JP2013175582A - 固体撮像装置、及び撮像システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 光電変換部の上に延在する遮光部における反射を低減する。
【解決手段】 第1光電変換部と、第1トランジスタと、を含む撮像用の画素と、第2光電変換部と第2トランジスタと、遮光部とを含む焦点検出用の画素と、を有する固体撮像装置において、遮光部の下面側に反射防止部を設ける。
【選択図】 図1

Description

本発明は、遮光部を有する固体撮像装置、及びこれを用いた撮像システムに関するものである。
近年、撮像と焦点検出(測距)が可能な固体撮像装置が望まれている。この撮像と焦点検出が可能な固体撮像装置として、焦点検出方法として瞳分割位相差方式を用いた固体撮像装置が提案されている。瞳分割位相差方式を用いた固体撮像装置は、入射光が光電変換部に入射する領域を規定する遮光部が設けられた焦点検出用の画素を有する。
特許文献1には、焦点検出用の画素の遮光部が複数の階部材による金属部材のうち最下部材の金属部材で形成されているCMOS型の固体撮像装置が開示されている。
特開2009−105358号公報
しかし、特許文献1に記載の固体撮像装置の構成においては、遮光部は光電変換部の上に延在しているため、光電変換部の受光面にて反射した光が遮光部の下面にて反射しうる。その反射光は、光が入射すべき光電変換部以外、例えば隣接する光電変換部やフローティングディフュージョン領域、に入射する可能性がある。入射すべき光電変換部以外の領域に光が入射すると画質が低下してしまう。
本発明は、光電変換部の上に延在する遮光部における反射を低減した固体撮像装置、及びそれを用いた撮像システムを提供することを目的とする。
本発明の固体撮像装置は、第1光電変換部と、前記光電変換部で生じた電荷に基づく信号を読み出すための第1トランジスタと、を含む撮像用の画素と、第2光電変換部と前記第2光電変換部で生じた電荷に基づく信号を読み出すための第2トランジスタと、遮光部とを含む焦点検出用の画素と、を有する固体撮像装置において、前記遮光部の下面側に、反射防止部を有する。
本発明の固体撮像装置によって、光電変換部の上に延在する遮光部における反射を低減することが可能となる。
第1実施形態の固体撮像装置を説明するための模式的な断面図である。 (a)第1実施形態の固体撮像装置を説明するための模式的な断面図である。
(b)比較のための模式的な断面図である。
第1実施形態の固体撮像装置を説明するための模式的な平面図である。 第2実施形態の固体撮像装置を説明するための模式的な断面図である。 第3実施形態の固体撮像装置を説明するための模式的な断面図である。
本発明の固体撮像装置は、撮像用の画素と、焦点検出用の画素とを有する。撮像用の画素は、第1光電変換部と、前記光電変換部で生じた電荷に基づく信号を読み出すための第1トランジスタと、を含む。そして、焦点検出用の画素は、第2光電変換部と前記第2光電変換部で生じた電荷に基づく信号を読み出すための第2トランジスタと、遮光部とを含む。この固体撮像装置において、遮光部の下面側には、反射防止部を設ける。
このような構成によって、光電変換部の受光面にて反射した光が、焦点検出用の画素に設けられた遮光部の下面にて反射して、意図せぬ領域に入射する可能性を低減することが出来る。
また、固体撮像装置は、第1光電変換部と、第1トランジスタと、を含む第1画素と、第2光電変換部と、第2トランジスタと、を含む第2画素と、を有する。第2画素は、更に、第1光電変換部の開口よりも第2光電変換部の開口を狭くするための遮光部を有する。この固体撮像装置において、遮光部の下面側に、反射防止部を設ける。この構成によって、第1画素よりも光電変換部の上に延在する遮光部を有する第2画素において、光電変換部の受光面で反射した光が、遮光部の下面にて反射することを低減することが可能となる。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。なお、説明において、半導体基板の各素子(例えば、MOSトランジスタ)が設けられる側の面を主面とし、主面から半導体基板の内部に向かう方向を下方向とする。下方向の反対、つまり、主面から各素子のための配線に向かう方向を上方向とする。また、各実施形態の固体撮像装置は、CMOS型の固体撮像装置であるが、他の形態の固体撮像装置でもよい。
(第1実施形態)
本実施形態の固体撮像装置を、図1から図4を用いて説明する。図1は本実施形態の固体撮像装置の模式的な断面図を示し、図2は本実施形態の固体撮像装置の模式的な平面図を示している。図1及び図2では、固体撮像装置の撮像領域に配された、2つの第1画素101と1つの第2画素102を示している。本実施形態においては、第1画素101は撮像用の画素であり、第2画素102を焦点検出用の画素である。この第1画素101と第2画素102は、遮光部以外は等価な構造を有している。以下、等価な構造については同一の符号を付し、説明を省略する。なお、撮像領域とは、画素が複数配された領域である。また、遮光部は焦点検出のための遮光部材であり、それ以外にも光電変換部以外の領域を遮光するための部材、配線等が存在する。以下の説明では、遮光部とは、一般の撮像用の固体撮像装置において設けられる遮光部材に対して、焦点検出のために、更に設けられる部分を指している。なお、一般の撮像装置において、遮光部は配線を兼ねている場合も多い。
