CN111508984B - 固体图像传感器、固体图像传感器制造方法和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固体摄像器件，其包括：相位检测光电二极管，具有光接收表面；遮光膜，覆盖相位检测光电二极管的光接收表面的一部分；摄像光电二极管，摄像光电二极管与相位检测光电二极管相邻，并具有光接收表面；第一彩色滤光片，第一彩色滤光片位于摄像光电二极管上方；吸光膜，吸光膜被设置成位于相位检测光电二极管上方；以及片上透镜，片上透镜形成于第一彩色滤光片上，其中，吸光膜被设置成位于遮光膜上方，吸光膜被形成为具有使得越靠近片上透镜的位置越具有更宽的空间的形状。根据本申请，在向遮光膜上入射的光可靠地在吸光膜中被吸收的同时，向光电二极管上入射的光没有照射到吸光膜上。

Description

固体图像传感器、固体图像传感器制造方法和电子设备
本申请是申请日为2014年07月17日、申请号为201480040757.1(对应的国际申请号为PCT/JP2014/003786)、且发明名称为“固体图像传感器、固体图像传感器制造方法和电子设备”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及固体图像传感器、固体图像传感器制造方法和电子设备，具体涉及能够抑制相位检测像素处的由于遮光膜而导致的不必要反射的固体摄像器件、固体摄像器件制造方法和电子设备。
相关申请案
本申请要求2013年7月25日提交的日本优先权专利申请JP2013-154458的优先权，且在法律准许的程度内将该日本优先权专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
已经开发出了这样的电子设备：其中，相位检测像素被设置在以二维矩阵的方式布置着的多个像素的一部分中(例如，文献PTL 1)。在相位检测像素中，光接收区域的一部分被遮光膜遮挡，且透镜焦点偏差能够根据从相位检测像素输出的信号而被检测出来。
引用列表
专利文献
PTL 1：日本专利申请特开JP 2010-160313A
发明内容
要解决的技术问题
然而，当相位检测像素的遮光膜由具有高反射率的金属构成时，照射在遮光膜上的光发生散射，并且该光会与相邻像素混色且会散射到透镜镜筒中。结果，可能出现眩光(flare)或红球重影(red-ball ghost)。
而且，当散射光向相位检测像素的光电二极管上入射时，本来应当被遮挡住的光经历了光电转换，且因此相位差会被减小。当相位差被减小时，利用相位差检测而实现的AF(自动聚焦)控制精度就降低，且电子设备的聚焦速度可能受到影响。
本发明克服了前述的技术问题，且在相位检测像素中抑制了由于遮光膜而造成的不必要反射。
解决技术问题所采取的技术方案
根据本发明的第一方面，提供一种固体摄像器件，其包括：相位检测光电二极管，所述相位检测光电二极管具有光接收表面；遮光膜，所述遮光膜覆盖所述相位检测光电二极管的所述光接收表面的一部分；摄像光电二极管，所述摄像光电二极管与所述相位检测光电二极管相邻，并具有光接收表面；第一彩色滤光片，所述第一彩色滤光片位于所述摄像光电二极管上方；吸光膜，所述吸光膜被设置成位于所述相位检测光电二极管上方；以及片上透镜，所述片上透镜形成于所述第一彩色滤光片上，其中，所述吸光膜被设置成位于所述遮光膜上方，其中，所述吸光膜被形成为具有使得越靠近所述片上透镜的位置越具有更宽的空间的形状。
根据本发明的第二方面，提供一种电子设备，其包括固体摄像器件，所述固体摄像器件包括：第一相位检测光电二极管，所述第一相位检测光电二极管具有光接收表面；第一遮光膜，所述第一遮光膜覆盖所述光接收表面的一部分；摄像光电二极管，所述摄像光电二极管与所述第一相位检测光电二极管相邻，具有光接收表面；第一彩色滤光片，所述第一彩色滤光片位于所述摄像光电二极管上方；第一吸光膜，所述第一吸光膜被设置成位于所述第一相位检测光电二极管上方；片上透镜，所述片上透镜形成于所述第一彩色滤光片上，其中，所述第一吸光膜被设置成位于所述第一遮光膜上方，其中，所述第一吸光膜被形成为具有使得越靠近所述片上透镜的位置越具有更宽的空间的形状。
根据本发明的第三方面，提供一种固体摄像器件制造方法，所述方法包括：形成相位检测光电二极管；形成遮光膜，所述遮光膜覆盖所述相位检测光电二极管的光接收表面的一部分；形成摄像光电二极管，所述摄像光电二极管与所述相位检测光电二极管相邻，并具有光接收表面；在所述摄像光电二极管上方形成第一彩色滤光片；在所述相位检测光电二极管上方形成吸光膜；以及在所述第一彩色滤光片上形成片上透镜，其中，所述吸光膜被设置成位于所述遮光膜上方，其中，所述吸光膜被形成为具有使得越靠近所述片上透镜的位置越具有更宽的空间的形状。
根据本发明的第四方面，一种固体摄像器件包括：相位检测光电二极管，其具有光接收表面；遮光膜，其覆盖所述相位检测光电二极管的所述光接收表面的一部分；以及吸光膜，其被设置成位于所述相位检测光电二极管上方，其中所述吸光膜被设置成位于所述遮光膜上方。
根据本发明的第五方面，一种电子设备包括固体摄像器件，所述固体摄像器件包括：第一相位检测光电二极管，所述第一相位检测光电二极管具有光接收表面；第一遮光膜，其覆盖所述光接收表面的一部分；以及第一吸光膜，其被设置成位于所述第一相位检测光电二极管上方，其中所述第一吸光膜被设置成位于所述第一遮光膜上方。
根据本发明的第六方面，一种固体摄像器件制造方法包括：形成相位检测光电二极管；形成遮光膜，所述遮光膜覆盖所述相位检测光电二极管的光接收表面的一部分；以及在所述相位检测光电二极管上方形成吸光膜，其中所述吸光膜被设置成位于所述遮光膜上方。
所述固体摄像器件和所述电子设备可以是单独的装置，或者可以是被并入另一个装置中的模块。
本发明的有益效果
根据本发明的第一方面到第六方面，能够抑制相位检测像素中的由于遮光膜而造成的不必要反射。
附图说明
图1是图示了根据本发明的固体图像传感器的示意性构造的图。
图2是只图示了像素阵列部的图。
图3是摄像像素和相位检测像素的截面构造图。
图4是一般的摄像像素和相位检测像素的截面构造图。
图5A和图5B是用于说明图1中的相位检测像素的像素结构与一般的像素结构之间的差别的图。
图6A到图6F是用于说明摄像像素和相位检测像素的制造方法的图。
图7A到图7C是图示了相位检测像素的第二实施例到第四实施例的图。
图8A和图8B是图示了相位检测像素的第五实施例和第六实施例的图。
图9A和图9B是用于说明在相位检测像素的第六实施例中的需要注意的关注点的图。
图10是用于说明在相位检测像素的第六实施例中的需要注意的关注点的图。
图11是用于说明在相位检测像素的第六实施例中的需要注意的关注点的图。
图12A和图12B是用于说明遮光膜与吸光膜之间的重叠量的图。
图13A和图13B是图示了第五实施例和第六实施例中的相位检测像素的变形例的图。
图14是用于说明根据本发明的相位检测像素的构造的图。
图15A到图15C是图示了相位检测像素的第七实施例到第九实施例的图。
图16是用于说明已经执行了出射光瞳校正的像素阵列部的构造的图。
图17A和图17B是用于说明已经执行了出射光瞳校正的像素阵列部的构造的图。
图18A到图18C是图示了遮光膜的布置示例的图。
图19是图示了根据本发明的摄像装置的构造示例的框图。
图20是图示了根据本发明的摄像装置的另一个构造示例的框图。
图21是图示了根据本发明的固体图像传感器的基本构造示例的图。
图22是图示了作为根据本发明的摄像装置的数码单反相机的构造示例的前视图。
图23是图示了其中并入有本发明的固体图像传感器的胶囊内视镜的截面构造的图。
图24是图示了包括本发明的固体图像传感器的智能电话的构造示例的图。
具体实施方式
以下，将会说明用来实施本发明的实施方式(以下称为实施例)。将会按照下列顺序做出说明。
1.固体图像传感器的示意性构造示例
2.相位检测像素的第一实施例(包括吸光膜的构造)
3.相位检测像素的第二实施例到第四实施例(包括吸光膜和白色滤光片的构造)
4.相位检测像素的第五实施例和第六实施例(包括相邻的彩色滤光片的构造)
5.相位检测像素的第七实施例至第九实施例(包括吸光膜和彩色滤光片的构造)
