JP2017054984A - Solid-state imaging element - Google Patents

Solid-state imaging element Download PDF

Info

Publication number
JP2017054984A
JP2017054984A JP2015178844A JP2015178844A JP2017054984A JP 2017054984 A JP2017054984 A JP 2017054984A JP 2015178844 A JP2015178844 A JP 2015178844A JP 2015178844 A JP2015178844 A JP 2015178844A JP 2017054984 A JP2017054984 A JP 2017054984A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
receiving element
shielding film
element region
light receiving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015178844A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
五十川 昌邦
Masakuni Isogawa
昌邦 五十川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2015178844A priority Critical patent/JP2017054984A/en
Publication of JP2017054984A publication Critical patent/JP2017054984A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve phase difference detection characteristics.SOLUTION: A solid-state imaging element of an embodiment comprises: a semiconductor substrate including an upper surface and a lower surface and provided with a first light-receiving element region and a second light-receiving element region from the upper surface toward the lower surface, the second light-receiving element region juxtaposed to the first light-receiving element region; a first light-shielding film selectively provided on the first light-receiving element region; a first resin layer provided on the first light-receiving element region and the first light-shielding film; a first lens provided on the first resin layer; a second light-shielding film selectively provided on the second light-receiving element region; a second resin layer provided on the second light-receiving element region and the second light-shielding film; and a second lens provided on the second resin layer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、固体撮像素子に関する。   Embodiments described herein relate generally to a solid-state imaging device.

自動焦点機能を有するカメラでは、CCD型またはCMOS型の固体撮像素子が利用される場合がある。このような固体撮像素子では、光電変換素子(以下、受光素子領域)を含む画素が二次元状に配置されている。さらに、自動焦点機能では、位相差方式の焦点検出方法が採用される場合がある。   A camera having an autofocus function may use a CCD type or CMOS type solid-state imaging device. In such a solid-state imaging device, pixels including photoelectric conversion elements (hereinafter referred to as light receiving element regions) are two-dimensionally arranged. Furthermore, the autofocus function may employ a phase difference type focus detection method.

しかし、位相差方式の焦点検出機能を備えた画素(以下、位相差検出用画素)では、遮光膜によって受光素子領域の一部が遮光される。受光素子領域の一部が遮光膜によって遮光されると、良好な位相差検出特性が得られなくなる場合がある。   However, in a pixel having a phase difference type focus detection function (hereinafter, a phase difference detection pixel), a part of the light receiving element region is shielded from light by the light shielding film. If a part of the light receiving element region is shielded by the light shielding film, a good phase difference detection characteristic may not be obtained.

特許第5157436号公報Japanese Patent No. 5157436

本発明が解決しようとする課題は、位相差検出の特性を向上させた固体撮像素子を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a solid-state imaging device with improved phase difference detection characteristics.

実施形態の固体撮像素子は、上面と下面とを有する半導体基板であって、前記上面から前記下面に向かって第1受光素子領域および第2受光素子領域が設けられ、前記第2受光素子領域は、前記第1受光素子領域に並ぶ半導体基板と、前記第1受光素子領域の上に選択的に設けられた第1遮光膜と、前記第1受光素子領域の上および前記第1遮光膜の上に設けられた第1樹脂層と、前記第1樹脂層の上に設けられた第1レンズと、前記第2受光素子領域の上に選択的に設けられた第2遮光膜と、前記第2受光素子領域の上および前記第2遮光膜の上に設けられた第2樹脂層と、前記第2樹脂層の上に設けられた第2レンズと、を備える。   The solid-state imaging device of the embodiment is a semiconductor substrate having an upper surface and a lower surface, and a first light receiving element region and a second light receiving element region are provided from the upper surface toward the lower surface, and the second light receiving element region is , A semiconductor substrate arranged in the first light receiving element region, a first light shielding film selectively provided on the first light receiving element region, the first light receiving element region, and the first light shielding film. A first resin layer provided on the first resin layer, a first lens provided on the first resin layer, a second light-shielding film selectively provided on the second light receiving element region, and the second A second resin layer provided on the light receiving element region and on the second light shielding film; and a second lens provided on the second resin layer.

前記第1受光素子領域が設けられた領域において、前記半導体基板の前記上面は、前記第1遮光膜が設けられた第1面と、前記第1遮光膜が設けられていない第2面とを含む。前記半導体基板の前記下面と前記第1面との間の距離は、前記半導体基板の前記下面と前記第2面との間の距離よりも短い。前記第2受光素子領域が設けられた領域において、前記半導体基板の前記上面は、前記第2遮光膜が設けられた第3面と、前記第2遮光膜が設けられていない第4面とを含む。前記半導体基板の前記下面と前記第3面との間の距離は、前記半導体基板の前記下面と前記第4面との間の距離よりも短い。前記第1受光素子領域から前記第2受光素子領域に向かう方向において、前記第2面は、前記第1遮光膜と前記第4面との間に位置し、前記第4面は、前記第2面と前記第2遮光膜との間に位置する。   In the region where the first light receiving element region is provided, the upper surface of the semiconductor substrate includes a first surface on which the first light shielding film is provided and a second surface on which the first light shielding film is not provided. Including. A distance between the lower surface of the semiconductor substrate and the first surface is shorter than a distance between the lower surface of the semiconductor substrate and the second surface. In the region in which the second light receiving element region is provided, the upper surface of the semiconductor substrate includes a third surface on which the second light shielding film is provided and a fourth surface on which the second light shielding film is not provided. Including. A distance between the lower surface of the semiconductor substrate and the third surface is shorter than a distance between the lower surface of the semiconductor substrate and the fourth surface. In the direction from the first light receiving element region to the second light receiving element region, the second surface is located between the first light shielding film and the fourth surface, and the fourth surface is the second light receiving region. It is located between the surface and the second light shielding film.

図1(a)は、本実施形態に係る固体撮像素子を表す模式的断面図である。図1(b)は、本実施形態に係る固体撮像素子を表す模式的平面図である。FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing a solid-state imaging device according to this embodiment. FIG. 1B is a schematic plan view showing the solid-state imaging device according to the present embodiment. 図2(a)は、第1参考例に係る固体撮像素子を表す模式的断面図および第1参考例に係るカメラを表す模式図である。図2(b)は、第1参考例に係る固体撮像素子における光の入射角度と受光素子領域の光強度との関係を表すグラフ図である。FIG. 2A is a schematic cross-sectional view illustrating a solid-state imaging device according to a first reference example and a schematic diagram illustrating a camera according to the first reference example. FIG. 2B is a graph showing the relationship between the incident angle of light and the light intensity of the light receiving element region in the solid-state imaging device according to the first reference example. 図3(a)は、第1参考例に係る固体撮像素子を表す模式的断面図および第1参考例に係るカメラを表す模式図である。図3(b)は、第1参考例に係る固体撮像素子における光の入射角度と受光素子領域の光強度との関係を表すグラフ図である。FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing a solid-state imaging device according to a first reference example and a schematic view showing a camera according to the first reference example. FIG. 3B is a graph showing the relationship between the incident angle of light and the light intensity of the light receiving element region in the solid-state imaging device according to the first reference example. 図4(a)は、第2参考例に係る固体撮像素子を表す模式的断面図および第2参考例に係るカメラを表す模式図である。図4(b)は、第2参考例に係る固体撮像素子における光の入射角度と受光素子領域の光強度との関係を表すグラフ図である。FIG. 4A is a schematic cross-sectional view illustrating a solid-state imaging device according to a second reference example and a schematic diagram illustrating a camera according to the second reference example. FIG. 4B is a graph showing the relationship between the incident angle of light and the light intensity of the light receiving element region in the solid-state imaging device according to the second reference example. 図5(a)は、第2参考例に係る固体撮像素子を表す模式的断面図および第2参考例に係るカメラを表す模式図である。図5(b)は、第2参考例に係る固体撮像素子における光の入射角度と受光素子領域の光強度との関係を表すグラフ図である。FIG. 5A is a schematic cross-sectional view illustrating a solid-state imaging device according to a second reference example and a schematic diagram illustrating a camera according to the second reference example. FIG. 5B is a graph showing the relationship between the incident angle of light and the light intensity of the light receiving element region in the solid-state imaging device according to the second reference example. 図6は、本実施形態に係る固体撮像素子を表す模式的断面図および本実施形態に係るカメラを表す模式図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the solid-state imaging device according to the present embodiment and a schematic diagram illustrating the camera according to the present embodiment. 図7は、本実施形態に係る固体撮像素子を表す模式的断面図および本実施形態に係るカメラを表す模式図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating a solid-state imaging device according to the present embodiment and a schematic diagram illustrating a camera according to the present embodiment. 図8は、本実施形態に係る固体撮像素子における光の入射角度と受光素子領域の光強度との関係を表すグラフ図である。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the incident angle of light and the light intensity of the light receiving element region in the solid-state imaging device according to the present embodiment.

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。図面には、XYZ座標が使用される場合がある。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description of the members once described is omitted as appropriate. In the drawings, XYZ coordinates may be used.

図1(a)は、本実施形態に係る固体撮像素子を表す模式的断面図である。図1(b)は、本実施形態に係る固体撮像素子を表す模式的平面図である。図1(a)には、図1(b)のA1−A2線に沿った位置での断面が表されている。   FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing a solid-state imaging device according to this embodiment. FIG. 1B is a schematic plan view showing the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 1A shows a cross section at a position along the line A1-A2 of FIG.

本実施形態に係る固体撮像素子1は、第1受光素子領域11と、第2受光素子領域12と、を含む半導体基板10と、第1遮光膜21と、第1樹脂層31と、第1レンズ41と、第2遮光膜22と、第2樹脂層32と、第2レンズ42と、を有する。   The solid-state imaging device 1 according to this embodiment includes a semiconductor substrate 10 including a first light receiving element region 11 and a second light receiving element region 12, a first light shielding film 21, a first resin layer 31, and a first resin layer 31. The lens 41, the second light shielding film 22, the second resin layer 32, and the second lens 42 are included.

