２１への光Ｌの入射位置を光Ｌの進行方向と反対側（図２では右側）にずらすことができる。そのため、光Ｌの入射位置とカラーフィルタ２１の外周部との間の距離を増大させることができ、カラーフィルタ２１内を進む光Ｌがカラーフィルタ２１の外周部へ到達することを抑制でき、隔壁部２２で光が反射されることを抑制でき、光Ｌがカラーフィルタ２１内を反対側（図２では右側）に進むことを抑制できる。その結果、反射した光Ｌが隣の光電変換部１９ａ内に漏れることを抑制でき、漏れた光Ｌによる光学混色の発生を抑制できる。即ち、カラーフィルタ２１間の隔壁部２２で反射された光Ｌによる光学混色を抑制できる。また量子効率ＱＥの低下を抑制できる。そのため、画素８が微細画素の場合にも、光学混色及び量子効率ＱＥの低下を抑制できる。
さらに、光Ｌがカラーフィルタ２１内を反対側に進むことを抑制できるため、瞳補正によってカラーフィルタ２１が隣の光電変換部１９ａと平面視で一部が重なっていることに起因する、隣の光電変換部１９ａ内への反射した光Ｌの漏れ量の増大を抑制できる。
さらに、光Ｌがカラーフィルタ２１内を反対側に進むことを抑制できるため、瞳補正によってカラーフィルタ２１が隣の光電変換部１９ａと平面視で一部が重なっていることに起因する、隣の光電変換部１９ａ内への反射した光Ｌの漏れ量の増大を抑制できる。
【0027】
一般に、マイクロレンズ２４で集光された光は、波長域毎に、異なったスポット径を有する。例えば、長波長域の光（例えば、赤色光）は、短波長域の光（例えば、緑色光、青色光）よりもスポット径が大きくなる。それゆえ、Ｒフィルタ２１R内を進む赤色光は、Ｇフィルタ２１G内を進む緑色光やＲフィルタ２１R内を進む青色光よりも、光が幅広になり、隔壁部２２に接触しやく、隣の光電変換部１９ａ内に漏れやすい。したがって、赤色画素を含む行の緑色画素Ｇrの感度が青色画素を含む行の緑色画素Ｇbの感度よりも高くなり、Ｇr－Ｇb感度差が増大し、画質が低下する可能性があった。特に、画素８を微細画素とした場合には、画素サイズに対して赤色光のスポット径を十分に小さくすることができない。それゆえ、Ｒフィルタ２１R内を進む赤色光が隔壁部２２に接触する可能性が高くなり、Ｇr－Ｇb感度差がより増大し、画質がより低下する可能性があった。
これに対し、第１の実施形態に係る固体撮像装置１によれば、高屈折率構造体２５を、底部２３のうちのＲフィルタ２１Rの直上の領域に配置した。それゆえ、Ｒフィルタ２１Rからの光の漏れを抑制でき、Ｇr－Ｇb感度差を低減でき、画質の低下を抑制できる。また、画素８を微細画素とした場合にも、Ｒフィルタ２１R内を進む赤色光が隔壁部２２に接触することを抑制でき、Ｇr－Ｇb感度差を低減でき、画質の低下を抑制できる。
これに対し、第１の実施形態に係る固体撮像装置１によれば、高屈折率構造体２５を、底部２３のうちのＲフィルタ２１Rの直上の領域に配置した。それゆえ、Ｒフィルタ２１Rからの光の漏れを抑制でき、Ｇr－Ｇb感度差を低減でき、画質の低下を抑制できる。また、画素８を微細画素とした場合にも、Ｒフィルタ２１R内を進む赤色光が隔壁部２２に接触することを抑制でき、Ｇr－Ｇb感度差を低減でき、画質の低下を抑制できる。
【0028】
［１－３ 変形例］
（１）なお、第１の実施形態では、半導体基板１２の厚さ方向から見た場合（平面視した場合）における、高屈折率構造体２５の平面形状を円形とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば図６及び図７に示すように、四角形、菱形としてもよい。
（２）また、第１の実施形態では、２×２のＲフィルタ２１Rに対応する２×２の光電変換部１９において、１つの光電変換部１９に対して１つの高屈折率構造体２５を配置する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図８、図９及び図１０に示すように、４つの光電変換部１９に対して共有の高屈折率構造体２５を１つ配置する構成としてもよい。図８では、高屈折率構造体２５の平面形状が円形である場合を例示し、以下同様に、図９では四角形である場合を例示し図１０では菱形である場合を例示している。