6.固体图像传感器的出射光瞳校正的示例
7.遮光膜的布置示例
8.电子设备的应用示例
1.固体图像传感器的示意性构造示例
图1是根据本发明的固体图像传感器的示意性构造。
图1中的固体图像传感器1在使用硅(Si)作为半导体的半导体基板12中包括像素阵列部3和周边电路部，在像素阵列部3中以二维阵列的方式布置有像素2，所述周边电路部处于像素阵列部3的周边中。在所述周边电路部中包括垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7和控制电路8等。
在像素阵列部3中，以二维矩阵的方式布置着的像素2包括用于生成图像生成用信号的摄像像素2A和用于生成焦点检测用信号的相位检测像素2B。下面将说明摄像像素2A与相位检测像素2B之间的差别。
像素2包括作为光电转换元件的光电二极管且包括多个像素晶体管(例如，所谓的金属氧化物半导体(MOS：Metal Oxide Semiconductor)晶体管)。所述多个像素晶体管是由包括例如传输晶体管、选择晶体管、复位晶体管和放大晶体管的四个MOS晶体管构造而成。
而且，像素2能够具有像素共用结构。像素共用结构是由多个光电二极管、多个传输晶体管、被共用的一个浮动扩散部(浮动扩散区域)和被共用的两个其他的像素晶体管构造而成。即，在共用像素中，构成多个单位像素的所述多个光电二极管和所述多个传输晶体管共用两个其他的像素晶体管。
控制电路8接收输入时钟和用于指示操作模式等的数据，且输出诸如固体图像传感器1的内部信息等数据。即，控制电路8基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟而生成时钟信号和控制信号，所述时钟信号充当垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6的操作的基准。控制电路8然后将所生成的时钟信号或控制信号输出至垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6等。
垂直驱动电路4是由例如移位寄存器构造而成。垂直驱动电路4选择像素驱动线10，提供脉冲以驱动所选择的像素驱动线10的像素2，且以每行为单位来驱动像素2。即，垂直驱动电路4对像素阵列部3中的像素2沿垂直方向以每行为单位按顺序执行选择和扫描，且通过垂直信号线9把像素信号提供给列信号处理电路5，所述像素信号基于在各像素2的光电转换部中生成的与所接收的光量对应的信号电荷。
列信号处理电路5被布置于像素2的每一列中，且针对从一行中的像素2输出的信号以各像素列的方式执行诸如噪声消除等信号处理。例如，列信号处理电路5执行诸如用于除去像素所固有的固定模式噪声的相关双采样(CDS：Correlated Double Sampling)和AD转换等信号处理。
水平驱动电路6是由例如移位寄存器构造而成。水平驱动电路6通过顺序地输出水平扫描脉冲而顺序地选择各个列信号处理电路5，且将像素信号从各个列信号处理电路5输出至水平信号线11。
输出电路7针对从列信号处理电路5经由水平信号线11顺序地提供过来的信号执行信号处理，且输出处理后的信号。输出电路7可以只执行例如缓冲，或可以执行黑电平调节、列差异校正和各种类型的数字信号处理等。输入/输出端子13与外部交换信号。
如上所述而被构造的固体图像传感器1是被称为列型A/D系统的CMOS图像传感器，在该列型A/D系统中，执行CDS处理和A/D转换处理的列信号处理电路5以对应于各像素列的方式而被布置着。
像素阵列部的局部放大图
图2是图示了图1中的像素阵列部3的图。
在图2的像素阵列部3中，利用黑色方块图示相位检测像素2B。图2图示了像素阵列部3中的其中只布置有摄像像素2A的区域21和其中既布置有摄像像素2A又布置有相位检测像素2B的区域22的放大图。
在区域21和区域22中，在各摄像像素2A中图示的字符“R”、“G”和“B”表示被形成于该像素中的彩色滤光片的颜色。具体地，“R”代表红色，“G”代表绿色，且“B”代表蓝色。因此，像素阵列部3的各摄像像素2A中的彩色滤光片以所谓的拜耳阵列的方式被布置着。需要注意的是，以下，其中布置有“R”滤光片的摄像像素2A可以称为R像素，其中布置有“G”滤光片的摄像像素2A可以称为G像素，且其中布置有“B”滤光片的摄像像素2A可以称为B像素。
在区域22中，用相位检测像素2B取代了在拜耳阵列中布置有“B”滤光片的摄像像素2A的一部分。
相位检测像素2B有两种类型，这两种类型包括：在例如遮挡方向是左右方向(水平方向)的情况下，其中光电二极管的光接收表面的右半部分被遮挡的类型A和其中光电二极管的光接收表面的左半部分被遮挡的类型B。这两种类型配成对，且被布置在像素阵列部3中的预定位置中。
在图2的区域22中，类型A的相位检测像素2B被显示为“PA”，且类型B的相位检测像素2B被显示为“PB”。
在来自类型A的像素信号与来自类型B的像素信号之间，由于开口部的形成位置的差别而出现了图像的偏差。根据图像的偏差，能够通过计算相位偏差量而计算离焦量(defocus amount)，然后通过调节(移动)摄像镜头来实现自动聚焦。
2.相位检测像素的第一实施例
像素的截面构造图
将参照图3来说明其中摄像像素2A和相位检测像素2B彼此相邻的图2中的区域23的截面构造。即，图3是图示了图1的固体图像传感器1中的摄像像素2A和相位检测像素2B的截面构造的图。
在固体图像传感器1中，通过针对各像素2在半导体基板12的P型(第一导电类型)半导体区域41上形成N型(第二导电类型)半导体区域42，以每个像素为单位而形成了光电二极管PD。
用于读取在光电二极管PD中累积的电荷的多个像素晶体管、由多个布线层组成的多层布线层、以及层间绝缘膜被形成于半导体基板12的表面侧(该图中的下侧)上(这些元件都没有被图示)。
由氧化硅膜或类似物制成的防反射膜(绝缘层)43被形成于半导体基板12的处于背面侧(该图中的上侧)的界面中。
遮光膜44被形成于防反射膜43的上侧的一部分上。具体地，在摄像像素2A中，遮光膜44只是被形成于防反射膜43上的像素边界上，以使得光入射到光电二极管PD的整个表面上。同时，在相位检测像素2B中，遮光膜44被形成为使得光电二极管PD的光接收表面比摄像像素2A中的光接收表面被遮挡得更多。即，在相位检测像素2B中，遮光膜44被形成为使得除了像素边界被遮挡以外光电二极管PD的光接收表面的一侧的一半部分(例如，图3中的左半侧部分)也被遮挡。在这方面，摄像像素2A具有比相位检测像素2B的光接收区域大的光接收区域。
遮光膜44可以仅仅由能够遮挡光的材料形成，且理想地由具有高的遮光性能且能够通过精细加工(例如，通过蚀刻)而被精确地处理的材料形成。遮光膜44能够由钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、钼(Mo)、镍(Ni)或类似物的金属膜形成。
彩色滤光片45被形成于摄像像素2A中的防反射膜43(包括遮光膜44)上。彩色滤光片45被形成为使得旋转地涂布了包括诸如颜料或染料等着色剂的感光树脂。在图2的区域23中，被布置于摄像像素2A中的彩色滤光片45是仅传播绿(G)光的滤光片。需要注意的是，在图2之后的下列各图中，绿(G)色滤光片45被图示为彩色滤光片45G，蓝(B)色滤光片45被图示为彩色滤光片45B。红(R)色滤光片45被图示为彩色滤光片45R。
片上透镜(微透镜)47被形成于彩色滤光片45上。片上透镜47由诸如苯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物树脂、或硅氧烷系树脂等树脂材料形成。
另一方面，吸光膜46被形成于相位检测像素2B中的遮光膜44的上侧上。吸光膜46能够由例如与彩色滤光片45的材料相同的材料形成，且如参照图2所述，在本实施例中，相位检测像素2B被布置在其中布置有“B”色滤光片的位置中，且因此吸光膜46由与蓝(B)色滤光片45的材料相同的材料形成。然后，片上透镜47被形成于没有形成遮光膜44的开口部分及吸光膜46的上侧上。