半導体基板10は、上面10uと下面10dとを有する。半導体基板10は、例えば、シリコン基板である。半導体基板10は、窒化物半導体基板、ガリウムヒ素基板、炭化ケイ素基板のいずれかであってもよい。   The semiconductor substrate 10 has an upper surface 10u and a lower surface 10d. The semiconductor substrate 10 is a silicon substrate, for example. The semiconductor substrate 10 may be a nitride semiconductor substrate, a gallium arsenide substrate, or a silicon carbide substrate.

実施形態の図において、半導体基板10の下面10dから上面10uに向かう方向は、Z方向である。Z方向に直交する方向は、X方向またはY方向である。X方向は、Y方向と直交している。例えば、第1受光素子領域11から第2受光素子領域12に向かう方向は、Y方向である。   In the drawings of the embodiment, the direction from the lower surface 10d of the semiconductor substrate 10 toward the upper surface 10u is the Z direction. The direction orthogonal to the Z direction is the X direction or the Y direction. The X direction is orthogonal to the Y direction. For example, the direction from the first light receiving element region 11 toward the second light receiving element region 12 is the Y direction.

第1受光素子領域11は、半導体基板10の上面10uから下面10dに向けて設けられている。半導体基板10の上面10uは、第1受光素子領域11の上端でもある。第1受光素子領域11は、第1レンズ41を介して第1受光素子領域11に入射した光の光量に応じて信号電荷を生成する光電変換素子を含む。この光電変換素子は、Siフォトダイオードである。   The first light receiving element region 11 is provided from the upper surface 10 u to the lower surface 10 d of the semiconductor substrate 10. The upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10 is also the upper end of the first light receiving element region 11. The first light receiving element region 11 includes a photoelectric conversion element that generates a signal charge according to the amount of light incident on the first light receiving element region 11 via the first lens 41. This photoelectric conversion element is a Si photodiode.

第1遮光膜21は、第1受光素子領域11の上に選択的に設けられている。第1遮光膜21の下面21dは、半導体基板10の上面10uより下に位置する。第1遮光膜21は、第1受光素子領域11に埋め込まれている。第1受光素子領域11が設けられた領域において、半導体基板10の上面10uは、第1遮光膜21が設けられた第1面10−1と、前記第1遮光膜21が設けられていない第2面10−2とを含む。半導体基板10の下面10dと第1面10−1との間の距離は、半導体基板10の下面10dと第2面10−2との間の距離よりも短い。第1面10−1と第2面10−2との間には段差がある。第1遮光膜21の材料は、例えば、アルミニウム(Al)またはタングステン(W)などを含む。   The first light shielding film 21 is selectively provided on the first light receiving element region 11. The lower surface 21 d of the first light shielding film 21 is located below the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10. The first light shielding film 21 is embedded in the first light receiving element region 11. In the region where the first light receiving element region 11 is provided, the upper surface 10u of the semiconductor substrate 10 includes the first surface 10-1 provided with the first light shielding film 21 and the first surface where the first light shielding film 21 is not provided. 2 side 10-2. The distance between the lower surface 10d of the semiconductor substrate 10 and the first surface 10-1 is shorter than the distance between the lower surface 10d of the semiconductor substrate 10 and the second surface 10-2. There is a step between the first surface 10-1 and the second surface 10-2. The material of the first light shielding film 21 includes, for example, aluminum (Al) or tungsten (W).

第1樹脂層31は、第1受光素子領域11の上および第1遮光膜21の上に設けられている。第1樹脂層31は、第1遮光膜21の上面21uと、第1受光素子領域11の上端、すなわち、半導体基板10の上面10uと、に接している。第1樹脂層31は、透光性樹脂を含む。第1樹脂層31は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の少なくとも1つを含む。   The first resin layer 31 is provided on the first light receiving element region 11 and on the first light shielding film 21. The first resin layer 31 is in contact with the upper surface 21 u of the first light shielding film 21 and the upper end of the first light receiving element region 11, that is, the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10. The first resin layer 31 includes a translucent resin. The first resin layer 31 includes, for example, at least one of an acrylic resin, an epoxy resin, a polystyrene resin, a polycarbonate resin, and the like.

第1レンズ41は、第1樹脂層31の上に設けられている。第1レンズ41の焦点f1は、半導体基板10の上面10uに位置する。第1レンズ41の焦点f1は、例えば、半導体基板10の第2面10−2に位置する。第1レンズ41は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の少なくとも1つを含む。第1樹脂層31の屈折率は、第1レンズ41の屈折率と同じであってもよい。   The first lens 41 is provided on the first resin layer 31. The focal point f1 of the first lens 41 is located on the upper surface 10u of the semiconductor substrate 10. The focal point f1 of the first lens 41 is located on the second surface 10-2 of the semiconductor substrate 10, for example. The first lens 41 includes, for example, at least one of acrylic resin, epoxy resin, polystyrene resin, polycarbonate resin, and the like. The refractive index of the first resin layer 31 may be the same as the refractive index of the first lens 41.

第2受光素子領域12は、半導体基板10の上面10uから下面10dに向けて設けられている。Y方向において、第2受光素子領域12は、第1受光素子領域11の横に設けられている。半導体基板10の上面10uは、第2受光素子領域12の上端でもある。第2受光素子領域12は、第2レンズ42を介して第2受光素子領域12に入射した光の光量に応じて信号電荷を生成する光電変換素子を含む。この光電変換素子は、Siフォトダイオードである。   The second light receiving element region 12 is provided from the upper surface 10 u to the lower surface 10 d of the semiconductor substrate 10. In the Y direction, the second light receiving element region 12 is provided beside the first light receiving element region 11. The upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10 is also the upper end of the second light receiving element region 12. The second light receiving element region 12 includes a photoelectric conversion element that generates a signal charge according to the amount of light incident on the second light receiving element region 12 via the second lens 42. This photoelectric conversion element is a Si photodiode.

第2遮光膜22は、第2受光素子領域12の上に選択的に設けられている。第2遮光膜22の下面22dは、半導体基板10の上面10uより下に位置する。第2遮光膜22は、第2受光素子領域12に埋め込まれている。第2受光素子領域12が設けられた領域において、半導体基板10の上面10uは、第2遮光膜22が設けられた第3面10−3と、第2遮光膜22が設けられていない第4面10−4とを含む。半導体基板10の下面10dと第3面10−3との間の距離は、半導体基板10の下面10dと第4面10−4との間の距離よりも短い。第3面10−3と第4面10−4との間には段差がある。第2遮光膜22の材料は、第1遮光膜21の材料と同じでもよい。第2遮光膜22の材料は、例えば、アルミニウム(Al)またはタングステン(W)などを含む。   The second light shielding film 22 is selectively provided on the second light receiving element region 12. The lower surface 22 d of the second light shielding film 22 is located below the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10. The second light shielding film 22 is embedded in the second light receiving element region 12. In the region where the second light receiving element region 12 is provided, the upper surface 10u of the semiconductor substrate 10 is the third surface 10-3 provided with the second light shielding film 22, and the fourth where the second light shielding film 22 is not provided. Surface 10-4. The distance between the lower surface 10d of the semiconductor substrate 10 and the third surface 10-3 is shorter than the distance between the lower surface 10d of the semiconductor substrate 10 and the fourth surface 10-4. There is a step between the third surface 10-3 and the fourth surface 10-4. The material of the second light shielding film 22 may be the same as the material of the first light shielding film 21. The material of the second light shielding film 22 includes, for example, aluminum (Al) or tungsten (W).

第2樹脂層32は、第2受光素子領域12の上および第2遮光膜22の上に設けられている。第2樹脂層32は、第2遮光膜22の上面22uと、第2受光素子領域12の上端、すなわち、半導体基板10の上面10uと、に接している。第2樹脂層31は、透光性樹脂を含む。第2樹脂層32は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の少なくとも1つを含む。第2樹脂層32の屈折率は、第2レンズ42の屈折率と同じであってもよい。   The second resin layer 32 is provided on the second light receiving element region 12 and the second light shielding film 22. The second resin layer 32 is in contact with the upper surface 22 u of the second light shielding film 22 and the upper end of the second light receiving element region 12, that is, the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10. The second resin layer 31 includes a translucent resin. The second resin layer 32 includes at least one of an acrylic resin, an epoxy resin, a polystyrene resin, a polycarbonate resin, and the like, for example. The refractive index of the second resin layer 32 may be the same as the refractive index of the second lens 42.

第2レンズ42は、第2樹脂層32の上に設けられている。第2レンズ42の焦点f2は、半導体基板10の上面10uに位置する。第2レンズ42の焦点f2は、半導体基板10の第4面10−4に位置する。第2レンズ42は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の少なくとも1つを含む。   The second lens 42 is provided on the second resin layer 32. The focal point f2 of the second lens 42 is located on the upper surface 10u of the semiconductor substrate 10. The focal point f2 of the second lens 42 is located on the fourth surface 10-4 of the semiconductor substrate 10. The second lens 42 includes, for example, at least one of acrylic resin, epoxy resin, polystyrene resin, polycarbonate resin, and the like.

Y方向において、第1遮光膜21と第2遮光膜22との間に、第1受光素子領域11の一部11aおよび第2受光素子領域12の一部12aが設けられている。例えば、Y方向において、第1遮光膜21、第1受光素子領域11の一部11a、第2遮光膜22、および第2受光素子領域12の一部12aは、この順に並んでいる。第2受光素子領域12の一部12aは、Y方向において第1受光素子領域11の一部11aに並んでいる。Y方向において、半導体基板10の第2面10−2は、第1遮光膜21と第4面10−4との間に位置する。また、Y方向において、半導体基板10の第4面10−4は、第2面10−2と第2遮光膜22との間に位置する。   In the Y direction, a part 11 a of the first light receiving element region 11 and a part 12 a of the second light receiving element region 12 are provided between the first light shielding film 21 and the second light shielding film 22. For example, in the Y direction, the first light shielding film 21, the part 11a of the first light receiving element region 11, the second light shielding film 22, and the part 12a of the second light receiving element region 12 are arranged in this order. A part 12a of the second light receiving element region 12 is aligned with a part 11a of the first light receiving element region 11 in the Y direction. In the Y direction, the second surface 10-2 of the semiconductor substrate 10 is located between the first light shielding film 21 and the fourth surface 10-4. Further, in the Y direction, the fourth surface 10-4 of the semiconductor substrate 10 is located between the second surface 10-2 and the second light shielding film 22.

