CN114556573A - 图像传感器和成像装置 - Google Patents

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守屋雄介
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Abstract

本发明提高了图像传感器的感度。所述图像传感器包括多个像素和遮光壁。包括在所述图像传感器中的多个像素各自包括配置在半导体基板上并对照射的入射光执行光电转换的光电转换单元以及将入射光会聚到所述光电转换单元上的片上透镜。包括在所述图像传感器中的遮光壁在所述多个像素之间的边界处与所述半导体基板相邻配置并且被构造成使得所述遮光壁的入射光照射侧具有锥形截面以遮挡入射光。

Description

图像传感器和成像装置
技术领域
本公开涉及一种图像传感器和成像装置。特别地，本公开涉及一种其中配置有生成图像信号的多个像素的图像传感器以及使用所述图像传感器的成像装置。
背景技术
迄今为止，已经提出了一种提高光感度的图像传感器。例如，已经提出了一种固态图像传感器，其由在半导体基板上以马赛克形状形成并且对入射光执行光电转换的光电转换单元和读出通过光电转换单元的光电转换获得的信号的读出单元构成(例如，专利文献1)。该固态图像传感器包括透镜阵列和反射层。透镜阵列将入射光会聚在各个光电转换单元上。反射层的作用是反射由透镜阵列会聚在光电转换单元以外的部分上的入射光，并将其会聚到光电转换单元上。
在过去的技术中，光电转换单元形成在构成透镜阵列的透镜正下方的半导体基板上，因此配置在相对较小的范围内。反射层被构造成从透镜的边缘附近到光电转换单元的导光路径的形状，并且被构造成具有从透镜的边缘附近到光电转换单元直径逐渐减小的截面。由透镜会聚在光电转换单元以外的部分上的入射光被反射层的与导光路径的内壁对应的表面反射，并被引导到光电转换单元。
[引用文献列表]
[专利文献]
[专利文献1]JP S61-154283A
发明内容
[技术问题]
在上述过去的技术中，存在感度提高不充分的问题。具体地，根据由透镜会聚在光电转换单元以外的部分上的入射光的入射角，将其入射到已被反射层多次反射的光电转换单元上。反射层可以由金属构成。然而，由金属构成的反射层并不是100％反射入射光，而是吸收一部分入射光。因此，当入射光被反射层多次反射时，光被反射层吸收并大大衰减。因此，在上述过去的技术中，存在不能充分提高感度的问题。
鉴于上述问题而进行构思，本公开的目的是提高图像传感器的感度。
[问题的解决方案]
为了解决上述问题而构思，本公开的第一方面是一种图像传感器，其包括：多个像素，每个像素包括配置在半导体基板上并对照射的入射光执行光电转换的光电转换单元以及将入射光会聚到所述光电转换单元上的片上透镜；和遮光壁，所述遮光壁在所述多个像素之间的边界处与所述半导体基板相邻配置并且被构造成使得所述遮光壁的入射光照射侧具有锥形截面以遮挡入射光。
此外，在该第一方面中，所述遮光壁可以被构造成所述锥形截面具有基于所述遮光壁从所述半导体基板的高度和宽度以及光接收面的宽度的角度的锥形，所述光接收面是所述半导体基板的在所述像素处被入射光照射的面。
此外，在该第一方面中，所述遮光壁可以被构造成具有基于三角形的反正切函数的仰角的锥形形状，所述三角形包含从所述锥形的顶点向下到所述半导体基板的垂线，所述遮光壁的宽度的1/2连同所述光接收面的宽度对应于所述三角形的底边。
此外，在该第一方面中，所述遮光壁可以被构造成具有呈锥形形状的三角形截面。
此外，在该第一方面中，所述多个像素中的每个可以包括使所会聚的入射光之中的具有预定波长的入射光透过的滤色器。
此外，在该第一方面中，所述遮光壁可以被构造成围绕所述滤色器的形状。
此外，在该第一方面中，所述遮光壁可以通过反射入射光来遮挡光。
此外，在该第一方面，所述遮光壁可以由金属形成。
此外，在该第一方面中，所述遮光壁可以通过借助于蚀刻配置在上表面上并具有锥形截面的掩模来转印所述掩模的形状而形成。
此外，在该第一方面中，在所述遮光壁中，配置在上表面上的所述掩模可以通过借助于等离子体蚀刻被回蚀而形成所述锥形截面。