図1において、2つの第1画素101の間に第2画素102が配されている。各画素は、半導体基板100の中に設けられたP型の半導体領域103と、半導体領域103内に設けられたN型の半導体領域105と、半導体領域105の上を覆うP型の半導体領域106とを含む光電変換部PDを有する。本実施形態において、光電変換部PDはフォトダイオードであるが、他の形態でもよい。また、本実施形態において、光電変換部の受光面RPは、半導体基板100の主面に含まれる。なお、固体撮像装置は、受光面RPが半導体基板100の裏面に含まれる、裏面照射型であってもよい。
各画素は、光電変換部PDと、その電荷が転送されるN型の半導体領域107とを有する。半導体領域107は、フローティングディフュージョン領域(FD領域)とも称する。そして、各画素は、光電変換部PDと半導体領域107との間のゲート絶縁膜(不図示)の上に設けられた、光電変換部PDと半導体領域107との間の導通を制御するゲート電極108を有する。各素子は、半導体基板100の主面側に設けられた絶縁体からなる素子分離104で分離されている。絶縁膜109が光電変換部PDとゲート電極108と半導体領域107との上に設けられている。絶縁膜109は、例えば、酸化シリコン系の材料からなる。
絶縁膜109の上には、第1配線部材110と、絶縁膜114と、第2配線部材111と、絶縁膜115と、第3配線部材112とが、絶縁膜109側からこの順に設けられている。素子と配線部材との間にはコンタクトプラグ(不図示)が、配線部材と配線部材の間にはビアプラグ(不図示)が設けられている。そして、第3配線部材112の上に、保護膜116が設けられている。保護膜116は、単部材でも積部材でもよく、例えば、酸窒化シリコンからなる部材と、窒化シリコンからなる部材と、酸窒化シリコンからなる部材とが積部材した構造を有している。保護膜116の上には、平坦化のための有機材料からなる絶縁膜117が設けられている。絶縁膜117の上には、カラーフィルタ118と、カラーフィルタがない領域119とがある。カラーフィルタ118は、各光電変換部PDに対応して設けられており、ここでは緑色である。カラーフィルタ118を覆い、領域119を埋める、上面が平坦な有機材料からなる絶縁膜120が設けられている。絶縁膜120の上には、マイクロレンズ121が各光電変換部PDに対応して設けられている。ここで、領域119は、いわゆる無色で透明なカラーフィルタが設けられているともいえる。本実施形態では、カラーフィルタ118あるいは領域119と、光電変換部PDとは、1対1で対応しているが、これに限定されない。マイクロレンズ121と光電変換部PDの対応関係も同様である。
ここで、各配線部材は、例えば、アルミニウムからなる。ここで、アルミニウムからなるとは、アルミニウムを主成分としていることを示す。以下の説明においても同様である。そして、各配線部材は、同一部材、すなわち同一高さに複数の配線(導電体パターン)を有している。第1配線部材110は、配線110a、110b、110c、110d、110e、110fを含む。なお、図1に表記はないが、第2配線部材111と、第3配線部材112も同様である。また、高さとは半導体基板100の主面から配線部材までの距離である。
本実施形態においては、第1画素101よりも第2画素102の方が、光電変換部PDへの入射光が制限されている。あるいは、第1画素101の開口よりも第2画素102の開口の面積が狭い。つまり、第2画素102には、第1画素101よりも光電変換部PDの上に延在する遮光部122及び遮光部123が設けられている。この遮光部122と遮光部123とによって、開口124が形成される。この開口124によって、入射光は瞳分割され、焦点検出に必要な信号を得る。
このような構成において、遮光部122の下面には反射防止部126が設けられ、遮光部123の下面には反射防止部127が設けられている。このような構成によって、光電変換部PDの受光面RPにおいて反射した光が遮光部の下面にて反射することを低減することが可能となる。よって、意図せぬ部分への光の混入を低減することが可能となるため、画質の向上、及び焦点検出性能の向上が可能となる。ここで、反射防止部126は、反射を少しでも低減できるものであり、その部材自体が光を吸収する機能、部材の上下界面において光を干渉により弱める機能、あるいはその両方の機能を有するものである。
図2を用いて、反射防止部の構成を詳細に説明する。図2(a)は、図1の領域128を拡大した、固体撮像装置の模式的な断面図である。図2(b)は図2(a)の構成において反射防止部がない場合を示した、比較のための固体撮像装置の模式的な断面図である。図2(a)において、遮光部122の下面201と絶縁膜109との間には、反射防止部126が設けられている。遮光部123の下面202と絶縁膜109との間に、反射防止部127が設けられている。一方、図2(b)においては、遮光部122の下面201と絶縁膜109との間、及び遮光部123の下面202と絶縁膜109との間に、反射防止部は設けられていない。
