CN116888738A

CN116888738A - 摄像装置

Info

Publication number: CN116888738A
Application number: CN202280015853.5A
Authority: CN
Inventors: 桝田佳明; 畑野启介; 关大一; 户田淳; 纳土晋一郎; 大池祐辅; 大冈丰; 佐佐木直人; 坂元俊起; 森川隆史
Original assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Current assignee: Sony Semiconductor Solutions Corp
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2022-02-09
Publication date: 2023-10-13
Also published as: WO2022209327A1

Abstract

[问题]提供一种能够抑制光斑影响的摄像装置。[解决方案]本公开的摄像装置包括：像素区域，在所述像素区域中布置有执行光电转换的多个像素；片上透镜，所述片上透镜设置在所述像素区域上；保护构件，所述保护构件设置在所述片上透镜上；和树脂层，所述树脂层粘附在所述片上透镜和所述保护构件之间，其中，当所述树脂层和所述保护构件的厚度为T，从光的入射方向观察时所述像素区域的对角线的长度为L，并且所述保护构件的临界角为θc时，满足T≥L/2/tanθc(式2)或T≥L/4/tanθc(式3)。

Description

摄像装置

技术领域

本公开涉及摄像装置。

背景技术

已经开发出一种半导体装置被缩小到芯片尺寸的晶圆级芯片尺寸封装(WCSP)。在WCSP的固态摄像装置中，存在这样的情况：其中，滤色器或片上透镜设置在半导体基板的上表面侧，并且玻璃基板经由玻璃密封树脂固定在滤色器或片上透镜上。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：WO 2017/163924 A

发明内容

本发明要解决的问题

如上所述，在半导体基板和玻璃基板由玻璃密封树脂以无腔结构固定的情况下，当强光入射时，由像素上的片上透镜反射的光在玻璃基板的上表面上进一步反射，并且可能会再次入射到其他像素上。结果，由于再入射光的干扰，可能会出现被称为光斑的噪声。

本技术是鉴于这种情况而做出的，并且提供了一种能够抑制光斑影响的摄像装置。

技术问题的解决方案

根据本公开的一个方面的摄像装置包括：像素区域，在所述像素区域中布置有执行光电转换的多个像素；片上透镜，所述片上透镜设置在所述像素区域上；保护构件，所述保护构件设置在所述片上透镜上；和树脂层，所述树脂层粘附在所述片上透镜和所述保护构件之间，其中，当所述树脂层和所述保护构件的厚度为T，从光的入射方向观察时所述像素区域的对角线的长度为L，并且所述保护构件的临界角为θc时，

T≥L/2/tanθc (式2)

T≥L/4/tanθc (式3)

满足式2或式3。

所述保护构件使用玻璃，并且所述临界角θc约为41.5°。

还包括设置在所述保护构件上的凹透镜。

还包括设置在所述保护构件上的凸透镜。

还包括致动器，所述致动器设置在所述保护构件下方或所述保护构件中并且改变所述保护构件的厚度。

还包括设置在所述保护构件的侧表面上的吸光膜。

还包括设置在所述保护构件上的防反射膜。

还包括设置在所述保护构件上或所述保护构件中的红外截止滤波器。

还包括设置在所述保护构件上的菲涅耳(Fresnel)透镜。

还包括设置在所述保护构件上的超透镜。

还包括设置在所述保护构件上并且包括孔的遮光膜。

在从所述入射方向观察的平面图中，当所述像素的宽度是第一宽度W1时，所述厚度T大于或等于第一厚度T1，并且

当所述像素的宽度是小于所述第一宽度的第二宽度W2(W2<W1)时，所述厚度T大于或等于比所述第一厚度T1更厚的第二厚度T2(T2>T1)。

在所述第二宽度W2是所述第一宽度W1的1/2的情况下，所述第二厚度T2是所述第一厚度T1的两倍。

针对各个所述像素设置多个所述片上透镜。

针对多个所述像素设置一个所述片上透镜。

还包括：滤色器，所述滤色器设置在所述像素区域和所述片上透镜之间；和第一遮光膜，所述第一遮光膜设置在彼此相邻的所述像素之间上方的所述滤色器中。

还包括在相邻的所述像素之间上方的所述第一遮光膜上的第二遮光膜。

根据本公开的一个方面的摄像装置包括：像素区域，在所述像素区域中布置有执行光电转换的多个像素；片上透镜，所述片上透镜设置在所述像素区域上；保护构件，所述保护构件设置在所述片上透镜上；树脂层，所述树脂层粘附在所述片上透镜和所述保护构件之间；和透镜，所述透镜设置在所述保护构件上。

根据本公开的一个方面的摄像装置包括：像素区域，在所述像素区域中布置有执行光电转换的多个像素；多个片上透镜，所述多个片上透镜设置在所述像素区域上并且针对各个所述像素设置；保护构件，所述保护构件设置在所述片上透镜上；和树脂层，所述树脂层粘附在所述片上透镜和所述保护构件之间。

根据本公开的一个方面的摄像装置包括：像素区域，在所述像素区域中布置有执行光电转换的多个像素；片上透镜，所述片上透镜设置在所述像素区域上并且针对多个所述像素中的各者设置；保护构件，所述保护构件设置在所述片上透镜上；和树脂层，所述树脂层粘附在所述片上透镜和所述保护构件之间。

根据本公开的一个方面的摄像装置包括：像素区域，在所述像素区域中布置有执行光电转换的多个像素；片上透镜，所述片上透镜设置在所述像素区域上并且针对多个所述像素中的各者设置；滤色器，所述滤色器设置在所述像素区域和所述片上透镜之间；第一遮光膜，所述第一遮光膜设置在彼此相邻的所述像素之间上方的所述滤色器中；保护构件，所述保护构件设置在所述滤色器和所述第一遮光膜上；和树脂层，所述树脂层粘附在所述片上透镜和所述保护构件之间。

所述像素区域至少包括输出用于生成图像的像素信号的有效像素区域。

所述像素区域还包括输出用作暗输出基准的像素信号的光学黑(OB)像素区域。

所述OB像素区域设置为包围所述有效像素区域的外围。

所述像素区域还包括稳定所述有效像素区域的特性的伪像素区域。

所述伪像素区域设置为包围所述OB像素区域的外围。

所述像素区域包括有效感光区域，在所述有效感光区域中布置有包括光电二极管的所述像素。

所述像素区域还包括外部区域，在所述外部区域中未布置包括所述光电二极管的所述像素。

所述外部区域设置在所述有效感光区域周围。

所述像素区域还包括从晶圆切割半导体封装的终端区域。

所述终端区域设置在所述外部区域周围。

附图说明

图1是根据本公开的固态摄像装置的外观示意图。

图2是示出了固态摄像装置的基板构成的图。

图3是示出了层叠基板的电路构成例的图。

图4是示出了像素的等效电路的图。

图5是示出了固态摄像装置的详细结构的截面图。

图6是示出了固态摄像装置的像素区域的示意性截面图。

图7是示出了出现环形光斑的位置的说明图。

图8是示出了像素传感器基板和环形光斑的示意性平面图。

图9是沿着图8中像素区域的对角线方向截取的示意性截面图。

图10是沿着图8中像素区域的对角线方向截取的示意性截面图。

图11是示出了根据第二实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图12是示出了根据第三实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图13是示出了根据第四实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图14是示出了根据第五实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图15是示出了根据第六实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图16是示出了根据第七实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图17是示出了根据第六实施方案的变形例的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图18是示出了根据第八实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图19是示出了根据第九实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图20是示出了根据第十实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图21是示出了根据第十一实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图22是示出了根据第十一实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性平面图。

图23是示出了根据第十二实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图24是示出了根据第十二实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性平面图。

图25是示出了根据第十三实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图26是示出了根据第十三实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性平面图。

图27是示出了根据第十四实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图28是示出了根据第十五实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图29是示出了根据变形例的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。

图30是示出了应用本技术的摄像装置的主要构成例的图。

图31是用于说明摄像元件的各个区域的构成的截面图。

图32是半导体封装在示意性平面图中的构成的图。

图33是示出了半导体封装的构成的示意性截面图。

图34是示出了车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。

图35是示出了车外信息检测单元和摄像部的安装位置的示例的说明图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细说明应用本技术的具体实施方案。附图是示意性的或概念性的，并且各个部分的比例等不一定与实际的相同。在说明书和附图中，与以上关于先前说明的附图所述的元件类似的元件由相同的附图标记表示，并且适当地省略其详细说明。

