[go: up one dir, main page]

JP2024168191A - Photodetection device and electronic device - Google Patents

Photodetection device and electronic device Download PDF

Info

Publication number
JP2024168191A
JP2024168191A JP2023084652A JP2023084652A JP2024168191A JP 2024168191 A JP2024168191 A JP 2024168191A JP 2023084652 A JP2023084652 A JP 2023084652A JP 2023084652 A JP2023084652 A JP 2023084652A JP 2024168191 A JP2024168191 A JP 2024168191A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
detection device
modification
conversion element
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023084652A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
浩司 関口
Koji Sekiguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Semiconductor Solutions Corp
Original Assignee
Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Semiconductor Solutions Corp filed Critical Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority to JP2023084652A priority Critical patent/JP2024168191A/en
Priority to PCT/JP2024/017000 priority patent/WO2024241867A1/en
Publication of JP2024168191A publication Critical patent/JP2024168191A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

To provide an optical detection device capable of suppressing deterioration of an autofocus performance.SOLUTION: An optical detection device comprises: a semiconductor layer that contains a plurality of cell regions in which a first photoelectric conversion element and a second photoelectric conversion element that are adjacent each other along a first direction in a plan view are constructed, and in which one surface is an element formation surface and the other surface is a light incident surface; and a refractive optical element that includes a first part having a first refraction ratio and a second part having a second refraction ratio that is higher than the first refraction ratio, and is provided at a position overlapped to each cell region in the plan view in a light incident surface side. One refraction optical element includes the first part at the position which is near to the first photoelectric conversion element along the first direction, and includes the second part at the position which is near to the second photoelectric conversion element. The other one refractive optical element includes the second part at the position which is near to the first photoelectric conversion element along the first direction, and includes the first part at the position which is near to the second photoelectric conversion element.SELECTED DRAWING: Figure 4A

Description

本技術(本開示に係る技術)は、光検出装置及び電子機器に関し、特に、位相差画素を有する光検出装置及び電子機器に関する。 This technology (technology related to the present disclosure) relates to a photodetection device and electronic device, and in particular to a photodetection device and electronic device having phase difference pixels.

位相差画素として、例えば、左右2つの光電変換素子をペアにして1つの画素とするDUAL PD方式が知られている。(例えば非特許文献1)。DUAL PD方式は、光電変換素子のペアで1つのオンチップレンズを共有する構造にすることで、左右の光電変換素子に別々の入射光が入るため、位相差を取得することができる。また、画像信号として使う際には、左右の光電変換素子の情報を足すことで位相差の影響を打ち消すことができる。DUAL PD方式は、全画素オートフォーカスの基本方式として使用することができる。 As a phase difference pixel, for example, the DUAL PD method is known, in which two photoelectric conversion elements, one on the left and one on the right, are paired to form one pixel (see, for example, Non-Patent Document 1). In the DUAL PD method, a pair of photoelectric conversion elements share a single on-chip lens, so that separate incident light enters the left and right photoelectric conversion elements, making it possible to obtain a phase difference. Furthermore, when used as an image signal, the effects of the phase difference can be cancelled out by adding the information from the left and right photoelectric conversion elements. The DUAL PD method can be used as the basic method for all-pixel autofocus.

https://www.sony-semicon.com/ja/technology/mobile/autofocus.htmlhttps://www.sony-semicon.com/ja/technology/mobile/autofocus.html

オートフォーカスの性能を表す指標の1つである分離比は、画素の微細化により低下する可能性がある。 The separation ratio, which is one of the indicators of autofocus performance, may decrease as pixels become smaller.

本技術は、オートフォーカス性能が低下するのを抑制された光検出装置及び電子機器を提供することを目的とする。 The purpose of this technology is to provide a photodetection device and electronic device that suppresses degradation of autofocus performance.

本技術の一態様に係る光検出装置は、平面視で、第1方向に沿って互いに隣り合う第1光電変換素子及び第2光電変換素子が構成されたセル領域を複数含み、且つ一方の面が素子形成面であり他方の面が光入射面である半導体層と、第1屈折率を有する第1部分及び上記第1屈折率より高い第2屈折率を有する第2部分を有し、且つ上記光入射面側において平面視で上記セル領域に重なる位置に設けられた屈折光学素子と、を備え、一の上記屈折光学素子は、第1方向に沿って、上記第1光電変換素子寄りの位置に上記第1部分を有し、上記第2光電変換素子寄りの位置に上記第2部分を有し、他の一の上記屈折光学素子は、第1方向に沿って、上記第1光電変換素子寄りの位置に上記第2部分を有し、上記第2光電変換素子寄りの位置に上記第1部分を有する、光検出装置。 A photodetector according to one aspect of the present technology includes a semiconductor layer including a plurality of cell regions in which a first photoelectric conversion element and a second photoelectric conversion element are arranged adjacent to each other along a first direction in a plan view, and one surface of the semiconductor layer is an element formation surface and the other surface is a light incidence surface, and a refractive optical element having a first portion having a first refractive index and a second portion having a second refractive index higher than the first refractive index, and provided at a position overlapping the cell region in a plan view on the light incidence surface side, one of the refractive optical elements having the first portion at a position closer to the first photoelectric conversion element and the second portion at a position closer to the second photoelectric conversion element along the first direction, and another of the refractive optical elements having the second portion at a position closer to the first photoelectric conversion element and the first portion at a position closer to the second photoelectric conversion element along the first direction. A photodetector.

本技術の一態様に係る電子機器は、上記光検出装置と、上記光検出装置に被写体からの像光を結像させる光学系と、を備える。 An electronic device according to one aspect of the present technology includes the above-described light detection device and an optical system that focuses image light from a subject on the light detection device.

本技術の第1実施形態に係る光検出装置の一構成例を示すチップレイアウト図である。1 is a chip layout diagram showing a configuration example of a photodetector according to a first embodiment of the present technology. 本技術の第1実施形態に係る光検出装置の一構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration example of a light detection device according to a first embodiment of the present technology. 本技術の第1実施形態に係る光検出装置の画素の等価回路図である。2 is an equivalent circuit diagram of a pixel of the photodetection device according to the first embodiment of the present technology. 本技術の第1実施形態に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a first embodiment of the present technology. 本技術の第1実施形態に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a first embodiment of the present technology. 本技術の第1実施形態に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。2 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in the light detection device according to the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態に係る光検出装置において、左側用のセル領域に構成された光電変換素子の、光の入射角度に対する感度を示す図である。10 is a diagram showing the sensitivity, relative to the incident angle of light, of a photoelectric conversion element configured in a left cell region in the photodetector according to the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態に係る光検出装置において、右側用のセル領域に構成された光電変換素子の、光の入射角度に対する感度を示す図である。10 is a diagram showing the sensitivity, relative to the incident angle of light, of a photoelectric conversion element configured in a right-side cell region in the photodetector according to the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態に係る光検出装置において、画素に対するカラーフィルタとマイクロレンズの配置を示す平面図である。2 is a plan view showing an arrangement of color filters and microlenses with respect to pixels in the photodetection device according to the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態に係る光検出装置において、セル領域を第2の面側から観察した説明図である。3 is an explanatory diagram of a cell region observed from a second surface side in the light detection device according to the first embodiment of the present technology; FIG. 比較例に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view showing a sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a comparative example. 比較例に係る光検出装置光において、セル領域に構成された光電変換素子の、光の入射角度に対する感度を示す図である。13 is a diagram showing the sensitivity of a photoelectric conversion element formed in a cell region to the angle of incidence of light in a photodetector according to a comparative example. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例1に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。1 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a first modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例2に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。11 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a second modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例3に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。11 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a third modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例3に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。11 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a third modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例4に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。13 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a fourth modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例4に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。13 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a fourth modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例5に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。13 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a fifth modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例5に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。13 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a fifth modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例6に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。13 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a sixth modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例7に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。13 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a seventh modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例8に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。13 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to Modification 8 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例9に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。13 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a ninth modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例10に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。13 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a tenth modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例11に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。13 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a modified example 11 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例12に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。13 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a twelfth modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例14に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。23 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a fourteenth modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例14に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。16 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a fourteenth modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例15に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。15 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a fifteenth modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例15に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。15 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a fifteenth modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例16に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。23 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a sixteenth modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例17に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。23 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a seventeenth modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例18に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。23 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to Modification 18 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例18に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。23 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to Modification 18 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例19に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。23 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a nineteenth modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例20に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。13 is a longitudinal sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a twentieth modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例21に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。23 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a twenty-first modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例21に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。23 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a twenty-first modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例22に係る光検出装置が有する画素の、異なる像高位置における断面構成を示す縦断面図である。23A to 23C are longitudinal cross-sectional views showing cross-sectional configurations at different image height positions of a pixel included in a photodetection device according to a twenty-second modification of the first embodiment of the present technology. 本技術の第1実施形態の変形例22に係る光検出装置が有する屈折光学素子の、異なる像高位置における平面構成を示す平面図である。23A to 23C are plan views showing planar configurations at different image height positions of a refractive optical element included in a light detection device according to a twenty-second modification of the first embodiment of the present technology. 本技術の第1実施形態の変形例23に係る光検出装置において、セル領域を第2の面側から観察した説明図である。23 is an explanatory diagram of a cell region observed from the second surface side in a photodetector according to Modification 23 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例24に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。23 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a twenty-fourth modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例25に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。23 is a longitudinal sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a twenty-fifth modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例26に係る光検出装置において、セル領域を第2の面側から観察した説明図である。23 is an explanatory diagram of a cell region observed from the second surface side in a photodetector according to Modification 26 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例27に係る光検出装置において、セル領域を第2の面側から観察した説明図である。23 is an explanatory diagram of a cell region observed from the second surface side in a photodetector according to Modification 27 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例28に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。23 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to Modification 28 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例28に係る光検出装置において、セル領域を第2の面側から観察した説明図である。23 is an explanatory diagram of a cell region observed from the second surface side in a photodetector according to Modification 28 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例29に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。23 is a longitudinal sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a twenty-ninth modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例31に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。13 is a longitudinal sectional view showing a sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a thirty-first modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例32に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。13 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a thirty-second modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例33に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。13 is a longitudinal sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a thirty-third modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例34に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。13 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a thirty-fourth modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 図38Aの部分拡大図である。FIG. 38B is a partially enlarged view of FIG. 38A. 本技術の第1実施形態の変形例35に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。13 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a thirty-fifth modification of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例36に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。13 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a thirty-sixth modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例37に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。13 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to Modification 37 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例39に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。13 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to a thirty-ninth modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例40に係る光検出装置において、画素に対するカラーフィルタとマイクロレンズの配置を示す平面図である。13 is a plan view showing an arrangement of color filters and microlenses with respect to pixels in a photodetector according to a modified example 40 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例41に係る光検出装置において、画素に対するカラーフィルタとマイクロレンズの配置を示す平面図である。41 is a plan view showing an arrangement of color filters and microlenses with respect to pixels in a photodetector according to a modified example 41 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例42に係る光検出装置において、画素に対するカラーフィルタとマイクロレンズの配置を示す平面図である。13 is a plan view showing an arrangement of color filters and microlenses with respect to pixels in a photodetector according to Modification 42 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例43に係る光検出装置において、画素に対するカラーフィルタとマイクロレンズの配置を示す平面図である。13 is a plan view showing an arrangement of color filters and microlenses with respect to pixels in a photodetection device according to Modification 43 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例44に係る光検出装置において、画素に対するカラーフィルタとマイクロレンズの配置を示す平面図である。13 is a plan view showing an arrangement of color filters and microlenses with respect to pixels in a photodetection device according to Modification 44 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例45に係る光検出装置において、画素に対するカラーフィルタとマイクロレンズの配置を示す平面図である。13 is a plan view showing an arrangement of color filters and microlenses with respect to pixels in a photodetector according to Modification 45 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例46に係る光検出装置において、画素に対するカラーフィルタとマイクロレンズの配置を示す平面図である。13 is a plan view showing an arrangement of color filters and microlenses with respect to pixels in a photodetector according to Modification 46 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例47に係る光検出装置において、画素に対するカラーフィルタとマイクロレンズの配置を示す平面図である。13 is a plan view showing an arrangement of color filters and microlenses with respect to pixels in a photodetector according to Modification 47 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例48に係る光検出装置が有する画素の断面構成を示す縦断面図である。13 is a longitudinal cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a pixel included in a photodetection device according to Modification 48 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例48に係る光検出装置が有する屈折光学素子の平面構成を示す平面図である。48 is a plan view showing a planar configuration of a refractive optical element included in a light detection device according to a modified example 48 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例48に係る光検出装置において、画素に対するカラーフィルタとマイクロレンズの配置を示す平面図である。13 is a plan view showing an arrangement of color filters and microlenses with respect to pixels in a photodetection device according to Modification 48 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例49に係る光検出装置において、画素に対するカラーフィルタとマイクロレンズの配置を示す平面図である。13 is a plan view showing an arrangement of color filters and microlenses with respect to pixels in a photodetector according to a fourth modified example of the first embodiment of the present technology. FIG. 本技術の第1実施形態の変形例50に係る光検出装置において、画素に対するカラーフィルタとマイクロレンズの配置を示す平面図である。11 is a plan view showing an arrangement of color filters and microlenses with respect to pixels in a photodetector according to a modified example 50 of the first embodiment of the present technology. FIG. 本開示に係る技術を適用した固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of the configuration of an electronic device having a solid-state imaging device to which the technology according to the present disclosure is applied. 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。1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system; 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。4 is an explanatory diagram showing an example of the installation positions of an outside-vehicle information detection unit and an imaging unit; FIG.

以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例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。 Below, a preferred embodiment for implementing the present technology will be described with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is an example of a representative embodiment of the present technology, and is not intended to narrow the scope of the present technology.

以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、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ていることはもちろんである。又、本技術を説明するのに適した図面を採用しているため、図面相互間において構成の相違がある場合がある。 In the following description of the drawings, the same or similar parts are given the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between thickness and planar dimensions, the thickness ratio of each layer, etc., differ from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined by taking into consideration the following explanation. Furthermore, the drawings naturally include parts with different dimensional relationships and ratios. Furthermore, because drawings suitable for explaining this technology have been adopted, there may be differences in configuration between the drawings.

また、以下に示す実施形態は、本技術の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本技術の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本技術の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 The embodiments shown below are merely examples of devices and methods for embodying the technical ideas of the present technology, and the technical ideas of the present technology do not specify the materials, shapes, structures, arrangements, etc. of the components as described below. The technical ideas of the present technology can be modified in various ways within the technical scope defined by the claims.

また、以下の説明における上下等の方向の定義は、単に説明の便宜上の定義であって、本開示の技術的思想を限定するものではない。例えば、対象を90°回転して観察すれば上下は左右に変換して読まれ、180°回転して観察すれば上下は反転して読まれることは勿論である。 In addition, the definitions of directions such as up and down in the following explanation are merely for the convenience of explanation and do not limit the technical ideas of this disclosure. For example, if an object is rotated 90 degrees and observed, up and down are converted into left and right and read, and of course, if it is rotated 180 degrees and observed, up and down are read inverted.

説明は以下の順序で行う。
1.第1実施形態
2.第2実施形態
電子機器への応用例
移動体への応用例
The explanation will be given in the following order.
1. First embodiment 2. Second embodiment Application example to electronic device Application example to mobile object

[第1実施形態]
この実施形態では、裏面照射型のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサである光検出装置に本技術を適用した一例について説明する。
[First embodiment]
In this embodiment, an example in which the present technology is applied to a photodetector device that is a back-illuminated complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor will be described.

≪光検出装置の全体構成≫
まず、光検出装置1の全体構成について説明する。図1に示すように、本技術の第1実施形態に係る光検出装置1は、平面視したときの二次元平面形状が方形状の半導体チップ2を主体に構成されている。すなわち、光検出装置1は、半導体チップ2に搭載されている。この光検出装置1は、図54に示すように、光学系(光学レンズ)1011を介して被写体からの像光(入射光1022)を取り込み、撮像面上に結像された入射光1022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。
<Overall configuration of the photodetector>
First, the overall configuration of the photodetection device 1 will be described. As shown in Fig. 1, the photodetection device 1 according to the first embodiment of the present technology is mainly composed of a semiconductor chip 2 having a rectangular two-dimensional planar shape when viewed in a plane. That is, the photodetection device 1 is mounted on the semiconductor chip 2. As shown in Fig. 54, the photodetection device 1 takes in image light (incident light 1022) from a subject via an optical system (optical lens) 1011, converts the amount of incident light 1022 imaged on an imaging surface into an electrical signal on a pixel-by-pixel basis, and outputs the electrical signal as a pixel signal.

図1に示すように、光検出装置1が搭載された半導体チップ2は、互いに交差するX方向及びY方向を含む二次元平面において、中央部に設けられた方形状の画素領域2Aと、この画素領域2Aの外側に画素領域2Aを囲むようにして設けられた周辺領域2Bとを備えている。 As shown in FIG. 1, the semiconductor chip 2 on which the photodetector 1 is mounted has a square pixel region 2A located in the center of a two-dimensional plane including the X and Y directions that intersect with each other, and a peripheral region 2B located outside the pixel region 2A so as to surround the pixel region 2A.

画素領域2Aは、例えば図54に示す光学系1011により集光される光を受光する受光面である。そして、画素領域2Aには、X方向(行方向)及びY方向(列方向)を含む二次元平面において複数の画素3が行列状に配置されている。換言すれば、画素3は、二次元平面内で互いに交差するX方向及びY方向のそれぞれの方向に繰り返し配置されている。なお、本実施形態においては、一例としてX方向とY方向とが直交している。また、X方向とY方向との両方に直交する方向がZ方向(厚み方向、積層方向)である。また、Z方向に垂直な方向が水平方向である。 The pixel region 2A is a light receiving surface that receives light collected by the optical system 1011 shown in FIG. 54, for example. In the pixel region 2A, a plurality of pixels 3 are arranged in a matrix in a two-dimensional plane including the X direction (row direction) and the Y direction (column direction). In other words, the pixels 3 are repeatedly arranged in each of the X direction and the Y direction that intersect with each other in the two-dimensional plane. In this embodiment, the X direction and the Y direction are orthogonal to each other, as an example. The direction orthogonal to both the X direction and the Y direction is the Z direction (thickness direction, stacking direction). The direction perpendicular to the Z direction is the horizontal direction.

図1に示すように、周辺領域2Bには、複数のボンディングパッド14が配置されている。複数のボンディングパッド14の各々は、例えば、半導体チップ2の二次元平面における4つの辺の各々の辺に沿って配列されている。複数のボンディングパッド14の各々は、半導体チップ2を外部装置と電気的に接続する際に用いられる入出力端子である。 As shown in FIG. 1, a plurality of bonding pads 14 are arranged in the peripheral region 2B. Each of the plurality of bonding pads 14 is arranged, for example, along each of the four sides of the semiconductor chip 2 in a two-dimensional plane. Each of the plurality of bonding pads 14 is an input/output terminal used to electrically connect the semiconductor chip 2 to an external device.

<ロジック回路>
図2に示すように、半導体チップ2は、ロジック回路13を備えている。ロジック回路13は、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及び制御回路8などを含んでいる。ロジック回路13は、電界効果トランジスタとして、例えば、nチャネル導電型のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)及びpチャネル導電型のMOSFETを有するCMOS(Complenentary MOS)回路で構成されている。
<Logic circuit>
2, the semiconductor chip 2 includes a logic circuit 13. The logic circuit 13 includes a vertical drive circuit 4, a column signal processing circuit 5, a horizontal drive circuit 6, an output circuit 7, and a control circuit 8. The logic circuit 13 is configured of a CMOS (Complementary MOS) circuit having, as field effect transistors, for example, an n-channel conductivity type MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) and a p-channel conductivity type MOSFET.

垂直駆動回路4は、例えばシフトレジスタによって構成されている。垂直駆動回路4は、所望の画素駆動線10を順次選択し、選択した画素駆動線10に画素3を駆動するためのパルスを供給し、各画素3を行単位で駆動する。即ち、垂直駆動回路4は、画素領域2Aの各画素3を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素3の光電変換素子が受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素3からの画素信号を、垂直信号線11を通してカラム信号処理回路5に供給する。 The vertical drive circuit 4 is composed of, for example, a shift register. The vertical drive circuit 4 sequentially selects the desired pixel drive lines 10, supplies pulses to the selected pixel drive lines 10 for driving the pixels 3, and drives each pixel 3 row by row. That is, the vertical drive circuit 4 sequentially selects and scans each pixel 3 in the pixel area 2A vertically row by row, and supplies pixel signals from the pixels 3 based on signal charges generated by the photoelectric conversion elements of each pixel 3 according to the amount of light received to the column signal processing circuit 5 through the vertical signal lines 11.

カラム信号処理回路5は、例えば画素3の列毎に配置されており、1行分の画素3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5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2重サンプリング)及びAD(Analog Digital)変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路5の出力段には水平選択スイッチ(図示せず)が水平信号線12との間に接続されて設けられる。 The column signal processing circuit 5 is arranged, for example, for each column of pixels 3, and performs signal processing such as noise removal for each pixel column on signals output from one row of pixels 3. For example, the column signal processing circuit 5 performs signal processing such as CDS (Correlated Double Sampling) and AD (Analog Digital) conversion to remove pixel-specific fixed pattern noise. A horizontal selection switch (not shown) is provided at the output stage of the column signal processing circuit 5 and connected between it and the horizontal signal line 12.

水平駆動回路6は、例えばシフトレジスタによって構成されている。水平駆動回路6は、水平走査パルスをカラム信号処理回路5に順次出力することによって、カラム信号処理回路5の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路5の各々から信号処理が行われた画素信号を水平信号線12に出力させる。 The horizontal drive circuit 6 is composed of, for example, a shift register. The horizontal drive circuit 6 sequentially outputs horizontal scanning pulses to the column signal processing circuits 5, thereby selecting each of the column signal processing circuits 5 in turn, and causing each of the column signal processing circuits 5 to output a pixel signal that has been subjected to signal processing to the horizontal signal line 12.

出力回路7は、カラム信号処理回路5の各々から水平信号線12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、バッファリング、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。 The output circuit 7 processes and outputs pixel signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 5 through the horizontal signal line 12. For example, the signal processing may include buffering, black level adjustment, column variation correction, various types of digital signal processing, etc.

制御回路8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4、カラム信号処理回路5、及び水平駆動回路6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8は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路4、カラム信号処理回路5、及び水平駆動回路6等に出力する。 The control circuit 8 generates clock signals and control signals that serve as the basis for the operation of the vertical drive circuit 4, column signal processing circuit 5, horizontal drive circuit 6, etc., based on the vertical synchronization signal, horizontal synchronization signal, and master clock signal. The control circuit 8 then outputs the generated clock signals and control signals to the vertical drive circuit 4, column signal processing circuit 5, horizontal drive circuit 6, etc.

<画素>
図3に示すように、画素3の各々は、光電変換ユニット16を備えている。光電変換ユニット16は、光電変換素子PD1,PD2と、この光電変換素子PD1,PD2で光電変換された信号電荷を蓄積(保持)する電荷蓄積領域(フローティングディフュージョン:Floating Diffusion)FD1,FD2と、この光電変換素子PD1,PD2で光電変換された信号電荷を電荷蓄積領域FD1,FD2に転送する転送トランジスタTR1,TR2と、を備えている。また、複数の画素3の各々の画素3は、光電変換ユニット16、より具体的には電荷蓄積領域FD1,FD2に電気的に接続された読出し回路15を備えている。
<Pixels>
3, each of the pixels 3 includes a photoelectric conversion unit 16. The photoelectric conversion unit 16 includes photoelectric conversion elements PD1 and PD2, charge accumulation regions (floating diffusions) FD1 and FD2 that accumulate (hold) signal charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion elements PD1 and PD2, and transfer transistors TR1 and TR2 that transfer the signal charges photoelectrically converted by the photoelectric conversion elements PD1 and PD2 to the charge accumulation regions FD1 and FD2. Each of the pixels 3 includes a readout circuit 15 electrically connected to the photoelectric conversion unit 16, more specifically, to the charge accumulation regions FD1 and FD2.

