固体撮像装置、電子機器
【課題】固体撮像装置において、ゴーストなどの発生を抑制して、画像品質を向上させる。
【解決手段】入射光Ｈを受光する複数の画素ＰＸが半導体基板１０１の上面に配列されているセンサ基板１００と、前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板３００と、前記透明基板の上面と前記センサ基板の上面との間のいずれかの位置に設けられており、前記入射光が透過する回折格子６０１とを有し、前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域ＰＡに前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成する。
【解決手段】入射光Ｈを受光する複数の画素ＰＸが半導体基板１０１の上面に配列されているセンサ基板１００と、前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板３００と、前記透明基板の上面と前記センサ基板の上面との間のいずれかの位置に設けられており、前記入射光が透過する回折格子６０１とを有し、前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域ＰＡに前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像装置、および、固体撮像装置を含むカメラ等の電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの電子機器は、固体撮像装置を含む。たとえば、固体撮像装置として、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサチップ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサチップを含む。
【０００３】
固体撮像装置は、複数の画素が基板の撮像面にアレイ状に配列されている。各画素においては、光電変換部が設けられている。光電変換部は、たとえば、フォトダイオードであり、外付けの撮像レンズを含む光学系を介して被写体像として入射する光を受光面で受光し光電変換することで信号電荷を生成する。
【０００４】
固体撮像装置を構成する基板において入射光が被写体像として入射する面の上方には、カバーガラスが配置されている。固体撮像装置は、たとえば、「キャビティ構造」であり、カバーガラスと、画素が配列された基板との間には、空気層が介在している。この他に、固体撮像装置は、たとえば、「キャビティレス構造」であり、カバーガラスと、画素が配列された基板との間には、空気層が介在しておらず、たとえば、樹脂などの固体の層が介在している。「キャビティレス構造」は、「キャビティ構造」の空隙に起因して生ずる「反り」，「剥がれ」，「界面反射による感度低下」などの不具合の発生について防止可能である点で、好適である（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、カバーガラスの一方の面には、赤外カットフィルタなどのバンドパスフィルタが設けられる場合がある（たとえば、特許文献２参照）。たとえば、複数の蒸着膜を積層することで、反射型の赤外カットフィルタを設けることで、可視光の被写体像の撮像画像について画像品質を向上させている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００６】
固体撮像装置においては、基板の撮像面に周期的に配列された画素によって生ずる反射回折光に起因して、撮像画像にゴースト（フレア）が発生し、画像品質が低下する場合がある。具体的には、複数の画素のそれぞれに対応して周期的に配置されたマイクロレンズなどの周期構造に入射光が被写体像として上方から入射した場合には、その周期構造で入射光が回折されて、入射光の一部が反射回折光として上方へ反射する。たとえば、マイクロレンズや基板の表面で反射された光が、反射回折光となる。そして、その基板の上方に設置されているカバーガラス、赤外カットフィルタ、外付けレンズなど部材へ、その反射回折光が入射して反射される。そして、その部材で反射された反射回折光が画素へ再入射すると、撮像画像にゴーストが発生する。このような不具合を解消するために、種々の技術が提案されている（たとえば、非特許文献１，２，特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３１１４５４号公報（たとえば、図１，図５）
【特許文献２】特開２０１０−１８６８１８号公報（たとえば、図２９）
【特許文献３】特開２００１−２０３９１３号公報（たとえば、段落［００１４］）
【特許文献４】特開２０１１−０８２２６６号公報（たとえば、段落［０００２］，［００２６］）
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】松岡祥平その他、「撮像素子による反射回折ゴースト」、第３４回光学シンポジウム予稿集、応用物理学会分科会 日本光学会、２００９年７月２日、ｐ．１１〜ｐ．１２
【非特許文献２】青野康廣その他、「デジタルカメラ光学系の評価法」、第２７回光学シンポジウム予稿集、応用物理学会分科会 日本光学会、２００９年６月２０日、ｐ．１〜ｐ．４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の固体撮像装置においては、ゴーストの発生を十分に抑制することが容易でなく、撮像画像の画像品質を向上することが困難な場合がある。
【００１０】
たとえば、「キャビティレス構造」の場合に微細な画素を配列させたときには、画素による反射回折光がカバーガラスの上面で全反射して、高輝度被写体の周囲に放射状に広がったゴーストが撮像画像に顕著に発生する場合がある。
【００１１】
また、たとえば、「キャビティ構造」の場合には、画素による反射回折光のうち、高波長成分の光が反射型の赤外カットフィルタで反射され、「赤玉ゴースト」と呼ばれる、赤色のゴーストが撮像画像に顕著に発生する場合がある。
【００１２】
したがって、本技術は、撮像画像の画像品質を向上可能な固体撮像装置および電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本技術の固体撮像装置，電子機器は、入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、前記透明基板の上面と前記センサ基板の上面との間のいずれかの位置に設けられており、前記入射光が透過する回折格子とを有し、前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている。
【００１４】
本技術では、半導体基板の上面にて複数の画素が配列された画素領域に入射光が入射し回折されることで生じた反射回折光を、回折格子が回折する。これにより、反射回折光の一部が回折格子から半導体基板が設けられた側へ反射せずに、半導体基板が設けられた側とは反対側へ、その反射回折光の一部が透過する。
【発明の効果】
【００１５】
本技術によれば、撮像画像の画像品質を向上可能な固体撮像装置および電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態１において、カメラ４０の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、実施形態１において、固体撮像装置１の要部構成を示す図である。
【図３】図３は、実施形態１において、センサ基板１００の全体構成を示す図である。
【図４】図４は、実施形態において、センサ基板１００の要部を示す図である。
【図５】図５は、実施形態において、センサ基板１００の要部を示す図である。
【図６】図６は、実施形態において、センサ基板１００の要部を示す図である。
【図７】図７は、実施形態１において、カラーフィルタＣＦを示す図である。
【図８】図８は、実施形態１において、回折格子６０１を示す上面図である。
【図９】図９は、実施形態１において、光の様子を示す断面図である。
【図１０】図１０は、回折格子を設けない場合において、光の様子を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態１において、式（Ａ）を構成する各因子を示す図である。
【図１２】図１２は、実施形態１において、式（Ａ）の関係を示す図である。
【図１３】図１３は、実施形態１において、式（Ａ）の関係を示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態２において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図１５】図１５は、実施形態３において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図１６】図１６は、実施形態４において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図１７】図１７は、実施形態５において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。
【図１８】図１８は、実施形態５において、式（Ｂ１）の関係を示す図である。
【図１９】図１９は、実施形態５の変形例において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。
【図２０】図２０は、実施形態５の変形例において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。
【図２１】図２１は、実施形態５の変形例において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。
【図２２】図２２は、実施形態６において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。
【図２３】図２３は、実施形態６の変形例において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。
【図２４】図２４は、実施形態６の変形例において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。
【図２５】図２５は、実施形態６の変形例において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。
【図２６】図２６は、実施形態７において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図２７】図２７は、実施形態７において、光の様子を示す断面図である。
【図２８】図２８は、実施形態７において、回折格子６０１を設けない場合における光の様子を示す断面図である。
【図２９】図２９は、実施形態８において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図３０】図３０は、実施形態８において、光の様子を示す断面図である。
【図３１】図３１は、実施形態９において、式（Ｅ）を構成する各因子を示す図である。
【図３２】図３２は、回折格子の形状を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
なお、説明は、下記の順序で行う。
１．実施形態１（回折格子がカバーガラスの上面にある場合）
２．実施形態２（回折格子がカバーガラスの下面にある場合）
３．実施形態３（回折格子がカバーガラス以外の層にある場合）
４．実施形態４（回折格子がカバーガラスの上面と下面にある場合）
５．実施形態５（回折格子が式（Ｂ），式（Ｃ）を満たす場合）
６．実施形態６（回折格子が式（Ｄ）を満たす場合）
７．実施形態７（キャビティ構造において、回折格子がカバーガラスの下面にある場合）
８．実施形態８（キャビティ構造において、回折格子がカバーガラス以外の層にある場合）
９．実施形態９（回折格子が式（Ｅ）を満たす場合）
１０．その他
【００１９】
＜１．実施形態１＞
［１］装置構成
（１−１）カメラの要部構成
図１は、実施形態１において、カメラ４０の構成を示す構成図である。
【００２０】
図１に示すように、カメラ４０は、固体撮像装置１と、光学系４２と、制御部４３と、信号処理部４４とを有する。各部について、順次、説明する。
【００２１】
固体撮像装置１は、光学系４２を介して被写体像として入射する入射光Ｈを、撮像面ＰＳで受光して光電変換することによって、信号電荷を生成する。ここでは、固体撮像装置１は、制御部４３から出力される制御信号に基づいて駆動する。そして、信号電荷を読み出し、電気信号として出力する。
【００２２】
光学系４２は、結像レンズなどの光学部材を含み、入射光Ｈを、固体撮像装置１の撮像面ＰＳへ集光するように配置されている。
【００２３】
制御部４３は、各種の制御信号を固体撮像装置１と信号処理部４４とに出力し、固体撮像装置１と信号処理部４４とを制御して駆動させる。
【００２４】
信号処理部４４は、固体撮像装置１から出力された電気信号について信号処理を実施することによって、たとえば、カラーデジタル画像を生成する。
【００２５】
（１−２）固体撮像装置の要部構成
固体撮像装置１の要部構成について説明する。
【００２６】
図２は、実施形態１において、固体撮像装置１の要部構成を示す図である。図２は、断面図であり、固体撮像装置１の構成を模式的に示している。
【００２７】
固体撮像装置１は、図２に示すように、センサ基板１００と、カバーガラス３００とを含む。
【００２８】
図２に示すように、センサ基板１００と、カバーガラス３００とは、互いに対面するように配置されている。
【００２９】
ここでは、図２に示すように、センサ基板１００と、カバーガラス３００とのそれぞれの間には、接着層５０１が介在しており、接着層５０１によって両者が貼り合わされている。固体撮像装置１は、「キャビティレス構造」であって、センサ基板１００とカバーガラス３００との間の全面には、接着層５０１が設けられており、空洞なキャビティ部が設けられていない。
【００３０】
固体撮像装置１を構成する各部について順次説明する。
【００３１】
（Ａ）センサ基板１００について
固体撮像装置１を構成するセンサ基板１００について説明する。
【００３２】
固体撮像装置１において、センサ基板１００は、たとえば、ＣＭＯＳイメージセンサチップであり、図２に示すように、半導体基板１０１を含む。たとえば、半導体基板１０１は、単結晶シリコンで形成されている。
【００３３】
半導体基板１０１においてカバーガラス３００と対面する上面（表面）には、図２に示すように、画素領域ＰＡと周辺領域ＳＡとが設けられている。画素領域ＰＡには、画素ＰＸが複数配列されている。複数の画素ＰＸのそれぞれには、マイクロレンズＭＬが設けられている。そして、半導体基板１０１の上面には、マイクロレンズＭＬを被覆するように、透明層１１０が設けられている。
【００３４】
これに対して、半導体基板１０１の下面（裏面）には、図２に示すように、バンプ４０２が設けられている。
【００３５】
図２に示すように、センサ基板１００は、上方からカバーガラス３００，接着層５０１を介して被写体像として入射する可視光域の入射光Ｈを、画素領域ＰＡの各画素ＰＸが受光することで、カラー画像を撮像するように構成されている。
【００３６】
（Ａ−１）センサ基板１００の全体構成
図３は、実施形態１において、センサ基板１００の全体構成を示す図である。図３では、上面を示している。
【００３７】
センサ基板１００において、画素領域ＰＡは、図３に示すように、半導体基板１０１の中央部分に設けられている。画素領域ＰＡは、矩形形状であり、複数の画素ＰＸが水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれに、配置されている。画素ＰＸの詳細構成については、後述する。
【００３８】
センサ基板１００において、周辺領域ＳＡは、図３に示すように、画素領域ＰＡの周囲に位置している。そして、この周辺領域ＳＡにおいては、周辺回路が設けられている。
【００３９】
具体的には、図３に示すように、垂直駆動回路１３と、カラム回路１４と、水平駆動回路１５と、外部出力回路１７と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１８と、シャッター駆動回路１９とが、周辺回路として設けられている。各部は、制御部４３（図１参照）から入力される制御信号に基づいて駆動し、撮像動作が実行される。
【００４０】
垂直駆動回路１３は、図３に示すように、周辺領域ＳＡにおいて、画素領域ＰＡの側部に設けられており、画素領域ＰＡの画素ＰＸを行単位で選択して駆動させる。
【００４１】
カラム回路１４は、図３に示すように、周辺領域ＳＡにおいて、画素領域ＰＡの下端部に設けられており、列単位で画素ＰＸから出力される信号について信号処理を実施する。ここでは、カラム回路１４は、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ；相関二重サンプリング）回路（図示なし）を含み、固定パターンノイズを除去する信号処理を実施する。
【００４２】
水平駆動回路１５は、図３に示すように、カラム回路１４に電気的に接続されている。水平駆動回路１５は、たとえば、シフトレジスタを含み、カラム回路１４において画素ＰＸの列ごとに保持されている信号を、順次、外部出力回路１７へ出力させる。
【００４３】
外部出力回路１７は、図３に示すように、カラム回路１４に電気的に接続されており、カラム回路１４から出力された信号について信号処理を実施後、外部へ出力する。外部出力回路１７は、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１７ａとＡＤＣ回路１７ｂとを含む。外部出力回路１７においては、ＡＧＣ回路１７ａが信号にゲインをかけた後に、ＡＤＣ回路１７ｂがアナログ信号からデジタル信号へ変換して、外部へ出力する。
【００４４】
タイミングジェネレータ１８は、図３に示すように、垂直駆動回路１３、カラム回路１４、水平駆動回路１５，外部出力回路１７，シャッター駆動回路１９のそれぞれに電気的に接続されている。タイミングジェネレータ１８は、各種のタイミング信号を生成し、垂直駆動回路１３、カラム回路１４、水平駆動回路１５，外部出力回路１７，シャッター駆動回路１９に出力することで、各部について駆動制御を行う。
【００４５】
シャッター駆動回路１９は、画素ＰＸを行単位で選択して、画素ＰＸにおける露光時間を調整するように構成されている。
【００４６】
（Ａ−２）センサ基板１００の詳細構成
センサ基板１００の詳細構成について説明する。
【００４７】
図４〜図６は、実施形態において、センサ基板１００の要部を示す図である。
【００４８】
図４は、画素領域ＰＡにおいて画素ＰＸを設けた部分の上面を模式的に示している。そして、図５は、その画素ＰＸの回路構成を示している。そして、図６は、その部分の断面を模式的に示している。具体的には、図６は、図４に示すＸ１−Ｘ２部分の断面を示している。
【００４９】
図４，図５に示すように、画素領域ＰＡにおいて、画素ＰＸは、フォトダイオード２１と、画素トランジスタＴｒとを有する。
【００５０】
図６に示すように、画素ＰＸにおいては、フォトダイオード２１が半導体基板１０１の内部に設けられている。図６では図示していないが、半導体基板１０１の表面（図６では、上面）には、図４，図５に示した画素トランジスタＴｒが設けられている。そして、図６に示すように、その画素トランジスタＴｒを被覆するように多層配線層１１１が設けられている。そして、さらに、多層配線層１１１の上方には、カラーフィルタＣＦ，マイクロレンズＭＬなどの部材が設けられている。
【００５１】
画素ＰＸにおいては、上方から入射光Ｈが入射し、各部を介して、フォトダイオード２１が受光面ＪＳで受光する。つまり、本実施形態のセンサ基板１００は、「表面照射型」のＣＭＯＳイメージセンサである。
【００５２】
なお、図示を省略しているが、周辺領域ＳＡ（図２参照）においては、半導体基板１０１の表面（上面）に、上述した周辺回路を構成するトランジスタなどの半導体素子（図示なし）が設けられている。そして、その半導体素子（図示なし）を被覆するように多層配線層１１１が設けられている。
【００５３】
センサ基板１００を構成する各部の詳細について説明する。
【００５４】
（ａ）フォトダイオード２１について
フォトダイオード２１は、図２に示した複数の画素ＰＸに対応するように複数が配置されている。つまり、撮像面（ｘｙ面）において、水平方向ｘと、この水平方向ｘに対して直交する垂直方向ｙとのそれぞれに並んで設けられている。
【００５５】
図４に示すように、フォトダイオード２１は、複数の画素ＰＸの間を分離する画素分離部ＰＩで区画された領域内に設けられている。そして、フォトダイオード２１は、隣接する部分に画素トランジスタＴｒが設けられている。
【００５６】
図５に示すように、フォトダイオード２１は、アノードが接地されており、蓄積した信号電荷（ここでは、電子）が、画素トランジスタＴｒによって読み出されて、電気信号として垂直信号線２７へ出力されるように構成されている。
【００５７】
図６に示すように、フォトダイオード２１は、ｎ型の電荷蓄積領域を含み、そのｎ型の電荷蓄積領域の上面側と下面側とにｐ型のホール蓄積領域が形成されている。つまり、フォトダイオード２１は、いわゆるＨＡＤ（Ｈｏｌｅ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ Ｄｉｏｄｅ）構造で形成されている。
【００５８】
（ｂ）画素トランジスタＴｒについて
画素トランジスタＴｒは、図２に示した複数の画素ＰＸに対応するように複数が配置されている。
【００５９】
図４，図５に示すように、画素トランジスタＴｒは、転送トランジスタ２２と増幅トランジスタ２３と選択トランジスタ２４とリセットトランジスタ２５とを含み、フォトダイオード２１から信号電荷を読み出して電気信号として出力する。たとえば、画素トランジスタＴｒは、図４に示すように、撮像面（ｘｙ面）において、フォトダイオード２１の下方に位置するように設けられている。
【００６０】
図６では図示していないが、画素トランジスタＴｒを構成する各トランジスタ２２〜２５は、上述したように、半導体基板１０１の上面（表面）に設けられている。たとえば、各トランジスタ２２〜２５は、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタであって、各ゲートが、たとえば、ポリシリコンを用いて形成されている。そして、各トランジスタ２２〜２５は、多層配線層１１１で被覆されている。
【００６１】
（ｂ−１）転送トランジスタ２２
画素トランジスタＴｒにおいて、転送トランジスタ２２は、図４，図５に示すように、フォトダイオード２１で生成された信号電荷を、フローティング・ディフュージョンＦＤに転送するように構成されている。
【００６２】
具体的には、転送トランジスタ２２は、図４，図５に示すように、フォトダイオード２１のカソードと、フローティング・ディフュージョンＦＤとの間に設けられている。そして、転送トランジスタ２２は、ゲートに転送線２６が電気的に接続されている。転送トランジスタ２２では、転送線２６からゲートに転送信号ＴＧが与えられることによって、フォトダイオード２１において蓄積された信号電荷を、フローティング・ディフュージョンＦＤに転送する。
【００６３】
（ｂ−２）増幅トランジスタ２３
画素トランジスタＴｒにおいて、増幅トランジスタ２３は、図４，図５に示すように、フローティング・ディフュージョンＦＤにおいて、電荷から電圧へ変換された電気信号を増幅して出力するように構成されている。
【００６４】
具体的には、増幅トランジスタ２３は、図４に示すように、選択トランジスタ２４とリセットトランジスタ２５の間に設けられている。ここでは、増幅トランジスタ２３は、図５に示すように、ゲートが、フローティング・ディフュージョンＦＤに電気的に接続されている。また、増幅トランジスタ２３は、ドレインが電源供給線Ｖｄｄに電気的に接続され、ソースが選択トランジスタ２４に電気的に接続されている。増幅トランジスタ２３は、選択トランジスタ２４がオン状態になるように選択されたときには、定電流源Ｉから定電流が供給されて、ソースフォロアとして動作する。このため、増幅トランジスタ２３では、選択トランジスタ２４に選択信号が供給されることによって、フローティング・ディフュージョンＦＤにおいて、電荷から電圧へ変換された電気信号が増幅される。
【００６５】
（ｂ−３）選択トランジスタ２４
画素トランジスタＴｒにおいて、選択トランジスタ２４は、図４，図５に示すように、選択信号が入力された際に、増幅トランジスタ２３によって出力された電気信号を、垂直信号線２７へ出力するように構成されている。
【００６６】
具体的には、選択トランジスタ２４は、図４に示すように、増幅トランジスタ２３に隣接するように設けられている。また、選択トランジスタ２４は、図５に示すように、選択信号が供給されるアドレス線２８にゲートが接続されている。そして、選択トランジスタ２４は、選択信号が供給された際にはオン状態になり、上記のように増幅トランジスタ２３によって増幅された出力信号を、垂直信号線２７に出力する。
【００６７】
（ｂ−４）リセットトランジスタ２５
画素トランジスタＴｒにおいて、リセットトランジスタ２５は、図４，図５に示すように、増幅トランジスタ２３のゲート電位をリセットするように構成されている。
【００６８】
具体的には、リセットトランジスタ２５は、図４に示すように、増幅トランジスタ２３に隣接するように設けられている。このリセットトランジスタ２５は、図５に示すように、リセット信号が供給されるリセット線２９にゲートが電気的に接続されている。また、リセットトランジスタ２５は、ドレインが電源供給線Ｖｄｄに電気的に接続され、ソースがフローティング・ディフュージョンＦＤに電気的に接続されている。そして、リセットトランジスタ２５は、リセット線２９からリセット信号がゲートに供給された際に、フローティング・ディフュージョンＦＤを介して、増幅トランジスタ２３のゲート電位を、電源電圧にリセットする。
【００６９】
上記において、転送線２６、アドレス線２８、リセット線２９は、水平方向ｘ（行方向）に並ぶ複数の画素ＰＸの各トランジスタ２２，２４，２５のゲートに接続するように配線されている。このため、上記の各トランジスタ２２，２３，２４，２５の動作は、１行分の画素ＰＸについて同時に行われる。
【００７０】
（ｃ）多層配線層１１１について
多層配線層１１１は、図６に示すように、半導体基板１０１の表面に設けられている。
【００７１】