(第一实施方案)

图1是根据第一实施方案的固态摄像装置的外观示意图。

图1所示的固态摄像装置1是一种将通过层叠下基板11和上基板12而构成的层叠基板13封装在其中的半导体封装。固态摄像装置1将从由该图中箭头指示的方向入射的光转换为电信号并且输出该电信号。

在下基板11上，形成有作为用于与外部基板(未图示)电连接的背电极的多个焊球14。

在上基板12的上表面上，形成有红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)滤色器15和片上透镜16。此外，上基板12以无腔结构经由密封构件17连接至用于保护片上透镜16的保护构件18。对于保护构件18，例如，使用诸如玻璃、氮化硅、蓝宝石或树脂等透明材料。对于密封构件17，例如，使用诸如丙烯酸树脂、苯乙烯树脂或环氧树脂等透明粘合材料。

例如，如图2A所示，在上基板12上形成其中二维布置有执行光电转换的像素的像素区域21和控制像素的控制电路22，并且在下基板11上形成诸如处理从像素输出的像素信号的信号处理电路等逻辑电路23。

或者，此外，如图2B所示，在上基板12上可以仅形成像素区域21，并且在下基板11上可以形成控制电路22和逻辑电路23。

如上所述，逻辑电路23或者控制电路22和逻辑电路23两者形成并层叠在与像素区域21的上基板12不同的下基板11上。结果，与像素区域21、控制电路22和逻辑电路23沿着平面方向布置在一个半导体基板上的情况相比，可以减小固态摄像装置1的尺寸。

在以下说明中，将其上至少形成有像素区域21的上基板12称为像素传感器基板12，并且将其上至少形成有逻辑电路23的下基板11称为逻辑基板11。

图3示出了层叠基板13的电路构成例。

层叠基板13包括以二维阵列状布置有像素32的像素区域21、垂直驱动电路34、列信号处理电路35、水平驱动电路36、输出电路37、控制电路38和输入/输出端子39等。

各个像素32包括作为光电转换元件的光电二极管和多个像素晶体管。稍后将参照图4说明像素32的电路构成的示例。

控制电路38接收输入时钟和给出操作模式等的命令的数据，并且输出层叠基板13的内部信息等的数据。也就是说，控制电路38基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟生成用作垂直驱动电路34、列信号处理电路35和水平驱动电路36等的操作的基准的时钟信号和控制信号。控制电路38将生成的时钟信号和控制信号输出到垂直驱动电路34、列信号处理电路35和水平驱动电路36等。

垂直驱动电路34包括例如移位寄存器，选择预定的像素驱动线40，向所选择的像素驱动线40供给用于驱动像素32的脉冲，并且以行为单位驱动像素32。也就是说，垂直驱动电路34以行为单位在垂直方向上依次地选择并且扫描像素区域21中的各个像素32，并且通过垂直信号线41将基于根据各个像素32的光电转换单元中接收到的光量而产生的信号电荷的像素信号供给到列信号处理电路35。

列信号处理电路35针对像素32的各列布置，并且针对各个像素列对从一行的像素32输出的信号执行诸如噪声去除等信号处理。例如，列信号处理电路35执行诸如用于去除像素固有的固定模式噪声的相关双采样(CDS)和模数(AD)转换等信号处理。

水平驱动电路36包括例如移位寄存器，通过依次地输出水平扫描脉冲来依次地选择列信号处理电路35，并且将像素信号从各个列信号处理电路35输出到水平信号线42。

输出电路37对从各个列信号处理电路35通过水平信号线42依次地供给的信号执行信号处理以输出。例如，输出电路37可以仅执行缓冲，或者可以执行黑电平调整、列变化校正和各种类型的数字信号处理等。输入/输出端子39与外部交换信号。

如上所述构造的层叠基板13是被称为列AD方式的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器，其中执行CDS处理和AD转换处理的列信号处理电路35针对各个像素列布置。

图4示出了像素32的等效电路。

图4所示的像素32示出了实现电子全局快门功能的构成。

像素32包括作为光电转换元件的光电二极管51、第一传输晶体管52、存储单元(MEM)53、第二传输晶体管54、浮动扩散区域(FD)55、复位晶体管56、放大晶体管57、选择晶体管58和排出晶体管59。

光电二极管51是生成并累积与接收到的光量相对应的电荷(信号电荷)的光电转换单元。光电二极管51的阳极端子接地，并且光电二极管51的阴极端子经由第一传输晶体管52连接至存储单元53。此外，光电二极管51的阴极端子也连接至用于排出不必要电荷的排出晶体管59。

当第一传输晶体管52通过传输信号TRX而导通时，其读出由光电二极管51生成的电荷，并且将电荷传输到存储单元53。存储单元53是临时地保持电荷直到电荷被传输到FD55的电荷保持单元。

当第二传输晶体管54通过传输信号TRG而导通时，其读出保持在存储单元53中的电荷，并且将电荷传输到FD 55。

FD 55是保持从存储单元53读出的电荷以便将电荷作为信号读出的电荷保持单元。当复位晶体管56通过复位信号RST而导通时，其通过将累积在FD 55中的电荷排出到恒定电压源VDD来复位FD 55的电位。

放大晶体管57输出与FD 55的电位相对应的像素信号。也就是说，放大晶体管57与作为恒定电流源的负载MOS 60构成源极跟随器电路，并且表示与累积在FD 55中的电荷相对应的电平的像素信号从放大晶体管57经由选择晶体管58输出到列信号处理电路35(图3)。负载MOS 60例如设置在列信号处理电路35中。

当通过选择信号SEL选择像素32时，选择晶体管58被导通，并且经由垂直信号线41将像素32的像素信号输出到列信号处理电路35。

当排出晶体管59通过排出信号OFG而导通时，其将累积在光电二极管51中的不必要电荷排出到恒定电压源VDD。

传输信号TRX和TRG、复位信号RST、排出信号OFG和选择信号SEL是从垂直驱动电路34经由像素驱动线40供给的。

将简要地说明像素32的操作。

首先，在曝光开始之前，通过向排出晶体管59供给高电平的排出信号OFG而使排出晶体管59导通，累积在光电二极管51中的电荷被排出到恒定电压源VDD，并且所有像素的光电二极管51被复位。

在光电二极管51被复位之后，当通过低电平的排出信号OFG使排出晶体管59截止时，在像素区域21中的所有像素中开始曝光。

当经过了预定的曝光时间时，在像素区域21的所有像素中通过传输信号TRX使第一传输晶体管52导通，并且累积在光电二极管51中的电荷被传输到存储单元53。

在第一传输晶体管52被截止之后，以行为单位将保持在各个像素32的存储单元53中的电荷依次地读出到列信号处理电路35。在读出操作中，通过传输信号TRG使读出行的像素32的第二传输晶体管54导通，并且将保持在存储单元53中的电荷传输到FD 55。然后，当通过选择信号SEL使选择晶体管58导通时，表示与累积在FD 55中的电荷相对应的电平的信号从放大晶体管57经由选择晶体管58输出到列信号处理电路35。

如上所述，在具有图4的像素电路的像素32中，在像素区域21的所有像素中将曝光时间设定为相同，并且在曝光完成之后，电荷被临时地保持在存储单元53中，并且以行为单位从存储单元53依次地读出电荷的全局快门方式操作(摄像)是可能的。

注意，像素32的电路构成不限于图4所示的构成，并且例如，可以采用不包括存储单元53并且通过所谓的卷帘快门方式执行操作的电路构成。

此外，像素32可以具有一些像素晶体管被多个像素共用的共用像素结构。例如，可以采用其中以像素32为单位包括第一传输晶体管52、存储单元53和第二传输晶体管54，并且FD 55、复位晶体管56、放大晶体管57和选择晶体管58被诸如四个像素等的多个像素共用的构成。

接下来，将参照图5说明层叠基板13。图5是示出了固态摄像装置1的一部分的放大截面图。

在逻辑基板11中，多层配线层82形成在由例如硅(Si)构成的半导体基板81(在下文中，称为硅基板81)的上侧(像素传感器基板12侧)。多层配线层82构成图2中的控制电路22和逻辑电路23。