二つの光電変換素子PD1,PD2の各々は、受光量に応じた信号電荷を生成する。光電変換素子PD1,PD2はまた、生成された信号電荷を一時的に蓄積(保持)する。光電変換素子PD1は、カソード側が転送トランジスタTR1のソース領域と電気的に接続され、アノード側が基準電位線(例えばグランド)と電気的に接続されている。光電変換素子PD2は、カソード側が転送トランジスタTR2のソース領域と電気的に接続され、アノード側が基準電位線(例えばグランド)と電気的に接続されている。光電変換素子PD1,PD2としては、例えばフォトダイオードが用いられている。 Each of the two photoelectric conversion elements PD1 and PD2 generates a signal charge according to the amount of light received. The photoelectric conversion elements PD1 and PD2 also temporarily accumulate (hold) the generated signal charge. The cathode side of the photoelectric conversion element PD1 is electrically connected to the source region of the transfer transistor TR1, and the anode side is electrically connected to a reference potential line (e.g., ground). The cathode side of the photoelectric conversion element PD2 is electrically connected to the source region of the transfer transistor TR2, and the anode side is electrically connected to a reference potential line (e.g., ground). For example, photodiodes are used as the photoelectric conversion elements PD1 and PD2.

二つの転送トランジスタTR1,TR2のうち、転送トランジスタTR1のドレイン領域は、電荷蓄積領域FD1と電気的に接続されている。転送トランジスタTR1のゲート電極は、画素駆動線10(図2参照)のうちの転送トランジスタ駆動線と電気的に接続されている。転送トランジスタTR2のドレイン領域は、電荷蓄積領域FD2と電気的に接続されている。転送トランジスタTR2のゲート電極は、画素駆動線10のうちの転送トランジスタ駆動線と電気的に接続されている。 Of the two transfer transistors TR1 and TR2, the drain region of the transfer transistor TR1 is electrically connected to the charge storage region FD1. The gate electrode of the transfer transistor TR1 is electrically connected to the transfer transistor drive line of the pixel drive line 10 (see FIG. 2). The drain region of the transfer transistor TR2 is electrically connected to the charge storage region FD2. The gate electrode of the transfer transistor TR2 is electrically connected to the transfer transistor drive line of the pixel drive line 10.

二つの電荷蓄積領域FD1,FD2のうちの電荷蓄積領域FD1は、光電変換素子PD1から転送トランジスタTR1を介して転送された信号電荷を一時的に蓄積して保持する。電荷蓄積領域FD2は、光電変換素子PD2から転送トランジスタTR2を介して転送された信号電荷を一時的に蓄積して保持する。 Of the two charge storage regions FD1 and FD2, the charge storage region FD1 temporarily accumulates and holds the signal charge transferred from the photoelectric conversion element PD1 via the transfer transistor TR1. The charge storage region FD2 temporarily accumulates and holds the signal charge transferred from the photoelectric conversion element PD2 via the transfer transistor TR2.

読出し回路15は、電荷蓄積領域FD1,FD2に蓄積された信号電荷を読み出し、信号電荷に基づく画素信号を出力する。読出し回路15は、これに限定されないが、画素トランジスタとして、例えば、増幅トランジスタAMPと、選択トランジスタSELと、リセットトランジスタRSTと、を備えている。これらのトランジスタ(AMP,SEL,RST)は、例えば、酸化シリコン膜(SiO膜)からなるゲート絶縁膜と、ゲート電極と、ソース領域及びドレイン領域として機能する一対の主電極領域と、を有するMOSFETで構成されている。また、これらのトランジスタとしては、ゲート絶縁膜が窒化シリコン膜(Si膜)、或いは窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜などの積層膜からなるMISFET(Metal Insulator Semiconductor FET)でも構わない。 The readout circuit 15 reads out the signal charges stored in the charge storage regions FD1 and FD2, and outputs a pixel signal based on the signal charges. The readout circuit 15 includes, but is not limited to, an amplification transistor AMP, a selection transistor SEL, and a reset transistor RST as pixel transistors. These transistors (AMP, SEL, RST) are configured as MOSFETs having, for example, a gate insulating film made of a silicon oxide film (SiO 2 film), a gate electrode, and a pair of main electrode regions functioning as a source region and a drain region. In addition, these transistors may be MISFETs (Metal Insulator Semiconductor FETs) whose gate insulating film is made of a silicon nitride film (Si 3 N 4 film) or a laminated film such as a silicon nitride film and a silicon oxide film.

増幅トランジスタAMPは、ソース領域が選択トランジスタSELのドレイン領域と電気的に接続され、ドレイン領域が電源線Vdd及びリセットトランジスタのドレイン領域と電気的に接続されている。そして、増幅トランジスタAMPのゲート電極は、電荷蓄積領域FD1,FD2及びリセットトランジスタRSTのソース領域と電気的に接続されている。 The source region of the amplification transistor AMP is electrically connected to the drain region of the selection transistor SEL, and the drain region is electrically connected to the power supply line Vdd and the drain region of the reset transistor. The gate electrode of the amplification transistor AMP is electrically connected to the charge storage regions FD1 and FD2 and the source region of the reset transistor RST.

選択トランジスタSELは、ソース領域が垂直信号線11(VSL)と電気的に接続され、ドレインが増幅トランジスタAMPのソース領域と電気的に接続されている。そして、選択トランジスタSELのゲート電極は、画素駆動線10(図2参照)のうちの選択トランジスタ駆動線と電気的に接続されている。 The source region of the selection transistor SEL is electrically connected to the vertical signal line 11 (VSL), and the drain is electrically connected to the source region of the amplification transistor AMP. The gate electrode of the selection transistor SEL is electrically connected to the selection transistor drive line of the pixel drive line 10 (see FIG. 2).

リセットトランジスタRSTは、ソース領域が電荷蓄積領域FD1,FD2及び増幅トランジスタAMPのゲート電極と電気的に接続され、ドレイン領域が電源線Vdd及び増幅トランジスタAMPのドレイン領域と電気的に接続されている。リセットトランジスタRSTのゲート電極は、画素駆動線10(図2参照)のうちのリセットトランジスタ駆動線と電気的に接続されている。 The source region of the reset transistor RST is electrically connected to the charge storage regions FD1 and FD2 and the gate electrode of the amplification transistor AMP, and the drain region is electrically connected to the power supply line Vdd and the drain region of the amplification transistor AMP. The gate electrode of the reset transistor RST is electrically connected to the reset transistor drive line of the pixel drive line 10 (see FIG. 2).

光検出装置1を備える電子機器は、二つの光電変換素子PD1,PD2のそれぞれに蓄積された信号電荷の位相差に基づいて、オートフォーカスを行う。フォーカスが合っていない場合には、光電変換素子PD1に溜まった信号電荷の量Q1と光電変換素子PD2に溜まった信号電荷の量Q2との間に位相差が生じる。電子機器は、位相差を小さくするように対物レンズを操作する等の操作を行い、フォーカスを合わせる。 An electronic device equipped with a photodetector 1 performs autofocus based on the phase difference between the signal charges accumulated in the two photoelectric conversion elements PD1 and PD2. When the focus is not correct, a phase difference occurs between the amount Q1 of signal charge accumulated in the photoelectric conversion element PD1 and the amount Q2 of signal charge accumulated in the photoelectric conversion element PD2. The electronic device adjusts the focus by performing operations such as manipulating the objective lens to reduce the phase difference.

そして、フォーカス調整が終わると、電子機器は、光電変換素子PD1に溜まった信号電荷の量Q1と光電変換素子PD2に溜まった信号電荷の量Q2との和である加算信号電荷Q3(Q3=Q1+Q2)に基づいて、画像を生成する。すなわち、加算信号電荷Q3が画素信号に相当する。 After the focus adjustment is completed, the electronic device generates an image based on the sum signal charge Q3 (Q3 = Q1 + Q2), which is the sum of the amount of signal charge Q1 accumulated in the photoelectric conversion element PD1 and the amount of signal charge Q2 accumulated in the photoelectric conversion element PD2. In other words, the sum signal charge Q3 corresponds to the pixel signal.

≪概要≫
図5Aに示す比較例に係る光検出装置は、デュアルPD方式の光検出装置である。デュアルPD方式の光検出装置では、1つの画素3内に、例えば左右一対の光電変換素子PDL,PDRが構成されている。そして、そのような画素3が、画素領域2A(図1参照)において行列状に配置されている。例えば、そのような画素3が、画素領域2Aの全面又はほぼ全面に配置されている。また、図5Aに示すように、デュアルPD方式の光検出装置では、マイクロレンズ51が画素3毎に設けられていて、同一画素内の一対の光電変換素子PDL,PDRで1つのマイクロレンズ51を共有している。光電変換素子PDL,PDRでは、それぞれ入射する光の量に応じて信号電荷が生成される。そして、画素領域2A内における、左側の光電変換素子PDLの出力と右側の光電変換素子PDRの出力との間の位相差を求め、求めた位相差に基づいて光学レンズを駆動し、フォーカスを合わせることができる。このように、位相差を求めるための画素を、位相差画素と呼ぶ。
Overview
The photodetector according to the comparative example shown in FIG. 5A is a dual PD type photodetector. In the dual PD type photodetector, for example, a pair of left and right photoelectric conversion elements PDL and PDR are configured in one pixel 3. Such pixels 3 are arranged in a matrix in the pixel region 2A (see FIG. 1). For example, such pixels 3 are arranged over the entire surface or almost the entire surface of the pixel region 2A. Also, as shown in FIG. 5A, in the dual PD type photodetector, a microlens 51 is provided for each pixel 3, and one microlens 51 is shared by a pair of photoelectric conversion elements PDL and PDR in the same pixel. In the photoelectric conversion elements PDL and PDR, signal charges are generated according to the amount of light incident thereon. Then, the phase difference between the output of the left photoelectric conversion element PDL and the output of the right photoelectric conversion element PDR in the pixel region 2A is obtained, and the optical lens is driven based on the obtained phase difference to adjust the focus. In this way, the pixel for obtaining the phase difference is called a phase difference pixel.

位相差を利用したオートフォーカスの性能を表す指標の1つとして、分離比を挙げることができる。図5Bは、光の入射角度に対する光電変換素子PDL,PDRの感度の変化を示す図である。分離比は、左側の光電変換素子PDLの感度と、右側の光電変換素子PDRの感度との感度差Aであり、一方の感度を他方の感度で割った比として表しても良い。そして、この感度差Aが大きい程分離比が高いことを表す。すなわち、感度差Aが大きい程オートフォーカスの性能が高いことを表す。 The separation ratio can be cited as one index of autofocus performance that utilizes phase difference. Figure 5B is a diagram showing the change in sensitivity of the photoelectric conversion elements PDL and PDR with respect to the angle of incidence of light. The separation ratio is the sensitivity difference A between the sensitivity of the left photoelectric conversion element PDL and the sensitivity of the right photoelectric conversion element PDR, and may be expressed as the ratio of one sensitivity divided by the other. The larger this sensitivity difference A is, the higher the separation ratio is. In other words, the larger the sensitivity difference A is, the higher the autofocus performance is.

また、近年、画素のさらなる微細化が進められている。画素のさらなる微細化か進められると、入射光を画素3内に集光させる際に、マイクロレンズ51による光の回折の効果が十分ではなくなる可能性がある。例えば、図5Aに示すように、紙面右上から左下に向けて画素3に入射する光Lを考えた場合、レンズ性能により集光スポットの大きさを十分小さくするのが難しくなると、左側の光電変換素子PDLに十分に光Lを集光するのが難しくなり、右側の光電変換素子PDRに漏れる光が増加する可能性がある。そうすると、光電変換素子PDL,PDRの感度は、図5Bに示すように、点線で示す状態から実線で示す状態になり、感度差Aが小さくなることが予想される。 In addition, in recent years, pixels have been further miniaturized. If pixels are further miniaturized, the effect of light diffraction by the microlens 51 may not be sufficient when collecting incident light within the pixel 3. For example, as shown in FIG. 5A, when light L is incident on the pixel 3 from the upper right to the lower left of the page, if it becomes difficult to sufficiently reduce the size of the light spot due to lens performance, it becomes difficult to sufficiently collect the light L on the left photoelectric conversion element PDL, and there is a possibility that the light leaking to the right photoelectric conversion element PDR will increase. If this happens, it is expected that the sensitivity of the photoelectric conversion elements PDL and PDR will change from the state shown by the dotted line to the state shown by the solid line, as shown in FIG. 5B, and the sensitivity difference A will become smaller.

≪光検出装置の具体的な構成≫
次に、本技術の第1実施形態に係る光検出装置1の具体的な構成について、図4Aから図4Gまでを用いて説明する。本技術の第1実施形態に係る光検出装置は、デュアルPD方式の光検出装置である。
<Specific configuration of the light detection device>
Next, a specific configuration of the photodetector 1 according to the first embodiment of the present technology will be described with reference to Fig. 4A to Fig. 4G. The photodetector according to the first embodiment of the present technology is a dual PD type photodetector.

<光検出装置の積層構造>
図4Aに示すように、光検出装置1(半導体チップ2)は、例えば、一方の面が第1の面S1であり他方の面が第2の面S2である半導体層20を有する。なお、第1の面S1を素子形成面又は主面(おもて面)と呼び、第2の面S2を光入射面又は裏面と呼ぶこともある。半導体層20の第2の面S2側には、第2の面S2に近い方から屈折光学素子層30と、カラーフィルタ層40と、オンチップレンズ層50とをその順で積層した積層構造を有している。なお、半導体層20からオンチップレンズ層50までの各構成要素同士の間には、例えば他の構成要素が介在していても良い。図4Aに示す例では、半導体層20と屈折光学素子層30との間に絶縁膜m1を設け、屈折光学素子層30と、カラーフィルタ層40との間に絶縁膜m2を設けている。また、半導体層20の第1の面S1側には、図示を省略した配線層が積層されている。配線層は、絶縁膜を介して積層された主に水平方向に沿って延在する横配線と、絶縁膜内を主に厚み方向に沿って延在する縦配線とを含んだ多層配線構造を有する。本実施形態では、光検出装置1の第1の面S1側に積層された構成要素について、その説明を省略する。
<Layer structure of photodetector>
As shown in FIG. 4A, the light detection device 1 (semiconductor chip 2) has a semiconductor layer 20, one surface of which is a first surface S1 and the other surface of which is a second surface S2. The first surface S1 may be called an element formation surface or a main surface (front surface), and the second surface S2 may be called a light incidence surface or a back surface. The second surface S2 side of the semiconductor layer 20 has a laminated structure in which a refractive optical element layer 30, a color filter layer 40, and an on-chip lens layer 50 are laminated in that order from the side closer to the second surface S2. Note that, for example, other components may be interposed between each of the components from the semiconductor layer 20 to the on-chip lens layer 50. In the example shown in FIG. 4A, an insulating film m1 is provided between the semiconductor layer 20 and the refractive optical element layer 30, and an insulating film m2 is provided between the refractive optical element layer 30 and the color filter layer 40. In addition, a wiring layer (not shown) is laminated on the first surface S1 side of the semiconductor layer 20. The wiring layer has a multi-layer wiring structure including horizontal wirings that are laminated via an insulating film and extend mainly along the horizontal direction, and vertical wirings that extend mainly along the thickness direction within the insulating film. In this embodiment, the components laminated on the first surface S1 side of the photodetector 1 will not be described.

<半導体層>
図4Aに示すように、半導体層20は、半導体基板で構成されている。半導体層20は、これには限定されないが、例えば、単結晶シリコン(Si)基板で構成されている。半導体層20の画素領域2Aに相当する部分には、X方向及びY方向を含む二次元平面において複数のセル領域20aが行列状に設けられている。セル領域20aは、画素3毎に設けられている。例えば、分離領域20bで区画された島状のセル領域20aが画素3毎に設けられている。なお、画素3の数は、図4Aに限定されるものではない。
<Semiconductor Layer>
As shown in Fig. 4A, the semiconductor layer 20 is made of a semiconductor substrate. The semiconductor layer 20 is made of, for example, a single crystal silicon (Si) substrate, but is not limited thereto. In a portion of the semiconductor layer 20 corresponding to the pixel region 2A, a plurality of cell regions 20a are provided in a matrix on a two-dimensional plane including the X direction and the Y direction. The cell region 20a is provided for each pixel 3. For example, an island-shaped cell region 20a partitioned by an isolation region 20b is provided for each pixel 3. The number of pixels 3 is not limited to that shown in Fig. 4A.

分離領域20bには、これには限定されないが、例えば、トレンチ構造が設けられている。より具体的には、半導体層20の分離領域20bにおいて厚み方向に沿って溝を形成し、形成した溝内に区画材料を埋め込んでトレンチ構造の区画壁21を形成している。図4Gは、1つのセル領域20aを第2の面S2側から観察した説明図である。区画壁21は、平面視でセル領域20aを囲んでいる。また、図4GのA-A切断線に沿って断面視した図が図4Aである。図4Aに示すように、区画壁21は、Z方向に沿って、第1の面S1から第2の面S2まで延在している。区画材料として、例えば、酸化シリコン(SiO)、Airギャップ(空壁)、及び高屈折材料等を挙げることができる。高屈折材料としては、例えば、酸化チタン(TiO)、窒化シリコン(Si)、酸化ハフニウム(HfO)、及び酸化タンタル(Ta)等を挙げることができる。本実施形態では、区画材料として酸化シリコンを用いた例について、説明する。 The separation region 20b is provided with, for example, a trench structure, but is not limited thereto. More specifically, a groove is formed in the separation region 20b of the semiconductor layer 20 along the thickness direction, and a partition material is embedded in the formed groove to form a partition wall 21 of the trench structure. FIG. 4G is an explanatory diagram of one cell region 20a observed from the second surface S2 side. The partition wall 21 surrounds the cell region 20a in a plan view. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the A-A cutting line in FIG. 4G. As shown in FIG. 4A, the partition wall 21 extends from the first surface S1 to the second surface S2 along the Z direction. Examples of the partition material include silicon oxide (SiO 2 ), an air gap (air gap), and a high refractive index material. Examples of high refractive index materials include titanium oxide (TiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), hafnium oxide (HfO 2 ), and tantalum oxide (Ta 2 O 5 ). In this embodiment, an example in which silicon oxide is used as the partition material will be described.

セル領域20a内には、図3に示した光電変換素子PD1(第1光電変換素子)と光電変換素子PD2(第2光電変換素子)との2つの光電変換素子が、セル領域20a毎に構成されている。セル領域20a内において、光電変換素子PD1,PD2は、第1方向(本実施形態ではX方向)に沿って並べて配置されている。例えば、セル領域20a内において、光電変換素子PD1が紙面右側に配置され、光電変換素子PD2が紙面左側に配置されている。なお、光電変換素子PD1と光電変換素子PD2とを互いに区別しない場合、単に光電変換素子PDと呼ぶ。また、セル領域20a内には、トランジスタや電荷蓄積領域FD等、光電変換素子PD以外の素子や拡散領域が構成されていても良いが、本実施形態ではその図示及び説明を省略する。 In the cell region 20a, two photoelectric conversion elements, the photoelectric conversion element PD1 (first photoelectric conversion element) and the photoelectric conversion element PD2 (second photoelectric conversion element) shown in FIG. 3, are configured in each cell region 20a. In the cell region 20a, the photoelectric conversion elements PD1 and PD2 are arranged side by side along the first direction (the X direction in this embodiment). For example, in the cell region 20a, the photoelectric conversion element PD1 is arranged on the right side of the paper, and the photoelectric conversion element PD2 is arranged on the left side of the paper. When the photoelectric conversion element PD1 and the photoelectric conversion element PD2 are not distinguished from each other, they are simply called the photoelectric conversion element PD. In addition, elements and diffusion regions other than the photoelectric conversion element PD, such as transistors and charge storage regions FD, may be configured in the cell region 20a, but illustration and description of them are omitted in this embodiment.

セル領域20a内において、光電変換素子PD1が構成される領域と光電変換素子PD2が構成される領域との間に不純物をイオン注入することにより、周囲と導電型が異なる半導体領域を設け、これによりセル領域20aを半導体領域23と半導体領域24とに区画し、光電変換素子PD1と光電変換素子PD2とを電気的に分離している。半導体領域23,24は、サブセル領域である。このように半導体層20に不純物をイオン注入して得られた不純物区画構造を区画構造22と呼び、図4A及び図4Gに示す破線で表すこととする。区画構造22は、中央分離構造であり、Z方向及びY方向に沿って延在している。半導体領域23には光電変換素子PD1が構成され、半導体領域24には光電変換素子PD2が構成されている。 In the cell region 20a, a semiconductor region having a different conductivity type from the surrounding area is provided by ion-injecting impurities between the area where the photoelectric conversion element PD1 is configured and the area where the photoelectric conversion element PD2 is configured, thereby dividing the cell region 20a into the semiconductor region 23 and the semiconductor region 24, and electrically isolating the photoelectric conversion element PD1 from the photoelectric conversion element PD2. The semiconductor regions 23 and 24 are sub-cell regions. The impurity partition structure obtained by ion-injecting impurities into the semiconductor layer 20 in this manner is called the partition structure 22, and is represented by the dashed lines shown in Figures 4A and 4G. The partition structure 22 is a centrally separated structure that extends along the Z direction and the Y direction. The photoelectric conversion element PD1 is configured in the semiconductor region 23, and the photoelectric conversion element PD2 is configured in the semiconductor region 24.

<屈折光学素子層>
図1に示すように、平面視において、屈折光学素子層30は、画素領域2Aに重なる位置に設けられている。そして、屈折光学素子層30は、X方向及びY方向を含む二次元平面において行列状に配置された複数の屈折光学素子31を含む。屈折光学素子31は、画素3毎に、すなわちセル領域20a毎に設けられている。より具体的には、屈折光学素子31は、平面視でセル領域20aに重なる位置に設けられている。
<Refractive Optical Element Layer>
1, the refractive optical element layer 30 is provided at a position overlapping the pixel region 2A in plan view. The refractive optical element layer 30 includes a plurality of refractive optical elements 31 arranged in a matrix on a two-dimensional plane including the X direction and the Y direction. The refractive optical element 31 is provided for each pixel 3, that is, for each cell region 20a. More specifically, the refractive optical element 31 is provided at a position overlapping the cell region 20a in plan view.

図4Aに示すように、厚み方向において、屈折光学素子層30は、半導体層20の光入射面(第2の面S2)とカラーフィルタ層40との間に設けられている。屈折光学素子31は、第1部分32と第2部分33とを有する。第1部分32及び第2部分33は、X方向に沿って互いに隣同士になるように並べて配置され、且つ互いに異なる屈折率を有する。第1部分32は第1屈折率n1を有し、第2部分33は第1屈折率n1より高い第2屈折率n2を有する(n1<n2)。また、屈折光学素子31の厚み(Z方向に沿った寸法)は、30nm以上、200nm以下である。そして、本実施形態では、第1部分32及び第2部分33の厚み(Z方向に沿った寸法)は、同じである。 As shown in FIG. 4A, in the thickness direction, the refractive optical element layer 30 is provided between the light incidence surface (second surface S2) of the semiconductor layer 20 and the color filter layer 40. The refractive optical element 31 has a first portion 32 and a second portion 33. The first portion 32 and the second portion 33 are arranged so as to be adjacent to each other along the X direction, and have different refractive indices. The first portion 32 has a first refractive index n1, and the second portion 33 has a second refractive index n2 higher than the first refractive index n1 (n1<n2). The thickness (dimension along the Z direction) of the refractive optical element 31 is 30 nm or more and 200 nm or less. In this embodiment, the thickness (dimension along the Z direction) of the first portion 32 and the second portion 33 are the same.