第1遮光膜21と第1受光素子領域11の一部11aとの間には段差がない。第1遮光膜21の上面21uと半導体基板10の第2面10−2との間には段差がない。半導体基板10の下面10dと第1遮光膜21の上面21uとの間の距離は、半導体基板10の下面10dと第1受光素子領域11の上端、すなわち、半導体基板10の上面10uとの間の距離と同じである。第1遮光膜21の上面21uと、第1遮光膜21に隣接する半導体基板10の上面10uと、によって平坦面が形成される。   There is no step between the first light shielding film 21 and the part 11 a of the first light receiving element region 11. There is no step between the upper surface 21 u of the first light shielding film 21 and the second surface 10-2 of the semiconductor substrate 10. The distance between the lower surface 10 d of the semiconductor substrate 10 and the upper surface 21 u of the first light shielding film 21 is between the lower surface 10 d of the semiconductor substrate 10 and the upper end of the first light receiving element region 11, that is, the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10. Same as distance. A flat surface is formed by the upper surface 21 u of the first light shielding film 21 and the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10 adjacent to the first light shielding film 21.

第2遮光膜22と第2受光素子領域12の一部12aとの間には段差がない。第2遮光膜22の上面22uと半導体基板10の第4面10−4との間には段差がない。半導体基板10の下面10dと第2遮光膜22の上面22uとの間の距離は、半導体基板10の下面10dと第2受光素子領域12の上端、すなわち、半導体基板10の上面10uとの間の距離と同じである。第2遮光膜22と半導体基板10の上面10uとの間には段差がない。第2遮光膜22の上面22uと、第2遮光膜22に隣接する半導体基板10の上面10uと、によって平坦面が形成される。   There is no step between the second light shielding film 22 and the part 12a of the second light receiving element region 12. There is no step between the upper surface 22 u of the second light shielding film 22 and the fourth surface 10-4 of the semiconductor substrate 10. The distance between the lower surface 10d of the semiconductor substrate 10 and the upper surface 22u of the second light shielding film 22 is between the lower surface 10d of the semiconductor substrate 10 and the upper end of the second light receiving element region 12, that is, the upper surface 10u of the semiconductor substrate 10. Same as distance. There is no step between the second light shielding film 22 and the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10. A flat surface is formed by the upper surface 22 u of the second light shielding film 22 and the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10 adjacent to the second light shielding film 22.

また、固体撮像素子1は、第3樹脂層33と、第3レンズ43と、を備える。第3樹脂層33は、例えば、赤色光を優先的に透過するカラーフィルタ層である。半導体基板10は、Y方向において、第2受光素子領域12に並ぶ第3受光素子領域13をさらに有する。第3受光素子領域13は、第3レンズ43を介して第3受光素子領域13に入射した光の光量に応じて信号電荷を生成する光電変換素子を含む。この光電変換素子は、Siフォトダイオードである。   In addition, the solid-state imaging device 1 includes a third resin layer 33 and a third lens 43. The third resin layer 33 is, for example, a color filter layer that preferentially transmits red light. The semiconductor substrate 10 further includes a third light receiving element region 13 aligned with the second light receiving element region 12 in the Y direction. The third light receiving element region 13 includes a photoelectric conversion element that generates a signal charge according to the amount of light incident on the third light receiving element region 13 through the third lens 43. This photoelectric conversion element is a Si photodiode.

第3樹脂層33は、第3受光素子領域13の上に設けられている。第3レンズ43は、第3樹脂層33の上に設けられている。第3レンズ43の焦点f3は、半導体基板10の上面10uに位置する。第3レンズ43は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の少なくとも1つを含む。   The third resin layer 33 is provided on the third light receiving element region 13. The third lens 43 is provided on the third resin layer 33. The focal point f3 of the third lens 43 is located on the upper surface 10u of the semiconductor substrate 10. The third lens 43 includes, for example, at least one of acrylic resin, epoxy resin, polystyrene resin, polycarbonate resin, and the like.

半導体基板10の上面10uからの第1樹脂層31、第2樹脂層32、および第3樹脂層33のそれぞれの高さは、同じである。第1レンズ41の焦点距離、第2レンズ42の焦点距離、および第3レンズ43の焦点距離は、同じである。   The heights of the first resin layer 31, the second resin layer 32, and the third resin layer 33 from the upper surface 10u of the semiconductor substrate 10 are the same. The focal length of the first lens 41, the focal length of the second lens 42, and the focal length of the third lens 43 are the same.

また、固体撮像素子1は、金属層23、金属層24、金属層25、金属層26、および絶縁層53を備える。金属層23、金属層24、金属層25、および金属層26のそれぞれは、第1遮光膜21の材料または第2遮光膜22と同じ材料を含む。絶縁層53は、例えば、シリコン酸化物を含む。   The solid-state imaging device 1 includes a metal layer 23, a metal layer 24, a metal layer 25, a metal layer 26, and an insulating layer 53. Each of the metal layer 23, the metal layer 24, the metal layer 25, and the metal layer 26 includes the same material as that of the first light shielding film 21 or the second light shielding film 22. The insulating layer 53 includes, for example, silicon oxide.

また、固体撮像素子1は、フォトダイオードを含む受光素子領域14、15、樹脂層34、35、レンズ44、45を備える。図1(a)では、受光素子領域14、15、樹脂層34、35、レンズ44、45のそれぞれは、半分の断面が表示されている。樹脂層34は、例えば、赤色光を優先的に透過するカラーフィルタ層である。樹脂層35は、例えば、緑色光を優先的に透過するカラーフィルタ層である。   The solid-state imaging device 1 includes light-receiving element regions 14 and 15 including photodiodes, resin layers 34 and 35, and lenses 44 and 45. In FIG. 1A, each of the light receiving element regions 14 and 15, the resin layers 34 and 35, and the lenses 44 and 45 has a half cross section. The resin layer 34 is, for example, a color filter layer that preferentially transmits red light. The resin layer 35 is, for example, a color filter layer that preferentially transmits green light.

金属層23は、第1遮光膜21に接続されている。金属層25は、第2遮光膜22に接続されている。Y方向において、第1樹脂層31と第2樹脂層32との間には、金属層24および絶縁層53が設けられている。Y方向において、樹脂層34と第1樹脂層31との間には、金属層23および絶縁層53が設けられている。Y方向において、第2樹脂層32と第3樹脂層33との間には、金属層25および絶縁層53が設けられている。Y方向において、第3樹脂層33と樹脂層35との間には、金属層26および絶縁層53が設けられている。絶縁層53は、X−Y平面において、第1樹脂層31、第2樹脂層32、および第3樹脂層33のそれぞれを囲む。   The metal layer 23 is connected to the first light shielding film 21. The metal layer 25 is connected to the second light shielding film 22. In the Y direction, the metal layer 24 and the insulating layer 53 are provided between the first resin layer 31 and the second resin layer 32. In the Y direction, a metal layer 23 and an insulating layer 53 are provided between the resin layer 34 and the first resin layer 31. In the Y direction, a metal layer 25 and an insulating layer 53 are provided between the second resin layer 32 and the third resin layer 33. In the Y direction, a metal layer 26 and an insulating layer 53 are provided between the third resin layer 33 and the resin layer 35. The insulating layer 53 surrounds each of the first resin layer 31, the second resin layer 32, and the third resin layer 33 in the XY plane.

このほか、固体撮像素子1においては、受光素子領域11〜15以外の受光素子領域が半導体基板10の上面10uに二次元状(X方向およびY方向)に複数、配置されている。複数の受光素子領域のそれぞれ上には、カラーフィルタ層が設けられている。ここで、カラーフィルタ層は、赤色光、緑色光、および青色光のいずれかを優先的に透過するカラーフィルタ層である。さらに、複数の受光素子領域のそれぞれ上には、カラーフィルタ層を介してレンズが設けられている。   In addition, in the solid-state imaging device 1, a plurality of light receiving element regions other than the light receiving element regions 11 to 15 are arranged two-dimensionally (X direction and Y direction) on the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10. A color filter layer is provided on each of the plurality of light receiving element regions. Here, the color filter layer is a color filter layer that preferentially transmits one of red light, green light, and blue light. Further, a lens is provided on each of the plurality of light receiving element regions via a color filter layer.

図1(b)では、X方向に延在する破線とY方向に延在する破線とによって9個の画素と、半分の平面が表示された6個の画素とが表されている。第1遮光膜21は、第1受光素子領域11の略半分を覆う。第2遮光膜22は、第2受光素子領域12の略半分を覆う。第1遮光膜21および第2遮光膜22の外形は、例えば、矩形である。   In FIG. 1B, nine pixels and six pixels on which a half plane is displayed are represented by a broken line extending in the X direction and a broken line extending in the Y direction. The first light shielding film 21 covers substantially half of the first light receiving element region 11. The second light shielding film 22 covers substantially half of the second light receiving element region 12. The external shape of the 1st light shielding film 21 and the 2nd light shielding film 22 is a rectangle, for example.

第1遮光膜21または第2遮光膜22が配置された画素は、位相差検出用画素である。本実施形態では、図1(b)に向かって左側の位相差検出用画素を左画素1PL、右側の位相差検出用画素を右画素1PRとする。左画素1PLおよび右画素1PR以外の画素はイメージセンサ用の画素として機能する。また、位相差検出用画素は、左画素1PLおよび右画素1PRの一組とは限らず、複数の組が半導体基板10に配置されてもよい。   The pixel on which the first light shielding film 21 or the second light shielding film 22 is disposed is a phase difference detection pixel. In the present embodiment, the left-side phase difference detection pixel as shown in FIG. 1B is the left pixel 1PL, and the right-side phase difference detection pixel is the right pixel 1PR. Pixels other than the left pixel 1PL and the right pixel 1PR function as image sensor pixels. The phase difference detection pixels are not limited to one set of the left pixel 1PL and the right pixel 1PR, and a plurality of sets may be arranged on the semiconductor substrate 10.

固体撮像素子1の作用を説明する前に、第1参考例に係る固体撮像素子100の作用について説明する。   Before describing the operation of the solid-state imaging device 1, the operation of the solid-state imaging device 100 according to the first reference example will be described.