多層配線層１１１は、配線１１１ｈと絶縁層１１１ｚとを含み、絶縁層１１１ｚ内において、配線１１１ｈが各素子に電気的に接続するように形成されている。多層配線層１１１は、絶縁層１１１ｚと配線１１１ｈとを交互に積層することで形成されている。たとえば、配線１１１ｈは、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などの金属導電材料を用いて形成されている。また、絶縁層１１１ｚは、シリコン酸化物などの絶縁材料を用いて形成されている。
【００７２】
ここで、画素領域ＰＡにおいては、各配線１１１ｈは、図５で示した、転送線２６，アドレス線２８，垂直信号線２７，リセット線２９などの各配線として機能するように積層して形成されている。各配線１１１ｈは、たとえば、画素ＰＸの境界部分に設けられており、適宜、ビアホール（図示なし）によって電気的に接続されている。
【００７３】
なお、周辺領域ＳＡにおいては、周辺回路を構成する各半導体素子（図示なし）に各配線１１１ｈが、適宜、電気的に接続されている。
【００７４】
そして、図６に示すように、多層配線層１１１の上面には、パッシベーション膜１２０と平坦化膜１３０とが設けられている。たとえば、パッシベーション膜１２０は、窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いて形成されている。また、たとえば、平坦化膜１３０は、樹脂などの有機材料を用いて形成されている。平坦化膜１３０は、パッシベーション膜１２０が形成された凹凸面を平坦化するために設けられている。
【００７５】
（ｄ）カラーフィルタＣＦについて
カラーフィルタＣＦは、図６に示すように、画素領域ＰＡにおいて、平坦化膜１３０の上面に設けられている。
【００７６】
図７は、実施形態１において、カラーフィルタＣＦを示す図である。図７では、カラーフィルタＣＦの上面を示している。
【００７７】
図７に示すように、カラーフィルタＣＦは、レッドフィルタ層ＣＦＲと、グリーンフィルタ層ＣＦＧと、ブルーフィルタ層ＣＦＢとを含む。
【００７８】
カラーフィルタＣＦにおいて、レッドフィルタ層ＣＦＲは、赤色に対応する波長帯域（たとえば、６２５〜７４０ｎｍ）において光透過率が高く、入射光Ｈが赤色に着色されて受光面ＪＳへ透過する。グリーンフィルタ層ＣＦＧは、緑色に対応する波長帯域（たとえば、５００〜５６５ｎｍ）において光透過率が高く、入射光Ｈが緑色に着色されて受光面ＪＳへ透過する。ブルーフィルタ層ＣＦＢは、青色に対応する波長帯域（たとえば、４５０〜４８５ｎｍ）において光透過率が高く、入射光Ｈが青色に着色されて受光面ＪＳへ透過する。
【００７９】
レッドフィルタ層ＣＦＲと、グリーンフィルタ層ＣＦＧと、ブルーフィルタ層ＣＦＢとのそれぞれは、隣接しており、いずれかが、複数の画素ＰＸのそれぞれに対応して設けられている。
【００８０】
ここでは、図７に示すように、レッドフィルタ層ＣＦＲと、グリーンフィルタ層ＣＦＧと、ブルーフィルタ層ＣＦＢとのそれぞれが、ベイヤー配列で並ぶように配置されている。すなわち、複数のグリーンフィルタ層ＣＦＧが市松状になるように、対角方向へ並んで配置されている。そして、レッドフィルタ層ＣＦＲとブルーフィルタ層ＣＦＢとが、複数のグリーンフィルタ層ＣＦＧにおいて、対角方向に並ぶように配置されている。
【００８１】
たとえば、各フィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢは、着色顔料とフォトレジスト樹脂とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工して形成される。
【００８２】
このように、カラーフィルタＣＦは、水平方向ｘと垂直方向ｙとにおいて隣接して並ぶ画素ＰＸの間で、異なる色の光を透過するように構成されている。
【００８３】
カラーフィルタＣＦは、ＲＢＧからなる原色フィルタのほか、イエロー，マゼンダ，シアンの補色フィルタで構成されていても良い。
【００８４】
（ｅ）マイクロレンズＭＬについて
マイクロレンズＭＬは、図６に示すように、画素領域ＰＡにおいて、カラーフィルタＣＦの上面に設けられている。マイクロレンズＭＬは、画素領域ＰＡにおいて画素ＰＸに対応して設けられている。
【００８５】
マイクロレンズＭＬは、上方へ凸状に突き出た凸型レンズであり、フォトダイオード２１へ入射光Ｈを集光するように構成されている。つまり、マイクロレンズＭＬは、受光面ＪＳに垂直な方向ｚにおいて中心が縁よりも厚くなるように形成されている。
【００８６】
たとえば、マイクロレンズは、屈折率が、１．５よりも高い高屈折率材料を用いて形成されている。たとえば、ＳｉＮなどを、高屈折率材料として用いて形成されている。マイクロレンズは、たとえば、レンズ材膜上にレンズ形状のレジスト膜を形成後、エッチバック処理を実施することで形成される。この他に、マイクロレンズＭＬについては、感光性樹脂膜をフォトリソグラフィ技術でパターン加工した後に、リフロー処理でレンズ形状に変形させることで形成してもよい。
【００８７】
そして、図６に示すように、画素領域ＰＡにおいて、マイクロレンズＭＬの上面を被覆して平坦化するように、透明層１１０が設けられている。透明層１１０は、マイクロレンズＭＬを構成する材料も屈折率が低い低屈折材料を用いて形成されている。たとえば、多孔質シリカ（ｎ＝１．２以下）、フッ素化合物ＭｇＦなど（ｎ＝１．２以下）、シリコン樹脂系（ｎ＝１．３〜１．４）、シロキサン樹脂系などの材料を用いて形成されている。透明層１１０は、厚みが、たとえば、１０ｎｍ〜２μｍ程度であり、できるだけ薄いほうが好適である。
【００８８】
（Ｂ）カバーガラス３００について
カバーガラス３００について説明する。
【００８９】
図２に示すように、固体撮像装置１において、カバーガラス３００は、ガラス基板３０１を含む。ガラス基板３０１は、厚みが、たとえば、１０μｍ〜２ｍｍ程度であり、できるだけ薄いほうが好ましい。そして、ガラス基板３０１は、接着層５０１によってセンサ基板１００に貼り合わされている。接着層５０１は、厚みが、たとえば、１μｍ〜５００μｍ程度であり、できるだけ薄いほうが好ましい。
【００９０】
ガラス基板３０１は、図２に示すように、センサ基板１００と対面する下面に対して反対側の上面に、回折格子６０１が形成されている。
【００９１】
回折格子６０１は、図２に示すように、ガラス基板３０１の上面の全体に渡って設けられている。つまり、回折格子６０１は、ガラス基板３０１において、センサ基板１００の画素領域ＰＡに対応する領域と、周辺領域ＳＡに対応する領域との両者に形成されている。
【００９２】
図８は、実施形態１において、回折格子６０１を示す上面図である。
【００９３】
図８に示すように、回折格子６０１は、たとえば、格子状の凹凸パターンである。
【００９４】
回折格子６０１は、たとえば、ガラス基板３０１の上面において、ｘ方向に対して平行な溝ＴＲが周期的に並ぶと共に、ｙ方向に対して平行な溝ＴＲが周期的に並ぶように、ガラス基板３０１の上面を加工することで形成される。
【００９５】
上記の格子パターンの他に、種々のパターンで回折格子６０１を構成しても良い。たとえば、径が異なる複数の円形の溝が中心点を軸にして対称になるように並べることで、回折格子６０１を形成しても良い。つまり、複数の径が異なる同心円状のパターンで複数の溝を設けることで、回折格子６０１を形成しても良い。
【００９６】
本実施形態においては、回折格子６０１は、透過型であり、半導体基板１０１の画素領域ＰＡに周期的に配列された複数の画素ＰＸに入射した入射光Ｈが反射し、回折格子６０１へ反射回折光として入射した光を回折して透過するように設けられている。
【００９７】
図９は、実施形態１において、光の様子を示す断面図である。
【００９８】
これに対して、図１０は、回折格子を設けない場合において、光の様子を示す断面図である。
【００９９】
図９，図１０に示すように、半導体基板１０１の上面側においては、上方から入射した入射光Ｈが回折されて、入射光Ｈの一部が反射回折光ＨＫとして上方へ反射する。たとえば、複数の画素ＰＸのそれぞれに対応して周期的に配置されたマイクロレンズＭＬなどの周期構造に入射光Ｈが被写体像として上方から入射した場合には、その周期構造で入射光Ｈが回折されて、入射光Ｈの一部が反射回折光として上方へ反射する。たとえば、マイクロレンズＭＬや半導体基板１０１の表面で反射された光が、反射回折光ＨＫとなる。
【０１００】
反射回折光ＨＫは、上方へ向かい、カバーガラス３００など部材へ入射する。
【０１０１】
ここでは、反射回折光ＨＫは、屈折率が大きなカバーガラス３００から、そのカバーガラス３００の上方に存在する屈折率が小さな空気層へ向かう。このため、図１０に示すように、カバーガラス３００と、その上方の空気との界面では、反射回折光ＨＫが全反射して、全反射光ＡＨとして、画素ＰＸへ、再度、入射する場合がある。よって、光強度が大きな全反射光ＡＨが画素ＰＸへ入射した場合には、撮像画像にゴースト（フレア）が発生して、画像品質の低下が生ずる。
【０１０２】
たとえば、下記の条件で各部を設けた場合において、波長が６００ｎｍの入射光Ｈが入射した場合には、全反射角度は、４１．２６°となる。そして、反射回折光ＨＫのうち、３次回折光は、回折角度が４２．７１°となり、全反射角度よりも大きくなる。よって、カバーガラス３００と空気との界面で全反射される。そして、その全反射光ＡＨは、往路において入射光Ｈが入射した位置から、０．９４ｍｍ（５４０個の画素ＰＸ分）程度、離れた位置に入射する。このため、上記したように、撮像画像にゴースト（フレア）が発生して、画像品質の低下が生ずる場合がある。
・カバーガラス３００の屈折率：１．５２
・接着層５０１の屈折率：１．５２
・透明層１１０の屈折率：１．５２
・カバーガラス３００の厚み：５００μｍ
・接着層５０１の厚み：１０μｍ
・透明層１１０の厚み：１μｍ
・画素ＰＸのピッチＰ：１．７５μｍ
【０１０３】
図９に示すように、本実施形態の場合においても、カバーガラス３００と空気との界面にて全反射光ＡＨが生ずる条件では、反射回折光ＨＫの一部が０次回折光ＫＫ００として反射し、画素ＰＸへ入射し得る。
【０１０４】
しかしながら、本実施形態の場合には、図９に示すように、反射回折光ＨＫは、回折格子６０１によって、±１，２次の回折光ＫＫ１１，ＫＫ１２，ＫＫ２１，ＫＫ２２として分散される。よって、画素ＰＸへ再入射する光の光強度が低下することになる。
【０１０５】
たとえば、回折格子６０１を下記の条件で形成した場合には、４２．７１°の入射角で回折格子６０１へ入射する反射回折光ＨＫは、回折格子６０１によって、下記のような回折角の回折光に分散される。
・回折格子６０１の格子ピッチ：２．２μｍ
・＋１次回折光の回折角：４３．２°
・−１次回折光の回折角：２３．４°
・＋２次回折光の回折角：５８．４°
・−２次回折光の回折角：１３．３°
【０１０６】
このため、０次回折光ＫＫ００と＋１次回折光ＫＫ１１と＋２次回折光ＫＫ１２は、全反射されるが、−１次回折光ＫＫ２１，−２次回折光ＫＫ２２は、カバーガラス３００と空気との界面で反射されず、その界面よりも上方へ屈折して透過する。よって、画素ＰＸへ入射する光の強度が低下することになる。図示を省略しているが、反射回折光ＨＫは、３次以上の回折光にも回折され、そのうちの一部が、カバーガラス３００と空気との界面よりも上方へ透過する。
【０１０７】
したがって、撮像画像にゴースト（フレア）が発生したとしても、目立たなく、画像品質の低下を抑制することができる。
なお、上記の場合には、回折格子６０１は、格子ピッチが３μｍ以下であることが好適である。３μｍを超える場合には、波長が６５０ｎｍの入射光Ｈが入射した場合に、全反射角度４１．２８°での光は、回折格子による回折によって空気層へ出射することが困難になる（後述の式（ｄ３）参照）。このため、この場合には、全反射によって、ゴースト（フレア）が発生する場合がある。
【０１０８】
なお、下記の式（Ａ）を満たすように各部が構成されている場合には、本実施形態のような回折格子６０１を設けない状態では、カバーガラス３００と空気との界面で全反射が生じる。このため、この場合には、本実施形態のように、反射回折光ＨＫにおいて全反射する成分について回折格子６０１が回折して透過するように、回折格子６０１を設けることが好適である。
【０１０９】
【数１】
【０１１０】
図１１は、実施形態１において、式（Ａ）を構成する各因子を示す図である。
【０１１１】
図１１に示す各因子は、下記の通りである。
・λ：入射光Ｈの波長（画素ＰＸが受光する光の中心波長）
・ｎ０：カバーガラス３００の上方に位置する層（空気層）の屈折率
・ｎ１：カバーガラス３００の屈折率
・ｎ４：マイクロレンズＭＬを被覆する透明層１１０の屈折率
・Ｐ：複数の画素ＰＸの画素ピッチ
・θ０：カバーガラス３００と空気層との界面から出射する光の出射角
・θ１：カバーガラス３００と空気層との界面へ入射する光の入射角
・θ４：画素ＰＸへ入射する入射光Ｈの入射角（画素ＰＸが設けられた面に対して垂直な軸に対して、外付けレンズの光軸が傾斜する角度）
・θ５：画素ＰＸによる反射回折光ＨＫの回折角
・ｍ１：画素ＰＸによる反射回折光ＨＫの回折次数（ｍ１＝±１，±２，・・・）
【０１１２】
式（Ａ）は、下記に示すスネルの法則による式（ａ１）と、画素ＰＸによる回折の式（ａ２）とを用いて導かれる。
【０１１３】
【数２】
【０１１４】
【数３】
【０１１５】
図１１において、式（ａ１）は、ｎ４＝ｎ１，θ１＝θ５のとき、下記の式（ａ３）になる。
【０１１６】
【数４】
【０１１７】
また、式（ａ２）は、下記の式（ａ４）のように展開できる。
【０１１８】
【数５】
【０１１９】
よって、式（ａ３）と式（ａ４）から、式（ａ５）が導かれる。
【０１２０】
【数６】
【０１２１】
このため、この式（ａ５）から、全反射する場合（θ０≧９０°）には、上記の式（Ａ）が得られる。
【０１２２】
なお、θ４＝０°の場合には、式（Ａ）より、下記の式（Ａ１）を満たす場合に全反射が生ずる。また、ｎ０＝１（空気）の場合には、下記の式（Ａ２）を満たす場合に全反射が生ずる。
【０１２３】
【数７】
【０１２４】
【数８】
【０１２５】
図１２，図１３は、実施形態１において、式（Ａ）の関係を示す図である。
【０１２６】
図１２，図１３において、縦軸は、式（Ａ）の右辺の値を示しており、この値が１以上の場合には、全反射が生じることを示している。横軸は、画素ピッチＰ（ｎｍ）を示している。そして、図１２，図１３では、入射光Ｈが複数の代表的な波長λの場合の結果について示している。図１２，図１３において、（ａ）は、ｍ１＝１，（ｂ）は、ｍ１＝２，（ｃ）は、ｍ１＝３の場合を示している。また、図１２は、ｎ０＝１（空気）の場合を示し、図１３は、ｎ０＝１．２の場合を示している。
【０１２７】
式（Ａ）より、可視光（波長４００〜６５０ｎｍ）を受光する場合、２次回折光については、たとえば、１．４μｍ以下の画素ピッチの場合に全反射が生じることが判る。また、３次回折光については、たとえば、２μｍ以下の画素ピッチの場合に全反射することが判る。
【０１２８】
この他に、シリコンが感度を有する波長域（１２００ｎｍ以下）を考慮すると、１次回折光については、１．２μｍ以下の画素ピッチの場合に全反射が生じることが判る。また、２次回折光については、たとえば、２．４μｍ以下の画素ピッチの場合に全反射することが判る。
【０１２９】
なお、４次以上の回折次数の回折光についても、全反射が生じ得るが、回折効率が低く、光強度が小さいので、ゴーストの発生が少ない。このため、特に、３次以下の回折次数の回折光について、全反射が生じる場合に、本実施形態のように、回折格子６０１を設けることが好適である。
【０１３０】
（２）製造方法
以下より、上記の固体撮像装置１を製造する製造方法の要部について説明する。
【０１３１】
上記の固体撮像装置１を製造する際には、まず、センサ基板１００の形成を実施する。具体的には、図２に示したように、半導体基板１０１に画素ＰＸなどの各部を設ける。
【０１３２】
この他に、カバーガラス３００について形成する。ここでは、上記したように、ガラス基板３０１の一方の面を加工して溝を形成して回折格子６０１を設けることによって、からバーガラス３００を形成する。
【０１３３】
つぎに、センサ基板１００とカバーガラス３００とを貼り合わせる。たとえば、センサ基板１００においてカバーガラス３００と貼り合わせる面に接着層５０１を設ける。そして、カバーガラス３００を位置合わせして貼り合わせる。
【０１３４】
その後、バンプ４０２の形成やダイシングを実施して、固体撮像装置１を完成させる。
【０１３５】
（３）まとめ
以上のように、本実施形態において、センサ基板１００は、入射光Ｈを受光する複数の画素ＰＸが半導体基板１０１の上面に配列されている。カバーガラス３００（透明基板）は、センサ基板１００の上面に下面が対面しており、入射光Ｈが透過する。回折格子６０１は、カバーガラス３００を構成するガラス基板３０１の上に設けられており、入射光Ｈが透過する。また、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光ＨＫを回折するように形成されている（図９参照）。
【０１３６】
ここでは、その反射回折光ＨＫのうち、回折格子６０１が設けられない状態でカバーガラス３００の上面で全反射する成分の少なくとも一部について、回折格子６０１が回折して透過するように形成されている（図９参照）。つまり、反射回折光ＨＫの一部が回折格子６０１から半導体基板１０１が設けられた側へ反射せずに、半導体基板１０１が設けられた側とは反対側へ、その反射回折光ＨＫの一部が透過する。
【０１３７】
したがって、上述したように、本実施形態は、ゴーストの発生を抑制可能であり、撮像画像の画像品質を向上することができる。
特に、本実施形態では、回折格子６０１は、カバーガラス３００の上面に設けられている。
この場合には、空気の屈折率ｎ０とカバーガラス３００の屈折率ｎ１との間の差△ｎが、０．５程度、得られる。よって、より広い格子ピッチの回折格子６００で、全反射を回避できるので、回折格子６００の製造上の難易度を下げることが可能であり、さらに好適である。
【０１３８】
なお、本実施形態の回折格子６０１は、２レベルである。このため、回折格子６０１による回折光は、０次回折光成分が約５０％，＋１次光成分が約２０％，−１次光成分が約２０％となる。このため、±１次光成分が画素ピッチＰ以上の距離分、シフトした場合であっても、２重像として観察されにくい。
【０１３９】
＜２．実施形態２＞
（１）装置構成など
図１４は、実施形態２において、固体撮像装置の要部を示す図である。図１４は、図２と同様に、断面を示している。
【０１４０】
図１４に示すように、本実施形態においては、回折格子６０１が設けられた位置が、実施形態１の場合と異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０１４１】
本実施形態では、実施形態１の場合と異なり、回折格子６０１は、図１４に示すように、ガラス基板３０１においてセンサ基板１００と対面する下面に形成されている。
【０１４２】
回折格子６０１は、実施形態１の場合と同様に、複数の画素ＰＸに入射した入射光Ｈで生じた反射回折光を回折し、その反射回折光のうち、一部の光が、カバーガラス３００の上部の面より屈折して透過するように設けられている。
この場合には、接着層５０１の屈折率と、ガラス基板３０１の屈折率との間の屈折率差△ｎを０．２より大きくすることが好ましい。
また、回折格子６０１の凸部について、ガラス基板３０１の屈折率との間の屈折率差△ｎが０．２より大きい材料で形成することが好ましい。この他に、回折格子６０１の凹部に、ガラス基板３０１の屈折率との間の屈折率差△ｎが、０．２より大きい材料を埋めて形成することが好ましい。
たとえば、ガラス基板３０１より大きい屈折率の材料として、ＳｉＮなどの窒化物を用いて形成することが好ましい。また、ガラス基板３０１より小さい屈折率の材料として、多孔質シリカ（ｎ＝１．２以下）、フッ素化合物ＭｇＦなど（ｎ＝１．２以下）、シリコン樹脂系（ｎ＝１．３〜１．４）、シロキサン樹脂系などの材料を用いて形成することが好ましい。
つまり、回折格子６０１において、凸部を構成する材料の屈折率と、凹部に埋め込まれた材料の屈折率との間の差が、０．２よりも大きくなるように設けることが、好適である。
【０１４３】
（２）まとめ
本実施形態では、実施形態１の場合と同様に、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光ＨＫを回折する。
【０１４４】
したがって、本実施形態は、実施形態１と同様に、ゴーストの発生を抑制可能であり、撮像画像の画像品質を向上することができる。
特に、本実施形態では、回折格子６０１について、カバーガラス３００の下面に設けている。この場合には、ガラス基板３０１の表面に凹凸が無いため、ゴミなどの汚れが付着しにくい。
また、本実施形態は、実施形態１よりも回折格子６０１が撮像面に近い。このため、往路において回折格子６０１で回折された光の広がり幅を画素ピッチ程度にする際に、回折格子６０１のピッチを、実施形態１の場合よりも広くすることができる。
よって、製造上の格子ピッチのバラつきを低減できる。
たとえば、格子ピッチの製造公差が０．１μｍ程度ある場合、その格子ピッチが１μｍ程度と非常に狭い場合には、１０％の格子ピッチバラつきとなる。しかし、５μｍ程度の場合は、２％程度となるため回折角度を安定化の効果をさらに好適に奏することができる。
【０１４５】
＜３．実施形態３＞
図１５は、実施形態３において、固体撮像装置の要部を示す図である。図１５は、図２と同様に、断面を示している。
【０１４６】
図１５に示すように、本実施形態においては、回折格子６０１が設けられた位置が、実施形態１の場合と異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０１４７】
本実施形態では、実施形態１の場合と異なり、回折格子６０１は、透明層１１０の上面に形成されている。
【０１４８】
回折格子６０１は、実施形態１の場合と同様に、複数の画素ＰＸに入射した入射光Ｈで生じた反射回折光を回折し、その反射回折光のうち、一部の光がカバーガラス３００の上部の面より屈折して透過するように設けられている。
本実施形態では、透明層１１０と接着層５０１との屈折率が互いに相違させる必要がある。
このため、たとえば、透明層１１０は、多孔質シリカ（ｎ＝１．２以下）、フッ素化合物ＭｇＦなど（ｎ＝１．２以下）、シリコン樹脂系（ｎ＝１．３〜１．４）、シロキサン樹脂系などの低屈折率材料を用いて形成することが好適である。また、接着層５０１は、たとえば、ガラス基板３０１と同等の屈折率（ｎ＝１．５）の材料で形成することが好適である。
【０１４９】
（２）まとめ
以上のように、実施形態１の場合と同様に、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光ＨＫを回折する。
【０１５０】
したがって、本実施形態は、実施形態１と同様に、ゴーストの発生を抑制可能であり、撮像画像の画像品質を向上することができる。
特に、本実施形態では、回折格子６０１について、透明層１１０の下面に設けている。この場合には、ガラス基板３０１の表面に凹凸が無いため、ゴミなどの汚れが付着しにくい。
また、本実施形態は、実施形態１よりも回折格子６０１が撮像面に近い。このため、往路において回折格子６０１で回折された光の広がり幅を画素ピッチ程度にする際に、回折格子６０１のピッチを、実施形態１の場合よりも広くすることができる。よって、実施形態２と同様な効果をさらに好適に奏することができる。
【０１５１】
＜４．実施形態４＞
図１６は、実施形態４において、固体撮像装置の要部を示す図である。図１６は、図２と同様に、断面を示している。
【０１５２】
図１６に示すように、本実施形態においては、回折格子６０１として、第１回折格子６０１Ａと、第２回折格子６０１Ｂとが設けられている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０１５３】
本実施形態では、実施形態１の場合と同様に、回折格子６０１として、ガラス基板３０１の上面の全体に渡って、第１回折格子６０１Ａが設けられている。
【０１５４】
これと共に、本実施形態では、実施形態１の場合と異なり、回折格子６０１として、透明層１１０の上面に、第２回折格子６０１Ｂが形成されている。
【０１５５】
第１回折格子６０１Ａおよび第２回折格子６０１Ｂは、複数の画素ＰＸに入射した入射光Ｈで生じた反射回折光を回折し、その反射回折光のうち、一部の光が上方へ屈折して透過するように設けられている。
【０１５６】
つまり、本実施形態では、複数の画素ＰＸに入射した入射光Ｈで生じた反射回折光が第２回折格子６０１Ｂに入射し、回折される。さらに、反射回折光が第１回折格子６０１Ａに入射し、回折される。そして、その一部は、ガラス基板３０１の上方へ透過する。
【０１５７】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態は、実施形態１の場合と同様に、第１回折格子６０１Ａと第２回折格子６０１Ｂが、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光ＨＫを回折する。
【０１５８】
したがって、本実施形態は、実施形態１と同様に、ゴーストの発生を抑制可能であり、撮像画像の画像品質を向上することができる。
特に、本実施形態では、第１回折格子６０１Ａと第２回折格子６０１Ｂとのそれぞれを、回折格子６０１として、カバーガラス３００の上面と下面とのそれぞれに設けている。
このため、第１回折格子６０１Ａと第２回折格子６０１Ｂとのそれぞれにおいては、回折角度が減少し、格子ピッチを広くできる。これにより、製造上の格子ピッチのバラつきを低減できる。
たとえば、格子ピッチの製造公差が０．１μｍ程度ある場合、その格子ピッチが１μｍ程度と非常に狭い場合には、１０％の格子ピッチバラつきとなる。しかし、５μｍ程度の場合は、２％程度となるため回折角度を安定化することが可能となる。
【０１５９】
＜５．実施形態５＞
本実施形態においては、下記の式（Ｂ）と式（Ｃ）を満たすように各部を設計し、その設計に基づいて、各部を設けている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０１６０】
【数９】
【０１６１】
【数１０】
【０１６２】
図１７は、実施形態５において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。
【０１６３】
図１７に示す各因子は、下記の通りである。
・λ：入射光Ｈの波長（画素ＰＸが受光する光の中心波長）
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（空気層）の屈折率
