CN105229791A - 固态成像元件、其制造方法和电子设备 - Google Patents

固态成像元件、其制造方法和电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN105229791A
CN105229791A CN201480029010.6A CN201480029010A CN105229791A CN 105229791 A CN105229791 A CN 105229791A CN 201480029010 A CN201480029010 A CN 201480029010A CN 105229791 A CN105229791 A CN 105229791A
Authority
CN
China
Prior art keywords
photoelectric conversion
pixel
phasic difference
conversion unit
solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480029010.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105229791B (zh
Inventor
山口哲司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN105229791A publication Critical patent/CN105229791A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105229791B publication Critical patent/CN105229791B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1463—Pixel isolation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14632—Wafer-level processed structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636—Interconnect structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14687—Wafer level processing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/81—Electrodes
    • H10K30/82—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/87—Light-trapping means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic radiation-sensitive element covered by group H10K30/00
    • H10K39/30—Devices controlled by radiation
    • H10K39/32—Organic image sensors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明提供了一种固态成像元件，包括具有第一和第二位相差检测用像素的位相差检测用像素对。特别地，第一和第二位相差检测用像素的各位相差检测用像素包括配置在半导体基板上侧的第一光电转换单元和配置在所述半导体基板内的第二光电转换单元。第一光电转换膜可以是有机膜。此外，可以实现位相差检测用像素，而无需使用遮光膜。

Description

固态成像元件、其制造方法和电子设备
技术领域
本公开涉及一种固态成像元件、其制造方法和电子设备。具体而言，本公开涉及一种可以形成焦点检测用像素的固态成像元件、其制造方法和电子设备，其中在半导体层上侧形成光电转换单元的固态成像元件。
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年9月2日提交的日本在先专利申请JP2013-181248的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
近年来，CMOS图像传感器作为相机的自动对焦功能已经采用了使用对光的入射角具有不对称感度的焦点检测用像素的方法。作为实现焦点检测用像素的方法，已经提出了配置具有其中右半部分由遮光膜打开的第一像素和其中左半部分被打开的第二像素的像素对的方法(参见，例如，JP2009-99817A和JP2011-171749A)。该方法类似于表面照射型的图像传感器和背面照射型的图像传感器。此外，为了提高焦点检测用像素的感度的不对称性，遮光膜尽可能近地在形成有光电二极管的硅层附近形成。
[引用文献列表]
[专利文献]
[专利文献1]JP2009-99817A
[专利文献2]JP2011-171749A
发明内容
技术问题
实现焦点检测用像素的这种方法已被用于在硅层中形成的光电二极管。
近年来，已经开发了其中光电转换膜层叠在硅层上侧的图像传感器以及具有在硅层上侧形成的光电转换层和在硅层中形成的光电二极管的纵向分光型图像传感器。因此，希望形成焦点检测用像素的优选方法。
有鉴于上述问题，本公开说明了其中光电转换单元形成在半导体层上侧的固态成像元件的焦点检测用像素。
解决问题的方案
本公开第一方面的固态成像元件包括：具有第一和第二位相差检测用像素的位相差检测用像素对，第一和第二位相差检测用像素的各位相差检测用像素包括配置在半导体基板上侧的第一光电转换单元和配置在所述半导体基板内的第二光电转换单元，其中第一光电转换单元包括夹设在上部电极和下部电极之间的第一光电转换膜。
本公开第二方面的电子设备包括：固态成像元件，所述固态成像元件包括具有第一和第二位相差检测用像素的位相差检测用像素对，第一和第二位相差检测用像素的各位相差检测用像素包括配置在半导体基板上侧的第一光电转换单元和配置在所述半导体基板内的第二光电转换单元，其中第一光电转换单元包括夹设在上部电极和下部电极之间的第一光电转换膜；和构造成接收入射光并在所述固态成像元件的成像面上形成图像的光学单元。
本发明第三方面的制造方法包括：在半导体基板内形成多个第一光电转换单元，第一光电转换单元构造成光电转换第一波长的光；和在所述半导体基板上方形成多个第二光电转换单元，其中所述多个第二光电转换单元构造成光电转换第二波长的光。
固态成像元件和电子设备可以是独立的装置或者可以是组入到不同装置中的模块。
发明效果
根据本公开的第一至第三方面，焦点检测用像素可以形成在其中光电转换单元形成在半导体层上侧的固态成像元件中。
需要注意的是，发明效果不限于这里所记载的，可以是本公开记载的任何效果。
附图说明
图1是示出根据本公开实施方案的固态成像元件的概略构成的图。
图2是示出第一实施方案的位相差像素的截面构成图。
图3是示出第二实施方案的位相差像素的截面构成图。
图4是示出第三实施方案的位相差像素的截面构成图。
图5是示出第四实施方案的位相差像素的截面构成图。
图6是示出第五实施方案的位相差像素的截面构成图。
图7是示出第六实施方案的位相差像素的截面构成图。
图8是示出第七实施方案的位相差像素的截面构成图。
图9是示出第八实施方案的位相差像素的截面构成图。
图10是示出第九实施方案的位相差像素的截面构成图。
图11是示出第十实施方案的位相差像素的截面构成图。
图12是示出第十一实施方案的位相差像素的截面构成图。
图13是示出第十二实施方案的位相差像素的截面构成图。
图14是用于说明第一实施方案的制造方法的图。
图15是用于说明第一实施方案的制造方法的图。
图16是用于说明第一实施方案的制造方法的图。
图17是用于说明第一实施方案的制造方法的图。
图18是用于说明第一实施方案的制造方法的图。
图19是用于说明第一实施方案的制造方法的图。
图20是用于说明第一实施方案的制造方法的图。
图21是用于说明第一实施方案的制造方法的图。
图22是用于说明第二实施方案的制造方法的图。
图23是用于说明第九实施方案的制造方法的图。
图24是示出作为根据本公开实施方案的电子设备的成像装置的构成例的框图。
具体实施方式
下面说明实施本公开的形态(以下，称为实施方案)。按照以下顺序进行说明。
1.固态成像元件的示意性构成例
2.位相差像素的第一实施方案(其中下部电极的形状变化的构成)
3.位相差像素的第二实施方案(其中包括排出用的下部电极的构成)
4.位相差像素的第三实施方案(其中层间膜形成在光电转换膜和下部电极之间的构成)
5.位相差像素的第四实施方案(第一实施方案的变形例)
6.位相差像素的第五实施方案(第二实施方案的变形例)
7.位相差像素的第六实施方案(第三实施方案的变形例)
8.位相差像素的第七实施方案(其中在光电二极管上包括遮光膜的构成)
9.位相差像素的第八实施方案(其中光电二极管区域变化的构成)
10.位相差像素的第九实施方案(其中遮光膜形成在光电转换膜上的第一构成)
11.位相差像素的第十实施方案(其中遮光膜形成在光电转换膜上的第二构成)
12.位相差像素的第十一实施方案(其中位相差信号由红外光生成的第一构成)
13.位相差像素的第十二实施方案(其中位相差信号由红外光生成的第二构成)
14.第一实施方案的制造方法
15.第二实施方案的制造方法
16.第九实施方案的制造方法
17.遮光膜的配置例
18.电子设备的应用例
<1.固态成像元件的示意性构成例>
图1示出了根据本公开实施方案的固态成像元件的示意性构成。
图1中的固态成像元件1包括其中像素2在包括例如硅(Si)作为半导体的半导体基板12上以矩阵状二维排列的像素阵列单元3和在像素阵列单元3周边的周边电路单元。周边电路单元包括垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7、控制电路8等。
在像素阵列单元3中，由于像素2以矩阵状二维排列，所以存在生成图像生成用信号的正常像素2X和存在生成焦点检测用信号的位相差像素2P。位相差像素2P也可以称为位相差检测用像素2P。此外，位相差像素2P分成A型的位相差像素2PA和B型的位相差像素2PB。A型的位相差像素2PA和B型的位相差像素2PB可以称为第一和第二位相差检测用像素。
A型的位相差像素2PA和B型的位相差像素2PB构造成对光的入射角具有不对称感度，并且在像素阵列单元3上成对地配置。例如，在遮光方向是左右方向(水平方向)的情况下，与正常像素2X相比，A型的位相差像素2PA是其中光电转换单元(如光电二极管)的光接收面的右半部分被遮光的像素，B型的位相差像素2PB是其中左半部分被遮光的像素。
在像素阵列单元3中，二维排列的正常像素2X的一部分被位相差像素2PA或位相差像素2PB替换。在图1的例子中，位相差像素2PA或位相差像素2PB在水平方向上配置，但是一对位相差像素2PA或位相差像素2PB可以任意配置，例如，可以在垂直方向上配置。
在来自A型的像素信号和来自B型的像素信号之间，由于开口部的位置的差异而产生图像的偏移。例如，在开口部方向是左右方向(水平方向)的情况下，与正常像素2X相比，A型的位相差像素2PA是其中光电转换单元(如光电二极管)的光接收面的左半部分打开的像素，B型的位相差像素2PB是其中右半部分打开的像素。基于图像的偏移，计算出相移量以确定散焦的量，或者散焦量，并且调整(移动)拍摄镜头，由此可以进行自动对焦。
像素2包括作为光电转换元件的光电二极管和多个像素晶体管(所谓的MOS晶体管)。多个像素晶体管包括例如4个MOS晶体管，如传输晶体管、选择晶体管、复位晶体管和放大晶体管。
此外，像素2可以具有共享的像素结构。共享的像素结构可以包括多个光电二极管、多个传输晶体管、一个共享的浮动扩散(浮动扩散区域)和每个共享的其他像素晶体管。即，在共享的像素中，构成多个单位像素的光电二极管和传输晶体管共享每个其他的像素晶体管。