如上所述地构造出了摄像像素2A和相位检测像素2B，且固体图像传感器1是背面照射型CMOS固体图像传感器，在该背面照射型CMOS固体图像传感器中，光是从与半导体基板12的形成有像素晶体管的表面侧相反的背面侧入射的。
为了参照，图4中图示了具有一般的像素结构的摄像像素51A和相位检测像素51B的结构。在图4之后的各图中，用相同的附图标记表示与图3对应的部分，且将会重点说明与图3中的像素结构不同的部分。
摄像像素51A的像素结构与上述的固体图像传感器1中的摄像像素2A的像素结构相同。
与此相反，通过比较相位检测像素51B的像素结构和上述的固体图像传感器1中的相位检测像素2B的像素结构，图4中的相位检测像素51B具有这样的差别：在遮光膜44的上侧上没有形成吸光膜46。
将参照图5A和图5B进一步说明固体图像传感器1中的相位检测像素2B的像素结构与一般的相位检测像素51B的像素结构之间的差别。
图5A图示了图3中所示的固体图像传感器1的像素结构，且图5B图示了图4中所示的一般的像素结构。
在图5B所示的一般的相位检测像素51B中，在遮光膜44的上侧上没有形成吸光膜46，且因此入射到相位检测像素51B上的具有大的光量的光按原样照射遮光膜44。遮光膜44通常由金属膜形成，且具有高的反射率。因此，如图5B所示，具有大的光量的所述光发生散射，且入射到相邻的摄像像素51A上，并且可能有时会成为混色的原因。
而且，照射到遮光膜44上的本来应当被遮挡的光有时可能会照射到相位检测像素51B中的光电二极管PD上。在这种情况下，本来应当被遮挡的光经历了光电转换，且因此在相位差信号中出现了误差，并且利用相位差检测来实现的AF控制的精度降低。
而且，照射到遮光膜44上的光可能散射到片上透镜47外部。当照射到遮光膜44上的光散射到片上透镜47外部时，已经散射到片上透镜47外部的光在进一步存在于片上透镜47外部的光学系统的红外(IR)截止滤光片处被反射，且再次入射到光电二极管PD上，从而可能出现眩光或红球重影。
需要注意的是，在一般的相位检测像素51B中，除了没有形成一个相当于彩色滤光片45的部件的情况以外，也可以存在着形成了透明(白)色滤光片45的情况。即使在这种情况下，透明色滤光片45也不会使光减少，且因此出现了与上述相似的情形。
与此相反，在固体图像传感器1的相位检测像素2B中，吸光膜46被形成于遮光膜44上，且因此要被遮挡的入射光被吸收了，并且照射到遮光膜44上的光的光量减少了。因此，虽然遮光膜44是由具有高的反射率的金属膜构造而成，但是照射到遮光膜44上的光的散射、出现在相邻的像素中的混色和光在透镜镜筒中的散射能够被抑制，且能够减少眩光或红球重影的出现。
而且，当已经照射到遮光膜44上且已经发生散射的光入射到相位检测像素2B中的光电二极管PD上时，能够减少本来应当被遮挡的光发生光电转换及相位差被减小的风险，且因此能够提高AF控制精度或聚焦速度。
吸光膜46是由具有比防反射膜的吸光效果更大的吸光效果的材料形成。因此，当即使能够在防反射膜中防止反射、却仍存在着光在相邻的像素中或相位检测像素本身中传播的风险的时候，能够在吸光膜46中减少该风险。
如果该像素是摄像像素2A，那么相位检测像素2B被布置于其中布置有蓝(B)色滤光片45的像素位置中，且吸光膜46是由与蓝色滤光片45的材料相同的材料形成。
例如，由蓝色滤光片材料形成的吸光膜46能够比绿色滤光片材料减少更多的光。而且，已经散射到片上透镜47外部的光更容易被位于片上透镜47外部的红外截止滤光片等反射，且再次入射到光电二极管PD上。然而，蓝光的风险较低。即，已经散射到片上透镜47外部的该光不太容易再次入射到光电二极管PD上。
根据上面的优点，相位检测像素2B被布置在拜耳阵列中的蓝色滤光片45的像素位置中，且吸光膜46由与蓝色滤光片45的材料相同的材料形成。
需要注意的是，如果该像素是摄像像素2A，那么相位检测像素2B可以被布置于其中布置有绿色或红色滤光片45的像素位置中，且吸光膜46可以由绿色或红色滤光片材料形成。
而且，吸光膜46可以由包括除了绿色、红色和蓝色以外的例如黑色颜料或染料的感光树脂材料(黑色滤光片)或由红外滤光片形成。需要注意的是，如果吸光膜46是由与被用于摄像像素2A中的彩色滤光片45不同的材料形成的，那么制造工艺的数量会增加，且因此需要关注成本的增加。
像素的制造方法
接着，将参照图6A到图6F来说明摄像像素2A和相位检测像素2B的制造方法。
需要注意的是，在图6A到图6F中，为了便于图示和解释的目的，省略了半导体基板12的其上形成有光电二极管PD的表面侧上的多层布线层的图示，但是可以设有该多层布线层。
首先，如图6A所示，在半导体基板12的背面侧上依次形成防反射膜43和遮光膜44。
然后，假设按照绿(G)、蓝(B)和红(R)的顺序形成摄像像素2A中的彩色滤光片45。首先，如图6B所示，在防反射膜43和遮光膜44的上侧的整个表面上形成绿色滤光片45G。
然后，如图6C所示，通过光刻而仅在要成为G像素的区域上使抗蚀剂(未图示)形成图案，从而去除除了要成为G像素的摄像像素2A以外的绿色滤光片45G。
然后，在要成为B像素的摄像像素2A的防反射膜43和遮光膜44的上侧的整个表面上形成蓝色滤光片(未图示)。因此，如图6D所示，在相位检测像素2B的防反射膜43和遮光膜44的上侧的整个表面上也形成了兼作吸光膜46的该蓝色滤光片。然后，如图6E所示，通过光刻使除了相位检测像素2B的遮光膜44的上部以外的吸光膜46形成图案。
同样地，在要成为R像素的摄像像素2A的防反射膜43和遮光膜44的上侧的整个表面上形成红色滤光片(未图示)。
最后，如图6F所示，在摄像像素2A和相位检测像素2B两者上都形成片上透镜47。片上透镜47能够这样被形成：感光树脂材料通过光刻而受到图案化处理，且通过回流处理而被转变成透镜形状。
根据该制造方法，在要成为B像素的摄像像素2A上形成蓝色滤光片45的过程中，能够同时形成相位检测像素2B中的吸光膜46。因此，能够在不增加工艺数量的情况下形成吸光膜46。
3.相位检测像的第二实施例到第四实施例
下面将会说明相位检测像素2B的其他实施例。
透明色滤光片(以下称为白色滤光片)可以被形成为相位检测像素2B中的层，该层与摄像像素2A中的彩色滤光片45对应。
因此，图7A到图7C图示了当形成有白色滤光片时吸光膜46的布置示例。
在图3中的相位检测像素2B的像素结构被称为相位检测像素2B的第一实施例的情况下，图7A到图7C图示了相位检测像素2B的第二实施例到第四实施例。
在图7A所示的第二实施例中，白色滤光片61被形成于没有形成吸光膜46的部分上，该部分是相位检测像素2B中的变成与摄像像素2A中的彩色滤光片45为相同的层的部分中的一部分。
在图7B所示的第三实施例中，白色滤光片61被形成于相位检测像素2B中的变成与摄像像素2A中的彩色滤光片45为相同的层的部分上，且吸光膜46被形成于白色滤光片61的如下部分的上表面上：该部分是白色滤光片61和遮光膜44层叠的部分。
在图7C所示的第四实施例中，吸光膜46和白色滤光片61被形成于相位检测像素2B中的变成与摄像像素2A中的彩色滤光片45为相同的层的部分上。这里，吸光膜46被形成为覆盖遮光膜44的上表面，且白色滤光片61被形成为覆盖吸光膜46。
4.相位检测像素的第五实施例和第六实施例
图8A和图8B图示了相位检测像素2B的第五实施例和第六实施例。
图8A中的相位检测像素2B图示了这样的示例：其中，被设置于相邻的摄像像素2A上的彩色滤光片45还被设置到相位检测像素2B中的遮光膜44上从而形成第一吸光膜46-1，且与第一吸光膜46-1不同的彩色滤光片作为第二吸光膜46-2被层叠在第一吸光膜46-1上。通过层叠多个彩色滤光片来作为吸光膜46，能够实质上减少由于遮光膜44导致的光的反射。
需要注意的是，关于当多个彩色滤光片被层叠而作为吸光膜46时的颜色组合，尽管依赖于膜厚，但是如果所述组合是红和蓝，那么能够吸收几乎全部波长范围内的光。因此，例如，第一吸光膜46-1能够是红色滤光片，且其上的第二吸光膜46-2能够是蓝色滤光片。然而，其他的颜色组合也能够适用。如果相邻的摄像像素2A中的至少一个彩色滤光片45被设置作为相位检测像素2B中的吸光膜46，那么能够在不增加固体图像传感器制造过程中的工艺数量的前提下形成该固体图像传感器。
