JP2009065095A - 固体撮像素子 - Google Patents

Abstract

【課題】クロストークを抑えることで検出精度を高めることが可能な固体撮像素子を提供する。
【解決手段】撮像面に複数設けられ、画素単位の受光光束を光電変換して、画素信号を生成する撮像用画素１２の郡を有する固体撮像素子１１において、画素単位の受光光束を瞳分割して光電変換し、焦点検出用信号を生成する焦点検出用画素１３を備え、焦点検出用画素１３は、第一電荷蓄積部１８ａと第二電荷蓄積部１８ｂとを有し、第一電荷蓄積部１８ａと配線層１６との間に第一電荷吸収部１７ａ、第二電荷蓄積部１８ｂと配線層１６との間に第二電荷吸収部１７ｂが設けられ、第一電荷蓄積部１８ａと第一電荷吸収部１７ａ、第二電荷蓄積部１８ｂと第二電荷吸収部１７ｂとがそれぞれ電気的に接続されている固体撮像素子１１。
【選択図】図２

Description

この発明は、撮像面に複数設けられ、画素単位の受光光束を光電変換して、画素信号を生成する撮像用画素の郡を有する固体撮像素子に関するものである。

近年、ビデオカメラや電子スチルカメラが広く一般に普及している。これらのカメラには、ＣＣＤ型固体撮像素子や増幅型固体撮像素子が使用されている。このような固体撮像素子は、画素が二次元状に複数配置された画素領域を有している。そして、これら画素は電荷蓄積部を有し、入射光に応じて生成された電荷を蓄積し、周辺回路からの駆動信号に従って、各画素の信号電荷が電位となって出力されるように構成されている。

その増幅型固体撮像素子では、入射光に応じて生成・蓄積された信号電荷が各画素に配置された画素アンプ部に導かれ、信号電荷に対応した電気信号が画素毎に出力されるようになっている。

この増幅型固体撮像素子の主なものとして、画素アンプ部にＭＯＳトランジスタを用いたＣＭＯＳ型固体撮像素子が提案されている（特許文献１参照）。

また、ＣＭＯＳ型固体撮像素子において、焦点検出技術を兼ね備える方法が考えられている。その１つとして瞳分割位相差方式が知られている。この方式は、撮影レンズの通過光束を瞳分割して一対の分割像を形成する。この一対の分割像のパターンずれを検出することで、撮影レンズのデフォーカス量を検出するものである。特許文献２，３には、瞳分割位相差方式の例が示されており、撮像用画素の配列の一部が焦点検出用画素に割り当てられている。１画素内の電荷蓄積部を２つに分割する場合と、１つの電荷蓄積部を半分の大きさにする場合がある。後者の場合には、瞳分割された光束の片方しか検出できないため、電荷蓄積部を設ける場所を交互に変えた２種類の焦点検出用画素が必要となる。
特開２００３−２５８２３１号公報。 特開２００７−１２７７４６号公報。 特開２００３−２４４７１２号公報。

しかしながら、上記のような固体撮像素子では、一部の光が隣接する画素の電荷蓄積部に蓄積されてしまう現象、すなわち、クロストークが発生してしまう。クロストークは、斜めに入射する成分が配線層の間やシリコンの界面等で多重反射すること、若しくは、光が回折することにより起こる。クロストークは、画素が小さくなればなるほど起こりやすく、特に、瞳分割位相差方式を用いて焦点検出技術を採用する場合には、焦点検出用画素の１画素内に設けられる電荷蓄積部は通常の撮像用画素に比べて小さいため、クロストークが大きくなり易い。瞳分割位相差方式では、瞳分割の精度が高いほど焦点検出の精度も高くなるため、クロストークを抑えることは非常に重要である。なお、一般的に、クロストークというと、隣接する画素間で発生する現象をいうが、ここでは、１画素内に複数の電荷蓄積部が設けられている場合に、所望の電荷蓄積部ではなく、異なる電荷蓄積部に光が入射してしまう現象についてもクロストークと称する。