控制电路8接收输入时钟和数据以指示操作模式等，并输出数据，如固态成像元件1的内部信息。即，基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟，控制电路8产生时钟信号和控制信号，它们是垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6的操作的基准。然后，控制电路8输出所生成的时钟信号和控制信号到垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等。
垂直驱动电路4包括例如移位寄存器。垂直驱动电路4选择像素驱动配线10，并向所选择的像素驱动配线10供给脉冲以驱动像素2，并且以行为单位驱动像素2。即，垂直驱动电路4以行为单位在垂直方向上顺次选择并扫描像素阵列单元3中的各像素2。然后，垂直驱动电路4通过垂直信号线9向列信号处理电路5供给基于根据在各像素2的光电转换单元中接收的光量产生的信号电荷的像素信号。
列信号处理电路5配置在像素2的各列中，并且对于1行中从像素2输出的信号针对各像素列进行信号处理，如噪声消除。例如，列信号处理电路5进行诸如相关双采样(CDS)以除去像素固有的固定模式噪声和AD转换等信号处理。
水平驱动电路6包括例如移位寄存器。水平驱动电路6顺次输出水平扫描脉冲以顺次选择各个列信号处理电路5，并且使得各个列信号处理电路5输出像素信号到水平信号线11。
输出电路7对于从各个列信号处理电路5通过水平信号线11顺次供给的信号进行信号处理，并且输出处理的信号。例如，输出电路7可以仅进行缓冲，或者可以进行黑色电平调整、列偏差的校正、各种数字信号处理等。输入/输出端子13与外部单元交换信号。
固态成像元件1可以构造为被称为列AD型的CMOS图像传感器，其中进行CDS处理和AD转换处理的列信号处理电路5配置在各像素列。
<2.位相差像素的第一实施方案>
在下文中，详细说明固态成像元件1的正常像素2X、位相差像素2PA和位相差像素2PB的截面构成。
图2示出了图1的固态成像元件1的正常像素2X、位相差像素2PA和位相差像素2PB的截面构成；图2也示出了第一实施方案的位相差像素2P。
需要注意的是，在图2中，为方便起见，正常像素2X、位相差像素2PB和位相差像素2PA在水平方向(左右方向)上从左侧顺次对齐配置。
在图2的说明中，首先，对正常像素2X的结构进行说明，然后，对位相差像素2PA和位相差像素2PB与正常像素2X相比的不同部分进行说明。
在半导体基板12的第一导电型(如p型)半导体区域41内，第二导电型(如n型)半导体区域42和43在深度方向上层叠形成。因此，pn结的光电二极管PD1和PD2在深度方向上形成。包括作为电荷累积区域的半导体区域42的光电二极管PD1是构造成接收并光电转换蓝色光的无机光电转换单元。包括作为电荷累积区域的半导体区域43的光电二极管PD2是构造成接收并光电转换红色光的无机光电转换单元。
在半导体基板12的表面侧(图中下侧)，形成多个像素晶体管，例如，以读取在光电二极管PD1和PD2中累积的电荷。此外，在半导体基板12的表面侧(图中下侧)，形成包括多个配线层和层间绝缘膜的多层配线层44。需要注意的是，在图2中，多层配线层44未详细示出。
在半导体基板12中，形成导电性插塞46以取出在后述的有机光电转换膜52中光电转换的电荷。导电性插塞46形成在多层配线层44侧并贯通(半导体区域41)半导体基板12。在导电性插塞46的外周上，形成绝缘膜47，如SiO2或SiN等，以控制与半导体区域41的短路。
导电性插塞46通过在多层配线层44内形成的金属配线48在半导体基板12内的第一导电型(如p-型)半导体区域中连接到由第二导电型(如n型)形成的浮动扩散单元(FD单元)49。FD单元49是构造成临时保持在有机光电转换膜52中光电转换的电荷直到电荷被读出的区域。
在半导体基板12的背面侧(图中上侧)的界面处，例如，形成包括两层或三层氧化铪(HfO2)膜和氧化硅膜的透明绝缘膜51。
在透明绝缘膜51的上侧，配置有机光电转换膜52，有机光电转换膜52由下部电极53a和上部电极53b夹设。下部电极53a在有机光电转换膜52的下侧，上部电极53B在其上侧。有机光电转换膜52、下部电极53a和上部电极53b构成有机光电转换单元。有机光电转换膜52形成为膜以光电转换绿色波长光，并且含有例如包括若丹明系颜料、部花青系颜料、喹吖啶酮等的有机光电转换材料。下部电极53a和上部电极53b包括例如氧化铟锡(ITO)膜、氧化铟锌膜等。
需要注意的是，在有机光电转换膜52构造成光电转换红色波长光的情况下，有机光电转换膜52可以含有例如包括酞菁系颜料的有机光电转换材料。此外，在有机光电转换膜52构造成光电转换蓝色波长光的情况下，有机光电转换膜52可以含有包括香豆素系色素、三-8-羟基喹啉铝(Alq3)、部花青系颜料等的有机光电转换材料。
上部电极53b形成在整个表面上，并且所有像素共用，下部电极53a形成在像素单元中。下部电极53a通过贯通透明绝缘膜51的金属配线54连接到半导体基板12的导电性插塞46。金属配线54含有诸如钨(W)、铝(Al)或铜(Cu)等材料。金属配线54在平面方向上在透明绝缘膜51中以预定深度形成，并且也用作像素之间的遮光膜55，以控制光入射到相邻像素。例如，遮光膜55可以防止光从一个像素到达另一个像素。
在上部电极53b的上表面上，高折射率层56由诸如氮化硅膜(SiN)、氮氧化硅膜(SiON)或碳化硅(SiC)等无机膜形成。此外，在高折射率层56上，形成片上透镜57。片上透镜57的材料的例子包括氮化硅膜(SiN)和树脂材料，如苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物树脂或硅氧烷系树脂。在本像素结构中，有机光电转换膜52和片上透镜57之间的距离变近，从而位相差像素2PA和2PB具有低的光入射角依赖性。因此，高折射率层56使折射角变大，并且提高了聚光效率。
正常像素2X以这种方式构成。
因此，其中正常像素2X被二维排列的固态成像元件1是背面照射型的CMOS固态成像元件，其中光从在其上形成像素晶体管的半导体基板12的表面侧相对的背面侧入射。
此外，固态成像元件1是纵向分光型的固态成像元件。固态成像元件1在形成于半导体基板(硅层)12上侧的有机光电转换膜52中光电转换绿色光并且在半导体基板12内的光电二极管PD1和PD2中光电转换蓝色和红色光。
接下来，对位相差像素2PA和位相差像素2PB的结构进行说明。此外，在位相差像素2PA和位相差像素2PB的结构的说明中，将说明与正常像素2X不同的部分。
在位相差像素2PA和位相差像素2PB中，包括有机光电转换膜52的光电转换区域从正常像素2X改变。因此，位相差像素被实现，而无需使用遮光膜。
即，包括有机光电转换膜52的光电转换区域是由有机光电转换膜52下侧的下部电极53c和其上侧的上部电极53b夹设的区域。在位相差像素2PA和位相差像素2PB中，下部电极53c的形成区域(形状)与正常像素2X的下部电极53a不同。
在图2的位相差像素2PA和位相差像素2PB的截面构成图的下部，示出了光电转换区域的平面图。
开口部61设置在位相差像素2PA的下部电极53c的大致右半区域。开口部61设置在位相差像素2PB的下部电极53c的大致左半区域。
如上所述，在位相差像素2PA和位相差像素2PB中，包括有机光电转换膜52的光电转换区域是由下部电极53c和上部电极53b夹设的区域。因此，获得与在下部电极53c的开口部61形成遮光膜所获得的类似效果。即，通过图2所示的位相差像素2PA和位相差像素2PB的结构，可以生成对光的入射角具有不对称感度的焦点检测用的G信号。
按此方式，在位相差像素2P的第一实施方案中，包括有机光电转换膜52的光电转换区域从正常像素2X改变，由此位相差像素被实现，而无需使用遮光膜。
因此，根据位相差像素2P的第一实施方案，由于没有必要在有机光电转换膜52的上表面上形成遮光膜，因此在纵向分光型的固态成像元件1中，可以实现位相差像素，而无需在制造过程中增加工序数量和/或步骤数量。
需要注意的是，在图2所示的像素结构中，由于绿色光在有机光电转换膜52中被光电转换，因此由位相差像素2P输出的G信号被用作焦点检测用信号。然而，在有机光电转换膜52中光电转换的光的颜色可以任意地选择。即，在纵向分光型的固态成像元件中，在形成于半导体基板12上侧的有机光电转换膜52中光电转换的光的颜色可以任意确定，使得在有机光电转换膜52中光电转换的光的颜色可以是绿色、红色、蓝色等。此外，在半导体基板12的光电二极管PD1和PD2中光电转换的光的颜色可以任意确定。
<3.位相差像素的第二实施方案>
接下来，参照图3说明位相差像素2P的第二实施方案。
在图3中，类似于图2，示出了正常像素2X、位相差像素2PA、位相差像素2PB的截面构成以及在形成下部电极53c的层的平面方向的平面图。
在图1～图13的说明中，相同的附图标记被指定给对应于已经描述的其他实施方案的部分，并且其说明被省略。
第二实施方案类似于第一实施方案之处在于，包括有机光电转换膜52的光电转换区域从正常像素2X改变而实现位相差像素。
然而，在第二实施方案中，如图3的平面图所示，下部电极71形成在第一实施方案中的开口部61的一部分中。
此外，如图3的截面构成图所示，第一导电型的半导体区域72在半导体基板12的第一导电型半导体区域41内形成在透明绝缘膜51侧的界面处，并且半导体区域72和下部电极71通过金属配线73彼此连接。金属配线73含有与金属配线54相同或类似的材料。半导体区域72被设定为GND电位。
换句话说，在图3的第二实施方案中，在位相差像素2P内的下部电极分割为下部电极53c和下部电极71。然后，来自下部电极53c的信号作为焦点检测用信号经由金属配线54和导电性插塞46输出到FD单元49。来自下部电极71的信号作为不必要的信号经由金属配线73排出到处于GND电位的半导体区域72。
通过在未用作焦点检测用信号的区域形成下部电极71并且进一步除去和/或排出这样的信号，可以防止不必要的电荷混入下部电极53c并被作为焦点检测用信号输出。因此，位相差检测信号的精度可以改善。
此外，在图3所示的位相差像素2P的第二实施方案中，没有必要在有机光电转换膜52的上表面上形成遮光膜。因此，在纵向分光型的固态成像元件1中，可以实现位相差像素，而无需在制造过程中要求增加工序数量和/或步骤数量。
<4.位相差像素的第三实施方案>
接下来，参照图4说明位相差像素2P的第三实施方案。
第三实施方案类似于第一实施方案之处在于，包括有机光电转换膜52的光电转换区域从正常像素2X改变而实现位相差像素。然而，形成光电转换区域的方式与第一实施方案不同。
在第三实施方案中，在有机光电转换膜52的下侧，代替下部电极53c，形成与正常像素2X相同的下部电极53a。然后，利用与透明绝缘膜51相同的材料在有机光电转换膜52和下部电极53a之间设置层间膜81。因此，位相差像素2P的光电转换区域从正常像素2X改变。
光电转换区域是其中有机光电转换膜52与下部电极53a和上部电极53b直接接触的区域。在位相差像素2PA中，在其左半区域，下部电极53a与有机光电转换膜52接触，在其右半区或，下部电极53a由于层间膜81而未与有机光电转换膜52接触。
另一方面，在位相差像素2PB中，在其右半区域，下部电极53a与有机光电转换膜52接触，在其左半区域，下部电极53a由于层间膜81而未与有机光电转换膜52接触。
因此，在位相差像素2PA和位相差像素2PB之间，下部电极53a和有机光电转换膜52在各像素内的接触区域是不同的。
在截面构成图下部示出的并分别示出位相差像素2PA和位相差像素2PB的光电转换区域的各平面图中，形成层间膜81的区域作为开口部82被示出。
在这种像素结构中，可以获得与在开口部82形成遮光膜所获得的类似效果。因此，在位相差像素2PA和位相差像素2PB中，可以生成对光的入射角具有不对称感度的焦点检测用的G信号。
此外，在图4所示的位相差像素2P的第三实施方案中，没有必要在有机光电转换膜52的上表面形成遮光膜。因此，在纵向分光型的固态成像元件1中，可以实现位相差像素，而无需在制造过程中增加工序数量和/或步骤数量。
<5.位相差像素的第四实施方案>
接下来，参照图5说明位相差像素2P的第四实施方案。
图5所示的位相差像素2P的第四实施方案是图2所示的第一实施方案的变形例。