此外，本公开的第二方面是一种成像装置，其包括：多个像素，每个像素包括配置在半导体基板上并对照射的入射光执行光电转换的光电转换单元以及将入射光会聚到所述光电转换单元上的片上透镜；遮光壁，所述遮光壁在所述多个像素之间的边界处与所述半导体基板相邻配置并且被构造成使得所述遮光壁的入射光照射侧具有锥形截面以遮挡入射光；和处理基于光电转换生成的图像信号的处理电路。
本公开的各方面提供了在像素之间的边界附近进入的入射光入射在遮光壁的锥形部分上的效果。假定在像素之间的边界附近进入的入射光将在遮光壁的锥形部分处被反射。
附图说明
图1是示出根据本公开实施方案的图像传感器的构成例的图。
图2是示出根据本公开第一实施方案的像素的构成例的图。
图3是示出根据本公开第一实施方案的遮挡光的例子的图。
图4是示出根据本公开第一实施方案的图像传感器的制造方法的一个例子的图。
图5是示出根据本公开第一实施方案的图像传感器的制造方法的一个例子的图。
图6是示出根据本公开第二实施方案的遮光壁的构成例的图。
图7是示出根据本公开第二实施方案的遮光壁的其他构成例的图。
图8是示出根据本公开第三实施方案的像素的构成例的图。
图9是示出根据本公开第四实施方案的像素的构成例的图。
图10是示意性地示出作为本技术可以适用的成像装置的示例的相机的构成例的框图。
具体实施方式
接下来，将参照附图说明用于实现本公开的实施方案(以下称为实施方案)。在以下附图中，相同或相似的部分由相同或相似的附图标记和符号表示。此外，将按以下顺序说明实施方案。
1.第一实施方案
2.第二实施方案
3.第三实施方案
4.第四实施方案
5.相机的应用例
<1.第一实施方案>
[图像传感器的构成]
图1是示出根据本公开实施方案的图像传感器的构成例的图。在图中，图像传感器1包括像素阵列部10、垂直驱动单元20、列信号处理单元30和控制单元40。
像素阵列部10由以二维格子状配置的像素100构成。这里，像素100响应于照射的光生成图像信号。各像素100具有响应于照射的光产生电荷的光电转换单元。此外，各像素100还具有像素电路。像素电路基于由光电转换单元产生的电荷生成图像信号。图像信号的生成由垂直驱动单元20生成的控制信号控制，这将在后面说明。信号线11和12在像素阵列部10中以XY矩阵状配置。信号线11是通过其传输像素100中的像素电路的控制信号的信号线，针对像素阵列部10的每行配置，并且针对配置在每行中的像素100共用地配线。信号线12是通过其传输由像素100的像素电路生成的图像信号的信号线，针对像素阵列部10的每列配置，并且针对配置在每列中的像素100共用地配线。光电转换单元和像素电路形成在半导体基板上。
垂直驱动单元20生成像素100的像素电路的控制信号。垂直驱动单元20将生成的控制信号经由图中的信号线11传输到像素100。列信号处理单元30处理由像素100生成的图像信号。列信号处理单元30处理经由图中的信号线12从像素100传输的图像信号。列信号处理单元30的处理对应于例如将在像素100中生成的模拟图像信号转换为数字图像信号的模数转换。由列信号处理单元30处理的图像信号作为图像传感器1的图像信号输出。控制单元40整体控制图像传感器1。控制单元40生成并输出用于控制垂直驱动单元20和列信号处理单元30的控制信号以控制图像传感器1。由控制单元40生成的控制信号通过信号线41和42被传输到垂直驱动单元20和列信号处理单元30。注意，列信号处理单元30是权利要求书中记载的处理电路的示例。
[像素的构成]
图2是示出根据本公开第一实施方案的像素的构成例的图。该图是示出图像传感器1的像素100的构成例的截面图。在该图中，像素100包括半导体基板110、配线区域120、分离部130、绝缘膜131、滤色器140、遮光壁150和片上透镜160。
半导体基板110是其上配置有像素100的诸如光电转换部、像素电路等元件的扩散区域的半导体基板。诸如光电转换单元等元件配置在形成于半导体基板110中的阱区域中。为方便起见，假设图中的半导体基板110形成在p型阱区域中。可以通过在p型阱区域中形成n型半导体区域来设置元件的扩散区域。在图中作为示例示出了光电转换单元101。光电转换单元101由n型半导体区域111构成。具体地，使用n型半导体区域111与其周边的p型阱区域之间的pn结构成的光电二极管对应于光电转换单元101。