以下、第1部分32及び第2部分33の配置について、説明する。図4Aに示す縦断面図では、第1部分32が右側(光電変換素子PD1寄りの位置)に配置されていて、第2部分33が左側(光電変換素子PD2寄りの位置)に配置されている。そして、本実施形態では、このような第1部分32及び第2部分33の配置は、行列状に配置された複数の屈折光学素子31の一行の屈折光学素子31について同じである。図4Aに示す屈折光学素子31に対して光Lが入射すると、入射した光が進む速度は、第1部分32と第2部分33とのうち屈折率が高い第2部分33において第1部分32より遅くなる。これにより、光の波面が紙面垂直方向を軸として時計回りに回転され、光電変換素子PD1及び光電変換素子PD2のうち左側にある光電変換素子PD2寄りの方向へ向けて光Lが導かれる。このように図4Aに示す屈折光学素子31はX方向に沿った一方側(図4Aの左側)へ光Lを導く(導波する)ので、屈折光学素子31Lと呼ぶ場合がある。 The arrangement of the first portion 32 and the second portion 33 will be described below. In the longitudinal cross-sectional view shown in FIG. 4A, the first portion 32 is arranged on the right side (closer to the photoelectric conversion element PD1), and the second portion 33 is arranged on the left side (closer to the photoelectric conversion element PD2). In this embodiment, the arrangement of the first portion 32 and the second portion 33 is the same for one row of the refractive optical elements 31 arranged in a matrix. When light L is incident on the refractive optical element 31 shown in FIG. 4A, the speed at which the incident light travels is slower in the second portion 33, which has a higher refractive index than in the first portion 32. As a result, the wavefront of the light is rotated clockwise around the axis perpendicular to the paper, and the light L is guided toward the photoelectric conversion element PD2, which is on the left side of the photoelectric conversion element PD1 and the photoelectric conversion element PD2. In this way, the refractive optical element 31 shown in FIG. 4A guides (wave-guides) light L to one side along the X direction (the left side of FIG. 4A), and is therefore sometimes referred to as the refractive optical element 31L.

そして、図4Aに示す一行の屈折光学素子31とY方向に沿って隣り合う他の一行の屈折光学素子31については、図4Bに示すように、第1部分32及び第2部分33の配置が図4Aとは左右逆になっている。図4Bに示す一行の屈折光学素子31では、第1部分32が左側(光電変換素子PD2寄りの位置)に配置されていて、第2部分33が右側(光電変換素子PD1寄りの位置)に配置されている。そして、本実施形態では、このような第1部分32及び第2部分33の配置は、行列状に配置された複数の屈折光学素子31の一行の屈折光学素子31について同じである。図4Bに示す屈折光学素子31に対して光Lが入射すると、入射した光Lが進む速度は、第1部分32と第2部分33とのうち屈折率が高い第2部分33において第1部分32より遅くなる。これにより、光の波面が紙面垂直方向を軸として反時計回りに回転され、光電変換素子PD1及び光電変換素子PD2のうち右側にある光電変換素子PD1寄りの方向へ向けて光Lが導かれる。このように図4Bに示す屈折光学素子31はX方向に沿った他方側(図4Bの右側)へ光Lを導く(導波する)ので、屈折光学素子31Rと呼ぶ場合がある。 As shown in FIG. 4B, the arrangement of the first portion 32 and the second portion 33 of the other row of refractive optical elements 31 adjacent to the row of refractive optical elements 31 in the Y direction is reversed from that of FIG. 4A. In the row of refractive optical elements 31 shown in FIG. 4B, the first portion 32 is arranged on the left side (closer to the photoelectric conversion element PD2), and the second portion 33 is arranged on the right side (closer to the photoelectric conversion element PD1). In this embodiment, the arrangement of the first portion 32 and the second portion 33 is the same for the row of refractive optical elements 31 of the multiple refractive optical elements 31 arranged in a matrix. When light L is incident on the refractive optical element 31 shown in FIG. 4B, the speed at which the incident light L travels is slower in the second portion 33, which has a higher refractive index than the first portion 32. As a result, the wavefront of the light is rotated counterclockwise around an axis perpendicular to the page, and light L is guided in a direction toward photoelectric conversion element PD1, which is on the right side of photoelectric conversion element PD1 and photoelectric conversion element PD2. In this way, refractive optical element 31 shown in FIG. 4B guides (waveguides) light L to the other side along the X direction (the right side in FIG. 4B), and is therefore sometimes referred to as refractive optical element 31R.

このように、屈折光学素子層30は、屈折光学素子31Lと屈折光学素子31Rとの両方を含む。なお、屈折光学素子31Lと屈折光学素子31Rとを互いに区別しない場合、単に屈折光学素子31と呼ぶ。本実施形態では、光検出装置1は、図4Aに示す屈折光学素子31Lと図4Bに示す屈折光学素子31RとがY方向に沿って一行ずつ交互に配置されている例について説明する。また、屈折光学素子層30、すなわち屈折光学素子31は、なるべく半導体層20寄りの位置に設けることにより、第2部分33と重なる方の光電変換素子PDへ光Lを導く効果を高めることができる。 Thus, the refractive optical element layer 30 includes both the refractive optical element 31L and the refractive optical element 31R. When the refractive optical element 31L and the refractive optical element 31R are not distinguished from each other, they are simply referred to as the refractive optical element 31. In this embodiment, an example is described in which the photodetector 1 has the refractive optical element 31L shown in FIG. 4A and the refractive optical element 31R shown in FIG. 4B arranged alternately in rows along the Y direction. In addition, the refractive optical element layer 30, i.e., the refractive optical element 31, is provided as close as possible to the semiconductor layer 20, thereby enhancing the effect of guiding light L to the photoelectric conversion element PD that overlaps with the second portion 33.

図4Cは、2行2列の屈折光学素子31の配置を示す平面図である。1つの屈折光学素子31において、平面視で、第2部分33が占める領域の大きさは、第1部分32が占める領域の大きさと同じである。2行2列の屈折光学素子31のうち、紙面上側2つは屈折光学素子31Lであり、紙面下側2つは屈折光学素子31Rである。平面視で屈折光学素子31Lに重なる画素3を画素3Lと呼び、平面視で屈折光学素子31Rに重なる画素3を画素3Rと呼び、互いに区別する。画素3Lと画素3Rとを区別しない場合、単に画素3と呼ぶ。同様に、平面視で屈折光学素子31Lに重なるセル領域20aをセル領域20aLと呼び、平面視で屈折光学素子31Rに重なるセル領域20aをセル領域20aRと呼び、互いに区別する。セル領域20aLは左側用のセル領域であり、セル領域20aRは右側用のセル領域である。セル領域20aLとセル領域20aRとを区別しない場合、単にセル領域20aと呼ぶ。 Figure 4C is a plan view showing an arrangement of refractive optical elements 31 in two rows and two columns. In one refractive optical element 31, the size of the area occupied by the second part 33 in a plan view is the same as the size of the area occupied by the first part 32. Of the two rows and two columns of refractive optical elements 31, the two on the upper side of the paper are refractive optical elements 31L, and the two on the lower side of the paper are refractive optical elements 31R. The pixel 3 that overlaps the refractive optical element 31L in a plan view is called pixel 3L, and the pixel 3 that overlaps the refractive optical element 31R in a plan view is called pixel 3R, and they are distinguished from each other. When the pixel 3L and the pixel 3R are not distinguished from each other, they are simply called pixel 3. Similarly, the cell region 20a that overlaps the refractive optical element 31L in a plan view is called cell region 20aL, and the cell region 20a that overlaps the refractive optical element 31R in a plan view is called cell region 20aR, and they are distinguished from each other. Cell area 20aL is the cell area for the left side, and cell area 20aR is the cell area for the right side. When there is no need to distinguish between cell area 20aL and cell area 20aR, they are simply referred to as cell area 20a.

図4Dは、左側用のセル領域20aLに構成された光電変換素子PD1及び光電変換素子PD2の、光の入射角度に対する感度を示す図である。図4Eは、右側用のセル領域20aRに構成された光電変換素子PD1及び光電変換素子PD2の、光の入射角度に対する感度を示す図である。図4Dに示すように、セル領域20aLでは、光の入射角度が0°以下の領域で分離比が向上している。そして、図4Eに示すように、セル領域20aRでは、光の入射角度が0°以上の領域で分離比が向上している。そして、図4Dの光の入射角度が0°以下の領域と、図4Eの光の入射角度が0°以上の領域とを組み合わせて利用することにより、マイナスの入射角度からプラスの入射角度までの領域で、分離比を向上させることができる。すなわち、屈折光学素子31Lと屈折光学素子31Rとを組み合わせることにより、分離比を向上させることができる。 Figure 4D is a diagram showing the sensitivity of the photoelectric conversion element PD1 and the photoelectric conversion element PD2 configured in the cell region 20aL for the left side to the incident angle of light. Figure 4E is a diagram showing the sensitivity of the photoelectric conversion element PD1 and the photoelectric conversion element PD2 configured in the cell region 20aR for the right side to the incident angle of light. As shown in Figure 4D, in the cell region 20aL, the separation ratio is improved in the region where the incident angle of light is 0° or less. And, as shown in Figure 4E, in the cell region 20aR, the separation ratio is improved in the region where the incident angle of light is 0° or more. And, by combining and using the region where the incident angle of light is 0° or less in Figure 4D and the region where the incident angle of light is 0° or more in Figure 4E, the separation ratio can be improved in the region from negative incident angles to positive incident angles. That is, by combining the refractive optical element 31L and the refractive optical element 31R, the separation ratio can be improved.

第1屈折率n1と第2屈折率n2との差は、例えば、0.2以上、0.5以下である。このような屈折率の差は、第1部分32を構成する材料とび第2部分33を構成する材料との組み合わせにより決まる。第1部分32は、例えば、屈折率nが1.24程度を有する材料で構成することができる。より具体的には、第1部分32を構成する材料として、例えば、フィラー充填シリカ、低屈折率の樹脂材等を挙げることができる。第2部分33は、例えば、屈折率nが1.9以上程度を有する材料で構成することができる。より具体的には、第2部分33を構成する材料として、例えば、窒化シリコン(Si)、酸化チタン(TiO)、及び酸化タンタル(Ta)等を挙げることができる。また、酸化シリコン(SiO)は屈折率nが1.4程度であるので、上述の材料との組み合わせによっては、第1部分32又は第2部分33を構成する材料として用いることができる。 The difference between the first refractive index n1 and the second refractive index n2 is, for example, 0.2 or more and 0.5 or less. Such a difference in refractive index is determined by the combination of the material constituting the first portion 32 and the material constituting the second portion 33. The first portion 32 can be made of a material having a refractive index n of about 1.24, for example. More specifically, the material constituting the first portion 32 can be, for example, filler-filled silica, a resin material with a low refractive index, etc. The second portion 33 can be made of a material having a refractive index n of about 1.9 or more, for example. More specifically, the material constituting the second portion 33 can be, for example, silicon nitride (Si 3 N 4 ), titanium oxide (TiO 2 ), and tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), etc. In addition, since silicon oxide (SiO 2 ) has a refractive index n of about 1.4, it can be used as the material constituting the first portion 32 or the second portion 33 depending on the combination with the above-mentioned materials.

<カラーフィルタ層>
図4Aに示すように、カラーフィルタ層40は、カラーフィルタ41と、カラーフィルタ41同士の間を区画する区画壁42とを有する。カラーフィルタ41は画素3毎に設けられている。図4Fに示すように、カラーフィルタ41には、赤色光用のフィルタRと、緑色光用のフィルタGと、青色光用のフィルタBとの3種類があり、同色のフィルタが2行2列に並べて配置されている。図4Cに示した2行2列のセル領域20aは、全て同じ色のカラーフィルタ41に平面視で重なっている。カラーフィルタ41は、例えば公知の樹脂製である。
<Color filter layer>
As shown in Fig. 4A, the color filter layer 40 has color filters 41 and partition walls 42 that partition the color filters 41 from one another. The color filters 41 are provided for each pixel 3. As shown in Fig. 4F, the color filters 41 include three types of filters: a filter R for red light, a filter G for green light, and a filter B for blue light, and filters of the same color are arranged in two rows and two columns. The two-row and two-column cell regions 20a shown in Fig. 4C all overlap color filters 41 of the same color in a plan view. The color filters 41 are made of, for example, a known resin.

図4Aに示すように、区画壁42は、入射光を画素3に対して更に集光しやすくするために設けている。区画壁42を構成する材料として、カラーフィルタ41を構成する材料より屈折率が低い材料を用いる。これにより、区画壁42が光を導波し、オンチップレンズ層50を通過した光を、画素3に対して更に集光しやすくすることができる。区画壁42を構成する材料として、例えば、酸化シリコン(SiO)、空気、及び低屈折率材料を挙げることができる。低屈折率材料としては、例えば、フィラー充填シリカ、公知の低屈折率の樹脂材料等を挙げることができる。本実施形態では、区画壁42が低屈折率の樹脂材料により構成されているとして、説明する。 As shown in FIG. 4A, the partition wall 42 is provided to further facilitate focusing of incident light on the pixel 3. A material having a lower refractive index than that of the material of the color filter 41 is used as a material constituting the partition wall 42. This allows the partition wall 42 to guide light, and further facilitates focusing of light that has passed through the on-chip lens layer 50 on the pixel 3. Examples of materials constituting the partition wall 42 include silicon oxide (SiO 2 ), air, and low refractive index materials. Examples of low refractive index materials include filler-filled silica, known low refractive index resin materials, and the like. In this embodiment, the partition wall 42 is described as being composed of a low refractive index resin material.

<オンチップレンズ層>
図4Aに示すように、オンチップレンズ層50は、画素3毎に設けられたマイクロレンズ(オンチップレンズ)51を複数含む。オンチップレンズ層50は、例えば公知の樹脂製であり、その屈折率は、これには限定されないが、例えば、1.5以上、1.6以下程度である。
<On-chip lens layer>
4A , the on-chip lens layer 50 includes a plurality of microlenses (on-chip lenses) 51 provided for each pixel 3. The on-chip lens layer 50 is made of, for example, a known resin, and the refractive index thereof is, but is not limited to, for example, about 1.5 or more and 1.6 or less.

<絶縁膜>
絶縁膜m1及び絶縁膜m2は、公知の絶縁材料製である。絶縁膜m1を構成する絶縁材料として、これには限定されないが、例えば、酸化タンタル(Ta)、酸化シリコン(SiO)、酸化アルミニウム(AlO,Al)を挙げることができる。また、絶縁膜m1は複数層積層して設けても良く、その場合には、上述の絶縁材料のうちの異なる材料からなる膜を組み合わせても良い。絶縁膜m2を構成する絶縁材料として、これには限定されないが、例えば、酸化シリコン(SiO)を挙げることができる。
<Insulating film>
The insulating film m1 and the insulating film m2 are made of known insulating materials. Examples of insulating materials constituting the insulating film m1 include, but are not limited to, tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), silicon oxide (SiO 2 ), and aluminum oxide (AlO, Al 2 O 3 ). The insulating film m1 may be provided in a multi-layered structure, in which case films made of different materials among the insulating materials mentioned above may be combined. Examples of insulating materials constituting the insulating film m2 include, but are not limited to, silicon oxide (SiO 2 ).

≪第1実施形態の主な効果≫
以下、第1実施形態の主な効果を説明する。本技術の第1実施形態に係る光検出装置1では、屈折光学素子31が、第1方向に沿って、第1屈折率n1を有する第1部分32と第1屈折率n1より高い第2屈折率n2を有する第2部分33とを有するので、光検出装置1に入射した光を、第1方向に沿って第1部分32と第2部分33とのうちの第2部分33側に導くことができる。これにより、光電変換素子PD1及び光電変換素子PD2のうち、平面視で第2部分33側寄りに位置する方の光電変換素子へ向けてより光を集めることができ、分離比が低下するのを抑制できる。特に、画素3のさらなる微細化によって、オンチップレンズ層50による光の回折の効果が十分ではなくなった場合であっても、光電変換素子PD1及び光電変換素子PD2のうち平面視で第2部分33側寄りに位置する光電変換素子へ向けてより光を集めることができ、分離比が低下するのを抑制できる。
<<Main Effects of the First Embodiment>>
The main effects of the first embodiment will be described below. In the photodetector 1 according to the first embodiment of the present technology, the refractive optical element 31 has a first portion 32 having a first refractive index n1 and a second portion 33 having a second refractive index n2 higher than the first refractive index n1 along the first direction, so that light incident on the photodetector 1 can be guided to the second portion 33 side of the first portion 32 and the second portion 33 along the first direction. This makes it possible to collect more light toward the photoelectric conversion element located closer to the second portion 33 side in a planar view out of the photoelectric conversion element PD1 and the photoelectric conversion element PD2, and to suppress a decrease in the separation ratio. In particular, even if the effect of light diffraction by the on-chip lens layer 50 becomes insufficient due to further miniaturization of the pixel 3, it is possible to collect more light toward the photoelectric conversion element located closer to the second portion 33 side in a planar view out of the photoelectric conversion element PD1 and the photoelectric conversion element PD2, and to suppress a decrease in the separation ratio.

また、本技術の第1実施形態に係る光検出装置1では、一の屈折光学素子31Lは、第1方向に沿って、光電変換素子PD1寄りの位置に第1部分32を有し、光電変換素子PD2寄りの位置に第2部分33を有し、他の一の屈折光学素子31は、第1方向に沿って、光電変換素子PD1寄りの位置に第2部分33を有し、光電変換素子PD2寄りの位置に第1部分32を有する。このように、光電変換素子PD1と光電変換素子PD2とのうちの光電変換素子PD2側へ向けて光を集めるように設計した屈折光学素子31Lと、光電変換素子PD1側へ向けて光を集めるように設計した屈折光学素子31Rと、を組み合わせて光電変換素子PD1の出力と光電変換素子PD2の出力との間の位相差を求めるので、分離比が低下するのが抑制された状態で、光電変換素子PD1の出力と光電変換素子PD2の出力との間の位相差を求めることができる。そして、そのように求めた位相差に基づいてレンズを駆動し、フォーカスを合わせることができる。 In the light detection device 1 according to the first embodiment of the present technology, one refractive optical element 31L has a first portion 32 at a position closer to the photoelectric conversion element PD1 along the first direction and a second portion 33 at a position closer to the photoelectric conversion element PD2 along the first direction, and the other refractive optical element 31 has a second portion 33 at a position closer to the photoelectric conversion element PD1 along the first direction and a first portion 32 at a position closer to the photoelectric conversion element PD2 along the first direction. In this way, the refractive optical element 31L designed to collect light toward the photoelectric conversion element PD2 side of the photoelectric conversion element PD1 and the photoelectric conversion element PD2, and the refractive optical element 31R designed to collect light toward the photoelectric conversion element PD1 side are combined to obtain the phase difference between the output of the photoelectric conversion element PD1 and the output of the photoelectric conversion element PD2, so that the phase difference between the output of the photoelectric conversion element PD1 and the output of the photoelectric conversion element PD2 can be obtained in a state in which the reduction in the separation ratio is suppressed. The lens can then be driven based on the phase difference thus determined to achieve focus.

また、本技術の第1実施形態に係る光検出装置1では、第1方向がX方向であるので、光電変換素子PD1の出力と光電変換素子PD2の出力との間の位相差をX方向に沿って求めることができる。 In addition, in the photodetector 1 according to the first embodiment of the present technology, the first direction is the X direction, so the phase difference between the output of the photoelectric conversion element PD1 and the output of the photoelectric conversion element PD2 can be found along the X direction.

≪第1実施形態の変形例≫
以下、第1実施形態の変形例について、説明する。なお、以下の変形例において屈折光学素子31L及び屈折光学素子31Rのうちの一方の屈折光学素子のみを示し、他方の屈折光学素子については図面を省略している場合がある。
<Modification of the First Embodiment>
Modifications of the first embodiment will be described below. Note that in the following modifications, only one of the refractive optical element 31L and the refractive optical element 31R may be shown, and the other refractive optical element may be omitted from the drawings.

<変形例1>
第1実施形態に係る光検出装置1では、図4Cに示すように第1方向はX方向であったが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例1に係る光検出装置1では、図6に示すように、第1方向はY方向である。
<Modification 1>
In the photodetector 1 according to the first embodiment, the first direction is the X direction as shown in Fig. 4C, but the present technology is not limited to this. In the photodetector 1 according to the first modification of the first embodiment, the first direction is the Y direction as shown in Fig. 6.

図6は、2行2列の屈折光学素子31の配置を示す平面図である。なお、図6においては、屈折光学素子31と光電変換素子PD1,PD2との位置関係を補っている。なお、図6以降の図面においても、同様に屈折光学素子31と光電変換素子PD1,PD2との位置関係を補う場合がある。セル領域20a内において、光電変換素子PD2,PD1は、Y方向に沿って並べて配置されている。例えば、セル領域20a内において、光電変換素子PD1が紙面上側に配置され、光電変換素子PD2が紙面下側に配置されている。 Figure 6 is a plan view showing an arrangement of refractive optical elements 31 in two rows and two columns. Note that in Figure 6, the positional relationship between the refractive optical element 31 and the photoelectric conversion elements PD1, PD2 is supplemented. Note that in the figures following Figure 6, the positional relationship between the refractive optical element 31 and the photoelectric conversion elements PD1, PD2 may be supplemented in a similar manner. In the cell region 20a, the photoelectric conversion elements PD2, PD1 are arranged side by side along the Y direction. For example, in the cell region 20a, the photoelectric conversion element PD1 is arranged on the upper side of the paper, and the photoelectric conversion element PD2 is arranged on the lower side of the paper.

屈折光学素子31において、平面視で、第2部分33が占める領域の大きさは、第1部分32が占める領域の大きさと同じである。2行2列の屈折光学素子31のうち、紙面右側2つは屈折光学素子31UPであり、紙面左側2つは屈折光学素子31LOである。屈折光学素子31UPと屈折光学素子31LOとを互いに区別しない場合、単に屈折光学素子31と呼ぶ。また、平面視で屈折光学素子31UPに重なる画素3を画素3UPと呼び、平面視で屈折光学素子31LOに重なる画素3を画素3LOと呼び、互いに区別する。画素3UPと画素3LOとを区別しない場合、単に画素3と呼ぶ。同様に、平面視で屈折光学素子31UPに重なるセル領域20aをセル領域20aUPと呼び、平面視で屈折光学素子31LOに重なるセル領域20aをセル領域20aLOと呼び、互いに区別する。セル領域20aUPは上側用のセル領域であり、セル領域20aLOは下側用のセル領域である。セル領域20aUPとセル領域20aLOとを区別しない場合、単にセル領域20aと呼ぶ。また、屈折光学素子31UPと屈折光学素子31LOとは、例えば、X方向及びY方向を含む二次元平面において一列ずつ交互に配置されていても良い。 In the refractive optical element 31, the size of the area occupied by the second portion 33 in a planar view is the same as the size of the area occupied by the first portion 32. Of the two rows and two columns of refractive optical elements 31, the two on the right side of the paper are refractive optical elements 31UP, and the two on the left side of the paper are refractive optical elements 31LO. When the refractive optical elements 31UP and 31LO are not distinguished from each other, they are simply called refractive optical elements 31. In addition, the pixel 3 that overlaps the refractive optical element 31UP in a planar view is called pixel 3UP, and the pixel 3 that overlaps the refractive optical element 31LO in a planar view is called pixel 3LO, and they are distinguished from each other. When the pixel 3UP and the pixel 3LO are not distinguished from each other, they are simply called pixel 3. Similarly, the cell region 20a that overlaps the refractive optical element 31UP in plan view is called the cell region 20aUP, and the cell region 20a that overlaps the refractive optical element 31LO in plan view is called the cell region 20aLO, and they are distinguished from each other. The cell region 20aUP is the upper cell region, and the cell region 20aLO is the lower cell region. When there is no distinction between the cell region 20aUP and the cell region 20aLO, they are simply called the cell region 20a. In addition, the refractive optical element 31UP and the refractive optical element 31LO may be arranged alternately in a row on a two-dimensional plane including the X direction and the Y direction, for example.

屈折光学素子31UPは、第1部分32が下側(光電変換素子PD2寄りの位置)に配置されていて、第2部分33が上側(光電変換素子PD1寄りの位置)に配置されている。屈折光学素子31UPに光が入射すると、入射した光が進む速度は、第1部分32と第2部分33とのうち屈折率が高い第2部分33において第1部分32より遅くなる。これにより、光電変換素子PD1及び光電変換素子PD2のうちの光電変換素子PD1へ向けて光が導かれる。 The refractive optical element 31UP has a first portion 32 disposed on the lower side (closer to the photoelectric conversion element PD2) and a second portion 33 disposed on the upper side (closer to the photoelectric conversion element PD1). When light is incident on the refractive optical element 31UP, the speed at which the incident light travels is slower in the second portion 33, which has a higher refractive index than in the first portion 32. This allows the light to be guided toward the photoelectric conversion element PD1, one of the photoelectric conversion elements PD1 and PD2.