即，第四实施方案类似于第一实施方案之处在于，下部电极53c的区域在位相差像素2PA和位相差像素2PB之间不同以生成对光的入射角具有不对称感度的焦点检测用信号。
例如，尽管在第一实施方案中各像素2接收所有的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的波长光，但是在第四实施方案中各像素2接收红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光。
具体而言，图2的第一实施方案中的光电转换绿色波长光的有机光电转换膜52被图5的第四实施方案中的光电转换所有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的波长光的有机光电转换膜91替换。此外，在半导体基板12内，未设置构造成接收蓝色光的光电二极管PD1和构造成接收红色光的光电二极管PD2。
另一方面，在图5的第四实施方案中，在高折射率层56和片上透镜57之间，针对每个像素设置通过红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光的滤色器92。
因此，只有已经通过滤色器92的红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光到达有机光电转换膜91，从而各像素2接收红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光。
在图5的例子中，左侧的正常像素2X接收绿色波长光。中央的位相差像素2PB接收红色波长光。右侧的位相差像素2PA接收蓝色波长光。然而，第四实施方案不限于这种示例。例如，位相差像素2PA和位相差像素2PB可以接收相同波长(颜色)的光。
此外，在图5所示的位相差像素2P的第四实施方案中，没有必要在有机光电转换膜91的上表面上形成遮光膜。因此，在纵向分光型的固态成像元件1中，可以实现位相差像素，而无需在制造过程中增加工序数量和/或步骤数量。
需要注意的是，图5中的例子是背面照射型的固态成像元件的例子。然而，第四实施方案的像素结构也可以适用于表面照射型的固态成像元件。
<6.位相差像素的第五实施方案>
接下来，参照图6说明位相差像素2P的第五实施方案。
图6所示的位相差像素2P的第五实施方案是图3所示的第二实施方案的变形例。
即，第五实施方案类似于第二实施方案之处在于，下部电极53c的形成区域在位相差像素2PA和位相差像素2PB之间不同，并且进一步地，下部电极71被设置用于经由金属配线73将不必要的信号排出到处于GND电位的半导体区域72。
在第五实施方案中，类似于图5所示的第四实施方案，各像素2接收红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光。
即，第二实施方案中的光电转换绿色波长光的有机光电转换膜52被第五实施方案中的光电转换所有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的波长光的有机光电转换膜91替换。此外，在半导体基板12内，未设置构造成接收蓝色光的光电二极管PD1和构造成接收红色光的光电二极管PD2。
此外，在第五实施方案中，在高折射率层56和片上透镜57之间，针对每个像素设置通过红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光的滤色器92。
因此，只有已经通过滤色器92的红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光到达有机光电转换膜91，从而各像素2接收红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光。
在图6的例子中，左侧的正常像素2X接收绿色波长光。中央的位相差像素2PB接收红色波长光。右侧的位相差像素2PA接收蓝色波长光。然而，第五实施方案不限于这种示例。例如，位相差像素2PA和位相差像素2PB可以接收相同波长(颜色)的光。
此外，在图6所示的位相差像素2P的第五实施方案中，没有必要在有机光电转换膜91的上表面上形成遮光膜。因此，在纵向分光型的固态成像元件1中，可以实现位相差像素，而无需在制造过程中增加工序数量和/或步骤数量。
需要注意的是，图6中的例子是背面照射型的固态成像元件的例子。然而，第五实施方案的像素结构也可以适用于表面照射型的固态成像元件。
<7.位相差像素的第六实施方案>
接下来，参照图7说明位相差像素2P的第六实施方案。
图7所示的位相差像素2P的第六实施方案是图4所示的第三实施方案的变形例。
即，第六实施方案类似于第三实施方案之处在于，在位相差像素2PA和位相差像素2PB中，层间膜81设置在有机光电转换膜52和下部电极53a之间以生成对光的入射角具有不对称感度的一个或多个焦点检测用信号。
另一方面，在第六实施方案中，类似于图5所示的第四实施方案，各像素2接收红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光。
即，第三实施方案中的光电转换绿色波长光的有机光电转换膜52被第六实施方案中的光电转换所有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的波长光的有机光电转换膜91替换。此外，在半导体基板12内，未设置构造成接收蓝色光的光电二极管PD1和构造成接收红色光的光电二极管PD2。
此外，在第六实施方案中，在高折射率层56和片上透镜57之间，针对每个像素设置通过红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光的滤色器92。
因此，只有已经通过滤色器92的红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光到达有机光电转换膜91，从而各像素2接收红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光。
在图7的例子中，左侧的正常像素2X接收绿色波长光。中央的位相差像素2PB接收红色波长光。右侧的位相差像素2PA接收蓝色波长光。然而，第六实施方案不限于这种示例。例如，位相差像素2PA和位相差像素2PB可以接收相同波长(颜色)的光。
此外，在图7所示的位相差像素2P的第五实施方案中，没有必要在有机光电转换膜91的上表面上形成遮光膜。因此，在纵向分光型的固态成像元件1中，可以实现位相差像素，而无需在制造过程中增加工序数量和/或步骤数量。
需要注意的是，图7中的例子是背面照射型的固态成像元件的例子。然而，第六实施方案的像素结构也可以适用于表面照射型的固态成像元件。
<第一至第六实施方案的结论>
在第一至第六实施方案中，具有有机光电转换膜52的位相差像素2P的光电转换区域从正常像素2X改变，使得可以生成对光的入射角具有不对称感度的焦点检测用信号。
在其中绿色光在半导体基板12上侧的有机光电转换膜52中光电转换并且蓝色光和红色光在半导体基板12内的光电二极管PD1和PD2中光电转换的纵向分光型固态成像元件中，当在有机光电转换膜52的上部形成遮光膜时，形成遮光膜的过程是新添加的。此外，对于形成滤色器、片上透镜等的过程，必须去除遮光膜中的台阶。
在第一至第六实施方案中，包括有机光电转换膜52的位相差像素2P的光电转换区域从正常像素2X改变，由此实现位相差像素，而无需在有机光电转换膜52的上部设置遮光膜。
因此，在纵向分光型的固态成像元件1中，可以实现位相差像素，而无需在制造过程中增加工序数量和/或步骤数量。
<8.位相差像素的第七实施方案>
接下来，参照图8说明位相差像素2P的第七实施方案。
此外，在图8所示的第七实施方案的说明中，将说明与第一实施方案不同的部分。
在图8所示的第七实施方案中，有机光电转换膜52没有用作有机光电转换层以生成焦点检测用信号。相反，半导体基板12内的光电二极管PD1和PD2被用作无机光电转换层以生成焦点检测用信号。
具体而言，在位相差像素2P的第七实施方案中，类似于正常像素2X的位相差像素2P，不具有开口部的下部电极53a形成在有机光电转换膜52的下表面上。因此，在正常像素2X和位相差像素2P中生成的G信号彼此不同。
另一方面，在位相差像素2PA和位相差像素2PB中，新设置遮住光电二极管PD1和PD2的光接收区域的一部分的遮光膜101；这种遮光膜101可以在与透明绝缘膜51内的像素之间的遮光膜55相同的层中设置。
在图8中，在位相差像素2PA和位相差像素2PB的截面构成图的下部，示出了其中示出光电二极管PD1的上表面的平面图。
在位相差像素2PA中，遮光膜101配置成遮住光电二极管PD1的右半部分，在位相差像素2PB中，遮光膜101配置成遮住光电二极管PD1的左半部分。因此，在位相差像素2PA和位相差像素2PB中，可以生成对光的入射角具有不对称感度的焦点检测用的B信号和R信号。需要注意的是，B信号和R信号中的任一种可以用作焦点检测用信号，或者B信号和R信号这两者可以用作焦点检测用信号。
根据位相差像素2P的第七实施方案，没有必要在有机光电转换膜52的上表面上形成遮光膜；因此，可以在与形成像素之间的遮光膜55相同的过程中形成遮光膜101。因此，在纵向分光型的固态成像元件1中，可以实现位相差像素，而无需在制造过程中增加工序数量和/或步骤数量。
<9.位相差像素的第八实施方案>
接下来，参照图9说明位相差像素2P的第八实施方案。
在图9所示的第八实施方案的说明中，将说明与图8所示的第七实施方案不同的部分。
图9所示的第八实施方案类似于图8所示的第七实施方案之处在于，有机光电转换膜52没有用作有机光电转换层以生成焦点检测用信号；相反，半导体基板12内的光电二极管PD1和PD2被用作无机光电转换层以生成焦点检测用信号。
另一方面，尽管在第七实施方案中遮光膜101设置在光电二极管PD1的上表面上，但是在第八实施方案中未设置遮光膜101。相反，作为光电二极管PD1和PD2的电荷累积区域的第二导电型半导体区域111和112形成到正常像素2X的半导体区域42和43的一半。
具体而言，与正常像素2X相比，第二导电型半导体区域111和112仅形成到位相差像素2PA的左半区域。此外，与正常像素2X相比，第二导电型半导体区域111和112仅形成到位相差像素2PB的右半区域。
由于半导体基板12内的半导体区域111和112通过注入诸如As(砷)等第二导电型(n型)离子而形成，因此可以通过从正常像素2X的半导体区域42和43改变离子注入区域同时形成半导体区域42和43以及半导体区域111和112。
因此，在位相差像素2PA和位相差像素2PB中，可以生成对光的入射角具有不对称感度的焦点检测用的B信号和R信号。需要注意的是，B信号和R信号中的任一种可以用作焦点检测用信号，或者B信号和R信号这两者可以用作焦点检测用信号。
<第七和第八实施方案的结论>
在第七和第八实施方案中，有机光电转换膜52没有用作有机光电转换层以生成焦点检测用信号。半导体基板12内的光电二极管PD1和PD2被用作无机光电转换层以生成焦点检测用信号。
在纵向分光型的固态成像元件中，当在有机光电转换膜52的上部形成遮光膜时，形成遮光膜的过程是新添加的。此外，对于形成滤色器、片上透镜等的过程，需要去除遮光膜中的台阶。
另一方面，在第七实施方案中，没有必要在有机光电转换膜52的上侧上形成遮光膜，因此，可以在与形成像素之间的遮光膜55相同的过程中形成遮光膜101。在第八实施方案中，通过改变离子注入区域，可以在同一离子注入过程中形成半导体区域42和43以及半导体区域111和112。
因此，在纵向分光型的固态成像元件1中，可以实现位相差像素，而无需在制造过程中增加工序数量和/或步骤数量。
<10.位相差像素的第九实施方案>
接下来，参照图10说明位相差像素2P的第九实施方案。
在图10所示的第九实施方案的说明中，将说明与图8所示的第七实施方案不同的部分。
在图8所示的第七实施方案中，遮光膜101设置在位相差像素2PA和位相差像素2PB的透明绝缘膜51内。可选择地或此外，在第九实施方案中，改变对光入射角的感度的遮光膜121设置在片上透镜57下的高折射率层56内。具体而言，在位相差像素2PA中，遮光膜121形成为遮住有机光电转换膜52以及光电二极管PD1和PD2的右侧，在位相差像素2PB中，遮光膜121形成为遮住有机光电转换膜52以及光电二极管PD1和PD2的左侧。