そこで、この発明の課題は、クロストークを抑えることで検出精度を高めることが可能な固体撮像素子を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、撮像面に複数設けられ、画素単位の受光光束を光電変換して、画素信号を生成する撮像用画素の郡を有し、前記撮像用画素に電荷蓄積部と配線層とが設けられた固体撮像素子において、前記電荷蓄積部と前記配線層との間に電荷吸収部が設けられ、前記電荷蓄積部と前記電荷吸収部とが電気的に接続されている固体撮像素子としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、撮像面に複数設けられ、画素単位の受光光束を光電変換して、画素信号を生成する撮像用画素の郡を有し、前記撮像用画素に電荷蓄積部と配線層とが設けられた固体撮像素子において、前記撮像用画素の郡の中に設けられ、画素単位の受光光束を瞳分割して光電変換し、焦点検出用信号を生成する焦点検出用画素を備え、前記焦点検出用画素の前記電荷蓄積部と前記配線層との間に電荷吸収部が設けられ、前記電荷蓄積部と前記電荷吸収部とが電気的に接続されている固体撮像素子としたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、撮像面に複数設けられ、画素単位の受光光束を光電変換して、画素信号を生成する撮像用画素の郡を有し、前記撮像用画素に電荷蓄積部と配線層とが設けられた固体撮像素子において、前記撮像用画素の郡の中に設けられ、画素単位の受光光束を瞳分割して光電変換し、焦点検出用信号を生成する焦点検出用画素を備え、前記焦点検出用画素は、第一電荷蓄積部と第二電荷蓄積部とを有し、前記第一電荷蓄積部と前記配線層との間に第一電荷吸収部、前記第二電荷蓄積部と前記配線層との間に第二電荷吸収部が設けられ、前記第一電荷蓄積部と前記第一電荷吸収部、前記第二電荷蓄積部と前記第二電荷吸収部とがそれぞれ電気的に接続されている固体撮像素子としたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記電荷吸収部の上面は、前記配線層の下面と略同じ高さで、且つ、前記電荷吸収部の上面の幅は、光が通過する前記配線層に形成された開口の幅より狭く形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記電荷吸収部の上面は、前記配線層の下面より低い高さで、且つ、前記電荷吸収部の上面の幅は、光が通過する前記配線層に形成された開口の幅より広く形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れか一つに記載の構成に加え、前記電荷吸収部を成形する材質の屈折率と、該電荷吸収部の側方の絶縁層の屈折率との比が４：１．５とし、前記配線層の光が通過する開口の幅をａ、該配線層の高さをｂとすると、該ａ及びｂの値は、

arctan(b/a)＞２２°
の条件を満たすことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れか一つに記載の構成に加え、前記電荷吸収部は、ポリシリコン又は、選択エピタキシャルシリコンであることを特徴とする。

この発明によれば、電荷蓄積部と配線層との間に電荷吸収部が設けられ、電荷蓄積部と電荷吸収部とが電気的に接続されている固体撮像素子としたため、クロストークを抑え、検出精度を高めることが可能となる。

以下、この発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］

図１乃至図４には、この発明の実施の形態１に係る固体撮像素子を示す。

まず構成を説明すると、図１中符号１１は固体撮像素子で、この固体撮像素子１１には、画素単位の受光光束を光電変換して、画素信号を生成する撮像用画素１２の郡を有し、これら撮像用画素１２の郡の中に、画素単位の受光光束を瞳分割して光電変換し、焦点検出用信号を生成する焦点検出用画素１３が設けられている。ここでは、図１に示すように、１画素おきに焦点検出用画素１３が設けられている。

この焦点検出用画素１３は、図２に示すように、マイクロレンズ１４の下側にカラーフィルタ１５が設けられ、このカラーフィルタ１５の下側に配線層１６が設けられ、更に、この配線層１６の下側に２つの第一，第二電荷吸収部１７ａ，１７ｂが設けられると共に、２つの第一，第二電荷蓄積部１８ａ，１８ｂが設けられている。

さらに、配線層１６、電荷蓄積部１８ａ，１８ｂ、電荷吸収部１７ａ，１７ｂ等の周囲には、絶縁層である酸化膜１９が形成されている。

その配線層１６は、導電性を有するアルミニウムにより、ここでは３層（最上層配線１６ａ，中間層配線１６ｂ，最下層配線１６ｃ）成形され、幅ａの２つの開口１６ｄが形成されている。