ここで、開口124を通り光電変換部PDへ光R1が入射する場合を説明する。光R1は、光電変換部PDの受光面RPにて反射する。図2(a)においては、受光面RPにて反射した光R2は反射防止部127に入射するため、遮光部123の下面202における光の反射は生じにくい。一方、図2(b)においては、受光面RPにて反射した光R2は、遮光部123の下面202にて反射しやすい。その下面202にて反射した光R3は、半導体領域107等の意図せぬ部分に入射しうる。つまり、図2(a)の構造は、図2(b)の構造よりも、遮光部123の下面202にて反射する光の量が少ない。よって、意図せぬ部分に入射する光の影響を低減することが可能となる。
なお、図2(a)において、配線110cの下面203と絶縁膜109との間に反射防止部204が、及び配線110dの下面205と絶縁膜109との間に反射防止部206が設けられている。このような構成によって、より意図せぬ部分に入射する光を低減することが出来る。また、他の配線110eの下面207と絶縁膜109との間にも反射防止部208が設けられていてもよい。
次に、図3を用いて図1の構成を平面的に説明する。図3は、図1に対応する模式的な平面図である。図3は、半導体基板100の上方から半導体基板100の主面に向かって見て任意の部材を示した、いわゆる平面レイアウトである。図3では、光電変換部PDと、半導体領域107と、ゲート電極108と、第1配線部材110とを示している。図3のAA−BB線(X軸方向)での断面に対応する断面図が図1である。図3は、図1と同様に2つの第1画素101と、1つの第2画素102とを示しており、図1と同じ部材には同一の符号を付し説明を省略する。
図3では、第1配線部材110の各配線を詳細に示す。第1配線部材110の配線は、図3の左から右へ配線110a、配線110b、配線110c、配線110d、配線110e、配線110fとなっている。例えば、配線110aと配線110cと配線110eは、素子に電源を供給するための電源線であり、配線110bと配線110dと配線110fは、各画素からの信号を出力するための信号線である。配線110aと配線110cと配線110eは幅W1を有し、配線110bと配線110dと配線110fは幅W2を有する。図3においては、幅W1と幅W2は等しい値である。ここで、遮光部122は、配線110cと一体となっており、配線110cが幅W3だけ光電変換部PDの中心に向かって延在している部分ともいえる。そして、遮光部123は、配線110dと一体となっており、配線110dが幅W4だけ光電変換部PDの中心に向かって延在している部分ともいえる。遮光部122と遮光部123とによって、開口124が形成される。開口124は幅W5を有する。ここで、幅W1乃至幅W5は、図3におけるX方向の長さである。なお、図3において、コンタクト301は、ゲート電極108と配線(不図示)とを接続している。また、コンタクト302は、半導体領域107と配線(不図示)とを接続している。この図3の遮光部122と遮光部123の下に、反射防止部126と反射防止部127とが設けられている。
本実施形態において、遮光部122と遮光部123は、配線110cと配線110dと一体となっているため、アルミニウムを主成分とする材料からなる。反射防止部126と反射防止部127の材料としては、窒化チタンや、窒化タンタルや、窒化シリコン等が適用可能である。本実施形態では、反射防止部の材料として遮光部122と遮光部123はアルミニウムを主成分とした材料からなるため、それらと密着性が良い窒化チタンを用いることが好ましい。同様の理由で、配線部材が銅を主成分とする材料からなる場合には窒化タンタルが好ましく、配線部材がタングステンを主成分とする材料からなる場合には窒化シリコンが好ましい。また、反射防止部126と反射防止部127の材料は、これらに限定されず、また、反射防止部126と反射防止部127は入射光の波長サイズの微細パターンを設けてもよい。
ここで、遮光部122及び遮光部123と、開口124について説明する。開口124は、スリット状であったが、閉ループ状であってもよい。つまり、図3において、Y軸方向にも遮光部が設けられており、開口124が遮光部で囲まれていてもよい。また、図3に示すように、焦点検出のために、この開口124の中心は光電変換部PDの中心からオフセットして配置されている。本実施形態の遮光部は配線と一体となっているため、同時に同じ材料によって形成することが可能である。その製造方法は一般半導体プロセスによって形成可能であるため、説明は省略する。しかし、遮光部は配線と分離されていてもよく、配線と異なる材料によって形成されていてもよい。更に、遮光部は、第2あるいは第3配線部材に設けることも可能である。
開口124の幅W5は、光電変換部PDの幅(図3におけるX方向の長さ)に対して例えば60%の長さであってもよいが、焦点検出性能を鑑みて、50%よりも小さいことが好ましい。幅W3及び幅W4は、光電変換部PDの幅によって変化するが、幅W5を満たすように設定される。本実施形態においては、幅W3は幅W4より小さい値となっているが、その逆でもよい。