（３）また、第１の実施形態では、高屈折率構造体２５をＲフィルタ２１Rの裏面Ｓ５側にのみ配置する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５及び図１６に示すように、高屈折率構造体２５を、カラーフィルタ層１６に配置されているすべてのカラーフィルタ２１（Ｒフィルタ２１R、Ｇフィルタ２１G、Ｂフィルタ２１B）それぞれの裏面Ｓ５側に配置する構成としてもよい。また例えば、図１７に示すように、すべてのカラーフィルタ２１に共有の高屈折率構造体２５を配置する構成としてもよい。図１７では、１つの高屈折率構造体２５でカラーフィルタ層１６の裏面Ｓ５全体を覆うように高屈折率構造体２５を配置した場合を例示している。
（１）なお、第１の実施形態では、半導体基板１２の厚さ方向から見た場合（平面視した場合）における、高屈折率構造体２５の平面形状を円形とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば図６及び図７に示すように、四角形、菱形としてもよい。
（２）また、第１の実施形態では、２×２のＲフィルタ２１Rに対応する２×２の光電変換部１９において、１つの光電変換部１９に対して１つの高屈折率構造体２５を配置する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図８、図９及び図１０に示すように、４つの光電変換部１９に対して共有の高屈折率構造体２５を１つ配置する構成としてもよい。図８では、高屈折率構造体２５の平面形状が円形である場合を例示し、以下同様に、図９では四角形である場合を例示し図１０では菱形である場合を例示している。
（３）また、第１の実施形態では、高屈折率構造体２５をＲフィルタ２１Rの裏面Ｓ５側にのみ配置する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５及び図１６に示すように、高屈折率構造体２５を、カラーフィルタ層１６に配置されているすべてのカラーフィルタ２１（Ｒフィルタ２１R、Ｇフィルタ２１G、Ｂフィルタ２１B）それぞれの裏面Ｓ５側に配置する構成としてもよい。また例えば、図１７に示すように、すべてのカラーフィルタ２１に共有の高屈折率構造体２５を配置する構成としてもよい。図１７では、１つの高屈折率構造体２５でカラーフィルタ層１６の裏面Ｓ５全体を覆うように高屈折率構造体２５を配置した場合を例示している。
【0029】
（４）また、第１の実施形態では、半導体基板１２の裏面Ｓ３と直交する断面における、高屈折率構造体２５の断面形状を、矩形状とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図１８に示すように、高屈折率構造体２５の断面形状を、高屈折率構造体２５の裏面Ｓ７（光入射面）側に向かうほど幅が狭くなっているテーパー状としてもよい。また、例えば、図１９に示すように、高屈折率構造体２５の断面形状を、高屈折率構造体２５の裏面Ｓ７（光入射面）側に向かうほど幅が広くなっているテーパー状としてもよい。裏面Ｓ７側に向かうほど幅が広くなっているテーパー状とした場合、高屈折率構造体２５をコアとし、高屈折率構造体２５の周囲の底部２３をクラッドとした導波路を構成でき、この導波路によって、光電変換部１９の中心部に光を集めることができる。
【0030】
（５）また、第１の実施形態では、高屈折率構造体２５を、カラーフィルタ２１の裏面Ｓ５の直上に形成する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図２０及び図２１に示すように、高屈折率構造体２５を、カラーフィルタ２１の裏面Ｓ５（光入射面）から、マイクロレンズ２４側に離れた位置に配置した構成としてもよい。図２０では、高屈折率構造体２５を底部２３の内部に配置し、高屈折率構造体２５の裏面Ｓ７側、並びに高屈折率構造体２５とＲフィルタ２１Rとの間のそれぞれに底部２３の材料（例えば、酸化シリコン(SiO2)）からなる層が位置している場合を例示している。これにより、Ｒフィルタ２１Rの直上の領域に、底部２３の材料の層、高屈折率構造体２５及び底部２３の材料の層が積層された反射防止膜を構成でき、反射防止膜とＲフィルタ２１Rとの界面で光が反射されることを防止でき、界面に全波長域の光を透過させることができる。
【0031】
図２１では、カラーフィルタ２１の裏面Ｓ５（光入射面）を被覆するストッパー膜２６を備えるとともに、高屈折率構造体２５を、ストッパー膜２６の裏面Ｓ８（光入射面）の直上に配置した構成としてもよい。これにより、ストッパー膜２６を、高屈折率構造体２５の形成工程でエッチングストッパーとして機能させることができる。ストッパー膜２６の材料としては、例えば、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)を採用できる。また、例えば、図２２に示すように、高屈折率構造体２５を、カラーフィルタ２１の内部に配置した構成としてもよい。図２２では、高屈折率構造体２５の裏面Ｓ７側にカラーフィルタ２１の材料（例えばカラーレジスト）からなる層が位置している場合を例示している。