多层配线层82包括多个配线层83和形成在配线层83之间的层间绝缘膜84，多个配线层83包括最靠近像素传感器基板12的最上层配线层83a、中间配线层83b和最靠近硅基板81的最下层配线层83c等。

多个配线层83使用例如铜(Cu)、铝(Al)或钨(W)等形成，并且层间绝缘膜84使用例如氧化硅膜或氮化硅膜等形成。在多个配线层83和层间绝缘膜84中的各者中，所有层可以包括相同的材料，或者可以根据层使用两种以上材料。

贯穿硅基板81的硅通孔85形成在硅基板81的预定位置处，并且连接导体87隔着绝缘膜86嵌入在硅通孔85的内壁中以形成硅贯通电极(TSV)88。绝缘膜86可以使用例如SiO₂膜和SiN膜等形成。

注意，在图5所示的硅贯通电极88中，绝缘膜86和连接导体87沿着内壁表面形成，并且硅通孔85的内部是中空的。然而，取决于内径，硅通孔85的整个内部可以填充有连接导体87。换言之，通孔的内部可以填满导体，或者通孔的一部分可以是空腔。这同样适用于如后所述的芯片贯通电极(TCV)105等。

硅贯通电极88的连接导体87连接至形成在硅基板81的下表面侧的再配线90，并且再配线90连接至焊球14。连接导体87和再配线90例如可以由铜(Cu)、钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、钛钨合金(TiW)或多晶硅等形成。

此外，在硅基板81的下表面侧，形成有阻焊层(阻焊剂)91，以覆盖除形成有焊球14的区域之外的再配线90和绝缘膜86。

另一方面，在像素传感器基板12中，多层配线层102形成在由例如硅(Si)构成的半导体基板101(在下文中，称为硅基板101)的下侧(逻辑基板11侧)。多层配线层102构成图2中像素区域21的像素电路。

多层配线层102包括多个配线层103和形成在配线层103之间的层间绝缘膜104，多个配线层103包括最靠近硅基板101的最上层配线层103a、中间配线层103b和最靠近逻辑基板11的最下层配线层103c等。

作为用作多个配线层103和层间绝缘膜104的材料，可以采用与上述配线层83和层间绝缘膜84的材料相同类型的材料。此外，类似于上述配线层83和层间绝缘膜84，多个配线层103和层间绝缘膜104可以通过使用一种或两种以上材料形成。

注意，在图5的示例中，像素传感器基板12的多层配线层102包括三个配线层103，并且逻辑基板11的多层配线层82包括四个配线层83。然而，配线层的总数不限于此，并且可以形成任意数量的配线层。

在硅基板101中，由PN结形成的光电二极管51针对各个像素32形成。

此外，尽管未图示，但是诸如第一传输晶体管52和第二传输晶体管54等多个像素晶体管和存储单元(MEM)53等也形成在多层配线层102和硅基板101中。

在硅基板101的未形成滤色器15和片上透镜16的预定位置处，形成有与像素传感器基板12的配线层103a连接的硅贯通电极109和与逻辑基板11的配线层83a连接的芯片贯通电极105。

芯片贯通电极105和硅贯通电极109通过形成在硅基板101的上表面上的连接配线106连接。此外，在硅贯通电极109与硅基板101之间以及在芯片贯通电极105与硅基板101之间形成有绝缘膜107。此外，在硅基板101的上表面上，隔着绝缘膜(平坦化膜)108形成有滤色器15和片上透镜16。

如上所述，图1所示的固态摄像装置1的层叠基板13具有逻辑基板11的多层配线层82侧和像素传感器基板12的多层配线层102侧接合在一起的层叠结构。在图5中，由虚线表示逻辑基板11的多层配线层82和像素传感器基板12的多层配线层102的接合面。

此外，在固态摄像装置1的层叠基板13中，像素传感器基板12的配线层103和逻辑基板11的配线层83通过硅贯通电极109和芯片贯通电极105这两个贯通电极连接，并且逻辑基板11的配线层83和焊球(背电极)14通过硅贯通电极88和再配线90连接。结果，可以使固态摄像装置1的平面面积最小化。

此外，通过将层叠基板13和保护构件18之间的空间形成为无腔结构并且通过密封构件17将它们接合，还可以使该结构在高度方向上降低。

因此，根据图1所示的固态摄像装置1，可以实现进一步小型化的半导体装置(半导体封装)。

图6是示出了固态摄像装置的像素区域21的示意性截面图。像素区域21是包括像素(有效像素)32的区域，并且滤色器15和片上透镜16设置在像素区域21上。注意，像素区域21可以包括如后所述的光学黑(OB)像素和/或伪像素。作为树脂层的密封构件17设置在片上透镜16上，并且保护构件18设置在密封构件17上。保护构件18通过密封构件17接合在片上透镜16上。片上透镜16上的密封构件17和保护构件18的厚度由T表示。

图7是示出了出现环形光斑的位置的说明图。注意，在图7中，省略了片上透镜16下方的构成的图示。

入射光Lin经由保护构件18和密封构件17进入片上透镜16。在像素区域21中检测到入射到片上透镜16上的大部分入射光Lin。另一方面，入射光Lin的一部分被片上透镜16的表面反射。反射光的光源LS表示通过片上透镜16反射入射光Lin而获得的反射光的光源。反射光Lr1至Lrm(m是整数)是衍射反射光，例如，Lr1是一级衍射光，Lr2是二级衍射光，Lr3是三级衍射光并且反射光Lrm是m级衍射光。m是衍射级数。注意，在图7中，未图示衍射级数m为4以上的高级衍射光。

这里，当反射光Lrm的衍射角为θm时，衍射级数m和衍射角θm之间的关系由下式1表示。

n×d×sinθm＝m×λ (式1)

注意，n是保护构件18和/或密封构件17的折射率，d是像素32的单元尺寸的两倍，并且λ是入射光Lin的波长。根据式1，随着衍射级数m增大，反射光Lrm的衍射角θm也增大。例如，图7中二级衍射光Lr2的衍射角θ2大于一级衍射光Lr1的衍射角θ1，并且三级衍射光Lr3的衍射角θ3大于二级衍射光Lr2的衍射角θ2。

当衍射角θm随着衍射级数m增大时，衍射角θm有时会超过保护构件18的临界角θc。例如，假设衍射角θ1和θ2小于临界角θc，并且衍射角θ3和后续的衍射角大于或等于临界角θc。在这种情况下，反射光Lr1和Lr2从保护构件18行进到外部空气，并且几乎不产生环形光斑。然而，反射光Lr3以后的衍射反射光在保护构件18和保护构件外部的空气之间的边界处被全反射，并且再次入射到片上透镜16上而产生环形光斑RF。注意，光源LS位于某个像素32的片上透镜16的表面上，而环形光斑RF位于另一个像素32的片上透镜16的表面上。因此，光源LS和反射光Lr3的入射位置的高度水平在片上透镜16的表面上大致相同。

图8是示出了像素传感器基板12和环形光斑RF的示意性平面图。假设在从光入射方向(Z方向)观察的平面图中，光从Z方向照射像素区域21。此时，当引起环形光斑RF的反射光Lr3进入像素区域21时，反射光Lr3被像素区域21中的像素32检测到，并且环形光斑RF映出在图像中。另一方面，当引起环形光斑RF的反射光Lr3没有入射到像素区域21上而是入射到像素区域之外时，环形光斑RF不会映出在图像中。也就是说，为了防止环形光斑RF映出在图像中，不管光照射像素区域21中的哪个位置，即，不管光源LS位于像素区域21中的哪个位置，反射光Lr3只需要发射到像素区域21的外部而不入射到像素区域21上即可。

例如，图8中的环形光斑RF1与像素区域21重叠，表明反射光Lr3入射到像素区域21上。因此，环形光斑RF映出在图像中。图8中的环形光斑RF2没有与像素区域21重叠，表明反射光Lr3没有入射到像素区域21上。因此，环形光斑RF没有映出在图像中。