配线区域120是形成配线的区域，该配线设置在半导体基板110的表面侧并且将信号传输到形成在半导体基板110上的元件。图中的配线区域120包括配线层122和绝缘层121。配线层122是向元件等传输信号的配线。配线层122可以由诸如铜(Cu)、钨(W)等金属形成。绝缘层121使配线层122绝缘。绝缘层121可以由诸如氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)等绝缘体形成。
分离部130配置在像素100之间的边界处的半导体基板110上并且将各像素100彼此分离。图中的分离部130形成为围绕像素100的半导体基板110的形状，并且将各像素100彼此电气分离。这使得可以防止来自相邻像素100的电荷流入，并减少噪声的发生。图中的分离部130可以通过在形成于半导体基板110的沟槽中配置诸如SiO2、SiN等绝缘体来形成。
绝缘膜131是使半导体基板110的背面侧绝缘的膜。绝缘膜131可以由诸如SiO2、SiN等绝缘体来形成。绝缘膜131还保护半导体基板110的背面侧。注意，绝缘膜131可以与分离部130同时形成。具体地，前述沟槽形成在半导体基板110中，并且SiO2等的膜配置在包括沟槽的内部的半导体基板110的背面。因此，可以形成绝缘膜131和分离部130。当形成分离部130时，空腔132可以形成在分离部130的中央部。
滤色器140是使入射光之中的预定波长的入射光透过的光学滤波器。例如，透过红光、绿光和蓝光的滤色器可以用作滤色器140。对应于这三种波长中的任何一种的滤色器140可以配置在像素100中。
片上透镜160是会聚入射光的透镜。片上透镜160形成为半球形状，并且将入射光会聚在光电转换单元101上。片上透镜160可以由诸如SiN等无机材料、诸如丙烯酸系树脂等有机材料形成。注意，构成片上透镜160的半球形状的透镜部的下层区域构成保护像素100的背面的保护膜。该保护膜还使形成有片上透镜160的表面平坦化。
遮光壁150遮挡入射光。遮光壁150在像素100之间的边界处与半导体基板110相邻配置，并且遮挡以一定角度通过相邻像素100进入的入射光。这使得可以防止串扰。这里，“串扰”是其中由于通过像素100本身的片上透镜160、滤色器140以外的片上透镜160等透过的入射光的影响而将噪声引入到图像信号的现象。遮光壁150被构造成围绕像素100的形状并且遮挡来自相邻像素100的入射光。在图中，遮光壁150经由绝缘膜131与半导体基板110相邻配置。此外，在图中，遮光壁150与滤色器140配置在同一层，并且被构造成围绕滤色器140的形状。
遮光壁150可以通过反射来自相邻像素100的入射光来遮挡光。遮光壁150可以由诸如W、钛(Ti)等金属形成。在这种情况下，适合的是，遮光壁150由对入射光具有高反射系数和低吸收系数的材料构成。这是因为可以增加被遮光壁150反射的入射光，并且当反射光被引导到光电转换单元时可以提高感度。
遮光壁150可以被构造成具有与滤色器140的厚度大致相同的高度。也可以将遮光壁150构造成具有与滤色器140和片上透镜160下方的层中的保护膜大致相同的厚度。例如，还适合的是，将遮光壁150构造成至少50nm宽。这是因为当遮光壁150较窄时，透过遮光壁150并进入相邻像素100的入射光增加。
遮光壁150可以被构造成在其上部具有锥形截面。换句话说，遮光壁150的截面被构造成在入射光的照射侧呈锥形形状。在像素100之间的边界附近进入的入射光被该锥形形状的斜面反射，并且进入半导体基板110的光电转换单元101。这使得可以进一步提高感度。此外，由于来自遮光壁150的反射光未被引导到像素100的外部，所以可以防止出现眩光。
[遮光壁的构成]
图3是示出根据本公开第一实施方案的遮挡光的例子的图。该图是示出由遮光壁150遮挡入射光的例子的图，并且是像素100的简化截面图。在图中省略了与半导体基板110邻接的绝缘膜13。
图中的A是示出被遮光壁150反射的入射光。像素100的入射光通过片上透镜160会聚在像素100的中央部的半导体基板110上。另一方面，如果入射光在像素100的边界处进入片上透镜160之间的谷部，则入射光的一部分将不会被会聚，而是会直线前进并到达遮光壁150。如果遮光壁150的上部是平坦的，则入射光在远离像素100的方向上反射，导致感度降低。因此，通过将遮光壁150的上部构造成锥形形状，在像素100之间的边界附近进入的入射光可以在半导体基板110的方向上被反射。具体地，遮光壁150的锥形斜面151将在像素100之间的边界附近进入的入射光在半导体基板110的方向上反射。这使得在像素100之间的边界附近进入并到达遮光壁150的入射光能够有助于光电转换。
