JP6684899B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

以下の開示は、偏光フィルタを備えた撮像装置に関する。

太陽光が、物体によって反射されたり、散乱されたりして生成された反射光および散乱光には、物体の反射面の表面状態に起因した偏光成分が含まれている。近年、被写体を撮影する撮像装置において、偏光成分と無偏光成分とを分離することにより、撮影した画像を補正したり、撮影した画像から、偏光成分が関係する不要な情報を削除したりすることができる撮像装置の開発が進められている。

下掲の特許文献１に開示された２次元固体撮像装置では、２次元マトリクス状に配列された複数の画素領域のそれぞれが備えている複数の副画素領域の内、少なくとも１つの副画素領域の光入射側にはスリット型（ワイヤーグリッド型）の偏光部材が配置されている。各副画素領域は、光電変換素子の動作を制御する配線層を備えており、該配線層は、上記偏光部材と同じ材料から構成され、かつ該配線層と該偏光部材とは同じ仮想平面上に配置されている。

このような構成によって、スリット型の偏光部材と配線層との位置関係を最適化することができると、特許文献１には記載されている。

日本国公開特許公報「特開２０１０−２６３１５８号公報（２０１０年１１月１８日公開）」

しかしながら、本願発明者ら（以下、単に「発明者ら」と称する）が上記従来技術の構成を検討したところ、上記従来技術の構成には、本来、透過させたくない偏光成分の透過率が数％〜１０％弱と高く、偏光特性に課題のあることがわかった。透過させたくない偏光成分とは、スリットの延伸方向に平行な偏波面を有する偏光成分であり、スリット型の偏光部材は、その偏光成分を反射および吸収するフィルタ機能を有している。

なお、上記従来技術の構成が有する偏光特性については、本開示の実施形態の構成が有する偏光特性と対比して、後で具体的に説明する。

本開示の一態様は、発明者らが発見した前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、偏光特性を向上させたスリット型の偏光フィルタを備えた撮像装置を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る撮像装置は、偏光部を備えた画素を含む撮像素子を備え、上記画素は、上記撮像素子の動作を制御する配線層を備え、上記偏光部は、複数の偏光子層と、上記複数の偏光子層のうち、隣り合う２つの偏光子層の間に配置された誘電体層とを備え、上記複数の偏光子層の各々には、所定の方向に周期的に並ぶ複数のスリットが形成され、上記複数の偏光子層の形成材料および上記配線層の形成材料はそれぞれ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎまたはこれらの少なくとも１つを含む化合物または合金から選択された材料である。

本開示の一態様に係る撮像装置によれば、スリット型の偏光フィルタを備えた撮像装置において、偏光特性を向上させることができるという効果を奏する。

本開示の実施形態１に係る画素の要部の構成を示す断面図である。 本開示の実施形態１に係る撮像素子の原理を説明するための概略図である。 本開示の実施形態１に係る画素において格子部が誘電体層によって包含されている様子を概略的に示す斜視図である。 本開示の実施形態１に係る画素における配線層と第１偏光子層および第２偏光子層との位置関係を概略的に示す断面図である。 本開示の実施形態１に係る画素の比較例としての画素の要部の構成を示す断面図である。 （ａ）は本開示の実施形態１に係る画素における光の波長と透過率Ｔｘとの間の関係を示す図であり、（ｂ）は当該画素における光の波長と透過率Ｔｙとの間の関係を示す図である。 （ａ）は上記比較例としての画素における光の波長と透過率Ｔｘとの間の関係を示す図であり、（ｂ）は当該画素における光の波長と透過率Ｔｙとの間の関係を示す図である。 （ａ）は本開示の実施形態１に係る画素における光の波長と消光比との間の関係を示す図であり、（ｂ）は上記比較例としての画素における光の波長と消光比との間の関係を示す図である。 本開示の実施形態２に係る画素の要部の構成を示す断面図である。 本開示の実施形態２に係る画素において格子部が誘電体層によって包含されている様子を概略的に示す斜視図である。 （ａ）は本開示の実施形態２に係る画素における光の波長と消光比との間の関係を示す図であり、（ｂ）は上記比較例としての画素における光の波長と消光比との間の関係を示す図である。 本開示の一態様に係る画素におけるストレスマイグレーションについて説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本開示の実施形態２に係る画素における格子部の配置のバリエーションを示す図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本開示の一態様に係る画素における、ｗ／ｓの値と消光比との間の関係を示す図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本開示の一態様に係る画素における、格子部の周期Ｌｃと消光比との間の関係を示す図であり、（ｃ）は上記比較例としての画素における、周期Ｌｃと消光比との間の関係を示す図である。 （ａ）は本開示の一態様に係る画素における画素のずれ量ΔＹを説明するための図であり、（ｂ）はずれ量ΔＹと消光比との間の関係を示す図である。 （ａ）は本開示の一態様に係る画素において、偏光子層の数を３とした場合を示す図であり、（ｂ）は偏光子層の数と消光比との間の関係を示す図である。 （ａ）〜（ｌ）はそれぞれ、本開示の一態様に係る画素において用いられる各材料における、光の波長と屈性率ｎおよび消衰係数ｋのそれぞれとの間の関係を示す図である。 本開示の一態様に係る画素における、ＹＺ平面における格子部の断面形状の別の例について説明するための図である。

〔実施形態１〕
以下、本開示の実施形態１について、図１〜図８に基づいて詳細に説明する。以下に述べるように、本実施形態の撮像装置１００は、偏光撮像装置（偏光イメージングカメラ）に好適である。

（撮像装置１００の概要）
はじめに、図２を参照して、撮像装置１００の概要について述べる。図２は、撮像装置１００の原理を説明するための概略図である。図２では、撮像装置１００の２つの画素１Ａ・１Ｂが示されている。

ここで、撮像装置１００において、Ｎ個の近接する画素（近接画素）の集団を画素ユニットと称する。図２では、簡単のために、Ｎ＝２の場合の画素ユニットが示されている。なお、撮像装置１００では、各画素は基板（例：後述の図１の基板１５）上に形成されている。

画素ユニットにおける各画素には、受光部（撮像素子）および偏光部（偏光子層）が設けられる。後述するように、この偏光部は、撮像装置１００における偏光フィルタとして機能する。なお、撮像装置１００において、全ての画素に偏光部が設けられる必要はない。また、１つの撮像素子に、複数の画素が配列されてもよい。なお、１つの撮像素子が、偏光部を備えた画素を含んでいると理解されてもよい。

また、後述するように、受光部と偏光部とは、誘電体層（平坦化層）によって離間されている。なお、受光部はＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の公知の光電変換素子（撮像素子）であり、本実施形態では説明を省略する。

図２では、画素１Ａ（画素ユニット内の１つの画素）には受光部１１Ａが、画素１Ｂ（画素ユニット内のもう１つの画素）には受光部１１Ｂが、それぞれ設けられている。また、画素１Ａ・１Ｂのそれぞれには、偏光部を形成する層である偏光子層１２０が設けられている。

画素１Ａにおいて、偏光子層１２０には、複数の格子部１２Ａおよびスリット１３Ａが設けられている。また、画素１Ｂにおいて、偏光子層１２０には、複数の格子部１２Ｂおよびスリット１３Ｂが設けられている。図２に示されるように、格子部１２Ａとスリット１３Ａとは同方向に延伸している。また、格子部１２Ｂとスリット１３Ｂとも、同方向（格子部１２Ａおよびスリット１３Ａの延伸方向とは垂直な方向）に延伸している。

外部から撮像装置１００に入射した光Ｌは、受光部に到達する前に、偏光子層（偏光部）を通過する。以降、偏光子層および受光部の法線方向をＺ方向と称する。このＺ方向は、撮像装置１００の内部における光Ｌ（撮像光）の進行方向であると理解されてもよい。

ここで、スリット１３Ａが延伸する方向をＸ方向とし、当該スリット１３Ａが周期的に形成されている方向をＹ方向とする。なお、スリット１３ＢはＹ方向に延伸しており、当該スリット１３ＢはＸ方向に周期的に形成されている。偏光部および受光部は、図２のＸＹＺ直交座標系において、Ｚ方向に垂直な平面（ＸＹ平面）上に形成されている。