在从Z方向观察的平面图中，如果距离大于从像素区域21的任意顶点到最远顶点的对角线L的距离，则环形光斑RF不会出现在图像中。例如，如图8所示，在像素区域21为大致四边形并且光源LS位于像素区域21的一个顶点的情况下，环形光斑RF的半径可以大于像素区域21的对角线L，诸如RF2。

图9、图10A和图10B是沿着图8中像素区域21的对角线L的方向截取的示意性截面图。图9示出了位于像素区域21的一端(角部)的光源LS。反射光Lr1至Lrm以衍射角θ1至θm入射到保护构件18的表面上。注意，在图9中，未图示衍射级数m为4以上的高级衍射光。此外，在本说明书和附图中，也可以将引起环形光斑RF的反射光Lr3的再入射位置称为环形光斑RF。

这里，为了使从光源LS到环形光斑RF的距离DLR大于像素区域21的对角线L，保护构件18和密封构件17的厚度T应当正好满足式2。注意，θc是反射光Lr从保护构件18到外部(空气)的临界角。

T≥L/2/tanθc (式2)

在图9中，保护构件18和密封构件17的厚度T不满足式2，并且距离DLR小于像素区域21的对角线L。因此，环形光斑RF进入像素区域21并且映出在图像中。

另一方面，图10A所示的保护构件18和密封构件17的厚度T比图9所示的厚度更厚。图10A中的保护构件18和密封构件17的厚度T满足式2。在这种情况下，距离DLR大于像素区域21的对角线L，并且环形光斑RF退出到像素区域21的外部。结果，可以抑制环形光斑RF映出在图像中。当然，在这种情况下，由衍射级数m为4以上的反射光引起的环形光斑(未图示)也出现在像素区域21的外部。因此，可以抑制由反射光Lr3以后的高级衍射反射光引起的环形光斑RF映出在图像中。也就是说，根据本实施方案，由于保护构件18和密封构件17的厚度T满足式2，因此衍射角大于或等于临界角θc的所有反射光的环形光斑退出到像素区域21的外部。结果，可以抑制环形光斑RF映出在图像中，并且可以抑制环形光斑RF的影响。

作为具体示例，在保护构件18和密封构件17是玻璃的情况下，光从玻璃到空气的临界角θc约为41.5度。此外，假设像素区域21的对角线L的距离为5mm，则根据式2，保护构件18和密封构件17的厚度T应当约为2.8mm以上。

注意，在像素区域21包括伪像素的情况下，对角线L可以是像素区域21的有效像素的对角线。另一方面，对角线L可以是像素区域21的包括有效像素和伪像素两者的对角线。此外，在像素区域21是多边形的情况下，L应当是顶点之间的距离的最大值。

如上所述，根据本实施方案，通过将保护构件18和密封构件17的厚度T设定为满足式2，可以使从光源LS到环形光斑RF的距离DLR大于像素区域21的对角线L。结果，可以抑制环形光斑RF映出在图像中。

在本实施方案中，可以加厚一个保护构件18，或者可以层叠多个保护构件18以增加总厚度。注意，增加保护构件18和密封构件17的厚度T与减小摄像装置的高度(小型化)相反。因此，根据摄像装置的厚度的允许范围来确定保护构件18和密封构件17的厚度T的上限。

参照图10A说明的上述实施方案在入射光Lin的光源不太聚光，并且入射光Lin大致平行地进入像素区域21的情况下成立。

另一方面，图10B示出了入射光Lin被透镜(未图示)等会聚的状态。在入射光Lin被会聚的情况下，入射光Lin从像素区域21的大致中央正上方的点放射状地进入像素区域21。因此，入射光Lin本身倾斜地入射到像素区域21的端部上。因此，以像素区域21的端部作为光源LS的反射光被反射到像素区域21的外部，并且不产生环形光斑。另一方面，在像素区域21的中央部，入射光Lin从Z方向大致垂直地入射。在这种情况下，以像素区域21的中央部作为光源LS的反射光可以产生环形光斑RF。在这种情况下，为了使从光源LS到环形光斑RF的距离DLR大于像素区域21的从中央部到端部的距离L/2，保护构件18和密封构件17的厚度T应当正好满足式3。

T≥L/4/tanθc (式3)

当保护构件18和密封构件17的厚度T满足式3时，衍射角大于或等于临界角θc的所有反射光的环形光斑退出到像素区域21的外部。结果，即使在会聚入射光Lin的情况下，也可以抑制环形光斑RF映出在图像中，并且可以抑制环形光斑RF的影响。

(第二实施方案)

图11是示出了根据第二实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。图11对应于沿着图8中像素区域21的对角线L的方向的示意性截面。

根据第二实施方案，在像素区域21的保护构件18上设置有凹透镜LNS1。对于凹透镜LNS1，例如，使用诸如玻璃(SiO₂)、氮化物(SiN)、蓝宝石(Al₂O₃)或树脂等透明材料。低级衍射反射光(例如，Lr1和L2)到达凹透镜LNS1的比像素区域21和凹透镜LNS1的中央相对更靠近光源LS的表面。在这种情况下，由于凹透镜LNS1的弯曲表面，低级反射光Lr1和L2的衍射角θ1和θ2小于上述第一实施方案的衍射角θ1和θ2。因此，低级反射光Lr1和L2的衍射角θ1和θ2几乎不会超过临界角θc，并且容易通过凹透镜LNS1的表面。

另一方面，高级反射光(例如，Lr3)到达凹透镜LNS1的比像素区域21和凹透镜LNS1的中央更远离光源LS的表面。在这种情况下，由于凹透镜LNS1的弯曲表面，高级反射光Lr3的衍射角θ3相反地大于第一实施方案的衍射角θ3。因此，衍射角θ3容易超过临界角θc，并且高级反射光Lr3在到达片上透镜16之前容易发射到像素区域21的外部。也就是说，环形光斑RF形成在像素区域21的外部。

如上所述，通过在保护构件18上设置凹透镜LNS1，到达凹透镜LNS1的比凹透镜LNS1的中央更靠近光源LS的表面的低级反射光几乎不会超过临界角θc。相反地，到达凹透镜LNS1的比凹透镜LNS1的中央更远离光源LS的表面的高级反射光发射到像素区域21的外部。结果，可以在保持保护构件18和密封构件17的厚度T的同时或者在不使厚度T过大的情况下抑制环形光斑RF的出现。或者，可以使距离DLR大于像素区域21的对角线L，并且可以抑制环形光斑RF映出在图像中。

第二实施方案的其他构成可以类似于第一实施方案的对应构成。结果，第二实施方案可以获得第一实施方案的效果。

(第三实施方案)

图12是示出了根据第三实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。图12对应于沿着图8中像素区域21的对角线L的方向的示意性截面。

根据第三实施方案，在像素区域21的保护构件18上设置有凸透镜LNS2。对于凸透镜LNS2，例如，使用诸如玻璃(SiO₂)、氮化物(SiN)、蓝宝石(Al₂O₃)或树脂等透明材料。由于凸透镜LNS2的弯曲表面，衍射反射光Lr1至Lrm的衍射角θ1至θm小于第一实施方案的衍射角θ1至θm。因此，衍射角θ1至θm几乎不会超过临界角θc。

衍射角θ1至θm不超过临界角θc的条件由式3表示。

12.113×e^0.92782×L/R ≤ θc (式3)

注意，式3示出了凸透镜LNS2包括玻璃的情况。R是凸透镜LNS2的曲率半径。

如上所述，通过在保护构件18上设置凸透镜LNS2，可以在保持保护构件18和密封构件17的厚度T的同时或者在不使厚度T过大的情况下抑制环形光斑RF的出现。结果，可以抑制环形光斑RF映出在图像中。

第三实施方案的其他构成可以类似于第一实施方案的对应构成。结果，第三实施方案可以获得第一实施方案的效果。

(第四实施方案)

图13是示出了根据第四实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。图13对应于沿着图8中像素区域21的对角线L的方向的示意性截面。

根据第四实施方案，在保护构件18下方或保护构件18中设置有压电元件PZ作为致动器的示例。对于压电元件PZ，例如，使用诸如PbTiO₃等透明的压电材料。例如，通过图3中的控制电路38经由触点CNT向压电元件PZ供电，并且压电元件PZ的厚度发生变化。随着压电元件PZ的厚度发生变化，保护构件18和密封构件17的厚度T也发生变化。通过控制保护构件18和密封构件17的厚度T，可以控制环形光斑RF的出现位置。