屈折光学素子31LOは、第2部分33が下側(光電変換素子PD2寄りの位置)に配置されていて、第1部分32が上側(光電変換素子PD1寄りの位置)に配置されている。屈折光学素子31LOに光が入射すると、入射した光が進む速度は、第1部分32と第2部分33とのうち屈折率が高い第2部分33において第1部分32より遅くなる。これにより、光電変換素子PD1及び光電変換素子PD2のうちの光電変換素子PD2へ向けて光が導かれる。 The refractive optical element 31LO has the second portion 33 disposed on the lower side (closer to the photoelectric conversion element PD2) and the first portion 32 disposed on the upper side (closer to the photoelectric conversion element PD1). When light is incident on the refractive optical element 31LO, the speed at which the incident light travels is slower in the second portion 33, which has a higher refractive index than in the first portion 32. This allows the light to be directed toward the photoelectric conversion element PD2, one of the photoelectric conversion elements PD1 and PD2.

この第1実施形態の変形例1に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modified example 1 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above.

また、本技術の第1実施形態の変形例1に係る光検出装置1では、第1方向がY方向であるので、光電変換素子PD1の出力と光電変換素子PD2の出力との間の位相差をY方向に沿って求めることができる。 In addition, in the photodetector 1 according to the first modification of the first embodiment of the present technology, since the first direction is the Y direction, the phase difference between the output of the photoelectric conversion element PD1 and the output of the photoelectric conversion element PD2 can be obtained along the Y direction.

<変形例2>
第1実施形態に係る光検出装置1では、図4Cに示すように、第1部分32と第2部分33とがX方向に沿って並べて配置され、第1実施形態の変形例1に係る光検出装置1では、図6に示すように、第1部分32と第2部分33とがY方向に沿って並べて配置されていたが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例2に係る光検出装置1は、図7に示すように、第1部分32と第2部分33とがX方向に沿って並べて配置された領域と、Y方向に沿って並べて配置された領域とを有している。
<Modification 2>
In the photodetector 1 according to the first embodiment, the first portion 32 and the second portion 33 are arranged side by side along the X direction as shown in Fig. 4C, and in the photodetector 1 according to the first modification of the first embodiment, the first portion 32 and the second portion 33 are arranged side by side along the Y direction as shown in Fig. 6, but the present technology is not limited to this. The photodetector 1 according to the second modification of the first embodiment has a region where the first portion 32 and the second portion 33 are arranged side by side along the X direction and a region where they are arranged side by side along the Y direction as shown in Fig. 7.

図7に示す例では、これには限定されないが、例えば、2行2列の屈折光学素子31のうち、右上に屈折光学素子31UPが配置され、右下に屈折光学素子31Rが配置され、左上に屈折光学素子31Lが配置され、左下に屈折光学素子31LOが配置されている。また、本変形例では、屈折光学素子31L,31Rに重なるセル領域20aL,20aRにおいては、光電変換素子PD2,PD1がX方向に沿って並べて配置されている。そして、屈折光学素子31UP,31LOに重なるセル領域20aUP,20aLOにおいては、光電変換素子PD2,PD1がY方向に沿って並べて配置されている。なお、本変形例では、X方向とY方向とのうちの一方が第1方向であり、他方が第2方向である。 In the example shown in FIG. 7, although not limited thereto, for example, of the refractive optical elements 31 arranged in two rows and two columns, the refractive optical element 31UP is arranged in the upper right, the refractive optical element 31R is arranged in the lower right, the refractive optical element 31L is arranged in the upper left, and the refractive optical element 31LO is arranged in the lower left. In addition, in this modified example, in the cell regions 20aL and 20aR overlapping the refractive optical elements 31L and 31R, the photoelectric conversion elements PD2 and PD1 are arranged side by side along the X direction. In the cell regions 20aUP and 20aLO overlapping the refractive optical elements 31UP and 31LO, the photoelectric conversion elements PD2 and PD1 are arranged side by side along the Y direction. In addition, in this modified example, one of the X direction and the Y direction is the first direction, and the other is the second direction.

この第1実施形態の変形例2に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1、及び上述の第1実施形態の変形例1に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modified example 2 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above and the light detection device 1 according to modified example 1 of the first embodiment described above.

また、本技術の第1実施形態の変形例2に係る光検出装置1では、光電変換素子PD1の出力と光電変換素子PD2の出力との間の位相差を、X方向及びY方向の両方に沿って求めることができる。 In addition, in the photodetector 1 according to the second modification of the first embodiment of the present technology, the phase difference between the output of the photoelectric conversion element PD1 and the output of the photoelectric conversion element PD2 can be obtained along both the X direction and the Y direction.

<変形例3>
第1実施形態の変形例3に係る光検出装置1は、図8Aに示すようにX方向及びY方向の両方向に沿って屈折光学素子31Lを並べて配置した領域と、図8Bに示すようにX方向及びY方向の両方向に沿って屈折光学素子31Rを並べて配置した領域とを有している。
<Modification 3>
The photodetector 1 according to the third modification of the first embodiment has an area in which refractive optical elements 31L are arranged side by side along both the X direction and the Y direction as shown in FIG. 8A, and an area in which refractive optical elements 31R are arranged side by side along both the X direction and the Y direction as shown in FIG. 8B.

この第1実施形態の変形例3に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to the third modification of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above.

<変形例4>
第1実施形態の変形例4に係る光検出装置1は、図9Aに示すようにX方向及びY方向の両方向に沿って屈折光学素子31UPを並べて配置した領域と、図9Bに示すようにX方向及びY方向の両方向に沿って屈折光学素子31LOを並べて配置した領域とを有している。
<Modification 4>
The photodetector 1 according to the fourth modification of the first embodiment has an area in which refractive optical elements 31UP are arranged side by side along both the X direction and the Y direction as shown in FIG. 9A, and an area in which refractive optical elements 31LO are arranged side by side along both the X direction and the Y direction as shown in FIG. 9B.

この第1実施形態の変形例4に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1、及び上述の第1実施形態の変形例1に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this fourth modification of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above and the light detection device 1 according to the first modification of the first embodiment described above.

<変形例5>
第1実施形態の変形例5に係る光検出装置1は、図10Aに示すように屈折光学素子31LOと屈折光学素子31Lとを並べて配置した領域と、図10Bに示すように屈折光学素子31UPと屈折光学素子31Rとを並べて配置した領域とを有している。
<Modification 5>
The photodetector 1 relating to the fifth variant of the first embodiment has an area in which the refractive optical element 31LO and the refractive optical element 31L are arranged side by side as shown in FIG. 10A, and an area in which the refractive optical element 31UP and the refractive optical element 31R are arranged side by side as shown in FIG. 10B.

この第1実施形態の変形例5に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1、及び第1実施形態の変形例2に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modified example 5 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment and the light detection device 1 according to modified example 2 of the first embodiment.

<変形例6>
第1実施形態に係る光検出装置1では、図4Cに示すように、屈折光学素子31において、平面視で、第2部分33が占める領域の大きさは、第1部分32が占める領域の大きさと同じであったが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例6に係る光検出装置1では、図11に示すように、屈折光学素子31において、平面視で、第2部分33が占める領域の大きさを、第1部分32が占める領域の大きさとは異なる大きさに設けている。より具体的には、第2部分33が占める領域の大きさを、第1部分32が占める領域の大きさより大きく設けている。
<Modification 6>
In the photodetector 1 according to the first embodiment, as shown in Fig. 4C, the size of the area occupied by the second portion 33 in the refractive optical element 31 in a plan view is the same as the size of the area occupied by the first portion 32, but the present technology is not limited to this. In the photodetector 1 according to the sixth modification of the first embodiment, as shown in Fig. 11, the size of the area occupied by the second portion 33 in the refractive optical element 31 in a plan view is set to be different from the size of the area occupied by the first portion 32. More specifically, the size of the area occupied by the second portion 33 is set to be larger than the size of the area occupied by the first portion 32.

屈折光学素子31において、平面視で、第2部分33は、第1方向(X方向)に沿って第1部分32へ向けて広げられている。そのため、屈折光学素子31において、第2部分33は、セル領域20aの平面視における中央部に重なる領域が、第1部分32より多くなっている。 In the refractive optical element 31, the second portion 33 is expanded toward the first portion 32 along the first direction (X direction) in a plan view. Therefore, in the refractive optical element 31, the area of the second portion 33 that overlaps with the center of the cell region 20a in a plan view is larger than that of the first portion 32.

この第1実施形態の変形例6に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The photodetector 1 according to this sixth modification of the first embodiment can achieve the same effects as the photodetector 1 according to the first embodiment described above.

また、本技術の第1実施形態の変形例6に係る光検出装置1の屈折光学素子31では、平面視で、第1部分32より屈折率が大きい第2部分33が占める領域の大きさを、第1部分32が占める領域の大きさより大きく設けたので、より多くの光が第2部分33を通過し、第2部分33と平面視で重なる方の光電変換素子PDへ向けてより多くの光を導くことができる。 In addition, in the refractive optical element 31 of the light detection device 1 according to the sixth variant of the first embodiment of the present technology, the size of the area occupied by the second portion 33, which has a higher refractive index than the first portion 32, is set to be larger than the size of the area occupied by the first portion 32 in a planar view, so that more light passes through the second portion 33 and can be guided toward the photoelectric conversion element PD that overlaps with the second portion 33 in a planar view.

また、第1実施形態の変形例6に係る光検出装置1では、第2部分33は、セル領域20aの平面視における中央部に重なる領域が、第1部分32より多い構成である。セル領域20aの平面視における中央部は最も光が当たる集光ポイントである。そのような集光ポイントに重なる領域を第2部分33において第1部分32より増やすことにより、平面視で第2部分33と重なる方の光電変換素子PDへ向けてより多くの光を導くことができる。 In addition, in the light detection device 1 according to the sixth modified example of the first embodiment, the second portion 33 is configured so that the area overlapping with the center of the cell region 20a in a planar view is greater than that of the first portion 32. The center of the cell region 20a in a planar view is the light collection point where most light hits. By increasing the area overlapping with such a light collection point in the second portion 33 compared to the first portion 32, more light can be guided toward the photoelectric conversion element PD that overlaps with the second portion 33 in a planar view.

<変形例7>
第1実施形態に係る光検出装置1では、図4Cに示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との境界が直線状(一直線)であったが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例7に係る光検出装置1では、図12に示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との境界が直線状ではなく曲がっている。
<Modification 7>
In the photodetector 1 according to the first embodiment, the boundary between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31 is linear (straight line) as shown in Fig. 4C, but the present technology is not limited to this. In the photodetector 1 according to the seventh modification of the first embodiment, the boundary between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31 is curved rather than linear as shown in Fig. 12.

また、第1実施形態の変形例7に係る光検出装置1では、図12に示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との境界において、第2部分33は、平面視で、第1方向(X方向)に直交する第2方向(Y方向)における中央部が端部より第1部分32側に位置している。より具体的には、第2部分33は、平面視で、Y方向における中央部が三角形状をなして第1部分32へ向けて突出している。そして、第2部分33の、Y方向における中央部が第1部分32へ向けて突出した結果、屈折光学素子31において、第2部分33は、セル領域20aの平面視における中央部に重なる領域が、第1部分32より多くなっている。 In the light detection device 1 according to the seventh modified example of the first embodiment, as shown in FIG. 12, at the boundary between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31, the center portion of the second portion 33 in the second direction (Y direction) perpendicular to the first direction (X direction) is located closer to the first portion 32 than the end portion in a plan view. More specifically, the center portion of the second portion 33 in the Y direction protrudes toward the first portion 32 in a triangular shape in a plan view. As a result of the center portion of the second portion 33 in the Y direction protruding toward the first portion 32, the second portion 33 in the refractive optical element 31 has a larger area overlapping the center portion of the cell region 20a in a plan view than the first portion 32.

この第1実施形態の変形例7に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to the seventh modified example of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above.

また、本技術の第1実施形態の変形例7に係る光検出装置1では、第2部分33がセル領域20aの平面視における中央部に重なる領域を、第1部分32より増やすことにより、平面視で第2部分33と重なる方の光電変換素子PDへ向けてより多くの光を導くことができる。 In addition, in the photodetector 1 according to the seventh modification of the first embodiment of the present technology, the area where the second portion 33 overlaps with the center of the cell region 20a in a planar view is increased from the first portion 32, so that more light can be guided toward the photoelectric conversion element PD that overlaps with the second portion 33 in a planar view.

<変形例8>
第1実施形態の変形例8に係る光検出装置1では、図13に示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との境界が直線状ではなく曲がっている。また、第1実施形態の変形例8に係る光検出装置1では、図13に示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との境界において、第1部分32は、平面視で、第1方向(X方向)に直交する第2方向(Y方向)における中央部が端部より第2部分33側に位置している。より具体的には、第1部分32は、平面視で、Y方向における中央部が三角形状をなして第2部分33へ向けて突出している。また、本変形例では、第2部分33が占める領域の大きさを、第1部分32が占める領域の大きさより小さく設けている。これにより、光を曲げる角度を小さく調整することができる。
<Modification 8>
In the light detection device 1 according to the eighth modified example of the first embodiment, as shown in FIG. 13, the boundary between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31 is curved rather than linear. In addition, in the light detection device 1 according to the eighth modified example of the first embodiment, as shown in FIG. 13, at the boundary between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31, the center portion of the first portion 32 in the second direction (Y direction) perpendicular to the first direction (X direction) is located closer to the second portion 33 than the end portion in a plan view. More specifically, the center portion of the first portion 32 in the Y direction in a plan view protrudes toward the second portion 33 in a triangular shape. In addition, in this modified example, the size of the area occupied by the second portion 33 is set smaller than the size of the area occupied by the first portion 32. This allows the angle at which light is bent to be adjusted to be smaller.

この第1実施形態の変形例8に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modification 8 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above.

<変形例9>
第1実施形態の変形例9に係る光検出装置1では、図14に示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との境界が直線状ではなく曲がっている。また、第1実施形態の変形例9に係る光検出装置1では、図14に示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との境界において、第2部分33は、平面視で、第1方向(X方向)に直交する第2方向(Y方向)における中央部が端部より第1部分32側に位置している。より具体的には、第2部分33は、平面視で、Y方向における中央部が台形形状をなして第1部分32へ向けて突出している。そして、第2部分33の、Y方向における中央部が第1部分32へ向けて突出した結果、屈折光学素子31において、第2部分33は、セル領域20aの平面視における中央部に重なる領域が、第1部分32より多くなっている。
<Modification 9>
In the photodetector 1 according to the 9th modification of the first embodiment, as shown in FIG. 14, the boundary between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31 is curved rather than linear. In the photodetector 1 according to the 9th modification of the first embodiment, as shown in FIG. 14, at the boundary between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31, the center portion of the second portion 33 in the second direction (Y direction) perpendicular to the first direction (X direction) is located closer to the first portion 32 than the end portion in a plan view. More specifically, the center portion of the second portion 33 in the Y direction in a plan view forms a trapezoidal shape and protrudes toward the first portion 32. As a result of the center portion of the second portion 33 in the Y direction protruding toward the first portion 32, in the refractive optical element 31, the second portion 33 has a larger area overlapping the center portion of the cell region 20a in a plan view than the first portion 32.

この第1実施形態の変形例9に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modification 9 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above.

また、本技術の第1実施形態の変形例9に係る光検出装置1では、第2部分33がセル領域20aの平面視における中央部に重なる領域を、第1部分32より増やすことにより、平面視で第2部分33と重なる方の光電変換素子PDへ向けてより多くの光を導くことができる。 In addition, in the light detection device 1 according to the ninth variant of the first embodiment of the present technology, the area where the second portion 33 overlaps with the center of the cell region 20a in a planar view is increased from the first portion 32, so that more light can be guided toward the photoelectric conversion element PD that overlaps with the second portion 33 in a planar view.

<変形例10>
第1実施形態の変形例10に係る光検出装置1では、図15に示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との境界が直線状ではなく曲がっている。また、第1実施形態の変形例10に係る光検出装置1では、図15に示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との境界において、第1部分32は、平面視で、第1方向(X方向)に直交する第2方向(Y方向)における中央部が端部より第2部分33側に位置している。より具体的には、第1部分32は、平面視で、Y方向における中央部が台形形状をなして第2部分33へ向けて突出している。また、本変形例では、第2部分33が占める領域の大きさを、第1部分32が占める領域の大きさより小さく設けている。これにより、光を曲げる角度を小さく調整することができる。
<Modification 10>
In the light detection device 1 according to the modification 10 of the first embodiment, as shown in FIG. 15, the boundary between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31 is curved rather than linear. Also, in the light detection device 1 according to the modification 10 of the first embodiment, as shown in FIG. 15, at the boundary between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31, the center portion of the first portion 32 in the second direction (Y direction) perpendicular to the first direction (X direction) is located closer to the second portion 33 than the end portion in a plan view. More specifically, the center portion of the first portion 32 in the Y direction in a plan view forms a trapezoidal shape and protrudes toward the second portion 33. Also, in this modification, the size of the area occupied by the second portion 33 is set smaller than the size of the area occupied by the first portion 32. This allows the angle at which light is bent to be adjusted to be smaller.

この第1実施形態の変形例10に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modification 10 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above.

<変形例11>
第1実施形態の変形例11に係る光検出装置1では、図16に示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との境界が直線状ではなく円弧状に徐々に曲がっている。また、第1実施形態の変形例11に係る光検出装置1では、図16に示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との境界において、第2部分33は、平面視で、第1方向(X方向)に直交する第2方向(Y方向)における中央部が端部より第1部分32側に位置している。より具体的には、第2部分33は、平面視で、Y方向における中央部が楕円の円弧状の形状をなして第1部分32へ向けて突出している。そして、第2部分33の、Y方向における中央部が第1部分32へ向けて突出した結果、屈折光学素子31において、第2部分33は、セル領域20aの平面視における中央部に重なる領域が、第1部分32より多くなっている。
<Modification 11>
In the photodetector 1 according to the eleventh modification of the first embodiment, as shown in Fig. 16, the boundary between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31 is gradually curved in an arc shape rather than a straight line shape. In the photodetector 1 according to the eleventh modification of the first embodiment, as shown in Fig. 16, at the boundary between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31, the center portion of the second portion 33 in the second direction (Y direction) perpendicular to the first direction (X direction) is located closer to the first portion 32 than the end portion in a plan view. More specifically, the center portion of the second portion 33 in the Y direction in a plan view forms an elliptical arc shape and protrudes toward the first portion 32. Furthermore, as a result of the central portion of the second portion 33 in the Y direction protruding toward the first portion 32, in the refractive optical element 31, the second portion 33 has a larger area overlapping with the central portion of the cell region 20a in a planar view than the first portion 32.

この第1実施形態の変形例11に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 11 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例11に係る光検出装置1では、第2部分33がセル領域20aの平面視における中央部に重なる領域を、第1部分32より増やすことにより、平面視で第2部分33と重なる方の光電変換素子PDへ向けてより多くの光を導くことができる。 In addition, in the photodetector 1 according to variant 11 of the first embodiment of the present technology, the area where the second portion 33 overlaps with the center of the cell region 20a in a planar view is increased from the first portion 32, so that more light can be guided toward the photoelectric conversion element PD that overlaps with the second portion 33 in a planar view.

<変形例12>
第1実施形態の変形例12に係る光検出装置1では、図17に示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との境界が直線状ではなく円弧状に徐々に曲がっていても良い。また、第1実施形態の変形例12に係る光検出装置1では、図17に示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との境界において、第1部分32は、平面視で、第1方向(X方向)に直交する第2方向(Y方向)における中央部が端部より第2部分33側に位置している。より具体的には、第1部分32は、平面視で、Y方向における中央部が楕円の円弧状の形状をなして第2部分33へ向けて突出している。また、本変形例では、第2部分33が占める領域の大きさを、第1部分32が占める領域の大きさより小さく設けている。これにより、光を曲げる角度を小さく調整することができる。
<Modification 12>
In the light detection device 1 according to the modified example 12 of the first embodiment, as shown in FIG. 17, the boundary between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31 may be gradually curved in an arc shape instead of a straight line. Also, in the light detection device 1 according to the modified example 12 of the first embodiment, as shown in FIG. 17, at the boundary between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31, the center portion of the first portion 32 in the second direction (Y direction) perpendicular to the first direction (X direction) is located closer to the second portion 33 side than the end portion in a plan view. More specifically, the center portion of the first portion 32 in the Y direction in a plan view forms an elliptical arc shape and protrudes toward the second portion 33. Also, in this modified example, the size of the area occupied by the second portion 33 is set smaller than the size of the area occupied by the first portion 32. This allows the angle at which light is bent to be adjusted to be smaller.

この第1実施形態の変形例12に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modification 12 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above.

<変形例13>
第1実施形態に係る光検出装置1では、例えば図4A及び図4Bに示すように、第1部分32と第2部分33とが周期的に配置されていたが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例13に係る光検出装置1では、図4C、図6、図7、図8A、図8B、図9A、図9B、図10A、及び図10B等に示す第1部分32と第2部分33との配置パターンのうち、少なくとも2つ以上のパターン組み合わせても良い。
<Modification 13>
In the photodetector 1 according to the first embodiment, the first portions 32 and the second portions 33 are periodically arranged as shown in, for example, Figures 4A and 4B, but the present technology is not limited to this. In the photodetector 1 according to the modification 13 of the first embodiment, at least two or more patterns of arrangement of the first portions 32 and the second portions 33 shown in, for example, Figures 4C, 6, 7, 8A, 8B, 9A, 9B, 10A, and 10B may be combined.

この第1実施形態の変形例13に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 13 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

<変形例14>
第1実施形態に係る光検出装置1では、図4Aに示すように第1部分32と第2部分33とが互いに接していたが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例14に係る光検出装置1では、図18A及び図18Bに示すように、第1部分32と第2部分33との間に隙間がある。
<Modification 14>
In the photodetector 1 according to the first embodiment, the first portion 32 and the second portion 33 are in contact with each other as shown in Fig. 4A, but the present technology is not limited to this. In the photodetector 1 according to the fourteenth modification of the first embodiment, a gap is provided between the first portion 32 and the second portion 33 as shown in Figs. 18A and 18B.

製造方法によっては、第1部分32と第2部分33との間に隙間が生じる場合がある。隙間は、第1部分32と第2部分33との間にある。より具体的には、隙間は、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33との間と、屈折光学素子31同士の間と、にある。隙間には、第3部分34が設けられていて、第1部分32と第2部分33との間は、第3部分34により隔てられている。第3部分34の屈折率である第3屈折率n3は、第1屈折率n1及び第2屈折率n2とは異なる(n3≠n1,n2)。より具体的には、第3屈折率n3は、第1屈折率n1より大きく、且つ第2屈折率n2より小さい値である(n1<n3<n2)。例えば、第1屈折率n1=1.24であり、第2屈折率n2=1.9である場合に、第3屈折率n3=1.4の酸化シリコン(SiO)を第3部分34として設けることができる。光検出装置1は、このような第3部分34を備える。 Depending on the manufacturing method, a gap may occur between the first portion 32 and the second portion 33. The gap is between the first portion 32 and the second portion 33. More specifically, the gap is between the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31, and between the refractive optical elements 31. A third portion 34 is provided in the gap, and the first portion 32 and the second portion 33 are separated by the third portion 34. The third refractive index n3, which is the refractive index of the third portion 34, is different from the first refractive index n1 and the second refractive index n2 (n3 ≠ n1, n2). More specifically, the third refractive index n3 is a value larger than the first refractive index n1 and smaller than the second refractive index n2 (n1 < n3 < n2). For example, when the first refractive index n1=1.24 and the second refractive index n2=1.9, silicon oxide (SiO 2 ) having a third refractive index n3=1.4 can be provided as the third portion 34. The photodetector 1 includes such a third portion 34.