図2(a)は、第1参考例に係る固体撮像素子を表す模式的断面図および第1参考例に係るカメラを表す模式図である。図2(b)は、第1参考例に係る固体撮像素子における光の入射角度と受光素子領域の光強度との関係を表すグラフ図である。   FIG. 2A is a schematic cross-sectional view illustrating a solid-state imaging device according to a first reference example and a schematic diagram illustrating a camera according to the first reference example. FIG. 2B is a graph showing the relationship between the incident angle of light and the light intensity of the light receiving element region in the solid-state imaging device according to the first reference example.

第1参考例に係る固体撮像素子100においては、第1受光素子領域11が設けられた領域において、半導体基板10の上面10uに段差が形成されていない。また、第2受光素子領域12が設けられた領域において、半導体基板10の上面10uに段差が形成されていない。   In the solid-state imaging device 100 according to the first reference example, no step is formed on the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10 in the region where the first light receiving element region 11 is provided. Further, no step is formed on the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10 in the region where the second light receiving element region 12 is provided.

固体撮像素子100においては、第1遮光膜21の上面21uと半導体基板10の上面10uとの間に段差がある。また、第2遮光膜22の上面22uと半導体基板10の上面10uとの間に段差がある。固体撮像素子100においては、平坦な半導体基板10の上面10uに、第1遮光膜21と第2遮光膜22とが設けられている。   In the solid-state imaging device 100, there is a step between the upper surface 21 u of the first light shielding film 21 and the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10. Further, there is a step between the upper surface 22 u of the second light shielding film 22 and the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10. In the solid-state imaging device 100, the first light shielding film 21 and the second light shielding film 22 are provided on the upper surface 10 u of the flat semiconductor substrate 10.

固体撮像素子100においては、第1レンズ41の焦点および第2レンズ42の焦点が半導体基板10の上面10uに位置している。固体撮像素子100は、例えば、カメラ200内に設けられたイメージセンサ202に組み込まれている。例えば、イメージセンサ202には、X−Y面内において、複数の固体撮像素子100が周期的に配置されている。イメージセンサ202は、カメラレンズ201に対向している。   In the solid-state imaging device 100, the focal point of the first lens 41 and the focal point of the second lens 42 are located on the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10. The solid-state imaging device 100 is incorporated in an image sensor 202 provided in the camera 200, for example. For example, in the image sensor 202, a plurality of solid-state imaging elements 100 are periodically arranged in the XY plane. The image sensor 202 faces the camera lens 201.

また、第1遮光膜21と第2遮光膜22とが設けられている画素に注目した場合、図2(a)に向かって左側の画素を左画素100PL、右側の画素を右画素100PRとする。   When attention is paid to the pixel provided with the first light shielding film 21 and the second light shielding film 22, the left pixel in FIG. 2A is the left pixel 100PL, and the right pixel is the right pixel 100PR. .

例えば、カメラレンズ201の焦点201fがイメージセンサ202の手前に位置し、カメラレンズ201を通して光束Pf1が固体撮像素子100のいずれかに入射される場合(前ピント(front focus))、固体撮像素子100の第1レンズ41および第2レンズ42には、半導体基板10に対する法線C1から右に傾いた光束Pf1が入射する。   For example, when the focal point 201f of the camera lens 201 is positioned in front of the image sensor 202 and the light beam Pf1 is incident on one of the solid-state imaging elements 100 through the camera lens 201 (front focus), the solid-state imaging element 100 The first lens 41 and the second lens 42 are incident with a light flux Pf1 tilted to the right from the normal C1 with respect to the semiconductor substrate 10.

図2(b)には、入射角度(θ)と信号電荷の光強度(a.u.:arbitrary unit)との関係が表されている。ここで、横軸の入射角度(θ)で、縦軸の光強度を積分した値が複数の固体撮像素子100で光を受光した光強度に対応している。また、固体撮像素子100の位置がイメージセンサ202の中心202cから遠く離れるほど、入射角度(θ)の絶対値が大きくなる。また、30°は、第1レンズ41および第2レンズ42に入射する光束の臨界角度である。   FIG. 2B shows the relationship between the incident angle (θ) and the light intensity (a.u.:arbitrary unit) of the signal charge. Here, the value obtained by integrating the light intensity on the vertical axis at the incident angle (θ) on the horizontal axis corresponds to the light intensity received by the plurality of solid-state imaging devices 100. In addition, the absolute value of the incident angle (θ) increases as the position of the solid-state imaging device 100 is further away from the center 202c of the image sensor 202. Further, 30 ° is a critical angle of the light beam incident on the first lens 41 and the second lens 42.

例えば、左画素100PLでは、光束Pf1が半導体基板10に対して垂直(θ:0°)に入射するときが最も光強度が高くなる。但し、左画素100PLでは、光束Pf1が少しでも右に傾くと、光束Pf1が第1遮光膜21に当たってしまう。これにより、左画素100PLでは、入射角度(θ)の絶対値の増加とともに、その光強度が減衰していく。この様子が、曲線Aとして描かれている。   For example, in the left pixel 100PL, the light intensity is highest when the light beam Pf1 is incident perpendicularly (θ: 0 °) with respect to the semiconductor substrate 10. However, in the left pixel 100PL, the light beam Pf1 hits the first light shielding film 21 when the light beam Pf1 is tilted to the right even a little. Thereby, in the left pixel 100PL, as the absolute value of the incident angle (θ) increases, the light intensity attenuates. This is depicted as curve A.

一方、右画素100PRでは、光束Pf1の入射角度(θ)が垂直(θ:0°)のとき、その光強度は左画素100PLと同じである。右画素100PRでは、光束Pf1が僅かに右に傾いたとしても、光束Pf1が第2受光素子領域12に当たる。つまり、右画素100PRの光強度は、左画素100PLの光強度よりも高くなる。そして、右画素100PRでは、入射角度(θ)の絶対値の増加とともに、一旦、光強度が極大となり、その後、入射角度(θ)が臨界角度に近づき、やがて光強度が減衰する。この様子が、曲線Bとして描かれている。   On the other hand, in the right pixel 100PR, when the incident angle (θ) of the light beam Pf1 is vertical (θ: 0 °), the light intensity is the same as that of the left pixel 100PL. In the right pixel 100PR, even if the light beam Pf1 is slightly tilted to the right, the light beam Pf1 strikes the second light receiving element region 12. That is, the light intensity of the right pixel 100PR is higher than the light intensity of the left pixel 100PL. In the right pixel 100PR, as the absolute value of the incident angle (θ) increases, the light intensity temporarily reaches a maximum. Then, the incident angle (θ) approaches the critical angle, and the light intensity is eventually attenuated. This is depicted as curve B.

但し、第1参考例では、第2レンズ42の焦点が第2受光素子領域12の上端に位置している。これにより、右画素100PRでは、光束Pf1の一部が第2遮光膜22に遮られる。例えば、図2(a)には、光束Pf1の一部が第2遮光膜22によって反射される様子が示されている。   However, in the first reference example, the focal point of the second lens 42 is located at the upper end of the second light receiving element region 12. Thereby, in the right pixel 100PR, a part of the light flux Pf1 is blocked by the second light shielding film 22. For example, FIG. 2A shows a state in which a part of the light flux Pf1 is reflected by the second light shielding film 22.

次に、カメラレンズ201の焦点201fがイメージセンサ202の後ろに位置し、カメラレンズ201を通して光束Pf1が固体撮像素子100に入射される場合(後ピント(back focus))の様子を説明する。図3(a)は、第1参考例に係る固体撮像素子を表す模式的断面図および第1参考例に係るカメラを表す模式図である。図3(b)は、第1参考例に係る固体撮像素子における光の入射角度と受光素子領域の光強度との関係を表すグラフ図である。   Next, a state in which the focal point 201f of the camera lens 201 is positioned behind the image sensor 202 and the light beam Pf1 is incident on the solid-state imaging device 100 through the camera lens 201 (back focus) will be described. FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing a solid-state imaging device according to a first reference example and a schematic view showing a camera according to the first reference example. FIG. 3B is a graph showing the relationship between the incident angle of light and the light intensity of the light receiving element region in the solid-state imaging device according to the first reference example.

例えば、カメラレンズ201の焦点201fがイメージセンサ202の後ろに位置し、カメラレンズ201を通して光束Pf1が固体撮像素子100のいずれかに入射される場合)、固体撮像素子100の第1レンズ41および第2レンズ42には、半導体基板10に対する法線C1から左に傾いた光束Pf1が入射する。   For example, when the focal point 201f of the camera lens 201 is positioned behind the image sensor 202 and the light beam Pf1 is incident on one of the solid-state imaging devices 100 through the camera lens 201), the first lens 41 and the first lens 41 of the solid-state imaging device 100 are used. A light flux Pf1 tilted to the left from the normal line C1 with respect to the semiconductor substrate 10 is incident on the two lenses 42.

図3(b)には、入射角度(θ)と信号電荷の光強度(a.u.:arbitrary unit)との関係が表されている。ここで、横軸の入射角度(θ)で、縦軸の光強度を積分した値が複数の固体撮像素子100で光を受光した光強度に対応している。また、固体撮像素子100の位置がイメージセンサ202の中心202cから遠く離れるほど、入射角度(θ)の絶対値が大きくなる。ここで、−30°は、第1レンズ41および第2レンズ42に入射する光束の臨界角度である。また、右に傾いた角度は、プラス値で表され、左に傾いた角度は、マイナス値で表される。また、図3(b)には、上述した固体撮像素子100の結果も、重ねて表示されている。   FIG. 3B shows the relationship between the incident angle (θ) and the light intensity (a.u.:arbitrary unit) of the signal charge. Here, the value obtained by integrating the light intensity on the vertical axis at the incident angle (θ) on the horizontal axis corresponds to the light intensity received by the plurality of solid-state imaging devices 100. In addition, the absolute value of the incident angle (θ) increases as the position of the solid-state imaging device 100 is further away from the center 202c of the image sensor 202. Here, −30 ° is the critical angle of the light beam incident on the first lens 41 and the second lens 42. An angle tilted to the right is represented by a positive value, and an angle tilted to the left is represented by a negative value. In FIG. 3B, the result of the solid-state imaging device 100 described above is also displayed in an overlapping manner.