因此，在位相差像素2PA和位相差像素2PB中，可以生成对光的入射角具有不同感度的焦点检测用的G信号、B信号和R信号。需要注意的是，G信号、B信号和R信号中的一个或两个可以用作焦点检测用信号，或者所有的G信号、B信号和R信号可以用作焦点检测用信号。
此外，在图10中，在位相差像素2PA的右侧，示出了将预定电压供给到上部电极53b的电源供给单元。
具体而言，形成将电源电力从基板表面侧(图中下侧)的多层配线层44的供给到背面侧的上部电极53b的导电性插塞122，并贯通半导体基板12。此外，绝缘膜123形成到导电性插塞122的外周，以控制与半导体区域41的短路。
此外，在半导体基板12的背面侧，导电性插塞122和上部电极53b通过连接配线124彼此连接。连接配线124可以由诸如但不限于钨(W)、铝(Al)或铜(Cu)的材料形成。
在位相差像素2P中形成的遮光膜121可以在与形成将预定电压供给到上部电极53b的连接配线124相同的过程中形成。
需要注意的是，在图10的例子中，遮光膜121和上部电极53b没有彼此连接。然而，在一些实施方案中，遮光膜121和上部电极53b连接，以提高它们的电气稳定性。
<11.位相差像素的第十实施方案>
接下来，参照图11说明位相差像素2P的第十实施方案。
在图11所示的第十实施方案的说明中，将说明与图10所示的第九实施方案不同的部分。
如图10所示，各像素2接收所有的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的波长光；在图11所示的第十实施方案中，滤色器92被配置在高折射率层56和片上透镜57之间，从而各像素2接收红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光。
因此，由各像素2的有机光电转换膜91光电转换的光的颜色根据所配置的滤色器92而不同。
此外，在第十实施方案中，构造成接收蓝色光的光电二极管PD1和构造成接收红色光的光电二极管PD2未设置在半导体基板12内。
类似于图10的第九实施方案，遮光膜121配置在高折射率层56内，使得位相差像素2PA和位相差像素2PB对光的入射角具有不同的感度。
因此，在位相差像素2PA和位相差像素2PB中，可以生成焦点检测用的G信号、B信号或R信号。G信号、B信号和R信号对光的入射角具有不同的感度。
此外，在图11中，遮光膜121和上部电极53b没有彼此连接。然而，在一些实施方案中，遮光膜121和上部电极53B连接以提高电气稳定性。
此外，在图11的例子中，位相差像素2PB接收红色波长光，位相差像素2PA接收蓝色波长光。然而，在一些实施方案中，位相差像素2PA和位相差像素2PB可以接收相同波长(颜色)的光。
需要注意的是，图11中的例子是背面照射型的固态成像元件的例子。然而，第十实施方案的像素结构也可以适用于表面照射型的固态成像元件。
<第九和第十实施方案的结论>
在第九和第十实施方案中，遮光膜121可以在与形成将预定电压供给到上部电极53b的连接配线124相同的过程中在有机光电转换膜52的上侧形成。因此，在纵向分光型的固态成像元件1中，可以实现位相差像素，而无需在制造过程中增加工序数量和/或步骤数量。
<12.位相差像素的第十一实施方案>
接下来，参照图12说明位相差像素2P的第十一实施方案。
在图12所示的第十一实施方案的说明中，将说明与图8所示的第七实施方案不同的部分。
例如，尽管在图8所示的第七实施方案中各像素2接收所有的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的波长光，但是在图12的第十一实施方案中各像素2接收红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光。
即，在第十一实施方案中，在正常像素2X、位相差像素2PA和位相差像素2PB中，光电转换所有红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的波长光的有机光电转换膜91夹设形成在下部电极53a和上部电极53b之间。
此外，在高折射率层56和片上透镜57之间，针对每个像素设置通过红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光的滤色器92。
因此，由各像素2的有机光电转换膜91光电转换的光的颜色根据所配置的滤色器92的颜色而不同。
此外，在第十一实施方案中，构造成接收蓝色光的光电二极管PD1和构造成接收红色光的光电二极管PD2未设置在半导体基板12的第一导电型半导体区域41内。代替的是，通过形成第二导电型半导体区域131，针对每个像素形成光电二极管PD3。由于红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的可见光在有机光电转换膜91中被吸收，因此光电二极管PD3用作光电转换红外光的无机光电转换单元。
根据以上构成，在第十一实施方案中，在正常像素2X、位相差像素2PA和位相差像素2PB中，有机光电转换膜91输出红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的图像生成用信号。因此，在第十一实施方案中，即使在位相差像素2PA和位相差像素2PB中，也可以输出类似于正常像素2X的像素信号，而位相差像素通常被作为缺陷像素对待并且需要校正处理。即，位相差像素2PA和位相差像素2PB不被作为缺陷像素对待。
此外，作为位相差检测用的信号，可以使用接收并光电转换红外光的光电二极管PD3的输出信号。
需要注意的是，如上所述，从有机光电转换膜91获得图像生成用信号，因此，遮光膜101可以形成在正常像素2X的光电二极管PD3上以生成位相差。在这种情况下，由于位相差信息可以从像素阵列单元3的所有像素获得，因此在光电二极管PD3中检测到的位相差信号不仅可以用于自动对焦控制，而且例如可以用于获得3D图像拍摄的深度信息等。
<13.位相差像素的第十二实施方案>
接下来，参照图13说明位相差像素2P的第十二实施方案。
在图13所示的第十二实施方案的说明中，将说明与图12所示的第十一实施方案不同的部分。
在第十二实施方案中，类似于图12所示的第十一实施方案，各像素2接收红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光。即，通过滤色器92和有机光电转换膜91，正常像素2X、位相差像素2PA和位相差像素2PB接收红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的波长光，并且进一步输出图像生成用信号。
另一方面，尽管在图12所示的第十一实施方案中遮光膜101设置在位相差像素2P的光电二极管PD3的上侧，但是在第十二实施方案中未设置遮光膜101。相反，作为光电二极管PD3的电荷累积区域的第二导电型半导体区域141形成到正常像素2X的半导体区域131的一半。
具体而言，与正常像素2X相比，第二导电型半导体区域141仅形成到位相差像素2PA的左半区域。此外，与正常像素2X相比，第二导电型半导体区域141仅形成到位相差像素2PB的右半区域。
由于半导体基板12内的半导体区域141通过注入诸如As(砷)等第二导电型(n型)离子而形成，因此可以通过从正常像素2X的半导体区域131改变离子注入区域同时形成半导体区域131和141。
根据以上构成，在第十二实施方案中，在正常像素2X、位相差像素2PA和位相差像素2PB中，有机光电转换膜91输出红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的图像生成用信号。因此，在第十二实施方案中，即使在位相差像素2PA和位相差像素2PB中，也可以输出类似于正常像素2X的像素信号。尽管位相差像素通常被作为缺陷像素对待并且需要校正处理，但是在至少一些实施方案中，位相差像素2PA和位相差像素2PB不被作为缺陷像素对待。
此外，作为位相差检测用的信号，可以使用接收并光电转换红外光的光电二极管PD3的输出信号。
需要注意的是，如上所述，从有机光电转换膜91获得图像生成用信号，因此，在正常像素2X的光电二极管PD3中，代替半导体区域131的是，可以形成半导体区域141以检测位相差。在这种情况下，由于位相差信息可以从像素阵列单元3的所有像素获得，因此在光电二极管PD3中检测到的位相差信号不仅可以用于自动对焦控制，而且例如可以用于获得3D图像拍摄的深度信息等。
<第十一和第十二实施方案的结论>
尽管位相差像素通常作为缺陷像素对待并且需要校正处理，但是根据第十一和第十二实施方案，由于包括位相差像素2P的所有像素2可以输出图像生成用信号，所以位相差像素2PA和位相差像素2PB不被作为缺陷像素对待。因此，对于位相差像素的校正处理变得不必要，并且由于缺陷像素的量不会因为用于位相检测的额外位相差像素而增加，所以成像图像的质量可以提高。
此外，在光电二极管PD3中检测到的位相差信号可以用于自动对焦控制，和/或例如可以用于获得3D图像拍摄的深度信息等。
<14.第一实施方案的制造方法>
接下来，参照图14～图21说明图2所示的第一实施方案的制造方法。
需要注意的是，在图14～图21中，也说明了制造图2未示出的上部电极53b用的电源供给单元的制造方法。
首先，如图14A所示，在半导体基板12的半导体区域41内，形成光电二极管PD1和PD2、导电性插塞46、FD单元49和向上部电极53b供给电源的导电性插塞122等。
此外，在半导体基板12的表面侧(图中下侧)，形成多个像素晶体管(例如以读取在光电二极管PD1和PD2中累积的电荷)和包括多个配线层和层间绝缘膜的多层配线层44。
然后，如图14B所示，在半导体基板12的背面侧的界面处，形成具有预定厚度的透明绝缘膜51A。
接下来，如图14C所示，在半导体基板12的背面侧的界面处形成的透明绝缘膜51A中，通过光刻打开连接到导电性插塞46的区域。
然后，如图14D所示，包括钨(W)、铝(Al)和/或铜(Cu)的金属材料201形成在透明绝缘膜51A的整个上侧表面上；金属材料201额外地形成在通过图14C所示的光刻工艺打开的透明绝缘膜51A的打开的雕刻部分中。
如图15A所示，通过光刻对形成在透明绝缘膜51A的整个表面上的金属材料201进行图案化；这种光刻过程留下区域55。因此，形成像素之间的遮光膜55。
然后，如图15B所示，在透明绝缘膜51A和像素之间的遮光膜55的上侧，层叠透明绝缘膜51B，然后，如图15C所示，在层叠的透明绝缘膜51B中，通过光刻仅打开连接到导电性插塞46的区域。
如图15D所示，在包括透明绝缘膜51B的打开的雕刻部分的透明绝缘膜51B的整个上侧表面上形成金属材料202之后，通过化学机械抛光(CMP)除去表面层的金属材料202。因此，如图16A所示，形成贯通透明绝缘膜51A和51B的金属配线54。
然后，如图16B所示，在透明绝缘膜51B上，例如，形成氧化铟锡(ITO)膜203，并且通过光刻对其进行图案化，仅留下预期区域。即，在透明绝缘膜51B上，形成诸如氧化铟锡(ITO)膜等膜203；膜203随后经历图案化和光刻工艺，从而形成区域53a和53c。因此，如图16C所示，形成正常像素2X的下部电极53a和位相差像素2P的下部电极53c。
然后，如图16D所示，在透明绝缘膜51B和下部电极53a和53c上，形成具有预定厚度的透明绝缘膜51C。在形成透明绝缘膜51C之后，例如，通过化学机械抛光(CMP)除去透明绝缘膜51C的一部分，直到其厚度变得与下部电极53a和下部电极53c相同或相似。结果，如图17A所示，透明绝缘膜51C和作为透明绝缘膜51C下层的透明绝缘膜51B和51A完成了图2的透明绝缘膜51。
随后，如图17B所示，在光电转换绿色波长光的有机光电转换材料204形成在下部电极53a和53c和透明绝缘膜51的上表面上之后，如图17C所示，在其上形成诸如氧化铟锡(ITO)膜等膜25。
然后，进行蚀刻，仅留下预期区域，由此如图17D所示，完成正常像素2X和位相差像素2P共用的有机光电转换膜52和上部电极53b。