【0032】
（６）また、第１の実施形態では、高屈折率構造体２５を、単層構造の構造体とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図２３に示すように、高屈折率構造体２５を、屈折率の異なる２以上の層を含む多層構造の構造体としてもよい。これにより、高屈折率構造体２５を反射防止膜として機能させることができ、反射防止膜（高屈折率構造体２５）とＲフィルタ２１Rとの界面で光が反射されることを防止でき、界面に全波長域の光を透過させることができる。図２３では、高屈折率構造体２５を三層構造とし、裏面Ｓ７と反対側の面側（図２３では下側の面側）から順に、酸化チタン(TiO2)の層、窒化シリコン(SiN)の層、及び酸化チタン(TiO2)の層を積層した場合を例示している。
【0033】
（７）また、第１の実施形態では、図３に示した繰り返し単位を用いてカラーフィルタ２１を配列する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図２４、図２５及び図２６に示すように、ｍ×ｍ（ｍは２以上の偶数）のカラーフィルタ２１を繰り返し単位とし、ｍ×ｍのカラーフィルタ２１の右上に位置するｎ×ｎ（ｎはｍの半分値）のカラーフィルタ２１をＢフィルタ２１Bとし、左下に位置するｎ×ｎのカラーフィルタ２１をＲフィルタ２１Rとし、左上に位置するｎ×ｎのカラーフィルタ２１及び右下に位置するｎ×ｎのカラーフィルタ２１をＧフィルタ２１Gとした構成としてもよい。図２４ではｍ＝２、ｎ＝１の場合を例示し、図２５ではｍ＝６、ｎ＝３の場合を例示し、図２６ではｍ＝８、ｎ＝４の場合を例示している。また、例えば、図２７に示すように、ｍ×ｍ以外の配列を繰り返し単位として用いて、カラーフィルタ２１を配列する構成としてもよい。
【0034】
（８）また、第１の実施形態では、カラーフィルタ２１として、Ｒフィルタ２１R、Ｇフィルタ２１G及びＢフィルタ２１Bを有するＲＧＢフィルタを構成した例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図２８、図２９、図３０、図３１及び図３２に示すように、Ｃフィルタ２１C、Ｍフィルタ２１M、Ｙフィルタ２１Y及びＷフィルタ２１Wの何れかを有する光学フィルタとしてもよい。図２８ではＣＭＹフィルタを構成した場合、図２９ではＣＭＹＧフィルタを構成した場合、図３０及び図３１ではＲＧＢＣＭＹフィルタを構成した場合、図３２ではＲＧＢＷフィルタを構成した場合を例示している。
【0035】
（９）また、第１の実施形態では、１つの光電変換部１９に対して１つのマイクロレンズ２４を配置する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図３３に示すように、２以上の光電変換部１９に対して１つのマイクロレンズ２４を配置する構成としてもよい。図３３では、図２に示した光電変換部１９を２つに分割した構成となっており、２つの光電変換部１９に対して１つのマイクロレンズ２４を配置した場合を例示している。これにより、２つの光電変換部１９の信号電荷間の差を基に、被写体までの距離を算出できる。しかし、２つの光電変換部１９に対して１つのマイクロレンズ２４を配置した場合、高屈折率構造体２５によって、マイクロレンズ２４の集光スポットの中心と２つの光電変換部１９の中心とがずれると、光電変換部１９間において受光感度差（同色間感度差）を生じ、分離比率が悪化する可能性がある。これに対し、第１の実施形態では、高屈折率構造体２５を、底部２３のうちのＲフィルタ２１Rの直上の領域のみに配置し、Ｇフィルタ２１GやＢフィルタ２１Bの直上の領域には配置しないため、Ｇフィルタ２１Gに対応する光電変換部１９間や、Ｂフィルタ２１Bに対応する光電変換部１９間における同色間感度差を低減できる。それゆえ、緑色や青色において分離比率の悪化を抑制できる。
【0036】
〈２．第２の実施形態：固体撮像装置〉
［２－１ 要部の構成］