・ｎ３：回折格子６０１が設けられた面の下方に位置する層（ガラス基板３０１）の屈折率
・ｄ：回折格子６０１の格子ピッチ
・Ｐ：複数の画素ＰＸの画素ピッチ
・Ｌ：回折格子６０１と半導体基板１０１との間の光学的距離（実際の距離×屈折率）
・ｍ２：回折格子６０１で回折される回折光ＴＫの回折次数（ｍ２＝±１，±２，・・・）
・θ２：回折格子６０１が設けられた面へ入射する入射光Ｈの入射角（回折格子法線に対する入射光の傾斜角）
・θ３：回折格子６０１で回折される回折光ＴＫの回折角（回折格子法線に対する回折光の傾斜角）
・θ３’：回折格子６０１の界面で屈折する屈折光ＲＫ（０次光）の屈折角（回折格子面の法線に対する屈折光の傾斜角）
・Ｗ：回折光ＴＫのシフト量（半導体基板１０１の面で所定の次数（ｍ２）の回折光が屈折光ＲＫ（０次回折光）に対してシフトした量）
・ＲＷ：入射位置から屈折光ＲＫが半導体基板１０１の面に到達したときの幅（屈折光到達幅）
・ＤＷ：入射位置から回折光ＴＫが半導体基板１０１の面に到達したときの幅（回折光到達幅）
【０１６４】
式（Ｂ）は、下記に示す回折の式（ｂ１）〜（ｂ４）を用いて導かれる。上記の回折光到達幅ＤＷは、下記に示す式（ｂ２）の関係にある。上記の屈折光到達幅ＲＷは、下記に示す式（ｂ３）の関係にある。また、屈折光到達幅ＲＷと回折光到達幅ＤＷとは、下記の式（ｂ４）の関係にある。
【０１６５】
【数１１】
【０１６６】
【数１２】
【０１６７】
【数１３】
【０１６８】
【数１４】
【０１６９】
そして、式（ｂ１）〜式（ｂ４）より、シフト量Ｗは、下記の式（ｂ５）となる。よって、この式（ｂ５）から上記の式（Ｂ）が得られる。
【０１７０】
【数１５】
【０１７１】
図１７に示すように、上方から回折格子６０１へ入射光Ｈが入射した場合には、入射光Ｈが回折格子６０１によって回折されて出射される。このため、屈折光ＲＫ（０次回折光）が入射する位置とは、異なる位置の画素ＰＸへ、他の次数の回折光ＴＫが入射する場合がある。よって、撮像画像にボケが生じて、画像品質が低下する場合がある。
しかし、上記の式（Ｂ）で示すシフト量Ｗが、式（Ｃ）を満たす場合には、そのシフト量Ｗが、画素ＰＸのピッチＰ以下である。このため、異なる位置の画素ＰＸへ光が入射することを抑制できるので、画像品質の低下を防止することができる。特に、±１次の回折光（ｍ２＝±１）については、光強度が大きいので、上記の関係を満足させるように、各部を構成することが好適である。
なお、θ２＝０°の場合には、式（Ｂ）から、下記の式（Ｂ１）が導かれる。
【０１７２】
【数１６】
【０１７３】
図１８は、実施形態５において、式（Ｂ１）の関係を示す図である。
【０１７４】
図１８において、縦軸は、回折格子とセンサ間の距離Ｌ（μｍ）を示している。横軸は、画素ピッチＰ（ｎｍ）を示している。また、凡例は、格子ピッチｄ（μｍ）を示している。
ここでは、ｍ２＝１，ｎ３＝１．５，λ＝５００ｎｍ、θ２＝０°の場合を示している。
【０１７５】
式（Ｂ１）から、たとえば、下記の条件になるように、各部を設けることが好適である。
・λ＝５００ｎｍ
・ｎ３＝１．５
・Ｐ＝１．８μｍ
・Ｌ≧４０μｍ
・ｍ２＝±１
・ｄ＞約７．５
【０１７６】
すなわち、入射光Ｈが上方から入射した回折格子６０１を透過した回折光ＴＫにおいて、±１次回折光の中心軸が、屈折光（０次回折光）の中心軸に対してシフトする。このときのシフト量Ｗが、画素ピッチＰよりも小さくなるように、回折格子６０１を形成することが好適である。
【０１７７】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態では、実施形態１の場合と同様に、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光ＨＫを回折する。
【０１７８】
したがって、本実施形態は、実施形態１と同様に、ゴーストの発生を抑制可能であり、撮像画像の画像品質を向上することができる。
【０１７９】
この他に、本実施形態では、上記したように、式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように設けられている。
【０１８０】
このため、上記したように、異なる位置の画素ＰＸへ光が入射することを抑制できるので、撮像画像にボケが生ずることを防止し、画像品質を更に向上することができる。
【０１８１】
特に、本実施形態では、回折格子６０１で入射光Ｈが回折されて生ずる回折光ＴＫのうち、１次回折光（ｍ２＝±１）のシフト量Ｗが、複数の画素ＰＸの画素ピッチＰよりも小さくなるように、回折格子６０１が形成されている。つまり、半導体基板１０１の上面において、±１次回折光（ｍ２＝±１）の中心軸が屈折光（０次回折光）の中心軸に対してシフトしたシフト量Ｗが、画素ピッチＰよりも小さくなるように、回折格子６０１を形成している（Ｗ＜Ｐ）。この場合には、光強度が大きい±１次の回折光（ｍ２＝±１）が、隣接する他の画素へ入射しないので、撮像画像にボケが生ずることを更に好適に防止可能である。
【０１８２】
上記の他に、回折格子６０１で入射光Ｈが回折されて生ずる回折光ＴＫのうち、１次回折光（ｍ２＝±１）のシフト量Ｗが、複数の画素ＰＸの画素ピッチＰと同じになるように、回折格子６０１を形成してもよい。つまり、半導体基板１０１の上面において１次回折光（ｍ２＝±１）の中心軸が０次回折光の中心軸に対してシフトしたシフト量Ｗが、画素ピッチＰと同じになるように、回折格子６０１を形成してもよい（Ｗ＝Ｐ）。
この場合には、回折格子６０１が光学ローパスフィルタとして機能する。つまり、被写体像として高い周波数の入射光を受光し撮像する場合には、画素ピッチに基づく空間周波数（ナイキスト周波数）で折り返し成分が生じる場合があるが、その折り返し成分の発生を抑制できる。よって、撮像画像の画像品質を、さらに好適に向上できる。
【０１８３】
（３）変形例
本実施形態では、実施形態１の場合において、上記の式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように、各部を設ける場合について説明したが、これに限定されない。他の実施形態においても、上記の式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように、各部を設けてもよい。
【０１８４】
（３−１）変形例１
図１９は、実施形態５の変形例において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。図１９では、実施形態２（図１４参照）の場合において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示している。
【０１８５】
図１９に示すように、本変形例では、上記の実施形態に対して、下記の点が異なる。
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（ガラス基板３０１）の屈折率
・ｎ３：回折格子６０１が設けられた面の下方に位置する層（接着層５０１）の屈折率
【０１８６】
本変形例においても、式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように各部を設けることで、上記した本実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
【０１８７】
（３−２）変形例２
図２０は、実施形態５の変形例において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。図２０では、実施形態３（図１５参照）の場合において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示している。
【０１８８】
図２０に示すように、本変形例では、上記の実施形態に対して、下記の点が異なる。
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（接着層５０１）の屈折率
・ｎ３：回折格子６０１が設けられた面の下方に位置する層（透明層１１０）の屈折率
【０１８９】
本変形例においても、式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように各部を設けることで、上記した本実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
【０１９０】
（３−３）変形例３
図２１は、実施形態５の変形例において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。図２１では、実施形態４（図１６参照）の場合において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示している。
【０１９１】
図２１に示すように、本変形例では、複数の回折格子６０１（第１回折格子６０１Ａと第２回折格子６０１Ｂ）のうち、半導体基板１０１に最も近い第２回折格子６０１Ｂについて、式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように設けることが好適である。具体的には、上記の実施形態に対して、下記の点が異なる。
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（ガラス基板３０１）の屈折率
・ｎ３：回折格子６０１が設けられた面の下方に位置する層（接着層５０１）の屈折率
【０１９２】
本変形例においても、式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように各部を設けることで、上記した本実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
【０１９３】
（３−４）変形例４
上記においては、式（Ｂ）の他に、式（Ｃ）を満たす場合について示したが、これに限定されない。
【０１９４】
上記の他に、撮像レンズ（図１の光学系４２に相当）は、収差を有しており、結像限界がある。この結像限界は、有限の値であり、この際の最小スポット径を、結像限界性能の幅ＬＭとする。
この場合には、回折格子６０１で入射光Ｈが回折されて生ずる回折光ＴＫのうち、１次回折光（ｍ２＝±１）のシフト量Ｗが、結像限界性能の幅ＬＭよりも小さくなるように、回折格子６０１を形成することが好適である。つまり、半導体基板１０１の上面において、１次回折光（ｍ２＝±１）の中心軸が屈折光（０次回折光）の中心軸に対してシフトしたシフト量Ｗが、結像限界性能の幅ＬＭよりも小さくなるように、回折格子６０１を形成しても好適である（Ｗ＜ＬＭ）。
結像性能を考慮しない理想的な場合にはボケが目立たないシフト量の条件は1画素までである。しかし、上記のように、撮像レンズの結像性能を考慮した回折格子の条件にして、実際のレンズの収差を考慮することで許容できるシフト量は広がることになるので、回折格子６０１の設計自由度を広くすることが可能となる。
よって、画質を適切に保つ効果を好適に奏することができる。
【０１９５】
＜６．実施形態６＞
本実施形態においては、下記の式（Ｄ）を更に満たすように各部が設けられている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態５と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０１９６】
【数１７】
【０１９７】
図２２は、実施形態６において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。
【０１９８】
図２２に示す各因子は、下記の通りである。
・λ：入射光Ｈの波長（画素ＰＸが受光する光の中心波長）
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（空気層）の屈折率
・ｎ３：回折格子６０１が設けられた面の下方に位置する層（ガラス基板３０１，接着層５０１）の屈折率
・ｎ４：マイクロレンズＭＬを被覆する透明層１１０の屈折率
・Ｐ：複数の画素ＰＸの画素ピッチ
・ｄ：回折格子６０１の格子ピッチ
・θ４：画素ＰＸへ入射する入射光Ｈの入射角（画素ＰＸが設けられた面に対して垂直な軸に対して、外付けレンズの光軸が傾斜する角度）
・θ５：画素ＰＸによる反射回折光ＨＫの回折角
・θ６：反射回折光ＨＫの回折格子６０１への入射角
・θ７：反射回折光ＨＫが回折格子６０１によって回折されて生ずる回折光ＴＫの回折角
・ｍ１：画素ＰＸによる反射回折光ＨＫの回折次数（ｍ１＝±１，±２，・・・）
・ｍ３：反射回折光ＨＫが回折格子６０１で回折されて生ずる回折光ＴＫの回折次数（ｍ３＝±１，±２，・・・）
【０１９９】
式（Ｄ）は、下記に示す式（ｄ１）〜式（ｄ３）を用いて導かれる。ここで、式（ｄ１）は、画素ＰＸによる回折を示す式である。式（ｄ２）は、マイクロレンズＭＬを被覆する透明層１１０と、回折格子６０１が設けられた面の下方に位置する層（接着層５０１）との界面における挙動を示す式である。式（ｄ３）は、回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（空気層）と下方に位置する層（ガラス基板３０１）との界面における挙動を示す式である。
【０２００】
【数１８】
【０２０１】
【数１９】
【０２０２】
【数２０】
【０２０３】
式（ｄ１）と式（ｄ２）より、式（ｄ４）が導かれる。
【０２０４】
【数２１】
【０２０５】
そして、式（ｄ３）を変形すると、式（ｄ５）が導かれる。
【０２０６】
【数２２】
【０２０７】
そして、式（ｄ５）を式（ｄ４）に加えると、式（ｄ６）が導かれる。
【０２０８】
【数２３】
【０２０９】
図２２に示すように、反射回折光ＨＫが下方から回折格子６０１へ進み、回折格子６０１によって回折されて回折光ＴＫが生ずる。このとき、その回折光ＴＫの回折角θ７が９０°以上の場合には、回折格子６０１が設けられた面で反射が生じることになる。このため、その回折光ＴＫは、本来、入射すべき位置とは異なる位置の画素ＰＸへ入射する場合がある。よって、画像品質が低下する場合がある。
【０２１０】
しかし、回折光ＴＫの回折角θ７が９０°未満の場合には、回折格子６０１が設けられた面で反射が生じずに、屈折して、上方へ透過する。このため、回折光ＴＫが、本来、入射すべき位置とは異なる位置の画素ＰＸへ入射しないので、画像品質が低下することを防止できる。つまり、本実施形態のように、式（ｄ６）において、θ７が９０°未満の場合を示す式（Ｄ）を満足することで、画像品質を向上させることができる。たとえば、式（Ａ）から特定されるｍ１＝±１〜５と、式（Ｄ）におけるｍ３＝±１〜５については、光強度が大きいので、上記の関係を満足させるように、各部を構成することが好適である。
【０２１１】
本実施形態では、下記のような手順で回折格子６０１の格子ピッチｄを最適化し、その最適化された条件で、回折格子６０１を形成する。
まず、実施形態１の場合で示した式（Ａ）を用いて、画素ＰＸによる反射回折光ＨＫについて全反射が何次（ｍ１）以上で生じるかを特定する。
そして、実施形態５で示したように、式（Ｂ）と式（Ｃ）を満たすような、回折格子の格子ピッチｄの条件（範囲）を特定する。
そして、回折格子６０１による全反射光が極力少なくなるように、回折格子ピッチｄの条件を最適化する。
この最適化においては、上記で特定した次数ｍ１であって、複数条件の次数ｍ３の場合に、式（Ｄ）を満足する回折格子のピッチｄの条件を別途求める。その後、式（Ｄ）を満たす格子ピッチｄの各条件と、式（Ｂ）と式（Ｃ）を満たす格子ピッチｄの条件との全てを満足する条件を、回折格子６０１の格子ピッチｄの最適条件として設定する。
具体的には、式（Ａ）から、波長５００ｎｍの光の場合には４次以上の次数（ｍ１＝４）で全反射が生じることが求められる。このため、ｍ１＝４であって、たとえば、ｍ３＝１，２，３の場合には、上記の式（Ｄ）の関係を満たす格子ピッチｄは、下記のように算出される。
（ｍ１＝４，ｍ３＝１，λ＝５００ｎｍ，Ｐ＝１８００ｎｍ，θ４＝０°の場合）
ｄが４．５μｍ未満のとき好適
（ｍ１＝４，ｍ３＝２，λ＝５００ｎｍ，Ｐ＝１８００ｎｍ，θ４＝０°の場合）
ｄが９．０μｍ未満のとき好適
（ｍ１＝４，ｍ３＝３，λ＝５００ｎｍ，Ｐ＝１８００ｎｍ，θ４＝０°の場合）
ｄが９．０μｍ未満のとき好適
この他に、実施形態５で示したように、式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすためには、格子ピッチｄを７．５μｍ以上とすることが好適であることが算出される。
よって、これらの結果から、ｍ１＝４，ｍ３＝１，２および３，λ＝５００ｎｍ，Ｐ＝１８００ｎｍ，θ４＝０°の場合、格子ピッチｄが４μｍ以下の条件が最適条件として求められる。
【０２１２】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態では、他の実施形態の場合と同様に、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光ＨＫを回折する。
【０２１３】
したがって、本実施形態は、他の実施形態と同様に、ゴーストの発生を抑制可能であり、撮像画像の画像品質を向上することができる。
【０２１４】
特に、本実施形態では、式（Ｄ）を満たすように設けられている。このため、反射回折光ＨＫにおいて全反射する成分を回折格子６０１が回折して透過できる。よって、ゴーストの発生を更に好適に抑制可能であって、撮像画像の画像品質を向上することができる。
【０２１５】
（３）変形例
本実施形態では、実施形態５の場合において、上記の式（Ｄ）を満たすように、各部を設ける場合について説明したが、これに限定されない。他の実施形態においても、上記の式（Ｄ）を満たすように、各部を設けてもよい。
【０２１６】
（３−１）変形例１
図２３は、実施形態６の変形例において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。図２３では、実施形態２（図１４参照）の場合において、式（Ｄ）を構成する各因子を示している。
【０２１７】
図２３に示すように、本変形例では、上記の実施形態に対して、下記の点が異なる。
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（ガラス基板３０１）の屈折率
【０２１８】
本変形例においても、式（Ｄ）を満たすように各部を設けることで、上記した本実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
【０２１９】
（３−２）変形例２
図２４は、実施形態６の変形例において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。図２４では、実施形態３（図１５参照）の場合において、式（Ｄ）を構成する各因子を示している。
【０２２０】
図２４に示すように、本変形例では、上記の実施形態に対して、下記の点が異なる。
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（接着層５０１）の屈折率
【０２２１】
本変形例においても、式（Ｄ）を満たすように各部を設けることで、上記した本実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
【０２２２】
（３−３）変形例３
図２５は、実施形態６の変形例において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。図２５では、実施形態４（図１６参照）の場合において、式（Ｄ）を構成する各因子を示している。
【０２２３】
図２５に示すように、本変形例では、複数の回折格子６０１（第１回折格子６０１Ａと第２回折格子６０１Ｂ）のうち、半導体基板１０１に最も遠い第１回折格子６０１Ａについて、式（Ｄ）を満たすように設けることが好適である。
【０２２４】
本変形例においても、式（Ｄ）を満たすように各部を設けることで、上記した本実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
【０２２５】
＜７．実施形態７＞
図２６は、実施形態７において、固体撮像装置の要部を示す図である。図２６は、図１４と同様に、断面を示している。
【０２２６】
図２６に示すように、本実施形態においては、キャビティ７００が設けられている。また、赤外カットフィルタＩＲＣＦが設けられている。また、透明層１１０が設けられていない。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態２と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２２７】
固体撮像装置は、図２６に示すように、センサ基板１００とカバーガラス３００とが対面するように配置されている。そして、この対面する面の中央部分に、空洞なキャビティ７００が設けられている。そして、センサ基板１００とカバーガラス３００とにおいて対面する面の周辺部分に、接着層５０１が設けられており、この接着層５０１によって両者が貼り合わされている。
【０２２８】
ここでは、図２６に示すように、キャビティ７００は、センサ基板１００において画素領域ＰＡが設けられた部分と、カバーガラス３００を構成するガラス基板３０１との間に介在するように設けられている。
【０２２９】
そして、カバーガラス３００を構成するガラス基板３０１において、センサ基板１００に対面する面とは反対側の面には、赤外カットフィルタＩＲＣＦが設けられている。赤外カットフィルタＩＲＣＦは、バンドパスフィルタであり、入射光Ｈのうち、可視光成分を選択的に透過するように設けられている。本実施形態では、赤外カットフィルタＩＲＣＦは、吸収型でなく、反射型であって、入射光Ｈのうち、赤外成分などの光を反射によってカットし、可視光成分を選択的に透過するように設けられている。
【０２３０】
これに対して、カバーガラス３００を構成するガラス基板３０１において、センサ基板１００に対面する面には、回折格子６０１が設けられている。
【０２３１】
図２７は、実施形態７において、光の様子を示す断面図である。
【０２３２】
これに対して、図２８は、実施形態７において、回折格子６０１を設けない場合における光の様子を示す断面図である。
【０２３３】
図２７，図２８に示すように、本実施形態では、画素ＰＸの上方から、赤外カットフィルタＩＲＣＦ、ガラス基板３０１、回折格子６０１、キャビティ７００を介して、被写体像として入射光Ｈが、半導体基板１０１の上面に設けられた画素ＰＸへ入射する。
【０２３４】
このとき、半導体基板１０１の上面側においては、上方から入射した入射光Ｈが回折されて、入射光Ｈの一部が反射回折光ＨＫとして上方へ反射する。たとえば、複数の画素ＰＸのそれぞれに対応して周期的に配置されたマイクロレンズＭＬなどの周期構造に入射光Ｈが被写体像として上方から入射した場合には、その周期構造で入射光Ｈが回折されて、入射光Ｈの一部が反射回折光として上方へ反射する。たとえば、マイクロレンズＭＬや半導体基板１０１の表面で反射された光が、反射回折光ＨＫとなる。
【０２３５】
そして、反射回折光ＨＫは、上方へ向かい、キャビティ７００、カバーガラス３００を介して、赤外カットフィルタＩＲＣＦへ入射する。
【０２３６】
このため、図２８に示すように、反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦによって、反射回折光ＨＫが反射し、反射光ＨＨとして画素ＰＸへ再入射する場合がある。そして、反射光ＨＨが画素ＰＸへ入射した場合には、撮像画像にゴースト（フレア）が発生して、画像品質の低下が生ずる。
【０２３７】
反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦは、光を透過する透過波長域において、境界部分の波長域では、反射率が高い。また、多層膜で作られる反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦは、斜め入射光に対しては、垂直入射光に対する赤外光を反射するバンドパス特性が短波長側にシフトするため、垂直入射で透過した可視光帯域の光が反射されることになる。このため、反射回折光ＨＫのうち、上述の可視光部分の波長域の成分が、反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦで反射され反射光ＨＨとして画素ＰＸへ、再度、入射する場合がある。特に、太陽光などのように、高輝度な光が被写体像として入射した場合には、長波長な赤色成分の光が、反射光ＨＨとして画素ＰＸへ再入射する。よって、いわゆる「赤玉ゴースト」と呼ばれるゴーストが撮像画像に生じ、画像品質が低下する場合がある（たとえば、特許文献４参照）。
【０２３８】
しかしながら、本実施形態の場合には、図２７に示すように、反射回折光ＨＫは、回折格子６０１によって回折されて、さまざまな回折次数の回折光ＫＫａとして分散し、回折格子６０１を透過する。そして、反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦで、その回折光ＫＫａが反射されて、反射光ＨＨとして、再度、回折格子６０１へ入射する。その後、その反射光ＨＨは、回折格子６０１によって回折されて、さまざまな回折次数の回折光ＫＫｂとして分散して回折格子６０１を透過し、半導体基板１０１の上面側へ出射する。
この時、回折により赤外カットフィルタＩＲＣＦへの入射角度が小さくなる回折光は、上述の斜め入射光に対するバンドパス特性のシフト量が少ないため反射が減ることになる。このため、その回折された光の一部は、半導体基板１０１側へ戻らず赤外カットフィルタＩＲＣＦを透過することになる。
【０２３９】
このように、反射回折光ＨＫは、再度、半導体基板１０１の上面へ入射するとき、複数の分散された回折光ＫＫｂとして入射する。よって、本実施形態では、反射回折光ＨＫにおいて、画素ＰＸへ入射する光の強度が低下することになる。
【０２４０】
よって、撮像画像にゴースト（フレア）が発生したとしても、目立たなく、画像品質の低下を抑制することができる。
【０２４１】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態では、反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦが、センサ基板１００の上面に対面しており、入射光のうち、可視光成分の波長範囲を選択的に透過する。回折格子６０１は、赤外カットフィルタＩＲＣＦと、センサ基板１００との間に設けられており、入射光Ｈが透過する。そして、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折する。