この第1実施形態の変形例14に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 14 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例14に係る光検出装置1では、第1部分32と第2部分33との間に、第1屈折率n1と第2屈折率n2との間の値である第3屈折率n3を有する第3部分34が介在している。そのため、第1部分32から第2屈折率n2へ向けて屈折率が徐々に高くなるので、画素3に入射した光の波面の回転が滑らかになる。 In addition, in the light detection device 1 according to the modification 14 of the first embodiment of the present technology, a third portion 34 having a third refractive index n3, which is a value between the first refractive index n1 and the second refractive index n2, is interposed between the first portion 32 and the second portion 33. Therefore, the refractive index gradually increases from the first portion 32 to the second refractive index n2, so that the rotation of the wavefront of the light incident on the pixel 3 becomes smooth.

なお、第1部分32と第2部分33との間に隙間は、製造方法上の理由以外に、設計して設けることができる。また、第3部分34と絶縁膜m2とを別々に形成しても良いし、一緒に形成しても良い。 The gap between the first portion 32 and the second portion 33 can be designed for reasons other than those related to the manufacturing method. The third portion 34 and the insulating film m2 can be formed separately or together.

<変形例15>
上述の第1実施形態の変形例14に係る光検出装置1では、図18A及び図18Bに示すように、全ての第1部分32と第2部分33との間に第3部分34が設けられていたが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例15に係る光検出装置1では、図19A及び図19Bに示すように、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33とは互いに接していて、第3部分34は、屈折光学素子31同士の間の隙間のみに設けられている。より具体的には、隙間は、一の屈折光学素子31が有する第1部分32と、一の屈折光学素子31に隣り合う他の一の屈折光学素子31が有する第2部分33との間にある。第1部分32と第2部分33との間に他の媒質があると散乱の原因になる可能性がある。そのため、同じ一の屈折光学素子31に属する第1部分32と第2部分33とを互いに接するように設けている。
<Modification 15>
In the light detection device 1 according to the above-mentioned modified example 14 of the first embodiment, as shown in Figs. 18A and 18B, the third portion 34 is provided between all the first portions 32 and the second portions 33, but the present technology is not limited thereto. In the light detection device 1 according to the modified example 15 of the first embodiment, as shown in Figs. 19A and 19B, the first portions 32 and the second portions 33 belonging to the same refractive optical element 31 are in contact with each other, and the third portions 34 are provided only in the gaps between the refractive optical elements 31. More specifically, the gap is between the first portion 32 of the refractive optical element 31 and the second portion 33 of another refractive optical element 31 adjacent to the refractive optical element 31. If there is another medium between the first portion 32 and the second portion 33, this may cause scattering. Therefore, the first portion 32 and the second portion 33 belonging to the same refractive optical element 31 are provided so as to be in contact with each other.

この第1実施形態の変形例15に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modified example 15 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例15に係る光検出装置1では、屈折光学素子31において第1部分32と第2部分33とが接しているので、第1部分32と第2部分33との間に生じる散乱を抑制することができる。 In addition, in the light detection device 1 according to variant 15 of the first embodiment of the present technology, the first portion 32 and the second portion 33 are in contact with each other in the refractive optical element 31, so that scattering occurring between the first portion 32 and the second portion 33 can be suppressed.

<変形例16>
上述の第1実施形態の変形例14に係る光検出装置1、及び第1実施形態の変形例15に係る光検出装置1では、第3部分34は酸化シリコン製であったが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例16に係る光検出装置1では、図20に示すように、第3部分34が酸窒化シリコン(SiON)又は樹脂材料製である。なお、本変形例における屈折光学素子31の平面図は、材料が異なる違いがあるものの、上述の図18Bと同じである。
<Modification 16>
In the photodetector 1 according to the modification 14 of the first embodiment and the photodetector 1 according to the modification 15 of the first embodiment described above, the third portion 34 is made of silicon oxide, but the present technology is not limited to this. In the photodetector 1 according to the modification 16 of the first embodiment, the third portion 34 is made of silicon oxynitride (SiON) or a resin material, as shown in Fig. 20. Note that the plan view of the refractive optical element 31 in this modification is the same as Fig. 18B described above, although the material is different.

この第1実施形態の変形例16に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 16 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

<変形例17>
第1実施形態に係る光検出装置1では、図4Aに示すように、屈折光学素子層30は、厚み方向において、半導体層20の光入射面(第2の面S2)とカラーフィルタ層40との間に設けられていたが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例17に係る光検出装置1では、図21に示すように、光検出装置1に入射した光の光路中の異なる位置に屈折光学素子層30を配置している。より具体的には、屈折光学素子層30は、厚み方向において、カラーフィルタ層40とオンチップレンズ層50との間に設けられている。
<Modification 17>
In the photodetection device 1 according to the first embodiment, as shown in Fig. 4A, the refractive optical element layer 30 is provided between the light incident surface (second surface S2) of the semiconductor layer 20 and the color filter layer 40 in the thickness direction, but the present technology is not limited to this. In the photodetection device 1 according to the seventeenth modification of the first embodiment, as shown in Fig. 21, the refractive optical element layer 30 is disposed at a different position in the optical path of the light incident on the photodetection device 1. More specifically, the refractive optical element layer 30 is provided between the color filter layer 40 and the on-chip lens layer 50 in the thickness direction.

この第1実施形態の変形例17に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modification 17 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above.

<変形例18>
第1実施形態に係る光検出装置1では、図4Aに示すように第1部分32及び第2部分33の縦断面形状は方形であったが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例18に係る光検出装置1では、図22に示すように、第1部分32及び第2部分33の縦断面形状はテーパー形状であっても良い。なお、第2部分33は、カラーフィルタ層40寄りの部分の幅が半導体層20寄りの部分の幅より狭いテーパー形状である。
<Modification 18>
In the photodetector 1 according to the first embodiment, the first portion 32 and the second portion 33 have a rectangular cross-sectional shape as shown in Fig. 4A, but the present technology is not limited to this. In the photodetector 1 according to the eighteenth modification of the first embodiment, the first portion 32 and the second portion 33 may have a tapered cross-sectional shape as shown in Fig. 22. Note that the second portion 33 has a tapered shape in which the width of the portion closer to the color filter layer 40 is narrower than the width of the portion closer to the semiconductor layer 20.

この第1実施形態の変形例18に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 18 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

なお、図23に示すように、第2部分33は、カラーフィルタ層40寄りの部分の幅が半導体層20寄りの部分の幅より広いテーパー形状であっても良い。 As shown in FIG. 23, the second portion 33 may have a tapered shape in which the width of the portion closer to the color filter layer 40 is wider than the width of the portion closer to the semiconductor layer 20.

<変形例19>
第1実施形態の変形例19に係る光検出装置1では、図24に示すように、屈折光学素子層30の半導体層20側にエッチングストッパ層m3を備えていても良い。屈折光学素子層30を形成する際に、絶縁膜m1の露出面にエッチングストッパ層m3を成膜し、エッチングストッパ層m3の露出面に第1部分32を構成する材料を成膜する。その後、公知のリソグラフィ技術を用いてマスクパターンを形成する。マスクパターンは、平面視で第1部分32を形成する部分を覆い、第2部分33を形成する部分に開口を有する。そして、公知のエッチング技術を用いて、第1部分32を構成する材料のうちマスクパターンの開口から露出した部分を、選択されたエッチャントを用いてエッチングし、除去する。エッチングストッパ層m3を構成する材料として、選択されたエッチャントに対するエッチングレートが、第1部分32を構成する材料に対するエッチングレートより低い材料を選ぶ。エッチングストッパ層m3を構成する材料として、例えば、窒化シリコン(Si)及び酸化ハフニウム(HfO)等を挙げることができる。その後、マスクパターンを除去する。そして、第1部分32を構成する材料が除去された部分を埋めるように、第2部分33を構成する材料を成膜する。その後、化学機械研磨(Chemical Mechanical polishing,CMP)法を用いて、第2部分33を構成する材料のうち余分な部分を除去して、図24に示す屈折光学素子層30を得る。
<Modification 19>
In the photodetector 1 according to the modification 19 of the first embodiment, as shown in FIG. 24, an etching stopper layer m3 may be provided on the semiconductor layer 20 side of the refractive optical element layer 30. When forming the refractive optical element layer 30, the etching stopper layer m3 is formed on the exposed surface of the insulating film m1, and a material constituting the first portion 32 is formed on the exposed surface of the etching stopper layer m3. Then, a mask pattern is formed using a known lithography technique. The mask pattern covers the portion forming the first portion 32 in a plan view, and has an opening in the portion forming the second portion 33. Then, using a known etching technique, the portion of the material constituting the first portion 32 that is exposed from the opening of the mask pattern is etched and removed using a selected etchant. As the material constituting the etching stopper layer m3, a material whose etching rate for the selected etchant is lower than the etching rate for the material constituting the first portion 32 is selected. As the material constituting the etching stopper layer m3, for example, silicon nitride (Si 3 N 4 ) and hafnium oxide (HfO 2 ) can be mentioned. Thereafter, the mask pattern is removed. Then, a film of material constituting the second portion 33 is formed so as to fill in the portion from which the material constituting the first portion 32 has been removed. Thereafter, excess portions of the material constituting the second portion 33 are removed by chemical mechanical polishing (CMP) to obtain the refractive optical element layer 30 shown in FIG.

この第1実施形態の変形例19に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 19 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例19に係る光検出装置1では、エッチングストッパ層m3より半導体層20側に位置する材料がエッチングされるのを抑制できる。 In addition, in the photodetector 1 according to the modification 19 of the first embodiment of the present technology, etching of the material located on the semiconductor layer 20 side of the etching stopper layer m3 can be suppressed.

なお、本変形例では、第1部分32を構成する材料と第2部分33を構成する材料とのうち、第1部分32を構成する材料を先に成膜していたが、第2部分33を構成する材料を先に成膜しても良い。また、本変形例で説明した製造方法により、より具体的にはエッチングを行うことにより、変形例18に係る図22及び図23に描いたテーパー形状の第1部分32及び第2部分33を得ることもできる。 In this modification, the material constituting the first portion 32 is deposited first, but the material constituting the second portion 33 may be deposited first. In addition, by using the manufacturing method described in this modification, more specifically by performing etching, the tapered first portion 32 and second portion 33 depicted in FIG. 22 and FIG. 23 according to modification 18 can also be obtained.

<変形例20>
第1実施形態の変形例20に係る光検出装置1では、図25に示すように、反射防止膜m4,m5を有していても良い。反射防止膜m4は屈折光学素子層30の絶縁膜m1側の面に設けられていて、反射防止膜m5は屈折光学素子層30のカラーフィルタ層40側の面に設けられている。屈折率の高い材料が存在すると、光が反射されて反射光として逆方向に進み、フレアが生じる可能性がある。そのため、反射光を打ち消すために反射防止膜m4,m5を設けている。反射防止膜m4,m5を構成する材料は、公知の材料であって良く、反射設計に基づいて選択すれば良い。
<Modification 20>
The light detection device 1 according to the modification 20 of the first embodiment may have anti-reflection films m4 and m5 as shown in FIG. 25. The anti-reflection film m4 is provided on the surface of the refractive optical element layer 30 on the insulating film m1 side, and the anti-reflection film m5 is provided on the surface of the refractive optical element layer 30 on the color filter layer 40 side. If a material with a high refractive index is present, the light may be reflected and travel in the opposite direction as reflected light, which may cause flare. Therefore, the anti-reflection films m4 and m5 are provided to cancel the reflected light. The material constituting the anti-reflection films m4 and m5 may be a known material and may be selected based on the reflection design.

この第1実施形態の変形例20に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 20 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例20に係る光検出装置1では、フレアを抑制できる。なお、反射防止膜は、反射防止膜m4,m5の一方のみを設ける構成であっても良い。 Furthermore, in the light detection device 1 according to the modification 20 of the first embodiment of the present technology, flare can be suppressed. Note that the anti-reflection film may be configured to include only one of the anti-reflection films m4 and m5.

<変形例21>
第1実施形態に係る光検出装置1では、図4Aに示すように第1部分32及び第2部分33の厚みは、同じであったが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例21に係る光検出装置1では、図26A及び図26Bに示すように、第1部分32及び第2部分33の厚みが異なっていても良い。図26Aでは、第1部分32の厚みが第2部分33の厚みより大きい。そして、図26Bでは、第2部分33の厚みが第1部分32の厚みより大きい。
<Modification 21>
In the photodetector 1 according to the first embodiment, the first portion 32 and the second portion 33 have the same thickness as shown in Fig. 4A, but the present technology is not limited to this. In the photodetector 1 according to the twenty-first modification of the first embodiment, the first portion 32 and the second portion 33 may have different thicknesses as shown in Figs. 26A and 26B. In Fig. 26A, the thickness of the first portion 32 is greater than the thickness of the second portion 33. In Fig. 26B, the thickness of the second portion 33 is greater than the thickness of the first portion 32.

例えば、第1部分32と第2部分33とを個別に公知のエッチング技術を用いて形成する際には、図26Aに示すように、第1部分32と第2部分33とに厚み方向に段差が生じる場合がある。また、図26Bに示すように、第2部分33の厚みを意図して大きく設けることにより、第2部分33における通過光の光路が長くなり、平面視で第2部分33と重なる方の光電変換素子PDへ向けてより多くの光を導くことができる。反対に、第2部分33の厚みを意図して小さく設けることにより、光を曲げる角度を小さくすることができる。 For example, when the first portion 32 and the second portion 33 are formed separately using a known etching technique, a step may occur between the first portion 32 and the second portion 33 in the thickness direction, as shown in FIG. 26A. Also, as shown in FIG. 26B, by intentionally making the thickness of the second portion 33 large, the optical path of the light passing through the second portion 33 becomes longer, and more light can be guided toward the photoelectric conversion element PD that overlaps with the second portion 33 in a planar view. Conversely, by intentionally making the thickness of the second portion 33 small, the angle at which the light is bent can be reduced.

この第1実施形態の変形例21に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 21 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例21に係る光検出装置1では、第1部分32及び第2部分33の厚みを異ならせることにより、光の曲がり角度の様々な設計が可能になる。 In addition, in the light detection device 1 according to the modification 21 of the first embodiment of the present technology, the thicknesses of the first portion 32 and the second portion 33 are made different, which allows various designs of the bending angle of light.

<変形例22>
第1実施形態の変形例22に係る光検出装置1では、図27A及び図27Bに示すように、屈折光学素子31において、平面視で、第2部分33が占める領域の大きさと第1部分32が占める領域の大きさとを、画素領域2A(図1参照)における屈折光学素子31の像高位置に応じて異ならせている。なお、画素領域2Aの中央部が像高中心であり、像高中心から画素領域2Aの縁部へ向かう程、像高が高くなる。
<Modification 22>
27A and 27B, in the photodetector 1 according to the modification 22 of the first embodiment, in a plan view, the size of the area occupied by the second portion 33 and the size of the area occupied by the first portion 32 in the refractive optical element 31 are made to differ depending on the image height position of the refractive optical element 31 in the pixel region 2A (see FIG. 1). Note that the center of the pixel region 2A is the image height center, and the image height increases from the image height center toward the edge of the pixel region 2A.

図27A及び図27Bには、像高中心付近に配置された屈折光学素子31と、中像高位置近に配置された屈折光学素子31と、高像高位置付近に配置された屈折光学素子31と、を示している。中像高位置とは、像高中心と高像高位置との間の像高位置を示す。像高中心付近では、屈折光学素子31において、平面視で、第2部分33が占める領域の大きさは、第1部分32が占める領域の大きさと同じである。図27Aに矢印で示すように、像高が高い位置では、像高中心付近と比べて斜めに入射する光が多くなる。そこで、本変形例に係る光検出装置1では、像高が高くなる程、屈折光学素子31において、平面視で、第2部分33が占める領域の大きさを、第1部分32が占める領域の大きさより大きくしている。これにより、斜めに入射する光が多い像高が高い位置においても、平面視で第2部分33と重なる方の光電変換素子PDへ向けてより多くの光を導くことができ、像高位置によって分離比が大きく変化するのを抑制できる。 27A and 27B show a refractive optical element 31 arranged near the image height center, a refractive optical element 31 arranged near the medium image height position, and a refractive optical element 31 arranged near the high image height position. The medium image height position indicates an image height position between the image height center and the high image height position. Near the image height center, the size of the area occupied by the second part 33 in the refractive optical element 31 in a plan view is the same as the size of the area occupied by the first part 32. As shown by the arrow in FIG. 27A, at positions where the image height is high, more light is incident obliquely compared to near the image height center. Therefore, in the light detection device 1 according to this modified example, the higher the image height, the larger the size of the area occupied by the second part 33 in the refractive optical element 31 in a plan view is made larger than the size of the area occupied by the first part 32. This makes it possible to guide more light toward the photoelectric conversion element PD that overlaps with the second portion 33 in a plan view, even at positions with high image heights where there is a lot of obliquely incident light, and thus makes it possible to prevent the separation ratio from changing significantly depending on the image height position.

この第1実施形態の変形例22に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 22 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例22に係る光検出装置1では、屈折光学素子31を像高位置に応じた構成としているので、像高位置によって分離比が大きく変化するのを抑制できる。 In addition, in the light detection device 1 according to the modified example 22 of the first embodiment of the present technology, the refractive optical element 31 is configured according to the image height position, so that the separation ratio can be prevented from changing significantly depending on the image height position.

<変形例23>
第1実施形態に係る光検出装置1では、図4Gに示すように、区画構造22は不純物をイオン注入して得られた不純物区画構造であったが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例23では、図28に示すように、中央分離構造として、区画構造22の代わりに、平面視でY方向に沿って、区画壁25aと、区画構造22と、区画壁25bとをその順で設け、セル領域20aを半導体領域23と半導体領域24とに区画している。
<Modification 23>
In the photodetector 1 according to the first embodiment, as shown in Fig. 4G, the partition structure 22 is an impurity partition structure obtained by ion-implanting impurities, but the present technology is not limited to this. In a modification 23 of the first embodiment, as shown in Fig. 28, instead of the partition structure 22, a partition wall 25a, a partition structure 22, and a partition wall 25b are provided in this order along the Y direction in a plan view as a central separation structure, thereby partitioning the cell region 20a into a semiconductor region 23 and a semiconductor region 24.

区画壁25a,25bは、半導体層20に厚み方向に沿って溝を形成し、形成した溝内に区画材料を埋め込んだトレンチ構造である。区画壁25a及び区画壁25bは、平面視で互いに対向する位置に配置されていて、それぞれ一端が区画壁21に接続されている。そして、平面視で区画壁25aと区画壁25bとの間には、区画構造22が設けられている。 The partition walls 25a and 25b are trench structures in which a groove is formed in the thickness direction of the semiconductor layer 20 and a partition material is embedded in the formed groove. The partition walls 25a and 25b are disposed in positions facing each other in a plan view, and one end of each is connected to the partition wall 21. In addition, the partition structure 22 is provided between the partition walls 25a and 25b in a plan view.

区画壁25a,25bは、区画壁21と同じ区画材料で構成されている。例えば、区画壁21,25a,25bは、酸化シリコン(SiO)、又はAirギャップ(空壁)で構成されている。また、例えば、区画壁21,25a,25bは、上述の高屈折材料により構成されていても良い。 The partition walls 25a and 25b are made of the same partition material as the partition wall 21. For example, the partition walls 21, 25a, and 25b are made of silicon oxide (SiO 2 ) or an air gap (air wall). Also, for example, the partition walls 21, 25a, and 25b may be made of the above-mentioned high refractive index material.

また、区画壁25a,25bは、区画壁21と異なる区画材料で構成されていても良い。例えば、区画壁21が酸化シリコン(SiO)、又はAirギャップ(空壁)で構成されていて、区画壁25a,25bが上述の高屈折材料により構成されていても良い。 The partition walls 25a and 25b may be made of a different material from that of the partition wall 21. For example, the partition wall 21 may be made of silicon oxide (SiO 2 ) or an air gap (air wall), and the partition walls 25a and 25b may be made of the above-mentioned high refractive index material.

この第1実施形態の変形例23に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 23 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例23に係る光検出装置1では、区画壁21を酸化シリコン(SiO)、又はAirギャップ(空壁)で構成し、区画壁25a,25bを高屈折材料により構成している。区画壁25a,25bを高屈折材料により構成したので、シリコンとの屈折率差が大きくなるのを抑制でき、セル領域20aの中央部に照射された光が区画壁25a,25bにより大きく散乱されるのを抑制できる。そして、区画壁25a,25bにより大きく散乱されるのを抑制でき、区画壁21を酸化シリコン(SiO)、又はAirギャップ(空壁)で構成しているので、隣接する画素への混色、より具体的には異色用画素への混色を抑制することができる。 In the photodetector 1 according to the modification 23 of the first embodiment of the present technology, the partition wall 21 is made of silicon oxide (SiO 2 ) or an air gap (empty wall), and the partition walls 25a and 25b are made of a highly refractive material. Since the partition walls 25a and 25b are made of a highly refractive material, it is possible to suppress the refractive index difference with silicon from increasing, and it is possible to suppress the light irradiated to the center of the cell region 20a from being significantly scattered by the partition walls 25a and 25b. Since it is possible to suppress significant scattering by the partition walls 25a and 25b, and the partition wall 21 is made of silicon oxide (SiO 2 ) or an air gap (empty wall), it is possible to suppress color mixing with adjacent pixels, more specifically, color mixing with pixels for different colors.

<変形例24>
第1実施形態に係る光検出装置1では、図4Aに示すように、区画壁21は、Z方向に沿って、第1の面S1から第2の面S2まで延在していたが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例24に係る光検出装置1では、図29に示すように、区画壁21は第1の面S1まで達しておらず、区画壁21の第1の面S1側の端部と、第1の面S1との間には、区画構造26が設けられている。区画構造26は、半導体層20に不純物をイオン注入して得られた不純物区画構造である。
<Modification 24>
In the photodetector 1 according to the first embodiment, as shown in Fig. 4A, the partition wall 21 extends from the first surface S1 to the second surface S2 along the Z direction, but the present technology is not limited to this. In the photodetector 1 according to the modified example 24 of the first embodiment, as shown in Fig. 29, the partition wall 21 does not reach the first surface S1, and a partition structure 26 is provided between the end of the partition wall 21 on the first surface S1 side and the first surface S1. The partition structure 26 is an impurity partition structure obtained by ion-implanting an impurity into the semiconductor layer 20.

なお、1つのセル領域20aを第2の面S2側から観察した図は、図4Gと同じであっても良い。また、1つのセル領域20aを第2の面S2側から観察した図は、図28と同じであっても良く、その場合には、光検出装置1は、平面視でY方向に沿って、区画壁25aと、区画構造22と、区画壁25bとをその順で有する。また、区画壁21,25a,25bを構成する区画材料は、第1実施形態の変形例23で説明した通りである。 The view of one cell region 20a observed from the second surface S2 side may be the same as FIG. 4G. The view of one cell region 20a observed from the second surface S2 side may be the same as FIG. 28, in which case the light detection device 1 has partition wall 25a, partition structure 22, and partition wall 25b in that order along the Y direction in a plan view. The partition material constituting partition walls 21, 25a, and 25b is as described in modification 23 of the first embodiment.

この第1実施形態の変形例24に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1、及び上述の第1実施形態の変形例23に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modification 24 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above and the light detection device 1 according to modification 23 of the first embodiment described above.

<変形例25>
第1実施形態に係る光検出装置1では、図4Aに示すように、光電変換素子PD1と光電変換素子PD2との間を、不純物区画構造である区画構造22で区画していたが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例25に係る光検出装置1では、図30に示すように、光電変換素子PD1と光電変換素子PD2との間を、トレンチ構造である区画壁25cで区画している。中央分離構造である区画壁25cは、半導体層20に厚み方向に沿って溝を形成し、形成した溝内に区画材料を埋め込んだトレンチ構造を含む。区画壁25cは、図30に示す縦断面図において、Z方向に沿って第1の面S1から第2の面S2まで延在している。
<Modification 25>
In the photodetector 1 according to the first embodiment, as shown in FIG. 4A, the photoelectric conversion element PD1 and the photoelectric conversion element PD2 are partitioned by the partition structure 22, which is an impurity partition structure, but the present technology is not limited to this. In the photodetector 1 according to the modification 25 of the first embodiment, as shown in FIG. 30, the photoelectric conversion element PD1 and the photoelectric conversion element PD2 are partitioned by a partition wall 25c, which is a trench structure. The partition wall 25c, which is a central separation structure, includes a trench structure in which a groove is formed in the thickness direction of the semiconductor layer 20 and a partition material is embedded in the formed groove. In the vertical cross-sectional view shown in FIG. 30, the partition wall 25c extends from the first surface S1 to the second surface S2 along the Z direction.