上述のように、画素ユニットにおける各近接画素の偏光子層には、格子部と同方向に延伸するスリットが設けられている。一般的に、Ｎ個の近接画素から成る画素ユニットにおいて、スリットの延伸方向の角度は、（１８０°／Ｎ）ずつ異なる。従って、１つの画素を基準画素とした場合（すなわち、１つの画素におけるスリットの延伸方向の角度を０°（基準角度）とした場合）、Ｎ個の画素におけるスリットの延伸方向の角度はそれぞれ、「０°」、「１８０°／Ｎ」、「（１８０°／Ｎ）×２」…、「（１８０°／Ｎ）×（Ｎ−１）」と表される。なお、上述の図２の構成は、Ｎ＝２の場合に相当する。

偏光子層（より具体的には、格子部およびスリット）は、自身に入射する光のうち、（ｉ）スリットが延伸する方向に垂直な方向の偏光成分を透過し、かつ、（ｉｉ）スリットが延伸する方向に平行な方向の偏光成分を透過させない（反射または吸収する）。

従って、画素Ａにおける偏光子層１２０（より具体的には、格子部１２Ａおよびスリット１３Ａ）は、光ＬのＹ方向の偏光成分を透過させ、受光部１１Ａに入射させる。他方、画素Ａにおける偏光子層１２０は、光ＬのＸ方向の偏光成分を遮断し、受光部１１Ａに入射させない。

また、画素Ｂにおける偏光子層１２０（より具体的には、格子部１２Ｂおよびスリット１３Ｂ）は、光ＬのＸ方向の偏光成分を透過させ、受光部１１Ｂに入射させる。他方、画素Ｂにおける偏光子層１２０は、光ＬのＹ方向の偏光成分を遮断し、受光部１１Ｂに入射させない。

このように、画素１Ａ・１Ｂのそれぞれに偏光子層１２０が設けられることにより、受光部１１Ａ・１１Ｂのそれぞれに、光Ｌの異なる偏光成分を入射させることができる。そして、受光部１１Ａ・１１Ｂにおける光電変換の結果として得られた電気信号（光電流）を輝度値に変換することにより、光Ｌの偏光情報を得ることができる。

ところで、通常の撮像装置では、光Ｌの偏光情報を得るためには、当該撮像装置の前面に直線偏光板を設け、当該直線偏光板を回転させて複数回撮像を行う必要があった。他方、撮像装置１００では、１回の撮像によって光Ｌの偏光情報を得ることができる。従って、撮像装置１００によれば、従来よりも高速かつ容易に偏光情報を得ることができる。

また、撮像装置１００には、偏光情報を用いて、所定の処理を行うための情報処理部（不図示）がさらに設けられてもよい。一例として、情報処理部は、偏光情報を用いて、光の鏡面反射成分と拡散反射成分とを分離する処理を行ってよい。当該処理により、物体の形状を光学的に計測する場合の計測精度を向上させることができる。また、偏光が多く含まれる風景（霧または水中等の風景）を撮影する場合の、撮像画像の品質を向上させることもできる。

（画素１の具体的な構成）
続いて、撮像装置１００における画素の具体的な構成について説明する。一例として、上述の画素１Ａを例示して説明を行う。以降の説明では、部材名称の簡単化のために、画素１Ａを画素１と称する。また、受光部１１Ａ、格子部１２Ａ、およびスリット１３Ａを、受光部１１（撮像素子）、格子部１２、およびスリット１３とそれぞれ称する。

図１は、画素１の要部の構成を示す断面図である。図１では、ＹＺ平面における断面図が示されている。画素１は、例えばシリコン基板である基板１５の上に形成されている。図１に示されるように、画素１は、偏光部１０および受光部１１を備えている。

偏光部１０は、撮像装置１００中の複数の画素のうちの１つの画素１に対応して形成されている。そして、偏光部１０は、第１偏光子層１２０ａ（偏光子層）、第２偏光子層１２０ｂ（偏光子層）、および誘電体層１４（平坦化層とも称される）を備えている。なお、第１偏光子層１２０ａおよび第２偏光子層１２０ｂは、互いに平行であり、ともにＺ方向を法線方向とする。

図１に示されるように、第１偏光子層１２０ａと第２偏光子層１２０ｂとは、誘電体層１４によってＺ方向に離間されている。このため、第１偏光子層１２０ａと第２偏光子層１２０ｂとは、Ｚ方向の異なる位置（２通りのＺ方向の位置）に設けられている。ここで、第１偏光子層１２０ａは、受光部１１により近い方の偏光子層である。また、第２偏光子層１２０ｂは、受光部１１からより遠い方の偏光子層である。

なお、図１では、簡単のために、画素１に設けられる偏光子層の個数が２である場合が例示されているが、当該個数は３以上であってもよい。すなわち、画素１では、複数の偏光子層が設けられていればよい。

そして、第１偏光子層１２０ａおよび第２偏光子層１２０ｂのそれぞれには、上述の格子部１２およびスリット１３が設けられている。画素１では、格子部１２およびスリット１３はＹ方向（所定の方向）に周期的に配置されている（上述の図２の格子部１２Ａおよびスリット１３Ａも参照）。

以下、第１偏光子層１２０ａにおける格子部１２およびスリット１３を、格子部１２１およびスリット１３１とも称する。また、第２偏光子層１２０ｂにおける格子部１２およびスリット１３を、格子部１２２およびスリット１３２とも称する。図１に示されるように、画素１において、格子部１２１（スリット１３１）は、Ｚ方向から見て、格子部１２２（スリット１３２）と最大限に重なり合うように配置されている。

偏光子層（第１偏光子層１２０ａおよび第２偏光子層１２０ｂ）の材料は、撮像装置１００の配線層１９（後述の図４を参照）と同様のものであってもよいし、当該配線層１９とは異なるものであってもよい。

具体的には、偏光子層の材料（形成材料）および配線層１９の材料（形成材料）はそれぞれ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎまたはこれらの少なくとも１つを含む化合物または合金から選択された材料であってよい。偏光子層の材料と配線層１９の材料との組み合わせとしては、画素１の偏光特性をできるだけ向上させる組み合わせを選択することが好ましい。なお、偏光子層は、配線層１９を延長することによって形成されてよい。

ここで、格子部１２の厚さ（Ｚ軸方向の長さ，換言すれば偏光子層の厚さ）を、ｄとして表す。なお、格子部１２１の厚さと格子部１２２の厚さとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施形態では、簡単のために、格子部１２１・１２２の厚さは同じであるものとする。また、Ｚ方向における格子部１２１と格子部１２２との間隔（Ｚ方向において隣接する格子部の間隔，換言すれば格子部１２１・１２２間に介在する誘電体層１４の厚さ）を、Ｄとして表す。

また、格子部１２のＹ方向の長さを、幅ｗとして表す。また、スリット１３のＹ方向の長さを、スリット幅ｓとして表す。スリット幅ｓは、Ｙ方向において隣接する格子部１２間の間隔に等しい。本実施形態では、簡単のために、ｗ＝ｓであるものとする。但し、ｗ≠ｓであってもよい。また本実施形態では、第１偏光子層１２０ａおよび第２偏光子層１２０ｂの両方において、幅ｗおよびスリット幅ｓは同じであるものとするが、これらの値は第１偏光子層１２０ａと第２偏光子層１２０ｂとで異なっていてもよい（後述の図１３も参照）。

誘電体層１４は、第１偏光子層１２０ａおよび第２偏光子層１２０ｂとの間に介在する層であり、格子部１２を包含する。また、誘電体層１４の一部は、スリット１３内にも存在する。誘電体層１４の材料は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜等の誘電体材料からなる。図３は、格子部１２が誘電体層１４によって包含されている様子を概略的に示す斜視図である。

なお、図１の撮像装置１００の製造方法の一例は、以下の通りである。すなわち、基板１５（例：シリコン基板）上に、入射した光を電気信号に変換する受光部１１（例：フォトダイオード）を一般的な半導体プロセスで形成し、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法で誘電体層１４を、基板１５上に形成する。

続いてスパッタリングにより、偏光子層（例：第１偏光子層１２０ａ）を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いて、当該偏光子層をパターニングすることで格子部１２とスリット１３とを形成する。続いて、ＣＶＤ法により、偏光子層上およびスリット１３を埋めるように誘電体層１４を形成する。必要であれば、例えばＣＭＰ（化学機械研磨：Chemical Mechanical Polishing）などにより、誘電体層１４が平坦になるように研磨する。上記一連の工程を複数回実施することで、複数の偏光子層（例：第１偏光子層１２０ａおよび第２偏光子層１２０ｂ）を備えた撮像装置１００が形成される。