【０２４２】
したがって、上述したように、本実施形態では、撮像画像にゴースト（フレア）が発生したとしても、目立たなく、画像品質を向上することができる。
【０２４３】
＜８．実施形態８＞
図２９は、実施形態８において、固体撮像装置の要部を示す図である。図２９は、図２６と同様に、断面を示している。
【０２４４】
図２９に示すように、本実施形態においては、透明層１１０が設けられている。また、回折格子６０１が設けられた位置が異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態７と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２４５】
図２９に示すように、透明層１１０は、センサ基板１００においてマイクロレンズＭＬが設けられた半導体基板１０１の上面を被覆して平坦化するように設けられている。
【０２４６】
たとえば、透明層１１０は、たとえば、下記の条件で設けられている。
（透明層１１０）
・材料：シリコン樹脂系、シロキサン樹脂系
・厚み：１μｍ程度
【０２４７】
そして、図２９に示すように、透明層１１０の上面には、回折格子６０１が設けられている。
【０２４８】
図３０は、実施形態８において、光の様子を示す断面図である。
【０２４９】
図３０に示すように、画素ＰＸの上方から、赤外カットフィルタＩＲＣＦ、ガラス基板３０１、キャビティ７００、回折格子６０１を介して、被写体像として入射光Ｈが、半導体基板１０１の上面に設けられた画素ＰＸへ入射する。
【０２５０】
上述したように、このとき、半導体基板１０１の上面側においては、上方から入射した入射光Ｈが回折されて、入射光Ｈの一部が反射回折光ＨＫとして上方へ反射する。そして、反射回折光ＨＫは、キャビティ７００、カバーガラス３００を介して、赤外カットフィルタＩＲＣＦへ入射する。
【０２５１】
図３０に示すように、反射回折光ＨＫは、回折格子６０１によって回折されて、さまざまな回折次数の回折光ＫＫａとして分散し、回折格子６０１を透過する。そして、反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦで、その回折光ＫＫａが反射されて、反射光ＨＨとして、再度、回折格子６０１へ入射する。その後、その反射光ＨＨは、回折格子６０１によって回折されて、さまざまな回折次数の回折光ＫＫｂとして分散して回折格子６０１を透過し、半導体基板１０１の上面側へ出射する。
この時、回折により赤外カットフィルタＩＲＣＦへの入射角度が小さくなる回折光は、上述の斜め入射光に対するバンドパス特性のシフト量が少ないため反射が減ることになる。このため、回折された光のうち一部は半導体基板１０１側へ戻らず赤外カットフィルタＩＲＣＦを透過することになる。
【０２５２】
このように、反射回折光ＨＫは、再度、半導体基板１０１の上面へ入射するとき、複数の分散された回折光ＫＫｂとして入射する。よって、本実施形態では、実施形態７と同様に、反射回折光ＨＫにおいて、画素ＰＸへ入射する光の強度が低下することになる。
【０２５３】
よって、撮像画像にゴースト（フレア）が発生したとしても、目立たなく、画像品質の低下を抑制することができる。
【０２５４】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態では、実施形態８と同様に、反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦが設置されている。そして、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折する。
【０２５５】
したがって、本実施形態では、実施形態８と同様に、撮像画像にゴースト（フレア）が発生したとしても、目立たなく、画像品質を向上することができる。
【０２５６】
＜９．実施形態９＞
本実施形態においては、入射光Ｈが回折格子６０１によって回折されたときの回折光の回折パターンが、下記の式（Ｅ）の関係を満たすように、回折格子６０１が設けられている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態７と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２５７】
【数２４】
【０２５８】
図３１は、実施形態９において、回折パターンを示す図である。図３１では、縦軸が、回折パターンの輝度を示し、横軸が、位置を示している。
図３１において、（ａ）は、元の回折パターンであって、複数の画素ＰＸによって生じる反射回折光（赤玉ゴースト）を示している。そして、（ｂ）は、その反射回折光（赤玉ゴースト）が、回折格子６０１によって回折された後の回折パターンを示している。
【０２５９】
図３１に示すように、式（Ｅ）を構成する各因子は、下記の通りである。
・ＫＰ０：０次回折光のピーク位置Ｐ０における輝度（０次回折光の出射位置での極大値）
・ＫＰ１：±１次回折光のピーク位置Ｐ１における輝度（１次回折光の出射位置での極大値）
・ＫＰＢ：０次回折光のピーク位置Ｐ０と±１次回折光のピーク位置Ｐ１との間に生じるボトム位置ＰＢにおける輝度（０次回折光の出射位置と±１次回折光の出射位置との間の極小値）
Ｐ０は、画素ＰＸで生じる回折によるゴースト像を意味している（図２８参照）。Ｐ１は、回折格子６０１により生じる回折像を意味している（図２７、図２９参照）。
【０２６０】
上記の式（Ｅ）を満たす場合（左辺が０．１より大きい場合）には、回折により光が分散して拡散が大きくなり、また、一部の回折光が赤外カットフィルタＩＲＣＦで反射せずに透過される。このため、回折格子６０１を設けない場合に生ずる赤玉ゴースト（「元の回折パターン」，図３１（ａ）参照）の光が拡散し、更に、その赤玉ゴーストのピーク輝度が減衰することになる（図３１（ｂ）参照）。たとえば、ピーク輝度のレベルが半分になる。よって、赤玉ゴーストを低減することができる。
これに対して、上記の式（Ｅ）を満たさない場合（左辺が０．１以下の場合）には、赤玉ゴーストのピーク輝度が減衰するが、拡散が小さいために、上記の効果を得ることができない。
【０２６１】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態では、入射光Ｈが回折格子６０１によって回折されたときの回折光の回折パターンが、式（Ｅ）を満たすように、回折格子６０１が設けられている。
【０２６２】
このため、上記したように、撮像画像を向上することができる。
【０２６３】
なお、本実施形態では、実施形態７の「キャビティ構造」の固体撮像装置において、上記の式（Ｅ）を満たす場合について示したが、これに限定されない。
他の実施形態で示した「キャビティレス構造」においても、上記の式（Ｅ）を満たすように、回折格子６０１を形成することが好適である。
【０２６４】
＜１０．その他＞
本技術の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
【０２６５】
上記の実施形態においては、回折格子について断面が矩形状の凸部と凹部とを周期的に配置させる場合について説明したが、これに限定されない。
【０２６６】
図３２は、回折格子の形状を示す断面図である。
【０２６７】
図３２（ａ）に示すように、回折格子については、溝の断面形状が鋸歯状になるように形成しても良い。また、図３２（ｂ）に示すように、正弦波状に形成しても良い。
【０２６８】
上記の実施形態においては、回折格子が２レベル（±１次回折効率４１％（最大値））の場合について示したが、これに限定されない。４レベル（±１次回折効率８１％（最大値））のものなど、種々の回折格子を用いても良い。
【０２６９】
上記の実施形態においては、可視光帯域の光を被写体像として撮像する場合について説明したが、これに限定されない。近赤外帯域などのように他の帯域の光を被写体像として撮像する場合に、本技術を適用してもよい。
【０２７０】
上記の実施形態においては、ガラス基板や透明層についてエッチング加工することで、回折格子を形成しているが、これに限定されない。種々の方向によって、回折格子を設けても良い。
たとえば、ガラス基板の面に、ガラス基板とは異なる屈折率材料で材料膜を成膜した後に、その材料膜を格子構造に加工する。その後、その格子構造の凹部に、ガラス基板と同等の屈折率の材料を埋め込むことで、回折格子を形成しても良い。
たとえば、ガラス基板の面をエッチング加工して設けた溝に、ガラス基板と異なる屈折率の材料を埋め込むことで、回折格子を形成してもよい。
また、インプリントや金型成形によって、回折格子を形成しても良い。
【０２７１】
上記の実施形態においては、固体撮像装置をカメラに適用する場合について説明したが、これに限定されない。スキャナーやコピー機などのように、固体撮像装置を備える他の電子機器に適用しても良い。
【０２７２】
上記の実施形態においては、センサ基板にガラス基板をカバーガラスとして貼り付ける場合について説明したが、これに限定されない。ガラス基板に代えて、プラスチックからなる透明基板を用いても良い。
【０２７３】
上記の実施形態では、固体撮像装置が、「表面照射型」のＣＭＯＳイメージセンサである場合について説明したが、これに限定されない。「裏面照射型」の場合に、本技術を適用しても良い。また、ＣＣＤイメージセンサの場合に、本技術を適用しても良い。
【０２７４】
その他、上記の各実施形態を、適宜、組み合わせても良い。
【０２７５】
本技術は、下記のような構成も取ることができる。
【０２７６】
（１）
入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、
前記透明基板の上面と前記センサ基板の上面との間のいずれかの位置に設けられており、前記入射光が透過する回折格子と
を有し、
前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている、
固体撮像装置。
【０２７７】
（２）
前記反射回折光のうち、前記回折格子が設けられない状態で前記透明基板の上面で全反射する成分について、前記回折格子が回折して透過するように形成されている、
（１）に記載の固体撮像装置。
【０２７８】
（３）
前記センサ基板と前記透明基板との間の全面に接着層が介在しており、前記センサ基板と前記透明基板とが前記接着層によって貼り合わされている、
（１）または（２）に記載の固体撮像装置。
【０２７９】
（４）
前記センサ基板の上面を被覆する透明層
を有し、
前記センサ基板と前記透明基板とは、前記透明層を介在して前記接着層によって貼り合わされている、
（３）に記載の固体撮像装置。
【０２８０】
（５）
下記の式（Ａ）を満たすように設けられている、
（４）に記載の固体撮像装置。
【０２８１】
【数２５】
（式（Ａ）において、λは、前記画素が受光する前記入射光の中心波長である。
また、ｎ０は、前記透明基板の上方に位置する層の屈折率である。
また、ｎ４は、前記透明層の屈折率である。
また、Ｐは、前記複数の画素が配列された画素ピッチである。
また、θ４は、前記画素へ入射する入射光の入射角である。
また、ｍ１は、前記反射回折光の回折次数（ｍ１＝±１，±２，・・・）である。）
【０２８２】
（６）
前記回折格子は、前記透明基板の上面に設けられている、
（１）から（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２８３】
（７）
前記回折格子は、前記透明基板の下面に設けられている、
（１）から（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２８４】
（８）
前記回折格子は、前記透明層の上面に設けられている、
（４）または（５）に記載の固体撮像装置。
【０２８５】
（９）
前記回折格子は、前記透明基板の上面と下面との両者に設けられている、
（１）から（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２８６】
（１０）
下記の式（Ｂ）を満たすように設けられている、
（１）から（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２８７】
【数２６】
（式（Ｂ）において、λは、前記画素が受光する前記入射光の中心波長である。
ｎ２は、前記回折格子が設けられた面の上方に位置する層の屈折率である。
ｎ３は、前記回折格子が設けられた面の下方に位置する層の屈折率である。
ｄは、前記回折格子の格子ピッチである。
Ｌは、前記回折格子と前記半導体基板との間の光学的距離である。
ｍ２は、前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる回折光の回折次数である。
θ２は、前記回折格子が設けられた面へ入射する入射光の入射角である。
Ｗは、前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる回折光のシフト量である。）
【０２８８】
（１１）
下記の式（Ｃ）を満たすように設けられている、
（１０）に記載の固体撮像装置。
【０２８９】
【数２７】
（式（Ｃ）において、Ｐは、前記複数の画素が配列された画素ピッチである。）
【０２９０】
（１２）
前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる１次回折光のシフト量が、前記複数の画素の画素ピッチよりも小さくなるように、前記回折格子が形成されている、
（１）から（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２９１】
（１３）
前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる１次回折光のシフト量が、前記複数の画素の画素ピッチと同じになるように、前記回折格子が形成されている、
（１）から（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２９２】
（１４）
前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる１次回折光のシフト量が、撮像光学系における結像限界性能の幅よりも小さくなるように、前記回折格子が形成されている、
（１）から（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２９３】
（１５）
下記の式（Ｄ）を満たすように設けられている、
（４）または（５）に記載の固体撮像装置。
【０２９４】
【数２８】
（式（Ｄ）において、λは、前記画素が受光する前記入射光の中心波長である。
ｎ２は、前記回折格子が設けられた面の上方に位置する層の屈折率である。
ｎ４は、前記透明層の屈折率である。
ｄは、前記回折格子の格子ピッチである。
θ４は、前記画素へ入射する入射光の入射角である。
ｍ３は、前記反射回折光が前記回折格子で回折されて生ずる回折光の回折次数（ｍ３＝±１，±２，・・・）である。）
【０２９５】
（１６）
入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光のうち、所定の波長範囲の成分を選択的に透過する反射型のバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタと前記センサ基板との間に設けられており、前記入射光が透過する回折格子と
を有し、
前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている、
固体撮像装置。
【０２９６】
（１７）
キャビティを介して前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板
を有し、
前記バンドパスフィルタは、前記透明基板の上面に設けられており、
前記回折格子は、前記透明基板の下面に設けられている、
（１６）に記載の固体撮像装置。
【０２９７】
（１８）
キャビティを介して前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、
前記センサ基板の上面を被覆する透明層と
を有し、
前記バンドパスフィルタは、前記透明基板の上面に設けられており、
前記回折格子は、前記透明層の上面に設けられている、
（１６）に記載の固体撮像装置。
【０２９８】
（１９）
前記入射光が前記回折格子によって回折されたときの回折光の回折パターンが、下記の式（Ｅ）を満たすように、前記回折格子が設けられている、
（１）から（１８）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２９９】
【数２９】
（式（Ｅ）において、ＫＰ０は、前記回折パターンにおいて、０次回折光のピーク位置における輝度である。
ＫＰ１は、前記回折パターンにおいて、±１次回折光のピーク位置における輝度である。
ＫＰＢは、前記回折パターンにおいて、０次回折光のピーク位置と±１次回折光のピーク位置との間に生じるボトム位置における輝度である。）
【０３００】
（２０）
入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、
前記透明基板の上面と前記センサ基板の上面との間のいずれかの位置に設けられており、前記入射光が透過する回折格子と
を有し、
前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている、
電子機器。
【０３０１】
なお、上記の実施形態において、画素ＰＸは、本技術の画素に相当する。上記の実施形態において、半導体基板１０１は、本技術の半導体基板に相当する。上記の実施形態において、センサ基板１００は、本技術のセンサ基板に相当する。上記の実施形態において、ガラス基板３０１は、本技術の透明基板に相当する。上記の実施形態において、回折格子６０１は、本技術の回折格子に相当する。上記の実施形態において、透明層１１０は、本技術の透明層に相当する。上記の実施形態において、接着層５０１は、本技術の接着層に相当する。上記の実施形態において、カメラ４０は、本技術の電子機器に相当する。上記の実施形態において、赤外カットフィルタＩＲＣＦは、本技術のバンドパスフィルタに相当する。
【符号の説明】
【０３０２】
１：固体撮像装置、１３：垂直駆動回路、１４：カラム回路、１５：水平駆動回路、１７：外部出力回路、１７ａ：ＡＧＣ回路、１７ｂ：ＡＤＣ回路、１８：タイミングジェネレータ、１９：シャッター駆動回路、２１：フォトダイオード、２２：転送トランジスタ、２３：増幅トランジスタ、２４：選択トランジスタ、２５：リセットトランジスタ、２６：転送線、２７：垂直信号線、２８：アドレス線、２９：リセット線、４０：カメラ、４２：光学系、４３：制御部、４４：信号処理部、１００：センサ基板、１０１：半導体基板、１１０：透明層、１１１：多層配線層、１１１ｈ：配線、１１１ｚ：絶縁層、１２０：パッシベーション膜、１３０：平坦化膜、３００：カバーガラス、３０１：ガラス基板、４０２：バンプ、５０１：接着層、６０１：回折格子、６０１Ａ：第１回折格子、６０１Ｂ：第２回折格子、７００：キャビティ、ＡＨ：全反射光、ＣＦ：カラーフィルタ、ＣＦＢ：ブルーフィルタ層、ＣＦＧ：グリーンフィルタ層、ＣＦＲ：レッドフィルタ層、ＦＤ：フローティング・ディフュージョン、Ｈ：入射光、ＨＨ：反射光、ＨＫ：反射回折光、Ｉ：定電流源、ＩＲＣＦ：赤外カットフィルタ、ＪＳ：受光面、ＫＫ００：０次回折光、ＫＫ１１：１次回折光、ＫＫ１２：２次回折光、ＫＫ２１：−１次回折光、ＫＫ２２：−２次回折光、ＫＫａ：回折光、ＫＫｂ：回折光、ＭＬ：マイクロレンズ、Ｐ：画素ピッチ、Ｐ０：ピーク位置、Ｐ１：ピーク位置、ＰＡ：画素領域、ＰＩ：画素分離部、ＰＢ：ボトム位置、ＰＳ：撮像面、ＰＸ：画素、ＳＡ：周辺領域、ＴＫ：回折光、ＴＲ：溝、Ｔｒ：画素トランジスタ、Ｖｄｄ：電源供給線、Ｗ：シフト量、ｄ：格子ピッチ、ｘ：水平方向、ｙ：垂直方向、ｚ：深さ方向
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像装置、および、固体撮像装置を含むカメラ等の電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの電子機器は、固体撮像装置を含む。たとえば、固体撮像装置として、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサチップ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサチップを含む。
【０００３】
固体撮像装置は、複数の画素が基板の撮像面にアレイ状に配列されている。各画素においては、光電変換部が設けられている。光電変換部は、たとえば、フォトダイオードであり、外付けの撮像レンズを含む光学系を介して被写体像として入射する光を受光面で受光し光電変換することで信号電荷を生成する。
【０００４】
固体撮像装置を構成する基板において入射光が被写体像として入射する面の上方には、カバーガラスが配置されている。固体撮像装置は、たとえば、「キャビティ構造」であり、カバーガラスと、画素が配列された基板との間には、空気層が介在している。この他に、固体撮像装置は、たとえば、「キャビティレス構造」であり、カバーガラスと、画素が配列された基板との間には、空気層が介在しておらず、たとえば、樹脂などの固体の層が介在している。「キャビティレス構造」は、「キャビティ構造」の空隙に起因して生ずる「反り」，「剥がれ」，「界面反射による感度低下」などの不具合の発生について防止可能である点で、好適である（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、カバーガラスの一方の面には、赤外カットフィルタなどのバンドパスフィルタが設けられる場合がある（たとえば、特許文献２参照）。たとえば、複数の蒸着膜を積層することで、反射型の赤外カットフィルタを設けることで、可視光の被写体像の撮像画像について画像品質を向上させている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００６】
固体撮像装置においては、基板の撮像面に周期的に配列された画素によって生ずる反射回折光に起因して、撮像画像にゴースト（フレア）が発生し、画像品質が低下する場合がある。具体的には、複数の画素のそれぞれに対応して周期的に配置されたマイクロレンズなどの周期構造に入射光が被写体像として上方から入射した場合には、その周期構造で入射光が回折されて、入射光の一部が反射回折光として上方へ反射する。たとえば、マイクロレンズや基板の表面で反射された光が、反射回折光となる。そして、その基板の上方に設置されているカバーガラス、赤外カットフィルタ、外付けレンズなど部材へ、その反射回折光が入射して反射される。そして、その部材で反射された反射回折光が画素へ再入射すると、撮像画像にゴーストが発生する。このような不具合を解消するために、種々の技術が提案されている（たとえば、非特許文献１，２，特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３１１４５４号公報（たとえば、図１，図５）
【特許文献２】特開２０１０−１８６８１８号公報（たとえば、図２９）
【特許文献３】特開２００１−２０３９１３号公報（たとえば、段落［００１４］）
【特許文献４】特開２０１１−０８２２６６号公報（たとえば、段落［０００２］，［００２６］）
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】松岡祥平その他、「撮像素子による反射回折ゴースト」、第３４回光学シンポジウム予稿集、応用物理学会分科会 日本光学会、２００９年７月２日、ｐ．１１〜ｐ．１２
【非特許文献２】青野康廣その他、「デジタルカメラ光学系の評価法」、第２７回光学シンポジウム予稿集、応用物理学会分科会 日本光学会、２００９年６月２０日、ｐ．１〜ｐ．４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の固体撮像装置においては、ゴーストの発生を十分に抑制することが容易でなく、撮像画像の画像品質を向上することが困難な場合がある。
【００１０】
たとえば、「キャビティレス構造」の場合に微細な画素を配列させたときには、画素による反射回折光がカバーガラスの上面で全反射して、高輝度被写体の周囲に放射状に広がったゴーストが撮像画像に顕著に発生する場合がある。
【００１１】
また、たとえば、「キャビティ構造」の場合には、画素による反射回折光のうち、高波長成分の光が反射型の赤外カットフィルタで反射され、「赤玉ゴースト」と呼ばれる、赤色のゴーストが撮像画像に顕著に発生する場合がある。
【００１２】
したがって、本技術は、撮像画像の画像品質を向上可能な固体撮像装置および電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本技術の固体撮像装置，電子機器は、入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、前記透明基板の上面と前記センサ基板の上面との間のいずれかの位置に設けられており、前記入射光が透過する回折格子とを有し、前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている。
【００１４】
本技術では、半導体基板の上面にて複数の画素が配列された画素領域に入射光が入射し回折されることで生じた反射回折光を、回折格子が回折する。これにより、反射回折光の一部が回折格子から半導体基板が設けられた側へ反射せずに、半導体基板が設けられた側とは反対側へ、その反射回折光の一部が透過する。
【発明の効果】
【００１５】
本技術によれば、撮像画像の画像品質を向上可能な固体撮像装置および電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態１において、カメラ４０の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、実施形態１において、固体撮像装置１の要部構成を示す図である。
【図３】図３は、実施形態１において、センサ基板１００の全体構成を示す図である。
【図４】図４は、実施形態において、センサ基板１００の要部を示す図である。
【図５】図５は、実施形態において、センサ基板１００の要部を示す図である。
【図６】図６は、実施形態において、センサ基板１００の要部を示す図である。
【図７】図７は、実施形態１において、カラーフィルタＣＦを示す図である。
【図８】図８は、実施形態１において、回折格子６０１を示す上面図である。
【図９】図９は、実施形態１において、光の様子を示す断面図である。