これら開口１６ｄの下側に対応する位置に、前記第一，第二電荷蓄積部１８ａ，１８ｂが形成され、これら第一，第二電荷蓄積部１８ａ，１８ｂと前記最下層配線１６ｃとの間に、前記第一，第二電荷吸収部１７ａ，１７ｂが設けられている。

この第一電荷吸収部１７ａ，第二電荷吸収部１７ｂは、第一電荷蓄積部１８ａ，第二電荷蓄積部１８ｂと同じ導電型のポリシリコンによって形成されている。

この第一電荷蓄積部１８ａと第一電荷吸収部１７ａ、第二電荷蓄積部１８ｂと第二電荷吸収部１７ｂとは、それぞれ電気的に接続されている。これにより、第一電荷蓄積部１８ａと第一電荷吸収部１７ａ、第二電荷蓄積部１８ｂと第二電荷吸収部１７ｂは、それぞれ一体として電荷を蓄積できる構造となっている。

そして、この第一，第二電荷吸収部１７ａ，１７ｂの上面と、最下層配線１６ｃの下面とが同じ高さに形成され、開口１６ｄの幅ａより、第一，第二電荷吸収部１７ａ，１７ｂの幅Ｌが狭く形成されている。

図３に示すように、その第一電荷蓄積部１８ａと第一電荷吸収部１７ａとが第一転送トランジスタ２０ａに接続され、又、第二電荷蓄積部１８ｂと第二電荷吸収部１７ｂとが第二転送トランジスタ２０ｂに接続されている。

さらに、各々の電荷蓄積層１８ａ，１８ｂの信号電荷を転送して電位に変換するための浮遊拡散層２１、この浮遊拡散層２１の電位を増幅する増幅トランジスタ２２、行を選択するための選択トランジスタ２３、浮遊拡散層２１の電位をリセットするリセットトランジスタ２４、垂直信号線２５が設けられている。これらは各画素１３に１つずつ設けられている。そして、各画素１２，１３が垂直走査回路２６に接続されると共に、水平走査回路２７及び読み出し回路２８に接続されている。

そして、カメラレンズを通して焦点検出用画素１３に入ってきた光は、瞳分割された後、第一電荷蓄積部１８ａ，第二電荷蓄積部１８ｂに光電変換されて蓄積される。このとき、従来の固体撮像素子では、電荷蓄積部に光が入射してから光電変換が行われていたが、この実施の形態では、第一電荷吸収部１７ａと第二電荷吸収部１７ｂとでも行われる。従って、従来よりも早い段階から光電変換が行われるので、第一電荷蓄積部１８ａ又は第二電荷蓄積部１８ｂの一方に、蓄積されるべき信号電荷が、他方に蓄積されてしまうのを防止できる。

つまり、従来の場合には、第一電荷吸収部１７ａと第二電荷吸収部１７ｂとが設けられていないため、最下層配線１６ｃから各電荷蓄積部１８ａ，１８ｂに達するまでの間に、斜め入射による多重反射、若しくは、回折の影響により、本来電荷蓄積部１８ａ，１８ｂの一方に到達すべき光が、他方に到達してしまうクロストーク成分が存在していた。

しかし、この実施の形態のように、第一電荷吸収部１７ａと第二電荷吸収部１７ｂとを設けて、その成分をそれら電荷吸収部１７ａ，１７ｂで光電変換させてしまうことにより、電気的に接続された第一電荷蓄積部１８ａ，第二電荷蓄積部１８ｂに導くことが可能となり、クロストークを防止することができる。特に、この実施の形態のように、１画素（一つの焦点検出用画素１３）中に、２つの電荷蓄積部１８ａ，１８ｂが設けられている場合には、各電荷蓄積部１８ａ，１８ｂが小型で、且つ、互いに接近しているため、よりクロストークが発生し易いことから、第一電荷吸収部１７ａと第二電荷吸収部１７ｂとを設けることは、クロストーク防止に極めて効果的である。

また、第一電荷吸収部１７ａ及び第二電荷吸収部１７ｂの上面と、最下層配線１６ｃの下面とを同じ高さとすることにより、製造工程も容易にできた上で、第一電荷吸収部１７ａ及び第二電荷吸収部１７ｂの上面を最大限の高さにすることで、クロストークを効果的に防止できる。