随后，如图18A所示，诸如氮化物膜等高折射材料206A形成在像素阵列单元3的像素区域的上部电极53b和外周部的透明绝缘膜51的上表面上。高折射率材料206A成为高折射率层56的一部分。
然后，如图18B所示，开口部207形成在成为上部电极53b的接触单元的位置。此外，开口部208形成在成为与导电插头122的接触单元的位置。
然后，如图19A所示，在诸如钨(W)等金属材料209以共形方式形成在已经形成接触开口部207和208的高折射材料206A的上表面上之后，进行图案化，使得像素阵列单元3的外周部残留。因此，如图19B所示，完成连接导电性插塞122和上部电极53b的连接配线124。
然后，如图20A所示，在高折射材料206A和连接配线124上，形成高折射材料206B，其可以是与高折射材料206A相同的材料。层叠的高折射材料206A和高折射材料206B构成和/或创建高折射率层56。
接下来，如图20B所示，作为片上透镜57的材料的树脂系材料210进一步形成在高折射率层56的上表面上。在如图20B所示形成树脂系材料210之后，如图21A所示，光致抗蚀剂211形成为透镜形状。然后，通过基于透镜形状的光致抗蚀剂211的回蚀，如图21B所示，在各像素2的最上部形成片上透镜57。
按上述方式，可以制造图2所示的第一实施方案的像素结构。
<15.第二实施方案的制造方法>
接下来，参照图22说明图4所示的第二实施方案的制造方法。
可以按类似于结合图14A～图16B的第一实施方案所述的方式制造第二实施方案的一部分。按之前结合图16B所述的方式在透明绝缘膜51B的整个上侧表面上形成ITO膜203。
然后，通过光刻对形成在透明绝缘膜51B上的ITO膜203进行图案化，使得仅留下预期区域。因此，如图22A所示，对于正常像素2X和位相差像素2P分别形成具有相同形状的下部电极53a。
然后，如图22B所示，在透明绝缘膜51B和下部电极53a上，进一步形成具有预定厚度的透明绝缘膜51C。
接下来，如图22C所示，基于层间膜81的形成区域在光致抗蚀剂231上进行图案化。在此，在其上进行图案化的光致抗蚀剂231的端面在高温下回流，并且形成为锥形(斜面)形状。
然后，基于锥形(斜面)形状的光致抗蚀剂231，对透明绝缘膜51C进行回蚀，并且如图22D所示，在位相差像素2P的下部电极53a上形成层间膜81。
在去除光致抗蚀剂231之后，可以利用类似于第一实施方案的图17A以后所示的过程制造第二实施方案，因此，其说明被省略。
<16.第九实施方案的制造方法>
接下来，参照图23说明图10所示的第九实施方案的制造方法。
可以按类似于图14A～图19A的第一实施方案所述的方式制造第九实施方案的一部分。然而，从图19A和图23A之间的比较可以看出，在图23A所示的第九实施方案中，对于位相差像素2PA，代替下部电极53c的是，形成与正常像素2X具有相同形状的下部电极53a。
如图23B所示，通过光刻对金属材料209进行图案化，使得仅留下预期区域。因此，形成连接配线124，并且分别在位相差像素2PA和位相差像素2PB的预定区域中形成遮光膜121。
图23B所示的中间状态之后的过程类似于第一实施方案的图20A以后的过程，因此，其说明被省略。
<电子设备的应用例>
本公开的技术的应用不限于固态成像元件。即，本公开的技术可以应用于使用固态成像元件作为图像读取单元(光电转换单元)的一般的电子设备。例如，一般的电子设备可以是成像装置，如数字静态照相机或摄像机；包括成像功能的便携式终端装置；或使用固态成像元件作为图像读取单元的复印机。固态成像元件可以形成作为一个芯片，或者可以是包括成像功能的模块，其中，成像单元和信号处理单元和/或光学系统封装在一起。
图24是示出作为根据本公开实施方案的电子设备的成像装置的构成例的框图。
图24的成像装置300包括由透镜组等构成的光学单元301、采用图1的固态成像元件1的构成的固态成像元件(成像器件)302和可以是相机信号处理电路的数字信号处理器(DSP)电路303。此外，成像装置300包括帧存储器304、显示单元305、记录单元306、操作单元307和电源单元308。DSP电路303、帧存储器304、显示单元305、记录单元306、操作单元307和电源单元308经由总线309彼此连接。
光学单元301从被写体接收入射光(像光)，并在固态成像元件302的成像面上形成图像。固态成像元件302将像素单位中用于由光学单元301在成像面上形成图像的入射光的光量转换成电信号，并作为像素信号输出该信号。即，可以使用包括位相差像素2P和正常像素2X的纵向分光型的固态成像元件。
显示单元305例如是面板型显示装置，如液晶面板和有机电致发光(EL)面板，并且显示由固态成像元件302拍摄的运动图像或静止图像。记录单元306在记录介质中记录由固态成像元件302拍摄的运动图像或静止图像，如硬盘和半导体存储器。
根据用户的操作，操作单元307相对于成像装置300被构造成进行的各种功能发出操作指令。电源单元308可以将作为DSP电路303、帧存储器304、显示单元305、记录单元306和操作单元307的操作电源的各种电源适宜地供给这些供给对象。
如上所述，通过采用根据各实施方案的固态成像元件1作为固态成像元件302，可以实现位相差像素，而无需增加工序数量。因此，在成像装置300中，如摄像机、数字静态照相机和用于诸如移动电话等移动设备的相机模块，可以提高成像图像的质量。
本公开的实施方案不限于上述实施方案，并且可以在不脱离本公开范围的情况下进行各种修改。
在各实施方案中，已经说明了包括在半导体基板12上层的一个有机光电转换层(有机光电转换膜52)和在半导体基板12内的两个无机光电转换层(光电二极管PD1和PD2)的纵向分光型的固态成像元件。
然而，本公开的技术类似地适用于包括在半导体基板12上层的两个有机光电转换层和在半导体基板12内的一个无机光电转换层的纵向分光型的固态成像元件。
此外，在各实施方案中，对左右方向(水平方向)作为遮光方向的位相差像素2P的例子进行了说明。然而，遮光方向不限于左右方向(水平方向)，可以是上下方向(垂直方向)或倾斜方向。
此外，在各实施方案中，上部电极53b形成在整个表面上，所有像素共用，并且下部电极53a形成在像素单元中，上部电极53b和下部电极53a构成有机光电转换单元。然而，上部电极53b可以形成在像素单元中，并且下部电极53a可以形成在整个表面上，所有像素共用。
在描述的各例子中，已经说明了其中第一导电型是p型、第二导电型为n型和电子是信号电荷的固态成像元件。然而，本公开的技术也可以适用于其中空穴是信号电荷的固态成像元件。即，上述的半导体区域可以通过相反的导电型构成，第一导电型是n型而第二导电型是p型。
此外，本公开的技术不限于适用到检测并捕获作为图像的可见光的入射光量的分布的固态成像元件，而是可以适用于捕获红外线、X射线、粒子等的入射量分布的图像的固态成像元件。此外，在广义上，本公开的技术适用于一般的固态成像元件(物理量分布检测装置)，例如检测并捕获作为图像的诸如压力和静电电容等其他物理量的分布的指纹检测传感器。
需要注意的是，本说明书中记载的效果只是例子，并非限制性的。可以存在本说明书中未记载的效果。
本公开也可以如下构成。
(1)一种固态成像元件，包括：位相差像素，所述位相差像素至少包括配置在光入射面侧的半导体基板上侧的光电转换单元，所述光电转换单元包括光电转换膜和夹持所述光电转换膜的上部电极和下部电极，并且所述上部电极和下部电极中的至少一个具有针对各像素分离的形状，其中一对位相差像素的光电转换单元具有不同的光电转换区域。
(2)如(1)所述的固态成像元件，其中成对的位相差像素的光电转换单元包括不同形状的具有针对各像素分离的形状的电极。
(3)如(1)或(2)所述的固态成像元件，其中所述光电转换单元的具有针对各像素分离的形状的电极在像素内分割成至少两个。
(4)如(3)所述的固态成像元件，其中两个分割电极中的一个连接到固定电位。
(5)如(1)所述的固态成像元件，其中成对的位相差像素的光电转换单元在具有针对各像素分离的形状的电极和所述光电转换膜之间具有不同的接触位置。
(6)如(1)所述的固态成像元件，其中所述位相差像素在所述光电转换单元的上侧还包括构造成遮住入射光的遮光膜，和所述成对的位相差像素具有不同配置的遮光膜。
(7)如(6)所述的固态成像元件，其中所述遮光膜在光入射面侧电连接到所述电极。
(8)如件(1)～(7)中任一项所述的固态成像元，其中所述光电转换膜构造成光电转换绿色波长光。
(9)如(8)所述的固态成像元件，其中所述位相差像素还包括在所述半导体基板内的无机光电转换单元，和所述无机光电转换单元构造成光电转换红色和蓝色波长光。
(10)如(1)～(9)中任一项所述的固态成像元件，其中所述光电转换膜能够光电转换红色、绿色和蓝色波长光。
(11)如(10)所述的固态成像元件，其中红色、绿色或蓝色滤色器设置在所述光电转换膜的上侧，和所述光电转换膜构造成光电转换已经通过所述滤色器的光。
(12)如(1)～(11)中任一项所述的固态成像元件，还包括在所述光电转换单元上侧的高折射率层。
(13)一种固态成像元件的制造方法，包括：形成位相差像素，所述位相差像素至少包括配置在光入射面侧的半导体基板上侧的光电转换单元，使得一对位相差像素的光电转换单元具有不同的光电转换区域，所述光电转换单元包括光电转换膜和夹持所述光电转换膜的上部电极和下部电极，并且所述上部电极和下部电极中的至少一个具有针对各像素分离的形状。
(14)一种电子设备，包括：固态成像元件，所述固态成像元件包括位相差像素，所述位相差像素至少包括配置在光入射面侧的半导体基板上侧的光电转换单元，所述光电转换单元包括光电转换膜和夹持所述光电转换膜的上部电极和下部电极，并且所述上部电极和下部电极中的至少一个具有针对各像素分离的形状，其中一对位相差像素的光电转换单元具有不同的光电转换区域。
(15)一种固态成像元件，包括位相差像素，所述位相差像素包括在半导体基板内形成的无机光电转换单元和配置在光入射面侧的半导体基板上侧的有机光电转换单元，所述有机光电转换单元包括有机光电转换膜和夹持所述有机光电转换膜的上部电极和下部电极，并且所述上部电极和下部电极中的至少一个具有针对各像素分离的形状，其中一对位相差像素的无机光电转换单元具有不同的光电转换区域。
(16)如(15)所述的固态成像元件，其中所述位相差像素还包括在所述半导体基板和所述有机光电转换单元之间的构造成遮住所述无机光电转换单元的一部分的遮光膜，和所述成对的位相差像素具有不同配置的遮光膜。
(17)如(15)所述的固态成像元件，其中成对的位相差像素的无机光电转换单元在不同的位置形成。
(18)如(15)～(17)中任一项所述的固态成像元件，其中所述有机光电转换膜构造成光电转换绿色波长光。
(19)如(15)～(18)中任一项所述的固态成像元件，其中所述无机光电转换单元构造成光电转换红色和蓝色波长光中的至少一种。
(20)如(15)～(17)中任一项所述的固态成像元件，其中所述有机光电转换膜能够光电转换红色、绿色和蓝色波长光。
(21)如(20)所述的固态成像元件，其中红色、绿色或蓝色滤色器设置在所述有机光电转换膜的上侧，和所述有机光电转换膜构造成光电转换已经通过所述滤色器的光。
(22)如(15)～(17)、(20)和(21)中任一项所述的固态成像元件，其中所述无机光电转换单元构造成光电转换红外光。
(23)如(15)～(22)中任一项所述的固态成像元件，还包括在所述有机光电转换单元上侧的高折射率层。
(24)一种固态成像元件的制造方法，包括：形成位相差像素，所述位相差像素包括在半导体基板内形成的无机光电转换单元和配置在光入射面侧的半导体基板上侧的有机光电转换单元，使得一对位相差像素的无机光电转换单元具有不同的光电转换区域，所述有机光电转换单元包括有机光电转换膜和夹持所述有机光电转换膜的上部电极和下部电极，并且所述上部电极和下部电极中的至少一个具有针对各像素分离的形状。
(25)一种电子设备，包括：固态成像元件，所述固态成像元件包括位相差像素，所述位相差像素包括在半导体基板内形成的无机光电转换单元和配置在光入射面侧的半导体基板上侧的有机光电转换单元，所述有机光电转换单元包括有机光电转换膜和夹持所述有机光电转换膜的上部电极和下部电极，并且所述上部电极和下部电极中的至少一个具有针对各像素分离的形状，其中一对位相差像素的无机光电转换单元具有不同的光电转换区域。