【図１０】図１０は、回折格子を設けない場合において、光の様子を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態１において、式（Ａ）を構成する各因子を示す図である。
【図１２】図１２は、実施形態１において、式（Ａ）の関係を示す図である。
【図１３】図１３は、実施形態１において、式（Ａ）の関係を示す図である。
【図１４】図１４は、実施形態２において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図１５】図１５は、実施形態３において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図１６】図１６は、実施形態４において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図１７】図１７は、実施形態５において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。
【図１８】図１８は、実施形態５において、式（Ｂ１）の関係を示す図である。
【図１９】図１９は、実施形態５の変形例において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。
【図２０】図２０は、実施形態５の変形例において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。
【図２１】図２１は、実施形態５の変形例において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。
【図２２】図２２は、実施形態６において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。
【図２３】図２３は、実施形態６の変形例において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。
【図２４】図２４は、実施形態６の変形例において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。
【図２５】図２５は、実施形態６の変形例において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。
【図２６】図２６は、実施形態７において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図２７】図２７は、実施形態７において、光の様子を示す断面図である。
【図２８】図２８は、実施形態７において、回折格子６０１を設けない場合における光の様子を示す断面図である。
【図２９】図２９は、実施形態８において、固体撮像装置の要部を示す図である。
【図３０】図３０は、実施形態８において、光の様子を示す断面図である。
【図３１】図３１は、実施形態９において、式（Ｅ）を構成する各因子を示す図である。
【図３２】図３２は、回折格子の形状を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
なお、説明は、下記の順序で行う。
１．実施形態１（回折格子がカバーガラスの上面にある場合）
２．実施形態２（回折格子がカバーガラスの下面にある場合）
３．実施形態３（回折格子がカバーガラス以外の層にある場合）
４．実施形態４（回折格子がカバーガラスの上面と下面にある場合）
５．実施形態５（回折格子が式（Ｂ），式（Ｃ）を満たす場合）
６．実施形態６（回折格子が式（Ｄ）を満たす場合）
７．実施形態７（キャビティ構造において、回折格子がカバーガラスの下面にある場合）
８．実施形態８（キャビティ構造において、回折格子がカバーガラス以外の層にある場合）
９．実施形態９（回折格子が式（Ｅ）を満たす場合）
１０．その他
【００１９】
＜１．実施形態１＞
［１］装置構成
（１−１）カメラの要部構成
図１は、実施形態１において、カメラ４０の構成を示す構成図である。
【００２０】
図１に示すように、カメラ４０は、固体撮像装置１と、光学系４２と、制御部４３と、信号処理部４４とを有する。各部について、順次、説明する。
【００２１】
固体撮像装置１は、光学系４２を介して被写体像として入射する入射光Ｈを、撮像面ＰＳで受光して光電変換することによって、信号電荷を生成する。ここでは、固体撮像装置１は、制御部４３から出力される制御信号に基づいて駆動する。そして、信号電荷を読み出し、電気信号として出力する。
【００２２】
光学系４２は、結像レンズなどの光学部材を含み、入射光Ｈを、固体撮像装置１の撮像面ＰＳへ集光するように配置されている。
【００２３】
制御部４３は、各種の制御信号を固体撮像装置１と信号処理部４４とに出力し、固体撮像装置１と信号処理部４４とを制御して駆動させる。
【００２４】
信号処理部４４は、固体撮像装置１から出力された電気信号について信号処理を実施することによって、たとえば、カラーデジタル画像を生成する。
【００２５】
（１−２）固体撮像装置の要部構成
固体撮像装置１の要部構成について説明する。
【００２６】
図２は、実施形態１において、固体撮像装置１の要部構成を示す図である。図２は、断面図であり、固体撮像装置１の構成を模式的に示している。
【００２７】
固体撮像装置１は、図２に示すように、センサ基板１００と、カバーガラス３００とを含む。
【００２８】
図２に示すように、センサ基板１００と、カバーガラス３００とは、互いに対面するように配置されている。
【００２９】
ここでは、図２に示すように、センサ基板１００と、カバーガラス３００とのそれぞれの間には、接着層５０１が介在しており、接着層５０１によって両者が貼り合わされている。固体撮像装置１は、「キャビティレス構造」であって、センサ基板１００とカバーガラス３００との間の全面には、接着層５０１が設けられており、空洞なキャビティ部が設けられていない。
【００３０】
固体撮像装置１を構成する各部について順次説明する。
【００３１】
（Ａ）センサ基板１００について
固体撮像装置１を構成するセンサ基板１００について説明する。
【００３２】
固体撮像装置１において、センサ基板１００は、たとえば、ＣＭＯＳイメージセンサチップであり、図２に示すように、半導体基板１０１を含む。たとえば、半導体基板１０１は、単結晶シリコンで形成されている。
【００３３】
半導体基板１０１においてカバーガラス３００と対面する上面（表面）には、図２に示すように、画素領域ＰＡと周辺領域ＳＡとが設けられている。画素領域ＰＡには、画素ＰＸが複数配列されている。複数の画素ＰＸのそれぞれには、マイクロレンズＭＬが設けられている。そして、半導体基板１０１の上面には、マイクロレンズＭＬを被覆するように、透明層１１０が設けられている。
【００３４】
これに対して、半導体基板１０１の下面（裏面）には、図２に示すように、バンプ４０２が設けられている。
【００３５】
図２に示すように、センサ基板１００は、上方からカバーガラス３００，接着層５０１を介して被写体像として入射する可視光域の入射光Ｈを、画素領域ＰＡの各画素ＰＸが受光することで、カラー画像を撮像するように構成されている。
【００３６】
（Ａ−１）センサ基板１００の全体構成
図３は、実施形態１において、センサ基板１００の全体構成を示す図である。図３では、上面を示している。
【００３７】
センサ基板１００において、画素領域ＰＡは、図３に示すように、半導体基板１０１の中央部分に設けられている。画素領域ＰＡは、矩形形状であり、複数の画素ＰＸが水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれに、配置されている。画素ＰＸの詳細構成については、後述する。
【００３８】
センサ基板１００において、周辺領域ＳＡは、図３に示すように、画素領域ＰＡの周囲に位置している。そして、この周辺領域ＳＡにおいては、周辺回路が設けられている。
【００３９】
具体的には、図３に示すように、垂直駆動回路１３と、カラム回路１４と、水平駆動回路１５と、外部出力回路１７と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１８と、シャッター駆動回路１９とが、周辺回路として設けられている。各部は、制御部４３（図１参照）から入力される制御信号に基づいて駆動し、撮像動作が実行される。
【００４０】
垂直駆動回路１３は、図３に示すように、周辺領域ＳＡにおいて、画素領域ＰＡの側部に設けられており、画素領域ＰＡの画素ＰＸを行単位で選択して駆動させる。
【００４１】
カラム回路１４は、図３に示すように、周辺領域ＳＡにおいて、画素領域ＰＡの下端部に設けられており、列単位で画素ＰＸから出力される信号について信号処理を実施する。ここでは、カラム回路１４は、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ；相関二重サンプリング）回路（図示なし）を含み、固定パターンノイズを除去する信号処理を実施する。
【００４２】
水平駆動回路１５は、図３に示すように、カラム回路１４に電気的に接続されている。水平駆動回路１５は、たとえば、シフトレジスタを含み、カラム回路１４において画素ＰＸの列ごとに保持されている信号を、順次、外部出力回路１７へ出力させる。
【００４３】
外部出力回路１７は、図３に示すように、カラム回路１４に電気的に接続されており、カラム回路１４から出力された信号について信号処理を実施後、外部へ出力する。外部出力回路１７は、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１７ａとＡＤＣ回路１７ｂとを含む。外部出力回路１７においては、ＡＧＣ回路１７ａが信号にゲインをかけた後に、ＡＤＣ回路１７ｂがアナログ信号からデジタル信号へ変換して、外部へ出力する。
【００４４】
タイミングジェネレータ１８は、図３に示すように、垂直駆動回路１３、カラム回路１４、水平駆動回路１５，外部出力回路１７，シャッター駆動回路１９のそれぞれに電気的に接続されている。タイミングジェネレータ１８は、各種のタイミング信号を生成し、垂直駆動回路１３、カラム回路１４、水平駆動回路１５，外部出力回路１７，シャッター駆動回路１９に出力することで、各部について駆動制御を行う。
【００４５】
シャッター駆動回路１９は、画素ＰＸを行単位で選択して、画素ＰＸにおける露光時間を調整するように構成されている。
【００４６】
（Ａ−２）センサ基板１００の詳細構成
センサ基板１００の詳細構成について説明する。
【００４７】
図４〜図６は、実施形態において、センサ基板１００の要部を示す図である。
【００４８】
図４は、画素領域ＰＡにおいて画素ＰＸを設けた部分の上面を模式的に示している。そして、図５は、その画素ＰＸの回路構成を示している。そして、図６は、その部分の断面を模式的に示している。具体的には、図６は、図４に示すＸ１−Ｘ２部分の断面を示している。
【００４９】
図４，図５に示すように、画素領域ＰＡにおいて、画素ＰＸは、フォトダイオード２１と、画素トランジスタＴｒとを有する。
【００５０】
図６に示すように、画素ＰＸにおいては、フォトダイオード２１が半導体基板１０１の内部に設けられている。図６では図示していないが、半導体基板１０１の表面（図６では、上面）には、図４，図５に示した画素トランジスタＴｒが設けられている。そして、図６に示すように、その画素トランジスタＴｒを被覆するように多層配線層１１１が設けられている。そして、さらに、多層配線層１１１の上方には、カラーフィルタＣＦ，マイクロレンズＭＬなどの部材が設けられている。
【００５１】
画素ＰＸにおいては、上方から入射光Ｈが入射し、各部を介して、フォトダイオード２１が受光面ＪＳで受光する。つまり、本実施形態のセンサ基板１００は、「表面照射型」のＣＭＯＳイメージセンサである。
【００５２】
なお、図示を省略しているが、周辺領域ＳＡ（図２参照）においては、半導体基板１０１の表面（上面）に、上述した周辺回路を構成するトランジスタなどの半導体素子（図示なし）が設けられている。そして、その半導体素子（図示なし）を被覆するように多層配線層１１１が設けられている。
【００５３】
センサ基板１００を構成する各部の詳細について説明する。
【００５４】
（ａ）フォトダイオード２１について
フォトダイオード２１は、図２に示した複数の画素ＰＸに対応するように複数が配置されている。つまり、撮像面（ｘｙ面）において、水平方向ｘと、この水平方向ｘに対して直交する垂直方向ｙとのそれぞれに並んで設けられている。
【００５５】
図４に示すように、フォトダイオード２１は、複数の画素ＰＸの間を分離する画素分離部ＰＩで区画された領域内に設けられている。そして、フォトダイオード２１は、隣接する部分に画素トランジスタＴｒが設けられている。
【００５６】
図５に示すように、フォトダイオード２１は、アノードが接地されており、蓄積した信号電荷（ここでは、電子）が、画素トランジスタＴｒによって読み出されて、電気信号として垂直信号線２７へ出力されるように構成されている。
【００５７】
図６に示すように、フォトダイオード２１は、ｎ型の電荷蓄積領域を含み、そのｎ型の電荷蓄積領域の上面側と下面側とにｐ型のホール蓄積領域が形成されている。つまり、フォトダイオード２１は、いわゆるＨＡＤ（Ｈｏｌｅ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ Ｄｉｏｄｅ）構造で形成されている。
【００５８】
（ｂ）画素トランジスタＴｒについて
画素トランジスタＴｒは、図２に示した複数の画素ＰＸに対応するように複数が配置されている。
【００５９】
図４，図５に示すように、画素トランジスタＴｒは、転送トランジスタ２２と増幅トランジスタ２３と選択トランジスタ２４とリセットトランジスタ２５とを含み、フォトダイオード２１から信号電荷を読み出して電気信号として出力する。たとえば、画素トランジスタＴｒは、図４に示すように、撮像面（ｘｙ面）において、フォトダイオード２１の下方に位置するように設けられている。
【００６０】
図６では図示していないが、画素トランジスタＴｒを構成する各トランジスタ２２〜２５は、上述したように、半導体基板１０１の上面（表面）に設けられている。たとえば、各トランジスタ２２〜２５は、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタであって、各ゲートが、たとえば、ポリシリコンを用いて形成されている。そして、各トランジスタ２２〜２５は、多層配線層１１１で被覆されている。
【００６１】
（ｂ−１）転送トランジスタ２２
画素トランジスタＴｒにおいて、転送トランジスタ２２は、図４，図５に示すように、フォトダイオード２１で生成された信号電荷を、フローティング・ディフュージョンＦＤに転送するように構成されている。
【００６２】
具体的には、転送トランジスタ２２は、図４，図５に示すように、フォトダイオード２１のカソードと、フローティング・ディフュージョンＦＤとの間に設けられている。そして、転送トランジスタ２２は、ゲートに転送線２６が電気的に接続されている。転送トランジスタ２２では、転送線２６からゲートに転送信号ＴＧが与えられることによって、フォトダイオード２１において蓄積された信号電荷を、フローティング・ディフュージョンＦＤに転送する。
【００６３】
（ｂ−２）増幅トランジスタ２３
画素トランジスタＴｒにおいて、増幅トランジスタ２３は、図４，図５に示すように、フローティング・ディフュージョンＦＤにおいて、電荷から電圧へ変換された電気信号を増幅して出力するように構成されている。
【００６４】
具体的には、増幅トランジスタ２３は、図４に示すように、選択トランジスタ２４とリセットトランジスタ２５の間に設けられている。ここでは、増幅トランジスタ２３は、図５に示すように、ゲートが、フローティング・ディフュージョンＦＤに電気的に接続されている。また、増幅トランジスタ２３は、ドレインが電源供給線Ｖｄｄに電気的に接続され、ソースが選択トランジスタ２４に電気的に接続されている。増幅トランジスタ２３は、選択トランジスタ２４がオン状態になるように選択されたときには、定電流源Ｉから定電流が供給されて、ソースフォロアとして動作する。このため、増幅トランジスタ２３では、選択トランジスタ２４に選択信号が供給されることによって、フローティング・ディフュージョンＦＤにおいて、電荷から電圧へ変換された電気信号が増幅される。
【００６５】
（ｂ−３）選択トランジスタ２４
画素トランジスタＴｒにおいて、選択トランジスタ２４は、図４，図５に示すように、選択信号が入力された際に、増幅トランジスタ２３によって出力された電気信号を、垂直信号線２７へ出力するように構成されている。
【００６６】
具体的には、選択トランジスタ２４は、図４に示すように、増幅トランジスタ２３に隣接するように設けられている。また、選択トランジスタ２４は、図５に示すように、選択信号が供給されるアドレス線２８にゲートが接続されている。そして、選択トランジスタ２４は、選択信号が供給された際にはオン状態になり、上記のように増幅トランジスタ２３によって増幅された出力信号を、垂直信号線２７に出力する。
【００６７】
（ｂ−４）リセットトランジスタ２５
画素トランジスタＴｒにおいて、リセットトランジスタ２５は、図４，図５に示すように、増幅トランジスタ２３のゲート電位をリセットするように構成されている。
【００６８】
具体的には、リセットトランジスタ２５は、図４に示すように、増幅トランジスタ２３に隣接するように設けられている。このリセットトランジスタ２５は、図５に示すように、リセット信号が供給されるリセット線２９にゲートが電気的に接続されている。また、リセットトランジスタ２５は、ドレインが電源供給線Ｖｄｄに電気的に接続され、ソースがフローティング・ディフュージョンＦＤに電気的に接続されている。そして、リセットトランジスタ２５は、リセット線２９からリセット信号がゲートに供給された際に、フローティング・ディフュージョンＦＤを介して、増幅トランジスタ２３のゲート電位を、電源電圧にリセットする。
【００６９】
上記において、転送線２６、アドレス線２８、リセット線２９は、水平方向ｘ（行方向）に並ぶ複数の画素ＰＸの各トランジスタ２２，２４，２５のゲートに接続するように配線されている。このため、上記の各トランジスタ２２，２３，２４，２５の動作は、１行分の画素ＰＸについて同時に行われる。
【００７０】
（ｃ）多層配線層１１１について
多層配線層１１１は、図６に示すように、半導体基板１０１の表面に設けられている。
【００７１】
多層配線層１１１は、配線１１１ｈと絶縁層１１１ｚとを含み、絶縁層１１１ｚ内において、配線１１１ｈが各素子に電気的に接続するように形成されている。多層配線層１１１は、絶縁層１１１ｚと配線１１１ｈとを交互に積層することで形成されている。たとえば、配線１１１ｈは、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などの金属導電材料を用いて形成されている。また、絶縁層１１１ｚは、シリコン酸化物などの絶縁材料を用いて形成されている。
【００７２】
ここで、画素領域ＰＡにおいては、各配線１１１ｈは、図５で示した、転送線２６，アドレス線２８，垂直信号線２７，リセット線２９などの各配線として機能するように積層して形成されている。各配線１１１ｈは、たとえば、画素ＰＸの境界部分に設けられており、適宜、ビアホール（図示なし）によって電気的に接続されている。
【００７３】
なお、周辺領域ＳＡにおいては、周辺回路を構成する各半導体素子（図示なし）に各配線１１１ｈが、適宜、電気的に接続されている。
【００７４】
そして、図６に示すように、多層配線層１１１の上面には、パッシベーション膜１２０と平坦化膜１３０とが設けられている。たとえば、パッシベーション膜１２０は、窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いて形成されている。また、たとえば、平坦化膜１３０は、樹脂などの有機材料を用いて形成されている。平坦化膜１３０は、パッシベーション膜１２０が形成された凹凸面を平坦化するために設けられている。
【００７５】
（ｄ）カラーフィルタＣＦについて
カラーフィルタＣＦは、図６に示すように、画素領域ＰＡにおいて、平坦化膜１３０の上面に設けられている。
【００７６】
図７は、実施形態１において、カラーフィルタＣＦを示す図である。図７では、カラーフィルタＣＦの上面を示している。
【００７７】
図７に示すように、カラーフィルタＣＦは、レッドフィルタ層ＣＦＲと、グリーンフィルタ層ＣＦＧと、ブルーフィルタ層ＣＦＢとを含む。
【００７８】
カラーフィルタＣＦにおいて、レッドフィルタ層ＣＦＲは、赤色に対応する波長帯域（たとえば、６２５〜７４０ｎｍ）において光透過率が高く、入射光Ｈが赤色に着色されて受光面ＪＳへ透過する。グリーンフィルタ層ＣＦＧは、緑色に対応する波長帯域（たとえば、５００〜５６５ｎｍ）において光透過率が高く、入射光Ｈが緑色に着色されて受光面ＪＳへ透過する。ブルーフィルタ層ＣＦＢは、青色に対応する波長帯域（たとえば、４５０〜４８５ｎｍ）において光透過率が高く、入射光Ｈが青色に着色されて受光面ＪＳへ透過する。
【００７９】
レッドフィルタ層ＣＦＲと、グリーンフィルタ層ＣＦＧと、ブルーフィルタ層ＣＦＢとのそれぞれは、隣接しており、いずれかが、複数の画素ＰＸのそれぞれに対応して設けられている。
【００８０】
ここでは、図７に示すように、レッドフィルタ層ＣＦＲと、グリーンフィルタ層ＣＦＧと、ブルーフィルタ層ＣＦＢとのそれぞれが、ベイヤー配列で並ぶように配置されている。すなわち、複数のグリーンフィルタ層ＣＦＧが市松状になるように、対角方向へ並んで配置されている。そして、レッドフィルタ層ＣＦＲとブルーフィルタ層ＣＦＢとが、複数のグリーンフィルタ層ＣＦＧにおいて、対角方向に並ぶように配置されている。
【００８１】
たとえば、各フィルタ層ＣＦＲ，ＣＦＧ，ＣＦＢは、着色顔料とフォトレジスト樹脂とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工して形成される。
【００８２】
このように、カラーフィルタＣＦは、水平方向ｘと垂直方向ｙとにおいて隣接して並ぶ画素ＰＸの間で、異なる色の光を透過するように構成されている。
【００８３】
カラーフィルタＣＦは、ＲＢＧからなる原色フィルタのほか、イエロー，マゼンダ，シアンの補色フィルタで構成されていても良い。
【００８４】
（ｅ）マイクロレンズＭＬについて
マイクロレンズＭＬは、図６に示すように、画素領域ＰＡにおいて、カラーフィルタＣＦの上面に設けられている。マイクロレンズＭＬは、画素領域ＰＡにおいて画素ＰＸに対応して設けられている。
【００８５】
マイクロレンズＭＬは、上方へ凸状に突き出た凸型レンズであり、フォトダイオード２１へ入射光Ｈを集光するように構成されている。つまり、マイクロレンズＭＬは、受光面ＪＳに垂直な方向ｚにおいて中心が縁よりも厚くなるように形成されている。
【００８６】
たとえば、マイクロレンズは、屈折率が、１．５よりも高い高屈折率材料を用いて形成されている。たとえば、ＳｉＮなどを、高屈折率材料として用いて形成されている。マイクロレンズは、たとえば、レンズ材膜上にレンズ形状のレジスト膜を形成後、エッチバック処理を実施することで形成される。この他に、マイクロレンズＭＬについては、感光性樹脂膜をフォトリソグラフィ技術でパターン加工した後に、リフロー処理でレンズ形状に変形させることで形成してもよい。
【００８７】
そして、図６に示すように、画素領域ＰＡにおいて、マイクロレンズＭＬの上面を被覆して平坦化するように、透明層１１０が設けられている。透明層１１０は、マイクロレンズＭＬを構成する材料も屈折率が低い低屈折材料を用いて形成されている。たとえば、多孔質シリカ（ｎ＝１．２以下）、フッ素化合物ＭｇＦなど（ｎ＝１．２以下）、シリコン樹脂系（ｎ＝１．３〜１．４）、シロキサン樹脂系などの材料を用いて形成されている。透明層１１０は、厚みが、たとえば、１０ｎｍ〜２μｍ程度であり、できるだけ薄いほうが好適である。
【００８８】
（Ｂ）カバーガラス３００について
カバーガラス３００について説明する。
【００８９】
図２に示すように、固体撮像装置１において、カバーガラス３００は、ガラス基板３０１を含む。ガラス基板３０１は、厚みが、たとえば、１０μｍ〜２ｍｍ程度であり、できるだけ薄いほうが好ましい。そして、ガラス基板３０１は、接着層５０１によってセンサ基板１００に貼り合わされている。接着層５０１は、厚みが、たとえば、１μｍ〜５００μｍ程度であり、できるだけ薄いほうが好ましい。
【００９０】
ガラス基板３０１は、図２に示すように、センサ基板１００と対面する下面に対して反対側の上面に、回折格子６０１が形成されている。
【００９１】
回折格子６０１は、図２に示すように、ガラス基板３０１の上面の全体に渡って設けられている。つまり、回折格子６０１は、ガラス基板３０１において、センサ基板１００の画素領域ＰＡに対応する領域と、周辺領域ＳＡに対応する領域との両者に形成されている。
【００９２】
図８は、実施形態１において、回折格子６０１を示す上面図である。
【００９３】
図８に示すように、回折格子６０１は、たとえば、格子状の凹凸パターンである。
【００９４】
回折格子６０１は、たとえば、ガラス基板３０１の上面において、ｘ方向に対して平行な溝ＴＲが周期的に並ぶと共に、ｙ方向に対して平行な溝ＴＲが周期的に並ぶように、ガラス基板３０１の上面を加工することで形成される。
【００９５】
上記の格子パターンの他に、種々のパターンで回折格子６０１を構成しても良い。たとえば、径が異なる複数の円形の溝が中心点を軸にして対称になるように並べることで、回折格子６０１を形成しても良い。つまり、複数の径が異なる同心円状のパターンで複数の溝を設けることで、回折格子６０１を形成しても良い。
【００９６】
本実施形態においては、回折格子６０１は、透過型であり、半導体基板１０１の画素領域ＰＡに周期的に配列された複数の画素ＰＸに入射した入射光Ｈが反射し、回折格子６０１へ反射回折光として入射した光を回折して透過するように設けられている。
【００９７】
図９は、実施形態１において、光の様子を示す断面図である。
【００９８】
これに対して、図１０は、回折格子を設けない場合において、光の様子を示す断面図である。
【００９９】
図９，図１０に示すように、半導体基板１０１の上面側においては、上方から入射した入射光Ｈが回折されて、入射光Ｈの一部が反射回折光ＨＫとして上方へ反射する。たとえば、複数の画素ＰＸのそれぞれに対応して周期的に配置されたマイクロレンズＭＬなどの周期構造に入射光Ｈが被写体像として上方から入射した場合には、その周期構造で入射光Ｈが回折されて、入射光Ｈの一部が反射回折光として上方へ反射する。たとえば、マイクロレンズＭＬや半導体基板１０１の表面で反射された光が、反射回折光ＨＫとなる。
【０１００】
反射回折光ＨＫは、上方へ向かい、カバーガラス３００など部材へ入射する。