さらに、例えば、第一電荷吸収部１７ａに到達した光のうち、絶縁層（酸化膜１９）を透過して第二電荷蓄積部１８ｂに向かう成分も存在するが、これは、第一電荷吸収部１７ａの側面と酸化膜１９との境界で全反射させる条件を満足する構成にすれば回避できる。図２に示すように、光が、第一電荷吸収部１７ａのポリシリコンから酸化膜１９に入射するときの入射角をθ１、屈折角をθ２とし、ポリシリコン、酸化膜１９の屈折率をそれぞれ４，１.５（４：１．５）とすると、スネルの法則から、

４sinθ１＝１.５sinθ２
となり、全反射する条件としてθ２＝９０°とすれば、θ１＝２２°となる。つまり、θ１＞２２°であれば全反射し、酸化膜１９に入る成分は存在しなくなる。してみれば、配線層１６の開口１６ｄの幅をａ、最下層配線１６ｃの下面から最上層配線１６ａの上面までの距離をｂとすると、最も小さいθ１の値は、arctan(b/a)である。従って、

arctan(b/a)＞２２°
を満足するように、ａ,ｂを決めれば良い。

図４には、固体撮像素子１１の焦点検出用画素１３を駆動するためのタイミングチャートを示す。焦点検出エリアが存在しない行は、通常のＣＭＯＳ型固体撮像素子と同じなので説明を省略する。

瞳分割されて各々の電荷蓄積部１８ａ，１８ｂに蓄積された電荷は、別々のタイミングで読み出す必要がある。まず、垂直走査回路２６からの駆動パルスＲＥＳをＯＦＦ状態として、リセットトランジスタ２４をＯＦＦ状態とすると共に、垂直走査回路２６からの駆動パルスＳＥＬをＯＮ状態として行を選択し、且つ、垂直走査回路２６からの駆動パルスＴＸＡをＯＮ状態として第一転送トランジスタ２０ａをＯＮ状態とすると共に、駆動パルスＴＸＢをＯＦＦ状態として第二転送トランジスタ２０ｂをＯＦＦ状態とする。これにより、第一電荷蓄積部１８ａ及び第一電荷吸収部１７ａの信号電荷に対応する電気信号が垂直信号線２５に出力される。

そして、垂直信号線２５に出力された電気信号を水平走査回路２７により順次走査して読み出し回路２８にて電荷を撮像用画素１２と同様の同様の方法で読み出す。この第一電荷蓄積部１８ａの信号電荷は、図４に示すように、第一電荷蓄積部読出期間の間に読み出す。

次に、同様にして、垂直走査回路２６からの駆動パルスＲＥＳをＯＦＦ状態として、リセットトランジスタ２４をＯＦＦ状態とすると共に、垂直走査回路２６からの駆動パルスＳＥＬをＯＮ状態として行を選択し、且つ、垂直走査回路２６からの駆動パルスＴＸＢをＯＮ状態として第二転送トランジスタ２０ｂをＯＮ状態とすると共に、駆動パルスＴＸＡをＯＦＦ状態として第一転送トランジスタ２０ａをＯＦＦ状態とする。

そして、水平走査回路２７により順次走査して読み出し回路２８にて第二電荷蓄積部１８ｂの信号電荷を撮像用画素１２と同様の同様の方法で読み出す。この第二電荷蓄積部１８ｂの信号電荷は、図４に示すように、第二電荷蓄積部読出期間の間に読み出す。

次に、焦点検出の原理について説明する。

まず、１つの焦点検出用画素１３に到達する受光光束は、撮影レンズの射出瞳を通過した光束である。この画素単位の受光光束は、焦点検出用画素１３内に配置した一組の第一，第二電荷蓄積部１８ａ，１８ｂに分かれて光電変換される。その結果、一組の第一，第二電荷蓄積部１８ａ，１８ｂは、撮影レンズの射出瞳の異なる位置を通過した光束（瞳分割光束）を光電変換する。なお、マイクロレンズ１４の集光中心を外した位置に第一，第二電荷蓄積部１８ａ，１８ｂを配置することにより、画素単位の受光光束を効率よく瞳分割することができる。