次に、本開示の第２の実施形態に係る固体撮像装置１について説明する。第２の実施形態に係る固体撮像装置１の全体構成は、図１と同様であるから図示を省略する。図３４は、第２の実施形態に係る固体撮像装置１の断面構成を示す図である。図３５は、図３４のＣ－Ｃ線で破断した場合の、固体撮像装置１の断面構成を示す図である。図３４、図３５において、図２、図４に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
［２－１ 要部の構成］
次に、本開示の第２の実施形態に係る固体撮像装置１について説明する。第２の実施形態に係る固体撮像装置１の全体構成は、図１と同様であるから図示を省略する。図３４は、第２の実施形態に係る固体撮像装置１の断面構成を示す図である。図３５は、図３４のＣ－Ｃ線で破断した場合の、固体撮像装置１の断面構成を示す図である。図３４、図３５において、図２、図４に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。
【0037】
第２の実施形態では、図３４及び図３５に示すように、図２に示したカラーフィルタ層１６を省略した点が、第１の実施形態と異なっている。図３４及び図３５では、マイクロレンズアレイ１７は、平坦化膜１４の裏面Ｓ１側に配置されている。また、高屈折率構造体２５は、マイクロレンズアレイ１７の底部２３のうちの、平坦化膜１４の直上の領域であって、マイクロレンズ２４で集光された光の光路上の領域それぞれに配置されている。
【0038】
ここで、有効画素領域の端部側（高像高側）では、光Ｌの入射角度（ＣＲＡ）が大きくなる。そのため、例えば、図３６に示すように、高屈折率構造体２５が省略された場合、光電変換部１９内に光Ｌがそのまま入射されることで、光電変換部１９内を進む光Ｌが光電変換部１９の外周部へ到達し、光Ｌがトレンチ部２０を透過して、光学混色を生じる可能性があった。また、光Ｌの透過によって量子効率ＱＥが低下する可能性があった。
これに対し、第２の実施形態に係る固体撮像装置１では、図３４に示すように、平坦化膜１４の裏面Ｓ１側に高屈折率構造体２５を配置した。それゆえ、マイクロレンズ２４で集光された光Ｌを高屈折率構造体２５で半導体基板１２側（図３４では下側）に大きく屈折させることができ、光電変換部１９への光Ｌの入射位置を光Ｌの進行方向と反対側（図３４では右側）にずらすことができる。そのため、光Ｌの入射位置と光電変換部１９の外周部（図３４では左端部）との間の距離を増大でき、光電変換部１９内を進む光Ｌを光電変換部１９でより確実に光電変換（吸収）できる。その結果、光Ｌが光電変換部１９の外周部へ到達することを抑制でき、光Ｌがトレンチ部２０を透過することを抑制でき、光学混色の発生を抑制できる。また、透過した光Ｌによる量子効率ＱＥの低下を抑制できる。
これに対し、第２の実施形態に係る固体撮像装置１では、図３４に示すように、平坦化膜１４の裏面Ｓ１側に高屈折率構造体２５を配置した。それゆえ、マイクロレンズ２４で集光された光Ｌを高屈折率構造体２５で半導体基板１２側（図３４では下側）に大きく屈折させることができ、光電変換部１９への光Ｌの入射位置を光Ｌの進行方向と反対側（図３４では右側）にずらすことができる。そのため、光Ｌの入射位置と光電変換部１９の外周部（図３４では左端部）との間の距離を増大でき、光電変換部１９内を進む光Ｌを光電変換部１９でより確実に光電変換（吸収）できる。その結果、光Ｌが光電変換部１９の外周部へ到達することを抑制でき、光Ｌがトレンチ部２０を透過することを抑制でき、光学混色の発生を抑制できる。また、透過した光Ｌによる量子効率ＱＥの低下を抑制できる。
【0039】
［２－２ 変形例］
（１）また、第２の実施形態に係る固体撮像装置１には、第１の実施形態の変形例（１）、（２）、（４）～（６）に記載した各種構成を採用することもできる。
（２）また、本技術は、上述したイメージセンサとしての固体撮像装置１の他、ＴｏＦ（Time of Flight）センサとも呼ばれる距離を測定する測距センサ等も含む光検出装置全般に適用することができる。測距センサは、物体に向かって照射光を発光し、その照射光が物体の表面で反射され返ってくる反射光を検出し、照射光が発光されてから反射光が受光されるまでの飛行時間に基づいて物体までの距離を算出するセンサである。この測距センサの受光画素構造として、上述した画素８の構造を採用することができる。
（１）また、第２の実施形態に係る固体撮像装置１には、第１の実施形態の変形例（１）、（２）、（４）～（６）に記載した各種構成を採用することもできる。