図４は、上述の配線層１９と第１偏光子層１２０ａおよび第２偏光子層１２０ｂとの位置関係を概略的に示す断面図である。配線層１９は、撮像装置１００（特に受光部１１）の動作を制御するためのものであり、画素１のそれぞれに設けられている。

図４に示されるように、複数の配線層１９はそれぞれ、Ｚ方向に互いに離間して設けられる。なお、複数の偏光子層の少なくとも１つは、１つの配線層１９が形成された後に、当該配線層１９と同じ層に形成されてよい。この場合、複数の偏光子層の少なくとも１つは、配線層１９と同じ層を構成する。図４では、第１偏光子層１２０ａが、配線層１９と同じ層を構成する場合が例示されている。

複数の偏光子層のうちの少なくとも１つを、配線層１９と同じ層を構成させることにより、撮像装置１００の製造プロセスの中で、当該偏光子層を作り込むことができる。従って、偏光部（偏光フィルタ）と撮像素子（受光部）とを組み合わせる工程を不要とし、かつ、偏光部と撮像素子の画素とを精度よく位置合わせすることが可能となる。また、偏光子層の製造が容易化される。

但し、撮像装置１００において、複数の偏光子層は、必ずしも配線層１９と同じ層を構成していなくともよい。

（画素１の偏光特性の評価）
続いて、画素１の偏光特性の評価結果について述べる。ここで、画素１の偏光特性の比較評価のために、比較例としての画素１Ｘを考える。図５は、画素１Ｘの要部の構成を示す断面図である。

画素１Ｘは、本実施形態の画素１から、第１偏光子層１２０ａを省略した構成である。つまり、画素１Ｘは、偏光子層が複数でなく１つであるという点で、画素１とは異なる。この画素１Ｘは、上記従来技術の構成を模擬したものである。

まず、発明者らは、ＦＤＴＤ（Finite difference time domain，有限差分時間領域）法を用いた計算機シミュレーションにより、画素１Ｘの偏光特性を評価した。当該シミュレーションに用いた条件は、以下の（Ａ１）〜（Ａ５）の通りである。

＜画素１Ｘのシミュレーション条件＞
（Ａ１）第２偏光子層１２０ｂの材質：Ａｌ；
（Ａ２）誘電体層１４の材質：ＳｉＯ_２；
（Ａ３）厚さｄ＝４０ｎｍ；
（Ａ４）幅ｗ＝５０ｎｍ、７０ｎｍ、１００ｎｍ（３通り）；
（Ａ５）スリット幅ｓ＝上記（Ａ４）の幅ｗと同じ。

そして、上記シミュレーションの結果、画素１Ｘにおいて、Ｘ方向の偏光成分の透過率（以下、Ｔｘと称する）とＹ方向の偏光成分の透過率（以下、Ｔｙと称する）がそれぞれ算出された。

図７の（ａ）は、画素１Ｘにおける光の波長と透過率Ｔｘとの間の関係を示すグラフである。また、図７の（ｂ）は、画素１Ｘにおける光の波長と透過率Ｔｙとの間の関係を示すグラフである。なお、図７において、横軸は光の波長であり、縦軸は透過率である。

ここで、画素１Ｘは、上述の画素１と同様に、上述の図２の画素１Ａに相当する画素である。このため、画素１Ｘは、光のＸ方向（スリット１３の延伸方向）の偏光成分を遮断し、かつ、当該光のＹ方向（Ｘ方向に垂直な方向）の偏光成分を透過するように構成されている。換言すれば、画素１Ｘは、透過率Ｔｙに比べて、透過率Ｔｘが十分に小さくなるように構成されている。図７のグラフからも、このような透過率ＴｘとＴｙとの間の関係が理解される。

続いて、発明者らは、同様のシミュレーションにより、画素１の偏光特性についても評価した。当該シミュレーションに用いた条件は、以下の（Ｂ１）〜（Ｂ６）の通りである。

＜画素１のシミュレーション条件＞
（Ｂ１）第１偏光子層１２０ａおよび第２偏光子層１２０ｂの材質：Ａｌ；
（Ｂ２）誘電体層１４の材質：ＳｉＯ_２；
（Ｂ３）厚さｄ＝４０ｎｍ；
（Ｂ４）幅ｗ＝５０ｎｍ、７０ｎｍ、１００ｎｍ（３通り）；
（Ｂ５）スリット幅ｓ＝上記（Ｂ４）の幅ｗと同じ；
（Ｂ６）間隔Ｄ＝５０ｎｍ。

そして、上記シミュレーションの結果、画素１においても、透過率ＴｘおよびＴｙがそれぞれ算出された。図６の（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、画素１における光の波長と透過率ＴｘおよびＴｙとの間の関係を示すグラフである。

図６の（ｂ）と図７の（ｂ）とを比較すると、透過率Ｔｙについては、画素１と画素１Ｘとの間の顕著な相違は見られなかった。つまり、画素１および画素１Ｘのいずれにおいても、光のＹ方向の偏光成分が十分に透過されていた。

他方、図６の（ａ）と図７の（ａ）とを比較すると、画素１では、画素１Ｘに比べて、透過率Ｔｘが大幅に低減されていることが確認された。すなわち、画素１では、画素１Ｘに比べて、Ｘ方向の偏光成分（遮断すべき偏光成分）が、より効果的に遮断されていることが確認された。すなわち、画素１によれば、従来の画素では十分に遮断することが困難であったＸ方向の偏光成分を、より確実に遮断できることが確認された。

そして、発明者らは、画素１と画素１Ｘとの偏光特性の差異をより具体的に示すため、消光比Ｒについても比較を行った。ここで、消光比Ｒは、Ｒ＝Ｔｙ／Ｔｘとして表される。消光比Ｒは、Ｘ方向の偏光成分（遮断すべき偏光成分）に対する、Ｙ方向の偏光成分（透過すべき偏光成分）の割合を示す指標である。従って、消光比Ｒが高いほど、画素の偏光特性（偏光フィルタ性能）が優れていると言える。

図８の（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、画素１および画素１Ｘのそれぞれにおける、光の波長と消光比Ｒとの間の関係を示すグラフである。図８に示されるように、画素１の消光比Ｒは、画素１Ｘに比べて非常に高いことが、発明者らによって確認された。

また、光の波長が７００ｎｍ以上の波長領域においては、上述の幅ｗ（およびスリット幅ｓ）を小さくするほど、画素１および画素１Ｘの消光比が向上することが確認された。

（撮像装置１００の効果）
以上のように、発明者らは、画素１の構成によって（すなわち、Ｚ方向の異なる位置に複数の偏光子層を設けることにより）、従来よりも偏光特性に優れた撮像装置１００を実現できることを新たに見出した。それゆえ、画素１を適用することにより、従来よりも高精度な偏光情報を取得可能な撮像装置１００を実現することができる。

加えて、上述の図８に示されるように、「画素１Ｘにおいてｗ＝５０ｎｍとした場合」（画素１Ｘにおいて最も消光比が高くなる構成）に比べて、「画素１においてｗ＝１００ｎｍとした場合」（画素１において最も消光比が低くなる構成）の方が、消光比に優れていることが確認された。

なお、画素１では、格子部１２２と格子部１２１とが、最大限の重なりを持つように、格子部１２１と格子部１２２との位置関係が設定されている。当該設定では、(i)Ｚ方向（第１偏光子層１２０ａおよび第２偏光子層１２０ｂの法線方向）と平行をなすように、格子部１２１の中心を通る第１平面と、(ii)当該Ｚ方向と平行をなすように、格子部１２２の中心を通る第２平面とが、同一平面となっていてもよい。

但し、第２偏光子層１２０ｂの法線方向に対する、格子部１２１と格子部１２２との位置関係は、これに限定されない。以下の実施形態２において述べるように、当該位置関係については、様々な設定が許される。

〔実施形態２〕
本開示の実施形態２について、図９〜図１３に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

（画素２の構成）
図９は、本実施形態の画素２の要部の構成を示す断面図である。なお、上述の実施形態１の撮像装置１００との区別のため、画素２を備えた撮像装置（本実施形態の撮像装置）を、撮像装置２００と称する。また、図１０は、上述の図３と同様の斜視図である。

本実施形態の画素２の構成は、Ｚ方向から見て、スリット１３１（格子部１２１）がスリット１３２（格子部１２２）と、（実質的に）重なりを持たないように配置されているという点においてのみ、実施形態１の画素１と異なる。