图中的A中的虚线表示在片上透镜与相邻的片上透镜之间具有平坦面的片上透镜161的示例。对于具有这种形状的片上透镜161，效果更加显著。这是因为存在着来自相邻片上透镜之间的平坦面的大量入射光，并且通过将来自该平坦部的入射光反射到半导体基板110的光电转换单元101可以获得高感度。
图中的A中的箭头表示被遮光壁150反射的入射光。在其中，实线箭头表示被遮光壁150的锥形斜面151反射并到达半导体基板110的入射光401。以这种方式，当锥形形状的彼此面对的斜面151之间形成的角度相对较小时，反射光直接入射到半导体基板110上。在这种情况下，可以使除了被遮光壁150衰减的入射光之外的入射光入射到半导体基板110上。被遮光壁150衰减的入射光是透过遮光壁150的入射光和被遮光壁150吸收的入射光。
另一方面，当锥形形状的彼此面对的斜面151之间形成的角度相对较大时，如同虚线所示的遮光壁150那样，反射光到达像素100的相对侧的边界处的遮光壁150。图中的A中的点划线箭头表示当锥形形状的彼此面对的斜面151之间形成的角度相对较大时的入射光402。入射光402被遮光壁150的斜面151反射，然后被另一个遮光壁150的侧面反射，然后入射到半导体基板110上。在这种情况下，入射光被遮光壁150衰减两次，这减少了半导体基板110上的入射光。因此，感度没有得到充分提高。为了充分提高感度，需要确保被遮光壁150的斜面151反射一次的入射光到达半导体基板110。
图中的B是示出遮光壁150的锥形形状的角度的示例的图。在图中的B中，h和w分别表示遮光壁150的高度和截面宽度。d表示像素100的光接收面的半导体基板110部分的宽度。d对应于光接收面中的遮光壁150的开口部的宽度。遮光壁150的锥形形状的角度可以用斜面151从半导体基板110的表面的仰角θ来表示。为了确保入射光被遮光壁150的斜面151反射并且直接入射到半导体基板110上，需要构造具有倾斜角大于在遮光壁150的顶点处被反射的入射光到达遮光壁150的底端的角度的斜面151。
在图中的B中，由遮光壁150的顶点A、从该顶点A向下到半导体基板110的表面的点B以及其中对向的遮光壁150与半导体基板110相接的点C构成的三角形的点C的角度
Figure BDA0003591674920000091
当底边的长度由b表示时，可以如下表示。
Figure BDA0003591674920000092
这里，b＝w/2+d。
为了获得角度
Figure BDA0003591674920000093
仰角θ可以如下表示。
Figure BDA0003591674920000094
将遮光壁150的锥形斜面151的仰角设定为大于θ使得可以将已经在斜面151处反射的入射光反射到半导体基板110。
尽管未示出半导体基板110的背面侧的绝缘膜131，但是遮光壁150的高度h可以设定为包含绝缘膜131的厚度的值。
这将使用具体值进行说明。如果遮光壁150的宽度(w)和高度(h)分别为120nm和300nm、像素100的光接收面的宽度(d)为1500nm以及绝缘膜131的厚度为100nm，则仰角θ约为52度。设置具有以大于仰角θ的角度构造的斜面151的遮光壁150使得可以防止入射光被遮光壁150反射两次以上。
以这种方式，通过将遮光壁150的上部构造成具有基于遮光壁150的高度、遮光壁150的宽度和光接收面的宽度的角度的锥形形状，可以防止在像素100之间的边界附近进入的入射光被遮光壁150反射两次以上。这使得可以提高像素100的感度。
[图像传感器的制造方法]
图4和图5是示出根据本公开第一实施方案的图像传感器的制造方法的示例的图。图4和图5示出了用于制造图像传感器1的遮光壁150的步骤的示例。注意，图像传感器1的遮光壁150以外的部分可以采用公知的制造方法。
首先，在其中形成有扩散区域、在表面形成有配线区域120、在背面配置有分离部130和绝缘膜131的半导体基板110的背面侧，依次层叠用作后述的蚀刻停止层的Ti膜301、遮光壁150的材料膜302和硬掩模的材料膜303。W的膜可以用于遮光壁150的材料膜302。SiN的膜可以用于硬掩模的材料膜303。这些膜的沉积可以通过例如化学气相沉积(CVD)来完成。接下来，将具有开口部306的抗蚀剂305配置在将要配置遮光壁150的区域以外的区域(图4的A)。