本実施形態において、遮光部122と遮光部123の下にある絶縁膜109は、酸化シリコン系の材料からなるとした。絶縁膜109は、酸化シリコン系の材料の中でも、硬度が低い材料、例えば、ボロンやリンを添加したBPSG(Boron Phosphor Silicate Glass)からなることが好ましい。酸化シリコンはボロン等を添加することによって、例えば、高密度プラズマCVD法にて形成した添加をしない場合のものよりも、その硬度が低くなる。材料の硬度が高い場合には、遮光部122や遮光部123の応力によって、それらと絶縁膜109との間に剥がれが生じうる。しかし、硬度が低い材料を用いることで、剥がれの発生を低減することが可能となる。なお、BPSGはその硬度をボロンとリンの添加量で調整することが出来る。
以上述べてきたように、本実施形態の構成によれば、光電変換部の上に延在する遮光部における反射を低減することが可能となる。
(第2実施形態)
本実施形態の固体撮像装置は、第1実施形態の固体撮像装置と異なり、遮光部122及び遮光部123の下面側に、反射防止部に加えて、密着部を有している。このような密着部を有することで、遮光部122及び遮光部123と絶縁膜109との剥がれの発生を低減することが可能となる。また、本実施形態の固体撮像装置は、第1実施形態の固体撮像装置と異なり、遮光部122及び遮光部123の上面側に、別の反射防止部を有している。このような構成によって、入射光の上面での反射を低減することが可能となる。また、上面側の反射防止部は、遮光部を形成する際のフォトリソグラフィーにおける反射防止としても機能しうる。
図4は、図3(a)に対応する固体撮像装置の模式的な断面図である。図4において、遮光部122の下面201側の反射防止部126と、絶縁膜109との間には、密着部411が設けられている。また、遮光部123の下面202側の反射防止部127と、絶縁膜109との間には、密着部412が設けられている。本実施形態において、密着部411及び密着部412は、チタンからなる層である。密着部411及び密着部412を有することで、絶縁膜109と反射防止部126及び反射防止部127との間の密着性を向上させることが可能となる。
密着性について説明する。例えば、酸化シリコンからなる絶縁膜109に直接形成された窒化チタンは、成膜条件や場所により配向性がばらついてしまい、金属層との密着性や光学特性がばらついてしまう。チタンの結晶面(002)、窒化チタンの結晶面(111) の結晶面間距離は、2.3410Åである。アルミニウムの結晶面(111)における結晶面間隔は、2.3380 Åである。このように、遮光部と反射防止部とほぼ等しい結晶面間隔を有する材料を密着部として用いることで、配向性を保つことが可能となり、高い密着性を有する構造が得られる。
ここで、密着部としてチタンを例に挙げたが、他の材料であってもよい。遮光部の結晶面間隔と反射防止部の結晶面間隔と密着部の結晶面間隔が等しい、あるいは近い値となるように選択することが出来る。密着部は、複数の層によって構成されていてもよい。
密着部411及び密着部412の厚みについて説明する。密着部411の厚みと密着部412の厚みは等しいものとして、仮に厚みT1とする。チタンからなる密着部411及び密着部412の厚みT1は、8nm以上15nm以下が好適である。
以下、密着性について説明する。表1は、酸化シリコンからなる膜の上に、スパッタ法にてチタン膜を形成した場合に、その膜厚を変えた時の、チタン膜の安定性と反射率の関係を示したものである。膜厚とは半導体基板100の主面から上に向かう方向に沿った膜の長さである。チタン膜の膜厚が厚くなりすぎると、チタン膜での反射が大きくなり、反射防止部の機能が発揮できない。また、膜厚が薄すぎるとチタン膜の安定性が低下なるため、窒化チタンからなる反射防止部の膜の安定性が低下し、剥離等が生じやすくなる。よって、剥離を考え見て、チタンからなる密着部の厚みT1は、8nm以上15nm以下が好適である。
Figure 2013175582
なお、この密着部を、反射防止部と同様に、配線に適用してもよい。つまり、図4において、配線110cの下面203側の反射防止部204と絶縁膜109との間に密着部413が設けられ、配線110dの下面205側の反射防止部206と絶縁膜109との間に密着部414が設けられている。このような構成によって、より意図せぬ部分に入射する光を低減することが出来る。また、他の配線110eの下面207側の反射防止部208と絶縁膜109との間にも密着部415が設けられていてもよい。
また、図4において、遮光部122の上面401側には別の反射防止部402が設けられている。また、遮光部123の上面403側には別の反射防止部404が設けられている。本実施形態において、別の反射防止部402及び別の反射防止部404は、窒化チタンからなる層であるが、複数の層によって構成されていてもよい。別の反射防止部402及び別の反射防止部404を有することで、入射光の上面での反射を低減することが可能となる。また、上面側の反射防止部は、遮光部を形成する際のフォトリソグラフィーにおける反射防止としても機能しうる。
なお、この反射防止部を、反射防止部や密着部と同様に、配線に適用してもよい。つまり、図4において、配線110cの上面404側に反射防止部406を設け、配線110dの上面407側に反射防止部408を設けてもよい。このような構成によって、より意図せぬ部分に入射する光を低減することが出来る。また、他の配線110eの上面409側にも反射防止部410を設けることが可能である。