ところで、合焦被写体の一点（近接点も含む）から出た光束は、撮影レンズの射出瞳のそれぞれ違う位置を通過した後、撮像面上に点像を結ぶため再び集束する。そのため、合焦状態にある場合、一組の第一，第二電荷蓄積部１８ａ，１８ｂは、被写体の同じ一点から出た瞳分割光束を受光する。従って、第一電荷蓄積部１８ａから得られる像パターンと、第二電荷蓄積部１８ｂから得られる像パターンとは、その位相が略一致してほぼ位相差「０」を示す。

一方、前ピン状態の被写体から出た光束は、撮影レンズの射出瞳の異なる箇所をそれぞれ通過した後、撮像面の手前で交差してずれた画素位置に到達する。この場合、第一電荷蓄積部１８ａから得られる像パターンと、第二電荷蓄積部１８ｂから得られる像パターンとは、瞳分割方向にずれる。

逆に、後ピン状態の被写体から出た光束は、撮影レンズの射出瞳の異なる箇所をそれぞれ通過した後、集束不足のまま撮像面上のずれた画素位置に到達する。この場合、第一電荷蓄積部１８ａから得られる像パターンと、第二電荷蓄積部１８ｂから得られる像パターンとは、前ピン状態と逆方向にずれる。

このように、撮影レンズの合焦状態に応じて、像パターン間の位相差が変化する。そこで、焦点検出用信号から双方の像パターンを求め、パターンマッチングなどで像ずれ（位相差）を検出することによって、撮影レンズの合焦状態やデフォーカス量を検出することが可能となる。

また、ここでは、複数の焦点検出用画素１３の内、第一電荷蓄積部１８ａ、第二電荷蓄積部１８ｂが図１（ａ）中左右方向に配置されている場合について説明した。しかし、図１（ａ）の内、焦点検出用画素１３が縦方向に配列されている領域においては、第一，第二電荷蓄積部１８ａ，１８ｂは、上下方向に配置されている。

なお、上述した焦点検出用信号の読み出し手順を、撮像用画素１１毎に順次繰り返すことにより、１画面分の画像信号を読み出すことができる。

また、焦点検出用画素１３の配置個所については、画像信号が欠落する。この欠落部分の画像信号は、周辺の画像信号を用いて補間することが可能である。さらに、この焦点検出用画素１３の第一，第二電荷蓄積部１８ａ，１８ｂの信号に基づいて、欠落部分の画像信号を生成しても良い。
［発明の実施の形態２］

図５乃至図８には、この発明の実施の形態２の固体撮像素子１１を示す。

実施の形態１では、焦点検出用画素１３が１画素おきに配置されていたが、この実施の形態２では、焦点検出用画素１３が隣接して連続して配置されている。

ここでは、隣接する焦点検出用画素１３に、それぞれ１つずつ第一電荷蓄積部１８ａ、又は、第二電荷蓄積部１８ｂが配置されており、１画素に１つ設けられているため、終点検出の分解能が低下してしまうことから、焦点検出用画素１３が隣接して連続して配置されている。これに伴い、カラーフィルターを同一色（例えば、波長の短い青）としたり、若しくは、カラーフィルタを無くす等の対策を取ることも効果的である。特に、後者の対策をすることで、瞳分割により半減してしまう光量を増加させることが可能である。

図６中左側の焦点検出用画素１３では、マイクロレンズ１４の光軸を中心として左側に第一電荷蓄積部１８ａ及び第一電荷吸収部１７ａが設けられ、図６中右側の焦点検出用画素１３では、マイクロレンズ１４の光軸を中心として右側に第二電荷蓄積部１８ｂ及び第二電荷吸収部１７ｂが設けられている。

そして、これら電荷蓄積部１８ａ，１８ｂと対応する位置に、開口１６ｄが設けられている。これら電荷蓄積部１８ａ，１８ｂと最下層配線１６ｃとの間には、第一電荷蓄積部１８ａ及び第二電荷蓄積部１８ｂと同じ導電型のポリシリコンからなる第一，第二電荷吸収部１７ａ，１７ｂが設けられている。