(26)一种固态成像元件，包括：
具有第一和第二位相差检测用像素的位相差检测用像素对，第一和第二位相差检测用像素的各位相差检测用像素包括配置在半导体基板上侧的第一光电转换单元和配置在所述半导体基板内的第二光电转换单元，其中第一光电转换单元包括夹设在上部电极和下部电极之间的第一光电转换膜。
(27)如(26)所述的固态成像元件，其中第一位相差检测用像素的光电转换单元的大部分位于第一位相差检测用像素的第二光电转换单元的左部的上方，并且第二位相差检测用像素的光电转换单元的大部分位于第一位相差检测用像素的第二光电转换单元的右部的上方。
(28)如(26)和(27)中任一项所述的固态成像元件，还包括设置在第一和第二位相差检测用像素中至少一个的第一光电转换单元的两个光电转换区域之间的绝缘膜。
(29)如(28)所述的固态成像元件，其中第一光电转换单元的两个区域中的第一个位于第一位相差检测用像素的第二光电转换单元的左部的上方。
(30)如(26)～(29)中任一项所述的固态成像元件，其中第一光电转换膜包括有机光电转换膜。
(31)如(26)～(30)中任一项所述的固态成像元件，其中第二光电转换单元包括设置在所述半导体基板内的无机光电转换膜。
(32)如(26)～(31)中任一项所述的固态成像元件，其中第一和第二位相差检测用像素均包括构造成从第一光电转换单元累积电荷的浮动扩散区域，所述浮动扩散区域位于所述半导体基板内。
(33)如(26)～(32)中任一项所述的固态成像元件，其中在第一和第二位相差检测用像素中的下部电极的一部分连接到预定电位的半导体区域。
(35)如(34)所述的固态成像元件，其中所述预定电位是接地(GND)电位。
(36)如(26)、(27)和/或(30)～(32)中任一项所述的固态成像元件，其中
在第一位相差检测用像素的第一光电转换单元的左半区域中，所述下部电极与所述光电转换膜接触，
在第一位相差检测用像素的第一光电转换单元的右半区域中，所述下部电极未与所述光电转换膜接触，
在第二位相差检测用像素的第一光电转换单元的右半区域中，所述下部电极与所述光电转换膜接触，和
在第二位相差检测用像素的第一光电转换单元的左半区域中，所述下部电极未与所述光电转换膜接触。
(37)如(36)所述的固态成像元件，其中
在第一位相差检测用像素的第一光电转换单元的右半区域中，所述下部电极与层间膜接触，和
在第二位相差检测用像素的第一光电转换单元的左半区域中，所述下部电极与层间膜接触。
(38)如(26)所述的固态成像元件，其中第二光电转换单元占据第一位相差检测用像素的左半部分，和其中第二光电转换单元占据第二位相差检测用像素的右半部分。
(39)如(26)和/或(38)所述的固态成像元件，还包括图像生成用像素，所述图像生成用像素包括配置在所述半导体基板上侧并构造成光电转换第一波长的光的第一光电转换单元和配置在所述半导体基板内并构造成光电转换第二波长的光的第二光电转换单元，
其中第一和第二位相差检测用像素的第二光电转换单元小于所述图像生成用像素的第二光电转换单元。
(40)如(26)～(39)中任一项所述的固态成像元件，还包括多个图像生成用像素和多个位相差检测用像素，其中所述上部电极是所述多个图像生成用像素和所述多个位相差检测用像素共用的，和其中所述下部电极不是所述多个图像生成用像素和所述多个位相差检测用像素共用的。
(41)如(26)～(40)中任一项所述的固态成像元件，其中第一和第二位相差检测用像素均包括构造成光电转换第三波长的光的第三光电转换单元，其中第三光电转换单元位于第二光电转换单元下方。
(42)如(26)～(41)中任一项所述的固态成像元件，其中第一光电转换单元光电转换绿色光，第二光电转换单元光电转换蓝色光，和第三光电转换单元光电转换红色光。
(43)如(26)～(42)中任一项所述的固态成像元件，还包括配置在第一和第二位相差检测用像素之间的遮光膜。
(44)如(43)所述的固态成像元件，其中所述遮光膜经由导电性插塞和金属配线将在第一光电转换单元中累积的电荷转移到浮动扩散区域。
(45)一种电子设备，包括：
固态成像元件，所述固态成像元件包括具有第一和第二位相差检测用像素的位相差检测用像素对，第一和第二位相差检测用像素的各位相差检测用像素包括配置在半导体基板上侧的第一光电转换单元和配置在所述半导体基板内的第二光电转换单元，其中第一光电转换单元包括夹设在上部电极和下部电极之间的第一光电转换膜；和
构造成接收入射光并在所述固态成像元件的成像面上形成图像的光学单元。
(46)一种制造固态成像装置的方法，所述方法包括：
在半导体基板内形成多个第一光电转换单元，第一光电转换单元构造成光电转换第一波长的光；和
在所述半导体基板上方形成多个第二光电转换单元，其中所述多个第二光电转换单元构造成光电转换第二波长的光。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明所附的权利要求书或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合以及改变。
[附图标记列表]
1固态成像元件2像素
2X正常像素2P位相差像素
3像素阵列单元12半导体基板
PD1，PD2光电二极管41～43半导体区域
52有机光电转换膜53a下部电极
53b上部电极53c下部电极
56高折射率层57片上透镜
71下部电极81层间膜
91有机光电转换膜92滤色器
101遮光膜111，112半导体区域
121遮光膜PD3光电二极管
131，141半导体区域300成像装置
302固态成像元件

Claims (20)

1.一种固态成像元件，包括：
具有第一和第二位相差检测用像素的位相差检测用像素对，第一和第二位相差检测用像素的各位相差检测用像素包括配置在半导体基板上侧的第一光电转换单元和配置在所述半导体基板内的第二光电转换单元，其中第一光电转换单元包括夹设在上部电极和下部电极之间的第一光电转换膜。
2.如权利要求1所述的固态成像元件，其中第一位相差检测用像素的光电转换单元的大部分位于第一位相差检测用像素的第二光电转换单元的左部的上方，并且第二位相差检测用像素的光电转换单元的大部分位于第一位相差检测用像素的第二光电转换单元的右部的上方。
3.如权利要求2所述的固态成像元件，还包括设置在第一和第二位相差检测用像素中至少一个的第一光电转换单元的两个光电转换区域之间的绝缘膜。
4.如权利要求3所述的固态成像元件，其中第一光电转换单元的两个区域中的第一个位于第一位相差检测用像素的第二光电转换单元的左部的上方。
5.如权利要求2所述的固态成像元件，其中第一光电转换膜包括有机光电转换膜。
6.如权利要求5所述的固态成像元件，其中第二光电转换单元包括设置在所述半导体基板内的无机光电转换膜。
7.如权利要求2所述的固态成像元件，其中第一和第二位相差检测用像素均包括构造成从第一光电转换单元累积电荷的浮动扩散区域，所述浮动扩散区域位于所述半导体基板内。
8.如权利要求2所述的固态成像元件，其中在第一和第二位相差检测用像素中的下部电极的一部分连接到预定电位的半导体区域。
9.如权利要求8所述的固态成像元件，其中所述预定电位是接地(GND)电位。
10.如权利要求2所述的固态成像元件，其中
在第一位相差检测用像素的第一光电转换单元的左半区域中，所述下部电极与所述光电转换膜接触，
在第一位相差检测用像素的第一光电转换单元的右半区域中，所述下部电极未与所述光电转换膜接触，
在第二位相差检测用像素的第一光电转换单元的右半区域中，所述下部电极与所述光电转换膜接触，和
在第二位相差检测用像素的第一光电转换单元的左半区域中，所述下部电极未与所述光电转换膜接触。
11.如权利要求10所述的固态成像元件，其中
在第一位相差检测用像素的第一光电转换单元的右半区域中，所述下部电极与层间膜接触，和
在第二位相差检测用像素的第一光电转换单元的左半区域中，所述下部电极与层间膜接触。
12.如权利要求1所述的固态成像元件，其中第二光电转换单元占据第一位相差检测用像素的左半部分，和其中第二光电转换单元占据第二位相差检测用像素的右半部分。
13.如权利要求12所述的固态成像元件，还包括图像生成用像素，所述图像生成用像素包括配置在所述半导体基板上侧并构造成光电转换第一波长的光的第一光电转换单元和配置在所述半导体基板内并构造成光电转换第二波长的光的第二光电转换单元，
其中第一和第二位相差检测用像素的第二光电转换单元小于所述图像生成用像素的第二光电转换单元。
14.如权利要求1所述的固态成像元件，还包括多个图像生成用像素和多个位相差检测用像素，其中所述上部电极是所述多个图像生成用像素和所述多个位相差检测用像素共用的，和其中所述下部电极不是所述多个图像生成用像素和所述多个位相差检测用像素共用的。
15.如权利要求1所述的固态成像元件，其中第一和第二位相差检测用像素均包括构造成光电转换第三波长的光的第三光电转换单元，其中第三光电转换单元位于第二光电转换单元下方。
16.如权利要求15所述的固态成像元件，其中第一光电转换单元光电转换绿色光，第二光电转换单元光电转换蓝色光，和第三光电转换单元光电转换红色光。
17.如权利要求1所述的固态成像元件，还包括配置在第一和第二位相差检测用像素之间的遮光膜。
18.如权利要求17所述的固态成像元件，其中所述遮光膜经由导电性插塞和金属配线将在第一光电转换单元中累积的电荷转移到浮动扩散区域。
19.一种电子设备，包括：
固态成像元件，所述固态成像元件包括具有第一和第二位相差检测用像素的位相差检测用像素对，第一和第二位相差检测用像素的各位相差检测用像素包括配置在半导体基板上侧的第一光电转换单元和配置在所述半导体基板内的第二光电转换单元，其中第一光电转换单元包括夹设在上部电极和下部电极之间的第一光电转换膜；和
构造成接收入射光并在所述固态成像元件的成像面上形成图像的光学单元。
20.一种制造固态成像装置的方法，所述方法包括：
在半导体基板内形成多个第一光电转换单元，第一光电转换单元构造成光电转换第一波长的光；和
在所述半导体基板上方形成多个第二光电转换单元，其中所述多个第二光电转换单元构造成光电转换第二波长的光。
CN201480029010.6A 2013-09-02 2014-08-26 固态成像元件、其制造方法和电子设备 Active CN105229791B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013181248A JP6108172B2 (ja) 2013-09-02 2013-09-02 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
JP2013-181248 2013-09-02
PCT/JP2014/004381 WO2015029425A1 (en) 2013-09-02 2014-08-26 Solid-state imaging element, production method thereof, and electronic device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105229791A true CN105229791A (zh) 2016-01-06
CN105229791B CN105229791B (zh) 2019-06-07

Family

ID=51539307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480029010.6A Active CN105229791B (zh) 2013-09-02 2014-08-26 固态成像元件、其制造方法和电子设备

Country Status (5)

Country Link
US (5) US9882154B2 (zh)
JP (1) JP6108172B2 (zh)
KR (4) KR102568441B1 (zh)
CN (1) CN105229791B (zh)
WO (1) WO2015029425A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107078147A (zh) * 2014-11-05 2017-08-18 索尼半导体解决方案公司 固态摄像元件、固态摄像元件的制造方法和电子装置