【０１０１】
ここでは、反射回折光ＨＫは、屈折率が大きなカバーガラス３００から、そのカバーガラス３００の上方に存在する屈折率が小さな空気層へ向かう。このため、図１０に示すように、カバーガラス３００と、その上方の空気との界面では、反射回折光ＨＫが全反射して、全反射光ＡＨとして、画素ＰＸへ、再度、入射する場合がある。よって、光強度が大きな全反射光ＡＨが画素ＰＸへ入射した場合には、撮像画像にゴースト（フレア）が発生して、画像品質の低下が生ずる。
【０１０２】
たとえば、下記の条件で各部を設けた場合において、波長が６００ｎｍの入射光Ｈが入射した場合には、全反射角度は、４１．２６°となる。そして、反射回折光ＨＫのうち、３次回折光は、回折角度が４２．７１°となり、全反射角度よりも大きくなる。よって、カバーガラス３００と空気との界面で全反射される。そして、その全反射光ＡＨは、往路において入射光Ｈが入射した位置から、０．９４ｍｍ（５４０個の画素ＰＸ分）程度、離れた位置に入射する。このため、上記したように、撮像画像にゴースト（フレア）が発生して、画像品質の低下が生ずる場合がある。
・カバーガラス３００の屈折率：１．５２
・接着層５０１の屈折率：１．５２
・透明層１１０の屈折率：１．５２
・カバーガラス３００の厚み：５００μｍ
・接着層５０１の厚み：１０μｍ
・透明層１１０の厚み：１μｍ
・画素ＰＸのピッチＰ：１．７５μｍ
【０１０３】
図９に示すように、本実施形態の場合においても、カバーガラス３００と空気との界面にて全反射光ＡＨが生ずる条件では、反射回折光ＨＫの一部が０次回折光ＫＫ００として反射し、画素ＰＸへ入射し得る。
【０１０４】
しかしながら、本実施形態の場合には、図９に示すように、反射回折光ＨＫは、回折格子６０１によって、±１，２次の回折光ＫＫ１１，ＫＫ１２，ＫＫ２１，ＫＫ２２として分散される。よって、画素ＰＸへ再入射する光の光強度が低下することになる。
【０１０５】
たとえば、回折格子６０１を下記の条件で形成した場合には、４２．７１°の入射角で回折格子６０１へ入射する反射回折光ＨＫは、回折格子６０１によって、下記のような回折角の回折光に分散される。
・回折格子６０１の格子ピッチ：２．２μｍ
・＋１次回折光の回折角：４３．２°
・−１次回折光の回折角：２３．４°
・＋２次回折光の回折角：５８．４°
・−２次回折光の回折角：１３．３°
【０１０６】
このため、０次回折光ＫＫ００と＋１次回折光ＫＫ１１と＋２次回折光ＫＫ１２は、全反射されるが、−１次回折光ＫＫ２１，−２次回折光ＫＫ２２は、カバーガラス３００と空気との界面で反射されず、その界面よりも上方へ屈折して透過する。よって、画素ＰＸへ入射する光の強度が低下することになる。図示を省略しているが、反射回折光ＨＫは、３次以上の回折光にも回折され、そのうちの一部が、カバーガラス３００と空気との界面よりも上方へ透過する。
【０１０７】
したがって、撮像画像にゴースト（フレア）が発生したとしても、目立たなく、画像品質の低下を抑制することができる。
なお、上記の場合には、回折格子６０１は、格子ピッチが３μｍ以下であることが好適である。３μｍを超える場合には、波長が６５０ｎｍの入射光Ｈが入射した場合に、全反射角度４１．２８°での光は、回折格子による回折によって空気層へ出射することが困難になる（後述の式（ｄ３）参照）。このため、この場合には、全反射によって、ゴースト（フレア）が発生する場合がある。
【０１０８】
なお、下記の式（Ａ）を満たすように各部が構成されている場合には、本実施形態のような回折格子６０１を設けない状態では、カバーガラス３００と空気との界面で全反射が生じる。このため、この場合には、本実施形態のように、反射回折光ＨＫにおいて全反射する成分について回折格子６０１が回折して透過するように、回折格子６０１を設けることが好適である。
【０１０９】
【数１】
【０１１０】
図１１は、実施形態１において、式（Ａ）を構成する各因子を示す図である。
【０１１１】
図１１に示す各因子は、下記の通りである。
・λ：入射光Ｈの波長（画素ＰＸが受光する光の中心波長）
・ｎ０：カバーガラス３００の上方に位置する層（空気層）の屈折率
・ｎ１：カバーガラス３００の屈折率
・ｎ４：マイクロレンズＭＬを被覆する透明層１１０の屈折率
・Ｐ：複数の画素ＰＸの画素ピッチ
・θ０：カバーガラス３００と空気層との界面から出射する光の出射角
・θ１：カバーガラス３００と空気層との界面へ入射する光の入射角
・θ４：画素ＰＸへ入射する入射光Ｈの入射角（画素ＰＸが設けられた面に対して垂直な軸に対して、外付けレンズの光軸が傾斜する角度）
・θ５：画素ＰＸによる反射回折光ＨＫの回折角
・ｍ１：画素ＰＸによる反射回折光ＨＫの回折次数（ｍ１＝±１，±２，・・・）
【０１１２】
式（Ａ）は、下記に示すスネルの法則による式（ａ１）と、画素ＰＸによる回折の式（ａ２）とを用いて導かれる。
【０１１３】
【数２】
【０１１４】
【数３】
【０１１５】
図１１において、式（ａ１）は、ｎ４＝ｎ１，θ１＝θ５のとき、下記の式（ａ３）になる。
【０１１６】
【数４】
【０１１７】
また、式（ａ２）は、下記の式（ａ４）のように展開できる。
【０１１８】
【数５】
【０１１９】
よって、式（ａ３）と式（ａ４）から、式（ａ５）が導かれる。
【０１２０】
【数６】
【０１２１】
このため、この式（ａ５）から、全反射する場合（θ０≧９０°）には、上記の式（Ａ）が得られる。
【０１２２】
なお、θ４＝０°の場合には、式（Ａ）より、下記の式（Ａ１）を満たす場合に全反射が生ずる。また、ｎ０＝１（空気）の場合には、下記の式（Ａ２）を満たす場合に全反射が生ずる。
【０１２３】
【数７】
【０１２４】
【数８】
【０１２５】
図１２，図１３は、実施形態１において、式（Ａ）の関係を示す図である。
【０１２６】
図１２，図１３において、縦軸は、式（Ａ）の右辺の値を示しており、この値が１以上の場合には、全反射が生じることを示している。横軸は、画素ピッチＰ（ｎｍ）を示している。そして、図１２，図１３では、入射光Ｈが複数の代表的な波長λの場合の結果について示している。図１２，図１３において、（ａ）は、ｍ１＝１，（ｂ）は、ｍ１＝２，（ｃ）は、ｍ１＝３の場合を示している。また、図１２は、ｎ０＝１（空気）の場合を示し、図１３は、ｎ０＝１．２の場合を示している。
【０１２７】
式（Ａ）より、可視光（波長４００〜６５０ｎｍ）を受光する場合、２次回折光については、たとえば、１．４μｍ以下の画素ピッチの場合に全反射が生じることが判る。また、３次回折光については、たとえば、２μｍ以下の画素ピッチの場合に全反射することが判る。
【０１２８】
この他に、シリコンが感度を有する波長域（１２００ｎｍ以下）を考慮すると、１次回折光については、１．２μｍ以下の画素ピッチの場合に全反射が生じることが判る。また、２次回折光については、たとえば、２．４μｍ以下の画素ピッチの場合に全反射することが判る。
【０１２９】
なお、４次以上の回折次数の回折光についても、全反射が生じ得るが、回折効率が低く、光強度が小さいので、ゴーストの発生が少ない。このため、特に、３次以下の回折次数の回折光について、全反射が生じる場合に、本実施形態のように、回折格子６０１を設けることが好適である。
【０１３０】
（２）製造方法
以下より、上記の固体撮像装置１を製造する製造方法の要部について説明する。
【０１３１】
上記の固体撮像装置１を製造する際には、まず、センサ基板１００の形成を実施する。具体的には、図２に示したように、半導体基板１０１に画素ＰＸなどの各部を設ける。
【０１３２】
この他に、カバーガラス３００について形成する。ここでは、上記したように、ガラス基板３０１の一方の面を加工して溝を形成して回折格子６０１を設けることによって、からバーガラス３００を形成する。
【０１３３】
つぎに、センサ基板１００とカバーガラス３００とを貼り合わせる。たとえば、センサ基板１００においてカバーガラス３００と貼り合わせる面に接着層５０１を設ける。そして、カバーガラス３００を位置合わせして貼り合わせる。
【０１３４】
その後、バンプ４０２の形成やダイシングを実施して、固体撮像装置１を完成させる。
【０１３５】
（３）まとめ
以上のように、本実施形態において、センサ基板１００は、入射光Ｈを受光する複数の画素ＰＸが半導体基板１０１の上面に配列されている。カバーガラス３００（透明基板）は、センサ基板１００の上面に下面が対面しており、入射光Ｈが透過する。回折格子６０１は、カバーガラス３００を構成するガラス基板３０１の上に設けられており、入射光Ｈが透過する。また、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光ＨＫを回折するように形成されている（図９参照）。
【０１３６】
ここでは、その反射回折光ＨＫのうち、回折格子６０１が設けられない状態でカバーガラス３００の上面で全反射する成分の少なくとも一部について、回折格子６０１が回折して透過するように形成されている（図９参照）。つまり、反射回折光ＨＫの一部が回折格子６０１から半導体基板１０１が設けられた側へ反射せずに、半導体基板１０１が設けられた側とは反対側へ、その反射回折光ＨＫの一部が透過する。
【０１３７】
したがって、上述したように、本実施形態は、ゴーストの発生を抑制可能であり、撮像画像の画像品質を向上することができる。
特に、本実施形態では、回折格子６０１は、カバーガラス３００の上面に設けられている。
この場合には、空気の屈折率ｎ０とカバーガラス３００の屈折率ｎ１との間の差△ｎが、０．５程度、得られる。よって、より広い格子ピッチの回折格子６００で、全反射を回避できるので、回折格子６００の製造上の難易度を下げることが可能であり、さらに好適である。
【０１３８】
なお、本実施形態の回折格子６０１は、２レベルである。このため、回折格子６０１による回折光は、０次回折光成分が約５０％，＋１次光成分が約２０％，−１次光成分が約２０％となる。このため、±１次光成分が画素ピッチＰ以上の距離分、シフトした場合であっても、２重像として観察されにくい。
【０１３９】
＜２．実施形態２＞
（１）装置構成など
図１４は、実施形態２において、固体撮像装置の要部を示す図である。図１４は、図２と同様に、断面を示している。
【０１４０】
図１４に示すように、本実施形態においては、回折格子６０１が設けられた位置が、実施形態１の場合と異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０１４１】
本実施形態では、実施形態１の場合と異なり、回折格子６０１は、図１４に示すように、ガラス基板３０１においてセンサ基板１００と対面する下面に形成されている。
【０１４２】
回折格子６０１は、実施形態１の場合と同様に、複数の画素ＰＸに入射した入射光Ｈで生じた反射回折光を回折し、その反射回折光のうち、一部の光が、カバーガラス３００の上部の面より屈折して透過するように設けられている。
この場合には、接着層５０１の屈折率と、ガラス基板３０１の屈折率との間の屈折率差△ｎを０．２より大きくすることが好ましい。
また、回折格子６０１の凸部について、ガラス基板３０１の屈折率との間の屈折率差△ｎが０．２より大きい材料で形成することが好ましい。この他に、回折格子６０１の凹部に、ガラス基板３０１の屈折率との間の屈折率差△ｎが、０．２より大きい材料を埋めて形成することが好ましい。
たとえば、ガラス基板３０１より大きい屈折率の材料として、ＳｉＮなどの窒化物を用いて形成することが好ましい。また、ガラス基板３０１より小さい屈折率の材料として、多孔質シリカ（ｎ＝１．２以下）、フッ素化合物ＭｇＦなど（ｎ＝１．２以下）、シリコン樹脂系（ｎ＝１．３〜１．４）、シロキサン樹脂系などの材料を用いて形成することが好ましい。
つまり、回折格子６０１において、凸部を構成する材料の屈折率と、凹部に埋め込まれた材料の屈折率との間の差が、０．２よりも大きくなるように設けることが、好適である。
【０１４３】
（２）まとめ
本実施形態では、実施形態１の場合と同様に、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光ＨＫを回折する。
【０１４４】
したがって、本実施形態は、実施形態１と同様に、ゴーストの発生を抑制可能であり、撮像画像の画像品質を向上することができる。
特に、本実施形態では、回折格子６０１について、カバーガラス３００の下面に設けている。この場合には、ガラス基板３０１の表面に凹凸が無いため、ゴミなどの汚れが付着しにくい。
また、本実施形態は、実施形態１よりも回折格子６０１が撮像面に近い。このため、往路において回折格子６０１で回折された光の広がり幅を画素ピッチ程度にする際に、回折格子６０１のピッチを、実施形態１の場合よりも広くすることができる。
よって、製造上の格子ピッチのバラつきを低減できる。
たとえば、格子ピッチの製造公差が０．１μｍ程度ある場合、その格子ピッチが１μｍ程度と非常に狭い場合には、１０％の格子ピッチバラつきとなる。しかし、５μｍ程度の場合は、２％程度となるため回折角度を安定化の効果をさらに好適に奏することができる。
【０１４５】
＜３．実施形態３＞
図１５は、実施形態３において、固体撮像装置の要部を示す図である。図１５は、図２と同様に、断面を示している。
【０１４６】
図１５に示すように、本実施形態においては、回折格子６０１が設けられた位置が、実施形態１の場合と異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０１４７】
本実施形態では、実施形態１の場合と異なり、回折格子６０１は、透明層１１０の上面に形成されている。
【０１４８】
回折格子６０１は、実施形態１の場合と同様に、複数の画素ＰＸに入射した入射光Ｈで生じた反射回折光を回折し、その反射回折光のうち、一部の光がカバーガラス３００の上部の面より屈折して透過するように設けられている。
本実施形態では、透明層１１０と接着層５０１との屈折率が互いに相違させる必要がある。
このため、たとえば、透明層１１０は、多孔質シリカ（ｎ＝１．２以下）、フッ素化合物ＭｇＦなど（ｎ＝１．２以下）、シリコン樹脂系（ｎ＝１．３〜１．４）、シロキサン樹脂系などの低屈折率材料を用いて形成することが好適である。また、接着層５０１は、たとえば、ガラス基板３０１と同等の屈折率（ｎ＝１．５）の材料で形成することが好適である。
【０１４９】
（２）まとめ
以上のように、実施形態１の場合と同様に、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光ＨＫを回折する。
【０１５０】
したがって、本実施形態は、実施形態１と同様に、ゴーストの発生を抑制可能であり、撮像画像の画像品質を向上することができる。
特に、本実施形態では、回折格子６０１について、透明層１１０の下面に設けている。この場合には、ガラス基板３０１の表面に凹凸が無いため、ゴミなどの汚れが付着しにくい。
また、本実施形態は、実施形態１よりも回折格子６０１が撮像面に近い。このため、往路において回折格子６０１で回折された光の広がり幅を画素ピッチ程度にする際に、回折格子６０１のピッチを、実施形態１の場合よりも広くすることができる。よって、実施形態２と同様な効果をさらに好適に奏することができる。
【０１５１】
＜４．実施形態４＞
図１６は、実施形態４において、固体撮像装置の要部を示す図である。図１６は、図２と同様に、断面を示している。
【０１５２】
図１６に示すように、本実施形態においては、回折格子６０１として、第１回折格子６０１Ａと、第２回折格子６０１Ｂとが設けられている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０１５３】
本実施形態では、実施形態１の場合と同様に、回折格子６０１として、ガラス基板３０１の上面の全体に渡って、第１回折格子６０１Ａが設けられている。
【０１５４】
これと共に、本実施形態では、実施形態１の場合と異なり、回折格子６０１として、透明層１１０の上面に、第２回折格子６０１Ｂが形成されている。
【０１５５】
第１回折格子６０１Ａおよび第２回折格子６０１Ｂは、複数の画素ＰＸに入射した入射光Ｈで生じた反射回折光を回折し、その反射回折光のうち、一部の光が上方へ屈折して透過するように設けられている。
【０１５６】
つまり、本実施形態では、複数の画素ＰＸに入射した入射光Ｈで生じた反射回折光が第２回折格子６０１Ｂに入射し、回折される。さらに、反射回折光が第１回折格子６０１Ａに入射し、回折される。そして、その一部は、ガラス基板３０１の上方へ透過する。
【０１５７】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態は、実施形態１の場合と同様に、第１回折格子６０１Ａと第２回折格子６０１Ｂが、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光ＨＫを回折する。
【０１５８】
したがって、本実施形態は、実施形態１と同様に、ゴーストの発生を抑制可能であり、撮像画像の画像品質を向上することができる。
特に、本実施形態では、第１回折格子６０１Ａと第２回折格子６０１Ｂとのそれぞれを、回折格子６０１として、カバーガラス３００の上面と下面とのそれぞれに設けている。
このため、第１回折格子６０１Ａと第２回折格子６０１Ｂとのそれぞれにおいては、回折角度が減少し、格子ピッチを広くできる。これにより、製造上の格子ピッチのバラつきを低減できる。
たとえば、格子ピッチの製造公差が０．１μｍ程度ある場合、その格子ピッチが１μｍ程度と非常に狭い場合には、１０％の格子ピッチバラつきとなる。しかし、５μｍ程度の場合は、２％程度となるため回折角度を安定化することが可能となる。
【０１５９】
＜５．実施形態５＞
本実施形態においては、下記の式（Ｂ）と式（Ｃ）を満たすように各部を設計し、その設計に基づいて、各部を設けている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０１６０】
【数９】
【０１６１】
【数１０】
【０１６２】
図１７は、実施形態５において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。
【０１６３】
図１７に示す各因子は、下記の通りである。
・λ：入射光Ｈの波長（画素ＰＸが受光する光の中心波長）
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（空気層）の屈折率
・ｎ３：回折格子６０１が設けられた面の下方に位置する層（ガラス基板３０１）の屈折率
・ｄ：回折格子６０１の格子ピッチ
・Ｐ：複数の画素ＰＸの画素ピッチ
・Ｌ：回折格子６０１と半導体基板１０１との間の光学的距離（実際の距離×屈折率）
・ｍ２：回折格子６０１で回折される回折光ＴＫの回折次数（ｍ２＝±１，±２，・・・）
・θ２：回折格子６０１が設けられた面へ入射する入射光Ｈの入射角（回折格子法線に対する入射光の傾斜角）
・θ３：回折格子６０１で回折される回折光ＴＫの回折角（回折格子法線に対する回折光の傾斜角）
・θ３’：回折格子６０１の界面で屈折する屈折光ＲＫ（０次光）の屈折角（回折格子面の法線に対する屈折光の傾斜角）
・Ｗ：回折光ＴＫのシフト量（半導体基板１０１の面で所定の次数（ｍ２）の回折光が屈折光ＲＫ（０次回折光）に対してシフトした量）
・ＲＷ：入射位置から屈折光ＲＫが半導体基板１０１の面に到達したときの幅（屈折光到達幅）
・ＤＷ：入射位置から回折光ＴＫが半導体基板１０１の面に到達したときの幅（回折光到達幅）
【０１６４】
式（Ｂ）は、下記に示す回折の式（ｂ１）〜（ｂ４）を用いて導かれる。上記の回折光到達幅ＤＷは、下記に示す式（ｂ２）の関係にある。上記の屈折光到達幅ＲＷは、下記に示す式（ｂ３）の関係にある。また、屈折光到達幅ＲＷと回折光到達幅ＤＷとは、下記の式（ｂ４）の関係にある。
【０１６５】
【数１１】
【０１６６】
【数１２】
【０１６７】
【数１３】
【０１６８】
【数１４】
【０１６９】
そして、式（ｂ１）〜式（ｂ４）より、シフト量Ｗは、下記の式（ｂ５）となる。よって、この式（ｂ５）から上記の式（Ｂ）が得られる。
【０１７０】
【数１５】
【０１７１】
図１７に示すように、上方から回折格子６０１へ入射光Ｈが入射した場合には、入射光Ｈが回折格子６０１によって回折されて出射される。このため、屈折光ＲＫ（０次回折光）が入射する位置とは、異なる位置の画素ＰＸへ、他の次数の回折光ＴＫが入射する場合がある。よって、撮像画像にボケが生じて、画像品質が低下する場合がある。
しかし、上記の式（Ｂ）で示すシフト量Ｗが、式（Ｃ）を満たす場合には、そのシフト量Ｗが、画素ＰＸのピッチＰ以下である。このため、異なる位置の画素ＰＸへ光が入射することを抑制できるので、画像品質の低下を防止することができる。特に、±１次の回折光（ｍ２＝±１）については、光強度が大きいので、上記の関係を満足させるように、各部を構成することが好適である。
なお、θ２＝０°の場合には、式（Ｂ）から、下記の式（Ｂ１）が導かれる。
【０１７２】
【数１６】
【０１７３】
図１８は、実施形態５において、式（Ｂ１）の関係を示す図である。
【０１７４】
図１８において、縦軸は、回折格子とセンサ間の距離Ｌ（μｍ）を示している。横軸は、画素ピッチＰ（ｎｍ）を示している。また、凡例は、格子ピッチｄ（μｍ）を示している。
ここでは、ｍ２＝１，ｎ３＝１．５，λ＝５００ｎｍ、θ２＝０°の場合を示している。
【０１７５】
式（Ｂ１）から、たとえば、下記の条件になるように、各部を設けることが好適である。
・λ＝５００ｎｍ
・ｎ３＝１．５
・Ｐ＝１．８μｍ
・Ｌ≧４０μｍ
・ｍ２＝±１
・ｄ＞約７．５
【０１７６】
すなわち、入射光Ｈが上方から入射した回折格子６０１を透過した回折光ＴＫにおいて、±１次回折光の中心軸が、屈折光（０次回折光）の中心軸に対してシフトする。このときのシフト量Ｗが、画素ピッチＰよりも小さくなるように、回折格子６０１を形成することが好適である。
【０１７７】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態では、実施形態１の場合と同様に、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光ＨＫを回折する。
【０１７８】
したがって、本実施形態は、実施形態１と同様に、ゴーストの発生を抑制可能であり、撮像画像の画像品質を向上することができる。
【０１７９】
この他に、本実施形態では、上記したように、式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように設けられている。
【０１８０】
このため、上記したように、異なる位置の画素ＰＸへ光が入射することを抑制できるので、撮像画像にボケが生ずることを防止し、画像品質を更に向上することができる。
【０１８１】
特に、本実施形態では、回折格子６０１で入射光Ｈが回折されて生ずる回折光ＴＫのうち、１次回折光（ｍ２＝±１）のシフト量Ｗが、複数の画素ＰＸの画素ピッチＰよりも小さくなるように、回折格子６０１が形成されている。つまり、半導体基板１０１の上面において、±１次回折光（ｍ２＝±１）の中心軸が屈折光（０次回折光）の中心軸に対してシフトしたシフト量Ｗが、画素ピッチＰよりも小さくなるように、回折格子６０１を形成している（Ｗ＜Ｐ）。この場合には、光強度が大きい±１次の回折光（ｍ２＝±１）が、隣接する他の画素へ入射しないので、撮像画像にボケが生ずることを更に好適に防止可能である。
【０１８２】
上記の他に、回折格子６０１で入射光Ｈが回折されて生ずる回折光ＴＫのうち、１次回折光（ｍ２＝±１）のシフト量Ｗが、複数の画素ＰＸの画素ピッチＰと同じになるように、回折格子６０１を形成してもよい。つまり、半導体基板１０１の上面において１次回折光（ｍ２＝±１）の中心軸が０次回折光の中心軸に対してシフトしたシフト量Ｗが、画素ピッチＰと同じになるように、回折格子６０１を形成してもよい（Ｗ＝Ｐ）。
この場合には、回折格子６０１が光学ローパスフィルタとして機能する。つまり、被写体像として高い周波数の入射光を受光し撮像する場合には、画素ピッチに基づく空間周波数（ナイキスト周波数）で折り返し成分が生じる場合があるが、その折り返し成分の発生を抑制できる。よって、撮像画像の画像品質を、さらに好適に向上できる。
【０１８３】
（３）変形例
本実施形態では、実施形態１の場合において、上記の式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように、各部を設ける場合について説明したが、これに限定されない。他の実施形態においても、上記の式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように、各部を設けてもよい。
【０１８４】
（３−１）変形例１
図１９は、実施形態５の変形例において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。図１９では、実施形態２（図１４参照）の場合において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示している。
【０１８５】
図１９に示すように、本変形例では、上記の実施形態に対して、下記の点が異なる。
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（ガラス基板３０１）の屈折率
・ｎ３：回折格子６０１が設けられた面の下方に位置する層（接着層５０１）の屈折率
【０１８６】
本変形例においても、式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように各部を設けることで、上記した本実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
【０１８７】
（３−２）変形例２
図２０は、実施形態５の変形例において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。図２０では、実施形態３（図１５参照）の場合において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示している。
【０１８８】
図２０に示すように、本変形例では、上記の実施形態に対して、下記の点が異なる。
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（接着層５０１）の屈折率
・ｎ３：回折格子６０１が設けられた面の下方に位置する層（透明層１１０）の屈折率
【０１８９】
本変形例においても、式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように各部を設けることで、上記した本実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