而且，如图8B所示，被设置于相邻的摄像像素2A上的彩色滤光片45还被设置到相位检测像素2B中的遮光膜44上，且吸光膜46可以由一层形成。
像图3中所示的第一实施例那样，存在着这样的优点：在其中相邻摄像像素2A中的彩色滤光片45还被设置于相位检测像素上从而充当相位检测像素2B中的吸光膜46的结构中，而不是其中相邻摄像像素2A中的彩色滤光片45和相位检测像素2B中的吸光膜46由不同颜色的彩色滤光片形成的情况下，能够避免彩色滤光片的精细处理。
具体地，在图3所示的第一实施例中，在相位检测像素2B的像素尺寸(像素宽度)是1.4μm、且相位检测像素2B中的光电二极管PD的光接收表面被遮挡了1/2的情况下，必须形成宽度大约为0.7μm的吸光膜46。如果彩色滤光片45被形成为大尺寸，那么能够抑制制造时的差异且能够稳定地制造彩色滤光片45。而且，在彩色滤光片为小尺寸时的孤立图案的情况下，剥落的风险增大了。
因此，如图8B所示，相邻摄像像素2A中的彩色滤光片45还被形成于相位检测像素2B中从而充当相位检测像素2B中的吸光膜46，由此能够抑制在制造时的差异且能够减少剥落的风险，且特别地，其在像素被微细化的情形下是有效的。
注意，当相邻摄像像素2A中的彩色滤光片45还被设置成相位检测像素2B中的吸光膜46时，需要注意下面的几点。
相位检测像素2B作为成对的类型A和类型B而被布置于像素阵列部3中，在所述类型A中，右半部分被遮光，在所述类型B中，左半部分被遮挡。如果作为吸光膜46而被设置在所述成对的相位检测像素2B上的彩色滤光片45的颜色是不同的，那么会出现缺点。
图9A和图9B图示了当相邻摄像像素2A中的彩色滤光片45被伸长过来且吸光膜46被形成时需要注意的布置示例。
例如，如图9A所示，假设如下情况：其中右半部分被遮光膜44覆盖的类型A的相位检测像素2B被布置于R像素之间，且其中左半部分被遮光膜44覆盖的类型B的相位检测像素2B被布置于G像素之间。
在这种情况下，如图9B所示，与R摄像像素相邻的相位检测像素2B中的吸光膜46包括与该右侧相邻的R摄像像素中的彩色滤光片45相同的层。而且，与G摄像像素相邻的相位检测像素2B中的吸光膜46包括与该左侧相邻的G摄像像素中的彩色滤光片45相同的层。
因此，成对的相位检测像素2B中的一个相位检测像素2B的吸光膜46是由红色滤光片形成，且该对中的另一个相位检测像素2B的吸光膜46是由绿色滤光片形成。于是，被设置于成对的相位检测像素2B上的彩色滤光片的颜色是不同的。
如果入射到覆盖着遮光膜44的吸光膜46上的光根本没有射入相位检测像素2B的光电二极管PD中，那么就没有问题。然而，事实上，如图10所示，入射到吸光膜46上的光的一部分可能入射到相位检测像素2B中的光电二极管PD上。在这种情况下，如果在成对的相位检测像素2B中包括吸光膜46的彩色滤光片的颜色是不同的，那么可能导致相位差特性的差别。
图11图示了随着光的入射角而变的信号输出的比较曲线，其中不同颜色的彩色滤光片被用于相位检测像素2B中的吸光膜46。
图11的横轴表示针对于相位检测像素2B的光的入射角，且纵轴表示信号输出。在图11中，利用实线和虚线表明被用作吸光膜46的彩色滤光片的颜色的差别。例如，实线表明红色滤光片被用作吸光膜46的示例，且虚线表明蓝色滤光片被用作吸光膜46的情况。
在图11的示例中，当不同颜色的彩色滤光片被用作吸光膜46时，如实线和虚线表示的那样，特性是不同的，且由虚线表示的相位检测像素2B的混色变得更大。
如上所述，当相邻摄像像素2A中的彩色滤光片45还被设置作为相位检测像素2B中的吸光膜46时，如图9A和图9B所示的其中不同颜色的彩色滤光片被用作成对的相位检测像素2B中的吸光膜46的布置不是有利的，因为该布置会导致相位差特性的差别。
因此，使被用作成对的相位检测像素2B中的吸光膜46的彩色滤光片的颜色一致是有利的。例如，如图2所示，将成对的相位检测像素2B布置在其中相邻摄像像素2A中的彩色滤光片45是相同颜色的位置中是有利的。
遮光膜与吸光膜之间的重叠量
然后，将参照图12A和图12B来调查遮光膜44与被形成于遮光膜44的上表面上的吸光膜46之间的重叠量。
在向遮光膜44上入射的光应当可靠地在吸光膜46中被吸收的同时，期望的是，向光电二极管PD上入射的光没有照射到吸光膜46上。这是因为，如果向光电二极管PD上入射的光照射到吸光膜46上，那么该光会被减少。
因此，如图12A所示，期望的是，遮光膜44与吸光膜46之间的重叠量是偏移的，以使得吸光膜46在遮光方向上的线宽h比遮光膜44短。这里，将调查在遮光方向上从遮光膜44的端面到吸光膜46的端面的偏移量y的最佳值。
图12B是图12A中的遮光膜44和吸光膜46的放大图。
这里，片上透镜47被设计成使得遮光膜44的上端被聚焦，且偏移量y能够被表示成
y＝d·tanθ，
其中，根据被布置于固体图像传感器1前面的光学镜头的F值或折射率而被确定的、针对于相位检测像素2B的光的入射角的最大值(最大入射角)是θ，且吸光膜46的高度(厚度)是d。
因此，例如，当最大入射角θ＝40度且吸光膜46的高度d＝100nm时，偏移量y是84nm。而且，例如，当最大入射角θ＝8度且吸光膜46的高度d＝100nm时，偏移量y是14nm。以这种方式，偏移量y根据最大入射角θ而明显不同。
而且，最大入射角θ(即视场角)在像素阵列部3的中心部分处和外围部分处是不同的。这里，在像素阵列部3中，做出这样的假设：视场角的作为像高(height)上的0％位置的中心部分的最大入射角θ是8度，且视场角的作为像高上的100％位置的外围部分的最大入射角θ是40度。在这种情况下，可以按照让视场角的中心部分的相位检测像素2B的偏移量y变成14nm、且视场角的外围部分的相位检测像素2B的偏移量y变成84nm的方式，通过随着视场角移向该视场角的外围而使偏移量y逐渐地增大(使线宽h减小)，来使偏移量y在像素阵列部3中的各相位检测像素2B的像素位置处发生改变。
而且，即使是其中右半部分被遮挡的类型A的相位检测像素2B或其中左半部分被遮挡的类型B的相位检测像素2B，也能够通过改变偏移量y而分别地实施最佳设计。
而且，可以在考虑了光刻工艺的未对准偏差的精度的情况下来设计偏移量y。
第五实施例和第六实施例的变形例
图13A和图13B图示了图8A和图8B中所示的相位检测像素2B的第五实施例和第六实施例的变形例。
图13A图示了其中相对于图8A中所示的第五实施例而言偏移量y被调节了的示例。
如上所述，最佳偏移量y依赖于吸光膜46的高度d而发生变化。如图8A所示，当第一吸光膜46-1和第二吸光膜46-2被层叠时，下面的第一吸光膜46-1的空间yl和上面的第二吸光膜46-2的空间y2具有不同的最佳值。因此，如图13A所示，空间y能够被形成得对于更靠近片上透镜47的一层而言该空间更大(线宽h能够被形成得更小)。
图13B图示了其中相对于图8B中所示的第六实施例而言偏移量y被调节了的示例。
在图13B中，吸光膜46被形成为渐窄(斜面)形状，以使得更靠近片上透镜47的位置能够具有更宽的空间y(更小的线宽h)。这样的形状能够这样被形成：作为吸光膜46的彩色滤光片被形成于遮光膜44上，然后在200°以上的高温下经历回流(reflow)。
需要注意的是，当一定度数以上的高温被施加于彩色滤光片时，彩色滤光片的特性发生改变，且彩色滤光片可能不会行使作为彩色滤光片的功能。然而，如果该彩色滤光片被用作吸光膜46，那么就没有问题。按照制造顺序，作为吸光膜46的彩色滤光片被形成于相位检测像素2B中的遮光膜44上，且经历回流处理，于是R、G和B色滤光片45可以仅仅被形成于摄像像素2A上。
期望的是，吸光膜46被布置在尽可能靠近遮光膜44的位置中。这是因为入射到遮光膜44上的要被遮挡的光和入射到吸光膜46上的光重合得更多。因此，像上述的多个实施例那样，其中吸光膜46被形成于遮光膜44正上方的实施例是最优选的。
然而，吸光膜46的布置位置不一定只局限于被布置在遮光膜44正上方的实施例。例如，如图14所示，吸光膜46可以不被直接地布置于遮光膜44上。换言之，吸光膜46可以巧好不存在于要入射到光电二极管PD上的光的光轴上，且可以恰好存在于要入射到遮光膜44上的光的光轴上。
