固態(tài)成像裝置、其制造方法、照相機、成像器件和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置、其制造方法、照相機、成像器件和裝置。固態(tài)成像裝置包括像素陣列，在所述像素陣列中布置有包含在半導體基板上形成的光電轉(zhuǎn)換部分的成像像素、以及包含在所述半導體基板上形成的光電轉(zhuǎn)換部分的焦點檢測像素，其中，成像像素和焦點檢測像素各自包括：包含在光電轉(zhuǎn)換部分上形成的絕緣層和遮蔽部分的部件、以及設(shè)置在部件上的微透鏡，以及成像像素和焦點檢測像素中的至少一個的部件包含平板狀部件，所述平板狀部件具有與絕緣層的折射率不同的折射率。
【專利說明】固態(tài)成像裝置、其制造方法、照相機、成像器件和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置、其制造方法、照相機、成像器件和成像裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]諸如數(shù)字照相機的成像系統(tǒng)為了成像系統(tǒng)的小型化可使用這樣的固態(tài)成像裝置:其包括各自具有光電轉(zhuǎn)換部分的成像像素(pixels for imaging)和焦點檢測像素(pixelsfor focus detect1n)的像素陣列。當將通過微透鏡的入射光聚焦至光電轉(zhuǎn)換部分附近時，成像像素的成像性能提高。焦點檢測像素使用具有用于光瞳分割的遮蔽部分的結(jié)構(gòu)，以基于相位差檢測方法執(zhí)行焦點檢測。當在遮蔽部分的位置處形成通過微透鏡的入射光的圖像時，該像素的焦點檢測精度提聞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供有利于包含成像像素和焦點檢測像素的固態(tài)成像裝置的更高性能的技術(shù)。
[0004]本發(fā)明的第一方面提供一種包括像素陣列的固態(tài)成像裝置，在所述像素陣列中布置有包含在半導體基板上形成的光電轉(zhuǎn)換部分的成像像素、以及包含在所述半導體基板上形成的光電轉(zhuǎn)換部分的焦點檢測像素，其中，成像像素和焦點檢測像素各自包括:包含在光電轉(zhuǎn)換部分上形成的絕緣層和遮蔽部分的部件、以及設(shè)置在部件上的微透鏡，以及成像像素和焦點檢測像素中的至少一個的部件包含平板狀部件，所述平板狀部件具有與絕緣層的折射率不同的折射率。
[0005]本發(fā)明的第二方面提供一種包括像素陣列的固態(tài)成像裝置，在所述像素陣列中布置有包含在半導體基板上形成的光電轉(zhuǎn)換部分的成像像素、以及包含在所述半導體基板上形成的至少兩個光電轉(zhuǎn)換部分的焦點檢測像素，其中，成像像素和焦點檢測像素各自包括:包含在光電轉(zhuǎn)換部分上形成的絕緣層的部件、以及設(shè)置在部件上的微透鏡，以及成像像素和焦點檢測像素中的至少一個的部件包含平板狀部件，所述平板狀部件具有與絕緣層的折射率不同的折射率。
[0006]本發(fā)明的第三方面提供一種包括成像像素和焦點檢測像素的固態(tài)成像裝置的制造方法，所述方法包括:在具有多個光電轉(zhuǎn)換部分的半導體基板上形成部件；以及在形成部件之后，通過與所述多個光電轉(zhuǎn)換部分對應地設(shè)置多個微透鏡，形成成像像素和焦點檢測像素，其中，形成部件包含:在成像像素和焦點檢測像素中的至少一個中形成平板狀部件。
[0007]本發(fā)明的第四方面提供一種成像器件，所述成像器件包含在半導體基板上形成的光電轉(zhuǎn)換部分，并包含被布置為彼此相鄰的成像像素和焦點檢測像素，其中，成像像素和焦點檢測像素包含:具有相同的透鏡形狀和相同的折射率的微透鏡、以及包含在微透鏡與半導體基板之間形成的部件和設(shè)置在部件中的互連層的結(jié)構(gòu)，成像像素具有設(shè)置在互連層中的第一開口，并且焦點檢測像素具有比第一開口小并被設(shè)置在互連層中以執(zhí)行相位差檢測的第二開口，以及成像像素和焦點檢測像素中的一個的部件包含具有不同折射率的兩個部件，以在焦點檢測像素中使微透鏡的圖像形成位置位于比光電轉(zhuǎn)換部分更接近第二開口的第一位置處，并在成像像素中使微透鏡的圖像形成位置位于比第一位置更接近光電轉(zhuǎn)換部分的第二位置處。
[0008]從參照附圖對示例性實施例的以下描述，本發(fā)明的進一步的特征將變得明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是用于解釋固態(tài)成像裝置的布置的例子的框圖；
[0010]圖2是用于解釋像素的電路配置的例子的電路圖；
[0011]圖3A1、圖3A2、圖3B1和圖3B2是用于解釋第一實施例中的像素結(jié)構(gòu)的例子的示圖；
[0012]圖4A1、圖4A2、圖4B1和圖4B2是用于解釋成像像素和焦點檢測像素的結(jié)構(gòu)的參考例的不圖；
[0013]圖5A1?5A3和圖5B1?5B3是各自用于解釋焦點檢測像素的遮蔽部分的平面上的光瞳圖像的例子的示圖；
[0014]圖6是用于解釋焦點檢測像素的結(jié)構(gòu)的另一參考例的示圖；
[0015]圖7A?7D是用于解釋第一實施例的另一例子的示圖；
[0016]圖8A和圖8B是用于解釋第二實施例中的像素結(jié)構(gòu)的例子的示圖；
[0017]圖9A和圖9B是用于解釋第三實施例中的像素結(jié)構(gòu)的例子的示圖；
[0018]圖1OA和圖1OB是用于解釋第四實施例中的像素結(jié)構(gòu)的例子的示圖；
[0019]圖1lA和圖1lB是用于解釋成像像素和焦點檢測像素的結(jié)構(gòu)的參考例的示圖；
[0020]圖12是用于解釋固態(tài)成像裝置的截面結(jié)構(gòu)的例子的示圖；
[0021]圖13A?13D是各自用于解釋固態(tài)成像裝置的截面結(jié)構(gòu)的例子的示圖；
[0022]圖14是用于解釋泄漏至相鄰像素的光量的入射角依賴性的曲線圖；
[0023]圖15是用于解釋依賴于透鏡結(jié)構(gòu)的泄漏至相鄰像素的光量的變化量的曲線圖；
[0024]圖16是用于解釋依賴于不同透鏡形狀的泄漏至相鄰像素的光量的示圖；
[0025]圖17A和圖17B是用于解釋第五實施例中的像素結(jié)構(gòu)的例子的示圖；
[0026]圖18是用于解釋根據(jù)第一實施例的固態(tài)成像裝置的截面結(jié)構(gòu)的例子的示圖；
[0027]圖19A和圖19B是用于解釋第六實施例中的像素結(jié)構(gòu)的例子的示圖；
[0028]圖20A?20D是用于解釋第六實施例的另一例子的示圖；以及
[0029]圖21A和圖21B是用于解釋第七實施例中的像素結(jié)構(gòu)的例子的示圖。

【具體實施方式】
[0030](固態(tài)成像裝置的布置)
[0031]將參照圖1和圖2描述固態(tài)成像裝置I的布置的例子。固態(tài)成像裝置I包括像素陣列801、多個列信號處理電路805?812、行選擇控制電路819、水平掃描電路820和821、以及定時控制電路818。像素陣列801包含布置于同一基板上的多個像素P(成像像素Pim和焦點檢測像素Paf)。為了易于描述的目的，圖1示出4行X4列矩陣中的像素陣列801。成像像素Pim以拜耳(Bayer)布置被布置。圖1示例性地示出紅色像素R、藍色像素B、以及綠色像素Gl和G2。