さらに、図７に示すように、各々の電荷蓄積層１８ａ，１８ｂの信号電荷を転送して電位に変換するための浮遊拡散層２１、この浮遊拡散層２１の電位を増幅する増幅トランジスタ２２、行を選択するための選択トランジスタ２３、浮遊拡散層２１の電位をリセットするリセットトランジスタ２４、垂直信号線２５が設けられている。

この実施の形態２の焦点検出用画素１３の回路図は、撮像用画素１２と同じであり、電荷蓄積部１８ａ，１８ｂと開口１６ｄの大きさと位置、又、第一及び第二電荷吸収部１７ａ，１７ｂが設けられていることのみが異なる。

そして、カメラレンズを通して焦点検出用画素１３に入ってきた光は、瞳分割され、右側の瞳から入射した光は、左側に電荷蓄積部１８ａを有する左側の焦点検出用画素１３に信号電荷として蓄積され、左側の瞳から入射した光は、右側に電荷蓄積部１８ｂを有する右側の焦点検出用画素１３に信号電荷として蓄積される。

実施の形態１の場合と同様に、焦点検出用画素１３，１３では、電荷蓄積部１８ａ，１８ｂのみならず、電荷吸収部１７ａ，１７ｂでも光電変換されて、第一電荷蓄積部１８ａ，第二電荷蓄積部１８ｂに蓄積される。

従って、従来よりも早い段階から光電変換が行われるので、第一電荷蓄積部１８ａ又は第二電荷蓄積部１８ｂの一方に、蓄積されるべき信号電荷が、他方に蓄積されてしまうクロストークを防止することができる。

つまり、従来の場合には、第一電荷吸収部１７ａと第二電荷吸収部１７ｂとが設けられていないため、最下層配線１６ｃから各電荷蓄積部１８ａ，１８ｂに達するまでの間に、斜め入射による多重反射、若しくは、回折の影響により、本来電荷蓄積部１８ａ，１８ｂの一方に到達すべき光が、他方に到達してしまうクロストーク成分が存在していた。

しかし、この実施の形態のように、第一電荷吸収部１７ａと第二電荷吸収部１７ｂとを設けて、その成分をそれら電荷吸収部１７ａ，１７ｂで光電変換させてしまうことにより、電気的に接続された第一電荷蓄積部１８ａ，第二電荷蓄積部１８ｂに導くことが可能となる。

図８には、固体撮像素子１１の焦点検出用画素１３を駆動するためのタイミングチャートを示す。通常のＣＭＯＳ型固体撮像素子と同じである。
［発明の実施の形態３］

図９には、この発明の実施の形態３に係る固体撮像素子を示す。

この実施の形態３は、実施の形態１と比較すると、第一，第二電荷吸収部１７ａ，１７ｂの大きさや形状が相違している。

すなわち、実施の形態１の電荷吸収部１７ａ，１７ｂの上面は、配線層１６の下面（最下層配線１６ｃの下面）と略同じ高さで、且つ、電荷吸収部１７ａ，１７ｂの上面の幅Ｌは、光が通過する配線層１６に形成された開口１６ｄの幅ａより狭く設定されているのに対し、この実施の形態３の電荷吸収部１７ａ，１７ｂの上面は、配線層１６の下面（最下層配線１６ｃの下面）より低い高さで、且つ、電荷吸収部１７ａ，１７ｂの上面の幅Ｌは、その開口１６ｄの幅ａより広く設定されている。

このようにすれば、電荷吸収部１７ａ，１７ｂと最下層配線１６ｃとの間から一層光が漏れ難いため、クロストーク防止効果もより向上することとなる。

他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、重複した説明を省略する。
［発明の実施の形態４］

図１０には、この発明の実施の形態４に係る固体撮像素子を示す。

上記実施の形態１では、焦点検出用画素１２の電荷蓄積部１８ａ，１８ｂに、電荷吸収部１７ａ，１７ｂを設けているが、この実施の形態４では、撮像用画素１２の電荷蓄積部３０と配線層１６との間に電荷吸収部３１を設けている。

このように撮像用画素１２に電荷吸収部３１を設けることにより、撮像用画素１２間でのクロストークを防止することができる。

なお、上記各実施の形態では、電荷吸収部１７ａ…としてポリシリコンを用いているが、これに限らず、選択エピタキシャルシリコンを設けることもできる。選択エピタキシャルシリコンを用いれば、部分的に、且つ、単結晶にすることができるため、ノイズ等を低減することができる。