需要注意的是，为了提高金属膜与彩色滤光片或阻挡层的粘合性的目的，SiO2或SIN等膜可以被插入到遮光膜44与吸光膜46之间。在这种情况下，有利的是，使遮光膜44和吸光膜46彼此靠近以使得遮光膜44与吸光膜46之间的距离例如是300nm或小于300nm。
5.相位检测像素的第七实施例到第九实施例
图15A到图15C图示了相位检测像素2B的第七实施例到第九实施例。
在上述各实施例中，已经说明了其中相位检测像素2B接收全部波长的光且检测相位差的情况。换言之，已经说明了如下的情况：其中，与摄像像素2A中的彩色滤光片45对应的部分被填充有片上透镜47的透明材料，或形成了白色滤光片61。
然而，相位检测像素2B可以接收具有诸如绿色等特定波长的光且检测相位差，而不是接收全部波长的光且检测相位差。
图15A到图15C中的相位检测像素2B图示了如下的像素结构：其中，布置有绿色滤光片71以代替图7A到图7C中所示的相位检测像素2B中的白色滤光片61。
被形成于作为透过对象、入射到相位检测像素2B中的光电二极管PD上的光的光轴上的彩色滤光片71是这样的滤光片：其具有与被形成于作为遮挡对象、入射到遮光膜44上的光的光轴上的充当吸光膜46的彩色滤光片不同的颜色。
在图15A到图15C的示例中，吸光膜46是由蓝色滤光片形成，且被形成于作为透射对象的光的光轴上的彩色滤光片71是绿色滤光片。然而，颜色的组合不局限于该示例。
6.固体图像传感器的出射光瞳校正的示例
固体图像传感器1可以被构造成执行出射光瞳校正。
将参照图16和图17A和图17B来说明执行出射光瞳校正的像素阵列部3的构造。
图17A和图17B中图示了被布置于图16所示的像素阵列部3中的相位检测像素2B之中的、处于像素阵列部3的中心部分的区域81中的相位检测像素2B的结构和处于像素阵列部3的周边部分的区域82中的相位检测像素2B的结构。
图17A图示了位于像素阵列部3的周边部分的区域82中的相位检测像素2B的结构，且图17B图示了位于像素阵列部3的中心部分的区域81中的相位检测像素2B的结构。
需要注意的是，为了方便，在图17A和图17B中并排地图示了在图16中被显示为“PA”和“PB”的成对的相位检测像素2B。
在像素阵列部3的中心部分的区域81中，透过光学镜头(未图示)的入射光的主光束的入射角变成0度，且因此没有执行出射光瞳校正。即，如图17B所示，相位检测像素2B中的片上透镜47的光学中心被布置成与光电二极管PD的中心重合。
同时，在像素阵列部3的周边部分的区域82中，透过光学镜头的入射光的主光束的入射角变成取决于该镜头设计的预定角度，且因此执行出射光瞳校正。即，如图17A所示，相位检测像素2B中的片上透镜47的光学中心被布置成从光电二极管PD的中心向像素阵列部3的中心侧偏移。
需要注意的是，虽然仅仅已经说明了片上透镜47的光学中心与光电二极管PD的中心之间的关系，但是遮光膜44和吸光膜46被布置成以相似的方式根据入射光的主光束的倾斜而偏移。而且，如上所述，遮光膜44与吸光膜46之间的偏移量y根据像素阵列部3中的像素位置而不同。
7.遮光膜的布置示例
图18A到图18C是图示了相位检测像素2B中的遮光膜44的布置示例的图。
在上述各实施例中，已经说明了其中遮光方向是左右方向(水平方向)的相位检测像素2B的示例。具体地，如图18A所示，已经说明了成对的相位检测像素2B由其中遮光膜44被布置在右半部分中的类型A和其中遮光膜44被布置在左半部分中的类型B构造而成的示例。
然而，遮光膜44的遮光方向不局限于上述这些示例。
例如，本发明的技术也适用于遮光方向是上下方向(垂直方向)的相位检测像素2B。在遮光方向是上下方向的相位检测像素2B中，如图18B所示，成对的相位检测像素2B由其中遮光膜44被布置在上半部分中的类型A和其中遮光膜44被布置在下半部分中的类型B构造而成。
而且，本发明的技术也适用于遮光方向是对角线方向的相位检测像素2B。在遮光方向是对角线方向的相位检测像素2B中，如图18C所示，成对的相位检测像素2B由其中遮光膜44被形成于右上半部分中的类型A和其中遮光膜44被布置在左下半部分中的类型B构造而成。或者，成对的相位检测像素2B可以由其中遮光膜44被布置在右下半部分中的类型A和其中遮光膜44被布置在左上半部分中的类型B构造而成。
而且，图18A到图18C中的相位检测像素2B可以混合在像素阵列部3中。
8.电子设备的应用示例
本发明的技术的应用不局限于固体图像传感器。即，本发明的技术可以被应用到一般在图像摄取部(光电转换部)中使用固体图像传感器的任何电子设备中，例如可应用于：包括数码相机或摄影机的摄像装置、诸如具有摄像功能的智能电话(多功能移动电话)等移动终端、或在图像读取部中使用固体图像传感器的复印机。固体图像传感器可以被形成为一个芯片，或可以被形成为其中摄像部和信号处理部或光学系统被封装在一起的具有摄像功能的模块。
摄像装置的构造示例
图19是图示了其中并入有本发明的固体图像传感器的摄像装置的构造示例的框图。
图19中所示的摄像装置100是由光学镜头111、光学滤光片112、固体图像传感器113、A/D转换部114、箝位部115、相位差检测部116、镜头控制部117、缺陷校正部118、去马赛克部119、线性矩阵(LM：linear matrix)/白平衡(WB：white balance)/伽马校正部120、亮度色度信号生成部121和接口(I/F)部122构造而成。
光学镜头111调节入射到固体图像传感器113上的被摄对象光的焦距。在光学镜头111的后一步处，设置有用于调节入射到固体图像传感器113上的被摄对象光的光量的光阑(未图示)。光学镜头111的具体构造是任意确定的，且例如，光学镜头111可以由多个透镜构造而成。
经由光学镜头111传输过来的被摄对象光通过光学滤光片112而入射到固体图像传感器113上，该光学滤光片112被构造成用于传输除了红外光以外的光的红外截止滤光片。
固体图像传感器113在像素部中将被摄对象光转换成电信号，且将所述电信号提供给A/D转换部114。固体图像传感器1的构造被用于固体图像传感器113。
即，固体图像传感器113包括这样的像素阵列部3：其中摄像像素2A和相位检测像素2B混合，且相位检测像素2B具有其中吸光膜46被设置于作为遮挡对象、入射到遮光膜44上的光的光轴上且吸光膜46没有被设置于作为透过对象、入射到光电二极管PD上的光的光轴上的构造。
因此，能够在相位检测像素2B中抑制由于遮光膜44造成的不必要反射，且因此能够减少出现眩光或红球重影的风险。而且，能够提高AF控制精度和聚焦速度，且能够实现所摄取图像的高图像质量。
A/D转换部114将从固体图像传感器113提供过来的RGB电信号(模拟信号)转换成数字数据(像素数据)。A/D转换部114将该数字像素数据(原始数据)提供给箝位部115。
箝位部115从由A/D转换部114输出的像素数据中减去黑电平，该黑电平是被判定为黑色的电平。然后，箝位部115把来自已减去了黑电平之后的像素数据(像素值)之中的摄像像素2A的像素数据输出至缺陷校正部118，且将相位检测像素2B的像素数据输出至相位差检测部116。
相位差检测部116通过基于来自箝位部115的像素数据而执行相位差检测处理，来判定要被聚焦的对象(合焦对象)是否合焦。当该对象在聚焦区域中被合焦时，相位差检测部116将表示该对象处于合焦状态的信息作为合焦判定结果提供给镜头控制部117。而且，当要被聚焦的对象没有合焦时，相位差检测部116计算焦点偏差量(离焦量)，且将表示所计算出的离焦量的信息作为合焦判定结果提供给镜头控制部117。
镜头控制部117控制光学镜头111的驱动。具体地，镜头控制部117基于从相位差检测部116提供过来的合焦判定结果而计算光学镜头111的驱动量，且与所计算出的驱动量对应地使光学镜头111移动。
缺陷校正部118校正缺陷像素的像素数据。即，只有摄像像素2A的像素数据从箝位部115被提供给缺陷校正部118，且因此相位检测像素2B被确定为缺陷像素。缺陷校正部118基于周边的摄像像素2A的像素数据而对在相位检测像素2B的像素位置中的像素数据执行校正处理。在缺陷校正部118中的校正处理中，已经采用了上述固体图像传感器1的构造作为固体图像传感器113。因此，抑制了与相邻摄像像素2A的混色，且提高了缺陷校正精度。缺陷校正部118将经过了缺陷像素校正处理之后的与所有像素对应的像素数据提供给去马赛克部119。