つまり、画素２では、スリット１３２のスリット幅ｓと、格子部１２１の幅ｗとが等しく設定されており、Ｚ方向から見て、スリット１３２と格子部１２１とが、実質的に隙間なく重なっている。

なお、「実質的に隙間なく重なっている」とは、撮像装置２００の製造上の誤差（製造公差）により、スリット１３２と格子部１２１との重なり方に隙間が生じる部分、または重なり方に隙間が生じる場合を含むことを意味している。なお、幅ｗの製造公差は、設計値の±２０％程度の範囲であればよい。

（画素２の偏光特性の評価）
続いて、画素２の偏光特性の評価結果について述べる。まず、発明者らは、画素２の偏光特性の比較評価のために、上述の図５の画素１Ｘについて、シミュレーション条件の一部を変更して、偏光特性の評価を再び行った。具体的には、発明者らは、上述の条件（Ａ４）を以下の（Ｃ４）に変更して、画素１Ｘの偏光特性の評価を行った。

＜画素１Ｘのシミュレーション条件＞
（Ｃ４）：幅ｗ＝５０ｎｍ、７０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ（５通り）。

なお、上述の条件（Ａ１）〜（Ａ３）および（Ａ５）については、実施形態１と同様である。このため、スリット幅ｓは、上述の（Ｃ４）の幅ｗと同じである。

続いて、発明者らは、画素２についても、偏光特性の評価を行った。具体的には、発明者らは、上述の条件（Ｂ４）を以下の（Ｄ４）に変更して、画素２の偏光特性の評価を行った。

＜画素２のシミュレーション条件＞
（Ｄ４）：幅ｗ＝５０ｎｍ、７０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍ（５通り）。

なお、上述の条件（Ｂ１）〜（Ｂ３）および（Ｂ５）〜（Ｂ６）については、実施形態１と同様である。このため、スリット幅ｓは、上述の（Ｄ４）の幅ｗと同じである。

そして、上記シミュレーションの結果、画素１Ｘおよび画素２のそれぞれにおける消光比Ｒが、上述の実施形態１と同様に算出された。図１１の（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、画素２および画素１Ｘのそれぞれにおける、光の波長と消光比Ｒとの間の関係を示すグラフである。

図１１に示されるように、画素２の消光比Ｒについても、画素１Ｘに比べて非常に高いことが、発明者らによって確認された。また、実施形態１と同様に、光の波長が７００ｎｍ以上の波長領域においては、上述の幅ｗ（およびスリット幅ｓ）を小さくするほど、画素２および画素１Ｘの消光比が向上することが確認された。

加えて、図１１に示されるように、「画素１Ｘにおいてｗ＝５０ｎｍとした場合」（画素１Ｘにおいて最も消光比が高くなる構成）に比べて、「画素２においてｗ＝２００ｎｍとした場合」（画素２において最も消光比が低くなる構成）の方が、消光比に優れていることが確認された。

このように、画素２では、幅ｗを画素１Ｘ（従来の画素）に比べて十分に大きくしても、なお良好な偏光特性が得られる。これにより、以下の２つの利点が得られる。なお、上述の実施形態１の画素１についても、同様の利点が得られる。

（利点１）：幅ｗを大きくすることができるため、従来の配線加工装置（例：２００ｎｍプロセス装置）によって、格子部１２を容易に形成できる。すなわち、特殊な微細加工装置を必要とせず、格子部１２を形成できるので、撮像装置２００の製造コストを低減できる。

（利点２）：ところで、一般的な金属配線において、当該配線の幅を小さくした場合には、当該配線の形成時に、ストレスマイグレーションによって、ボイド、またはスリット状の断線が発生しやすくなることが知られている。

ストレスマイグレーションとは、（ｉ）金属配線と、（ｉｉ）当該金属配線を取り囲む酸化物または窒化物等の絶縁膜と、の間の熱膨張率差を主要因として、当該金属配線に応力が発生する現象である。金属配線が応力に耐え切れなくなると、当該金属配線自身に、ボイドまたはスリット状の断線が生じる。

ストレスマイグレーションは、金属配線の幅に対して強い依存性を有することが知られている。また、金属配線の寿命は、当該金属配線が断線する確率に依存する。金属配線の寿命は、金属配線の幅に対して指数関数的な依存性を示すことが知られている。

本開示の一態様に係る画素（撮像装置）では、誘電体層（誘電体層１４）に囲まれた格子部（格子部１２）において、一般的な金属配線と同様に、幅ｗに依存したストレスマイグレーションが生じ得る。

本開示の一態様に係る画素（撮像装置）では、（ｉ）格子部を形成する材料と、（ｉｉ）誘電体層を形成する材料と、の間の熱膨張率差に起因して、格子部に応力が発生する。当該応力により、格子部において、一般的な金属配線と同様に、いわゆるボイドまたはスリット状の断線が生じ得る。

図１２は、本開示の一態様に係る画素におけるストレスマイグレーションについて説明するための図である。図１２に示されるように、例えば、Ｘ方向に延伸する格子部１２にボイドまたはスリット状の断線が生じた場合、格子部１２は当該断線によって完全にあるいは部分的に分割される。断線による格子部１２の分割面は、断線面とも称される。

上記断線は、Ｘ方向に所定の幅（例：数ｎｍ〜数１０ｎｍの幅）を有する形状（いわゆるスリット形状）となる。当該スリット形状が形成された場合、本開示の一態様に係る画素において、消光比が悪化する。当該スリット形状が存在することによって、Ｘ方向の偏光成分（画素のスリットの延伸方向に平行な偏波面を有する成分，格子部１２において本来遮断されるべき成分）が、当該格子部１２において透過されてしまうためである。

この点から、消光比の向上を目的として、格子部１２の幅ｗを小さくした場合には、格子部１２にボイドまたはスリット状の断線が発生し、画素２の偏光特性が低下することが懸念される。

しかしながら、画素２では、幅ｗを大きくすることができるため、格子部１２の形成時におけるボイドまたはスリット状の断線の発生を防止することができる。このため、ボイドまたはスリット状の断線の発生による画素２の偏光特性の低下を防止することができる。すなわち、画素２の信頼性を向上させることもできる。なお、格子部１２の形成時におけるボイドまたはスリット状の断線の発生を効果的に低減するためには、ｗをｄよりも大きくすることが好ましい。

但し、画素２の設計次第では、幅ｗを小さくした場合に、ボイドまたはスリット状の断線の発生による偏光特性の低下を上回って、偏光特性を向上させることもできる。このため、画素２においても、消光比の向上を目的として、幅ｗを小さくしてもよい。

（撮像装置２００の効果）
以上のように、画素２によっても、従来よりも偏光特性に優れた撮像装置を実現できる。加えて、幅ｗを大きくすることができるため、上述の実施形態１の撮像装置１００に比べて、製造コスト面および信頼性にさらに優れた撮像装置２００を実現できる。

（格子部１２の配置のバリエーション）
図１３の（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、画素２における格子部１２の配置のバリエーションを示す図である。以下、第２偏光子層１２０ｂのスリット１３２のスリット幅を、スリット幅ｓ２と表す。また、第１偏光子層１２０ａの格子部１２１の幅を、幅ｗ１と表す。

図１３の（ａ）は、上述の図９および図１０と同様の格子部１２の配置を示す。つまり、図１３の（ａ）では、スリット幅ｓ２と幅ｗ１とが等しく設定されており、Ｚ方向から見て、スリット１３２と格子部１２１とが隙間なく重なっている。換言すれば、Ｚ方向から見て、スリット１３１とスリット１３２とが重なりを持たない。

発明者らは、図１３の（ａ）のように格子部１２を配置することにより、上述の図１１に示されるように、画素２の偏光特性を特に向上させることが可能であることを見出した。なお、幅ｗ１は、第２偏光子層１２０ｂの格子部１２２の幅（便宜的に幅ｗ２と称する）と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

図１３の（ｂ）は、格子部１２の別の配置例を示す。具体的には、図１３の（ｂ）では、幅ｗ１がスリット幅ｓ２よりも広く設定されており、Ｚ方向から見て、スリット１３２を塞ぐように、格子部１２１が配されている。