(第3実施形態)
本実施形態の固体撮像装置は、第2実施形態の固体撮像装置の構成に加えて保護部を有していることが特徴である。遮光部122の上面401と反射防止部402との間に保護部501が設けられている。また、遮光部123の上面403と反射防止部404との間に保護部502が設けられている。このような保護部を有することで、遮光部122及び遮光部123の材料と反射防止部402及び反射防止部404との反応を抑制することが可能となる。例えば、遮光部122及び遮光部123がアルミニウムからなり、反射防止部402及び反射防止部404は窒化チタンからなる場合には、保護部501及び保護部502はチタンからなる。仮に保護部501及び保護部502がない場合には、窒化チタンを形成する際に、アルミニウムが変質し、抵抗が大きくなる場合がある。第1、第2実施形態にて説明してきたように、配線と共通のプロセスで遮光部を形成する場合には、配線の抵抗が大きくなってしまう可能性がある。
本実施形態において、チタンからなる密着部と保護部よりも反射防止部が厚いことが好ましい。それは、反射を低減するためである。また、同じチタンからなる密着部を保護部よりも厚くすることで、遮光部の応力による膜剥がれをより低減することが可能となる。また、遮光部の上面側の窒化チタンからなる反射防止部は、遮光部の下面側の窒化チタンからなる反射防止部よりも厚いことが好ましい。例えば、遮光部となる部分にビアプラグ等を設ける場合のエッチングストップ膜としても機能可能なためである。また、上面側の反射防止部により入射してくる光に対して反射防止をしつつ、下面側の反射防止部では、反射を抑制しつつ、応力を低下することが可能となる。なお、具体的な値としては、チタンからなる密着部が5nm以上20nm以下、遮光部の下面側の窒化チタンからなる反射防止部が10nm以上50nm以下である。また、アルミニウムからなる遮光部が100nm以上500nm以下、遮光部の上側のチタンからなる保護部が1nm以上20nm以下、遮光部の上側の窒化チタンからなる反射防止部が35nm以上75nm以下である。このような範囲の中で、上述の膜厚の大小関係を満たすことが望ましい。
なお、この保護部を、反射防止部や密着部と同様に、配線に適用してもよい。つまり、図5において、配線110cの上面405と反射防止部406との間に保護部503を設け、配線110dの上面407と反射防止部408との間に保護部504を設けてもよい。また、他の配線110eの上面409と反射防止部410との間に保護部505を設けることも可能である。
以下、説明してきた固体撮像装置の応用例として、該固体撮像装置が組み込まれた撮像システムについて例示的に説明する。撮像システムの概念には、撮影を主目的とする装置(例えば、カメラ、カムコーダ)のみならず、撮影機能を補助的に備える装置(例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末)も含まれる。撮像システムは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、該固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含む。該処理部は、例えば、A/D変換器、および、該A/D変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。
第1乃至第3実施形態で説明してきたように、本発明の固体撮像装置によれば、光電変換部の上に延在する遮光部における反射を低減することが可能となる。
本発明は、上述の実施形態に限定されず、適宜、変更が可能である。各実施形態を組み合わせることも可能である。また、焦点検出用の画素に限らず、光電変換部の上に延在する遮光部を有する構成に適用可能である。

Claims (15)

  1. 第1光電変換部と、前記光電変換部で生じた電荷に基づく信号を読み出すための第1トランジスタと、を含む撮像用の画素と、
    第2光電変換部と前記第2光電変換部で生じた電荷に基づく信号を読み出すための第2トランジスタと、遮光部とを含む焦点検出用の画素と、を有する固体撮像装置において、
    前記遮光部の下面側に、反射防止部を有することを特徴とする固体撮像装置。
  2. 前記遮光部は、アルミニウムからなり、
    前記反射防止部は、窒化チタンからなる請求項1に記載の固体撮像装置。
  3. 前記遮光部は、前記第2光電変換部を覆う絶縁膜の上に設けられており、
    前記絶縁膜と前記反射防止部との間に、チタンからなる部材が設けられている請求項2に記載の固体撮像装置。
  4. 前記チタンからなる部材の膜厚は、8nm以上15nm以下である請求項3に記載の固体撮像装置。
  5. 前記絶縁膜は、BPSGからなる請求項3あるいは4のいずれかに記載の固体撮像装置。
  6. 前記遮光部の上面側に、別の反射防止部が設けられている請求項1乃至5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