第四实施方案的其他构成可以类似于第一实施方案的对应构成。结果，第四实施方案可以获得第一实施方案的效果。

(第五实施方案)

图14是示出了根据第五实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。图14对应于沿着图8中像素区域21的对角线L的方向的示意性截面。

根据第五实施方案，在保护构件18的侧表面上设置有吸光膜SHLD。对于吸光膜SHLD，例如，使用黑色滤色器(树脂)或具有高吸光率的金属(例如，镍、铜、碳钢)等。例如，吸光膜SHLD可以防止全反射的反射光Lr3从保护构件18的侧表面发射到外部。结果，可以防止反射光Lr3对外部的其他装置(未图示)产生不利影响。此外，由于吸光膜SHLD吸收反射光Lr3，因此反射光不会进入像素区域21中的像素32。因此，在第五实施方案中，可以抑制环形光斑RF的出现。

第五实施方案的其他构成可以类似于第一实施方案的对应构成。结果，第五实施方案可以获得与第一实施方案的效果类似的效果。

注意，吸光膜SHLD可以设置在保护构件18的整个侧表面上，或者可以部分地设置在侧表面的上部或下部上。

(第六实施方案)

图15是示出了根据第六实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。图15对应于沿着图8中像素区域21的对角线L的方向的示意性截面。

根据第六实施方案，在保护构件18的上表面上设置有防反射膜AR。对于防反射膜AR，例如，使用氧化硅膜、氮化硅膜、TiO₂、MgF₂、Al₂O₃、CeF₃、ZrO₂、CeO₂、ZnS或它们的层叠膜。防反射膜AR抑制入射光Lin在保护构件18的表面上反射，并且使反射光Lr1至Lrm不太可能在保护构件18的表面上反射。因此，可以提高固态摄像装置1的灵敏度，并且可以抑制反射光Lr1至Lrm再次进入像素区域21。结果，可以防止反射光Lr1至Lrm对外部的其他装置(未图示)产生不利影响。此外，可以抑制环形光斑RF的出现。

第六实施方案的其他构成可以类似于第一实施方案的对应构成。结果，第六实施方案可以获得与第一实施方案的效果类似的效果。

根据第六实施方案的固态摄像装置1可以用于诸如高灵敏度相机等应用。

(第七实施方案)

图16是示出了根据第七实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。图16对应于沿着图8中像素区域21的对角线L的方向的示意性截面。

根据第七实施方案，在保护构件18的上表面上设置有红外截止滤波器IRCF。对于红外截止滤波器IRCF，例如，使用氧化硅膜、氮化硅膜、TiO₂、MgF₂、Al₂O₃、CeF₃、ZrO₂、CeO₂、ZnS或它们的叠层膜或红外吸收玻璃等作为防反射设计。红外截止滤波器IRCF截止入射光Lin中的红外成分，并且允许其他可见光成分通过。结果，固态摄像装置1可以生成基于可见光的图像。

第七实施方案的其他构成可以类似于第一实施方案的对应构成。结果，第七实施方案可以获得与第一实施方案的效果类似的效果。

根据第七实施方案的固态摄像装置1可以用于诸如监控相机等应用。

图17是示出了根据第六实施方案的变形例的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。在图17的变形例中，红外截止滤波器IRCF设置在保护构件18内的中间部中。如上所述，即使红外截止滤波器IRCF设置在保护构件18内的中间部中，也不会失去本实施方案的效果。

(第八实施方案)

图18是示出了根据第八实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。图18对应于沿着图8中像素区域21的对角线L的方向的示意性截面。

根据第八实施方案，在保护构件18的上表面上设置有菲涅耳透镜LNS3。对于菲涅耳透镜LNS3，例如，使用诸如玻璃(SiO₂)、氮化物(SiN)、蓝宝石(Al₂O₃)或树脂等透明材料。类似于凸透镜LNS2，菲涅耳透镜LNS3通过弯曲表面使衍射反射光Lr1至Lrm的衍射角θ1至θm减小。因此，衍射角θ1至θm几乎不会超过临界角θc。通过使用菲涅耳透镜LNS3，固态摄像装置1可以具有比第三实施方案的高度更低的高度。第八实施方案的其他构成可以类似于第三实施方案的对应构成。结果，第八实施方案可以获得第三实施方案的效果。

尽管未图示，但是菲涅耳透镜LNS3可以具有与凹透镜LNS1的特性类似的特性。结果，第八实施方案可以获得与第二实施方案的效果类似的效果。

(第九实施方案)

图19是示出了根据第九实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。图19对应于沿着图8中像素区域21的对角线L的方向的示意性截面。

根据第九实施方案，在保护构件18的上表面上设置有超透镜LNS4。超透镜LNS4可以将衍射反射光Lr1至Lrm的衍射角θ1至θm设定为小于临界角θc，或者可以将环形光斑RF设定到像素区域21的外部。也就是说，超透镜LNS4可以像凸透镜LNS2或凹透镜LNS1那样起作用。结果，第九实施方案可以获得与第二或第三实施方案的效果类似的效果。

(第十实施方案)

图20是示出了根据第十实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。图20对应于沿着图8中像素区域21的对角线L的方向的示意性截面。

根据第十实施方案，在保护构件18的上表面上设置有具有针孔PH的遮光膜SHLD2。对于遮光膜SHLD2，例如，使用诸如镍或铜等遮光金属。针孔PH设置在遮光膜SHLD2的中央处，并且入射光Lin仅从针孔PH入射。针孔PH设置在遮光膜SHLD2的大致中央处。因此，可以使衍射反射光Lr1至Lrm的衍射角θ1至θm小于临界角θc。因此，在第十实施方案中，可以抑制环形光斑RF的出现。第十实施方案的其他构成可以类似于第一实施方案的对应构成。

(像素32的尺寸与保护构件18的厚度之间的关系)

当图9或图10A所示的像素32的尺寸发生变化时，片上透镜16的尺寸也会发生变化。因此，使环形光斑RF不映出在图像中的保护构件18和密封构件17的适当厚度T根据像素32的尺寸而变化。例如，在从Z方向观察的像素32的尺寸(宽度)为第一宽度W1时，在保护构件18和密封构件17的厚度为第一厚度T1或更大的情况下，环形光斑RF不映出在图像中。在这种情况下，当像素32的宽度为小于第一宽度W1的第二宽度W2(W2＜W1)时，保护构件18和密封构件17的厚度优选地大于或等于第二厚度T2，第二厚度T2大于第一厚度T1(T2＞T1)。这是因为，随着像素32的尺寸减小，片上透镜16也减小，并且反射光Lr1至Lrm的衍射角θ1至θm增大。

例如，在第二宽度W2是第一宽度W1的1/2的情况下，衍射角θ1至θm分别变为约两倍，并且第二厚度T2优选地是第一厚度T1的约两倍以上。例如，在像素32的尺寸(对角线L的长度)约为2μm的情况下，衍射角θ3约为20度。另一方面，在像素32的尺寸(对角线L的长度)约为1μm的情况下，衍射角θ3约为40度。在这种情况下，厚度T2应当是厚度T1的约两倍以上。也就是说，当像素32的尺寸减小时，反射光Lr1至Lrm的衍射角θ1至θm增大并且容易超过临界角θc。因此，优选的是，随着像素32的尺寸变小，增加保护构件18的厚度。结果，可以有效地防止环形光斑RF映出在图像中。

(第十一实施方案)

图21是示出了根据第十一实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。图22是示出了根据第十一实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性平面图。图21和图22示出了一个像素32的示意性截面和示意性平面。

在第十一实施方案中，针对各个像素32设置多个片上透镜16。例如，针对一个像素32大致均匀地布置四个相同的片上透镜16。也就是说，如图22所示，四个片上透镜16以2行2列的形式布置在一个像素32上。

如上所述，由于片上透镜16和像素32不是一对一的对应关系，并且多个片上透镜16大致均匀地布置在一个像素32上，因此反射光Lr1至Lrm被分散。结果，环形光斑RF也被分散，并且可以使映出在图像中的环形光斑RF的轮廓变得模糊。