例えば、右画素100PRでは、光束Pf1が半導体基板10に対して垂直(θ:0°)に入射するときが最も光強度が高くなる。但し、右画素100PRでは、光束Pf1が少しでも左に傾くと、光束Pf1が第2遮光膜22に当たってしまう。これにより、右画素100PRでは、入射角度(θ)の絶対値の増加とともに、その光強度が減衰していく。この様子が曲線Bとして描かれている。   For example, in the right pixel 100PR, the light intensity is highest when the light flux Pf1 is incident perpendicularly (θ: 0 °) to the semiconductor substrate 10. However, in the right pixel 100PR, if the light beam Pf1 is tilted to the left even a little, the light beam Pf1 hits the second light shielding film 22. Thereby, in the right pixel 100PR, the light intensity attenuates as the absolute value of the incident angle (θ) increases. This is depicted as curve B.

一方、左画素100PLでは、光束Pf1の入射角度(θ)が垂直(θ:0°)のとき、その光強度は右画素100PRと同じである。左画素100PLでは、光束Pf1が僅かに左に傾いたとしても、光束Pf1が第1受光素子領域11に当たる。つまり、左画素100PLの光強度は、右画素100PRの光強度よりも高くなる。そして、左画素100PLでは、入射角度(−θ)の絶対値の増加とともに、一旦、光強度が極大となり、その後、入射角度(θ)が臨界角度に近づき、やがて光強度が減衰する。この様子が曲線Aとして描かれている。   On the other hand, in the left pixel 100PL, when the incident angle (θ) of the light beam Pf1 is vertical (θ: 0 °), the light intensity is the same as that of the right pixel 100PR. In the left pixel 100PL, the light beam Pf1 strikes the first light receiving element region 11 even if the light beam Pf1 is slightly tilted to the left. That is, the light intensity of the left pixel 100PL is higher than the light intensity of the right pixel 100PR. In the left pixel 100PL, as the absolute value of the incident angle (−θ) increases, the light intensity temporarily reaches a maximum. Thereafter, the incident angle (θ) approaches the critical angle, and the light intensity is eventually attenuated. This is depicted as curve A.

但し、第1参考例では、第1レンズ41の焦点が第1受光素子領域11の上端に位置している。これにより、左画素100PLでは、光束Pf1の一部が第1遮光膜21に遮られる。例えば、図3(a)には、光束Pf1の一部が第1遮光膜21によって反射される様子が示されている。   However, in the first reference example, the focal point of the first lens 41 is located at the upper end of the first light receiving element region 11. Thereby, in the left pixel 100PL, a part of the light flux Pf1 is blocked by the first light shielding film 21. For example, FIG. 3A shows a state in which a part of the light beam Pf1 is reflected by the first light shielding film 21.

なお、入射角度(θ)と光強度との関係のデータが取得され、入射角度(θ)で光強度を積分した光強度が右画素100PRと左画素100PLで同じになったとき、カメラレンズ201はイメージセンサ202に合焦していることになる。   When the data of the relationship between the incident angle (θ) and the light intensity is acquired and the light intensity obtained by integrating the light intensity at the incident angle (θ) becomes the same in the right pixel 100PR and the left pixel 100PL, the camera lens 201 is used. Is in focus on the image sensor 202.

図4(a)は、第2参考例に係る固体撮像素子を表す模式的断面図および第2参考例に係るカメラを表す模式図である。図4(b)は、第2参考例に係る固体撮像素子における光の入射角度と受光素子領域の光強度との関係を表すグラフ図である。   FIG. 4A is a schematic cross-sectional view illustrating a solid-state imaging device according to a second reference example and a schematic diagram illustrating a camera according to the second reference example. FIG. 4B is a graph showing the relationship between the incident angle of light and the light intensity of the light receiving element region in the solid-state imaging device according to the second reference example.

図4(a)、(b)に示す例においては、固体撮像素子101においては、第1レンズ41の焦点が第1遮光膜21の上面21uに位置し、第2レンズ42の焦点が第2遮光膜22の上面22uに位置している。このほかの固体撮像素子101の構成は、固体撮像素子100の構成と同じである。固体撮像素子101は、例えば、カメラ200内に設けられたイメージセンサ202に組み込まれている。イメージセンサ202には、X−Y面内において、例えば、複数の固体撮像素子101が周期的に配置されている。   In the example shown in FIGS. 4A and 4B, in the solid-state imaging device 101, the focus of the first lens 41 is located on the upper surface 21u of the first light shielding film 21, and the focus of the second lens 42 is the second. It is located on the upper surface 22 u of the light shielding film 22. Other configurations of the solid-state imaging device 101 are the same as the configurations of the solid-state imaging device 100. The solid-state image sensor 101 is incorporated in an image sensor 202 provided in the camera 200, for example. In the image sensor 202, for example, a plurality of solid-state imaging elements 101 are periodically arranged in the XY plane.

例えば、カメラレンズ201の焦点201fがイメージセンサ202の手前に位置した場合、いずれかの固体撮像素子101の第1レンズ41および第2レンズ42には、半導体基板10に対する法線C1から右に傾いた光束Pf1が入射する。   For example, when the focal point 201f of the camera lens 201 is positioned in front of the image sensor 202, the first lens 41 and the second lens 42 of any one of the solid-state imaging devices 101 are tilted to the right from the normal line C1 with respect to the semiconductor substrate 10. The incident light beam Pf1 enters.

図4(b)には、入射角度(θ)と信号電荷の光強度(a.u.)との関係が表されている。横軸の入射角度(θ)で、縦軸の光強度を積分した値が複数の固体撮像素子101で光を受光した光強度に対応している。また、固体撮像素子101の位置がイメージセンサ202の中心202cから遠く離れるほど、入射角度(θ)の絶対値が大きくなる。また、図4(b)には、上述した固体撮像素子100の結果も、重ねて表示されている。   FIG. 4B shows the relationship between the incident angle (θ) and the light intensity (a.u.) of the signal charge. The value obtained by integrating the light intensity on the vertical axis at the incident angle (θ) on the horizontal axis corresponds to the light intensity received by the plurality of solid-state imaging devices 101. In addition, the absolute value of the incident angle (θ) increases as the position of the solid-state imaging device 101 is further away from the center 202 c of the image sensor 202. In FIG. 4B, the result of the solid-state imaging device 100 described above is also displayed in an overlapping manner.

例えば、左画素101PLでは、光束Pf1が半導体基板10に対して垂直(θ:0°)に入射するときが最も光強度が高くなる。但し、左画素101PLでは、光束Pf1が少しでも右に傾くと、光束Pf1が第1遮光膜21に当たってしまう。これにより、左画素101PLでは、入射角度(θ)の絶対値の増加とともに、その光強度が減衰していく。この様子が曲線Cとして描かれている。   For example, in the left pixel 101PL, the light intensity is highest when the light flux Pf1 is incident on the semiconductor substrate 10 perpendicularly (θ: 0 °). However, in the left pixel 101PL, the light beam Pf1 hits the first light shielding film 21 when the light beam Pf1 is tilted to the right even a little. Thereby, in the left pixel 101PL, the light intensity attenuates as the absolute value of the incident angle (θ) increases. This is depicted as curve C.

一方、右画素101PRでは、光束Pf1の入射角度(θ)が垂直(θ:0°)のとき、その光強度は左画素101PLと同じである。右画素101PRでは、光束Pf1が僅かに右に傾いたとしても、光束Pf1が第2受光素子領域12に当たる。つまり、右画素101PRの光強度は、左画素101PLの光強度よりも高くなる。そして、右画素101PRでは、入射角度(θ)の絶対値の増加とともに、一旦、光強度が極大となり、その後、入射角度(θ)が臨界角度に近づき、やがて光強度が減衰する。この様子が曲線Dとして描かれている。   On the other hand, in the right pixel 101PR, when the incident angle (θ) of the light beam Pf1 is vertical (θ: 0 °), the light intensity is the same as that of the left pixel 101PL. In the right pixel 101PR, even if the light beam Pf1 is slightly tilted to the right, the light beam Pf1 strikes the second light receiving element region 12. That is, the light intensity of the right pixel 101PR is higher than the light intensity of the left pixel 101PL. In the right pixel 101PR, as the absolute value of the incident angle (θ) increases, the light intensity temporarily reaches a maximum. After that, the incident angle (θ) approaches the critical angle, and the light intensity is eventually attenuated. This is depicted as curve D.

また、第2参考例では、第2レンズ42の焦点が第2遮光膜22の上面22uに位置している。これにより、第2レンズ42を通して、第2樹脂層32に到達した光束Pf1は、第2遮光膜22と金属層24との間を通り、第2受光素子領域12にまで到達する。   In the second reference example, the focal point of the second lens 42 is located on the upper surface 22 u of the second light shielding film 22. Thus, the light beam Pf1 that has reached the second resin layer 32 through the second lens 42 passes between the second light shielding film 22 and the metal layer 24 and reaches the second light receiving element region 12.

但し、右画素101PRでは、光束Pf1の一部が第2遮光膜22の角部22cに当たり、この角部22cによって光束Pf1の一部が遮られる。また、第2遮光膜22の上面に焦点が合っていると、位相差検出用画素以外の画素の焦点は、受光素子の上面からずれ、受光素子領域が受光する光強度が低下する。   However, in the right pixel 101PR, a part of the light flux Pf1 hits the corner 22c of the second light shielding film 22, and a part of the light flux Pf1 is blocked by the corner 22c. Further, when the upper surface of the second light shielding film 22 is focused, the focus of the pixels other than the phase difference detection pixels is shifted from the upper surface of the light receiving element, and the light intensity received by the light receiving element region is reduced.

次に、第2参考例において、カメラレンズ201の焦点201fがイメージセンサ202の後に位置した場合の様子を説明する。図5(a)は、第2参考例に係る固体撮像素子を表す模式的断面図および第2参考例に係るカメラを表す模式図である。図5(b)は、第2参考例に係る固体撮像素子における光の入射角度と受光素子領域の光強度との関係を表すグラフ図である。   Next, in the second reference example, a state where the focal point 201f of the camera lens 201 is positioned behind the image sensor 202 will be described. FIG. 5A is a schematic cross-sectional view illustrating a solid-state imaging device according to a second reference example and a schematic diagram illustrating a camera according to the second reference example. FIG. 5B is a graph showing the relationship between the incident angle of light and the light intensity of the light receiving element region in the solid-state imaging device according to the second reference example.