発明者らは、図１３の（ｂ）のように格子部１２を配置することにより、図１３の（ａ）の構成には及ばないものの、画素２の偏光特性を好適に向上させることが可能であることを見出した。なお、図１３の（ｂ）では、幅ｗ１は、上述の幅ｗ２よりも大きく設定されている。図１３の（ｂ）では、区別のため、より大きい幅ｗ１を有する格子部１２１を、格子部１２ｘとも称する。

図１３の（ｃ）は、格子部１２のさらに別の配置例を示す。具体的には、図１３の（ｃ）では、スリット幅ｓ２が幅ｗ１よりも広く設定されており、Ｚ方向から見て、スリット幅ｓ２の範囲内に、格子部１２１の少なくとも一部が存在している。従って、図１３の（ｃ）では、Ｚ方向から見て、スリット１３１とスリット１３２とが重なりを持っている。なお、図１３の（ａ）に示す構成においても、Ｚ方向から見て、スリット１３１とスリット１３２とが重なりを持つように、例えば、格子部１２１の位置をＹ方向にずらした場合にも、Ｚ方向から見て、スリット幅ｓ２の範囲内に、格子部１２１の少なくとも一部が存在する構成となる。

発明者らは、図１３の（ｃ）のように格子部１２を配置することにより、図１３の（ａ）および（ｂ）の構成には及ばないものの、画素２の偏光特性を好適に向上させることが可能であることを見出した。なお、図１３の（ｃ）では、幅ｗ１は、上述の幅ｗ２よりも小さく設定されている。図１３の（ｃ）では、区別のため、より小さい幅ｗ１を有する格子部１２１を、格子部１２ｙとも称する。

〔追加検討事項１〕
発明者らは、格子部１２の幅ｗおよびスリット１３のスリット幅ｓの好適な数値範囲について、さらに検討を行った。その結果、発明者らは、上述の消光比（Ｒ）が、幅ｗとスリット幅ｓとの比の値「ｗ／ｓ」に依存するという知見を新たに見出した。

当該知見を踏まえ、発明者らは、実施形態１の画素１、および、実施形態２の画素２のそれぞれに対して、上述と同様のシミュレーションを行い、各画素におけるｗ／ｓの値と消光比との間の関係を確認した。

ここで、幅ｗとスリット幅ｓとの和（ｗ＋ｓ）を、格子部１２の周期Ｌｃと称する。発明者らは、上記シミュレーションにおいて、周期Ｌｃ＝ｗ＋ｓを一定に設定した。そして、発明者らは、幅ｗを変数として、スリット幅ｓを、ｓ＝Ｌｃ−ｗと設定することにより、上記シミュレーションを行った。

図１４の（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本開示の一態様に係る画素における、ｗ／ｓの値と消光比との間の関係を示すグラフである。図１４において、横軸はｗ／ｓの値であり、縦軸は消光比である。

図１４の（ａ）は、画素１におけるｗ／ｓの値と消光比との間の関係を示すグラフである。図１４の（ａ）は、上記シミュレーションにおいて、周期Ｌｃ＝２００ｎｍとした場合に得られた結果である。幅ｗおよびスリット幅ｓを除いたシミュレーション条件は、実施形態１と同様である。なお、ｗ／ｓ＝１の場合は、上述の図１の構成に相当する。

図１４の（ｂ）は、画素２におけるｗ／ｓの値と消光比との間の関係を示すグラフである。図１４の（ｂ）は、上記シミュレーションにおいて、周期Ｌｃ＝３００ｎｍとした場合に得られた結果である。幅ｗおよびスリット幅ｓを除いたシミュレーション条件は、実施形態２と同様である。なお、ｗ／ｓ＝１の場合は、上述の図１３の（ａ）構成に相当する。また、（ｉ）ｗ／ｓ＞１の場合は、図１３の（ｂ）の構成に、（ｉｉ）ｗ／ｓ＜１の場合は、図１３の（ｃ）の構成に、それぞれ相当する。

図１４の（ａ）および（ｂ）のそれぞれには、光の波長を「７００ｎｍ、８００ｎｍ、９００ｎｍ、１０００ｎｍ、１１００ｎｍ、１２００ｎｍ、１３００ｎｍ」（７通り）のそれぞれに設定した場合の、ｗ／ｓの値と消光比との間の関係が示されている。

図１４の（ａ）および（ｂ）に示されるように、画素１および画素２のそれぞれにおいて、いずれの波長においても、ｗ／ｓが大きくなるにつれて、消光比が向上する傾向が確認された。また、ｗ／ｓの値が一定である場合、波長が長くなるにつれて、消光比が向上する傾向が確認された。

従って、ｗ／ｓを設定することにより、所定の波長に対して所望の消光比を有する画素を得ることができる。一例として、画素の偏光特性を考慮して、消光比が１０以上の画素を得る場合を考える。

そこで、図１４の（ａ）に示されるように、画素１の場合には、ｗ／ｓ≧０．３として、ｗ／ｓを設定することが好ましい。また、図１４の（ｂ）に示されるように、画素２の場合には、ｗ／ｓ≧０．３６として、ｗ／ｓを設定することが好ましい。このようにｗ／ｓを設定すれば、７００ｎｍ以上の任意の波長に対して、消光比が１０以上となる画素を得ることができる。

〔追加検討事項２〕
発明者らは、さらなる検討の結果、消光比は上述の周期Ｌｃにも依存するという知見を見出した。当該知見を踏まえ、発明者らは、画素１および画素２のそれぞれに対して、上記シミュレーションを行い、各画素における周期Ｌｃと消光比との間の関係を確認した。

発明者らは、上記シミュレーションにおいて、ｗ＝ｓである場合（つまり、ｗ／ｓ＝１である場合）について検討を行った。発明者らは、周期Ｌｃを変数として、幅ｗおよびスリット幅ｓをそれぞれ、ｗ＝ｓ＝Ｌｃ／２と設定することにより、上記シミュレーションを行った。

図１５の（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本開示の一態様に係る画素における、Ｌｃと消光比との間の関係を示すグラフである。図１５において、横軸は周期Ｌｃであり、縦軸は消光比である。

図１５の（ａ）は、画素１における周期Ｌｃと消光比との間の関係を示すグラフである。上記シミュレーションにおいて、幅ｗおよびスリット幅ｓを除いたシミュレーション条件は、実施形態１と同様である。

図１５の（ｂ）は、画素２における周期Ｌｃと消光比との間の関係を示すグラフである。上記シミュレーションにおいて、幅ｗおよびスリット幅ｓを除いたシミュレーション条件は、実施形態２と同様である。

さらに、発明者らは、比較検討のために、上述の変形例の画素１Ｘ（図５の構成）に対しても、上記シミュレーションを行い、周期Ｌｃと消光比との間の関係を確認した。図１５の（ｃ）は、画素１Ｘにおける周期Ｌｃと消光比との間の関係を示すグラフである。上記シミュレーションにおいて、幅ｗおよびスリット幅ｓを除いたシミュレーション条件は、実施形態１と同様である。

図１５の（ａ）〜（ｃ）のそれぞれには、上述の７通りの波長のそれぞれに対する、周期Ｌｃと消光比との間の関係が示されている。図１５の（ａ）〜（ｃ）のそれぞれに示されるように、画素１、画素２、および画素１Ｘのそれぞれにおいて、いずれの波長においても、周期Ｌｃが大きくなるにつれて、消光比が低下する傾向が確認された。また、周期Ｌｃが一定である場合、波長が短くなるにつれて、消光比が低下する傾向が確認された。

従って、周期Ｌｃを設定することによっても、所定の波長に対して所望の消光比を有する画素を得ることができる。

例えば、図１５の（ａ）に示されるように、画素１の場合には、Ｌｃ≦２６０ｎｍとして、周期Ｌｃを設定することが好ましい。また、図１５の（ｂ）に示されるように、画素２の場合には、Ｌｃ≦６５０ｎｍとして、周期Ｌｃを設定することが好ましい。このように周期Ｌｃを設定すれば、７００ｎｍ以上の任意の波長に対して、消光比が１０以上となる画素を得ることができる。

なお、図１５の（ｃ）に示されるように、画素１Ｘにおいて消光比を１０以上とするためには、Ｌｃ≦１８０ｎｍとして、周期Ｌｃを設定すればよい。

〔追加検討事項３〕
発明者らは、さらなる検討の結果、消光比は画素のずれ量ΔＹ（後述）にも依存するという知見を見出した。当該知見を踏まえ、発明者らは、図１６の（ａ）に示す画素（以下、第１解析用画素とも称する）に対して上記シミュレーションを行い、当該画素におけるずれ量ΔＹと消光比との間の関係を確認した。