  7. 前記別の反射防止部は、窒化チタンからなる請求項6に記載の固体撮像装置。
  8. 前記遮光部と前記別の反射防止部との間に、チタンからなる部材が設けられている請求項7に記載の固体撮像装置。
  9. 前記遮光部は、銅からなり、
    前記反射防止部は、窒化タンタルからなる請求項1または2のいずれかに記載の固体撮像装置。
  10. 前記遮光部の上面側に、別の反射防止部が設けられており、
    前記別の反射防止部は、窒化タンタルからなる請求項9に記載の固体撮像装置。
  11. 前記遮光部は、タングステンからなり、
    前記反射防止部は、窒化チタンからなる請求項1または2のいずれかに記載の固体撮像装置。
  12. 前記遮光部の上面側に、別の反射防止部が設けられており、
    前記別の反射防止部は、窒化チタンからなる請求項11に記載の固体撮像装置。
  13. 前記遮光部は、前記第2光電変換部を覆う絶縁膜の上に設けられており、
    前記絶縁膜は、BPSGからなる請求項9乃至12のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
  14. 前記遮光部は、前記光電変換部の一部に対応する開口を有し、
    前記開口の中心は前記光電変換部の中心からオフセットしている請求項1乃至13のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
  15. 請求項1乃至14のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
    前記固体撮像装置からの信号を処理する処理部と、有する撮像システム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015233043A (ja) * 2014-06-09 2015-12-24 ソニー株式会社 撮像素子および電子機器、並びに製造方法
WO2016031592A1 (ja) * 2014-08-29 2016-03-03 ソニー株式会社 固体撮像装置、および電子装置
KR20180007493A (ko) * 2016-07-13 2018-01-23 삼성전자주식회사 이미지 센서 제조 방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6103301B2 (ja) * 2013-07-03 2017-03-29 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器
TWI623232B (zh) * 2013-07-05 2018-05-01 Sony Corp 固體攝像裝置及其驅動方法以及包含固體攝像裝置之電子機器
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
JP6813971B2 (ja) 2016-07-07 2021-01-13 キヤノン株式会社 光電変換装置及び撮像システム
US10510787B2 (en) * 2017-10-19 2019-12-17 Semiconductor Components Industries, Llc Structures and methods of creating clear pixels
KR102593949B1 (ko) * 2018-07-25 2023-10-27 삼성전자주식회사 이미지 센서

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004104203A (ja) * 2002-09-05 2004-04-02 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP2009170540A (ja) * 2008-01-11 2009-07-30 Fujifilm Corp 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法
WO2009157413A1 (ja) * 2008-06-23 2009-12-30 日本電気株式会社 半導体素子、及びその製造方法
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
JP2011216623A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Sony Corp 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002289609A (ja) 2001-03-27 2002-10-04 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
TWI228793B (en) 2003-04-28 2005-03-01 Fujitsu Ltd Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2005005540A (ja) 2003-06-12 2005-01-06 Sharp Corp 固体撮像装置およびその製造方法