【０１９０】
（３−３）変形例３
図２１は、実施形態５の変形例において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示す図である。図２１では、実施形態４（図１６参照）の場合において、式（Ｂ），式（Ｃ）を構成する各因子を示している。
【０１９１】
図２１に示すように、本変形例では、複数の回折格子６０１（第１回折格子６０１Ａと第２回折格子６０１Ｂ）のうち、半導体基板１０１に最も近い第２回折格子６０１Ｂについて、式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように設けることが好適である。具体的には、上記の実施形態に対して、下記の点が異なる。
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（ガラス基板３０１）の屈折率
・ｎ３：回折格子６０１が設けられた面の下方に位置する層（接着層５０１）の屈折率
【０１９２】
本変形例においても、式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすように各部を設けることで、上記した本実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
【０１９３】
（３−４）変形例４
上記においては、式（Ｂ）の他に、式（Ｃ）を満たす場合について示したが、これに限定されない。
【０１９４】
上記の他に、撮像レンズ（図１の光学系４２に相当）は、収差を有しており、結像限界がある。この結像限界は、有限の値であり、この際の最小スポット径を、結像限界性能の幅ＬＭとする。
この場合には、回折格子６０１で入射光Ｈが回折されて生ずる回折光ＴＫのうち、１次回折光（ｍ２＝±１）のシフト量Ｗが、結像限界性能の幅ＬＭよりも小さくなるように、回折格子６０１を形成することが好適である。つまり、半導体基板１０１の上面において、１次回折光（ｍ２＝±１）の中心軸が屈折光（０次回折光）の中心軸に対してシフトしたシフト量Ｗが、結像限界性能の幅ＬＭよりも小さくなるように、回折格子６０１を形成しても好適である（Ｗ＜ＬＭ）。
結像性能を考慮しない理想的な場合にはボケが目立たないシフト量の条件は1画素までである。しかし、上記のように、撮像レンズの結像性能を考慮した回折格子の条件にして、実際のレンズの収差を考慮することで許容できるシフト量は広がることになるので、回折格子６０１の設計自由度を広くすることが可能となる。
よって、画質を適切に保つ効果を好適に奏することができる。
【０１９５】
＜６．実施形態６＞
本実施形態においては、下記の式（Ｄ）を更に満たすように各部が設けられている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態５と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０１９６】
【数１７】
【０１９７】
図２２は、実施形態６において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。
【０１９８】
図２２に示す各因子は、下記の通りである。
・λ：入射光Ｈの波長（画素ＰＸが受光する光の中心波長）
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（空気層）の屈折率
・ｎ３：回折格子６０１が設けられた面の下方に位置する層（ガラス基板３０１，接着層５０１）の屈折率
・ｎ４：マイクロレンズＭＬを被覆する透明層１１０の屈折率
・Ｐ：複数の画素ＰＸの画素ピッチ
・ｄ：回折格子６０１の格子ピッチ
・θ４：画素ＰＸへ入射する入射光Ｈの入射角（画素ＰＸが設けられた面に対して垂直な軸に対して、外付けレンズの光軸が傾斜する角度）
・θ５：画素ＰＸによる反射回折光ＨＫの回折角
・θ６：反射回折光ＨＫの回折格子６０１への入射角
・θ７：反射回折光ＨＫが回折格子６０１によって回折されて生ずる回折光ＴＫの回折角
・ｍ１：画素ＰＸによる反射回折光ＨＫの回折次数（ｍ１＝±１，±２，・・・）
・ｍ３：反射回折光ＨＫが回折格子６０１で回折されて生ずる回折光ＴＫの回折次数（ｍ３＝±１，±２，・・・）
【０１９９】
式（Ｄ）は、下記に示す式（ｄ１）〜式（ｄ３）を用いて導かれる。ここで、式（ｄ１）は、画素ＰＸによる回折を示す式である。式（ｄ２）は、マイクロレンズＭＬを被覆する透明層１１０と、回折格子６０１が設けられた面の下方に位置する層（接着層５０１）との界面における挙動を示す式である。式（ｄ３）は、回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（空気層）と下方に位置する層（ガラス基板３０１）との界面における挙動を示す式である。
【０２００】
【数１８】
【０２０１】
【数１９】
【０２０２】
【数２０】
【０２０３】
式（ｄ１）と式（ｄ２）より、式（ｄ４）が導かれる。
【０２０４】
【数２１】
【０２０５】
そして、式（ｄ３）を変形すると、式（ｄ５）が導かれる。
【０２０６】
【数２２】
【０２０７】
そして、式（ｄ５）を式（ｄ４）に加えると、式（ｄ６）が導かれる。
【０２０８】
【数２３】
【０２０９】
図２２に示すように、反射回折光ＨＫが下方から回折格子６０１へ進み、回折格子６０１によって回折されて回折光ＴＫが生ずる。このとき、その回折光ＴＫの回折角θ７が９０°以上の場合には、回折格子６０１が設けられた面で反射が生じることになる。このため、その回折光ＴＫは、本来、入射すべき位置とは異なる位置の画素ＰＸへ入射する場合がある。よって、画像品質が低下する場合がある。
【０２１０】
しかし、回折光ＴＫの回折角θ７が９０°未満の場合には、回折格子６０１が設けられた面で反射が生じずに、屈折して、上方へ透過する。このため、回折光ＴＫが、本来、入射すべき位置とは異なる位置の画素ＰＸへ入射しないので、画像品質が低下することを防止できる。つまり、本実施形態のように、式（ｄ６）において、θ７が９０°未満の場合を示す式（Ｄ）を満足することで、画像品質を向上させることができる。たとえば、式（Ａ）から特定されるｍ１＝±１〜５と、式（Ｄ）におけるｍ３＝±１〜５については、光強度が大きいので、上記の関係を満足させるように、各部を構成することが好適である。
【０２１１】
本実施形態では、下記のような手順で回折格子６０１の格子ピッチｄを最適化し、その最適化された条件で、回折格子６０１を形成する。
まず、実施形態１の場合で示した式（Ａ）を用いて、画素ＰＸによる反射回折光ＨＫについて全反射が何次（ｍ１）以上で生じるかを特定する。
そして、実施形態５で示したように、式（Ｂ）と式（Ｃ）を満たすような、回折格子の格子ピッチｄの条件（範囲）を特定する。
そして、回折格子６０１による全反射光が極力少なくなるように、回折格子ピッチｄの条件を最適化する。
この最適化においては、上記で特定した次数ｍ１であって、複数条件の次数ｍ３の場合に、式（Ｄ）を満足する回折格子のピッチｄの条件を別途求める。その後、式（Ｄ）を満たす格子ピッチｄの各条件と、式（Ｂ）と式（Ｃ）を満たす格子ピッチｄの条件との全てを満足する条件を、回折格子６０１の格子ピッチｄの最適条件として設定する。
具体的には、式（Ａ）から、波長５００ｎｍの光の場合には４次以上の次数（ｍ１＝４）で全反射が生じることが求められる。このため、ｍ１＝４であって、たとえば、ｍ３＝１，２，３の場合には、上記の式（Ｄ）の関係を満たす格子ピッチｄは、下記のように算出される。
（ｍ１＝４，ｍ３＝１，λ＝５００ｎｍ，Ｐ＝１８００ｎｍ，θ４＝０°の場合）
ｄが４．５μｍ未満のとき好適
（ｍ１＝４，ｍ３＝２，λ＝５００ｎｍ，Ｐ＝１８００ｎｍ，θ４＝０°の場合）
ｄが９．０μｍ未満のとき好適
（ｍ１＝４，ｍ３＝３，λ＝５００ｎｍ，Ｐ＝１８００ｎｍ，θ４＝０°の場合）
ｄが９．０μｍ未満のとき好適
この他に、実施形態５で示したように、式（Ｂ），式（Ｃ）を満たすためには、格子ピッチｄを７．５μｍ以上とすることが好適であることが算出される。
よって、これらの結果から、ｍ１＝４，ｍ３＝１，２および３，λ＝５００ｎｍ，Ｐ＝１８００ｎｍ，θ４＝０°の場合、格子ピッチｄが４μｍ以下の条件が最適条件として求められる。
【０２１２】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態では、他の実施形態の場合と同様に、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光ＨＫを回折する。
【０２１３】
したがって、本実施形態は、他の実施形態と同様に、ゴーストの発生を抑制可能であり、撮像画像の画像品質を向上することができる。
【０２１４】
特に、本実施形態では、式（Ｄ）を満たすように設けられている。このため、反射回折光ＨＫにおいて全反射する成分を回折格子６０１が回折して透過できる。よって、ゴーストの発生を更に好適に抑制可能であって、撮像画像の画像品質を向上することができる。
【０２１５】
（３）変形例
本実施形態では、実施形態５の場合において、上記の式（Ｄ）を満たすように、各部を設ける場合について説明したが、これに限定されない。他の実施形態においても、上記の式（Ｄ）を満たすように、各部を設けてもよい。
【０２１６】
（３−１）変形例１
図２３は、実施形態６の変形例において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。図２３では、実施形態２（図１４参照）の場合において、式（Ｄ）を構成する各因子を示している。
【０２１７】
図２３に示すように、本変形例では、上記の実施形態に対して、下記の点が異なる。
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（ガラス基板３０１）の屈折率
【０２１８】
本変形例においても、式（Ｄ）を満たすように各部を設けることで、上記した本実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
【０２１９】
（３−２）変形例２
図２４は、実施形態６の変形例において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。図２４では、実施形態３（図１５参照）の場合において、式（Ｄ）を構成する各因子を示している。
【０２２０】
図２４に示すように、本変形例では、上記の実施形態に対して、下記の点が異なる。
・ｎ２：回折格子６０１が設けられた面の上方に位置する層（接着層５０１）の屈折率
【０２２１】
本変形例においても、式（Ｄ）を満たすように各部を設けることで、上記した本実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
【０２２２】
（３−３）変形例３
図２５は、実施形態６の変形例において、式（Ｄ）を構成する各因子を示す図である。図２５では、実施形態４（図１６参照）の場合において、式（Ｄ）を構成する各因子を示している。
【０２２３】
図２５に示すように、本変形例では、複数の回折格子６０１（第１回折格子６０１Ａと第２回折格子６０１Ｂ）のうち、半導体基板１０１に最も遠い第１回折格子６０１Ａについて、式（Ｄ）を満たすように設けることが好適である。
【０２２４】
本変形例においても、式（Ｄ）を満たすように各部を設けることで、上記した本実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
【０２２５】
＜７．実施形態７＞
図２６は、実施形態７において、固体撮像装置の要部を示す図である。図２６は、図１４と同様に、断面を示している。
【０２２６】
図２６に示すように、本実施形態においては、キャビティ７００が設けられている。また、赤外カットフィルタＩＲＣＦが設けられている。また、透明層１１０が設けられていない。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態２と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２２７】
固体撮像装置は、図２６に示すように、センサ基板１００とカバーガラス３００とが対面するように配置されている。そして、この対面する面の中央部分に、空洞なキャビティ７００が設けられている。そして、センサ基板１００とカバーガラス３００とにおいて対面する面の周辺部分に、接着層５０１が設けられており、この接着層５０１によって両者が貼り合わされている。
【０２２８】
ここでは、図２６に示すように、キャビティ７００は、センサ基板１００において画素領域ＰＡが設けられた部分と、カバーガラス３００を構成するガラス基板３０１との間に介在するように設けられている。
【０２２９】
そして、カバーガラス３００を構成するガラス基板３０１において、センサ基板１００に対面する面とは反対側の面には、赤外カットフィルタＩＲＣＦが設けられている。赤外カットフィルタＩＲＣＦは、バンドパスフィルタであり、入射光Ｈのうち、可視光成分を選択的に透過するように設けられている。本実施形態では、赤外カットフィルタＩＲＣＦは、吸収型でなく、反射型であって、入射光Ｈのうち、赤外成分などの光を反射によってカットし、可視光成分を選択的に透過するように設けられている。
【０２３０】
これに対して、カバーガラス３００を構成するガラス基板３０１において、センサ基板１００に対面する面には、回折格子６０１が設けられている。
【０２３１】
図２７は、実施形態７において、光の様子を示す断面図である。
【０２３２】
これに対して、図２８は、実施形態７において、回折格子６０１を設けない場合における光の様子を示す断面図である。
【０２３３】
図２７，図２８に示すように、本実施形態では、画素ＰＸの上方から、赤外カットフィルタＩＲＣＦ、ガラス基板３０１、回折格子６０１、キャビティ７００を介して、被写体像として入射光Ｈが、半導体基板１０１の上面に設けられた画素ＰＸへ入射する。
【０２３４】
このとき、半導体基板１０１の上面側においては、上方から入射した入射光Ｈが回折されて、入射光Ｈの一部が反射回折光ＨＫとして上方へ反射する。たとえば、複数の画素ＰＸのそれぞれに対応して周期的に配置されたマイクロレンズＭＬなどの周期構造に入射光Ｈが被写体像として上方から入射した場合には、その周期構造で入射光Ｈが回折されて、入射光Ｈの一部が反射回折光として上方へ反射する。たとえば、マイクロレンズＭＬや半導体基板１０１の表面で反射された光が、反射回折光ＨＫとなる。
【０２３５】
そして、反射回折光ＨＫは、上方へ向かい、キャビティ７００、カバーガラス３００を介して、赤外カットフィルタＩＲＣＦへ入射する。
【０２３６】
このため、図２８に示すように、反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦによって、反射回折光ＨＫが反射し、反射光ＨＨとして画素ＰＸへ再入射する場合がある。そして、反射光ＨＨが画素ＰＸへ入射した場合には、撮像画像にゴースト（フレア）が発生して、画像品質の低下が生ずる。
【０２３７】
反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦは、光を透過する透過波長域において、境界部分の波長域では、反射率が高い。また、多層膜で作られる反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦは、斜め入射光に対しては、垂直入射光に対する赤外光を反射するバンドパス特性が短波長側にシフトするため、垂直入射で透過した可視光帯域の光が反射されることになる。このため、反射回折光ＨＫのうち、上述の可視光部分の波長域の成分が、反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦで反射され反射光ＨＨとして画素ＰＸへ、再度、入射する場合がある。特に、太陽光などのように、高輝度な光が被写体像として入射した場合には、長波長な赤色成分の光が、反射光ＨＨとして画素ＰＸへ再入射する。よって、いわゆる「赤玉ゴースト」と呼ばれるゴーストが撮像画像に生じ、画像品質が低下する場合がある（たとえば、特許文献４参照）。
【０２３８】
しかしながら、本実施形態の場合には、図２７に示すように、反射回折光ＨＫは、回折格子６０１によって回折されて、さまざまな回折次数の回折光ＫＫａとして分散し、回折格子６０１を透過する。そして、反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦで、その回折光ＫＫａが反射されて、反射光ＨＨとして、再度、回折格子６０１へ入射する。その後、その反射光ＨＨは、回折格子６０１によって回折されて、さまざまな回折次数の回折光ＫＫｂとして分散して回折格子６０１を透過し、半導体基板１０１の上面側へ出射する。
この時、回折により赤外カットフィルタＩＲＣＦへの入射角度が小さくなる回折光は、上述の斜め入射光に対するバンドパス特性のシフト量が少ないため反射が減ることになる。このため、その回折された光の一部は、半導体基板１０１側へ戻らず赤外カットフィルタＩＲＣＦを透過することになる。
【０２３９】
このように、反射回折光ＨＫは、再度、半導体基板１０１の上面へ入射するとき、複数の分散された回折光ＫＫｂとして入射する。よって、本実施形態では、反射回折光ＨＫにおいて、画素ＰＸへ入射する光の強度が低下することになる。
【０２４０】
よって、撮像画像にゴースト（フレア）が発生したとしても、目立たなく、画像品質の低下を抑制することができる。
【０２４１】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態では、反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦが、センサ基板１００の上面に対面しており、入射光のうち、可視光成分の波長範囲を選択的に透過する。回折格子６０１は、赤外カットフィルタＩＲＣＦと、センサ基板１００との間に設けられており、入射光Ｈが透過する。そして、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折する。
【０２４２】
したがって、上述したように、本実施形態では、撮像画像にゴースト（フレア）が発生したとしても、目立たなく、画像品質を向上することができる。
【０２４３】
＜８．実施形態８＞
図２９は、実施形態８において、固体撮像装置の要部を示す図である。図２９は、図２６と同様に、断面を示している。
【０２４４】
図２９に示すように、本実施形態においては、透明層１１０が設けられている。また、回折格子６０１が設けられた位置が異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態７と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２４５】
図２９に示すように、透明層１１０は、センサ基板１００においてマイクロレンズＭＬが設けられた半導体基板１０１の上面を被覆して平坦化するように設けられている。
【０２４６】
たとえば、透明層１１０は、たとえば、下記の条件で設けられている。
（透明層１１０）
・材料：シリコン樹脂系、シロキサン樹脂系
・厚み：１μｍ程度
【０２４７】
そして、図２９に示すように、透明層１１０の上面には、回折格子６０１が設けられている。
【０２４８】
図３０は、実施形態８において、光の様子を示す断面図である。
【０２４９】
図３０に示すように、画素ＰＸの上方から、赤外カットフィルタＩＲＣＦ、ガラス基板３０１、キャビティ７００、回折格子６０１を介して、被写体像として入射光Ｈが、半導体基板１０１の上面に設けられた画素ＰＸへ入射する。
【０２５０】
上述したように、このとき、半導体基板１０１の上面側においては、上方から入射した入射光Ｈが回折されて、入射光Ｈの一部が反射回折光ＨＫとして上方へ反射する。そして、反射回折光ＨＫは、キャビティ７００、カバーガラス３００を介して、赤外カットフィルタＩＲＣＦへ入射する。
【０２５１】
図３０に示すように、反射回折光ＨＫは、回折格子６０１によって回折されて、さまざまな回折次数の回折光ＫＫａとして分散し、回折格子６０１を透過する。そして、反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦで、その回折光ＫＫａが反射されて、反射光ＨＨとして、再度、回折格子６０１へ入射する。その後、その反射光ＨＨは、回折格子６０１によって回折されて、さまざまな回折次数の回折光ＫＫｂとして分散して回折格子６０１を透過し、半導体基板１０１の上面側へ出射する。
この時、回折により赤外カットフィルタＩＲＣＦへの入射角度が小さくなる回折光は、上述の斜め入射光に対するバンドパス特性のシフト量が少ないため反射が減ることになる。このため、回折された光のうち一部は半導体基板１０１側へ戻らず赤外カットフィルタＩＲＣＦを透過することになる。
【０２５２】
このように、反射回折光ＨＫは、再度、半導体基板１０１の上面へ入射するとき、複数の分散された回折光ＫＫｂとして入射する。よって、本実施形態では、実施形態７と同様に、反射回折光ＨＫにおいて、画素ＰＸへ入射する光の強度が低下することになる。
【０２５３】
よって、撮像画像にゴースト（フレア）が発生したとしても、目立たなく、画像品質の低下を抑制することができる。
【０２５４】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態では、実施形態８と同様に、反射型の赤外カットフィルタＩＲＣＦが設置されている。そして、回折格子６０１は、半導体基板１０１の上面にて複数の画素ＰＸが配列された画素領域ＰＡに入射光Ｈが入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折する。
【０２５５】
したがって、本実施形態では、実施形態８と同様に、撮像画像にゴースト（フレア）が発生したとしても、目立たなく、画像品質を向上することができる。
【０２５６】
＜９．実施形態９＞
本実施形態においては、入射光Ｈが回折格子６０１によって回折されたときの回折光の回折パターンが、下記の式（Ｅ）の関係を満たすように、回折格子６０１が設けられている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態７と同様である。このため、重複する部分については、適宜、記載を省略する。
【０２５７】
【数２４】
【０２５８】
図３１は、実施形態９において、回折パターンを示す図である。図３１では、縦軸が、回折パターンの輝度を示し、横軸が、位置を示している。
図３１において、（ａ）は、元の回折パターンであって、複数の画素ＰＸによって生じる反射回折光（赤玉ゴースト）を示している。そして、（ｂ）は、その反射回折光（赤玉ゴースト）が、回折格子６０１によって回折された後の回折パターンを示している。
【０２５９】
図３１に示すように、式（Ｅ）を構成する各因子は、下記の通りである。
・ＫＰ０：０次回折光のピーク位置Ｐ０における輝度（０次回折光の出射位置での極大値）
・ＫＰ１：±１次回折光のピーク位置Ｐ１における輝度（１次回折光の出射位置での極大値）
・ＫＰＢ：０次回折光のピーク位置Ｐ０と±１次回折光のピーク位置Ｐ１との間に生じるボトム位置ＰＢにおける輝度（０次回折光の出射位置と±１次回折光の出射位置との間の極小値）
Ｐ０は、画素ＰＸで生じる回折によるゴースト像を意味している（図２８参照）。Ｐ１は、回折格子６０１により生じる回折像を意味している（図２７、図２９参照）。
【０２６０】
上記の式（Ｅ）を満たす場合（左辺が０．１より大きい場合）には、回折により光が分散して拡散が大きくなり、また、一部の回折光が赤外カットフィルタＩＲＣＦで反射せずに透過される。このため、回折格子６０１を設けない場合に生ずる赤玉ゴースト（「元の回折パターン」，図３１（ａ）参照）の光が拡散し、更に、その赤玉ゴーストのピーク輝度が減衰することになる（図３１（ｂ）参照）。たとえば、ピーク輝度のレベルが半分になる。よって、赤玉ゴーストを低減することができる。
これに対して、上記の式（Ｅ）を満たさない場合（左辺が０．１以下の場合）には、赤玉ゴーストのピーク輝度が減衰するが、拡散が小さいために、上記の効果を得ることができない。
【０２６１】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態では、入射光Ｈが回折格子６０１によって回折されたときの回折光の回折パターンが、式（Ｅ）を満たすように、回折格子６０１が設けられている。
【０２６２】
このため、上記したように、撮像画像を向上することができる。
【０２６３】
なお、本実施形態では、実施形態７の「キャビティ構造」の固体撮像装置において、上記の式（Ｅ）を満たす場合について示したが、これに限定されない。
他の実施形態で示した「キャビティレス構造」においても、上記の式（Ｅ）を満たすように、回折格子６０１を形成することが好適である。
【０２６４】
＜１０．その他＞
本技術の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
【０２６５】
上記の実施形態においては、回折格子について断面が矩形状の凸部と凹部とを周期的に配置させる場合について説明したが、これに限定されない。
【０２６６】
図３２は、回折格子の形状を示す断面図である。
【０２６７】
図３２（ａ）に示すように、回折格子については、溝の断面形状が鋸歯状になるように形成しても良い。また、図３２（ｂ）に示すように、正弦波状に形成しても良い。
【０２６８】
上記の実施形態においては、回折格子が２レベル（±１次回折効率４１％（最大値））の場合について示したが、これに限定されない。４レベル（±１次回折効率８１％（最大値））のものなど、種々の回折格子を用いても良い。
【０２６９】
上記の実施形態においては、可視光帯域の光を被写体像として撮像する場合について説明したが、これに限定されない。近赤外帯域などのように他の帯域の光を被写体像として撮像する場合に、本技術を適用してもよい。
【０２７０】
上記の実施形態においては、ガラス基板や透明層についてエッチング加工することで、回折格子を形成しているが、これに限定されない。種々の方向によって、回折格子を設けても良い。
たとえば、ガラス基板の面に、ガラス基板とは異なる屈折率材料で材料膜を成膜した後に、その材料膜を格子構造に加工する。その後、その格子構造の凹部に、ガラス基板と同等の屈折率の材料を埋め込むことで、回折格子を形成しても良い。
たとえば、ガラス基板の面をエッチング加工して設けた溝に、ガラス基板と異なる屈折率の材料を埋め込むことで、回折格子を形成してもよい。
また、インプリントや金型成形によって、回折格子を形成しても良い。
【０２７１】