区画壁25cは、区画壁21と同じ区画材料で構成されている。例えば、区画壁21,25cは、酸化シリコン(SiO)、又はAirギャップ(空壁)で構成されている。また、例えば、区画壁21,25cは、上述の高屈折材料により構成されていても良い。 The partition wall 25c is made of the same partition material as the partition wall 21. For example, the partition walls 21 and 25c are made of silicon oxide (SiO 2 ) or an air gap (air wall). Also, for example, the partition walls 21 and 25c may be made of the above-mentioned high refractive index material.

また、区画壁25cは、区画壁21と異なる区画材料で構成されていても良い。例えば、区画壁21が酸化シリコン(SiO)、又はAirギャップ(空壁)で構成されていて、区画壁25cが上述の高屈折材料により構成されていても良い。 Moreover, the partition wall 25c may be made of a different material from that of the partition wall 21. For example, the partition wall 21 may be made of silicon oxide (SiO 2 ) or an air gap (air wall), and the partition wall 25c may be made of the above-mentioned high refractive index material.

この第1実施形態の変形例24に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1、及び上述の第1実施形態の変形例23に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modification 24 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above and the light detection device 1 according to modification 23 of the first embodiment described above.

<変形例26>
本変形例では、第1実施形態の変形例25に係る光検出装置1が有する中央分離構造について、さらに詳細に説明する。第1実施形態の変形例26に係る光検出装置1では、図31に示すように、光検出装置1は、中央分離構造として、平面視でY方向に沿って、区画構造22と、区画壁25cと、区画構造22と、をその順で有する。すなわち、図31に示すように、区画壁25cは、平面視でY方向に沿った中央部のみに設けられている。なお、区画壁21,25cを構成する区画材料は、第1実施形態の変形例25で説明した通りである。なお、変形例25に係る図30は、本変形例に係る図31のA-A切断線に沿って断面視した図に相当する。
<Modification 26>
In this modification, the central separation structure of the light-detecting device 1 according to the modification 25 of the first embodiment will be described in more detail. In the light-detecting device 1 according to the modification 26 of the first embodiment, as shown in FIG. 31, the light-detecting device 1 has a partition structure 22, a partition wall 25c, and a partition structure 22 in that order along the Y direction in a plan view as a central separation structure. That is, as shown in FIG. 31, the partition wall 25c is provided only in the center along the Y direction in a plan view. The partition material constituting the partition walls 21 and 25c is as described in the modification 25 of the first embodiment. FIG. 30 according to the modification 25 corresponds to a cross-sectional view taken along the A-A cutting line in FIG. 31 according to this modification.

この第1実施形態の変形例26に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1、及び上述の第1実施形態の変形例25に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modification 26 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above and the light detection device 1 according to modification 25 of the first embodiment described above.

<変形例27>
本変形例では、第1実施形態の変形例25に係る光検出装置1が有する中央分離構造について、さらに詳細に説明する。第1実施形態の変形例27に係る光検出装置1では、図32に示すように、光検出装置1は、中央分離構造として、平面視でY方向に沿って、区画壁25cと区画構造22とを有する。区画壁25cは、平面視でY方向に沿った一方の端部が区画壁21に接続されている。なお、区画壁21,25cを構成する区画材料は、第1実施形態の変形例25で説明した通りである。なお、変形例25に係る図30は、本変形例に係る図32のA-A切断線に沿って断面視した図に相当する。
<Modification 27>
In this modification, the central separation structure of the light-detecting device 1 according to the modification 25 of the first embodiment will be described in more detail. In the light-detecting device 1 according to the modification 27 of the first embodiment, as shown in FIG. 32, the light-detecting device 1 has a partition wall 25c and a partition structure 22 along the Y direction in a plan view as a central separation structure. One end of the partition wall 25c along the Y direction in a plan view is connected to the partition wall 21. The partition material constituting the partition walls 21 and 25c is as described in the modification 25 of the first embodiment. FIG. 30 according to the modification 25 corresponds to a cross-sectional view taken along the A-A cutting line in FIG. 32 according to this modification.

この第1実施形態の変形例27に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1、及び上述の第1実施形態の変形例25に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The photodetector 1 according to this modification 27 of the first embodiment can achieve the same effects as the photodetector 1 according to the first embodiment described above and the photodetector 1 according to modification 25 of the first embodiment described above.

<変形例28>
第1実施形態の変形例25に係る光検出装置1では、図30に示すように、区画壁21,25cは、Z方向に沿って、第1の面S1から第2の面S2まで延在していたが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例28に係る光検出装置1では、図33Aに示すように、区画壁21,25cは第1の面S1まで達していない。区画壁21の第1の面S1側の端部と、第1の面S1との間には、区画構造26が設けられている。区画壁25cの第1の面S1側の端部と、第1の面S1との間には、区画構造22が設けられている。なお、1つのセル領域20aを第2の面S2側から観察すると、区画壁25cは、図33Bに示すように、Y方向に沿って延在して区画壁21の互いに対向する部分に接続されている。また、1つのセル領域20aを第2の面S2側から観察した図は、図31及び図32のいずれかと同じであっても良い。また、区画壁21,25cを構成する区画材料は、第1実施形態の変形例25で説明した通りである。なお、図33Aは、図33B、図31、及び図32のA-A切断線に沿って断面視した図に相当する。
<Modification 28>
In the photodetector 1 according to the modified example 25 of the first embodiment, as shown in FIG. 30, the partition walls 21 and 25c extend from the first surface S1 to the second surface S2 along the Z direction, but the present technology is not limited thereto. In the photodetector 1 according to the modified example 28 of the first embodiment, as shown in FIG. 33A, the partition walls 21 and 25c do not reach the first surface S1. A partition structure 26 is provided between the end of the partition wall 21 on the first surface S1 side and the first surface S1. A partition structure 22 is provided between the end of the partition wall 25c on the first surface S1 side and the first surface S1. When one cell region 20a is observed from the second surface S2 side, the partition wall 25c extends along the Y direction and is connected to the mutually opposing portions of the partition wall 21 as shown in FIG. 33B. In addition, the view of one cell region 20a observed from the second surface S2 side may be the same as either FIG. 31 or FIG. 32. The partitioning material constituting the partition walls 21 and 25c is as described in the modified example 25 of the first embodiment. Note that Fig. 33A corresponds to a cross-sectional view taken along the line A-A in Figs. 33B, 31, and 32.

この第1実施形態の変形例28に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1、及び上述の第1実施形態の変形例25に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modification 28 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above and the light detection device 1 according to modification 25 of the first embodiment described above.

<変形例29>
第1実施形態の変形例25に係る光検出装置1では、図30に示すように、区画壁21,25cは、Z方向に沿って、第1の面S1から第2の面S2まで延在していたが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例29に係る光検出装置1では、図34に示すように、区画壁21と区画壁25cとのうち、区画壁21は第1の面S1から第2の面S2まで延在しているが、区画壁25cは第1の面S1まで達していない。区画壁25cの第1の面S1側の端部と、第1の面S1との間には、区画構造22が設けられている。なお、1つのセル領域20aを第2の面S2側から観察した図は、図33B、図31、及び図32のいずれかと同じである。また、区画壁21,25cを構成する区画材料は、第1実施形態の変形例25で説明した通りである。なお、図34は、図33B、図31、及び図32のA-A切断線に沿って断面視した図に相当する。
<Modification 29>
In the photodetector 1 according to the modified example 25 of the first embodiment, as shown in FIG. 30, the partition walls 21 and 25c extend from the first surface S1 to the second surface S2 along the Z direction, but the present technology is not limited thereto. In the photodetector 1 according to the modified example 29 of the first embodiment, as shown in FIG. 34, among the partition wall 21 and the partition wall 25c, the partition wall 21 extends from the first surface S1 to the second surface S2, but the partition wall 25c does not reach the first surface S1. A partition structure 22 is provided between the end of the partition wall 25c on the first surface S1 side and the first surface S1. Note that the view of one cell region 20a observed from the second surface S2 side is the same as any one of FIG. 33B, FIG. 31, and FIG. 32. In addition, the partition material constituting the partition walls 21 and 25c is as described in the modified example 25 of the first embodiment. 34 corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 33B, FIG. 31, and FIG.

この第1実施形態の変形例29に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1、及び上述の第1実施形態の変形例25に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modification 29 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment described above and the light detection device 1 according to modification 25 of the first embodiment described above.

<変形例30>
第1実施形態の変形例30に係る光検出装置1では、区画壁21の区画材料として、導電材料を用いても良い。また、区画壁25a,25b,25cの区画材料として、導電材料を用いても良い。より具体的には、区画材料として、金属材料、半導体材料、及び透明導電体等を用いても良い。トレンチ構造の区画材料として導電性材料を用いる場合、半導体層20との間に絶縁膜を設けて絶縁する。金属材料として、例えば、窒化チタン(TiN)を用いることができる。半導体材料として、例えば、ポリシリコンを用いることができる。また、透明導電体として、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム(InO)等を挙げることができる。
<Modification 30>
In the photodetector 1 according to the modification 30 of the first embodiment, a conductive material may be used as the partitioning material of the partition wall 21. A conductive material may also be used as the partitioning material of the partition walls 25a, 25b, and 25c. More specifically, a metal material, a semiconductor material, a transparent conductor, or the like may be used as the partitioning material. When a conductive material is used as the partitioning material of the trench structure, an insulating film is provided between the conductive material and the semiconductor layer 20 to insulate the conductive material. For example, titanium nitride (TiN) may be used as the metal material. For example, polysilicon may be used as the semiconductor material. For example, indium tin oxide (ITO), indium oxide (InO), or the like may be used as the transparent conductor.

この第1実施形態の変形例30に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 30 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例30に係る光検出装置1では、区画壁21に対してバイアス電圧を印加することにより、ピニングを強化することができる。 In addition, in the photodetector 1 according to variant 30 of the first embodiment of the present technology, pinning can be strengthened by applying a bias voltage to the partition wall 21.

<変形例31>
第1実施形態の変形例31に係る光検出装置1は、図35に示すように、カラーフィルタ層40のオンチップレンズ層50側の面に積層された保護膜m6を有していても良い。保護膜m6は、例えば、カラーフィルタ層40の区画壁42を形成する際に、製造方法上必要となる場合がある。また、保護膜m6は、カラーフィルタ層40に水分等が侵入するのを抑制するために設けられて、信頼性を向上させることができる。保護膜m6を構成する材料として、例えば、酸窒化シリコン(SiON)、酸化シリコン(SiO)、及び酸化アルミニウム(Al)等を挙げることができる。
<Modification 31>
35, the photodetector 1 according to the modification 31 of the first embodiment may have a protective film m6 laminated on the surface of the color filter layer 40 on the on-chip lens layer 50 side. The protective film m6 may be required in the manufacturing method, for example, when forming the partition wall 42 of the color filter layer 40. The protective film m6 is provided to suppress the intrusion of moisture and the like into the color filter layer 40, thereby improving reliability. Examples of materials constituting the protective film m6 include silicon oxynitride (SiON), silicon oxide (SiO 2 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

この第1実施形態の変形例31に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 31 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

<変形例32>
第1実施形態の変形例32に係る光検出装置1では、図36に示すように、区画壁42のZ方向に沿った寸法は、カラーフィルタ41のZ方向に沿った寸法より小さい。より具体的には、区画壁42のオンチップレンズ層50側の面は、カラーフィルタ41のオンチップレンズ層50側の面より半導体層20側に窪んだ位置にある。そして、区画壁42のオンチップレンズ層50側の面が窪むことによりカラーフィルタ41同士の間に形成された領域43内には、マイクロレンズ51を構成する材料と同じ材料が埋め込まれている。
<Modification 32>
36 , in the photodetector 1 according to the modification 32 of the first embodiment, the dimension of the partition wall 42 in the Z direction is smaller than the dimension of the color filter 41 in the Z direction. More specifically, the surface of the partition wall 42 on the on-chip lens layer 50 side is recessed toward the semiconductor layer 20 side from the surface of the color filter 41 on the on-chip lens layer 50 side. The same material as that constituting the microlens 51 is embedded in the region 43 formed between the color filters 41 by the recession of the surface of the partition wall 42 on the on-chip lens layer 50 side.

この第1実施形態の変形例32に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 32 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例32に係る光検出装置1では、製造法上の制約を低くすることができる。 In addition, the optical detection device 1 according to variant 32 of the first embodiment of the present technology can reduce the constraints on the manufacturing method.

<変形例33>
第1実施形態の変形例33に係る光検出装置1では、図37に示すように、区画壁42を屈折光学素子層30内まで延在させている。より具体的には、区画壁42は屈折光学素子層30を貫通している。また、上述の変形例32と同様に、区画壁42のオンチップレンズ層50側の面は、カラーフィルタ41のオンチップレンズ層50側の面より半導体層20側に窪んだ位置にある。そして、区画壁42のオンチップレンズ層50側の面が窪むことによりカラーフィルタ41同士の間に形成された領域43内には、マイクロレンズ51を構成する材料と同じ材料が埋め込まれている。
<Modification 33>
37, in the photodetector 1 according to the modification 33 of the first embodiment, the partition walls 42 extend into the refractive optical element layer 30. More specifically, the partition walls 42 penetrate the refractive optical element layer 30. As in the above-described modification 32, the surface of the partition wall 42 on the on-chip lens layer 50 side is recessed toward the semiconductor layer 20 side from the surface of the color filter 41 on the on-chip lens layer 50 side. The same material as that constituting the microlenses 51 is embedded in the region 43 formed between the color filters 41 by the recession of the surface of the partition wall 42 on the on-chip lens layer 50 side.

この第1実施形態の変形例33に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 33 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例33に係る光検出装置1では、屈折率が低い材料からなる区画壁42を屈折光学素子層30内まで延在させているので、Z方向に沿って半導体層20により近い位置においても光を集光することができ、導波効果を高めることができる。 In addition, in the light detection device 1 according to variant 33 of the first embodiment of the present technology, the partition wall 42 made of a material with a low refractive index extends into the refractive optical element layer 30, so that light can be focused even at a position closer to the semiconductor layer 20 along the Z direction, thereby enhancing the waveguiding effect.

<変形例34>
第1実施形態の変形例34に係る光検出装置1では、図38A及び図38Bに示すように、半導体層20側におけるカラーフィルタ41同士の間の隙間、すなわち区画壁42と絶縁膜m1との間に遮光部60を設けている。図38Bは、図38Aの部分拡大図である。遮光部60は、図38Bに示すように、複数層の遮光材料を含んでいても良い。図38Bに示す例では、遮光部60は、窒化チタン(TiN)からなる第1層61と、チタン(Ti)からなる第2層62と、タングステン(W)からなる第3層63との三層構造を有する。
<Modification 34>
In the photodetector 1 according to the modification 34 of the first embodiment, as shown in Figs. 38A and 38B, a light-shielding portion 60 is provided in the gap between the color filters 41 on the semiconductor layer 20 side, that is, between the partition wall 42 and the insulating film m1. Fig. 38B is a partial enlarged view of Fig. 38A. As shown in Fig. 38B, the light-shielding portion 60 may include a plurality of layers of light-shielding material. In the example shown in Fig. 38B, the light-shielding portion 60 has a three-layer structure including a first layer 61 made of titanium nitride (TiN), a second layer 62 made of titanium (Ti), and a third layer 63 made of tungsten (W).

この第1実施形態の変形例34に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 34 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例34に係る光検出装置1では、遮光部60を設けているので、カラーフィルタ41同士の間で光が隣のカラーフィルタに入射するのを抑制できる。例えば、緑色用のカラーフィルタ41から赤色用のカラーフィルタ41に光が入射するのを抑制できる。 In addition, in the light detection device 1 according to the modification 34 of the first embodiment of the present technology, the light shielding portion 60 is provided, so that it is possible to prevent light from being incident on an adjacent color filter between the color filters 41. For example, it is possible to prevent light from being incident on the red color filter 41 from the green color filter 41.

<変形例35>
第1実施形態の変形例35に係る光検出装置1では、図39に示すように、遮光部60を半導体層20内に埋めている。より具体的には、遮光部60少なくとも一部を、画素3同士の間(分離領域20b)において半導体層20内に埋めている。なお、遮光部60の構成については、上述の変形例34において説明した通りである。
<Modification 35>
39 , in the photodetector 1 according to the modification 35 of the first embodiment, the light-shielding portion 60 is embedded in the semiconductor layer 20. More specifically, at least a part of the light-shielding portion 60 is embedded in the semiconductor layer 20 between the pixels 3 (separation region 20b). The configuration of the light-shielding portion 60 is as described in the above modification 34.

この第1実施形態の変形例35に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 35 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例35に係る光検出装置1では、遮光部60を半導体層20内に埋めているので、たとえ第2部分33のように屈折率が高い部材を設けた場合であっても、迷光を遮ることができる。 In addition, in the light detection device 1 according to variant example 35 of the first embodiment of the present technology, the light shielding portion 60 is embedded in the semiconductor layer 20, so that stray light can be blocked even if a material with a high refractive index such as the second portion 33 is provided.

<変形例36>
第1実施形態の変形例36に係る光検出装置1は、上述の第1実施形態の変形例33と変形例35との組み合わせである。第1実施形態の変形例36に係る光検出装置1は、図40に示すように、区画壁42を屈折光学素子層30内まで延在させている。より具体的には、区画壁42は屈折光学素子層30を貫通している。また、区画壁42のオンチップレンズ層50側の面は、カラーフィルタ41のオンチップレンズ層50側の面より半導体層20側に窪んだ位置にある。そして、区画壁42のオンチップレンズ層50側の面が窪むことによりカラーフィルタ41同士の間に形成された領域43内には、マイクロレンズ51を構成する材料と同じ材料が埋め込まれている。そして、遮光部60少なくとも一部を、画素3同士の間(分離領域20b)において半導体層20内に埋めている。なお、遮光部60の構成については、上述の変形例34において説明した通りである。
<Modification 36>
The photodetector 1 according to the modification 36 of the first embodiment is a combination of the modification 33 and the modification 35 of the first embodiment. In the photodetector 1 according to the modification 36 of the first embodiment, as shown in FIG. 40, the partition wall 42 is extended into the refractive optical element layer 30. More specifically, the partition wall 42 penetrates the refractive optical element layer 30. The surface of the partition wall 42 on the on-chip lens layer 50 side is recessed toward the semiconductor layer 20 side from the surface of the color filter 41 on the on-chip lens layer 50 side. The same material as that constituting the microlens 51 is embedded in the region 43 formed between the color filters 41 by recessing the surface of the partition wall 42 on the on-chip lens layer 50 side. At least a part of the light shielding portion 60 is embedded in the semiconductor layer 20 between the pixels 3 (separation region 20b). The configuration of the light shielding portion 60 is as described in the modification 34 above.

この第1実施形態の変形例36に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1、上述の第1実施形態の変形例33に係る光検出装置1、及び上述の第1実施形態の変形例35に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modified example 36 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above, the light detection device 1 according to modified example 33 of the first embodiment described above, and the light detection device 1 according to modified example 35 of the first embodiment described above can be obtained.

<変形例37>
第1実施形態の変形例37に係る光検出装置1では、図41に示すように、遮光部60は、水平方向沿って、屈折光学素子31と並んで設けられている。より具体的には、遮光部60は、屈折光学素子31同士の間に設けられている。
<Modification 37>
41 , in the photodetector 1 according to the modification 37 of the first embodiment, the light-shielding portion 60 is provided alongside the refractive optical elements 31 along the horizontal direction. More specifically, the light-shielding portion 60 is provided between the refractive optical elements 31.

この第1実施形態の変形例37に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 37 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例37に係る光検出装置1では、迷光を遮り、混色を抑制することができる。 In addition, the light detection device 1 according to variant 37 of the first embodiment of the present technology can block stray light and suppress color mixing.

<変形例38>
第1実施形態に係る光検出装置1では、図4Aに示すオンチップレンズ層50は、屈折率nが、例えば、1.5以上、1.6以下(1.5≦n≦1.6)程度の材料製であったが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例38に係る光検出装置1では、図4Aに示すオンチップレンズ層50は、それより屈折率が高い材料製である。本変形例のオンチップレンズ層50は、屈折率nが、例えば、1.7以上、2.0以下(1.7≦n≦2.0)程度の材料製であっても良い。屈折率が高い材料としては、例えば、窒化シリコン(Si)、高屈折率樹脂材等を挙げることができる。
<Modification 38>
In the photodetector 1 according to the first embodiment, the on-chip lens layer 50 shown in FIG. 4A is made of a material having a refractive index n of, for example, 1.5 or more and 1.6 or less (1.5≦n≦1.6), but the present technology is not limited to this. In the photodetector 1 according to the modification 38 of the first embodiment, the on-chip lens layer 50 shown in FIG. 4A is made of a material having a higher refractive index. The on-chip lens layer 50 of this modification may be made of a material having a refractive index n of, for example, 1.7 or more and 2.0 or less (1.7≦n≦2.0). Examples of materials having a high refractive index include silicon nitride (Si 3 N 4 ) and high refractive index resin materials.

この第1実施形態の変形例38に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 38 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例38に係る光検出装置1では、オンチップレンズ層50の屈折率が高くなるので、マイクロレンズ51の集光能力を高めることができ、集光スポットが大きくなるのを抑制できる。 In addition, in the photodetector 1 according to variant example 38 of the first embodiment of the present technology, the refractive index of the on-chip lens layer 50 is increased, so that the light-gathering ability of the microlenses 51 can be improved and the size of the focused spot can be prevented from becoming large.

<変形例39>
第1実施形態の変形例39に係る光検出装置1では、図42に示すように、オンチップレンズ層50の代わりにメタサーフェス光学素子70を有している。メタサーフェス光学素子70は、平面視で幅方向に互いに間隔を空けて配列された構造体71を複数有している。構造体71は、カラーフィルタ41の色毎にその厚みや配列のピッチが設計されている。構造体71を構成する材料として、例えば、窒化シリコン(Si)、酸化チタン(TiO)、酸化タンタル(Ta)、酸化アルミニウム(Al)等を挙げることができる。
<Modification 39>
42, the photodetector 1 according to the modification 39 of the first embodiment has a metasurface optical element 70 instead of the on-chip lens layer 50. The metasurface optical element 70 has a plurality of structures 71 arranged at intervals in the width direction in a plan view. The thickness and arrangement pitch of the structures 71 are designed for each color of the color filter 41. Examples of materials constituting the structures 71 include silicon nitride (Si 3 N 4 ), titanium oxide (TiO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

この第1実施形態の変形例39に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 39 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例39に係る光検出装置1では、レンズの代わりにメタサーフェス光学素子70を設けて、より広い範囲から光を集めることができる。 In addition, in the light detection device 1 according to variant example 39 of the first embodiment of the present technology, a metasurface optical element 70 is provided instead of a lens, making it possible to collect light from a wider range.

<変形例40>
第1実施形態の変形例40に係る光検出装置1では、図43に示すように、赤色光用のフィルタRと、緑色光用のフィルタGと、青色光用のフィルタBとがベイヤー配列されている。この第1実施形態の変形例40に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。
<Modification 40>
In the photodetector 1 according to the modification 40 of the first embodiment, a red light filter R, a green light filter G, and a blue light filter B are arranged in a Bayer array as shown in Fig. 43. Even in the photodetector 1 according to the modification 40 of the first embodiment, the same effects as those of the photodetector 1 according to the above-described first embodiment can be obtained.

<変形例41>
第1実施形態の変形例41に係る光検出装置1では、図44に示すように、フィルタR,G,Bのそれぞれについて、同色のフィルタが3行3列の画素3のそれぞれに対して並べて配置されている。この第1実施形態の変形例41に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。
<Modification 41>
44, in the photodetector 1 according to the modification 41 of the first embodiment, for each of the filters R, G, and B, filters of the same color are arranged in a row and column for each of the pixels 3. Even in the photodetector 1 according to the modification 41 of the first embodiment, the same effect as that of the photodetector 1 according to the above-described first embodiment can be obtained.