（２）また、本技術は、上述したイメージセンサとしての固体撮像装置１の他、ＴｏＦ（Time of Flight）センサとも呼ばれる距離を測定する測距センサ等も含む光検出装置全般に適用することができる。測距センサは、物体に向かって照射光を発光し、その照射光が物体の表面で反射され返ってくる反射光を検出し、照射光が発光されてから反射光が受光されるまでの飛行時間に基づいて物体までの距離を算出するセンサである。この測距センサの受光画素構造として、上述した画素８の構造を採用することができる。
【0040】
〈３．第３の実施形態：電子機器への応用例〉
本開示に係る技術（本技術）は、各種の電子機器に適用されてもよい。
図３７は、本技術を適用した電子機器としての撮像装置（ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等）の概略的な構成の一例を示す図である。
図３７に示すように、撮像装置１０００は、レンズ群１００１と、固体撮像装置１００２（第１の実施形態に係る固体撮像装置１）と、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)回路１００３と、フレームメモリ１００４と、モニタ１００５と、メモリ１００６とを備えている。ＤＳＰ回路１００３、フレームメモリ１００４、モニタ１００５及びメモリ１００６は、バスライン１００７を介して相互に接続されている。
本開示に係る技術（本技術）は、各種の電子機器に適用されてもよい。
図３７は、本技術を適用した電子機器としての撮像装置（ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等）の概略的な構成の一例を示す図である。
図３７に示すように、撮像装置１０００は、レンズ群１００１と、固体撮像装置１００２（第１の実施形態に係る固体撮像装置１）と、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)回路１００３と、フレームメモリ１００４と、モニタ１００５と、メモリ１００６とを備えている。ＤＳＰ回路１００３、フレームメモリ１００４、モニタ１００５及びメモリ１００６は、バスライン１００７を介して相互に接続されている。
【0041】
レンズ群１００１は、被写体からの入射光（像光）を固体撮像装置１００２に導き、固体撮像装置１００２の光入射面（画素領域）に結像させる。
固体撮像装置１００２は、上述した第１の実施の形態のＣＭＯＳイメージセンサからなる。固体撮像装置１００２は、レンズ群１００１によって光入射面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号としてＤＳＰ回路１００３に供給する。
ＤＳＰ回路１００３は、固体撮像装置１００２から供給される画素信号に対して所定の画像処理を行う。そして、ＤＳＰ回路１００３は、画像処理後の画像信号をフレーム単位でフレームメモリ１００４に供給し、フレームメモリ１００４に一時的に記憶させる。
モニタ１００５は、例えば、液晶パネルや、有機ＥＬ(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなる。モニタ１００５は、フレームメモリ１００４に一時的に記憶されたフレーム単位の画素信号に基づいて、被写体の画像（動画）を表示する。
メモリ１００６は、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等からなる。メモリ１００６は、フレームメモリ１００４に一時的に記憶されたフレーム単位の画素信号を読み出して記録する。
固体撮像装置１００２は、上述した第１の実施の形態のＣＭＯＳイメージセンサからなる。固体撮像装置１００２は、レンズ群１００１によって光入射面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号としてＤＳＰ回路１００３に供給する。
ＤＳＰ回路１００３は、固体撮像装置１００２から供給される画素信号に対して所定の画像処理を行う。そして、ＤＳＰ回路１００３は、画像処理後の画像信号をフレーム単位でフレームメモリ１００４に供給し、フレームメモリ１００４に一時的に記憶させる。
モニタ１００５は、例えば、液晶パネルや、有機ＥＬ(Electro Luminescence)パネル等のパネル型表示装置からなる。モニタ１００５は、フレームメモリ１００４に一時的に記憶されたフレーム単位の画素信号に基づいて、被写体の画像（動画）を表示する。