去马赛克部119针对来自缺陷校正部118的像素数据执行去马赛克处理，并且执行颜色信息的补充等且将所述像素数据转换成RGB数据。去马赛克部119将经过了去马赛克处理之后的图像数据提供给LM/WB/伽马校正部120。
LM/WB/伽马校正部120校正来自去马赛克部119的图像数据的颜色特性。具体地，为了填补在规格中所定义的原色(RGB)的色度点与实际相机的色度点之间的差距，LM/WB/伽马校正部120使用矩阵系数而执行对图像数据的各颜色信号进行校正、且对颜色再现性进行改变的处理。而且，LM/WB/伽马校正部120通过设定关于图像数据的各通道的值的白增益(gain to white)而调节白平衡。而且，LM/WB/伽马校正部120通过调节图像数据的颜色与输出设备特性之间的相对关系而执行伽马校正，以便获得更接近于原始状态的显示。LM/WB/伽马校正部120将校正后的图像数据提供给亮度色度信号生成部121。
亮度色度信号生成部121根据从LM/WB/伽马校正部120提供过来的图像数据而生成亮度信号(Y)和色差信号(Cr、Cb)。当已经产生了亮度色度信号(Y、Cr、Cb)时，亮度色度信号生成部121将所述亮度信号和所述色差信号提供给I/F部122。
I/F部122将提供过来的图像数据(亮度色度信号)输出至摄像装置100的外部(例如，用于存储图像数据的存储设备、或用于显示图像数据的图像的显示设备等)。
图20是图示了摄像装置的另一个构造示例的框图。
需要注意的是，在图20中，利用相同的附图标记表示与图19对应的部分，且适当地省略它们的说明。
图20中所示的摄像装置200是由光学镜头111、光学滤光片112、AF用固体图像传感器211、A/D转换部212、箝位部213、相位差检测部116、镜头控制部117、固体图像传感器221、A/D转换部222、箝位部223、去马赛克部119、LM/WB/伽马校正部120、亮度色度信号生成部121和I/F部122构造而成。
即，在图20的摄像装置200中，设置有只是由多个相位检测像素2B构造而成的AF用固体图像传感器211和只是由多个摄像像素2A构造而成的固体图像传感器221，且AF用像素信号的生成和图像生成用像素信号的生成是在分别的系统中。
具体地，AF用固体图像传感器211将在相位检测像素2B中通过光电转换而获得的电信号提供给A/D转换部212。A/D转换部212将从AF用固体图像传感器211提供过来的模拟信号的电信号转换成数字像素信号，且将该信号提供给箝位部213。箝位部213从由A/D转换部212输出的像素数据中减去黑电平，且将减去了黑电平之后的像素数据(像素值)输出至相位差检测部116。
同时，固体图像传感器221将在摄像像素2A中通过光电转换而获得的电信号提供给A/D转换部222。A/D转换部222将从固体图像传感器221提供过来的模拟信号的电信号转换成数字像素信号，且将该信号输出给箝位部223。箝位部223从由A/D转换部222输出的像素数据中减去黑电平，且将减去了黑电平之后的像素数据(像素值)输出至去马赛克部119。
在摄像装置200中，省略了图19中的缺陷校正部118。
即使在具有上述构造的摄像装置200中，AF用固体图像传感器211也包括本发明的相位检测像素2B，从而抑制了由于遮光膜44造成的不必要反射且抑制了不必要的信号入射到相邻像素(相位检测像素2B)中，并且因此能够提高相位差检测精度。而且，能够提高AF控制精度和聚焦速度，且能够实现所摄取图像的高图像质量。
基板的构造示例
上述的固体图像传感器113和AF用固体图像传感器211能够由来自图21所示的固体图像传感器241到243的基板构造构成。
图21的上部所示的固体图像传感器241将像素区域262、控制电路263和包括信号处理电路的逻辑电路264并入一个半导体芯片261中。
图21的中部所示的固体图像传感器242是由第一半导体芯片部271和第二半导体芯片部272构造而成。在第一半导体芯片部271中，并入了像素区域273和控制电路274；且在第二半导体芯片部272中，并入了包括信号处理电路的逻辑电路275。然后，第一半导体芯片部271和第二半导体芯片部272彼此电连接，因而构造出了作为单个半导体芯片的固体图像传感器242。
图21的下部所示的固体图像传感器243是由第一半导体芯片部281和第二半导体芯片部282构造而成。在第一半导体芯片部281中，并入了像素区域283；且在第二半导体芯片部282中，并入了控制电路284和包括信号处理电路的逻辑电路285。然后，第一半导体芯片部281和第二半导体芯片部282彼此电连接，因而固体图像传感器243被构造成单个半导体芯片。
数码单反相机的构造示例
图22是图示了作为本发明的摄像装置的示例的数码单反相机的构造示例的正视图。
数码单反相机300(以下简称为相机300)包括相机机身310和可更换镜头311，可更换镜头311能够从相机机身310上拆卸下来、也能够被安装到相机机身310上。
在图22中，在相机机身310的前侧，设置有安装部321、镜头更换按钮322和握持部323，可更换镜头311被安装到安装部321前面的大致中央处，镜头更换按钮322被布置在安装部321的右侧处，握持部323使得相机能够被握住。
而且，在相机机身310的上表面侧处，设置有模式设定转盘324、控制值设定转盘325和快门按钮326，模式设定转盘324被布置在该相机机身前面的左上部处，控制值设定转盘325被布置在该相机机身前面的右上部处，快门按钮326被布置在握持部323的上表面处。
而且，虽然没有图示，但是在相机机身310的背面侧处设置有液晶显示器(LCD：liquid crystal display)、各种各样的按钮和键、以及电子取景窗(EVF：electronic viewfinder)等。
胶囊内视镜的应用示例
图23是图示了其中并入了本发明的固体图像传感器的胶囊内视镜(capsuleendoscope)的截面构造的图。
胶囊内视镜400具有外壳410，该外壳410具有两个半球状的端面和一个圆筒状的中心部分，胶囊内视镜400在外壳410中包括：相机(超小型相机)411，其用于拍摄体腔(bodycavity)的图像；存储器412，其用于记录由相机411拍摄到的图像数据；和无线传输器413，在胶囊内视镜400被排出到被检查者的体外之后，该无线传输器413用于将所记录的图像数据通过天线414传输至外部。
而且，中央处理器(CPU：central processing unit)415和线圈(磁力/电流变换线圈)416被设置于外壳410中。
CPU 415控制由相机411执行的图像拍摄和向存储器412中的数据累积操作，且控制由无线传输器413执行的从存储器412到外壳410外部的数据接收装置(未图示)的数据传输。线圈416供电给相机411、存储器412、无线传输器413、天线414和稍后说明的光源411b。
而且，用来检测胶囊内视镜400被安置于数据接收装置中的情况的引线(磁性)开关417被设置于外壳410中。当这个引线开关417检测到胶囊内视镜已被安置于数据接收装置中且数据传输能够进行的时候，从线圈416向无线传输器413的供电就开始。
相机411包括固体图像传感器411a和多个(这里，两个)光源411b，固体图像传感器411a包括用于拍摄体腔内部的图像的物镜光学系统，所述光源411b用于照亮体腔内部。上述的固体图像传感器1的构造可以用于固体图像传感器411a，且光源411b例如是由发光二极管(LED：light emitting diode)构造而成。
智能电话的外观构造
图24是图示了包括本发明的固体图像传感器的智能电话的构造示例的图。
智能电话500包括扬声器511、显示屏512、操作按钮513、麦克风514和摄像部515等。
当在智能电话500中执行电话功能时，从麦克风514获得的待发送语音通过通信部(未图示)而被发送至基站，并且来自该线路的另一端的接收语音从所述通信部被提供给扬声器511且声音就被再现。