接下来，使用抗蚀剂305作为掩模，对材料膜302和303进行蚀刻。这可以通过使用干法蚀刻的各向异性蚀刻来进行。例如，使用六氟化硫(SF6)和三氟甲烷(CHF3)作为蚀刻气体进行蚀刻。此时，Ti膜301用作蚀刻停止层(图4中的B)。
然后去除抗蚀剂305。例如，这可以通过使用氧气(O2)进行灰化来完成(图4中的C)。
接下来，将材料膜303的上表面蚀刻成锥形形状以形成硬掩模304。这可以通过使用干法蚀刻的回蚀来进行。例如，使用氩(Ar)和四氟化碳(CF4)作为蚀刻气体进行蚀刻。该蚀刻中的蚀刻速率具有角度依赖性，并且材料膜303的边缘(角部)比截面的中央部更快地被蚀刻。结果，可以形成如图所示的具有锥形上部的硬掩模304(图5中的D)。该步骤使得可以将形成为具有锥形截面的硬掩模304配置在材料膜302的上表面上。注意，硬掩模304是权利要求书中记载的“掩模”的示例。
接下来，蚀刻硬掩模304和材料膜302。这可以通过使用干法蚀刻的各向异性蚀刻来进行。例如，使用SF6和CHF3作为蚀刻气体进行蚀刻。通过该各向异性蚀刻，可以将硬掩模304的形状转印到材料膜302。可以形成具有斜面151的遮光壁150(图5中的E)。斜面151的角度可以通过调整硬掩模304和材料膜302的选择比例来调整。例如，可以通过使用对材料膜302具有比硬掩模304更高蚀刻速率的蚀刻气体来形成具有比硬掩模304更大仰角的斜面151。
最后，去除遮光壁150的下方部分以外的Ti膜301。这可以通过蚀刻Ti膜301来完成。具体地，使用氯(Cl2)作为蚀刻气体进行蚀刻。这使得可以去除遮光壁150的下方部分以外的Ti膜301(图5中的F)。通过上述工序，可以制造在下层具有Ti膜301(图2未示出)的遮光壁150。
尽管参照图2说明的图像传感器1被构造成其中入射光照射在半导体基板110的背面侧的背面照射型图像传感器，但是注意，图像传感器1也可以被构造成入射光照射在半导体基板110的前面侧的前面照射型图像传感器。
如上所述，本公开第一实施方案的图像传感器1包括在像素100之间的边界处且入射光照射侧被构造成锥形形状的遮光壁150，并且将在像素100之间的边界附近入射的入射光朝向半导体基板110反射。通过调整构成遮光壁150的锥形形状的斜面151的角度将入射光在像素100之间的边界附近的反射次数限制为一次，可以提高像素100的感度。
<2.第二实施方案>
上述第一实施方案的图像传感器1使用在截面中具有尖锐顶点的锥形遮光壁150。与此相对，本公开第二实施方案的图像传感器1与上述第一实施方案的不同之处在于使用具有不同形状的遮光壁150。
[遮光壁的构成]
图6是示出根据本公开第二实施方案的遮光壁的构成例的图。该图是遮光壁150的构成例的截面图。
图中的A表示设置有构造成平坦面的锥形顶部152的遮光壁150。此外，图中的B表示设置有构造成曲面的锥形顶部153的遮光壁150。取决于遮光壁150的制造方法，可能无法形成如图2所示的尖形顶部的壁。即使在这种情况下，通过在遮光壁150的上部形成斜面151，也可以将在像素100之间的边界附近进入的入射光反射到半导体基板110上。例如，通过将顶部152和153的区域构造成尺寸为遮光壁150的宽度的10％，像素100之间的边界附近的入射光的大部分可以被反射到半导体基板110上。此外，将顶部152和153的区域构造成尺寸为遮光壁150的宽度的5％使得可以将更多的入射光反射到半导体基板110上，这样可以提高感度。
图中的C表示具有截面为弯曲形状的底部154的遮光壁150。在具有这种形状的遮光壁150中，需要以使入射光入射到底部154的边缘的角度来构造斜面151。具体地，如图3中的B中所说明的，像素100的光接收面的宽度d被修改为从底部154的边缘开始的宽度。
[遮光壁的其他构成]
图7是示出根据本公开第二实施方案的遮光壁的其他构成例的图。该图是遮光壁150的构成例的截面图。