図１６の（ａ）は、第１解析用画素における画素のずれ量ΔＹを説明するための図である。図１６の（ａ）に示されるように、第１解析用画素は、１つの格子部１２１の右端（Ｙ方向の正の方向に位置する端部）が、格子部１２２の左端（Ｙ方向の負の方向に位置する端部）に対して、ΔＹだけ離間している画素である。ずれ量とは、図１６の（ａ）におけるΔＹを意味する。ずれ量ΔＹは、非負の値である。

発明者らは、上記シミュレーションにおいて、ｗ＝ｓ＝１５０ｎｍとして、幅ｗおよびスリット幅ｓを一定に設定した。そして、発明者らは、ずれ量ΔＹを変数として、上記シミュレーションを行った。その他のシミュレーション条件は、実施形態１または２と同様である。

なお、ΔＹ＝０ｎｍである場合は、上述の図９の構成（画素２）に相当する。ΔＹ＝０ｎｍとした場合、Ｚ方向から見て、格子部１２１と格子部１２２とが、（実質的に）重なりを持たないように配置されるためである。
また、ΔＹ＝１５０ｎｍである場合は、上述の図１の構成（画素１）に相当する。ΔＹ＝１５０ｎｍとした場合、Ｚ方向から見て、格子部１２１と格子部１２２とが、最大限に重なり合うように配置されるためである。

図１６の（ｂ）には、上述の７通りの波長のそれぞれに対する、ずれ量ΔＹと消光比との間の関係が示されている。図１６の（ｂ）に示されるように、いずれの波長においても、ずれ量ΔＹが大きくなるにつれて、消光比が低下する傾向が確認された。また、ずれ量ΔＹが一定である場合、波長が短くなるにつれて、消光比が低下する傾向が確認された。

従って、ずれ量ΔＹを設定することによっても、所定の波長に対して所望の消光比を有する画素を得ることができる。

例えば、図１６の（ｂ）の場合であれば、０ｎｍ≦ΔＹ≦１２５ｎｍとして、ずれ量ΔＹを設定することが好ましい。このようにずれ量ΔＹを設定すれば、７００ｎｍ以上の任意の波長に対して、消光比が１０以上となる画素を得ることができる。

〔追加検討事項４〕
発明者らは、さらなる検討の結果、消光比は画素における偏光子層の数にも依存するという知見を見出した。当該知見を踏まえ、発明者らは、上記シミュレーションを行い、偏光子層の数と消光比との間の関係を確認した。

発明者らは、上記シミュレーションにおいて、ｗ＝ｓ＝１５０ｎｍとして、幅ｗおよびスリット幅ｓを一定に設定した。そして、発明者らは、偏光子層の数を１から４まで変化させ、上記シミュレーションを行った。その他のシミュレーション条件は、実施形態１または２と同様である。

まず、発明者らは、画素１Ｘ（図５）を、偏光子層の数が１である場合の画素として、上記シミュレーションの対象とした。

続いて、発明者らは、偏光子層の数が複数（２以上）の場合には、格子部１２１と格子部１２２とが、最大限に重なり合うように配置される画素の構成を、上記シミュレーションの対象とした。

そこで、発明者らは、偏光子層の数が複数の画素２（図９）を、偏光子の層数が２である場合の画素とした。続いて、発明者らは、図１７の（ａ）に示す画素を、偏光子の層数が３である場合の画素（以下、第２解析用画素とも称する）とした。図１７の（ａ）に示すように、第２解析用画素において、受光部１１（図１７の（ａ）では不図示）から最も遠い偏光子層を、第３偏光子層と称する。

第２解析用画素は、画素２に対して第３偏光子層を付加した構成である。図１７の（ａ）に示すように、当該第２解析用画素では、Ｚ方向から見て、第３偏光子層の格子部１２は、第１偏光子層の格子部１２（上述の格子部１２１）と最大限に重なり合うように配置されている。

さらに、図示は省略するが、発明者らは、第２解析用画素に対して、第４偏光子層を付加した画素を、偏光子の層数が４である場合の画素（以下、第３解析用画素とも称する）とした。第４偏光子層とは、第３解析用画素において、受光部１１から最も遠い偏光子層である。第３解析用画素では、Ｚ方向から見て、第４偏光子層の格子部１２は、第２偏光子層の格子部１２（上述の格子部１２２）と最大限に重なり合うように配置されている。

図１７の（ｂ）には、上述の７通りの波長のそれぞれに対する、偏光子層の数と消光比との間の関係が示されている。図１７の（ｂ）に示されるように、いずれの波長においても、偏光子層の数が多くなるにつれて、消光比が向上する傾向が確認された。また、偏光子層の数が一定である場合、波長が短くなるにつれて、消光比が低下する傾向が確認された。

従って、偏光子層の数を設定することによっても、所定の波長に対して所望の消光比を有する画素を得ることができる。

例えば、図１７の（ｂ）の場合であれば、偏光子層の数を２以上として、偏光子層の数を設定することが好ましい。このように偏光子層の数を設定すれば、７００ｎｍ以上の任意の波長に対して、消光比が１０以上となる画素を得ることができる。

また、偏光子層の数を２よりも大きくすることで、さらに高い消光比を有する画素を得ることができる。例えば、偏光子層の数を３とした場合には、７００ｎｍ以上の任意の波長に対して、消光比が１０００以上となる画素を得ることができる。

さらに、偏光子層の数を４とした場合には、７００ｎｍ以上の任意の波長に対して、消光比が１０００００以上となる画素を得ることができる。

〔追加検討事項５〕
上述の通り、本開示の一態様に係る画素において、偏光子層および配線層のそれぞれの材料は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎまたはこれらの少なくとも１つを含む化合物または合金から選択された材料であればよい。

発明者らは、偏光子層および配線層のそれぞれについて、より好適な材料を見出すべく、さらに検討を行った。以下、その検討結果について述べる。

（配線層の材料）
配線層の材料は、高い信頼性、容易な加工性、および低い電気抵抗を有することが好ましい。具体的には、配線層の材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｎまたはこれらの少なくとも１つを含む化合物または合金から選択された材料であることが好ましい。

（偏光子層の材料）
一般的に、材料（物質）は固有の複素屈折率ｍを有している。複素屈折率ｍは、
ｍ＝ｎ＋ｉｋ
と表される。複素屈折率ｍの実部を屈折率ｎ、虚部を消衰係数ｋとそれぞれ称する。なお、ｉは虚数単位である。複素屈折率ｍは、材料の光学特性を示す指標の１つとして用いられる。

屈折率ｎおよび消衰係数ｋはそれぞれ、光の波長λに依存することが一般的である。従って、屈折率ｎおよび消衰係数ｋはそれぞれ、波長λの関数ｎ（λ）およびｋ（λ）と表すことができる。それゆえ、複素屈折率ｍは、波長λの関数として、
ｍ（λ）＝ｎ（λ）＋ｉｋ（λ）
とも表される。複素屈折率ｍ（λ）（換言すれば、屈折率ｎ（λ）および消衰係数ｋ（λ）のそれぞれ）は、各材料に固有である。

偏光子層の材料は、上述の偏光特性を高めることができる材料を選択することが好ましい。このため、偏光子層の材料は、屈折率ｎが小さく、かつ、消衰係数ｋが大きい材料であることが好ましい。以下、その理由について述べる。

一般的に、材料は固有の複素誘電率εを有している。複素誘電率εは、
ε＝ε１＋ｉε２
と表される。なお、複素誘電率εの実部ε１は、ε１＝ｎ^２−ｋ^２として表される。

実部ε１の値が小さい場合、材料中において、光の透過に寄与する電子が自由に動きやすくなることが知られている。このため、実部ε１の値が小さい場合には、材料の光の透過率を高くすることができる。

従って、偏光子層の材料は、例えば、偏光すべき光の波長λの範囲において、実部ε１が小さい材料を選択することが好ましい。上述のように、屈折率ｎが小さく、かつ、消衰係数ｋが大きい材料を選択すれば、実部ε１が小さい材料（つまり、光の透過率が高い材料）を選択できる。

また、偏光子層の材料は、例えば、偏光すべき光の波長λの範囲において、ｎ（λ）＜ｋ（λ）の関係を満たすことがさらに好ましい。当該関係が満たされている場合には、実部ε１が負となり、材料の光の透過率をさらに高くすることができる。