显示屏512是由例如液晶显示器(LCD)制成，且显示出诸如用于电话呼叫的待机画面等预定画面。触摸面板被叠加在显示屏512上，且能够检测由用户的手指向显示屏512上输入的操作。智能电话500能够根据所检测到的由用户输入的操作而执行例如应用程序等预定处理。
摄像部515由固体图像传感器和光学镜头等组成，且基于由用户输入的操作而拍摄被摄对象，并且将所拍摄到的被摄对象的图像数据存储在存储器中等等。通过使用固体图像传感器1的上述构造作为摄像部515中的固体图像传感器，能够生成其中抑制了向相邻像素的不必要反射的像素信号，且能够实现所摄取图像的高图像质量。
本发明的实施例不局限于上述那些实施例，且能够在不脱离本发明的要旨的范围内做出各种各样的变形。
例如，在上述的示例中，从相位检测像素2B输出的信号被用于自动聚焦的控制。然而，该信号除了具有自动聚焦的控制的用途以外，还能够用于深度检测传感器或3D传感器中的深度信息。
在上述的示例中，已经说明了其中第一导电类型是P型、第二导电类型是N型、且电子是信号电荷的固体图像传感器。然而，本发明的技术能够被应用到其中正空穴是信号电荷的固体图像传感器中。即，上述的半导体区域由相反导电类型(其中第一导电类型是N型且第二导电类型是P型)的半导体区域构造而成。
而且，本发明的技术不仅能够被应用到用于检测可见光的入射量且拍摄该光以作为图像的固体图像传感器中，还能够被应用到用于拍摄红外线、X射线或粒子的入射量的分布以作为图像的固体图像传感器中，或者能够普遍地被应用到诸如指纹检测传感器等用于检测从广义上讲的另一物理量(诸如压力或静电电容等)的分布且拍摄该分布以作为图像的固体图像传感器(物理量分布检测器件)中。
需要注意的是，本发明可以采用下列技术方案。
(1)一种固体图像传感器，其包括：相位检测像素，光电转换元件的光接收表面在所述相位检测像素中比在摄像像素中被遮光膜遮挡得更多，其中所述相位检测像素包括位于作为遮挡对象、入射到所述遮光膜上的光的光轴上的吸光膜，且所述吸光膜没有被设置于作为透过对象、入射到所述光接收表面上的光的光轴上。
(2)根据(1)所述的固体图像传感器，其中所述吸光膜由预定的彩色滤光片形成。
(3)根据(1)或(2)所述的固体图像传感器，其中所述吸光膜由被用于所述摄像像素中的一种彩色滤光片形成。
(4)根据(1)到(3)中任一者所述的固体图像传感器，其中所述吸光膜是蓝色滤光片。
(5)根据(1)到(4)中任一者所述的固体图像传感器，其中所述吸光膜是通过使相邻的所述摄像像素中的彩色滤光片伸长而被形成的。
(6)根据(1)到(5)中任一者所述的固体图像传感器，其中所述吸光膜是由多个层叠的被用于所述摄像像素中的彩色滤光片构造而成。
(7)根据(1)到(5)中任一者所述的固体图像传感器，其中所述吸光膜是红外滤光片或黑色滤光片。
(8)根据(1)到(6)中任一者所述的固体图像传感器，其中具有与所述吸光膜不同颜色的彩色滤光片被设置于作为透过对象、入射到所述光接收表面上的光的所述光轴上。
(9)根据(1)到(8)中任一者所述的固体图像传感器，其中白色滤光片被设置于作为透过对象、入射到所述光接收表面上的光的所述光轴上。
(10)根据(1)到(9)中任一者所述的固体图像传感器，其中所述吸光膜被形成于所述遮光膜上。
(11)根据(1)到(10)中任一者所述的固体图像传感器，其中所述吸光膜在遮光方向上的线宽发生偏移以比所述遮光膜短。
(12)根据(11)所述的固体图像传感器，其中所述吸光膜的偏移量是根据最大入射角而被确定的。
(13)根据(11)或(12)所述的固体图像传感器，其中所述吸光膜的偏移量根据所述像素阵列部中的位置而不同。
(14)根据(11)到(13)中任一者所述的固体图像传感器，其中所述吸光膜的偏移量根据距所述遮光膜的高度而不同。
(15)根据(1)到(14)中任一者所述的固体图像传感器，其中所述吸光膜被形成于所述遮光膜上且两者之间夹着预定膜。
(16)根据(1)到(15)中任一者所述的固体图像传感器，其中所述相位检测像素和所述摄像像素被混合。
(17)根据(1)到(15)中任一者所述的固体图像传感器，所述固体图像传感器仅由所述相位检测像素构造而成。
(18)根据(1)到(17)中任一者所述的固体图像传感器，其中所述遮光膜是金属膜。
(19)一种固体图像传感器制造方法，该方法包括：在相位检测像素的像素区域中形成遮光膜，光电转换元件的光接收表面在所述相位检测像素中比在摄像像素中被所述遮光膜遮挡得更多；且在作为遮挡对象、入射到所述遮光膜上的光的光轴上形成吸光膜，不在作为透过对象、入射到所述光接收表面上的光的光轴上形成所述吸光膜。
(20)一种电子设备，其包括固体图像传感器，
该固体图像传感器包括相位检测像素，光电转换元件的光接收表面在所述相位检测像素中比在摄像像素中被遮光膜遮挡得更多，
其中所述相位检测像素包括位于作为遮挡对象、入射到所述遮光膜上的光的光轴上的吸光膜，且所述吸光膜没有被设置于作为透过对象、入射到所述光接收表面上的光的光轴上。
(21)一种固体摄像器件，其包括：相位检测光电二极管，所述相位检测光电二极管具有光接收表面；遮光膜，所述遮光膜覆盖所述相位检测光电二极管的所述光接收表面的一部分；和吸光膜，所述吸光膜被设置成位于所述相位检测光电二极管上方，其中所述吸光膜被设置成位于所述遮光膜上方。
(22)根据(21)所述的固体摄像器件，其还包括：摄像光电二极管，所述摄像光电二极管的光接收表面具有比所述相位检测光电二极管的所述光接收表面的光接收区域大的光接收区域。
(23)根据(21)所述的固体摄像器件，其还包括：摄像光电二极管，所述摄像光电二极管具有光接收表面；和彩色滤光片，所述彩色滤光片位于所述摄像光电二极管上方，其中所述吸光膜和所述彩色滤光片包括相同的材料。
(24)根据(23)所述的固体摄像器件，其中：
所述吸光膜包括第一膜和第二膜，所述第一膜包括与所述彩色滤光片的材料相同的材料，且所述第二膜包括与所述第一膜的材料不同的材料。
(25)根据(21)所述的固体摄像器件，其还包括：防反射膜，所述防反射膜处于所述相位检测光电二极管与所述吸光膜之间。
(26)根据(21)所述的固体摄像器件，其中所述吸光膜被安置于所述遮光膜上方，且它们两者之间的距离等于300nm或小于300nm。
(27)根据(21)所述的固体摄像器件，其中：所述吸光膜的边缘从所述遮光膜的边缘偏移，且所述吸光膜的所述边缘和所述遮光膜的所述边缘被设置于所述相位检测光电二极管的所述光接收表面上方。
(28)根据(21)所述的固体摄像器件，其中所述固体摄像器件被构造成执行出射光瞳校正。
(29)一种电子设备，其包括固体摄像器件，所述固体摄像器件包括：具有光接收表面的第一相位检测光电二极管；第一遮光膜，所述第一遮光膜覆盖所述光接收表面的一部分；以及第一吸光膜，所述第一吸光膜被设置成位于所述第一相位检测光电二极管上方，其中所述第一吸光膜被设置成位于所述第一遮光膜上方。
(30)根据(29)所述的电子设备，其中所述固体摄像器件包括：具有光接收表面的第二相位检测光电二极管；第二遮光膜，所述第二遮光膜覆盖所述第二相位检测光电二极管的所述光接收表面的一部分；以及第二吸光膜，所述第二吸光膜被设置成位于所述第二遮光膜上方且位于所述第二相位检测光电二极管上。
(31)根据(30)所述的电子设备，其中：被所述第一遮光膜覆盖的所述第一相位检测光电二极管的所述光接收表面的所述一部分和被所述第二遮光膜遮挡的所述第二相位检测光电二极管的所述光接收表面的所述一部分位于它们相应的光电二极管的不同的相对位置处。
(32)根据(31)所述的电子设备，其中所述不同的相对位置是不同的横向位置、不同的垂直位置或不同的对角线位置。
(33)根据(29)所述的电子设备，其还包括：光学镜头；镜头控制部，所述镜头控制部控制所述光学镜头；相位差检测模块，所述相位差检测模块将信息提供给所述镜头控制部，所述信息基于从所述第一相位检测光电二极管和所述第二相位检测光电二极管接收到的信号。
(34)根据(29)所述的电子设备，其中，在平面图中，所述第一遮光膜包括位于所述第一相位检测光电二极管上方的矩形形状或三角形形状。