第十一实施方案的其他构成可以类似于上述实施方案中的任意一者的构成。结果，第十一实施方案也可以获得其他实施方案的效果。注意，在像素传感器基板12和光电二极管51上形成有保护膜215。对于保护膜215，例如，使用诸如氧化硅膜等绝缘材料。在保护膜215上设置有设置在相邻的像素32之间的遮光膜SHLD3。对于遮光膜SHLD3，例如，使用诸如镍或铜等遮光金属。遮光膜SHLD3抑制光泄漏到相邻的像素32中。在保护膜215和遮光膜SHLD3上形成有用于使形成滤色器15的区域平坦化的平坦化膜217。对于平坦化膜217，例如，使用诸如氧化硅膜等绝缘材料。滤色器15形成在平坦化膜217上。滤色器15设置有针对各个像素的多个滤色器，并且例如，滤色器的颜色以拜耳阵列布置。

(第十二实施方案)

图23是示出了根据第十二实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。图24是示出了根据第十二实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性平面图。图23和图24示出了一个像素32的示意性截面和示意性平面。

在第十二实施方案中，针对一个像素32大致均匀地布置九个相同的片上透镜16。也就是说，如图24所示，九个片上透镜16以3行3列的形式布置在一个像素32上。

以这种方式，由于多个片上透镜16大致均匀地布置在一个像素32上，因此反射光Lr1至Lrm被分散。结果，环形光斑RF也被分散，并且可以使映出在图像中的环形光斑RF的轮廓变得模糊。

第十二实施方案的其他构成可以类似于上述实施方案中的任意一者的构成。结果，第十二实施方案也可以获得其他实施方案的效果。

此外，尽管未图示，但是k行k列(k是4以上的整数)的片上透镜16可以大致均匀地布置在一个像素32上。通过增大k，反射光Lr1至Lrm被进一步分散，并且使映出在图像中的环形光斑RF的轮廓变得更模糊。

(第十三实施方案)

图25是示出了根据第十三实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性截面图。图26是示出了根据第十三实施方案的固态摄像装置的构成例的示意性平面图。图25和图26示出了一个像素32的示意性截面和示意性平面。

在第十三实施方案中，针对多个像素32设置一个片上透镜16。例如，如图26所示，一个片上透镜16设置在2行2列的四个像素32上。

如上所述，由于一个片上透镜16设置在多个像素32上，因此衍射反射光Lr1至Lrm的衍射角θ1至θm被缓和(减小)，并且超过临界角θc的反射光减少。例如，在一个片上透镜16设置在四个像素32上的情况下，超过临界角θc的反射光变为1/4。结果，可以抑制环形光斑RF映出在图像中。

第十三实施方案的其他构成可以类似于上述实施方案中的任意一者的构成。结果，第十三实施方案也可以获得其他实施方案的效果。

此外，尽管未图示，但是一个片上透镜16可以进一步设置在k行k列(k是3以上的整数)的像素32上。通过增大k，超过临界角θc的反射光进一步减少，并且可以进一步抑制环形光斑RF映出在图像中。

(第十四实施方案)

在第十四实施方案中，在设置在像素32和片上透镜16之间的滤色器15中设置遮光膜SHLD3。对于该遮光膜SHLD3，例如，使用诸如镍或铜等遮光金属。遮光膜SHLD3还设置在相邻的像素32之间，并且可以抑制相邻的像素32之间的光泄漏(串扰)。

第十四实施方案的其他构成可以类似于上述实施方案中的任意一者的构成。结果，第十四实施方案也可以获得其他实施方案的效果。

(第十五实施方案)

在第十五实施方案中，在滤色器15中的遮光膜SHLD3上进一步设置遮光膜SHLD4。对于遮光膜SHLD4，例如，使用诸如镍或铜等遮光金属。遮光膜SHLD4设置在相邻的像素32之间的上方，并且可以与遮光膜SHLD3一起进一步抑制相邻的像素32之间的光泄漏(串扰)。

第十五实施方案的其他构成可以类似于上述实施方案中的任意一者的构成。结果，第十五实施方案也可以获得其他实施方案的效果。

(变形例)

图29是示出了根据变形例的固态摄像装置1的构成例的示意性截面图。

在图29的变形例中，下基板(逻辑基板)11和上基板(像素传感器基板)12的连接方法与图5的基本结构不同。

也就是说，在图5的基本结构中，逻辑基板11和像素传感器基板12通过使用硅贯通电极151和芯片贯通电极152这两个贯通电极连接，而在本变形例中，逻辑基板11和像素传感器基板12通过逻辑基板11的多层配线层82中的最上层配线层83a和像素传感器基板12的多层配线层102中的最下层配线层103c的金属接合(Cu-Cu接合)连接。

在本变形例中，与固态摄像装置1下侧的焊球14的连接方法类似于图5的基本结构。也就是说，硅贯通电极88连接至逻辑基板11的最下层配线层83c，从而焊球14连接至层叠基板13中的配线层83和配线层103。

另一方面，本变形例与图5的基本结构的不同之处在于，在硅基板81的下表面侧，在与连接至焊球14的再配线90相同的层中形成没有电连接任何地方的伪配线211，并且伪配线211包括与再配线90相同的配线材料。

伪配线211用于减小在逻辑基板11侧的最上层配线层83a和像素传感器基板12侧的最下层配线层103c进行金属接合(Cu-Cu接合)时的凹凸的影响。也就是说，当进行Cu-Cu接合时，如果仅在硅基板81的下表面的部分区域中形成再配线90，则会由于存在或不存在再配线90而引起厚度差异，进而出现凹凸。因此，通过设置伪配线211，可以减小凹凸的影响。

(像素区域21的第一变形例)

图30是示出了应用本技术的摄像装置的主要构成例的图。摄像元件100是背面照射式CMOS图像传感器。在摄像元件100的光照射表面上，有效像素区域1101形成在中央部，并且OB像素区域1102形成为包围有效像素区域1101的外围。此外，伪像素区域1103形成为包围OB像素区域1102的外围，并且形成有外围电路的外围电路1104形成在伪像素区域的外部。

图31是用于说明摄像元件100的各个区域的构成的截面图。该图中的上侧是光照射表面(背面侧)。也就是说，来自被摄体的光在该图中从上向下进入摄像元件100。

摄像元件100相对于入射光的行进方向具有多层结构。也就是说，入射到摄像元件100上的光行进以透过各个层。

注意，在图31中，仅示出了有效像素区域1101至伪像素区域1103的一些像素(在各个区域的边界附近)的构成以及外围电路1104的一部分的构成。

在有效像素区域1101至伪像素区域1103中，在摄像元件100的半导体基板1120上针对各个像素形成诸如光电二极管等作为光电转换元件的传感器单元1121。在传感器单元1121之间形成像素分离区域1122。

有效像素区域1101至伪像素区域1103的各个像素的构成基本上相同。然而，有效像素区域1101对入射光进行光电转换，并且输出用于形成图像的像素信号。由于伪像素区域1103是为了稳定有效像素区域1101和OB像素区域1102的像素特性而设置的区域，因此基本上不使用该区域的像素输出(不用作暗输出(黑电平)基准)。注意，在形成滤色器层1153和聚光透镜1154时，伪像素区域1103还起到抑制由于OB像素区域1102至外围电路1104的图案之间的差异而引起的形状变化的作用。

此外，OB像素区域1102和伪像素区域1103的各个像素被形成在绝缘膜1151中的遮光膜1152遮蔽，使得光不能从该像素进入。因此，理想地，来自OB像素区域的像素信号用作暗输出(黑电平)基准。然而，实际上，像素值可能会由于来自有效像素区域1101的光的环绕等而上升，因此将摄像元件100构造为抑制这种影响。

例如，为了降低灵敏度，OB像素区域1102的各个像素的传感器单元1121没有形成到半导体基板1120的深部，而是仅形成在正面侧的浅区域中。

此外，在半导体基板1120中，在不与有效像素区域1101的各个像素的传感器单元1121相交的深部(背面侧)处，从OB像素区域1102到伪像素区域1103形成用作电子路径的传输路径区域1123。

在半导体基板1120的正面侧，硅(Si)-配线层间膜界面1131和配线层1140层叠。在配线层1140中，形成有多层配线1141和在配线1141之间的包括绝缘材料的配线层间膜1142。