この発明の実施の形態１に係る固体撮像素子を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。 同実施の形態１に係る図１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。 同実施の形態１に係る固体撮像素子の一部を示す回路図である。 同実施の形態１に係る固体撮像素子のタイミングチャートを示す図である。 この発明の実施の形態２に係る固体撮像素子を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。 同実施の形態２に係る図１のＢ−Ｂ線に沿う拡大断面図である。 同実施の形態２に係る固体撮像素子の一部を示す回路図である。 同実施の形態２に係る固体撮像素子のタイミングチャートを示す図である。 この発明の実施の形態３に係る固体撮像素子の図２に相当する断面図である。 この発明の実施の形態４に係る固体撮像素子の図２に相当する断面図である。

符号の説明

11 固体撮像素子
12 撮像用画素
13 焦点検出用画素
14 マイクロレンズ
15 カラーフィルタ
16 配線層
16c 最下層配線
16d 開口
17a 第一電荷吸収部
17b 第二電荷吸収部
18a 第一電荷蓄積部
18b 第二電荷蓄積部
30 電荷蓄積部
31 電荷吸収部
ａ 開口の幅
ｂ 配線層の高さ
Ｌ 電荷吸収部の上面の幅

Claims (7)

1. 撮像面に複数設けられ、画素単位の受光光束を光電変換して、画素信号を生成する撮像用画素の郡を有し、前記撮像用画素に電荷蓄積部と配線層とが設けられた固体撮像素子において、
   前記電荷蓄積部と前記配線層との間に電荷吸収部が設けられ、前記電荷蓄積部と前記電荷吸収部とが電気的に接続されていることを特徴とする固体撮像素子。
2. 撮像面に複数設けられ、画素単位の受光光束を光電変換して、画素信号を生成する撮像用画素の郡を有し、前記撮像用画素に電荷蓄積部と配線層とが設けられた固体撮像素子において、
   前記撮像用画素の郡の中に設けられ、画素単位の受光光束を瞳分割して光電変換し、焦点検出用信号を生成する焦点検出用画素を備え、前記焦点検出用画素の前記電荷蓄積部と前記配線層との間に電荷吸収部が設けられ、前記電荷蓄積部と前記電荷吸収部とが電気的に接続されていることを特徴とする固体撮像素子。
3. 撮像面に複数設けられ、画素単位の受光光束を光電変換して、画素信号を生成する撮像用画素の郡を有し、前記撮像用画素に電荷蓄積部と配線層とが設けられた固体撮像素子において、
   前記撮像用画素の郡の中に設けられ、画素単位の受光光束を瞳分割して光電変換し、焦点検出用信号を生成する焦点検出用画素を備え、前記焦点検出用画素は、第一電荷蓄積部と第二電荷蓄積部とを有し、前記第一電荷蓄積部と前記配線層との間に第一電荷吸収部、前記第二電荷蓄積部と前記配線層との間に第二電荷吸収部が設けられ、前記第一電荷蓄積部と前記第一電荷吸収部、前記第二電荷蓄積部と前記第二電荷吸収部とがそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする固体撮像素子。
4. 前記電荷吸収部の上面は、前記配線層の下面と略同じ高さで、且つ、前記電荷吸収部の上面の幅は、光が通過する前記配線層に形成された開口の幅より狭く形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の固体撮像素子。
5. 前記電荷吸収部の上面は、前記配線層の下面より低い高さで、且つ、前記電荷吸収部の上面の幅は、光が通過する前記配線層に形成された開口の幅より広く形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の固体撮像素子。
6. 前記電荷吸収部を成形する材質の屈折率と、該電荷吸収部の側方の絶縁層の屈折率との比が４：１．５とし、前記配線層の光が通過する開口の幅をａ、該配線層の高さをｂとすると、該ａ及びｂの値は、
   arctan(b/a)＞２２°
   の条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の固体撮像素子。
7. 前記電荷吸収部は、ポリシリコン又は、選択エピタキシャルシリコンであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載の固体撮像素子。

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