(35)根据(29)所述的电子设备，其中所述固体摄像器件包括堆叠结构，所述堆叠结构含有：(a)第一半导体芯片部，其具有像素区域，所述像素区域具有至少所述第一相位检测光电二极管；以及(b)第二半导体芯片部，其具有信号处理电路，所述信号处理电路能够处理来自所述第一半导体芯片部中的所述像素区域的信号。
(36)根据(29)所述的电子设备，其中所述电子设备包括含有所述固体摄像器件的数码相机、含有所述固体摄像器件的胶囊内视镜或者含有所述固体摄像器件的移动电话。
(37)一种固体摄像器件制造方法，所述方法包括：形成相位检测光电二极管；形成遮光膜，所述遮光膜覆盖所述相位检测光电二极管的光接收表面的一部分；以及在所述相位检测光电二极管上方形成吸光膜，其中，所述吸光膜被设置成位于所述遮光膜上方。
(38)根据(37)所述的方法，其还包括：形成摄像光电二极管，所述摄像光电二极管与所述相位检测光电二极管相邻；以及在所述摄像光电二极管上方形成彩色滤光片，其中所述彩色滤光片和所述吸光膜是同时被形成的。
(39)根据(37)所述的方法，其还包括：形成摄像光电二极管，所述摄像光电二极管与所述相位检测光电二极管相邻；以及在所述摄像光电二极管和所述相位检测光电二极管上方形成防反射膜，其中所述遮光膜处于所述防反射膜与所述吸光膜之间。
(40)根据(37)所述的方法，其中所述吸光膜包括蓝色滤光片、红色滤光片、绿色滤光片、红外滤光片或感光树脂材料。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明随附的权利要求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：固体图像传感器
2：像素
2A：摄像像素
2B：相位检测像素
3：像素阵列部
44：遮光膜
45：彩色滤光片(color filter)
46：吸光膜(light absorption film)
47：片上透镜(on-chip lens)
113：固体图像传感器
211：AF用固体图像传感器
100和200：摄像装置。

Claims (20)

1.一种固体摄像器件，其包括：
相位检测光电二极管，所述相位检测光电二极管具有光接收表面；
遮光膜，所述遮光膜覆盖所述相位检测光电二极管的所述光接收表面的一部分；
摄像光电二极管，所述摄像光电二极管与所述相位检测光电二极管相邻，并具有光接收表面；
第一彩色滤光片，所述第一彩色滤光片位于所述摄像光电二极管上方；
吸光膜，所述吸光膜被设置成位于所述相位检测光电二极管上方；以及
片上透镜，所述片上透镜形成于所述第一彩色滤光片上，
其中，所述吸光膜被设置成位于所述遮光膜上方，
其中，所述吸光膜被形成为具有使得越靠近所述片上透镜的位置越具有更宽的空间的形状。
2.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述吸光膜被形成为具有越靠近所述片上透镜所述吸光膜的线宽越窄的渐窄形状。
3.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述摄像光电二极管的所述光接收表面具有比所述相位检测光电二极管的所述光接收表面的光接收区域大的光接收区域。
4.根据权利要求1或2所述的固体摄像器件，其中：
所述吸光膜包括第一膜和第二膜，
所述第一膜包括与所述第一彩色滤光片的材料相同的材料，且
所述第二膜包括与所述第一膜的材料不同的材料。
5.根据权利要求2所述的固体摄像器件，其中，所述吸光膜包括第一膜和第二膜，所述第二膜位于所述第一膜的上方，并且所述第二膜的线宽小于所述第一膜的线宽。
6.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其还包括：
防反射膜，所述防反射膜处于所述相位检测光电二极管与所述吸光膜之间。
7.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中，所述吸光膜和所述遮光膜之间的距离等于300 nm或小于300 nm。
8.根据权利要求1所述的固体摄像器件，其中：
所述吸光膜的边缘从所述遮光膜的边缘偏移，且
所述吸光膜的所述边缘和所述遮光膜的所述边缘被设置于所述相位检测光电二极管的所述光接收表面上方。
9.根据权利要求1或2所述的固体摄像器件，其中，所述固体摄像器件被构造成执行出射光瞳校正。
10.一种电子设备，其包括固体摄像器件，所述固体摄像器件包括：
第一相位检测光电二极管，所述第一相位检测光电二极管具有光接收表面；
第一遮光膜，所述第一遮光膜覆盖所述光接收表面的一部分；
摄像光电二极管，所述摄像光电二极管与所述第一相位检测光电二极管相邻，具有光接收表面；
第一彩色滤光片，所述第一彩色滤光片位于所述摄像光电二极管上方；
第一吸光膜，所述第一吸光膜被设置成位于所述第一相位检测光电二极管上方；
片上透镜，所述片上透镜形成于所述第一彩色滤光片上，
其中，所述第一吸光膜被设置成位于所述第一遮光膜上方，
其中，所述第一吸光膜被形成为具有使得越靠近所述片上透镜的位置越具有更宽的空间的形状。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中，所述固体摄像器件包括：
第二相位检测光电二极管，所述第二相位检测光电二极管具有光接收表面；
第二遮光膜，所述第二遮光膜覆盖所述第二相位检测光电二极管的所述光接收表面的一部分；以及
第二吸光膜，所述第二吸光膜被设置成位于所述第二遮光膜上方且位于所述第二相位检测光电二极管上方。
12.根据权利要求11所述的电子设备，其中：
被所述第一遮光膜覆盖的所述第一相位检测光电二极管的所述光接收表面的所述一部分和被所述第二遮光膜覆盖的所述第二相位检测光电二极管的所述光接收表面的所述一部分位于它们相应的光电二极管的不同的相对位置处。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其中，所述不同的相对位置是不同的横向位置、不同的垂直位置或不同的对角线位置。
14.根据权利要求11所述的电子设备，其还包括：
光学镜头；
镜头控制部，所述镜头控制部控制所述光学镜头；
相位差检测模块，所述相位差检测模块将信息提供给所述镜头控制部，所述信息基于从所述第一相位检测光电二极管和所述第二相位检测光电二极管接收到的信号。
15.根据权利要求10所述的电子设备，其中，在平面图中，所述第一遮光膜包括位于所述第一相位检测光电二极管上方的矩形形状或三角形形状。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的电子设备，其中所述固体摄像器件包括堆叠结构，所述堆叠结构含有：a）第一半导体芯片部，所述第一半导体芯片部具有像素区域，所述像素区域至少具有所述第一相位检测光电二极管；以及b）第二半导体芯片部，所述第二半导体芯片部具有信号处理电路，所述信号处理电路能够处理来自所述第一半导体芯片部的所述像素区域的信号。
17.根据权利要求10至15中任一项所述的电子设备，其中所述电子设备包括含有所述固体摄像器件的数码相机、含有所述固体摄像器件的胶囊内视镜或者含有所述固体摄像器件的移动电话。
18.一种固体摄像器件制造方法，所述方法包括：
形成相位检测光电二极管；
形成遮光膜，所述遮光膜覆盖所述相位检测光电二极管的光接收表面的一部分；
形成摄像光电二极管，所述摄像光电二极管与所述相位检测光电二极管相邻，并具有光接收表面；
在所述摄像光电二极管上方形成第一彩色滤光片；
在所述相位检测光电二极管上方形成吸光膜；以及
在所述第一彩色滤光片上形成片上透镜，
其中，所述吸光膜被设置成位于所述遮光膜上方，
其中，所述吸光膜被形成为具有使得越靠近所述片上透镜的位置越具有更宽的空间的形状。
19.根据权利要求18所述的方法，其还包括：
在所述摄像光电二极管和所述相位检测光电二极管上方形成防反射膜，
其中，所述遮光膜处于所述防反射膜与所述吸光膜之间。
20.根据权利要求18或19所述的方法，其中，所述吸光膜包括蓝色滤光片、红色滤光片、绿色滤光片、红外滤光片或感光树脂材料。
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