メモリ１００６は、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等からなる。メモリ１００６は、フレームメモリ１００４に一時的に記憶されたフレーム単位の画素信号を読み出して記録する。
【0042】
なお、固体撮像装置１を適用できる電子機器としては、撮像装置１０００に限られるものではなく、他の電子機器にも適用できる。また、固体撮像装置１００２として、第１の実施形態に係る固体撮像装置１を用いる構成としたが、他の構成を採用することもできる。例えば、第２の実施形態に係る固体撮像装置１、及び第１～第２の実施形態の変形例に係る固体撮像装置１等、本技術を適用した他の光検出装置を用いる構成としてもよい。
【0043】
なお、本開示は、以下のような構成であってもよい。
（１）
複数の光電変換部が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及び前記カラーフィルタ間に配置され、前記カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズと、
前記マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体と、を備え、
前記高屈折率構造体は、前記高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる
光検出装置。
（２）
前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの光入射面側に配置されている
前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
前記カラーフィルタは、入射光のうちの予め定めた所定波長以上の波長域にピーク波長を持つ光を透過する第１のカラーフィルタと、入射光のうちの前記所定波長未満の波長域にピーク波長を持つ光を透過する第２のカラーフィルタとを含み、
前記高屈折率構造体は、前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタのうちの、前記第１のカラーフィルタの光入射面側にのみ配置されている
前記（２）に記載の光検出装置。
（４）
前記第１のカラーフィルタは、赤色光を透過するカラーフィルタである
前記（３）に記載の光検出装置。
（５）
前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの光入射面から、前記マイクロレンズ側に離れた位置に配置されている
前記（２）から（４）の何れかに記載の光検出装置。
（６）
前記カラーフィルタの光入射面を被覆するストッパー膜を備え、
前記高屈折率構造体は、前記ストッパー膜の光入射面側に配置されている
前記（５）に記載の光検出装置。
（７）
前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの内部に配置されている
前記（１）に記載の光検出装置。
（８）
前記半導体基板の光入射面と直交する断面における、前記高屈折率構造体の断面形状は、光入射面側に向かうほど幅が狭くなっているテーパー状、又は光入射面側に向かうほど幅が広くなっているテーパー状である
前記（１）から（７）の何れかに記載の光検出装置。
（９）
前記高屈折率構造体は、屈折率の異なる２以上の層を含む多層構造の構造体である
前記（１）から（８）の何れかに記載の光検出装置。
（１０）
前記半導体基板の厚さ方向から見た場合における、前記高屈折率構造体の平面形状は、円形、四角形又は菱形である
前記（１）から（９）の何れかに記載の光検出装置。
（１１）
前記カラーフィルタのそれぞれは、瞳補正がされた位置に配置されている
前記（１）から（１０）の何れかに記載の光検出装置。
（１２）
複数の光電変換部が形成された半導体基板、前記半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及び前記カラーフィルタ間に配置され、前記カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層、前記カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズ、並びに前記マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体を備え、前記高屈折率構造体は、前記高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる光検出装置を備える