图中的A表示被构造成具有三角形截面的遮光壁150。遮光壁150由延伸到绝缘膜131的表面的斜面151构成。具有这种形状的遮光壁150可以在遮光壁150的高度相对较低的情况下使用。如上所述，适合的是，将遮光壁150构造成具有50nm以上的宽度。这是为了减少遮光壁150的顶部附近的入射光的透过。
图中的B表示底部加宽的遮光壁150。此外，图中的C表示底部变窄的遮光壁150。对于这些遮光壁150中的任一种，通过将形状构造成具有基于遮光壁150的高度和宽度以及像素100的光接收面的宽度的斜面151，可以提高像素100的感度。
除了上述构成以外的图像传感器1的构成与本公开第一实施方案中说明的图像传感器1的构成相同，因此将不再说明。
如上所述，本公开第二实施方案的图像传感器1即使当使用对于顶部具有不同形状等的遮光壁150时也能够将入射光反射到半导体基板110上。
<3.第三实施方案>
在上述第一实施方案的图像传感器1中，滤色器140设置在像素100中。然而，本公开第三实施方案的图像传感器1与上述第一实施方案的不同之处在于像素100的滤色器140被省略。
[像素的构成]
图8是示出根据本公开第三实施方案的像素的构成例的图。与图2一样，该图是示出像素100的构成例的图。该构成与图2中的像素100的不同之处在于省略了滤色器140。
图中的像素100生成单色图像信号。为此，滤色器140被省略。在图中的片上透镜160中，下层的保护膜部分与绝缘膜131相邻配置。图中的遮光壁150配置在片上透镜160的下层的保护膜部分中，并且被构造成围绕该保护膜部分的形状。遮光壁150可以将在像素100之间的边界附近进入的入射光反射到半导体基板110上。
除了上述构成以外的图像传感器1的构成与本公开第一实施方案中说明的图像传感器1的构成相同，因此将不再说明。
如上所述，本公开第三实施方案的图像传感器1可以提高不具有滤色器140并生成单色图像信号的像素100的感度。
<4.第四实施方案>
在上述第一实施方案的图像传感器1中，遮光壁150设置在像素100之间的边界处的片上透镜160的边缘附近。然而，本公开第四实施方案的图像传感器1与上述第一实施方案的不同之处在于片上透镜160配置在偏移位置。
[像素的构成]
图9是示出根据本公开第四实施方案的像素的构成例的图。与图2一样，该图是示出像素100的构成例的图。该构成与图2中的像素100的不同之处在于片上透镜160配置在从像素100的中心偏移的位置。
图中的像素100表示设置在图1所示的像素阵列部10的周边部的像素100。入射光在大致垂直的方向上进入位于像素阵列部10的中央部的像素100。与此相对，设置在像素阵列部10的周边部的像素100以一定角度接收入射光。因此，如图所示，通过配置从像素100的中心偏移的片上透镜160，可以将以一定角度入射的入射光会聚到像素100自身的光电转换单元101上。这种片上透镜160等的位置的校正被称为“瞳孔校正”。
图中所示的遮光壁150可以配置在片上透镜160的边缘附近。具体地，可以将遮光壁150配置在斜面151靠近片上透镜160的边缘的位置。这使得进入片上透镜160的边缘附近的入射光可以被反射到半导体基板110上。
除了上述构成以外的图像传感器1的构成与本公开第一实施方案中说明的图像传感器1的构成相同，因此将不再说明。
如上所述，本公开第四实施方案的图像传感器1可以提高执行瞳孔校正的像素100的感度。
<5.相机的应用例>
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，本技术可以实现为安装在诸如相机等成像装置中的图像传感器。
图10是示意性地示出作为本技术可以适用的成像装置的示例的相机的构成例的框图。图中的相机1000包括透镜1001、图像传感器1002、成像控制单元1003、透镜驱动单元1004、图像处理单元1005、操作输入单元1006、帧存储器1007、显示单元1008和记录单元1009。
透镜1001是相机1000的成像透镜。透镜1001会聚来自被摄体的光，使光入射到后述的图像传感器1002上，并形成被摄体的像。
图像传感器1002是对由透镜1001会聚的来自被摄体的光进行成像的半导体器件。图像传感器1002根据照射的光产生模拟图像信号，将模拟图像信号转换成数字图像信号，并输出数字图像信号。