上記の実施形態においては、固体撮像装置をカメラに適用する場合について説明したが、これに限定されない。スキャナーやコピー機などのように、固体撮像装置を備える他の電子機器に適用しても良い。
【０２７２】
上記の実施形態においては、センサ基板にガラス基板をカバーガラスとして貼り付ける場合について説明したが、これに限定されない。ガラス基板に代えて、プラスチックからなる透明基板を用いても良い。
【０２７３】
上記の実施形態では、固体撮像装置が、「表面照射型」のＣＭＯＳイメージセンサである場合について説明したが、これに限定されない。「裏面照射型」の場合に、本技術を適用しても良い。また、ＣＣＤイメージセンサの場合に、本技術を適用しても良い。
【０２７４】
その他、上記の各実施形態を、適宜、組み合わせても良い。
【０２７５】
本技術は、下記のような構成も取ることができる。
【０２７６】
（１）
入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、
前記透明基板の上面と前記センサ基板の上面との間のいずれかの位置に設けられており、前記入射光が透過する回折格子と
を有し、
前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている、
固体撮像装置。
【０２７７】
（２）
前記反射回折光のうち、前記回折格子が設けられない状態で前記透明基板の上面で全反射する成分について、前記回折格子が回折して透過するように形成されている、
（１）に記載の固体撮像装置。
【０２７８】
（３）
前記センサ基板と前記透明基板との間の全面に接着層が介在しており、前記センサ基板と前記透明基板とが前記接着層によって貼り合わされている、
（１）または（２）に記載の固体撮像装置。
【０２７９】
（４）
前記センサ基板の上面を被覆する透明層
を有し、
前記センサ基板と前記透明基板とは、前記透明層を介在して前記接着層によって貼り合わされている、
（３）に記載の固体撮像装置。
【０２８０】
（５）
下記の式（Ａ）を満たすように設けられている、
（４）に記載の固体撮像装置。
【０２８１】
【数２５】
（式（Ａ）において、λは、前記画素が受光する前記入射光の中心波長である。
また、ｎ０は、前記透明基板の上方に位置する層の屈折率である。
また、ｎ４は、前記透明層の屈折率である。
また、Ｐは、前記複数の画素が配列された画素ピッチである。
また、θ４は、前記画素へ入射する入射光の入射角である。
また、ｍ１は、前記反射回折光の回折次数（ｍ１＝±１，±２，・・・）である。）
【０２８２】
（６）
前記回折格子は、前記透明基板の上面に設けられている、
（１）から（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２８３】
（７）
前記回折格子は、前記透明基板の下面に設けられている、
（１）から（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２８４】
（８）
前記回折格子は、前記透明層の上面に設けられている、
（４）または（５）に記載の固体撮像装置。
【０２８５】
（９）
前記回折格子は、前記透明基板の上面と下面との両者に設けられている、
（１）から（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２８６】
（１０）
下記の式（Ｂ）を満たすように設けられている、
（１）から（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２８７】
【数２６】
（式（Ｂ）において、λは、前記画素が受光する前記入射光の中心波長である。
ｎ２は、前記回折格子が設けられた面の上方に位置する層の屈折率である。
ｎ３は、前記回折格子が設けられた面の下方に位置する層の屈折率である。
ｄは、前記回折格子の格子ピッチである。
Ｌは、前記回折格子と前記半導体基板との間の光学的距離である。
ｍ２は、前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる回折光の回折次数である。
θ２は、前記回折格子が設けられた面へ入射する入射光の入射角である。
Ｗは、前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる回折光のシフト量である。）
【０２８８】
（１１）
下記の式（Ｃ）を満たすように設けられている、
（１０）に記載の固体撮像装置。
【０２８９】
【数２７】
（式（Ｃ）において、Ｐは、前記複数の画素が配列された画素ピッチである。）
【０２９０】
（１２）
前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる１次回折光のシフト量が、前記複数の画素の画素ピッチよりも小さくなるように、前記回折格子が形成されている、
（１）から（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２９１】
（１３）
前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる１次回折光のシフト量が、前記複数の画素の画素ピッチと同じになるように、前記回折格子が形成されている、
（１）から（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２９２】
（１４）
前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる１次回折光のシフト量が、撮像光学系における結像限界性能の幅よりも小さくなるように、前記回折格子が形成されている、
（１）から（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２９３】
（１５）
下記の式（Ｄ）を満たすように設けられている、
（４）または（５）に記載の固体撮像装置。
【０２９４】
【数２８】
（式（Ｄ）において、λは、前記画素が受光する前記入射光の中心波長である。
ｎ２は、前記回折格子が設けられた面の上方に位置する層の屈折率である。
ｎ４は、前記透明層の屈折率である。
ｄは、前記回折格子の格子ピッチである。
θ４は、前記画素へ入射する入射光の入射角である。
ｍ３は、前記反射回折光が前記回折格子で回折されて生ずる回折光の回折次数（ｍ３＝±１，±２，・・・）である。）
【０２９５】
（１６）
入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光のうち、所定の波長範囲の成分を選択的に透過する反射型のバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタと前記センサ基板との間に設けられており、前記入射光が透過する回折格子と
を有し、
前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている、
固体撮像装置。
【０２９６】
（１７）
キャビティを介して前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板
を有し、
前記バンドパスフィルタは、前記透明基板の上面に設けられており、
前記回折格子は、前記透明基板の下面に設けられている、
（１６）に記載の固体撮像装置。
【０２９７】
（１８）
キャビティを介して前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、
前記センサ基板の上面を被覆する透明層と
を有し、
前記バンドパスフィルタは、前記透明基板の上面に設けられており、
前記回折格子は、前記透明層の上面に設けられている、
（１６）に記載の固体撮像装置。
【０２９８】
（１９）
前記入射光が前記回折格子によって回折されたときの回折光の回折パターンが、下記の式（Ｅ）を満たすように、前記回折格子が設けられている、
（１）から（１８）のいずれかに記載の固体撮像装置。
【０２９９】
【数２９】
（式（Ｅ）において、ＫＰ０は、前記回折パターンにおいて、０次回折光のピーク位置における輝度である。
ＫＰ１は、前記回折パターンにおいて、±１次回折光のピーク位置における輝度である。
ＫＰＢは、前記回折パターンにおいて、０次回折光のピーク位置と±１次回折光のピーク位置との間に生じるボトム位置における輝度である。）
【０３００】
（２０）
入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、
前記透明基板の上面と前記センサ基板の上面との間のいずれかの位置に設けられており、前記入射光が透過する回折格子と
を有し、
前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている、
電子機器。
【０３０１】
なお、上記の実施形態において、画素ＰＸは、本技術の画素に相当する。上記の実施形態において、半導体基板１０１は、本技術の半導体基板に相当する。上記の実施形態において、センサ基板１００は、本技術のセンサ基板に相当する。上記の実施形態において、ガラス基板３０１は、本技術の透明基板に相当する。上記の実施形態において、回折格子６０１は、本技術の回折格子に相当する。上記の実施形態において、透明層１１０は、本技術の透明層に相当する。上記の実施形態において、接着層５０１は、本技術の接着層に相当する。上記の実施形態において、カメラ４０は、本技術の電子機器に相当する。上記の実施形態において、赤外カットフィルタＩＲＣＦは、本技術のバンドパスフィルタに相当する。
【符号の説明】
【０３０２】
１：固体撮像装置、１３：垂直駆動回路、１４：カラム回路、１５：水平駆動回路、１７：外部出力回路、１７ａ：ＡＧＣ回路、１７ｂ：ＡＤＣ回路、１８：タイミングジェネレータ、１９：シャッター駆動回路、２１：フォトダイオード、２２：転送トランジスタ、２３：増幅トランジスタ、２４：選択トランジスタ、２５：リセットトランジスタ、２６：転送線、２７：垂直信号線、２８：アドレス線、２９：リセット線、４０：カメラ、４２：光学系、４３：制御部、４４：信号処理部、１００：センサ基板、１０１：半導体基板、１１０：透明層、１１１：多層配線層、１１１ｈ：配線、１１１ｚ：絶縁層、１２０：パッシベーション膜、１３０：平坦化膜、３００：カバーガラス、３０１：ガラス基板、４０２：バンプ、５０１：接着層、６０１：回折格子、６０１Ａ：第１回折格子、６０１Ｂ：第２回折格子、７００：キャビティ、ＡＨ：全反射光、ＣＦ：カラーフィルタ、ＣＦＢ：ブルーフィルタ層、ＣＦＧ：グリーンフィルタ層、ＣＦＲ：レッドフィルタ層、ＦＤ：フローティング・ディフュージョン、Ｈ：入射光、ＨＨ：反射光、ＨＫ：反射回折光、Ｉ：定電流源、ＩＲＣＦ：赤外カットフィルタ、ＪＳ：受光面、ＫＫ００：０次回折光、ＫＫ１１：１次回折光、ＫＫ１２：２次回折光、ＫＫ２１：−１次回折光、ＫＫ２２：−２次回折光、ＫＫａ：回折光、ＫＫｂ：回折光、ＭＬ：マイクロレンズ、Ｐ：画素ピッチ、Ｐ０：ピーク位置、Ｐ１：ピーク位置、ＰＡ：画素領域、ＰＩ：画素分離部、ＰＢ：ボトム位置、ＰＳ：撮像面、ＰＸ：画素、ＳＡ：周辺領域、ＴＫ：回折光、ＴＲ：溝、Ｔｒ：画素トランジスタ、Ｖｄｄ：電源供給線、Ｗ：シフト量、ｄ：格子ピッチ、ｘ：水平方向、ｙ：垂直方向、ｚ：深さ方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、
前記透明基板の上面と前記センサ基板の上面との間のいずれかの位置に設けられており、前記入射光が透過する回折格子と
を有し、
前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている、
固体撮像装置。
【請求項２】
前記反射回折光のうち、前記回折格子が設けられない状態で前記透明基板の上面で全反射する成分について、前記回折格子が回折して透過するように形成されている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記センサ基板と前記透明基板との間の全面に接着層が介在しており、前記センサ基板と前記透明基板とが前記接着層によって貼り合わされている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記センサ基板の上面を被覆する透明層
を有し、
前記センサ基板と前記透明基板とは、前記透明層を介在して前記接着層によって貼り合わされている、
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
下記の式（Ａ）を満たすように設けられている、
請求項４に記載の固体撮像装置。
【数１】
（式（Ａ）において、λは、前記画素が受光する前記入射光の中心波長である。
また、ｎ０は、前記透明基板の上方に位置する層の屈折率である。
また、ｎ４は、前記透明層の屈折率である。
また、Ｐは、前記複数の画素が配列された画素ピッチである。
また、θ４は、前記画素へ入射する入射光の入射角である。
また、ｍ１は、前記反射回折光の回折次数（ｍ１＝±１，±２，・・・）である。）
【請求項６】
前記回折格子は、前記透明基板の上面に設けられている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記回折格子は、前記透明基板の下面に設けられている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記回折格子は、前記透明層の上面に設けられている、
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記回折格子は、前記透明基板の上面と下面との両者に設けられている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
下記の式（Ｂ）を満たすように設けられている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【数２】
ｎ２は、前記回折格子が設けられた面の上方に位置する層の屈折率である。
ｎ３は、前記回折格子が設けられた面の下方に位置する層の屈折率である。
ｄは、前記回折格子の格子ピッチである。
Ｌは、前記回折格子と前記半導体基板との間の光学的距離である。
ｍ２は、前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる回折光の回折次数（ｍ２＝±１，±２，・・・）である。
θ２は、前記回折格子が設けられた面へ入射する入射光の入射角である。
Ｗは、前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる回折光のシフト量である。）
【請求項１１】
下記の式（Ｃ）を満たすように設けられている、
請求項１０に記載の固体撮像装置。
【数３】
（式（Ｃ）において、Ｐは、前記複数の画素が配列された画素ピッチである。）
【請求項１２】
前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる１次回折光のシフト量が、前記複数の画素の画素ピッチよりも小さくなるように、前記回折格子が形成されている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる１次回折光のシフト量が、前記複数の画素の画素ピッチと同じになるように、前記回折格子が形成されている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる１次回折光のシフト量が、撮像光学系における結像限界性能の幅よりも小さくなるように、前記回折格子が形成されている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
下記の式（Ｄ）を満たすように設けられている、
請求項４に記載の固体撮像装置。
【数４】
（式（Ｄ）において、λは、前記画素が受光する前記入射光の中心波長である。
ｎ２は、前記回折格子が設けられた面の上方に位置する層の屈折率である。
ｎ４は、前記透明層の屈折率である。
ｄは、前記回折格子の格子ピッチである。
θ４は、前記画素へ入射する入射光の入射角である。
ｍ３は、前記反射回折光が前記回折格子で回折されて生ずる回折光の回折次数（ｍ３＝±１，±２，・・・）である。）
【請求項１６】
入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光のうち、所定の波長範囲の成分を選択的に透過する反射型のバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタと前記センサ基板との間に設けられており、前記入射光が透過する回折格子と
を有し、
前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている、
固体撮像装置。
【請求項１７】
キャビティを介して前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板
を有し、
前記バンドパスフィルタは、前記透明基板の上面に設けられており、
前記回折格子は、前記透明基板の下面に設けられている、
請求項１６に記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
キャビティを介して前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、
前記センサ基板の上面を被覆する透明層と
を有し、
前記バンドパスフィルタは、前記透明基板の上面に設けられており、
前記回折格子は、前記透明層の上面に設けられている、
請求項１６に記載の固体撮像装置。
【請求項１９】
前記入射光が前記回折格子によって回折されたときの回折光の回折パターンが、下記の式（Ｅ）を満たすように、前記回折格子が設けられている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【数５】
（式（Ｅ）において、ＫＰ０は、前記回折パターンにおいて、０次回折光のピーク位置における輝度である。
ＫＰ１は、前記回折パターンにおいて、±１次回折光のピーク位置における輝度である。
ＫＰＢは、前記回折パターンにおいて、０次回折光のピーク位置と±１次回折光のピーク位置との間に生じるボトム位置における輝度である。）
【請求項２０】
入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、
前記透明基板の上面と前記センサ基板の上面との間のいずれかの位置に設けられており、前記入射光が透過する回折格子と
を有し、
前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている、
電子機器。
【請求項１】
入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、
前記透明基板の上面と前記センサ基板の上面との間のいずれかの位置に設けられており、前記入射光が透過する回折格子と
を有し、
前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている、
固体撮像装置。
【請求項２】
前記反射回折光のうち、前記回折格子が設けられない状態で前記透明基板の上面で全反射する成分について、前記回折格子が回折して透過するように形成されている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記センサ基板と前記透明基板との間の全面に接着層が介在しており、前記センサ基板と前記透明基板とが前記接着層によって貼り合わされている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記センサ基板の上面を被覆する透明層
を有し、
前記センサ基板と前記透明基板とは、前記透明層を介在して前記接着層によって貼り合わされている、
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
下記の式（Ａ）を満たすように設けられている、
請求項４に記載の固体撮像装置。
【数１】
（式（Ａ）において、λは、前記画素が受光する前記入射光の中心波長である。
また、ｎ０は、前記透明基板の上方に位置する層の屈折率である。
また、ｎ４は、前記透明層の屈折率である。
また、Ｐは、前記複数の画素が配列された画素ピッチである。
また、θ４は、前記画素へ入射する入射光の入射角である。
また、ｍ１は、前記反射回折光の回折次数（ｍ１＝±１，±２，・・・）である。）
【請求項６】
前記回折格子は、前記透明基板の上面に設けられている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記回折格子は、前記透明基板の下面に設けられている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記回折格子は、前記透明層の上面に設けられている、
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記回折格子は、前記透明基板の上面と下面との両者に設けられている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
下記の式（Ｂ）を満たすように設けられている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【数２】
ｎ２は、前記回折格子が設けられた面の上方に位置する層の屈折率である。
ｎ３は、前記回折格子が設けられた面の下方に位置する層の屈折率である。
ｄは、前記回折格子の格子ピッチである。
Ｌは、前記回折格子と前記半導体基板との間の光学的距離である。
ｍ２は、前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる回折光の回折次数（ｍ２＝±１，±２，・・・）である。
θ２は、前記回折格子が設けられた面へ入射する入射光の入射角である。
Ｗは、前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる回折光のシフト量である。）
【請求項１１】
下記の式（Ｃ）を満たすように設けられている、
請求項１０に記載の固体撮像装置。
【数３】
（式（Ｃ）において、Ｐは、前記複数の画素が配列された画素ピッチである。）
【請求項１２】
前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる１次回折光のシフト量が、前記複数の画素の画素ピッチよりも小さくなるように、前記回折格子が形成されている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる１次回折光のシフト量が、前記複数の画素の画素ピッチと同じになるように、前記回折格子が形成されている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記回折格子で前記入射光が回折されて生ずる１次回折光のシフト量が、撮像光学系における結像限界性能の幅よりも小さくなるように、前記回折格子が形成されている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
下記の式（Ｄ）を満たすように設けられている、
請求項４に記載の固体撮像装置。
【数４】
（式（Ｄ）において、λは、前記画素が受光する前記入射光の中心波長である。
ｎ２は、前記回折格子が設けられた面の上方に位置する層の屈折率である。
ｎ４は、前記透明層の屈折率である。
ｄは、前記回折格子の格子ピッチである。
θ４は、前記画素へ入射する入射光の入射角である。
ｍ３は、前記反射回折光が前記回折格子で回折されて生ずる回折光の回折次数（ｍ３＝±１，±２，・・・）である。）
【請求項１６】
入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光のうち、所定の波長範囲の成分を選択的に透過する反射型のバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタと前記センサ基板との間に設けられており、前記入射光が透過する回折格子と
を有し、
前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている、
固体撮像装置。
【請求項１７】
キャビティを介して前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板
を有し、
前記バンドパスフィルタは、前記透明基板の上面に設けられており、
前記回折格子は、前記透明基板の下面に設けられている、
請求項１６に記載の固体撮像装置。
【請求項１８】
キャビティを介して前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、
前記センサ基板の上面を被覆する透明層と
を有し、
前記バンドパスフィルタは、前記透明基板の上面に設けられており、
前記回折格子は、前記透明層の上面に設けられている、
請求項１６に記載の固体撮像装置。
【請求項１９】
前記入射光が前記回折格子によって回折されたときの回折光の回折パターンが、下記の式（Ｅ）を満たすように、前記回折格子が設けられている、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【数５】
（式（Ｅ）において、ＫＰ０は、前記回折パターンにおいて、０次回折光のピーク位置における輝度である。
ＫＰ１は、前記回折パターンにおいて、±１次回折光のピーク位置における輝度である。
ＫＰＢは、前記回折パターンにおいて、０次回折光のピーク位置と±１次回折光のピーク位置との間に生じるボトム位置における輝度である。）
【請求項２０】
入射光を受光する複数の画素が半導体基板の上面に配列されているセンサ基板と、
前記センサ基板の上面に下面が対面しており、前記入射光が透過する透明基板と、
前記透明基板の上面と前記センサ基板の上面との間のいずれかの位置に設けられており、前記入射光が透過する回折格子と
を有し、
前記回折格子は、前記半導体基板の上面にて前記複数の画素が配列された画素領域に前記入射光が入射し回折されることで生ずる反射回折光を回折するように形成されている、
電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【公開番号】特開２０１３−３８１６４（Ｐ２０１３−３８１６４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１８９４（Ｐ２０１１−１７１８９４）
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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