绝缘膜1151、滤色器层1153和聚光透镜1154层叠在半导体基板1120的背面侧。如上所述，遮蔽光的遮光膜1152形成在OB像素区域1102和伪像素区域1103的绝缘膜1151中。结果，实现了图像中的黑电平设定和防止由于光入射到外围电路上而对装置产生不利影响。

在外围电路1104中，形成有读出栅极、在垂直方向上传输所读出的信号电荷的垂直电荷传输单元和水平电荷传输单元等。

本技术也可以应用于根据上述第一变形例的像素区域21。像素区域21可以仅仅是有效像素区域1101，但是除了有效像素区域1101之外还可以包括OB像素区域1102和/或伪像素区域1103。

(像素区域21的第二变形例)

图32是半导体封装200的构成的示意性平面图。半导体封装200主要被划分为有效感光区域A1、有效感光区域外部A2和终端部A3。

有效感光区域A1是布置有具有设置在硅基板213的表面上的光电二极管214的像素的区域。有效感光区域外部(外部区域)A2是没有布置包括光电二极管214的像素的区域，并且是设置在有效感光区域A1周围的区域。终端部A3例如是用于从晶圆切割半导体封装200的区域，并且是包括半导体封装200的端部(在下文中，称为芯片端部)的区域。终端部A3设置在有效感光区域外部A2周围。

同时，微透镜层220夹在第一有机材料层219和第二有机材料层222之间。在最近的芯片尺寸封装(CSP)中，为了实现高度和尺寸的减小，无腔CSP变得越来越广泛。在无腔CSP中，具有高折射率(高弯曲)的无机材料SiN经常被用作微透镜层220的材料，以便在填充空间的低弯曲材料树脂(对应于第二有机材料层222)和微透镜层220之间产生折射率的差异。

在这种结构中，构成微透镜层220的SiN具有高的膜应力，并且这种微透镜层220的外围被作为第二有机材料层222的树脂包围。在这种状态下，微透镜层220周围的第二有机材料层222在高温下被软化以释放膜应力，并且存在微透镜层220的透镜发生变形的可能性。当透镜发生变形时，存在出现诸如阴影和颜色不均匀等图像质量劣化的可能性。因此，需要防止透镜的这种变形。

因此，如图33所示，在有效感光区域外部A2的一部分中设置伪透镜251。伪透镜251包括与微透镜层220相同的材料(无机材料SiN(氮化硅)等)，并且形成为具有与微透镜层220的透镜相同的尺寸和形状。换言之，最初不需要在有效感光区域外部A2中设置微透镜层220，但是通过将微透镜层220也延伸到有效感光区域外部A2并且设置微透镜层作为伪透镜251，可以防止透镜发生变形。

由于可以在形成微透镜层220时形成这种伪透镜251，因此可以在不增加步骤数量的情况下形成伪透镜。

以这种方式，通过用与微透镜层220相同的材料(无机材料)在有效像素区域外部A2中构造具有与微透镜层220的每单位面积的力相同的力的结构，可以平衡微透镜层220和伪透镜251之间的应力。

终端部A3设置有平坦膜302作为从有效感光区域外部A2中的伪透镜251的延伸，尽管具有与微透镜层220的透镜的形状不同的形状，但是平坦膜302使用与微透镜层220和伪透镜251的材料相同的材料。注意，平坦膜302可以是与微透镜层或伪透镜251不同的材料。

以这种方式，通过设置伪透镜251，可以平衡伪透镜251和有效感光区域A1中微透镜层220之间的应力，并且可以防止微透镜层220发生变形。

本技术也可以应用于根据上述第二变形例的像素区域21。

本技术也可以应用于根据上述第二变形例的像素区域21。像素区域21可以仅仅是下面的有效像素区域A1，但是除了有效像素区域Al之外还可以包括有效感光区域外部A2和/或终端部A3。

(移动体的应用例)

根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以被实现为配备在诸如汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶和机器人等任意类型的移动体上的装置。

图34是示出了作为可以应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。

车辆控制系统12000包括通过通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图34所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。另外，作为集成控制单元12050的功能构成，示出了微型计算机12051、声音图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053。

驱动系统控制单元12010根据各种类型的程序控制与车辆的驱动系统相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作以下装置的控制装置：诸如内燃机或驱动马达等用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置、用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构、用于调整车辆转向角的转向机构和用于产生车辆制动力的制动装置等。

车身系统控制单元12020根据各种类型的程序控制设置在车身上的各种类型的装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，可以向车身系统控制单元12020输入从替代钥匙的移动装置发送的无线电波或各种类型的开关的信号。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置或灯等。

车外信息检测单元12030检测包括车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031对车辆外部的图像进行摄像，并且接收所摄像的图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以执行诸如人、车辆、障碍物、标志或路面上的字符等物体的检测处理，或者可以执行距上述物体的距离的检测处理。

摄像部12031是接收光并且输出与接收到的光的光量相对应的电信号的光学传感器。摄像部12031可以将电信号作为图像输出，或者可以将电信号作为测距信息输出。另外，由摄像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。

车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。车内信息检测单元12040例如与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的集中程度，或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。

微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部或内部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)功能的协同控制，ADAS功能包括车辆的碰撞避免或冲击减缓、基于车间距离的跟随驾驶、车速保持驾驶、车辆碰撞警告或车辆偏离车道警告等。

另外，通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部或内部的信息来控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等，微型计算机12051能够执行旨在实现自动驾驶等的协同控制，所述自动驾驶使得车辆能够不依赖于驾驶员的操作而自主行驶。

另外，基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息，微型计算机12051可以向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051可以例如根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置，通过控制前照灯以从远光变为近光来执行旨在防止眩光的协同控制。

声音图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送至能够在视觉上或听觉上将信息通知到车辆的乘客或车辆外部的输出装置。在图34的示例中，作为输出装置，示出了音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063。例如，显示部12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。

图35是示出了摄像部12031的安装位置的示例的图。

在图35中，作为摄像部12031，包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。

摄像部12101、12102、12103、12104和12105例如设置在车辆12100的前鼻、后视镜、后保险杠和后门上的位置以及车厢内挡风玻璃的上部的位置。设置在前鼻的摄像部12101和设置在车厢内挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置在后视镜的摄像部12102和12103主要获得车辆12100两侧的图像。设置在后保险杠或后门的摄像部12104主要获得车辆12100后方的图像。设置在车厢内挡风玻璃的上部的摄像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志或车道等。

注意，图35示出了摄像部12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在后视镜的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门的摄像部12104的摄像范围。例如，通过叠加由摄像部12101至12104摄像的图像数据，获得从上方观察的车辆12100的鸟瞰图像。

摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一者可以是由多个摄像元件组成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。

例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051可以求出距摄像范围12111至12114内的各个三维物体的距离和所述距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而提取最近的三维物体作为前方车辆，特别地，该三维物体存在于车辆12100的行驶路径上并且以预定速度(例如，等于或大于0km/h)沿着与车辆12100大致相同的方向行驶。此外，微型计算机12051可以预先设定前方的与前方车辆要保持的车间距离，并且执行自动制动控制(包括跟随停止控制)或自动加速控制(包括跟随启动控制)等。因此，可以执行旨在使车辆不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。

例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12501可以将三维物体的三维物体数据分类为两轮车辆、标准车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据，提取分类后的三维物体数据，并且使用所提取的三维物体数据来自动躲避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够在视觉上识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以在视觉上识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定用于指示与各个障碍物发生碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或者高于设定值并且因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或规避转向。因此，微型计算机12051能够辅助驾驶以避免碰撞。

摄像部12101至12104中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。微型计算机12051可以例如通过确定摄像部12101至12104的摄像图像中是否存在行人来识别行人。例如，这种对行人的识别是通过以下步骤执行的：提取作为红外相机的摄像部12101至12104的摄像图像中的特征点的步骤；以及对表示物体轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理以确定是否是行人的步骤。如果微型计算机12051确定在摄像部12101至12104的摄像图像中存在行人，并因此识别出行人，则声音图像输出部12052控制显示部12062，使得用于强调的方形轮廓线以叠加在识别出的行人上的方式显示。声音图像输出部12052还可以控制显示部12062，以便在期望的位置处显示表示行人的图标等。

以上已经说明了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以应用于例如上述构成中的摄像部12031等。