成像控制单元1003控制图像传感器1002的成像。成像控制单元1003通过生成控制信号并将控制信号输出到图像传感器1002来控制图像传感器1002。此外，成像控制单元1003可以基于从图像传感器1002输出的图像信号在相机1000中执行自动对焦。这里，“自动对焦”是检测透镜1001的焦点位置并自动调整焦点位置的方式。作为自动对焦，可以使用根据配置在图像传感器1002中的相位差像素来检测像面相位差以检测焦点位置的方法(像面相位差自动对焦)。此外，还可以适用将图像的对比度最大的位置检测为焦点位置的方法(对比度自动对焦)。成像控制单元1003基于检测到的焦点位置通过经由透镜驱动单元1004调整透镜1001的位置来执行自动对焦。注意，成像控制单元1003可以被构造成例如设有固件的数字信号处理器(DSP)。
透镜驱动单元1004基于成像控制单元1003的控制来驱动透镜1001。透镜驱动单元1004可以通过使用设置在其中的马达改变透镜1001的位置来驱动透镜1001。
图像处理单元1005处理由图像传感器1002生成的图像信号。该处理对应于例如用于生成与各个像素的红色、绿色和蓝色相对应的图像信号之中的省略颜色的图像信号的去马赛克、用于去除图像信号中的噪声的噪声降低、图像信号编码等。图像处理单元1005可以被构造成例如设有固件的微型计算机。
操作输入单元1006接收来自相机1000的使用者的操作输入。例如，按钮或触摸板可以用作操作输入单元1006。操作输入单元1006接收到的操作输入被发送到成像控制单元1003和图像处理单元1005。此后，开始响应于操作输入的处理，例如，对被摄体成像等的处理。
帧存储器1007是存储作为与一个画面对应的图像信号的帧的存储器。帧存储器1007由图像处理单元1005控制并且在图像处理过程中保持帧。
显示单元1008显示由图像处理单元1005处理的图像。例如，液晶面板可以用作显示单元1008。
记录单元1009记录由图像处理单元1005处理的图像。例如，存储卡或硬盘可以用作记录单元1009。
上面已经说明了本公开可以适用的相机。本技术可以适用于上述构成之中的图像传感器1002。具体地，可以将图1所示的图像传感器1适用于图像传感器1002。通过将图像传感器1适用于图像传感器1002，可以提高感度。即使在弱光环境下也可以获得清晰的图像。此外，图像处理单元1005是权利要求书中记载的处理电路的示例。相机1000是权利要求书中记载的成像装置的示例。
第二实施方案的100的像素100的构成可以与其他构成组合。具体地，图6和图7中的遮光壁150的形状可以适用于图8和图9中的遮光壁150。
此外，第三实施方案的像素100的构成可以与其他构成组合。具体地，可以从图9的像素100中省略滤色器140。
此外，第四实施方案的像素100的构成可以与其他构成组合。具体地，可以在图8的像素100中执行瞳孔校正。
最后，上述各实施方案的说明仅仅是本公开的示例，本公开不限于上述实施方案。因此，不言而喻，在不脱离本公开的技术精神的范围内，可以根据设计等做出上述实施方案以外的各种改变。
此外，本说明书中记载的效果仅仅是示例，而不是限制性的。也可以获得其他效果。
此外，上述实施方案中的附图为示意图，各部分的尺寸比例等不一定与实际一致。此外，附图当然包括尺寸关系和比例因附图而异的部分。
本技术还可以具有以下构成。
(1)一种图像传感器，包括：
多个像素，每个像素包括配置在半导体基板上并对照射的入射光执行光电转换的光电转换单元以及将入射光会聚到所述光电转换单元上的片上透镜；和
遮光壁，所述遮光壁在所述多个像素之间的边界处与所述半导体基板相邻配置并且被构造成使得所述遮光壁的入射光照射侧具有锥形截面以遮挡入射光。
(2)根据(1)所述的图像传感器，其中，所述遮光壁被构造成所述锥形截面具有基于所述遮光壁从所述半导体基板的高度和宽度以及光接收面的宽度的角度的锥形，所述光接收面是所述半导体基板的在所述像素处被入射光照射的面。
(3)根据(2)所述的图像传感器，其中，所述遮光壁被构造成具有基于三角形的反正切函数的仰角的锥形形状，所述三角形包含从所述锥形的顶点向下到所述半导体基板的垂线，所述遮光壁的宽度的1/2连同所述光接收面的宽度对应于所述三角形的底边。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的图像传感器，其中，所述遮光壁被构造成具有呈锥形形状的三角形截面。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的每个包括使所会聚的入射光之中的具有预定波长的入射光透过的滤色器。