電子機器。
（１）
複数の光電変換部が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及び前記カラーフィルタ間に配置され、前記カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズと、
前記マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体と、を備え、
前記高屈折率構造体は、前記高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる
光検出装置。
（２）
前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの光入射面側に配置されている
前記（１）に記載の光検出装置。
（３）
前記カラーフィルタは、入射光のうちの予め定めた所定波長以上の波長域にピーク波長を持つ光を透過する第１のカラーフィルタと、入射光のうちの前記所定波長未満の波長域にピーク波長を持つ光を透過する第２のカラーフィルタとを含み、
前記高屈折率構造体は、前記第１のカラーフィルタ及び前記第２のカラーフィルタのうちの、前記第１のカラーフィルタの光入射面側にのみ配置されている
前記（２）に記載の光検出装置。
（４）
前記第１のカラーフィルタは、赤色光を透過するカラーフィルタである
前記（３）に記載の光検出装置。
（５）
前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの光入射面から、前記マイクロレンズ側に離れた位置に配置されている
前記（２）から（４）の何れかに記載の光検出装置。
（６）
前記カラーフィルタの光入射面を被覆するストッパー膜を備え、
前記高屈折率構造体は、前記ストッパー膜の光入射面側に配置されている
前記（５）に記載の光検出装置。
（７）
前記高屈折率構造体は、前記カラーフィルタの内部に配置されている
前記（１）に記載の光検出装置。
（８）
前記半導体基板の光入射面と直交する断面における、前記高屈折率構造体の断面形状は、光入射面側に向かうほど幅が狭くなっているテーパー状、又は光入射面側に向かうほど幅が広くなっているテーパー状である
前記（１）から（７）の何れかに記載の光検出装置。
（９）
前記高屈折率構造体は、屈折率の異なる２以上の層を含む多層構造の構造体である
前記（１）から（８）の何れかに記載の光検出装置。
（１０）
前記半導体基板の厚さ方向から見た場合における、前記高屈折率構造体の平面形状は、円形、四角形又は菱形である
前記（１）から（９）の何れかに記載の光検出装置。
（１１）
前記カラーフィルタのそれぞれは、瞳補正がされた位置に配置されている
前記（１）から（１０）の何れかに記載の光検出装置。
（１２）
複数の光電変換部が形成された半導体基板、前記半導体基板の光入射面側に配置された複数のカラーフィルタ、及び前記カラーフィルタ間に配置され、前記カラーフィルタよりも屈折率の低い材料からなる隔壁部を有するカラーフィルタ層、前記カラーフィルタ層の光入射面側に配置された複数のマイクロレンズ、並びに前記マイクロレンズで集光された光の光路上に配置された高屈折率構造体を備え、前記高屈折率構造体は、前記高屈折率構造体の光入射面に接する部材よりも屈折率の高い材料からなる光検出装置を備える
電子機器。
【符号の説明】
【0044】
１…固体撮像装置、２…画素領域、３…垂直駆動回路、４…カラム信号処理回路、５…水平駆動回路、６…出力回路、７…制御回路、８…画素、９…画素駆動配線、１０…垂直信号線、１１…水平信号線、１２…半導体基板、１３…絶縁膜、１４…平坦化膜、１５…受光層、１６…カラーフィルタ層、１７…マイクロレンズアレイ、１８…配線層、１９…光電変換部、１９ａ…光電変換部、２０…トレンチ部、２１…カラーフィルタ、２１B…Ｂフィルタ、２１C…Ｃフィルタ、２１G…Ｇフィルタ、２１M…Ｍフィルタ、２１R…Ｒフィルタ、２１W…Ｗフィルタ、２１Y…Ｙフィルタ、２２…隔壁部、２３…底部、２４…マイクロレンズ、２５…高屈折率構造体、２６…ストッパー膜、１０００…撮像装置、１００１…レンズ群、１００２…固体撮像装置、１００３…ＤＳＰ回路１００４…フレームメモリ、１００５…モニタ、１００６…メモリ、１００７…バスライン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】