[0032]與像素陣列801的各個列對應地布置多個列信號處理電路805?812。在這種情況下，與像素陣列801的各個行的偶數(shù)行上的像素P對應地布置列信號處理電路805?808。與各個行的奇數(shù)行上的像素P對應地布置列信號處理電路809?812。
[0033]定時控制電路818響應于時鐘信號CLK輸出控制信號至行選擇控制電路819和水平掃描電路820和821。行選擇控制電路819基于來自定時控制電路818的信號輸出控制信號至像素陣列801，并且至少對于各行驅(qū)動像素P以從像素陣列801讀出像素信號。來自像素陣列801的各個像素信號在列信號處理電路805?812中經(jīng)受預定的信號處理。處理后的信號響應于來自水平掃描電路820或821的信號通過水平傳送被輸出到外部。
[0034]例如，外部信號處理器處理來自像素陣列801的像素信號中的從各個成像像素Pim輸出的信號，以獲得圖像數(shù)據(jù)。另外，在來自像素陣列801的像素信號中，來自各個焦點檢測像素Paf的信號被用于基于相位差檢測方法的焦點檢測處理。可以通過例如基于由焦點檢測處理獲得的散焦量驅(qū)動成像透鏡馬達以調(diào)整成像透鏡的位置，來聚焦于希望的物體上。
[0035]圖2示出固態(tài)成像裝置I的像素P (成像像素Pim或焦點檢測像素Paf)的電路配置的例子。像素P包含光電轉(zhuǎn)換部分901 (例如，光電二極管)、傳送晶體管902、浮動擴散區(qū)域903、復位晶體管904、源跟隨器晶體管905和選擇晶體管906。光電轉(zhuǎn)換部分901產(chǎn)生并積累與接收到的光量對應的量的電荷(電子或空穴)。傳送晶體管902響應于供給到傳送晶體管902的柵極端子的控制信號的激活，傳送積累的電荷至浮動擴散區(qū)域903。在源跟隨器晶體管905中流動的電流的量根據(jù)傳送到浮動擴散區(qū)域903的電荷量的波動而改變。選擇晶體管906響應于供給到選擇晶體管906的柵極端子的控制信號的激活，輸出與源跟隨器晶體管905中的電流量對應的像素信號至列信號線908。上述的行選擇控制電路819選擇性地讀出像素信號，并且經(jīng)由對各個列設(shè)置的列信號處理電路805?812通過水平掃描電路820或821進行的水平傳送依次將信號輸出到外部單元(例如，信號處理器)。注意，復位晶體管904響應于供給到復位晶體管904的柵極端子的控制信號的激活，將浮動擴散區(qū)域903的電勢復位。
[0036]在解釋本發(fā)明的各實施例之前，為了很好地理解本發(fā)明，在以下示出第一參考例和第二參考例。
[0037](第一參考例)
[0038]將參照圖4A1?6作為第一參考例描述成像像素P1/和焦點檢測像素Pa/的情況。圖4A1示意性地示出成像像素P1/的截面結(jié)構(gòu)。圖4B1示意性地示出焦點檢測像素卩^的截面結(jié)構(gòu)。在本參考例中，像素Pa/的微透鏡103a/具有比像素P1/的微透鏡103?大的曲率(高度)。在本參考例中，裝置通過使用設(shè)置在焦點檢測像素？^中的微透鏡103a/將圖像形成位置Caf調(diào)整到希望的位置。
[0039]圖4A2示意性地示出互連層Mx的平面上的成像像素P1/的截面結(jié)構(gòu)。更具體而言，圖4A2示意性地示出遮蔽部分204和通過外部成像透鏡的光瞳在互連層Mx的平面上形成的光瞳圖像(光瞳的圖像)。遮蔽部分204被布置于成像像素P1/的周邊區(qū)域或與相鄰像素的邊界區(qū)域中，并在中間區(qū)域中具有開口，以在防止與相鄰像素混色的同時將進入成像像素P1/的光引導到光電轉(zhuǎn)換部分105im。為了易于描述的目的，圖4A2示出沿成像像素P1/的外緣一體化形成的遮蔽部分204。但是，遮蔽部分204僅需要被布置于成像像素P1/的周邊區(qū)域中或者其一部分上。圖4B2示意性地示出互連層Mx的平面上的焦點檢測像素Pa/的截面結(jié)構(gòu)。更具體而言，圖4B2示意性地示出遮蔽部分104和通過微透鏡103在互連層Mx的平面上形成的光瞳圖像。
[0040]在布置成像像素P1/和焦點檢測像素Pa/的本參考例中，成像像素P1/在圖像倍率方面與焦點檢測像素Pa/不同。例如，在遮蔽部分204的平面上形成的光瞳圖像411和在遮蔽部分104的平面上形成的光瞳圖像409兩者是與例如1.2的f數(shù)對應并以不同倍率形成的光瞳圖像。在遮蔽部分204的平面上形成的光瞳圖像412和在遮蔽部分104的平面上形成的光瞳圖像410兩者是與例如5.6的f數(shù)對應并以不同倍率形成的光瞳圖像。
[0041]圖5A1?5A3示意性地示出在遮蔽部分104的平面上形成的光瞳圖像501?503 (與5.6的f數(shù)對應)。光瞳圖像501 (圖5A1)不被遮蔽部分104遮蔽并且大部分位于遮蔽部分104中的開口中。光瞳圖像502(圖5A2)的中心位于遮蔽部分104與遮蔽部分104中的開口之間。光瞳圖像502形成在適合于使用相位差檢測方法的焦點檢測的位置處。光瞳圖像503 (圖5A3)在遮蔽部分104上形成并且完全被遮光。像圖5A1?5A3那樣，圖5B1?5B3示意性地示出在遮蔽部分104的平面上形成的光瞳圖像504?506 (與1.2的f數(shù)對應)。
[0042]如圖5A1?5A3例示的那樣，當光瞳圖像小時，光瞳圖像的位置偏移對焦點檢測精度的影響比當光瞳圖像大時大。對于圖5A1?5A3所示的光瞳圖像501?503，難以執(zhí)行焦點檢測。與此相對，如圖5B1?5B3例示的那樣，當光瞳圖像大時，光瞳圖像的位置偏移的影響比當光瞳圖像小時小。因此，在焦點檢測像素Pa/處維持焦點檢測精度。但是，在成像像素P1/處，如圖4A2所示的光瞳圖像411所示,遮蔽部分204導致漸暈(vignetting)并可導致圖像性能的劣化。
[0043]S卩，作為選擇適合于成像的微透鏡的結(jié)果，光瞳圖像在焦點檢測像素Pa/處變得比必要的小，并且焦點檢測精度劣化。與此相對，作為選擇適合于焦點檢測的微透鏡的結(jié)果，光瞳圖像變得比必要的大，并且圖像性能由于漸暈而劣化。另外，在使用具有可交換(interchangeable)透鏡的照相機時，由于透鏡改變將改變光瞳圖像的位置，因此特別是當光瞳圖像小時，位置變化的影響大。
[0044]關(guān)于上述的影響，特別是如圖6例示的那樣，當各微透鏡103具有相同的折射率和形狀且焦點檢測像素Paf具有內(nèi)透鏡304時，由于光瞳圖像變小，因此焦點檢測精度趨于劣化。另外，當焦點檢測像素Pa/具有與成像像素P1/的微透鏡不同的微透鏡時，僅焦點檢測像素Pa/處的光瞳圖像在尺寸上不同。
[0045](第二參考例)