注意，本技术可以具有以下构成。

(1)

一种摄像装置，包括：

像素区域，在所述像素区域中布置有执行光电转换的多个像素；

片上透镜，所述片上透镜设置在所述像素区域上；

保护构件，所述保护构件设置在所述片上透镜上；和

树脂层，所述树脂层粘附在所述片上透镜和所述保护构件之间，

其中，当所述树脂层和所述保护构件的厚度为T，从光的入射方向观察时所述像素区域的对角线的长度为L，并且所述保护构件的临界角为θc时，

T≥L/2/tanθc (式2)

T≥L/4/tanθc (式3)

满足式2或式3。

(2)

根据(1)所述的摄像装置，其中，

所述保护构件使用玻璃，并且

所述临界角θc约为41.5°。

(3)

根据(1)或(2)所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上的凹透镜。

(4)

根据(1)或(2)所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上的凸透镜。

(5)

根据(1)或(2)所述的摄像装置，还包括致动器，所述致动器设置在所述保护构件下方或所述保护构件中并且改变所述保护构件的厚度。

(6)

根据(1)至(5)中任一项所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件的侧表面上的吸光膜。

(7)

根据(1)至(5)中任一项所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上的防反射膜。

(8)

根据(1)至(5)中任一项所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上或所述保护构件中的红外截止滤波器。

(9)

根据(1)至(5)中任一项所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上的菲涅耳透镜。

(10)

根据(1)至(5)中任一项所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上的超透镜。

(11)

根据(1)至(5)中任一项所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上并且包括孔的遮光膜。

(12)

根据(1)至(11)中任一项所述的摄像装置，其中，

(13)

根据(12)所述的摄像装置，其中，在所述第二宽度W2是所述第一宽度W1的1/2的情况下，所述第二厚度T2是所述第一厚度T1的两倍。

(14)

根据(1)至(13)中任一项所述的摄像装置，其中，针对各个所述像素设置多个所述片上透镜。

(15)

根据(1)至(13)中任一项所述的摄像装置，其中，针对多个所述像素设置一个所述片上透镜。

(16)

根据(1)至(15)中任一项所述的摄像装置，还包括：

滤色器，所述滤色器设置在所述像素区域和所述片上透镜之间；和

第一遮光膜，所述第一遮光膜设置在彼此相邻的所述像素之间上方的所述滤色器中。

(17)

根据(16)所述的摄像装置，还包括在相邻的所述像素之间上方的所述第一遮光膜上的第二遮光膜。

(18)

一种摄像装置，包括：

片上透镜，所述片上透镜设置在所述像素区域上；

保护构件，所述保护构件设置在所述片上透镜上；

树脂层，所述树脂层粘附在所述片上透镜和所述保护构件之间；和

透镜，所述透镜设置在所述保护构件上。

(19)

一种摄像装置，包括：

多个片上透镜，所述多个片上透镜设置在所述像素区域上并且针对各个所述像素设置；

保护构件，所述保护构件设置在所述片上透镜上；和

树脂层，所述树脂层粘附在所述片上透镜和所述保护构件之间。

(20)

一种摄像装置，包括：

片上透镜，所述片上透镜设置在所述像素区域上并且针对多个所述像素中的各者设置；

保护构件，所述保护构件设置在所述片上透镜上；和

(21)

一种摄像装置，包括：

滤色器，所述滤色器设置在所述像素区域和所述片上透镜之间；

第一遮光膜，所述第一遮光膜设置在彼此相邻的所述像素之间上方的所述滤色器中；

保护构件，所述保护构件设置在所述滤色器和所述第一遮光膜上；和

(22)

根据(1)至(21)中任一项所述的摄像装置，其中，所述像素区域至少包括输出用于生成图像的像素信号的有效像素区域。

(23)

根据(22)所述的摄像装置，其中，所述像素区域还包括输出用作暗输出基准的像素信号的光学黑(OB)像素区域。

(24)

根据(23)所述的摄像装置，其中，所述OB像素区域设置为包围所述有效像素区域的外围。

(25)

根据(23)所述的摄像装置，其中，所述像素区域还包括稳定所述有效像素区域的特性的伪像素区域。

(26)

根据(25)所述的摄像装置，其中，所述伪像素区域设置为包围所述OB像素区域的外围。

(27)

根据(1)至(21)中任一项所述的摄像装置，其中，所述像素区域包括有效感光区域，在所述有效感光区域中布置有包括光电二极管的所述像素。

(28)

根据(27)所述的摄像装置，其中，所述像素区域还包括外部区域，在所述外部区域中未布置包括所述光电二极管的所述像素。

(29)

根据(28)所述的摄像装置，其中，所述外部区域设置在所述有效感光区域周围。

(30)

根据(29)所述的摄像装置，其中，所述像素区域还包括从晶圆切割半导体封装的终端区域。

(31)

根据(30)所述的摄像装置，其中，所述终端区域设置在所述外部区域周围。

注意，本公开不限于上述实施方案，并且可以在不偏离本公开的主旨的情况下进行各种变形。此外，本说明书中记载的效果仅仅是示例，并且不是限制性的，并且可以存在其他效果。

附图标记列表

1固态摄像装置

11 下基板

12 上基板

15 滤色器

16 片上透镜

17 密封树脂

18 保护构件

21 像素区域

22 控制电路

23 逻辑电路

32 像素

Claims

1.一种摄像装置，包括：

片上透镜，所述片上透镜设置在所述像素区域上；

保护构件，所述保护构件设置在所述片上透镜上；和

T≥L/2/tanθc (式2)

T≥L/4/tanθc (式3)

满足式2或式3。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，

所述保护构件使用玻璃，并且

所述临界角θc约为41.5°。

3.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上的凹透镜。

4.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上的凸透镜。

5.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括致动器，所述致动器设置在所述保护构件下方或所述保护构件中并且改变所述保护构件的厚度。

6.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件的侧表面上的吸光膜。

7.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上的防反射膜。

8.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上或所述保护构件中的红外截止滤波器。

9.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上的菲涅耳透镜。

10.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上的超透镜。

11.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括设置在所述保护构件上并且包括孔的遮光膜。

12.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，

13.根据权利要求12所述的摄像装置，其中，在所述第二宽度W2是所述第一宽度W1的1/2的情况下，所述第二厚度T2是所述第一厚度T1的两倍。

14.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，针对各个所述像素设置多个所述片上透镜。

15.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，针对多个所述像素设置一个所述片上透镜。

16.根据权利要求1所述的摄像装置，还包括：

17.根据权利要求16所述的摄像装置，还包括在相邻的所述像素之间上方的所述第一遮光膜上的第二遮光膜。

18.一种摄像装置，包括：

片上透镜，所述片上透镜设置在所述像素区域上；

保护构件，所述保护构件设置在所述片上透镜上；

透镜，所述透镜设置在所述保护构件上。

19.一种摄像装置，包括：

保护构件，所述保护构件设置在所述片上透镜上；和

20.一种摄像装置，包括：

保护构件，所述保护构件设置在所述片上透镜上；和

21.一种摄像装置，包括：

22.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述像素区域至少包括输出用于生成图像的像素信号的有效像素区域。

23.根据权利要求22所述的摄像装置，其中，所述像素区域还包括输出用作暗输出基准的像素信号的光学黑(OB)像素区域。

24.根据权利要求23所述的摄像装置，其中，所述OB像素区域设置为包围所述有效像素区域的外围。

25.根据权利要求23所述的摄像装置，其中，所述像素区域还包括稳定所述有效像素区域的特性的伪像素区域。

26.根据权利要求25所述的摄像装置，其中，所述伪像素区域设置为包围所述OB像素区域的外围。

27.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述像素区域包括有效感光区域，在所述有效感光区域中布置有包括光电二极管的所述像素。

28.根据权利要求27所述的摄像装置，其中，所述像素区域还包括外部区域，在所述外部区域中未布置包括所述光电二极管的所述像素。

29.根据权利要求28所述的摄像装置，其中，所述外部区域设置在所述有效感光区域周围。

30.根据权利要求29所述的摄像装置，其中，所述像素区域还包括从晶圆切割半导体封装的终端区域。

31.根据权利要求30所述的摄像装置，其中，所述终端区域设置在所述外部区域周围。