例えば、カメラレンズ201の焦点201fがイメージセンサ202の後に位置した場合、いずれかの固体撮像素子101の第1レンズ41および第2レンズ42には、半導体基板10に対する法線C1から左に傾いた光束Pf1が入射する。   For example, when the focal point 201f of the camera lens 201 is positioned behind the image sensor 202, the first lens 41 and the second lens 42 of any one of the solid-state imaging devices 101 are tilted to the left from the normal line C1 with respect to the semiconductor substrate 10. The light beam Pf1 enters.

図5(b)には、入射角度(θ)と信号電荷の光強度(a.u.)との関係が表されている。横軸の入射角度(θ)で、縦軸の光強度を積分した値が複数の固体撮像素子101で光を受光した光強度に対応している。また、固体撮像素子101の位置がイメージセンサ202の中心202cから遠く離れるほど、入射角度(θ)の絶対値が大きくなる。   FIG. 5B shows the relationship between the incident angle (θ) and the light intensity (a.u.) of the signal charge. The value obtained by integrating the light intensity on the vertical axis at the incident angle (θ) on the horizontal axis corresponds to the light intensity received by the plurality of solid-state imaging devices 101. In addition, the absolute value of the incident angle (θ) increases as the position of the solid-state imaging device 101 is further away from the center 202 c of the image sensor 202.

例えば、右画素101PRでは、光束Pf1が半導体基板10に対して垂直(θ:0°)に入射するときが最も光強度が高くなる。但し、右画素101PRでは、光束Pf1が少しでも左に傾くと、光束Pf1が第2遮光膜22に当たってしまう。これにより、右画素101PRでは、入射角度(θ)の絶対値の増加とともに、その光強度が減衰していく。この様子が曲線Dとして表されている。   For example, in the right pixel 101PR, the light intensity is highest when the light flux Pf1 is incident perpendicularly (θ: 0 °) to the semiconductor substrate 10. However, in the right pixel 101PR, the light beam Pf1 hits the second light shielding film 22 if the light beam Pf1 is tilted to the left even a little. Thereby, in the right pixel 101PR, the light intensity attenuates as the absolute value of the incident angle (θ) increases. This state is represented as a curve D.

一方、左画素101PLでは、光束Pf1の入射角度(θ)が垂直(θ:0°)のとき、その光強度は右画素101PRと同じである。左画素101PLでは、光束Pf1が僅かに左に傾いたとしても、光束Pf1が第1受光素子領域11に当たる。つまり、左画素101PLの光強度は、右画素101PRの光強度よりも高くなる。そして、左画素101PLでは、入射角度(θ)の絶対値の増加とともに、一旦、光強度が極大となり、その後、入射角度(θ)が臨界角度に近づき、やがて光強度が減衰する。この様子が曲線Cとして描かれている。   On the other hand, in the left pixel 101PL, when the incident angle (θ) of the light beam Pf1 is vertical (θ: 0 °), the light intensity is the same as that of the right pixel 101PR. In the left pixel 101PL, the light beam Pf1 strikes the first light receiving element region 11 even if the light beam Pf1 is slightly tilted to the left. That is, the light intensity of the left pixel 101PL is higher than the light intensity of the right pixel 101PR. In the left pixel 101PL, as the absolute value of the incident angle (θ) increases, the light intensity temporarily reaches a maximum. After that, the incident angle (θ) approaches the critical angle, and the light intensity is eventually attenuated. This is depicted as curve C.

また、第2参考例では、第1レンズ41の焦点が第1遮光膜21の上面21uに位置している。これにより、第1レンズ41を通して、第1樹脂層31に到達した光束Pf1は、第1遮光膜21と金属層24との間を通り、第1受光素子領域11にまで到達する。   In the second reference example, the focal point of the first lens 41 is located on the upper surface 21 u of the first light shielding film 21. As a result, the light beam Pf1 that has reached the first resin layer 31 through the first lens 41 passes between the first light shielding film 21 and the metal layer 24 and reaches the first light receiving element region 11.

但し、左画素101PLでは、光束Pf1の一部が第1遮光膜21の角部21cに当たり、この角部21cによって光束Pf1の一部が遮られる。また、第1遮光膜21の上面に焦点が合っていると、位相差検出用画素以外の画素の焦点が受光素子の上面からずれ、受光素子領域が受光する光強度が低下する。   However, in the left pixel 101PL, a part of the light flux Pf1 hits the corner 21c of the first light shielding film 21, and a part of the light flux Pf1 is blocked by the corner 21c. Further, when the upper surface of the first light shielding film 21 is in focus, the focus of the pixels other than the phase difference detection pixels is shifted from the upper surface of the light receiving element, and the light intensity received by the light receiving element region is reduced.

本実施形態に係る固体撮像素子1の作用について説明する。   The operation of the solid-state imaging device 1 according to this embodiment will be described.

図6は、本実施形態に係る固体撮像素子を表す模式的断面図および本実施形態に係るカメラを表す模式図である。図7は、本実施形態に係る固体撮像素子を表す模式的断面図および本実施形態に係るカメラを表す模式図である。図8は、本実施形態に係る固体撮像素子における光の入射角度と受光素子領域の光強度との関係を表すグラフ図である。図8においては、横軸の入射角度(θ)で、縦軸の光強度を積分した値が複数の固体撮像素子1で光を受光した光強度に対応している。また、固体撮像素子1の位置がイメージセンサ202の中心202cから遠く離れるほど、入射角度(θ)の絶対値が大きくなる。また、図8には、上述した固体撮像素子100、101の結果も、重ねて表示されている。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating the solid-state imaging device according to the present embodiment and a schematic diagram illustrating the camera according to the present embodiment. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating a solid-state imaging device according to the present embodiment and a schematic diagram illustrating a camera according to the present embodiment. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the incident angle of light and the light intensity of the light receiving element region in the solid-state imaging device according to the present embodiment. In FIG. 8, the value obtained by integrating the light intensity on the vertical axis at the incident angle (θ) on the horizontal axis corresponds to the light intensity received by the plurality of solid-state imaging devices 1. In addition, the absolute value of the incident angle (θ) increases as the position of the solid-state imaging device 1 is further away from the center 202c of the image sensor 202. In FIG. 8, the results of the solid-state imaging devices 100 and 101 described above are also displayed in an overlapping manner.

固体撮像素子1は、例えば、カメラ200内に設けられたイメージセンサ202に組み込まれている。例えば、イメージセンサ202には、X−Y面内において、複数の固体撮像素子1が周期的に配置されている。   For example, the solid-state imaging device 1 is incorporated in an image sensor 202 provided in the camera 200. For example, in the image sensor 202, a plurality of solid-state imaging devices 1 are periodically arranged in the XY plane.

光束Pf1がいずれかの固体撮像素子1に右斜めから入射するときの作用について説明する。   The operation when the light beam Pf1 enters one of the solid-state imaging devices 1 from the right side will be described.

例えば、図6に表すように、カメラレンズ201の焦点201fは、イメージセンサ202の手前に位置している。これにより、固体撮像素子1の第1レンズ41および第2レンズ42には、半導体基板10に対する法線C1から右に傾いた光束Pf1が入射する。   For example, as shown in FIG. 6, the focal point 201 f of the camera lens 201 is positioned in front of the image sensor 202. As a result, the light flux Pf1 tilted to the right from the normal line C1 with respect to the semiconductor substrate 10 enters the first lens 41 and the second lens 42 of the solid-state imaging device 1.

例えば、左画素1PLでは、光束Pf1が半導体基板10に対して垂直(θ:0°)に入射するときが最も光強度が高くなる。但し、左画素1PLでは、光束Pf1が少しでも右に傾くと、光束Pf1が第1遮光膜21に当たってしまう。これにより、左画素1PLでは、入射角度(θ)の絶対値の増加とともに、その光強度が減衰していく。この様子が図8では、曲線αとして描かれている。   For example, in the left pixel 1PL, the light intensity is highest when the light beam Pf1 is incident perpendicularly (θ: 0 °) to the semiconductor substrate 10. However, in the left pixel 1PL, the light beam Pf1 hits the first light shielding film 21 when the light beam Pf1 is tilted to the right even a little. Thereby, in the left pixel 1PL, the light intensity attenuates as the absolute value of the incident angle (θ) increases. This is illustrated as a curve α in FIG.

一方、右画素1PRでは、光束Pf1の入射角度(θ)が垂直(θ:0°)のとき、その光強度は左画素1PLと同じである。右画素1PRでは、光束Pf1が僅かに右に傾いたとしても、光束Pf1が第2受光素子領域12に当たる。つまり、右画素1PRの光強度は、左画素1PLの光強度よりも高くなる。そして、右画素1PRでは、入射角度(θ)の絶対値の増加とともに、一旦、光強度が極大となり、その後、入射角度(θ)が臨界角度に近づき、やがて光強度が減衰する。この様子が図8では、曲線βとして描かれている。   On the other hand, in the right pixel 1PR, when the incident angle (θ) of the light beam Pf1 is vertical (θ: 0 °), the light intensity is the same as that of the left pixel 1PL. In the right pixel 1PR, even if the light beam Pf1 is slightly tilted to the right, the light beam Pf1 strikes the second light receiving element region 12. That is, the light intensity of the right pixel 1PR is higher than the light intensity of the left pixel 1PL. In the right pixel 1PR, as the absolute value of the incident angle (θ) increases, the light intensity temporarily reaches a maximum. Then, the incident angle (θ) approaches the critical angle, and the light intensity is eventually attenuated. This is depicted as a curve β in FIG.

光束Pf1が固体撮像素子1に左斜めから入射するときの作用について説明する。   The operation when the light beam Pf1 is incident on the solid-state imaging device 1 from the left side will be described.

例えば、図7に表すように、カメラレンズ201の焦点201fは、イメージセンサ202の後に位置している。これにより、いずれかの固体撮像素子1の第1レンズ41および第2レンズ42には、半導体基板10に対する法線C1から左に傾いた光束Pf1が入射する。   For example, as shown in FIG. 7, the focal point 201 f of the camera lens 201 is located behind the image sensor 202. As a result, the light flux Pf1 tilted to the left from the normal line C1 with respect to the semiconductor substrate 10 enters the first lens 41 and the second lens 42 of any one of the solid-state imaging devices 1.