(6)根据(5)所述的图像传感器，其中，所述遮光壁被构造成围绕所述滤色器的形状。
(7)根据(1)～(6)中任一项所述的图像传感器，其中，所述遮光壁通过反射入射光来遮挡光。
(8)根据(7)所述的图像传感器，其中，所述遮光壁由金属形成。
(9)根据(1)～(8)中任一项所述的图像传感器，其中，所述遮光壁通过借助于蚀刻配置在上表面上并具有锥形截面的掩模来转印所述掩模的形状而形成。
(10)根据(9)所述的图像传感器，其中，在所述遮光壁中，配置在上表面上的所述掩模通过借助于等离子体蚀刻被回蚀而形成所述锥形截面。
(11)一种成像装置，包括：
多个像素，每个像素包括配置在半导体基板上并对照射的入射光执行光电转换的光电转换单元以及将入射光会聚到所述光电转换单元上的片上透镜；
遮光壁，所述遮光壁在所述多个像素之间的边界处与所述半导体基板相邻配置并且被构造成使得所述遮光壁的入射光照射侧具有锥形截面以遮挡入射光；和
处理基于光电转换生成的图像信号的处理电路。
[附图标记列表]
1 图像传感器
10 像素阵列部
30 列信号处理单元
100 像素
101 光电转换单元
110 半导体基板
130 分离部
131 绝缘膜
140 滤色器
150 遮光壁
151 斜面
152，153 顶部
154 底部
160，161 片上透镜
304 硬掩模
1000 相机
1002 图像传感器
1005 图像处理单元

Claims (11)

1.一种图像传感器，包括：
多个像素，每个像素包括配置在半导体基板上并对照射的入射光执行光电转换的光电转换单元以及将入射光会聚到所述光电转换单元上的片上透镜；和
遮光壁，所述遮光壁在所述多个像素之间的边界处与所述半导体基板相邻配置并且被构造成使得所述遮光壁的入射光照射侧具有锥形截面以遮挡入射光。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述遮光壁被构造成所述锥形截面具有基于所述遮光壁从所述半导体基板的高度和宽度以及光接收面的宽度的角度的锥形，所述光接收面是所述半导体基板的在所述像素处被入射光照射的面。
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述遮光壁被构造成具有基于三角形的反正切函数的仰角的锥形形状，所述三角形包含从所述锥形的顶点向下到所述半导体基板的垂线，所述遮光壁的宽度的1/2连同所述光接收面的宽度对应于所述三角形的底边。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述遮光壁被构造成具有呈锥形形状的三角形截面。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述多个像素中的每个包括使所会聚的入射光之中的具有预定波长的入射光透过的滤色器。
6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述遮光壁被构造成围绕所述滤色器的形状。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述遮光壁通过反射入射光来遮挡光。
8.根据权利要求7所述的图像传感器，其中，所述遮光壁由金属形成。
9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述遮光壁通过借助于蚀刻配置在上表面上并具有锥形截面的掩模来转印所述掩模的形状而形成。
10.根据权利要求9所述的图像传感器，其中，在所述遮光壁中，配置在上表面上的所述掩模通过借助于等离子体蚀刻被回蚀而形成所述锥形截面。
11.一种成像装置，包括：
多个像素，每个像素包括配置在半导体基板上并对照射的入射光执行光电转换的光电转换单元以及将入射光会聚到所述光电转换单元上的片上透镜；
遮光壁，所述遮光壁在所述多个像素之间的边界处与所述半导体基板相邻配置并且被构造成使得所述遮光壁的入射光照射侧具有锥形截面以遮挡入射光；和
处理基于光电转换生成的图像信号的处理电路。
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