<変形例42>
第1実施形態の変形例42に係る光検出装置1では、図45に示すように、フィルタR,G,Bのそれぞれについて、同色のフィルタが4行4列の画素3のそれぞれに対して並べて配置されている。この第1実施形態の変形例42に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。
<Modification 42>
45, in the photodetector 1 according to the modification 42 of the first embodiment, for each of the filters R, G, and B, filters of the same color are arranged in a row and four columns of pixels 3. Even in the photodetector 1 according to the modification 42 of the first embodiment, the same effect as that of the photodetector 1 according to the above-described first embodiment can be obtained.

<変形例43>
第1実施形態の変形例43に係る光検出装置1では、図46に示すように、カラーフィルタ41には、赤色光用のフィルタRと、緑色光用のフィルタGと、青色光用のフィルタBとに加えて、白光用のフィルタWがある。なお、図46においては、マイクロレンズ51の図示を省略している。この第1実施形態の変形例43に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。
<Modification 43>
In the photodetector 1 according to the modification 43 of the first embodiment, as shown in Fig. 46, the color filter 41 includes a filter R for red light, a filter G for green light, a filter B for blue light, and a filter W for white light. Note that the microlens 51 is not shown in Fig. 46. The photodetector 1 according to the modification 43 of the first embodiment can also provide the same effects as the photodetector 1 according to the above-described first embodiment.

<変形例44>
第1実施形態の変形例44に係る光検出装置1では、図47に示すように、カラーフィルタ41には、フィルタR,G,Bの代わりに、補色用のフィルタC,M,Yの3種類を有する。フィルタCはシアン用のフィルタであり、フィルタMはマゼンタ用のフィルタであり、フィルタYはイエロー用のフィルタである。なお、図47においては、マイクロレンズ51の図示を省略している。この第1実施形態の変形例44に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。
<Modification 44>
In the photodetector 1 according to the modification 44 of the first embodiment, as shown in Fig. 47, the color filter 41 has three types of complementary color filters C, M, and Y instead of filters R, G, and B. Filter C is a filter for cyan, filter M is a filter for magenta, and filter Y is a filter for yellow. Note that the microlenses 51 are not shown in Fig. 47. Even with the photodetector 1 according to the modification 44 of the first embodiment, the same effects as those of the photodetector 1 according to the above-described first embodiment can be obtained.

<変形例45>
第1実施形態の変形例45に係る光検出装置1では、図48に示すように、カラーフィルタ41には、緑色光用のフィルタGと、補色用のフィルタC,M,Yとの4種類がある。なお、図48においては、マイクロレンズ51の図示を省略している。この第1実施形態の変形例45に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。
<Modification 45>
In the photodetector 1 according to the modification 45 of the first embodiment, as shown in Fig. 48, the color filter 41 has four types: a filter G for green light and filters C, M, and Y for complementary colors. Note that the microlenses 51 are not shown in Fig. 48. Even with the photodetector 1 according to the modification 45 of the first embodiment, the same effects as those of the photodetector 1 according to the above-described first embodiment can be obtained.

<変形例46>
第1実施形態の変形例46に係る光検出装置1では、図49に示すように、カラーフィルタ41には、フィルタR,G,Bと、補色用のフィルタC,M,Yとの6種類がある。なお、図49においては、マイクロレンズ51の図示を省略している。この第1実施形態の変形例46に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。
<Modification 46>
In the photodetector 1 according to the modification 46 of the first embodiment, as shown in Fig. 49, the color filter 41 has six types of filters: R, G, and B, and complementary color filters C, M, and Y. Note that the microlenses 51 are not shown in Fig. 49. Even with the photodetector 1 according to the modification 46 of the first embodiment, the same effects as those of the photodetector 1 according to the above-described first embodiment can be obtained.

<変形例47>
第1実施形態の変形例47に係る光検出装置1では、図50に示すように、カラーフィルタ41には、フィルタR,G,Bと、補色用のフィルタC,M,Yとの6種類がある。また、それらのフィルタの配置は、変形例46の図49に示す配置と異なっている。なお、図50においては、マイクロレンズ51の図示を省略している。この第1実施形態の変形例47に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。
<Modification 47>
In the photodetector 1 according to the modification 47 of the first embodiment, as shown in Fig. 50, the color filter 41 has six types of filters: R, G, and B, and complementary color filters C, M, and Y. The arrangement of these filters is different from that shown in Fig. 49 of the modification 46. Note that the microlenses 51 are not shown in Fig. 50. The photodetector 1 according to the modification 47 of the first embodiment can also obtain the same effects as the photodetector 1 according to the above-described first embodiment.

<変形例48>
第1実施形態に係る光検出装置1では、図4Aに示すように、1つの画素3(セル領域20a)を2つのサブセル領域に分割し、画素3毎に光電変換素子PD1,PD2と屈折光学素子31の第1部分32及び第2部分33とを設けていたが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例48に係る光検出装置1では、図51A及び図51Bに示すように、画素3を分割せず、光電変換素子PD1と光電変換素子PD2とを別々の画素3(セル領域20a)に構成し、第1部分32と第2部分33とを別々の画素3(セル領域20a)に対して設けている。
<Modification 48>
In the photodetector 1 according to the first embodiment, as shown in Fig. 4A, one pixel 3 (cell region 20a) is divided into two sub-cell regions, and photoelectric conversion elements PD1 and PD2 and a first portion 32 and a second portion 33 of a refractive optical element 31 are provided for each pixel 3, but the present technology is not limited to this. In the photodetector 1 according to Modification 48 of the first embodiment, as shown in Figs. 51A and 51B, the pixel 3 is not divided, and the photoelectric conversion element PD1 and the photoelectric conversion element PD2 are configured in separate pixels 3 (cell regions 20a), and the first portion 32 and the second portion 33 are provided for the separate pixels 3 (cell regions 20a).

図51Cは、本変形例に係る4行4列の画素3を示している。図51Cに示すように、マイクロレンズ51及びカラーフィルタ41は、2行2列の画素3毎に1つ設けられている。マイクロレンズ51に重なる2行2列の画素3には、同一のカラーフィルタ41を透過した光が入射する。本変形例では、赤色光用のフィルタRと、緑色光用のフィルタGと、青色光用のフィルタBとが図示のように配列されている。カラーフィルタ41は、2行2列の4つの画素3毎に、異なる色が配置されている。図51Bに示すように、マイクロレンズ51に重なる2行2列の画素3は、2つの画素3L(セル領域20aL)と、2つの画素3R(セル領域20aR)とを含む。平面視で、2つのセル領域20aLの一方(紙面右側のセル領域)には第1部分32が重なり、他方(紙面左側のセル領域)には第2部分33が重なっている。同様に、平面視で、2つのセル領域20aRの一方(紙面左側のセル領域)には第1部分32が重なり、他方(紙面右側のセル領域)には第2部分33が重なっている。そのため、本変形例の2つのセル領域20aLが一対となり、第1実施形態の1つのセル領域20aLと同様に機能する。そして、本変形例の2つのセル領域20aRが一対となり、第1実施形態の1つのセル領域20aRと同様に機能する。 Figure 51C shows the pixels 3 of 4 rows and 4 columns according to this modified example. As shown in Figure 51C, one microlens 51 and one color filter 41 are provided for each pixel 3 of 2 rows and 2 columns. Light transmitted through the same color filter 41 is incident on the pixels 3 of 2 rows and 2 columns that overlap the microlens 51. In this modified example, a filter R for red light, a filter G for green light, and a filter B for blue light are arranged as shown in the figure. The color filters 41 are arranged in different colors for each of the four pixels 3 of 2 rows and 2 columns. As shown in Figure 51B, the pixels 3 of 2 rows and 2 columns that overlap the microlens 51 include two pixels 3L (cell regions 20aL) and two pixels 3R (cell regions 20aR). In a plan view, the first portion 32 overlaps one of the two cell regions 20aL (the cell region on the right side of the paper), and the second portion 33 overlaps the other (the cell region on the left side of the paper). Similarly, in a plan view, one of the two cell regions 20aR (the cell region on the left side of the page) is overlapped by the first portion 32, and the other (the cell region on the right side of the page) is overlapped by the second portion 33. Therefore, the two cell regions 20aL of this modified example form a pair and function in the same way as one cell region 20aL of the first embodiment. And, the two cell regions 20aR of this modified example form a pair and function in the same way as one cell region 20aR of the first embodiment.

この第1実施形態の変形例48に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 Even with the light detection device 1 according to this modification 48 of the first embodiment, the same effects as those of the light detection device 1 according to the first embodiment described above can be obtained.

また、本技術の第1実施形態の変形例48に係る光検出装置1では、1つの画素3(セル領域20a)を2つのサブセル領域に分割する必要が無いので、画素3がさらに微細化された場合であっても、位相差画素を構成できる。 In addition, in the photodetector 1 according to variant 48 of the first embodiment of the present technology, since there is no need to divide one pixel 3 (cell region 20a) into two sub-cell regions, a phase difference pixel can be configured even if the pixel 3 is further miniaturized.

<変形例49>
第1実施形態の変形例48に係る光検出装置1では、図51Cに示すようにカラーフィルタ41が配列されていたが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例49に係る光検出装置1では、図52に示すように、同色のフィルタが2行2列に並べて配置されていても良い。
<Modification 49>
In the photodetector 1 according to the modification 48 of the first embodiment, the color filters 41 are arranged as shown in Fig. 51C, but the present technology is not limited to this. In the photodetector 1 according to the modification 49 of the first embodiment, the filters of the same color may be arranged in two rows and two columns as shown in Fig. 52.

この第1実施形態の変形例49に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1、及び第1実施形態の変形例48に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modification 49 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment and the light detection device 1 according to modification 48 of the first embodiment.

<変形例50>
第1実施形態に係る光検出装置1の変形例48では、図51Cに示すように、マイクロレンズ51及びカラーフィルタ41は、2行2列の画素3毎に1つ設けられていたが、本技術はこれには限定されない。第1実施形態の変形例50に係る光検出装置1では、図53に示すように、マイクロレンズ51及びカラーフィルタ41は、1行2列の画素3毎に1つ設けられている。マイクロレンズ51に重なる1行2列の画素3には、同一のカラーフィルタ41を透過した光が入射する。なお、図53では、カラーフィルタ41の配置を1つのみ例示し、それ以外のカラーフィルタ41の配置は図示を省略している。
<Modification 50>
In the modified example 48 of the photodetection device 1 according to the first embodiment, as shown in Fig. 51C, one microlens 51 and one color filter 41 are provided for each pixel 3 in two rows and two columns, but the present technology is not limited to this. In the photodetection device 1 according to the modified example 50 of the first embodiment, as shown in Fig. 53, one microlens 51 and one color filter 41 are provided for each pixel 3 in one row and two columns. Light transmitted through the same color filter 41 is incident on the pixel 3 in the first row and second column that overlaps the microlens 51. Note that Fig. 53 illustrates only one arrangement of the color filter 41, and the arrangements of the other color filters 41 are not illustrated.

この第1実施形態の変形例50に係る光検出装置1であっても、上述の第1実施形態に係る光検出装置1、及び第1実施形態の変形例48に係る光検出装置1と同様の効果が得られる。 The light detection device 1 according to this modification 50 of the first embodiment can achieve the same effects as the light detection device 1 according to the first embodiment and the light detection device 1 according to modification 48 of the first embodiment.

[第2実施形態]
<1.電子機器への応用例>
図54は、本開示に係る技術を適用した固体撮像装置を有する電子機器の構成例を示すブロック図である。
[Second embodiment]
<1. Application examples to electronic devices>
FIG. 54 is a block diagram showing an example configuration of an electronic device having a solid-state imaging device to which the technology of the present disclosure is applied.

電子機器1000は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置や、スマートフォンやタブレット型端末等の携帯端末装置などの撮像機能を有する電子機器である。 The electronic device 1000 is, for example, an imaging device such as a digital still camera or video camera, or an electronic device with an imaging function such as a mobile terminal device such as a smartphone or tablet terminal.

電子機器1000は、光学系(光学レンズ)1011、撮像部1012、信号処理部1013、制御部1014、表示部1015、記録部1016、操作部1017、通信部1018、電源部1019、及び駆動部1020から構成される。また、電子機器1000において、信号処理部1013、制御部1014、表示部1015、記録部1016、操作部1017、通信部1018、及び電源部1019は、バス1021を介して相互に接続されている。 The electronic device 1000 is composed of an optical system (optical lens) 1011, an imaging unit 1012, a signal processing unit 1013, a control unit 1014, a display unit 1015, a recording unit 1016, an operation unit 1017, a communication unit 1018, a power supply unit 1019, and a drive unit 1020. In the electronic device 1000, the signal processing unit 1013, the control unit 1014, the display unit 1015, the recording unit 1016, the operation unit 1017, the communication unit 1018, and the power supply unit 1019 are connected to each other via a bus 1021.

光学系1011は、ズームレンズやフォーカスレンズ等から構成され、被写体からの光1022を集光する。光学系1011により集光された光(被写体光)は、撮像部1012に入射される。 The optical system 1011 is composed of a zoom lens, a focus lens, etc., and collects light 1022 from the subject. The light collected by the optical system 1011 (subject light) is incident on the imaging unit 1012.

撮像部1012は、本開示に係る技術を適用したイメージセンサ(上述の光検出装置1)等の固体撮像装置を含んで構成される。撮像部1012としてのイメージセンサは、光学系1011を介して受光した光(被写体光)を電気信号に光電変換し、その結果得られる信号を、信号処理部1013に供給する。 The imaging unit 1012 is configured to include a solid-state imaging device such as an image sensor (the above-mentioned light detection device 1) to which the technology disclosed herein is applied. The image sensor as the imaging unit 1012 photoelectrically converts light (subject light) received via the optical system 1011 into an electrical signal, and supplies the resulting signal to the signal processing unit 1013.

なお、このイメージセンサの画素アレイ部には、所定の配列パターンで規則的に配列された位相差画素が設けられている。本技術に係る位相差画素は、位相差検出を行うための信号を生成し、且つ、被写体光に応じた撮像画像を生成するための信号を生成可能な画素である。 The pixel array of this image sensor is provided with phase difference pixels that are regularly arranged in a predetermined array pattern. The phase difference pixels according to the present technology are pixels that can generate signals for detecting phase differences and generate signals for generating captured images according to subject light.

信号処理部1013は、撮像部1012から供給される信号を処理する信号処理回路である。例えば、信号処理部1013は、DSP(Digital Signal Processor)回路などとして構成される。 The signal processing unit 1013 is a signal processing circuit that processes the signal supplied from the imaging unit 1012. For example, the signal processing unit 1013 is configured as a DSP (Digital Signal Processor) circuit, etc.

信号処理部1013は、撮像部1012からの信号を処理して、静止画又は動画の画像データを生成し、表示部1015又は記録部1016に供給する。また、信号処理部1013は、撮像部1012(イメージセンサの位相差画素)からの信号に基づき、位相差を検出するためのデータ(位相差検出用データ)を生成し、制御部1014に供給する。 The signal processing unit 1013 processes the signal from the imaging unit 1012 to generate image data of a still image or a video, and supplies the image data to the display unit 1015 or the recording unit 1016. The signal processing unit 1013 also generates data for detecting a phase difference (phase difference detection data) based on the signal from the imaging unit 1012 (phase difference pixels of the image sensor), and supplies the data to the control unit 1014.

制御部1014は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やマイクロプロセッサなどとして構成される。制御部1014は、電子機器1000の各部の動作を制御する。 The control unit 1014 is configured, for example, as a CPU (Central Processing Unit) or a microprocessor. The control unit 1014 controls the operation of each part of the electronic device 1000.

表示部1015は、例えば、液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネル等の表示装置として構成される。表示部1015は、信号処理部1013から供給される画像データを処理し、撮像部1012により撮像された静止画又は動画を表示する。 The display unit 1015 is configured as a display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel. The display unit 1015 processes image data supplied from the signal processing unit 1013 and displays a still image or a video captured by the imaging unit 1012.

記録部1016は、例えば、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体として構成される。記録部1016は、信号処理部1013から供給される画像データを記録する。また、記録部1016は、制御部1014からの制御に従い、記録されている画像データを提供する。 The recording unit 1016 is configured as a recording medium such as a semiconductor memory or a hard disk. The recording unit 1016 records image data supplied from the signal processing unit 1013. The recording unit 1016 also provides the recorded image data under control of the control unit 1014.

操作部1017は、例えば、物理的なボタンのほか、表示部1015と組み合わせて、タッチパネルとして構成される。操作部1017は、ユーザによる操作に応じて、電子機器1000が有する各種の機能についての操作指令を出力する。制御部1014は、操作部1017から供給される操作指令に基づき、各部の動作を制御する。 The operation unit 1017 is configured as a touch panel in combination with the display unit 1015, in addition to physical buttons, for example. The operation unit 1017 outputs operation commands for various functions of the electronic device 1000 in response to operations by the user. The control unit 1014 controls the operation of each unit based on the operation commands supplied from the operation unit 1017.

通信部1018は、例えば、通信インターフェース回路などとして構成される。通信部1018は、所定の通信規格に従い、無線通信又は有線通信によって、外部の機器との間でデータのやりとりを行う。 The communication unit 1018 is configured, for example, as a communication interface circuit. The communication unit 1018 exchanges data with an external device via wireless or wired communication in accordance with a specific communication standard.

電源部1019は、信号処理部1013、制御部1014、表示部1015、記録部1016、操作部1017、及び通信部1018の動作電源となる各種の電源を、これらの供給対象に対して適宜供給する。 The power supply unit 1019 appropriately supplies various types of power to the signal processing unit 1013, control unit 1014, display unit 1015, recording unit 1016, operation unit 1017, and communication unit 1018 to these devices.

また、制御部1014は、信号処理部1013から供給される位相差検出用データに基づき、2つの画像の位相差を検出する。そして、制御部1014は、位相差の検出結果に基づき、フォーカスを合わせる対象の物体(合焦対象物)に対し、フォーカスが合っているかどうかを判定する。制御部1014は、合焦対象物にフォーカスが合っていない場合には、フォーカスのずれ量(デフォーカス量)を算出し、駆動部1020に供給する。 The control unit 1014 also detects the phase difference between the two images based on the phase difference detection data supplied from the signal processing unit 1013. Then, based on the phase difference detection result, the control unit 1014 determines whether the object to be focused on (focus target) is in focus. If the focus target is not in focus, the control unit 1014 calculates the amount of focus deviation (defocus amount) and supplies it to the drive unit 1020.

駆動部1020は、例えば、モータやアクチュエータ等から構成され、ズームレンズやフォーカスレンズ等からなる光学系1011を駆動する。 The drive unit 1020 is composed of, for example, a motor, an actuator, etc., and drives the optical system 1011, which is composed of a zoom lens, a focus lens, etc.

駆動部1020は、制御部1014から供給されるデフォーカス量に基づき、光学系1011のフォーカスレンズの駆動量を算出し、その駆動量に応じてフォーカスレンズを移動させる。なお、合焦対象物に対し、フォーカスが合っている場合には、駆動部1020は、フォーカスレンズの現在位置を維持させる。電子機器1000は、以上のように構成される。 The driving unit 1020 calculates the driving amount of the focus lens of the optical system 1011 based on the defocus amount supplied from the control unit 1014, and moves the focus lens according to the driving amount. When the focus is on the object to be focused, the driving unit 1020 maintains the current position of the focus lens. The electronic device 1000 is configured as described above.

本技術は、以上説明したように、イメージセンサ等の撮像部1012に適用される。具体的には、第1実施形態及びその変形例に係る光検出装置1は、撮像部1012に適用することができる。イメージセンサ等の撮像部1012に本技術を適用することで、たとえ画素を微細化した場合であっても、位相差画素の分離比が低下するのを抑制でき、オートフォーカス性能が低下するのを抑制できる。 As described above, the present technology is applied to the imaging unit 1012 such as an image sensor. Specifically, the light detection device 1 according to the first embodiment and its modified example can be applied to the imaging unit 1012. By applying the present technology to the imaging unit 1012 such as an image sensor, even if the pixels are miniaturized, it is possible to suppress a decrease in the separation ratio of the phase difference pixels and suppress a decrease in the autofocus performance.

<2.移動体への応用例>
本開示に係る技術(本技術)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。
2. Examples of applications to moving objects
The technology according to the present disclosure (the present technology) can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure may be realized as a device mounted on any type of moving body such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, a personal mobility device, an airplane, a drone, a ship, or a robot.

図55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。 Figure 55 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile object control system to which the technology disclosed herein can be applied.

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55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。 The vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001. In the example shown in FIG. 55, the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an outside vehicle information detection unit 12030, an inside vehicle information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050. In addition, the functional configuration of the integrated control unit 12050 includes a microcomputer 12051, an audio/video output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053.

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。 The drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs. For example, the drive system control unit 12010 functions as a control device for a drive force generating device for generating a drive force for the vehicle, such as an internal combustion engine or a drive motor, a drive force transmission mechanism for transmitting the drive force to the wheels, a steering mechanism for adjusting the steering angle of the vehicle, and a braking device for generating a braking force for the vehicle.

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。 The body system control unit 12020 controls the operation of various devices installed in the vehicle body according to various programs. For example, the body system control unit 12020 functions as a control device for a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or various lamps such as headlamps, tail lamps, brake lamps, turn signals, and fog lamps. In this case, radio waves or signals from various switches transmitted from a portable device that replaces a key can be input to the body system control unit 12020. The body system control unit 12020 accepts the input of these radio waves or signals and controls the vehicle's door lock device, power window device, lamps, etc.

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。 The outside-vehicle information detection unit 12030 detects information outside the vehicle equipped with the vehicle control system 12000. For example, the image capturing unit 12031 is connected to the outside-vehicle information detection unit 12030. The outside-vehicle information detection unit 12030 causes the image capturing unit 12031 to capture images outside the vehicle and receives the captured images. The outside-vehicle information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing for people, cars, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received images.

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。 The imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of light received. The imaging unit 12031 can output the electrical signal as an image, or as distance measurement information. The light received by the imaging unit 12031 may be visible light, or may be invisible light such as infrared light.

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。 The in-vehicle information detection unit 12040 detects information inside the vehicle. For example, a driver state detection unit 12041 that detects the state of the driver is connected to the in-vehicle information detection unit 12040. The driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 may calculate the driver's degree of fatigue or concentration based on the detection information input from the driver state detection unit 12041, or may determine whether the driver is dozing off.

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。 The microcomputer 12051 can calculate the control target values of the driving force generating device, steering mechanism, or braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040, and output a control command to the drive system control unit 12010. For example, the microcomputer 12051 can perform cooperative control aimed at realizing the functions of an ADAS (Advanced Driver Assistance System), including vehicle collision avoidance or impact mitigation, following driving based on the distance between vehicles, maintaining vehicle speed, vehicle collision warning, or vehicle lane departure warning.

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。 The microcomputer 12051 can also perform cooperative control for the purpose of autonomous driving, which allows the vehicle to travel autonomously without relying on the driver's operation, by controlling the driving force generating device, steering mechanism, braking device, etc. based on information about the surroundings of the vehicle acquired by the outside vehicle information detection unit 12030 or the inside vehicle information detection unit 12040.

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。 The microcomputer 12051 can also output control commands to the body system control unit 12020 based on information outside the vehicle acquired by the outside-vehicle information detection unit 12030. For example, the microcomputer 12051 can control the headlamps according to the position of a preceding vehicle or an oncoming vehicle detected by the outside-vehicle information detection unit 12030, and perform cooperative control aimed at preventing glare, such as switching high beams to low beams.

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55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。 The audio/image output unit 12052 transmits at least one output signal of audio and image to an output device capable of visually or audibly notifying the passengers of the vehicle or the outside of the vehicle of information. In the example of FIG. 55, an audio speaker 12061, a display unit 12062, and an instrument panel 12063 are exemplified as output devices. The display unit 12062 may include, for example, at least one of an on-board display and a head-up display.

図56は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。 Figure 56 shows an example of the installation position of the imaging unit 12031.