例えば、右画素1PRでは、光束Pf1が半導体基板10に対して垂直(θ:0°)に入射するときが最も光強度が高くなる。但し、右画素1PRでは、光束Pf1が少しでも左に傾くと、光束Pf1が第2遮光膜22に当たってしまう。これにより、右画素1PRでは、入射角度(θ)の絶対値の増加とともに、その光強度が減衰していく。この様子が図8では、曲線βとして描かれている。   For example, in the right pixel 1PR, the light intensity is highest when the light beam Pf1 is incident perpendicularly (θ: 0 °) to the semiconductor substrate 10. However, in the right pixel 1PR, the light beam Pf1 hits the second light shielding film 22 if the light beam Pf1 is tilted to the left even a little. Thereby, in the right pixel 1PR, the light intensity attenuates as the absolute value of the incident angle (θ) increases. This is depicted as a curve β in FIG.

一方、左画素1PLでは、光束Pf1の入射角度(θ)が垂直(θ:0°)のとき、その光強度は右画素1PRと同じである。左画素1PLでは、光束Pf1が僅かに左に傾いたとしても、光束Pf1が第1受光素子領域11に当たる。つまり、左画素1PLの光強度は、右画素1PRの光強度よりも高くなる。そして、左画素1PLでは、入射角度(θ)の絶対値の増加とともに、一旦、光強度が極大となり、その後、入射角度(θ)が臨界角度に近づき、やがて光強度が減衰する。この様子が図8では、曲線αとして描かれている。   On the other hand, in the left pixel 1PL, when the incident angle (θ) of the light beam Pf1 is vertical (θ: 0 °), the light intensity is the same as that of the right pixel 1PR. In the left pixel 1PL, the light beam Pf1 strikes the first light receiving element region 11 even if the light beam Pf1 is slightly tilted to the left. That is, the light intensity of the left pixel 1PL is higher than the light intensity of the right pixel 1PR. In the left pixel 1PL, as the absolute value of the incident angle (θ) increases, the light intensity temporarily reaches a maximum. After that, the incident angle (θ) approaches the critical angle, and the light intensity is eventually attenuated. This is illustrated as a curve α in FIG.

本実施形態では、第2受光素子領域12の第4面10−4と、第2遮光膜22の上面22uとの間において段差がない。これにより、本実施形態では、光束Pf1の一部が第2遮光膜22によって遮られる現象(第1参考例)が起き難くなる。また、第1受光素子領域11の第2面10−4と、第1遮光膜21の上面21uとの間において段差がない。これにより、本実施形態では、光束Pf1の一部が第1遮光膜22によって遮られる現象(第1参考例)が起き難くなる。これにより、本実施形態では、第1参考例に比べて、信号電荷の感度が増加する。   In the present embodiment, there is no step between the fourth surface 10-4 of the second light receiving element region 12 and the upper surface 22 u of the second light shielding film 22. Accordingly, in the present embodiment, a phenomenon (first reference example) in which a part of the light flux Pf1 is blocked by the second light shielding film 22 is less likely to occur. Further, there is no step between the second surface 10-4 of the first light receiving element region 11 and the upper surface 21 u of the first light shielding film 21. Accordingly, in the present embodiment, a phenomenon (first reference example) in which a part of the light beam Pf1 is blocked by the first light shielding film 22 is less likely to occur. Thereby, in this embodiment, the sensitivity of a signal charge increases compared with the first reference example.

また、第2受光素子領域12の第4面10−4と、第2遮光膜22の上面22uとの間における段差が無くなると、光束Pf1の一部が第2遮光膜22の角部22cによって遮られる現象(第2参考例)が起き難くなっている。また、第1受光素子領域11の第2面10−2と、第1遮光膜21の上面21uとの間における段差が無くなると、光束Pf1の一部が第1遮光膜21の角部21cによって遮られる現象(第2参考例)が起き難くなっている。   Further, when there is no step between the fourth surface 10-4 of the second light receiving element region 12 and the upper surface 22u of the second light shielding film 22, a part of the light flux Pf1 is caused by the corner portion 22c of the second light shielding film 22. The obstructed phenomenon (second reference example) is difficult to occur. Further, when there is no step between the second surface 10-2 of the first light receiving element region 11 and the upper surface 21u of the first light shielding film 21, a part of the light flux Pf1 is caused by the corner portion 21c of the first light shielding film 21. The obstructed phenomenon (second reference example) is difficult to occur.

また、本実施形態では、第2レンズ42の焦点が半導体基板10の上面10uに位置している。これにより、本実施形態では、第2レンズ42の焦点が第2参考例に比べて第2受光素子領域12のpn接合に近づく。また、本実施形態では、第1レンズ41の焦点が半導体基板10の上面10uに位置している。これにより、本実施形態では、第1レンズ41の焦点が第1参考例に比べて第1受光素子領域11のpn接合に近づく。これにより、本実施形態では、第2参考例に比べて、信号電荷の感度がさらに増加する。つまり、位相差検出特性の向上と、位相差検出用画素ではない画素の受光領域が受光する光強度の向上と、が両立できる。   In the present embodiment, the focal point of the second lens 42 is located on the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10. Thereby, in this embodiment, the focus of the 2nd lens 42 approaches the pn junction of the 2nd light receiving element area | region 12 compared with a 2nd reference example. In the present embodiment, the focal point of the first lens 41 is located on the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10. Thereby, in this embodiment, the focus of the 1st lens 41 approaches the pn junction of the 1st light receiving element area | region 11 compared with a 1st reference example. Thereby, in this embodiment, the sensitivity of the signal charge is further increased as compared with the second reference example. That is, it is possible to achieve both improvement of the phase difference detection characteristics and improvement of the light intensity received by the light receiving region of the pixel that is not the phase difference detection pixel.

これにより、本実施形態では、参考例に比べて、位相差検出の特性が向上する。   Thereby, in this embodiment, the characteristic of a phase difference detection improves compared with a reference example.

また、本実施形態では、位相差検出用の画素(左画素1PL、右画素1PR)に配置されたレンズ(第1レンズ41、第2レンズ42)の焦点が半導体基板10の上面10uに位置している。さらに、イメージセンサ用の画素に配置された第3レンズ43の焦点も、半導体基板10の上面10uに位置している。これにより、固体撮像素子1の中、第1レンズ41の焦点および第2レンズ42の焦点のみを選択的に変更する製造プロセスが不要になる。   Further, in the present embodiment, the focal points of the lenses (first lens 41 and second lens 42) arranged in the phase difference detection pixels (left pixel 1PL, right pixel 1PR) are located on the upper surface 10u of the semiconductor substrate 10. ing. Further, the focal point of the third lens 43 disposed in the pixel for the image sensor is also located on the upper surface 10 u of the semiconductor substrate 10. Thereby, the manufacturing process which selectively changes only the focus of the 1st lens 41 and the focus of the 2nd lens 42 in the solid-state image sensor 1 becomes unnecessary.

また、本実施形態では、第1遮光膜21の上および第1受光素子領域11の上に第1樹脂層31が設けられている。第1樹脂層31の屈折率が第1レンズ41の屈折率と同じとき、第1レンズ41から入射される光は、第1樹脂層31と第1レンズ41との界面によって反射されることなく第1受光素子領域11にまで届く。また、第2遮光膜22の上および第2受光素子領域12の上に第2樹脂層32が設けられている。第2樹脂層32の屈折率が第2レンズ42の屈折率と同じとき、第2レンズ42から入射される光は、第2樹脂層32と第2レンズ42との界面によって反射されることなく第2受光素子領域12にまで到達する。   In the present embodiment, the first resin layer 31 is provided on the first light shielding film 21 and the first light receiving element region 11. When the refractive index of the first resin layer 31 is the same as the refractive index of the first lens 41, the light incident from the first lens 41 is not reflected by the interface between the first resin layer 31 and the first lens 41. It reaches the first light receiving element region 11. A second resin layer 32 is provided on the second light shielding film 22 and the second light receiving element region 12. When the refractive index of the second resin layer 32 is the same as the refractive index of the second lens 42, the light incident from the second lens 42 is not reflected by the interface between the second resin layer 32 and the second lens 42. It reaches the second light receiving element region 12.

また、本実施形態では、第1樹脂層31および第2樹脂層32のそれぞれが絶縁層53に囲まれている。絶縁層53の屈折率は、第1樹脂層31の屈折率および第2樹脂層32の屈折率と異なってもよい。例えば、絶縁層53の屈折率が第1樹脂層31の屈折率および第2樹脂層32の屈折率よりも低いとき、第1樹脂層31と絶縁層53との界面および第2樹脂層32と絶縁層53との界面で、光の反射(例えば、全反射)が起き易くなる。これにより、第1受光素子領域11および第2受光素子領域12における光収集が促進する。   In the present embodiment, each of the first resin layer 31 and the second resin layer 32 is surrounded by the insulating layer 53. The refractive index of the insulating layer 53 may be different from the refractive index of the first resin layer 31 and the refractive index of the second resin layer 32. For example, when the refractive index of the insulating layer 53 is lower than the refractive index of the first resin layer 31 and the refractive index of the second resin layer 32, the interface between the first resin layer 31 and the insulating layer 53 and the second resin layer 32 Light reflection (for example, total reflection) easily occurs at the interface with the insulating layer 53. Thereby, light collection in the first light receiving element region 11 and the second light receiving element region 12 is promoted.

また、絶縁層53の下には、金属層23、24、25が設けられている。金属層23、24、25によっても光が反射されて、第1受光素子領域11および第2受光素子領域12における光収集が促進する。   In addition, metal layers 23, 24, and 25 are provided under the insulating layer 53. Light is also reflected by the metal layers 23, 24, and 25, and light collection in the first light receiving element region 11 and the second light receiving element region 12 is promoted.

第1樹脂層31または第2樹脂層32は、カラーフィルタ層であってもよい。例えば、第1樹脂層31または第2樹脂層32がカラーフィルタ層であれば、特定の波長帯の光が第1樹脂層31または第2樹脂層32を透過する。   The first resin layer 31 or the second resin layer 32 may be a color filter layer. For example, if the first resin layer 31 or the second resin layer 32 is a color filter layer, light in a specific wavelength band is transmitted through the first resin layer 31 or the second resin layer 32.