また、消衰係数ｋと屈折率ｎとの差ｄｉｆを、ｄｉｆ＝ｋ−ｎとして表す。差ｄｉｆがより大きい材料であれば、屈折率ｎがより小さいこと、および、消衰係数ｋがより大きいことの少なくともいずれかが期待される。このため、差ｄｉｆが大きい材料を選択することが、さらに好ましい。

上記の検討結果を踏まえ、発明者らは、偏光子層の材料として用いられる様々な材料について、屈折率ｎ（λ）および消衰係数ｋ（λ）を確認した。図１８の（ａ）〜（ｌ）は、当該確認結果の一例を示すグラフである。当該グラフにおいて、横軸は波長λであり、縦軸は屈折率ｎ（λ）および消衰係数ｋ（λ）のそれぞれの値を示す。

具体的には、図１８の（ａ）〜（ｌ）はそれぞれ、「Ａｌ」、「Ｓｉ」、「Ｃｕ」、「Ａｕ」、「Ａｇ」、「Ｐｔ」、「Ｗ」、「Ｔｉ」、「ＡｌＣｕ_{０．００５}」、「ＧａＡｓ」、「ＩｎＰ」、「ＺｎＳｅ」についての確認結果を示す。

一例として、図１８の（ｇ）に示されるように、Ｗは、λ≧９５０ｎｍにおいて、ｎ（λ）＜ｋ（λ）となる。このため、Ｗは、λ≧９５０ｎｍの光を偏光する場合に、好適な偏光子層の材料として用いられ得ることが理解される。また、図１８の（ｌ）に示されるように、ＺｎＳｅは、λ≒２５０ｎｍにおいて、ｎ（λ）＜ｋ（λ）となる。このため、ＺｎＳｅは、λ≒２５０ｎｍの光を偏光する場合に用いられてよい。

上述の各材料のうち、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、およびＰｔ（参照：図１８の（ａ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、および（ｆ））は、広い波長λの範囲において、ｎ（λ）＜ｋ（λ）であり、かつ、差ｄｉｆが大きいことが確認された。

当該確認結果を踏まえ、発明者らは、配線層の材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔまたはこれらの少なくとも１つを含む化合物または合金から選択された材料であることが、特に好ましいことを見出した。

（配線層の材料と偏光子層の材料との組み合わせ）
本開示の一態様に係る撮像装置（画素）の製造を容易化する観点からは、配線層の材料および偏光子層の材料は、同一の材料を選択とすることが好ましい。

撮像装置の製造プロセスには、配線層の一部を形成する工程と、偏光子層を形成する工程とが含まれている。配線層および偏光子層のそれぞれの材料として、同一の材料を用いる場合、配線層の一部を形成する工程において、偏光子層を当該配線層と同一平面上にともに形成できる。つまり、配線層の一部を形成する工程に、偏光子層を形成する工程を含めることができる。それゆえ、撮像装置の製造が容易化される。

発明者らは、撮像装置の製造を容易化する観点から、配線層の材料および偏光子層の材料を同一とする場合には、当該材料は、Ａｌ、Ｃｕ、ＡｌＣｕまたはこれらの少なくとも１つを含む化合物または合金から選択された材料であることが、特に好ましいことを見出した。

〔補足事項１〕
上述の各実施形態では、説明の便宜上、偏光子層における格子部の断面の形状（以下、断面形状）が、ＹＺ平面において矩形である場合を例示した。但し、本開示の一態様に係る画素において、当該断面形状は矩形のみに限定されない。当該断面形状は、任意の形状であってよい。

図１９は、本開示の一態様に係る画素における上記断面形状の別の例について説明するための図である。例えば、本開示の一態様に係る画素において、格子部の断面形状が矩形として設計された場合であっても、撮像装置の製造プロセスにおいて、理想的な（厳密な意味での）矩形の断面形状が得られるとは限らない。

具体的には、図１９に示されるように、格子部１２の上辺（Ｙ方向に平行な辺であって、Ｚ方向の正の側に位置する辺）の長さｗｕと、当該格子部１２の下辺（Ｙ方向に平行な辺であって、Ｚ方向の負の側に位置する辺）の長さｗｌとが、ｗｕ≠ｗｌの関係を満たすように、格子部１２が形成される場合がある。つまり、略台形の断面形状が得られる場合がある。

このように格子部１２が形成された場合であっても、上記画素において所望の偏光特性を実現できていれば構わない。上記断面形状は、所望の偏光特性が満たされる限り、特に限定されない。

〔補足事項２〕
本開示の一態様に係る撮像装置には、特定の波長領域の光のみを透過する分光フィルタがさらに設けられていてもよい。当該分光フィルタは、有機材料によって形成されたフィルタであってもよいし、あるいは無機材料によって形成されたフィルタであってもよい。

〔まとめ〕
本開示の態様１に係る撮像装置（１００）において、上記撮像装置は、偏光部（１０）を備えた画素（１）を含む撮像素子（受光部１１）を備え、上記画素は、上記撮像素子の動作を制御する配線層（１９）を備え、上記偏光部は、複数の偏光子層（第１偏光子層１２０ａ，第２偏光子層１２０ｂ）と、上記複数の偏光子層のうち、隣り合う２つの偏光子層の間に配置された誘電体層（１４）とを備え、上記複数の偏光子層の各々には、所定の方向に周期的に並ぶ複数のスリット（１３）が形成され、上記複数の偏光子層の形成材料および上記配線層の形成材料はそれぞれ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎまたはこれらの少なくとも１つを含む化合物または合金から選択された材料である。

上記の構成によれば、所定の方向に周期的に並ぶ複数のスリットが形成された偏光子層は、スリットの延伸方向に平行な偏波面を有する偏光成分を反射および吸収し、スリットの延伸方向に垂直な偏波面を有する偏光成分を透過させる。上記偏光部は、そのような働きをする偏光子層を、誘電体層を挟んで複数備えている。これにより、透過させたくない偏光成分の透過率を低減させ、偏光特性を向上させた撮像装置を提供することができる。

また、隣り合うスリットに挟まれた格子部の幅は、狭いほど、偏光フィルタの偏光特性を向上させることができる反面、ストレスマイグレーションによってボイドまたはスリット状の断線が発生するリスクが高くなる。しかし、上記の構成によれば、偏光子層が単層になっている従来技術より、偏光フィルタの偏光特性を向上させることができるので、格子部の幅を従来技術より狭く設定することができる。これは、ボイドまたはスリット状の断線の発生による偏光特性の劣化を上回って、偏光特性を向上させることができるからである。

さらに、隣り合うスリットに挟まれた格子部の幅を、逆に、従来技術より広くし、ストレスマイグレーションによるボイドまたはスリット状の断線の発生を回避して、偏光部の製造を従来技術より容易にすることもできる。これは、格子部の幅を広くすることによる偏光特性の劣化を上回って、偏光特性を向上させることができるからである。

なお、偏光子層の形成材料と配線層の形成材料との組み合わせとしては、偏光特性をできるだけ向上させる組み合わせを選択することが好ましい。

本開示の態様２に係る撮像装置は、上記態様１において、上記複数の偏光子層のそれぞれは、上記所定の方向に周期的に並ぶ複数の格子部（１２）を備え、上記複数の格子部のうち隣り合う２つの格子部の間に、上記複数のスリットの１つが配置されており、上記隣り合う２つの偏光子層のうち、上記撮像素子（１１）に近い方の偏光子層を第１偏光子層（１２０ａ）とし、当該撮像素子（１１）から遠い方の偏光子層を第２偏光子層（１２０ｂ）とし、上記隣り合う２つの格子部の間隔を上記スリットの幅（スリット幅ｓ，スリット幅ｓ２）とした場合、上記第２偏光子層の法線方向から見て、上記第２偏光子層の上記スリット（１３２）の幅の範囲内には、上記第１偏光子層の上記格子部（１２１）の少なくとも一部が存在していてもよい。

上記の構成によれば、第２偏光子層の法線方向に対する第１偏光子層の格子部と第２偏光子層の格子部との位置関係には、様々な設定が許される。例えば、(i)第２偏光子層の法線方向と平行をなすように、第１偏光子層の格子部の中心を通る第１平面と、(ii)第２偏光子層の法線方向と平行をなすように、第２偏光子層の格子部の中心を通る第２平面とが、同一平面であってもよい。この構成の場合、第１偏光子層の格子部の幅と第２偏光子層の格子部の幅とが同じであれば、第２偏光子層の法線方向から見て、第１偏光子層の格子部と第２偏光子層の格子部とは重なることになる。この構成によっても、偏光子層が単層になっている従来技術より、偏光フィルタの偏光特性を向上させることができる。