US7187019B2 (en) * 2003-09-26 2007-03-06 Sony Corporation Solid state image pickup device and method of fabricating the same
JP2008218755A (ja) 2007-03-05 2008-09-18 Canon Inc 光電変換装置及び撮像システム
JP2008227250A (ja) 2007-03-14 2008-09-25 Fujifilm Corp 複合型固体撮像素子
TWI436474B (zh) 2007-05-07 2014-05-01 Sony Corp A solid-state image pickup apparatus, a manufacturing method thereof, and an image pickup apparatus
JP5364995B2 (ja) 2007-10-01 2013-12-11 株式会社ニコン 固体撮像素子及びこれを用いた電子カメラ
JP5034936B2 (ja) 2007-12-27 2012-09-26 株式会社ニコン 固体撮像素子及びこれを用いた撮像装置
JP5451111B2 (ja) 2008-03-11 2014-03-26 キヤノン株式会社 焦点検出装置およびそれを有する撮像装置
JP5383124B2 (ja) 2008-09-05 2014-01-08 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびその製造方法
JP2011124501A (ja) 2009-12-14 2011-06-23 Sharp Corp 固体撮像装置およびその製造方法
JP5663900B2 (ja) * 2010-03-05 2015-02-04 セイコーエプソン株式会社 分光センサー装置及び電子機器
JP5948007B2 (ja) * 2010-03-29 2016-07-06 セイコーエプソン株式会社 分光センサー及び分光フィルター
JP5434761B2 (ja) * 2010-04-08 2014-03-05 株式会社ニコン 撮像デバイスおよび撮像装置
US8530347B2 (en) * 2010-10-05 2013-09-10 Freescale Semiconductor, Inc. Electronic device including interconnects with a cavity therebetween and a process of forming the same
JP5225434B2 (ja) 2011-06-27 2013-07-03 キヤノン株式会社 固体撮像装置および撮像システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004104203A (ja) * 2002-09-05 2004-04-02 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP2009170540A (ja) * 2008-01-11 2009-07-30 Fujifilm Corp 固体撮像素子及び固体撮像素子の製造方法
WO2009157413A1 (ja) * 2008-06-23 2009-12-30 日本電気株式会社 半導体素子、及びその製造方法
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
JP2011216623A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Sony Corp 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015233043A (ja) * 2014-06-09 2015-12-24 ソニー株式会社 撮像素子および電子機器、並びに製造方法
US10263024B2 (en) 2014-06-09 2019-04-16 Sony Corporation Imaging element, electronic device, and manufacturing method
WO2016031592A1 (ja) * 2014-08-29 2016-03-03 ソニー株式会社 固体撮像装置、および電子装置
US11004877B2 (en) 2014-08-29 2021-05-11 Sony Corporation Solid-state imaging device with phase difference detection pixel and electronic apparatus
KR20180007493A (ko) * 2016-07-13 2018-01-23 삼성전자주식회사 이미지 센서 제조 방법
KR102539472B1 (ko) * 2016-07-13 2023-06-02 삼성전자주식회사 이미지 센서 제조 방법

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