[0046]將參照圖1lA?16作為第二參考例描述成像像素和焦點檢測像素的結(jié)構(gòu)。圖1lA和圖1lB分別示意性地示出根據(jù)本參考例的成像像素P1/和焦點檢測像素Pa/的截面結(jié)構(gòu)。成像像素P1/包含設(shè)置在半導體基板10 (以下將稱為基板10)上的光電轉(zhuǎn)換部分105im和設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換部分105im之上的微透鏡103im'(圖11A)。另外，焦點檢測像素？4/可包含設(shè)置在基板10上的光電轉(zhuǎn)換部分105af和光電轉(zhuǎn)換部分105af的微透鏡103a/ (圖11B)。微透鏡103' (1S1/和103a/ )具有不同的透鏡光焦度(power)并且還具有不同的形狀或不同的折射率。更具體而言，這些微透鏡被形成為具有不同的曲率(高度)。在這種情況下，“不同的形狀”意味著微透鏡至少在高度或底表面的方面不同。
[0047]部件20被布置于光電轉(zhuǎn)換部分105(105?和105AF)與微透鏡103'之間。另外，互連層M被布置于光電轉(zhuǎn)換部分105與微透鏡103'之間的區(qū)域的一部分中。例如，互連部分201被布置于成像像素P1/的互連層M上。用于信號或電力供給的互連部分被用作互連部分201以防止與相鄰像素的混色?；ミB部分201具有第一開口。例如，遮蔽部分104被布置于焦點檢測像素Pa/的互連層M上。遮蔽部分104具有第二開口(比第一開口小)，以執(zhí)行相位差檢測。
[0048]光束101是來自通過分割在像素陣列1701上形成物體的圖像的外部成像透鏡的光瞳所獲得的區(qū)域中的一個(例如，左半個)的光束(以下將稱為左側(cè)光束101)。類似地，光束102是來自通過分割外部成像透鏡的光瞳所獲得的區(qū)域中的另一個(例如，右半個)的光束(以下將稱為右側(cè)光束102)。雖然在這種情況下例示了左側(cè)光束101和右側(cè)光束102，但這同樣適用于它們分別被讀作上側(cè)光束和下側(cè)光束的情況。
[0049]在這種情況下，焦點檢測像素Pa/被配置為使得形成外部成像透鏡的光瞳圖像的位置Caf(以下將稱為圖像形成位置Caf)位于遮蔽部分104或其鄰近地方(第一位置)處。另外，成像像素P1/被配置為使得形成外部成像透鏡的光瞳圖像的位置Cim(以下將稱為圖像形成位置Cim)比圖像形成位置Caf更接近光電轉(zhuǎn)換部分105im (基板10)(第二位置)。在本參考例中，如上所述，微透鏡103im'和微透鏡103af'被形成為具有不同的曲率(高度)，并且各個像素之間的圖像形成位置C(CIS^P Caf)被調(diào)整到希望的位置。
[0050]對于該布置，在焦點檢測像素Pa/中，微透鏡103a/將左側(cè)光束101和右側(cè)光束102聚焦在遮蔽部分104處(附近)。在這種情況下，遮蔽部分104具有相對于焦點檢測像素卩^的中心被偏心定位到一側(cè)(左側(cè))的開口。遮蔽部分104遮蔽左側(cè)光束101和右側(cè)光束102中的左側(cè)光束101，并且右側(cè)光束102進入光電轉(zhuǎn)換部分105af。注意，在與焦點檢測像素Pa/不同的另一焦點檢測像素中，遮蔽部分104具有相對于該另一焦點檢測像素的中心被偏心定位到另一側(cè)(右側(cè))的開口。左側(cè)光束101進入光電轉(zhuǎn)換部分105af。裝置以這種方式從兩個不同的焦點檢測像素獲得基于右側(cè)光束102和左側(cè)光束101的信號，并且通過使用該信號適當?shù)貓?zhí)行基于相位差檢測方法的焦點檢測。
[0051]另一方面，微透鏡103將左側(cè)光束101和右側(cè)光束102聚焦在光電轉(zhuǎn)換部分105IM處(附近)。這可提高固態(tài)成像裝置的成像性能。
[0052]用于來自外部的電力供給和與外部的信號交換的焊盤、接合線等被布置于像素陣列1701的周邊區(qū)域中。被這些焊盤等反射的光變?yōu)殡s散光，且可進入像素陣列1701。
[0053]圖12示意性地示出固態(tài)成像裝置I的截面結(jié)構(gòu)的包括像素陣列1701的端部的區(qū)域。如圖12例示的那樣，固態(tài)成像裝置I可通過例如經(jīng)由接合線305連接焊盤304與電極303而從外部接收電力或者與外部交換信號。透射保護板部件306 (例如，玻璃部件)可被布置于微透鏡陣列103A'上(光入射側(cè))。區(qū)域Rp是像素陣列1701的外部區(qū)域。電極303、焊盤304和接合線305等可布置于區(qū)域Rp中。
[0054]如圖12中的箭頭所示，在通過保護板部件306進入?yún)^(qū)域Rp的光401中，經(jīng)電極303、焊盤304或接合線305反射的光被保護板部件306反射。被保護板部件306反射的光作為斜入射光進入像素陣列1701的有效像素區(qū)域，并然后變?yōu)閷τ诶缦噜徬袼氐男孤┕狻Ｈ鐖D12所示，光402、光403和光404導致相鄰像素之間的混色。對于已經(jīng)以相對大的入射角進入的斜入射光，這種現(xiàn)象可變得更加明顯。
[0055]假定只有成像像素被布置于像素陣列中(當不設(shè)置焦點檢測像素時)。在這種情況下，即使光泄漏到相鄰像素，泄漏光的量也不易于出現(xiàn)任何特異(specific)的變化。因此，從像素陣列獲得的圖像數(shù)據(jù)的一些信號不易于展示出特異的值。即，光402、光403和光404對來自光電轉(zhuǎn)換部分405?407的輸出(信號值)的影響是連續(xù)的，并且斜入射光可在圖像數(shù)據(jù)中作為簡單的閃爍光而出現(xiàn)。但是，當在像素陣列中混合并布置成像像素和焦點檢測像素時，來自成像像素的像素信號有時展示出特異的值。
[0056]圖13A示意性地示出像素陣列1701的其中布置有成像像素Pl?P3的部分的截面結(jié)構(gòu)、以及截面結(jié)構(gòu)中的斜入射光如何變?yōu)樾孤┲料噜徬袼氐墓?。濾色層50可被設(shè)置在成像像素Pl?P3的微透鏡501?503下面。圖13A示出進入微透鏡501的光504、進入微透鏡502的光505和進入微透鏡503的光506。如上所述，光對輸出的影響是連續(xù)的，由此不易于出現(xiàn)特異的輸出變化。
[0057]圖13B示意性地示出在兩個成像像素P4和P6之間布置焦點檢測像素P5的部分的截面結(jié)構(gòu)、以及截面結(jié)構(gòu)中的斜入射光如何變?yōu)樾孤┲料噜徬袼氐墓?。如上所述，焦點檢測像素P5的微透鏡602被形成為比兩個成像像素P4和P6的微透鏡601和603高，以使圖像形成位置C位于希望的位置處。結(jié)果，在進入微透鏡601的光604、進入微透鏡602的光605、以及進入微透鏡603的光606中，光605的量特異地大。出于這種原因，來自圖13B的右側(cè)所示的成像像素P6的像素信號展示出特異的大值。
[0058]注意，在兩個成像像素P4和P6的微透鏡在透鏡形狀或折射率方面與焦點檢測像素P5的微透鏡不同的布置中出現(xiàn)類似的現(xiàn)象。例如，如圖13C所示，在微透鏡901和903在直徑方面與微透鏡902不同但它們具有相同高度的布置中可出現(xiàn)類似的現(xiàn)象。另外，例如，如圖13D所示，在微透鏡1001和1003在折射率方面與微透鏡1002不同但它們具有相同的高度和直徑的布置中可出現(xiàn)類似的現(xiàn)象。