これにより、色収差による第1レンズ41における焦点f1の位置ずれ、色収差による第2レンズ42における焦点f2の位置ずれが抑制される。   Thereby, the positional deviation of the focal point f1 in the first lens 41 due to chromatic aberration and the positional deviation of the focal point f2 in the second lens 42 due to chromatic aberration are suppressed.

上記の実施形態では、「AはBの上に設けられている」と表現された場合の「の上に」とは、AがBに接触して、AがBの上に設けられている場合の他に、AがBに接触せず、AがBの上方に設けられている場合との意味で用いられる場合がある。また、「AはBの上に設けられている」は、AとBとを反転させてAがBの下に位置した場合や、AとBとが横に並んだ場合にも適用される場合がある。これは、実施形態に係る半導体装置を回転しても、回転前後において半導体装置の構造は変わらないからである。   In the above embodiment, “above” when expressed as “A is provided on B” means that A is in contact with B and A is provided on B. In addition to the case, it may be used to mean that A does not contact B and A is provided above B. “A is provided on B” is also applied when A and B are reversed and A is positioned below B, or when A and B are arranged side by side. There is a case. This is because even if the semiconductor device according to the embodiment is rotated, the structure of the semiconductor device is not changed before and after the rotation.

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。   The embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the embodiments are not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the embodiments as long as they include the features of the embodiments. Each element included in each of the specific examples described above and their arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed.

また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。   In addition, each element included in each of the above-described embodiments can be combined as long as technically possible, and combinations thereof are also included in the scope of the embodiment as long as they include the features of the embodiment. In addition, in the category of the idea of the embodiment, those skilled in the art can conceive various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the embodiment. .

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1、100、101 固体撮像素子、 1PL 左画素、 1PR 右画素、 10 半導体基板、 10−1 第1面、 10−2 第2面、 10−3 第3面、 10−4 第4面、 10d 下面、 10u 上面、 11 第1受光素子領域、 11a 一部、 12 第2受光素子領域、 12a 一部、 13 第3受光素子領域、 14、15 受光素子領域、 21 第1遮光膜、 21c 角部、 21d 下面、 21u 上面、 22 第2遮光膜、 22c 角部、 22d 下面、 22u 上面、 23、24、25、26 金属層、 31 第1樹脂層、 32 第2樹脂層、 33 第3樹脂層、 34、35 樹脂層、 41 第1レンズ、 42 第2レンズ、 43 第3レンズ、 44、45 レンズ、 53 絶縁層、 100PL、101PL 左画素、 100PR、101PR 右画素、 200 カメラ、 201 カメラレンズ、 201f 焦点、 202 イメージセンサ、 C1 法線、 Pf1 光束、 f1、f2、f3 焦点


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100,101 Solid-state image sensor, 1PL Left pixel, 1PR Right pixel, 10 Semiconductor substrate, 10-1 1st surface, 10-2 2nd surface, 10-3 3rd surface, 10-4 4th surface, 10d Bottom surface, 10u top surface, 11 first light receiving element region, 11a part, 12 second light receiving element region, 12a part, 13 third light receiving element region, 14, 15 light receiving element region, 21 first light shielding film, 21c corner 21d lower surface, 21u upper surface, 22 second light shielding film, 22c corner, 22d lower surface, 22u upper surface, 23, 24, 25, 26 metal layer, 31 first resin layer, 32 second resin layer, 33 third resin layer , 34, 35 Resin layer, 41 First lens, 42 Second lens, 43 Third lens, 44, 45 lens, 53 Insulating layer, 100PL, 101PL Left pixel, 100PR, 101PR Right pixel, 2 0 camera, 201 camera lens, 201f focus, 202 image sensor, C1 normal, Pf1 light beam, f1, f2, f3 the focal


Claims (5)

上面と下面とを有する半導体基板であって、前記上面から前記下面に向かって第1受光素子領域および第2受光素子領域が設けられ、前記第2受光素子領域は、前記第1受光素子領域に並ぶ半導体基板と、
前記第1受光素子領域の上に選択的に設けられた第1遮光膜と、
前記第1受光素子領域の上および前記第1遮光膜の上に設けられた第1樹脂層と、
前記第1樹脂層の上に設けられた第1レンズと、
前記第2受光素子領域の上に選択的に設けられた第2遮光膜と、
前記第2受光素子領域の上および前記第2遮光膜の上に設けられた第2樹脂層と、
前記第2樹脂層の上に設けられた第2レンズと、
を備え、
前記第1受光素子領域が設けられた領域において、前記半導体基板の前記上面は、前記第1遮光膜が設けられた第1面と、前記第1遮光膜が設けられていない第2面とを含み、
前記半導体基板の前記下面と前記第1面との間の距離は、前記半導体基板の前記下面と前記第2面との間の距離よりも短く、
前記第2受光素子領域が設けられた領域において、前記半導体基板の前記上面は、前記第2遮光膜が設けられた第3面と、前記第2遮光膜が設けられていない第4面とを含み、
前記半導体基板の前記下面と前記第3面との間の距離は、前記半導体基板の前記下面と前記第4面との間の距離よりも短く、
前記第1受光素子領域から前記第2受光素子領域に向かう方向において、前記第2面は、前記第1遮光膜と前記第4面との間に位置し、前記第4面は、前記第2面と前記第2遮光膜との間に位置する固体撮像素子。
A semiconductor substrate having an upper surface and a lower surface, wherein a first light receiving element region and a second light receiving element region are provided from the upper surface toward the lower surface, and the second light receiving element region is provided in the first light receiving element region. A line of semiconductor substrates,
A first light-shielding film selectively provided on the first light-receiving element region;
A first resin layer provided on the first light receiving element region and on the first light shielding film;
A first lens provided on the first resin layer;
A second light-shielding film selectively provided on the second light-receiving element region;
A second resin layer provided on the second light receiving element region and on the second light shielding film;
A second lens provided on the second resin layer;
With
In the region where the first light receiving element region is provided, the upper surface of the semiconductor substrate includes a first surface on which the first light shielding film is provided and a second surface on which the first light shielding film is not provided. Including
A distance between the lower surface of the semiconductor substrate and the first surface is shorter than a distance between the lower surface of the semiconductor substrate and the second surface;
In the region in which the second light receiving element region is provided, the upper surface of the semiconductor substrate includes a third surface on which the second light shielding film is provided and a fourth surface on which the second light shielding film is not provided. Including
The distance between the lower surface of the semiconductor substrate and the third surface is shorter than the distance between the lower surface of the semiconductor substrate and the fourth surface,
In the direction from the first light receiving element region to the second light receiving element region, the second surface is located between the first light shielding film and the fourth surface, and the fourth surface is the second light receiving region. A solid-state imaging device positioned between a surface and the second light shielding film.
前記第1遮光膜の上面と前記第2面との間には段差がなく、
前記第2遮光膜の上面と前記第4面との間には段差がない請求項1記載の固体撮像素子。
There is no step between the upper surface of the first light shielding film and the second surface,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein there is no step between the upper surface of the second light shielding film and the fourth surface.
前記第1レンズの焦点および前記第2レンズの焦点は、前記半導体基板の前記上面に位置する請求項1または2に記載の固体撮像素子。   3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a focal point of the first lens and a focal point of the second lens are located on the upper surface of the semiconductor substrate. 前記第1樹脂層と、前記第2樹脂層と、を囲む絶縁層をさらに備え、
前記絶縁層の屈折率は、前記第1樹脂層の屈折率および前記第2樹脂層の屈折率と異なる請求項1〜3のいずれか1つに記載の固体撮像素子。
An insulating layer surrounding the first resin layer and the second resin layer;
4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a refractive index of the insulating layer is different from a refractive index of the first resin layer and a refractive index of the second resin layer.
前記第1樹脂層の屈折率は、前記第1レンズの屈折率と同じであり、
前記第2樹脂層の屈折率は、前記第2レンズの屈折率と同じである請求項1〜4のいずれか1つに記載の固体撮像素子。

The refractive index of the first resin layer is the same as the refractive index of the first lens,
5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein a refractive index of the second resin layer is the same as a refractive index of the second lens.

JP2015178844A 2015-09-10 2015-09-10 Solid-state imaging element Pending JP2017054984A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015178844A JP2017054984A (en) 2015-09-10 2015-09-10 Solid-state imaging element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015178844A JP2017054984A (en) 2015-09-10 2015-09-10 Solid-state imaging element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017054984A true JP2017054984A (en) 2017-03-16

Family

ID=58320994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015178844A Pending JP2017054984A (en) 2015-09-10 2015-09-10 Solid-state imaging element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017054984A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6274567B2 (en) Solid-state imaging device and imaging system
JP6518071B2 (en) Solid-state imaging device and camera
JP5478043B2 (en) Solid-state imaging device and imaging apparatus
WO2017130682A1 (en) Solid-state image capture device
US9261769B2 (en) Imaging apparatus and imaging system
KR101373132B1 (en) A phase difference detection pixel with using micro lens
JP6088610B2 (en) Image sensor
JP2011216896A (en) Optical system comprising solid-state image sensor with microlenses, and non-telecentric taking lens
US20170077164A1 (en) Solid-state image sensor and image pickup apparatus
US9525005B2 (en) Image sensor device, CIS structure, and method for forming the same
JP6566734B2 (en) Solid-state image sensor
JP2007180157A (en) Solid-state imaging element
CN105280655A (en) Photoelectric conversion apparatus and imaging system
US11233078B2 (en) Image sensing device including dummy pixels
JPWO2006040963A1 (en) Solid-state imaging device
JP2016058451A (en) Sensor and camera
US20100171865A1 (en) Solid-state image-taking apparatus, manufacturing method thereof, and camera
US10115757B2 (en) Image sensor and electronic device having the same
KR20190110180A (en) Image sensor
US9780132B2 (en) Image sensor and electronic device including the same
JP2008218650A (en) Solid photographing element
JPWO2016103365A1 (en) Solid-state imaging device and imaging device
US9583522B2 (en) Image sensor and electronic device including the same
US10784300B1 (en) Solid-state imaging devices
JP2007180156A (en) Solid-state imaging element