しかし、第２偏光子層の法線方向から見て、第２偏光子層のスリットの幅の範囲内に、第１偏光子層の格子部の少なくとも一部が存在している構成を採用すると、偏光フィルタの偏光特性を一層向上させることができる。

本開示の態様３に係る撮像装置は、上記態様２において、上記第２偏光子層の上記スリット（１３２）の幅（スリット幅ｓ，スリット幅ｓ２）と、上記第１偏光子層の上記格子部（１２１）の幅（ｗ，ｗ１）とが等しく設定されており、上記法線方向から見て、上記第２偏光子層の上記スリットと上記第１偏光子層の上記格子部とが、実質的に隙間なく重なっていてもよい。

上記の構成によれば、偏光フィルタの偏光特性を一層向上させることができる。なお、「実質的に隙間なく重なっている」とは、製造上の誤差により、重なり方に隙間が生じる部分、または重なり方に隙間が生じる場合を含むことを意味している。また、第１偏光子層の格子部の幅と、第２偏光子層の格子部の幅とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。さらに、態様３に係る上記の構成を、「上記法線方向から見て、上記第２偏光子層の上記スリットと上記第１偏光子層の上記スリットとは、重なりを持たない」と言い換えてもよい。

本開示の態様４に係る撮像装置は、上記態様２において、上記第２偏光子層の上記スリット（１３２）の幅（スリット幅ｓ２）より、上記第１偏光子層の上記格子部（１２１）の幅（ｗ１）の方が広く設定されており、上記法線方向から見て、上記第２偏光子層の上記スリットを塞ぐように、上記第１偏光子層の上記格子部が配されていてもよい。

本開示の態様５に係る撮像装置は、上記態様１において、上記複数の偏光子層（第１偏光子層１２０ａ、第２偏光子層１２０ｂ）のそれぞれは、上記所定の方向に周期的に並ぶ複数の格子部（１２）を備え、上記複数の格子部のうち隣り合う２つの格子部の間に、上記複数のスリット（１３）の１つが配置されており、上記隣り合う２つの偏光子層のうち、上記撮像素子に近い方の偏光子層を第１偏光子層（１２０ａ）とし、当該撮像素子から遠い方の偏光子層を第２偏光子層（１２０ｂ）とし、上記隣り合う２つの格子部の間隔を上記スリットの幅（スリット幅ｓ，スリット幅ｓ２）とした場合、上記第２偏光子層の法線方向から見て、上記第２偏光子層の上記格子部（１２２）と、上記第１偏光子層の上記格子部（１２１）とが、重なりを持つ配置のうち、最大限の重なりを持つ配置となっていてもよい。

上記の構成によれば、第２偏光子層の法線方向に対する第１偏光子層の格子部と第２偏光子層の格子部との位置関係には、様々な設定が許される。この様々な設定のうち、第２偏光子層の格子部と、第１偏光子層の格子部とが最大限の重なりを持つ設定を選択してもよい。この設定では、(i)第２偏光子層の法線方向と平行をなすように、第１偏光子層の格子部の中心を通る第１平面と、(ii)第２偏光子層の法線方向と平行をなすように、第２偏光子層の格子部の中心を通る第２平面とが、同一平面となっていてもよい。

このような構成によっても、偏光子層が単層になっている従来技術より、偏光フィルタの偏光特性を向上させることができる。

本開示の態様６に係る撮像装置は、上記態様１から５のいずれかにおいて、上記複数の偏光子層の形成材料と、上記配線層の形成材料とは、同じであってもよい。

本開示の態様７に係る撮像装置は、上記態様１から６のいずれかにおいて、上記複数の偏光子層のうち、少なくとも１つの偏光子層（第１偏光子層１２０ａ）は、上記配線層と同じ層を構成していてよい。

上記の構成によれば、偏光部の複数の偏光子層のうち、少なくとも１つの偏光子層は、撮像素子の配線層と同じ層を構成しているので、撮像素子の製造プロセスの中で、偏光部を作り込むことができる。したがって、偏光フィルタと撮像装置とを組み合わせる工程を不要とし、かつ、偏光部と撮像素子の画素とを精度よく位置合わせすることができる。また、偏光子層の製造が容易化される。

〔付記事項〕
本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

（関連出願の相互参照）
本出願は、2016年4月28日に出願された日本国特許出願：特願2016-091839に対して優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容の全てが本書に含まれる。

１，１Ａ，１Ｂ，２ 画素
１０ 偏光部
１１ 受光部（撮像素子）
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２ｘ，１２ｙ，１２１，１２２ 格子部
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３１，１３２ スリット
１４ 誘電体層
１９ 配線層
１００，２００ 撮像装置
１２０ 偏光子層
１２０ａ 第１偏光子層（偏光子層）
１２０ｂ 第２偏光子層（偏光子層）
ｓ スリット幅（スリットの幅）
ｓ２ スリット幅（第２偏光子層のスリットの幅）
ｗ 幅（格子部の幅）
ｗ１ 幅（第１偏光子層の格子部の幅）

Claims (7)

1. 偏光部を備えた画素を含む撮像素子を備え、
   上記画素は、上記撮像素子の動作を制御する配線層を備え、
   上記偏光部は、
   所定の方向に周期的に並ぶ複数のスリットがそれぞれ形成された、複数の偏光子層と、
   上記複数の偏光子層のそれぞれの法線方向において、（ｉ）上記複数のスリットのうち隣り合う２つのスリットの間、または、（ｉｉ）上記複数の偏光子層のうち、隣り合う２つの偏光子層の間に配置された誘電体層とを備え、
   上記複数の偏光子層のそれぞれは、上記所定の方向に周期的に並ぶ複数の格子部を備え、当該所定の方向において、上記複数の格子部のうち隣り合う２つの格子部の間に、上記複数のスリットの１つが配置されており、
   上記所定の方向を幅方向とし、上記法線方向を厚さ方向として、
   上記複数の格子部のそれぞれの幅はｗであり、
   上記複数の格子部のそれぞれの厚さはｄであり、
   上記複数の格子部のそれぞれについて、ｗ＞ｄという関係が満たされており、
   上記複数の偏光子層の形成材料および上記配線層の形成材料はそれぞれ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎまたはこれらの少なくとも１つを含む化合物または合金から選択された材料であり、
   上記誘電体層の材料は、シリコン酸化物またはシリコン窒化物であること
   を特徴とする撮像装置。
2. 上記隣り合う２つの偏光子層のうち、上記撮像素子に近い方の偏光子層を第１偏光子層とし、当該撮像素子から遠い方の偏光子層を第２偏光子層とし、上記隣り合う２つの格子部の間隔を上記スリットの幅とした場合、
   上記法線方向から見て、上記第２偏光子層の上記スリットの幅の範囲内には、上記第１偏光子層の上記格子部の少なくとも一部が存在していること
   を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記第２偏光子層の上記スリットの幅と、上記第１偏光子層の上記格子部の幅とが等しく設定されており、
   上記法線方向から見て、上記第２偏光子層の上記スリットと上記第１偏光子層の上記格子部とが、実質的に隙間なく重なっていること
   を特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 上記第２偏光子層の上記スリットの幅より、上記第１偏光子層の上記格子部の幅の方が広く設定されており、
   上記法線方向から見て、上記第２偏光子層の上記スリットを塞ぐように、上記第１偏光子層の上記格子部が配されていること
   を特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 上記隣り合う２つの偏光子層のうち、上記撮像素子に近い方の偏光子層を第１偏光子層とし、当該撮像素子から遠い方の偏光子層を第２偏光子層とし、上記隣り合う２つの格子部の間隔を上記スリットの幅とした場合、
   上記法線方向から見て、上記第２偏光子層の上記格子部と、上記第１偏光子層の上記格子部とが、重なりを持つ配置のうち、最大限の重なりを持つ配置となっていること
   を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 上記複数の偏光子層の形成材料と、上記配線層の形成材料とは、同じであること
   を特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 上記複数の偏光子層のうち、少なくとも１つの偏光子層は、上記配線層と同じ層を構成していること
   を特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。

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