[0059]圖14示出來自與焦點檢測像素相鄰的成像像素和不與焦點檢測像素相鄰的成像像素的信號值之間的比的入射角依賴性。注意，圖14示出基于有限差分時域方法(FDTD*法)的光學模擬結(jié)果。模擬條件被設(shè)定為使得像素節(jié)距(Pitch) =4μπκ焦點檢測像素的微透鏡的高度=1.5 μ m、成像像素的微透鏡的高度=1.2μπι且各微透鏡的折射率η = 1.6。從模擬結(jié)果明顯可見，在以上的模擬條件下，以上的信號值比在60°或更大的入射角變得大于I。即，在60°或更大的入射角，來自焦點檢測像素的泄漏光對成像像素的影響變大。
[0060]圖15示出在成像像素具有透鏡類型A的透鏡的情況下在70°的入射角泄漏至相鄰像素的光量依賴于透鏡結(jié)構(gòu)的變化量。以下將描述焦點檢測像素具有透鏡類型A的透鏡而成像像素具有透鏡類型A的透鏡的情況、以及各成像像素具有在形狀和折射率方面與透鏡類型A不同的透鏡類型B?D的透鏡中的一個的情況。圖15是繪制如下情況中的泄漏光量的變化量)的曲線圖:其中，雖然當焦點檢測像素的透鏡為類型A時獲得的泄漏光量被設(shè)定為基準，但剩余像素的透鏡為類型B?D的。透鏡類型A的微透鏡具有1.2 μ m的高度和2.3 μ m的半徑，構(gòu)成材料的折射率η = 1.6。透鏡類型B具有與透鏡類型A不同的1.3μπι的高度(參見圖13Β)。透鏡類型C具有與透鏡類型A不同的2.2μπι的半徑(參見圖13C)。透鏡類型D具有與類型A不同的構(gòu)成材料折射率n = 2.0(參見圖13D)。從該繪制的結(jié)果明顯可見，在透鏡類型B?D情況下的泄漏至相鄰像素的光量大于在透鏡類型A情況下的泄漏至相鄰像素的光量。
[0061]圖16示出當斜入射光801沿箭頭所示的方向進入時泄漏至作為相鄰像素的像素802?807的光量與來自像素802?807的信號值。在像素802?807中，像素804是焦點檢測像素，剩余像素是成像像素。從焦點檢測像素804至相鄰像素的泄漏光量比從剩余像素至相鄰像素的泄漏光量大。因此，由于來自焦點檢測像素804的泄漏光，來自像素802?807中的成像像素805的信號值變得特異地大，從而導致混疊(aliasing)。
[0062]如上所述，由于來自與焦點檢測像素相鄰的成像像素的信號可具有特異的大值，因此，例如，在從固態(tài)成像裝置獲得的圖像數(shù)據(jù)中形成與焦點檢測像素的布置對應的斑狀(patchy)圖案。
[0063]另外，雖然可以設(shè)想使用對圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行校正處理和插值處理的方法，但是，由于光不總是泄漏到相鄰像素，因此難以執(zhí)行均勻的處理。
[0064](第一實施例)
[0065]圖3A1示意性地示出成像像素Pim的截面結(jié)構(gòu)。成像像素Pim包含設(shè)置在半導體基板10 (以下將稱為基板10)上的光電轉(zhuǎn)換部分105IM、設(shè)置在基板10上的結(jié)構(gòu)STim和設(shè)置在結(jié)構(gòu)STim上的微透鏡103im。另外，圖3B1示意性地示出焦點檢測像素Paf的截面結(jié)構(gòu)。焦點檢測像素Paf包含設(shè)置在基板10上的光電轉(zhuǎn)換部分105AF、設(shè)置在基板10上的結(jié)構(gòu)STaf和設(shè)置在結(jié)構(gòu)STaf上的微透鏡103af。
[0066]結(jié)構(gòu)ST (STim和STaf)包含部件20和設(shè)置在部件20中的至少一個互連層Mx。例如，結(jié)構(gòu)ST包含各自由部件(硅氧化物等)形成的多個層間電介質(zhì)膜、以及由金屬(銅、鋁等)形成并布置于層間電介質(zhì)膜之間的至少一個互連層。例如，部件20包含在互連層Mx下形成的第一絕緣層和在互連層Mx上形成的第二絕緣層。
[0067]在互連層Mx上，成像像素Pim中的結(jié)構(gòu)STim包含例如遮蔽部分204，并且焦點檢測像素Paf中的結(jié)構(gòu)STaf包含例如遮蔽部分104。其上布置遮蔽部分104和遮蔽部分204的互連層Mx可以是最接近基板10的第一互連層或布置于第一互連層之上的第二互連層。
[0068]另外，成像像素Pim的微透鏡103?和焦點檢測像素Paf的微透鏡103AF具有相同的透鏡光焦度。更具體而言，微透鏡1s(1sd^p1saf)由單個部件形成并具有相同的形狀。即，各個微透鏡103(103?和103af)被形成為具有相同的形狀和折射率。
[0069]光束101是來自通過將在像素陣列801上形成物體的圖像的外部成像透鏡的光瞳分成兩半所獲得的區(qū)域中的一個(例如，左半個)的光束(以下將稱為左側(cè)光束101)。類似地，光束102是來自通過將外部成像透鏡的光瞳分成兩半所獲得的區(qū)域中的另一個(例如，右半個)的光束(以下將稱為右側(cè)光束102)。雖然在這種情況下例示了左側(cè)光束101和右側(cè)光束102，但是這同樣適用于它們分別被讀作上側(cè)光束和下側(cè)光束的情況。
[0070]在這種情況下，在焦點檢測像素Paf中，結(jié)構(gòu)STaf和微透鏡103af被設(shè)置為使得外部成像透鏡的光瞳圖像的圖像形成位置Caf位于互連層Mx上或者接近它。另外，在成像像素Pim中，結(jié)構(gòu)STim和微透鏡103im被設(shè)置為使得外部成像透鏡的光瞳圖像的圖像形成位置Cim位于比圖像形成位置Caf更接近光電轉(zhuǎn)換部分105im的一側(cè)(基板10側(cè))。在本實施例中，成像像素Pim的結(jié)構(gòu)STim中的部件20在互連層Mx之上具有平板狀部件。假定部件20具有平行板部件702作為該平板狀部件。平行板部件702由具有比周圍的層間電介質(zhì)膜高的折射率的部件(硅氮化物等)形成。利用該布置，各個像素之間的圖像形成位置((:?和Caf)被調(diào)整到希望的位置。
[0071]焦點檢測像素Paf中的圖像形成位置Caf如圖3B1例示的那樣位于互連層Mx上，并且微透鏡103af將左側(cè)光束101和右側(cè)光束102聚焦在遮蔽部分104處(附近)。在這種情況下，遮蔽部分104具有相對于焦點檢測像素Paf的中心被偏心定位到一側(cè)(左側(cè))的開口。遮蔽部分104遮蔽左側(cè)光束101和右側(cè)光束102中的左側(cè)光束101，而右側(cè)光束102進入光電轉(zhuǎn)換部分105af。注意，在另一焦點檢測像素(例如，焦點檢測像素Paf2)中，遮蔽部分104具有相對于焦點檢測像素PAF2的中心被偏心定位到另一側(cè)(右側(cè))的開口。左側(cè)光束101進入光電轉(zhuǎn)換部分105af。裝置以這種方式通過使用通過焦點檢測像素Paf從右側(cè)光束102獲得的信號和通過焦點檢測像素Paf2從左側(cè)光束101獲得的信號，適當?shù)貓?zhí)行基于相位差檢測方法的焦點檢測。
[0072]另一方面，成像像素Pim中的圖像形成位置Cim如圖3A1例示的那樣位于基板10的表面上，并且微透鏡103將左側(cè)光束101和右側(cè)光束102聚焦在光電轉(zhuǎn)換部分105?處(附近)。這可提高固態(tài)成像裝置的成像性能。