図56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。 In FIG. 56, vehicle 12100 has imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as imaging unit 12031.

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。 The imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided, for example, at the front nose, side mirrors, rear bumper, back door, and upper part of the windshield inside the vehicle cabin of the vehicle 12100. The imaging unit 12101 provided at the front nose and the imaging unit 12105 provided at the upper part of the windshield inside the vehicle cabin mainly acquire images of the front of the vehicle 12100. The imaging units 12102 and 12103 provided at the side mirrors mainly acquire images of the sides of the vehicle 12100. The imaging unit 12104 provided at the rear bumper or back door mainly acquires images of the rear of the vehicle 12100. The images of the front acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used to detect preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, etc.

なお、図56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。 In addition, FIG. 56 shows an example of the imaging ranges of the imaging units 12101 to 12104. Imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided on the front nose, imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided on the side mirrors, respectively, and imaging range 12114 indicates the imaging range of the imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door. For example, an overhead image of the vehicle 12100 viewed from above is obtained by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104.

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。 At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information. For example, at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera consisting of multiple imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.

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。 For example, the microcomputer 12051 can extract, as a preceding vehicle, the closest three-dimensional object on the path of the vehicle 12100 that is traveling in approximately the same direction as the vehicle 12100 at a predetermined speed (e.g., 0 km/h or faster) by calculating the distance to each three-dimensional object within the imaging range 12111 to 12114 and the change in this distance over time (relative speed with respect to the vehicle 12100) based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104. Furthermore, the microcomputer 12051 can set the distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic brake control (including follow-up stop control) and automatic acceleration control (including follow-up start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, which runs autonomously without relying on the driver's operation.

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。 For example, the microcomputer 12051 classifies and extracts three-dimensional object data on three-dimensional objects, such as two-wheeled vehicles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, utility poles, and other three-dimensional objects, based on the distance information obtained from the imaging units 12101 to 12104, and can use the data to automatically avoid obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into obstacles that are visible to the driver of the vehicle 12100 and obstacles that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 determines the collision risk, which indicates the risk of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or exceeds a set value and there is a possibility of a collision, the microcomputer 12051 can provide driving assistance for collision avoidance by outputting an alarm to the driver via the audio speaker 12061 or the display unit 12062, or by performing forced deceleration or avoidance steering via the drive system control unit 12010.

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。 At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays. For example, the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104. The recognition of such a pedestrian is performed, for example, by a procedure of extracting feature points in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras, and a procedure of performing pattern matching processing on a series of feature points that indicate the contour of an object to determine whether or not it is a pedestrian. When the microcomputer 12051 determines that a pedestrian is present in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 and recognizes the pedestrian, the audio/image output unit 12052 controls the display unit 12062 to superimpose a rectangular contour line for emphasis on the recognized pedestrian. The audio/image output unit 12052 may also control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.

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、上述の光検出装置1は、撮像部12031に適用することができる。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、たとえ画素を微細化した場合であっても、位相差画素の分離比が低下するのを抑制でき、オートフォーカス性能が低下するのを抑制できる。そのため、より見やすい撮影画像を得ることができる。 The above describes an example of a vehicle control system to which the technology according to the present disclosure can be applied. The technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 of the configuration described above. Specifically, the above-mentioned light detection device 1 can be applied to the imaging unit 12031. By applying the technology according to the present disclosure to the imaging unit 12031, even if the pixels are miniaturized, it is possible to suppress a decrease in the separation ratio of the phase difference pixels and a decrease in autofocus performance. As a result, it is possible to obtain a captured image that is easier to see.

[その他の実施形態]
上記のように、本技術は第1実施形態から第2実施形態までによって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本技術を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
[Other embodiments]
As described above, the present technology has been described by the first and second embodiments, but the descriptions and drawings forming a part of this disclosure should not be understood as limiting the present technology. Various alternative embodiments, examples, and operating techniques will become apparent to those skilled in the art from this disclosure.

例えば、第1実施形態から第2実施形態までにおいて説明したそれぞれの技術的思想を互いに組み合わせることも可能である。例えば、上述の第1実施形態の変形例同士を組み合わせる等、それぞれの技術的思想に沿った種々の組み合わせが可能である。 For example, it is possible to combine the technical ideas described in the first to second embodiments. For example, various combinations according to the technical ideas of each embodiment are possible, such as combining the modified examples of the first embodiment described above.

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の他、ToF(Time of Flight)センサともよばれる距離を測定する測距センサなど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。 This technology can be applied to all light detection devices, including not only the solid-state imaging devices as image sensors described above, but also distance measurement sensors that measure distance, also known as ToF (Time of Flight) sensors. Distance measurement sensors emit light toward an object, detect the light that is reflected back from the surface of the object, and calculate the distance to the object based on the flight time from when the light is emitted to when the reflected light is received.

また、光検出装置1は、二枚以上の半導体基板が重ね合わされて積層された積層型CIS(CMOS Image Sensor、CMOSイメージセンサ)であっても良い。その場合、ロジック回路13及び読出し回路15のうちの少なくとも一方が有する素子は、それら半導体基板のうちのセル領域20aが設けられた半導体基板とは異なる基板に設けられても良い。 The photodetector 1 may also be a stacked CIS (CMOS Image Sensor) in which two or more semiconductor substrates are stacked on top of each other. In this case, the elements of at least one of the logic circuit 13 and the readout circuit 15 may be provided on a substrate different from the semiconductor substrate on which the cell region 20a is provided.

また、例えば、上述の構成要素を構成するとして挙げられた材料は、添加物や不純物等を含んでいても良い。 In addition, for example, the materials listed as constituting the above-mentioned components may contain additives, impurities, etc.

このように、本技術はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本技術の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に記載された発明特定事項によってのみ定められるものである。 As such, the present technology naturally includes various embodiments not described here. Therefore, the technical scope of the present technology is determined only by the invention-specific matters described in the claims that are appropriate from the above explanation.

また、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があっても良い。 Furthermore, the effects described in this specification are merely examples and are not limiting, and other effects may also exist.

なお、本技術は、以下のような構成としてもよい。
(1)
平面視で、第1方向に沿って互いに隣り合う第1光電変換素子及び第2光電変換素子が構成されたセル領域を複数含み、且つ一方の面が素子形成面であり他方の面が光入射面である半導体層と、
第1屈折率を有する第1部分及び前記第1屈折率より高い第2屈折率を有する第2部分を有し、且つ前記光入射面側において平面視で前記セル領域に重なる位置に設けられた屈折光学素子と、
を備え、
一の前記屈折光学素子は、第1方向に沿って、前記第1光電変換素子寄りの位置に前記第1部分を有し、前記第2光電変換素子寄りの位置に前記第2部分を有し、
他の一の前記屈折光学素子は、第1方向に沿って、前記第1光電変換素子寄りの位置に前記第2部分を有し、前記第2光電変換素子寄りの位置に前記第1部分を有する、
光検出装置。
(2)
前記第1屈折率と前記第2屈折率との差は、0.2以上、0.5以下である、(1)に記載の光検出装置。
(3)
前記屈折光学素子において、平面視で、前記第2部分が占める領域の大きさは、前記第1部分が占める領域の大きさと同じ若しくはそれより大きい、(1)又は(2)に記載の光検出装置。
(4)
前記屈折光学素子において、平面視で、前記第2部分は、前記セル領域の平面視における中央部に重なる領域が、前記第1部分より多い構成である、(1)から(3)のいずれかに記載の光検出装置。
(5)
前記第2部分は、平面視で、第1方向に直交する第2方向における中央部が端部より前記第1部分側に位置している、(4)に記載の光検出装置。
(6)
前記屈折光学素子の厚みは、30nm以上、200nm以下である、(1)から(5)のいずれかに記載の光検出装置。
(7)
前記第1部分と前記第2部分との間には、第3部分が設けられていて、
前記第3部分の屈折率である第3屈折率は、前記第1屈折率及び前記第2屈折率とは異なる(1)から(6)のいずれかに記載の光検出装置。
(8)
前記半導体層の前記光入射面側に設けられたカラーフィルタを有し、
前記屈折光学素子は、前記半導体層の前記光入射面と前記カラーフィルタとの間に設けられている、(1)から(7)のいずれかに記載の光検出装置。
(9)
前記第1光電変換素子及び前記第2光電変換素子が構成された前記セル領域は、画素領域に行列状に設けられていて、
前記屈折光学素子は、前記セル領域毎に設けられている、(1)から(8)のいずれかに記載の光検出装置。
(10)
前記屈折光学素子の厚み方向に沿った一方側及び他方側のうちの少なくとも一方には、反射防止膜が設けられている、(1)から(9)のいずれかに記載の光検出装置。
(11)
前記第1光電変換素子において生成された信号電荷と前記第2光電変換素子において生成された信号電荷との和が、画像データの1画素を形成するための画素信号を構成する、(1)から(10)のいずれかに記載の光検出装置。
(12)
光検出装置と、前記光検出装置に被写体からの像光を結像させる光学系と、を備え、
前記光検出装置は、
平面視で、第1方向に沿って互いに隣り合う第1光電変換素子及び第2光電変換素子が構成されたセル領域を複数含み、且つ一方の面が素子形成面であり他方の面が光入射面である半導体層と、
第1屈折率を有する第1部分及び前記第1屈折率より高い第2屈折率を有する第2部分を有し、且つ前記光入射面側において平面視で前記セル領域に重なる位置に設けられた屈折光学素子と、
を備え、
一の前記屈折光学素子は、第1方向に沿って、前記第1光電変換素子寄りの位置に前記第1部分を有し、前記第2光電変換素子寄りの位置に前記第2部分を有し、
他の一の前記屈折光学素子は、第1方向に沿って、前記第1光電変換素子寄りの位置に前記第2部分を有し、前記第2光電変換素子寄りの位置に前記第1部分を有する、
電子機器。
The present technology may be configured as follows.
(1)
a semiconductor layer including a plurality of cell regions in which a first photoelectric conversion element and a second photoelectric conversion element are formed adjacent to each other along a first direction in a plan view, and one surface of the semiconductor layer is an element formation surface and the other surface is a light incidence surface;
a refractive optical element having a first portion having a first refractive index and a second portion having a second refractive index higher than the first refractive index, the refractive optical element being provided at a position on the light incident surface side that overlaps with the cell region in a planar view;
Equipped with
one of the refractive optical elements has the first portion at a position close to the first photoelectric conversion element and the second portion at a position close to the second photoelectric conversion element along a first direction;
the other refractive optical element has the second portion at a position closer to the first photoelectric conversion element along the first direction, and has the first portion at a position closer to the second photoelectric conversion element along the first direction;
Light detection device.
(2)
The optical detection device according to (1), wherein a difference between the first refractive index and the second refractive index is 0.2 or more and 0.5 or less.
(3)
The optical detection device according to (1) or (2), wherein in the refractive optical element, the size of the area occupied by the second portion in a planar view is the same as or larger than the size of the area occupied by the first portion.
(4)
The optical detection device of any one of (1) to (3), wherein, in a planar view, the second portion of the refractive optical element has a larger area overlapping with the center of the cell region in a planar view than the first portion.
(5)
The optical detection device according to (4), wherein, in a plan view, the second portion has a central portion in a second direction perpendicular to the first direction that is located closer to the first portion than the end portion.
(6)
The optical detection device according to any one of (1) to (5), wherein the refractive optical element has a thickness of 30 nm or more and 200 nm or less.
(7)
a third portion is provided between the first portion and the second portion,
The optical detection device according to any one of (1) to (6), wherein a third refractive index, which is a refractive index of the third portion, is different from the first refractive index and the second refractive index.
(8)
a color filter provided on the light incident surface side of the semiconductor layer;
The photodetector according to any one of (1) to (7), wherein the refractive optical element is provided between the light incident surface of the semiconductor layer and the color filter.
(9)
the cell region in which the first photoelectric conversion element and the second photoelectric conversion element are configured is provided in a matrix in a pixel region,
The optical detection device according to any one of (1) to (8), wherein the refractive optical element is provided for each of the cell regions.
(10)
The light detection device according to any one of (1) to (9), wherein an anti-reflection film is provided on at least one of one side and the other side in a thickness direction of the refractive optical element.
(11)
A photodetection device described in any one of (1) to (10), wherein the sum of the signal charge generated in the first photoelectric conversion element and the signal charge generated in the second photoelectric conversion element constitutes a pixel signal for forming one pixel of image data.
(12)
a light detection device and an optical system that forms an image of light from a subject on the light detection device;
The light detection device includes:
a semiconductor layer including a plurality of cell regions in which a first photoelectric conversion element and a second photoelectric conversion element are formed adjacent to each other along a first direction in a plan view, one surface of which is an element formation surface and the other surface of which is a light incidence surface;
a refractive optical element having a first portion having a first refractive index and a second portion having a second refractive index higher than the first refractive index, the refractive optical element being provided at a position on the light incident surface side that overlaps with the cell region in a planar view;
Equipped with
one of the refractive optical elements has the first portion at a position close to the first photoelectric conversion element and the second portion at a position close to the second photoelectric conversion element along a first direction;
Another of the refractive optical elements has the second portion at a position closer to the first photoelectric conversion element along the first direction, and has the first portion at a position closer to the second photoelectric conversion element along the first direction.
Electronic devices.

本技術の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本技術が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本技術の範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。 The scope of the present technology is not limited to the exemplary embodiments shown and described, but includes all embodiments that achieve the same effect as the intended purpose of the present technology. Furthermore, the scope of the present technology is not limited to the combination of the features of the invention defined by the claims, but may be defined by any desired combination of specific features among all the respective features disclosed.

1 光検出装置
2A 画素領域
3,3L,3R,3LO,3UP 画素
20 半導体層
20a,20aL,20aR,20aLO,20aUP セル領域
30 屈折光学素子層
31,31L,31R,31LO,31UP 屈折光学素子
32 第1部分
33 第2部分
34 第3部分
41 カラーフィルタ
1000 電子機器
1011 光学系
m4,m5 反射防止膜
n1 第1屈折率
n2 第2屈折率
n3 第3屈折率
PD,PD1,PD2 光電変換素子
REFERENCE SIGNS LIST 1 Photodetector 2A Pixel region 3, 3L, 3R, 3LO, 3UP Pixel 20 Semiconductor layer 20a, 20aL, 20aR, 20aLO, 20aUP Cell region 30 Refractive optical element layer 31, 31L, 31R, 31LO, 31UP Refractive optical element 32 First portion 33 Second portion 34 Third portion 41 Color filter 1000 Electronic device 1011 Optical system m4, m5 Anti-reflection film n1 First refractive index n2 Second refractive index n3 Third refractive index PD, PD1, PD2 Photoelectric conversion element

Claims (12)

平面視で、第1方向に沿って互いに隣り合う第1光電変換素子及び第2光電変換素子が構成されたセル領域を複数含み、且つ一方の面が素子形成面であり他方の面が光入射面である半導体層と、
第1屈折率を有する第1部分及び前記第1屈折率より高い第2屈折率を有する第2部分を有し、且つ前記光入射面側において平面視で前記セル領域に重なる位置に設けられた屈折光学素子と、
を備え、
一の前記屈折光学素子は、第1方向に沿って、前記第1光電変換素子寄りの位置に前記第1部分を有し、前記第2光電変換素子寄りの位置に前記第2部分を有し、
他の一の前記屈折光学素子は、第1方向に沿って、前記第1光電変換素子寄りの位置に前記第2部分を有し、前記第2光電変換素子寄りの位置に前記第1部分を有する、
光検出装置。
a semiconductor layer including a plurality of cell regions in which a first photoelectric conversion element and a second photoelectric conversion element are formed adjacent to each other along a first direction in a plan view, and one surface of the semiconductor layer is an element formation surface and the other surface is a light incidence surface;
a refractive optical element having a first portion having a first refractive index and a second portion having a second refractive index higher than the first refractive index, the refractive optical element being provided at a position on the light incident surface side that overlaps with the cell region in a planar view;
Equipped with
one of the refractive optical elements has the first portion at a position close to the first photoelectric conversion element and the second portion at a position close to the second photoelectric conversion element along a first direction;
Another of the refractive optical elements has the second portion at a position closer to the first photoelectric conversion element along the first direction, and has the first portion at a position closer to the second photoelectric conversion element along the first direction.
Light detection device.
前記第1屈折率と前記第2屈折率との差は、0.2以上、0.5以下である、請求項1に記載の光検出装置。 The optical detection device according to claim 1, wherein the difference between the first refractive index and the second refractive index is 0.2 or more and 0.5 or less. 前記屈折光学素子において、平面視で、前記第2部分が占める領域の大きさは、前記第1部分が占める領域の大きさと同じ若しくはそれより大きい、請求項1に記載の光検出装置。 The optical detection device according to claim 1, wherein in the refractive optical element, the size of the area occupied by the second portion in a plan view is equal to or larger than the size of the area occupied by the first portion. 前記屈折光学素子において、平面視で、前記第2部分は、前記セル領域の平面視における中央部に重なる領域が、前記第1部分より多い構成である、請求項1に記載の光検出装置。 The optical detection device according to claim 1, wherein in the refractive optical element, the second portion has a larger area overlapping the center of the cell region in a planar view than the first portion in a planar view. 前記第2部分は、平面視で、第1方向に直交する第2方向における中央部が端部より前記第1部分側に位置している、請求項4に記載の光検出装置。 The light detection device according to claim 4, wherein the second portion has a center portion in a second direction perpendicular to the first direction, the center portion being located closer to the first portion than the end portion in a plan view. 前記屈折光学素子の厚みは、30nm以上、200nm以下である、請求項1に記載の光検出装置。 The optical detection device of claim 1, wherein the thickness of the refractive optical element is 30 nm or more and 200 nm or less. 前記第1部分と前記第2部分との間には、第3部分が設けられていて、
前記第3部分の屈折率である第3屈折率は、前記第1屈折率及び前記第2屈折率とは異なる、請求項1に記載の光検出装置。
a third portion is provided between the first portion and the second portion,
The optical detection device according to claim 1 , wherein a third refractive index of the third portion is different from the first refractive index and the second refractive index.
前記半導体層の前記光入射面側に設けられたカラーフィルタを有し、
前記屈折光学素子は、前記半導体層の前記光入射面と前記カラーフィルタとの間に設けられている、請求項1に記載の光検出装置。
a color filter provided on the light incident surface side of the semiconductor layer;
The photodetector according to claim 1 , wherein the refractive optical element is provided between the light incident surface of the semiconductor layer and the color filter.
前記第1光電変換素子及び前記第2光電変換素子が構成された前記セル領域は、画素領域に行列状に設けられていて、
前記屈折光学素子は、前記セル領域毎に設けられている、請求項1に記載の光検出装置。
the cell region in which the first photoelectric conversion element and the second photoelectric conversion element are configured is provided in a matrix in a pixel region,
The photodetector according to claim 1 , wherein the refractive optical element is provided for each of the cell regions.
前記屈折光学素子の厚み方向に沿った一方側及び他方側のうちの少なくとも一方には、反射防止膜が設けられている、請求項1に記載の光検出装置。 The optical detection device according to claim 1, wherein an anti-reflection film is provided on at least one of the first and second sides of the refractive optical element in the thickness direction. 前記第1光電変換素子において生成された信号電荷と前記第2光電変換素子において生成された信号電荷との和が、画像データの1画素を形成するための画素信号を構成する、請求項1に記載の光検出装置。 The photodetection device according to claim 1, wherein the sum of the signal charge generated in the first photoelectric conversion element and the signal charge generated in the second photoelectric conversion element constitutes a pixel signal for forming one pixel of image data. 光検出装置と、前記光検出装置に被写体からの像光を結像させる光学系と、を備え、
前記光検出装置は、
平面視で、第1方向に沿って互いに隣り合う第1光電変換素子及び第2光電変換素子が構成されたセル領域を複数含み、且つ一方の面が素子形成面であり他方の面が光入射面である半導体層と、
第1屈折率を有する第1部分及び前記第1屈折率より高い第2屈折率を有する第2部分を有し、且つ前記光入射面側において平面視で前記セル領域に重なる位置に設けられた屈折光学素子と、
を備え、
一の前記屈折光学素子は、第1方向に沿って、前記第1光電変換素子寄りの位置に前記第1部分を有し、前記第2光電変換素子寄りの位置に前記第2部分を有し、
他の一の前記屈折光学素子は、第1方向に沿って、前記第1光電変換素子寄りの位置に前記第2部分を有し、前記第2光電変換素子寄りの位置に前記第1部分を有する、
電子機器。

a light detection device and an optical system that forms an image of light from a subject on the light detection device;
The light detection device includes:
a semiconductor layer including a plurality of cell regions in which a first photoelectric conversion element and a second photoelectric conversion element are formed adjacent to each other along a first direction in a plan view, one surface of which is an element formation surface and the other surface of which is a light incidence surface;
a refractive optical element having a first portion having a first refractive index and a second portion having a second refractive index higher than the first refractive index, the refractive optical element being provided at a position on the light incident surface side that overlaps with the cell region in a planar view;
Equipped with
one of the refractive optical elements has the first portion at a position close to the first photoelectric conversion element and the second portion at a position close to the second photoelectric conversion element along a first direction;
the other refractive optical element has the second portion at a position closer to the first photoelectric conversion element along the first direction, and has the first portion at a position closer to the second photoelectric conversion element along the first direction;
Electronic devices.

JP2023084652A 2023-05-23 2023-05-23 Photodetection device and electronic device Pending JP2024168191A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023084652A JP2024168191A (en) 2023-05-23 2023-05-23 Photodetection device and electronic device
PCT/JP2024/017000 WO2024241867A1 (en) 2023-05-23 2024-05-07 Light detection device and electronic apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023084652A JP2024168191A (en) 2023-05-23 2023-05-23 Photodetection device and electronic device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024168191A true JP2024168191A (en) 2024-12-05

Family

ID=93589144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023084652A Pending JP2024168191A (en) 2023-05-23 2023-05-23 Photodetection device and electronic device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2024168191A (en)
WO (1) WO2024241867A1 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012038768A (en) * 2010-08-03 2012-02-23 Fujifilm Corp Solid-state imaging element and imaging device
JP6347620B2 (en) * 2014-02-13 2018-06-27 キヤノン株式会社 Solid-state imaging device and imaging apparatus
JP7316764B2 (en) * 2017-05-29 2023-07-28 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Solid-state imaging device and electronic equipment
JP7230808B2 (en) * 2017-08-18 2023-03-01 ソニーグループ株式会社 Imaging element and imaging device
JP2020126961A (en) * 2019-02-06 2020-08-20 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Imaging device and imaging system
JP2022096525A (en) * 2020-12-17 2022-06-29 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Imaging device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024241867A1 (en) 2024-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12199114B2 (en) Solid-state imaging device and electronic apparatus
JP7316764B2 (en) Solid-state imaging device and electronic equipment
CN109997019B (en) Camera elements and camera devices
JP7395462B2 (en) Photodetector and ranging module
US20240145507A1 (en) Imaging device
JP7802782B2 (en) Solid-state imaging device, manufacturing method of solid-state imaging device, and electronic device
US20250344534A1 (en) Solid-state imaging device
JP2024168191A (en) Photodetection device and electronic device
WO2024057739A1 (en) Light detection device, method for manufacturing light detection device, and electronic apparatus
TW202416726A (en) Light detection device and electronic equipment
WO2023189130A1 (en) Light detection device and electronic apparatus
WO2023203919A1 (en) Solid-state imaging device
US20250194280A1 (en) Photodetection device and electronic apparatus
EP4589659A1 (en) Imaging device and electronic apparatus
WO2025109888A1 (en) Light detection device and electronic equipment
WO2024127854A1 (en) Imaging element, method for manufacturing imaging element, and electronic device
WO2026009709A1 (en) Photodetection device
WO2025191673A1 (en) Photodetection element
WO2024242014A1 (en) Light detection device and electronic apparatus
WO2025158777A1 (en) Imaging device
WO2024210220A1 (en) Light detection device
WO2025142996A1 (en) Light detection device
WO2023181657A1 (en) Light detection device and electronic apparatus
TW202527761A (en) Light detection element
WO2023286391A1 (en) Light-receiving device, electronic equipment, and light-receiving method