CN107112339A (zh) * 2015-02-09 2017-08-29 索尼半导体解决方案公司 摄像器件和电子装置
CN108701705A (zh) * 2016-03-15 2018-10-23 索尼公司 固态成像元件及其制造方法和电子设备
CN109302565A (zh) * 2018-11-12 2019-02-01 德淮半导体有限公司 图像传感器及其制造方法
CN111052736A (zh) * 2017-08-22 2020-04-21 索尼半导体解决方案公司 固态摄像元件、固态摄像元件的制造方法和电子设备
CN111201603A (zh) * 2017-10-04 2020-05-26 索尼半导体解决方案公司 固态摄像元件和电子设备
US10692904B2 (en) 2015-03-13 2020-06-23 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state image sensing device, drive method, and electronic apparatus

Families Citing this family (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012238648A (ja) * 2011-05-10 2012-12-06 Sony Corp 固体撮像装置及び電子機器
WO2014208047A1 (ja) * 2013-06-24 2014-12-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
JP6108172B2 (ja) 2013-09-02 2017-04-05 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
JP6521586B2 (ja) * 2014-07-31 2019-05-29 キヤノン株式会社 固体撮像素子および撮像システム
JP2016058451A (ja) * 2014-09-05 2016-04-21 キヤノン株式会社 センサおよびカメラ
US9973678B2 (en) 2015-01-14 2018-05-15 Invisage Technologies, Inc. Phase-detect autofocus
US20170373107A1 (en) * 2015-01-29 2017-12-28 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state image sensing device and electronic device
JP6536126B2 (ja) * 2015-03-31 2019-07-03 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
JP6595804B2 (ja) * 2015-05-27 2019-10-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および撮像装置
WO2016194620A1 (ja) * 2015-06-01 2016-12-08 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置および電子機器
JP2017011002A (ja) * 2015-06-18 2017-01-12 ソニー株式会社 撮像素子、電子機器
US10522582B2 (en) * 2015-10-05 2019-12-31 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging apparatus
JP6725231B2 (ja) * 2015-10-06 2020-07-15 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、および電子装置
JP6706482B2 (ja) * 2015-11-05 2020-06-10 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置および電子機器
US9832399B2 (en) * 2016-01-29 2017-11-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor and method for manufacturing the same
TWI756207B (zh) * 2016-03-01 2022-03-01 日商新力股份有限公司 成像元件、堆疊型成像元件、固態成像裝置及用於固態成像裝置之驅動方法
JP6780421B2 (ja) 2016-03-01 2020-11-04 ソニー株式会社 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置、並びに、固体撮像装置の駆動方法
EP3439037B1 (en) * 2016-03-31 2023-05-10 Sony Group Corporation Solid-state imaging element and electronic device
US10063763B2 (en) 2016-07-07 2018-08-28 Tdk Taiwan Corp. Camera module
JP2018056517A (ja) * 2016-09-30 2018-04-05 株式会社ニコン 撮像素子および焦点調節装置
US11251218B2 (en) * 2016-10-20 2022-02-15 Invisage Technologies, Inc. Image sensors with enhanced wide-angle performance
WO2018075581A1 (en) 2016-10-20 2018-04-26 Invisage Technologies, Inc. Noise mitigation in image sensors with selectable row readout
JP6926450B2 (ja) * 2016-11-22 2021-08-25 ソニーグループ株式会社 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置
JP2018093052A (ja) * 2016-12-02 2018-06-14 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
US11282884B2 (en) 2016-12-14 2022-03-22 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging device and method for producing the same, and electronic device
KR102619669B1 (ko) * 2016-12-30 2023-12-29 삼성전자주식회사 이미지 센서
KR102576338B1 (ko) 2017-01-04 2023-09-07 삼성전자주식회사 이미지 센서
KR102577261B1 (ko) * 2017-01-09 2023-09-11 삼성전자주식회사 이미지 센서, 이미지 센서 제조 방법
KR102652981B1 (ko) 2017-01-16 2024-04-02 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP7193907B2 (ja) * 2017-01-23 2022-12-21 キヤノン株式会社 固体撮像装置
WO2018169009A1 (ja) * 2017-03-16 2018-09-20 シャープ株式会社 撮像装置およびｘ線撮像装置
KR102412617B1 (ko) 2017-05-10 2022-06-23 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP2019012968A (ja) 2017-06-30 2019-01-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置、及び電子機器
CN109300923B (zh) * 2017-07-25 2023-11-17 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
JP7171199B2 (ja) * 2017-08-03 2022-11-15 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置、及び電子機器
JP2019040897A (ja) 2017-08-22 2019-03-14 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子及び電子機器
JP2019041018A (ja) 2017-08-25 2019-03-14 ソニー株式会社 撮像素子、積層型撮像素子及び固体撮像装置
KR102510520B1 (ko) * 2017-10-31 2023-03-15 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP2019114576A (ja) * 2017-12-20 2019-07-11 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光電変換素子および固体撮像装置
KR20190094580A (ko) * 2018-02-05 2019-08-14 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 전자 장치
KR102506885B1 (ko) 2018-02-27 2023-03-06 삼성전자주식회사 이미지 센서
KR102564457B1 (ko) * 2018-04-02 2023-08-07 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 제조방법
KR102632442B1 (ko) * 2018-05-09 2024-01-31 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 전자 장치
CN109119434A (zh) * 2018-08-31 2019-01-01 上海华力集成电路制造有限公司 一种像素结构及其制造方法
JP2022002229A (ja) * 2018-09-05 2022-01-06 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置、および撮像素子
KR102498503B1 (ko) 2018-09-05 2023-02-09 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP2020113573A (ja) * 2019-01-08 2020-07-27 キヤノン株式会社 光電変換装置
KR20200108133A (ko) * 2019-03-06 2020-09-17 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이미징 장치
KR20210012437A (ko) * 2019-07-25 2021-02-03 삼성전자주식회사 자동 초점 이미지 센서의 픽셀 어레이 및 이를 포함하는 자동 초점 이미지 센서
CN112466894A (zh) * 2019-09-06 2021-03-09 世界先进积体电路股份有限公司 半导体装置及其形成方法