[0073]與上述的第一參考例相比，作為僅對焦點檢測像素Pa/設(shè)置具有大的透鏡光焦度的微透鏡103a/的方法或除了微透鏡以外還設(shè)置具有透鏡光焦度的內(nèi)透鏡304的方法的替代，本實施例使用平行板部件702。這抑制成像像素Pim與焦點檢測像素Paf之間的光瞳圖像倍率的差異。
[0074]圖3A2示意性地示出互連層Mx的平面上的成像像素Pim的截面結(jié)構(gòu)。更具體而言，圖3A2示意性地示出遮蔽部分204和通過外部成像透鏡的光瞳在互連層Mx的平面上形成的光瞳圖像。圖3B2示意性地示出互連層Mx的平面上的焦點檢測像素Paf的截面結(jié)構(gòu)。更具體而言，圖3B2示意性地示出遮蔽部分104和通過微透鏡103在互連層Mx的平面上形成的光瞳圖像。由于本實施例使用平行板部件702，因此，成像像素Pim在圖像倍率方面與焦點檢測像素Paf相等。例如，光瞳圖像617和光瞳圖像615 (均與例如1.2的f數(shù)對應)是以相同倍率形成的光瞳圖像。另外，例如，光瞳圖像616和光瞳圖像614 (均與例如5.6的f數(shù)對應)是以相同倍率形成的光瞳圖像。因此，本實施例的布置抑制在第一參考例中描述的成像精度或焦點檢測精度的劣化，并且還在維持成像性能的同時提高焦點檢測精度的方面有利。
[0075]如上所述，結(jié)構(gòu)ST (STim和STaf)包含例如多個層間電介質(zhì)膜(包含第一和第二絕緣層)、以及布置于層間電介質(zhì)膜之間的至少一個互連層。至少在第一和第二絕緣層中的第二絕緣層上形成平行板部件702。
[0076]通過使用已知的半導體制造處理來制造包含成像像素Pim和焦點檢測像素Paf的固態(tài)成像裝置I。例如，首先，在基板10上形成多個光電轉(zhuǎn)換部分105，并且在基板10上形成以上的結(jié)構(gòu)ST (第一步驟)。在該步驟中，平行板部件形成于成像像素Pim的結(jié)構(gòu)STim中的互連層Mx之上的部件20中，以使光瞳圖像的圖像形成位置C位于希望的位置處。可以通過在沉積以上的第二絕緣層(例如，與互連層Mx對應的第一互連層上的絕緣層)之后蝕刻成像像素Pim的區(qū)域以形成開口、并然后用高折射率部件填充開口，來實現(xiàn)該步驟。之后，執(zhí)行平坦化處理等以提供上述的平行板部件702。隨后，形成第二和第三絕緣層等以完成結(jié)構(gòu)ST,并且與各光電轉(zhuǎn)換部分105對應地在結(jié)構(gòu)ST上形成微透鏡陣列(第二步驟)。
[0077]平行板部件702即平板狀部件的位置和形狀不限于本實施例中的那些，只要可以將光瞳圖像的圖像形成位置C調(diào)整到希望的位置即可?？狗瓷浣Y(jié)構(gòu)可被設(shè)置在電介質(zhì)夾層與平行板部件702之間的界面處，以抑制在界面處導致的光的反射和干涉。
[0078]本實施例已將其上表面和下表面與半導體基板的表面平行的平行板部件例示為平板狀部件。但是，平板狀部件僅需要展示出與基板10的表面垂直的方向上的折射率的變化。假定在部件20中絕緣層由硅氧化物制成且平板狀部件由硅氮化物制成。在這種情況下，部件20可具有如下布置:其中，成分從絕緣層與平板狀部件之間的邊界開始，從硅氧化物逐漸變?yōu)楣璧?。另外，可以使用僅在與成像像素對應的部分中具有開口的平板狀部件，其也可用作絕緣層。另外，平板狀部件的上表面和下表面可以不與半導體基板的表面平行，并且平板狀部件的上表面和下表面中的至少一個可相對于半導體基板的表面具有傾度。即，平板狀部件具有在用作光路的部分處基本上不具有彎曲表面的布置。
[0079]另外，在焦點檢測像素Paf中，圖像形成位置Caf被調(diào)整為位于互連層Mx或其鄰近地方處。在成像像素Pim中，圖像形成位置Cim被調(diào)整為位于比光瞳圖像的圖像形成位置Caf更接近光電轉(zhuǎn)換部分105IM的位置處。因此，部件20被設(shè)置為使得成像像素Pim的部件20的平均折射率變得比焦點檢測像素Paf的部件20的平均折射率高。本實施例已例示了使平行板部件702設(shè)置在互連層Mx之上的絕緣層中的一個絕緣層上的布置。圖7A示出該布置中的與基板10的表面垂直的方向上的部件20的折射率分布。在該布置中，包含平行板部件702的部件20的折射率分布展示出:在深度方向上，折射率在與平行板部件702的邊界處不連續(xù)地增大，并在與平行板部件702的邊界處不連續(xù)地減小。但是，本發(fā)明不限于該布置。例如，如圖7B例示的那樣，包含平行板部件702的部件20的折射率分布展示出:在深度方向上，折射率在與平行板部件702的邊界處連續(xù)地增大，并在與平行板部件702的邊界處連續(xù)地減小。即，如圖7A?7D例示的那樣，部件20可被設(shè)置為滿足包含一個或更多個不連續(xù)增大或減小的條件以及包含一個或更多個連續(xù)增大或減小的條件中的至少一個。
[0080]如上所述，本實施例可減小由制造變動所導致的誤差(例如，對準誤差和形狀誤差)，并由此就制造而言是有利的。另外，實施例可均勻地形成微透鏡陣列，并由此就制造而言是進一步有利的。并且，實施例被配置為使得成像像素Pim的倍率與焦點檢測像素Paf的倍率相同，并由此在維持成像性能的同時提高焦點檢測精度的方面是有利的。
[0081](第二實施例)
[0082]在上述的第一實施例中，對成像像素Pim中的結(jié)構(gòu)STim的部件20設(shè)置由高折射率部件形成的平行板部件702，以使光瞳圖像的圖像形成位置(:((:?和Caf)位于希望的位置處。第二實施例在布置上與第一實施例的不同在于，對焦點檢測像素Paf中的結(jié)構(gòu)STaf的部件20設(shè)置由低折射率部件形成的平行板部件1001。圖8A和圖SB分別示意性地示出根據(jù)本實施例的成像像素Pim和焦點檢測像素Paf的截面結(jié)構(gòu)。
[0083]本實施例中的平行板部件1001由具有比周圍的部件20低的折射率的部件(例如，含氟化物樹脂)形成。平行板部件1001可例如具有多孔結(jié)構(gòu)以有效地實現(xiàn)折射率的降低。利用該布置，在焦點檢測像素Paf中，光瞳圖像的圖像形成位置Caf位于互連層Mx或其鄰近地方處，而在成像像素Pim中，光瞳圖像的圖像形成位置Cim位于比光瞳圖像的圖像形成位置Caf更接近光電轉(zhuǎn)換部分105im的一側(cè)(基板10側(cè))。
[0084]本實施例可獲得與第一實施例相同的效果。另外，第二實施例與第一實施例的布置中相比可減小微透鏡103?和103af的曲率(高度)，并由此就制造而言是更有利的。
[0085](第三實施例)
[0086]第一實施例和第二實施例各自已例示了使平行板部件702或1001設(shè)置在成像像素Pim或焦點檢測像素Paf的部件20中在互連層Mx之上的布置。但是，如第三實施例中那樣，平行板部件也可被設(shè)置在互連層Mx下面，只要平行板部件被設(shè)置為至少在互連層Mx之上即可。圖9A和圖9B分別示意性地示出根據(jù)本實施例的成像像素Pim和焦點檢測像素Paf的截面結(jié)構(gòu)。
[0087]在本實施例中，在成像像素Pim的結(jié)構(gòu)STim中，由高折射率部件形成的平行板部件1101被設(shè)置為從基板10的上表面至互連層Mx之上。平行板部件1101被設(shè)置為具有比在遮蔽部分204中形成的開口小的寬度。在這種情況下，由于平行板部件1101還具有作為光學波導的光導部分的功能，因此，只需要使得通過微透鏡103im的光束適當?shù)剡M入平行板部件 1101。
[0088]根據(jù)本實施例，平行板部件1101在具有作為光導部分的功能的同時可獲得與第一實施例中相同的效果。另外，根據(jù)本實施例，只需要使得通過微透鏡103IM的光束適當?shù)剡M入平行板部件1101。因此，可以根據(jù)焦點檢測像素Paf的規(guī)格來決定微透鏡103IM和微透鏡103AF的設(shè)計值。這就設(shè)計而言是有利的。
[0089](第四實施例)
[0090]第一到第三實施例各自已例示了在焦點檢測像素Paf中的結(jié)構(gòu)STaf的互連層Mx上具有限制入射光的遮蔽部分104以執(zhí)行基于相位差檢測方法的焦點檢測處理的布置。但是，可以使用如下布置:使多個光電轉(zhuǎn)換部分與成像透鏡的光瞳區(qū)域的多個部分對應地設(shè)置，以使用從各個光電轉(zhuǎn)換部分獲得的信號執(zhí)行基于相位差檢測方法的焦點檢測。例如，第四實施例使用如下布置:其中，焦點檢測像素Paf包含兩個光電轉(zhuǎn)換部分，以通過使用從該兩個光電轉(zhuǎn)換部分獲得的信號執(zhí)行焦點檢測。圖1OA和圖1OB分別示意性地示出根據(jù)本實施例的成像像素Pim和焦點檢測像素Paf的截面結(jié)構(gòu)。
[0091]在本實施例中，焦點檢測像素Paf包含在基板上形成的第一光電轉(zhuǎn)換部分1301和第二光電轉(zhuǎn)換部分1302。一對光電轉(zhuǎn)換部分1301和1302被設(shè)置為將左側(cè)光束101和右側(cè)光束102中的一個聚焦到光電轉(zhuǎn)換部分1301和1302中的一個上，并將另一光束聚焦到光電轉(zhuǎn)換部分1301和1302中的另一個上。如圖1OB所示，第一光電轉(zhuǎn)換部分1301接收右側(cè)光束102，并且第二光電轉(zhuǎn)換部分1302接收左側(cè)光束101。該布置不限于本實施例。例如，可對同一焦點檢測像素Paf或者對兩個不同的焦點檢測像素Paf設(shè)置一對光電轉(zhuǎn)換部分1301和1302。另外，例如，實施例可使用對同一焦點檢測像素Paf設(shè)置三個或更多個光電轉(zhuǎn)換部分的布置。
[0092]在這種情況下，如第一實施例中那樣，成像像素Pim具有平行板部件1303。如果均勻形成各個像素的微透鏡103af和103IM，那么在成像像素Pim中，左側(cè)光束101和右側(cè)光束102通過微透鏡103im并且在光電轉(zhuǎn)換部分105im中聚焦。根據(jù)本布置，可以改變設(shè)計，以通過調(diào)整成像像素Pim中的光瞳圖像的圖像形成位置Cim例如隨f數(shù)的變化逐漸改變靈敏度。
[0093]如以上在各實施例中描述的那樣，成像像素Pim和焦點檢測像素Paf中的至少一個的部件20至少在互連層Mx之上具有平行板部件702等。平行板部件在折射率方面與周圍的部件不同，并被設(shè)置為在成像像素Pim和焦點檢測像素Paf中的每一個中使光瞳圖像的圖像形成位置C位于希望的位置處。更具體而言，在焦點檢測像素Paf中，光瞳圖像的圖像形成位置Caf被調(diào)整在互連層Mx或其鄰近地方(第一位置)處。在成像像素Pim中，光瞳圖像的圖像形成位置Cim被調(diào)整至位于比光瞳圖像的圖像形成位置Caf更接近光電轉(zhuǎn)換部分105im的位置(第二位置)處。
[0094]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，成像像素Pim和焦點檢測像素Paf被配置為具有相同的光瞳圖像倍率。這抑制成像性能或焦點檢測性能的劣化，并在維持圖像質(zhì)量的同時提高焦點檢測精度的方面是有利的。另外，與對一個像素分離地形成多個透鏡(微透鏡和內(nèi)透鏡)的情況相比，本發(fā)明可減小由制造變動所導致的誤差(例如，對準誤差和形狀誤差)，并由此就制造而言是有利的。并且，本發(fā)明可均勻地形成微透鏡陣列，并由此就制造而言是進一步有利的。
[0095]雖然以上已描述了包括第一到第四實施例的四個實施例，但本發(fā)明不限于它們。本發(fā)明的目的、狀態(tài)、應用、功能和其它規(guī)范可根據(jù)需要而改變，并且其它的實施例可實現(xiàn)本發(fā)明。
[0096](第五實施例)
[0097]將參照圖17A?18描述本發(fā)明的第五實施例。圖17A和圖17B示意性地示出根據(jù)本實施例的成像像素Pim和焦點檢測像素Paf的截面結(jié)構(gòu)。成像像素Pim包含設(shè)置在基板10上的光電轉(zhuǎn)換部分105IM、設(shè)置在基板10上的結(jié)構(gòu)STim和設(shè)置在結(jié)構(gòu)STim上的微透鏡103IM。焦點檢測像素Paf包含設(shè)置在基板10上的光電轉(zhuǎn)換部分105AF、設(shè)置在基板10上的結(jié)構(gòu)STaf和設(shè)置在結(jié)構(gòu)STaf上的微透鏡103af。
[0098]結(jié)構(gòu)ST (STim和結(jié)構(gòu)STaf)包含部件20和設(shè)置在部件20中的至少一個互連層Mx。例如，結(jié)構(gòu)ST包含各自由部件(硅氧化物等)形成的多個層間電介質(zhì)膜、以及由金屬(銅、鋁等)形成并布置于層間電介質(zhì)膜之間的至少一個互連層。例如，部件20包含在互連層Mx下形成的第一絕緣層和在互連層Mx上形成的第二絕緣層。
[0099]在互連層Mx上，成像像素Pim中的結(jié)構(gòu)STim包含例如互連部分201，并且焦點檢測像素Paf中的結(jié)構(gòu)STaf包含例如遮蔽部分104。其上布置有遮蔽部分104和互連部分201的互連層Mx可以是最接近基板10的第一互連層或布置于第一互連層之上的第二互連層。
[0100]在這種情況下，成像像素Pim的微透鏡103im和焦點檢測像素Paf的微透鏡103af具有相同的透鏡形狀和折射率。更具體而言，例如，微透鏡103(103?和103af)由相同的材料制成并具有相同的曲率(高度和半徑)。另外，在焦點檢測像素Paf中，結(jié)構(gòu)STaf的絕緣部件20包含內(nèi)透鏡1501。內(nèi)透鏡1501由具有比周圍部件高的折射率的材料(例如，硅氮化物)形成。這使圖像形成位置Caf位于遮蔽部分104處(附近)。雖然例示的內(nèi)透鏡1501通過使用高折射率部件被形成為凸形，但內(nèi)透鏡1501可通過使用低折射率部件被形成為凹形。另外，圖像形成位置Cim位于光電轉(zhuǎn)換部分150?處(附近)。例如，圖像形成位置Caf比光電轉(zhuǎn)換部分更接近遮蔽部分104，并且圖像形成位置Cim比遮蔽部分104更接近光電轉(zhuǎn)換部分 150im。
[0101]利用該布置，成像像素Pim可將左側(cè)光束101和右側(cè)光束102聚焦于光電轉(zhuǎn)換部分150im處(附近)。另一方面，焦點檢測像素Paf將左側(cè)光束101和右側(cè)光束102聚焦于互連層Mx處(附近)。在這些光束中，左側(cè)光束101被遮蔽部分104遮蔽，并且右側(cè)光束102進入光電轉(zhuǎn)換部分105af。
[0102]像(第二參考例的)圖12那樣，圖18示意性地示出根據(jù)本實施例的固態(tài)成像裝置I的截面結(jié)構(gòu)中的包含具有成像像素Pim和焦點檢測像素Paf的像素陣列1701的端部的區(qū)域。其中布置有光電轉(zhuǎn)換部分1405?1407中的光電轉(zhuǎn)換部分1406的像素是焦點檢測像素。如上所述，成像像素和焦點檢測像素的微透鏡具有相同的透鏡光焦度，并且可以抑制由進入圖18中的微透鏡陣列103A的斜入射光導致的泄漏光量的特異變化。即，可以抑制泄漏光1402、泄漏光1403和泄漏光1404對來自光電轉(zhuǎn)換部分1405?1407的輸出(信號值)的影響的特異增大。
[0103]根據(jù)以上的布置，彼此相鄰的成像像素Pim和焦點檢測像素Paf被設(shè)有具有相同的形狀和折射率的微透鏡103，并且可以抑制可由斜入射光導致的來自成像像素Pim的信號值的特異變化。因此，與上述的第二參考例相比，本實施例在使得泄漏光量在彼此相鄰的成像像素與焦點檢測像素之間均勻的方面是有利的。
[0104]在上述的布置中，在彼此相鄰的成像像素Pim和焦點檢測像素Paf中，微透鏡103具有相同的形狀和折射率。但是，本實施例的布置不限制本發(fā)明的精神，只要可以抑制由以上的泄漏光導致的相鄰像素之間的信號值的特異變化即可。例如，本發(fā)明可包含如下布置:其中，像素陣列1701的周邊區(qū)域中的各個微透鏡具有相同的透鏡形狀和折射率，且在透鏡形狀和折射率方面與中心區(qū)域中的微透鏡不同。即，例如，微透鏡陣列可被形成為具有與可在圖像數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的陰影(shading)對應的透鏡曲率分布。
[0105](第六實施例)
[0106]第五實施例已例示了對焦點檢測像素Paf設(shè)置內(nèi)透鏡1501的布置。但是，本發(fā)明不限于該布置。例如，具有不同折射率的兩個部件之間的界面可以是平面形狀，或者可以簡單地設(shè)置具有不同折射率的平行板部件。圖19A和圖19B示意性地示出根據(jù)本實施例的焦點檢測像素Paf和成像像素Pim的截面結(jié)構(gòu)。
[0107]在本實施例中，成像像素Pim的結(jié)構(gòu)STim中的部件20在互連層Mx之上包含平行板部件2001。平行板部件2001可由具有比周圍部件高的折射率的部件(硅氮化物等)形成。該布置可將各個像素之間的圖像形成位置C(圖像形成位置Cim和圖像形成位置Caf)調(diào)整到希望的位置。
[0108]平行板部件2001的位置和厚度不限于根據(jù)本實施例的布置中的那些，只要可以將圖像形成位置C調(diào)整到希望的位置即可。另外，當例如在層間電介質(zhì)膜之間形成平行板部件2001時，抗反射結(jié)構(gòu)可被設(shè)置在電介質(zhì)夾層與平行板部件2001之間的界面處，以抑制在界面處導致的反射和干涉。
[0109]另外，在焦點檢測像素Paf中，圖像形成位置Caf可被調(diào)整為位于互連層Mx或其鄰近地方處。在成像像素Pim中，圖像形成位置Cim可被調(diào)整到位于比圖像形成位置Caf更接近光電轉(zhuǎn)換部分105im的位置。這使得可以設(shè)置部件20以使得成像像素Pim的部件20中的光路長度變得比焦點檢測像素Paf的部件20中的光路長度長。另外，成像像素Pim的部件20的平均折射率可比焦點檢測像素Paf的部件20的平均折射率高。
[0110]在這種情況下，例示的布置使得平行板部件2001設(shè)置在互連層Mx之上的絕緣層中的一個上。圖20A示出與基板10的表面垂直的方向上的部件20的折射率分布。在該布置中，包含平行板部件2001的部件20的折射率分布包含一個矩形分布。但是，本發(fā)明不限于該布置。例如，如圖20A?20D所示，板狀高折射率部件1901的折射率分布可具有如圖20A所示的具有清楚界面的結(jié)構(gòu)、或者如圖20B或圖20C所示的展示出折射率的逐漸變化的結(jié)構(gòu)。作為替代方案，如圖20D所示，作為一個高折射率材料的替代，可堆疊多個高折射率材料，只要所得到的分布縮短從微透鏡到光電轉(zhuǎn)換部分的光路長度即可。
[0111]本實施例可獲得與第五實施例中描述的效果相同的效果。另外，第六實施例與對一個像素形成多個透鏡(微透鏡和內(nèi)透鏡)的情況相比，減小由制造變動所導致的誤差(例如，對準誤差)，并由此就制造而言也是有利的。
[0112](第七實施例)
[0113]第六實施例已例示了在成像像素Pim或焦點檢測像素Paf的部件20中使平行板部件2001設(shè)置在互連層Mx之上的布置。但是，如第七實施例中那樣，平行板部件也可被設(shè)置在互連層Mx下，只要平行板部件被設(shè)置為至少在互連層Mx之上即可。圖21A和圖21B分別示意性地示出根據(jù)本實施例的成像像素Pim和焦點檢測像素Paf的截面結(jié)構(gòu)。
[0114]在本實施例中，在成像像素Pim的結(jié)構(gòu)STim中，由高折射率部件形成的平行板部件2301被設(shè)置為從基板10的上表面至互連層Mx之上。平行板部件2301被設(shè)置為具有比在互連部分201中形成的開口小的寬度。在這種情況下，由于平行板部件2301還具有作為光學波導的光導部分的功能，因此只需要使得通過微透鏡103im的光束適當?shù)剡M入平行板部件 2301。
[0115]根據(jù)本實施例，平行板部件2301還具有作為光導部分的功能，并由此可在防止相鄰像素之間的混色的同時獲得與第五和第六實施例中的效果相同的效果。另外，根據(jù)本實施例，只需要使得通過微透鏡103im的光束適當?shù)剡M入平行板部件2301。因此，設(shè)計微透鏡103im和微透鏡103af的自由度高。這就設(shè)計而言是有利的。
[0116]如上已述，根據(jù)本發(fā)明，彼此相鄰的成像像素Pim和焦點檢測像素Paf的微透鏡103可被形成為具有相同的透鏡光焦度(特別是相同的透鏡形狀和折射率)。這就固態(tài)成像裝置I的特性而言是有利的。注意，以上已描述了包含第五到第七實施例的三個實施例。但是，本發(fā)明不限于它們。本發(fā)明的目的、狀態(tài)、應用、功能和其它規(guī)范可根據(jù)需要而改變，并且其它的實施例也可實現(xiàn)本發(fā)明。例如，可以設(shè)置無色部件作為焦點檢測像素Paf的濾色層。
[0117](成像系統(tǒng))
[0118]以上已描述了包含于以照相機等為代表的成像系統(tǒng)中的固態(tài)成像裝置。成像系統(tǒng)的概念不僅包括主要被設(shè)計為執(zhí)行成像的裝置，而且包括包含成像功能作為輔助功能的裝置(例如，個人計算機或便攜式終端)。成像系統(tǒng)包括已例示為上述的各實施例的根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置、以及處理從固態(tài)成像裝置輸出的信號的處理器(信號處理器)。該處理器包括A/D轉(zhuǎn)換器和處理從A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字數(shù)據(jù)的處理器?？赏ㄟ^該處理器執(zhí)行焦點檢測處理，或者可分離地設(shè)置執(zhí)行焦點檢測處理的焦點檢測處理器?？筛鶕?jù)需要而作出關(guān)于該處理的改變。
[0119]雖然已參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但要理解，本發(fā)明不限于公開的示例性實施例。所附的權(quán)利要求的范圍要被賦予最寬的解釋，以包含所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
【權(quán)利要求】
1.一種包括像素陣列的固態(tài)成像裝置，在所述像素陣列中布置有包含在半導體基板上形成的光電轉(zhuǎn)換部分的成像像素、以及包含在所述半導體基板上形成的光電轉(zhuǎn)換部分的焦點檢測像素， 其中，成像像素和焦點檢測像素各自包括:包含在光電轉(zhuǎn)換部分上形成的絕緣層和遮蔽部分的部件，以及設(shè)置在部件上的微透鏡，以及 成像像素和焦點檢測像素中的至少一個的部件包含平板狀部件，所述平板狀部件具有與絕緣層的折射率不同的折射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中 平板狀部件從互連層的下側(cè)到互連層的上側(cè)跨著互連層被設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中 滿足以下條件中的至少一個: 成像像素的部件的折射率的積分值大于焦點檢測像素的部件的折射率的積分值，以及 成像像素的部件中的光路長度大于焦點檢測像素的部件中的光路長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中 部件展示出在與基板表面垂直的方向上的在平板狀部件中的折射率變化。
5.一種包括像素陣列的固態(tài)成像裝置，在所述像素陣列中布置有包含在半導體基板上形成的光電轉(zhuǎn)換部分的成像像素、以及包含在所述半導體基板上形成的至少兩個光電轉(zhuǎn)換部分的焦點檢測像素， 其中，成像像素和焦點檢測像素各自包括:包含在光電轉(zhuǎn)換部分上形成的絕緣層的部件，以及設(shè)置在部件上的微透鏡，以及 成像像素和焦點檢測像素中的至少一個的部件包含平板狀部件，所述平板狀部件具有與絕緣層的折射率不同的折射率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5的裝置，其中 成像像素的微透鏡和焦點檢測像素的微透鏡由具有相同的折射率的材料制成并具有相同的形狀。
7.一種照相機，包括: 在權(quán)利要求1?6中的任一項中限定的固態(tài)成像裝置；以及 處理器，被配置為處理從固態(tài)成像裝置輸出的信號。
8.一種包括成像像素和焦點檢測像素的固態(tài)成像裝置的制造方法，所述方法包括: 在具有多個光電轉(zhuǎn)換部分的半導體基板上形成部件；以及 在形成部件之后，通過與所述多個光電轉(zhuǎn)換部分對應地設(shè)置多個微透鏡，形成成像像素和焦點檢測像素， 其中，形成部件包含:在成像像素和焦點檢測像素中的至少一個中形成平板狀部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中 形成部件包含:在用作焦點檢測像素的部分中形成遮蔽部分，以及 遮蔽部分被定位為僅使光瞳圖像的一部分進入焦點檢測像素的光電轉(zhuǎn)換部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中 成像像素具有所述多個光電轉(zhuǎn)換部分中的一個光電轉(zhuǎn)換部分和所述多個微透鏡中的一個微透鏡，以及 焦點檢測像素具有所述多個光電轉(zhuǎn)換部分中的兩個光電轉(zhuǎn)換部分和所述多個微透鏡中的一個。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中 形成部件包括:在半導體基板上形成第一絕緣層，在第一絕緣層上形成遮蔽部分，并在遮蔽部分上形成第二絕緣層，以及 在第一絕緣層和第二絕緣層中的至少第二絕緣層上形成平板狀部件。
12.—種成像器件,包含在半導體基板上形成的光電轉(zhuǎn)換部分，并包含被布置為彼此相鄰的成像像素和焦點檢測像素， 其中，成像像素和焦點檢測像素包含:具有相同的透鏡形狀和相同的折射率的微透鏡、以及包含在微透鏡與半導體基板之間形成的部件和設(shè)置在部件中的互連層的結(jié)構(gòu)， 成像像素具有設(shè)置在互連層中的第一開口，并且焦點檢測像素具有比第一開口小并被設(shè)置在互連層中以執(zhí)行相位差檢測的第二開口，以及 成像像素和焦點檢測像素中的一個的部件包含具有不同折射率的兩個部件，以在焦點檢測像素中使微透鏡的圖像形成位置位于比光電轉(zhuǎn)換部分更接近第二開口的第一位置處，并在成像像素中使微透鏡的圖像形成位置位于比第一位置更接近光電轉(zhuǎn)換部分的第二位置處。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的器件，其中 所述兩個部件之間的界面具有凹形形狀或凸形形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的器件，其中 所述兩個部件之間的界面具有平面形狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的器件，其中 所述兩個部件中的一個從互連層的下側(cè)到互連層的上側(cè)跨著互連層被設(shè)置。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的器件，其中 成像像素還包含設(shè)置在微透鏡下的濾色層，以及 具有不同折射率的部分被設(shè)置在濾色層下。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的器件，其中 部件包含與光電轉(zhuǎn)換部分的光接收表面平行的第一邊、以及與所述光接收表面垂直的第二邊，以及 第一邊長于第二邊。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的器件，其中，部件包含與光電轉(zhuǎn)換部分的光接收表面平行的第一邊、以及與所述光接收表面垂直的第二邊，以及 第二邊長于第一邊。
19.根據(jù)權(quán)利要求12的器件，還包括:設(shè)置在成像像素和焦點檢測像素周圍的焊盤。
20.一種成像裝置，包括: 在權(quán)利要求19中限定的成像器件；以及 透射部件，設(shè)置在成像器件上。
21.一種照相機，包括: 在權(quán)利要求12?19中的任一項中限定的成像器件；以及 處理器，被配置為處理從成像器件輸出的信號。
【文檔編號】H01L27/146GK104241306SQ201410275543
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月20日
【發(fā)明者】荻野昌也 申請人:佳能株式會社