JP6876109B2 (ja) * 2019-10-01 2021-05-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および撮像装置
KR20210053412A (ko) * 2019-11-01 2021-05-12 삼성전자주식회사 이미지 센서
WO2021085227A1 (ja) * 2019-11-01 2021-05-06 ソニー株式会社 光電変換素子および撮像素子
US11271024B2 (en) * 2019-12-09 2022-03-08 Vanguard International Semiconductor Corporation Semiconductor device and method for forming the same
WO2021157468A1 (ja) * 2020-02-05 2021-08-12 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光電変換素子および撮像素子
JP2021136416A (ja) * 2020-02-28 2021-09-13 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 センサ素子およびセンサ装置
JP7022174B2 (ja) * 2020-06-25 2022-02-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子、および電子装置
KR20220010891A (ko) * 2020-07-20 2022-01-27 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 전자 장치
US20230337445A1 (en) * 2020-09-17 2023-10-19 Sony Semiconductor Solutions Corporation Photoelectric conversion element and imaging device
CN116941040A (zh) * 2021-03-12 2023-10-24 索尼半导体解决方案公司 成像设备和测距系统
TWI771149B (zh) * 2021-08-13 2022-07-11 友達光電股份有限公司 指紋感測裝置
US20230073737A1 (en) * 2021-09-03 2023-03-09 Visera Technologies Company Limited Solid-state image sensor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101794797A (zh) * 2009-01-08 2010-08-04 索尼公司 图像拾取元件和图像拾取设备
US20110109776A1 (en) * 2009-11-10 2011-05-12 Fujifilm Corporation Imaging device and imaging apparatus
US20130182173A1 (en) * 2012-01-13 2013-07-18 Nikon Corporation Solid-state imaging device and electronic camera

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4961111B2 (ja) * 2005-02-28 2012-06-27 富士フイルム株式会社 光電変換膜積層型固体撮像素子とその製造方法
JP4839008B2 (ja) * 2005-03-28 2011-12-14 富士フイルム株式会社 単板式カラー固体撮像素子
US7755123B2 (en) * 2007-08-24 2010-07-13 Aptina Imaging Corporation Apparatus, system, and method providing backside illuminated imaging device
JP2009099817A (ja) 2007-10-18 2009-05-07 Nikon Corp 固体撮像素子
JP5455397B2 (ja) * 2009-03-02 2014-03-26 キヤノン株式会社 光学機器
JP5564847B2 (ja) * 2009-07-23 2014-08-06 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP5503209B2 (ja) * 2009-07-24 2014-05-28 キヤノン株式会社 撮像素子及び撮像装置
JP5509846B2 (ja) * 2009-12-28 2014-06-04 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP2011176715A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Nikon Corp 裏面照射型撮像素子および撮像装置
JP5533046B2 (ja) * 2010-03-05 2014-06-25 ソニー株式会社 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置の駆動方法、及び電子機器
JP5333493B2 (ja) * 2011-03-22 2013-11-06 株式会社ニコン 裏面照射型撮像素子および撮像装置
JP5563166B2 (ja) 2011-08-30 2014-07-30 富士フイルム株式会社 固体撮像装置及びデジタルカメラ
JP2013135123A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Sony Corp 半導体装置、半導体装置の製造方法、固体撮像装置および電子機器
WO2014208047A1 (ja) * 2013-06-24 2014-12-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
JP6108172B2 (ja) 2013-09-02 2017-04-05 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101794797A (zh) * 2009-01-08 2010-08-04 索尼公司 图像拾取元件和图像拾取设备
US20110109776A1 (en) * 2009-11-10 2011-05-12 Fujifilm Corporation Imaging device and imaging apparatus
US20130182173A1 (en) * 2012-01-13 2013-07-18 Nikon Corporation Solid-state imaging device and electronic camera

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107078147A (zh) * 2014-11-05 2017-08-18 索尼半导体解决方案公司 固态摄像元件、固态摄像元件的制造方法和电子装置
CN113206118A (zh) * 2014-11-05 2021-08-03 索尼半导体解决方案公司 固态摄像元件、固态摄像元件的制造方法和电子装置
US11217620B2 (en) 2014-11-05 2022-01-04 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state image sensor for phase difference detection, method of manufacturing the same, and electronic device
CN107112339A (zh) * 2015-02-09 2017-08-29 索尼半导体解决方案公司 摄像器件和电子装置
US10692904B2 (en) 2015-03-13 2020-06-23 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state image sensing device, drive method, and electronic apparatus
CN108701705A (zh) * 2016-03-15 2018-10-23 索尼公司 固态成像元件及其制造方法和电子设备
CN108701705B (zh) * 2016-03-15 2022-11-18 索尼公司 固态成像元件及其制造方法和电子设备
CN111052736A (zh) * 2017-08-22 2020-04-21 索尼半导体解决方案公司 固态摄像元件、固态摄像元件的制造方法和电子设备
US11240450B2 (en) 2017-08-22 2022-02-01 Sony Semiconductor Solutions Corporation Solid-state imaging element, method for manufacturing solid-state imaging element, and electronic apparatus
CN111201603A (zh) * 2017-10-04 2020-05-26 索尼半导体解决方案公司 固态摄像元件和电子设备
CN111201603B (zh) * 2017-10-04 2023-10-24 索尼半导体解决方案公司 固态摄像元件和电子设备
CN109302565A (zh) * 2018-11-12 2019-02-01 德淮半导体有限公司 图像传感器及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10566557B2 (en) 2020-02-18
KR20220066188A (ko) 2022-05-23
US20160293873A1 (en) 2016-10-06
US20190013489A1 (en) 2019-01-10
CN105229791B (zh) 2019-06-07
US11233210B2 (en) 2022-01-25
JP6108172B2 (ja) 2017-04-05
US20220181567A1 (en) 2022-06-09
US20240049484A1 (en) 2024-02-08
KR20230122179A (ko) 2023-08-22
US9882154B2 (en) 2018-01-30
KR102327240B1 (ko) 2021-11-17
KR102398120B1 (ko) 2022-05-16
KR20160051687A (ko) 2016-05-11
KR102568441B1 (ko) 2023-08-21
KR20210135651A (ko) 2021-11-15
US20160133865A1 (en) 2016-05-12
US11839094B2 (en) 2023-12-05
JP2015050331A (ja) 2015-03-16
WO2015029425A1 (en) 2015-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105229791A (zh) 固态成像元件、其制造方法和电子设备
JP7301936B2 (ja) 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
CN106068563B (zh) 固态成像装置、固态成像装置的制造方法和电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant