JP2024091720A - Image sensor - Google Patents

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寛信 村田
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Abstract

【課題】画素が小さくなっても焦点検出画素の搭載が可能になる撮像素子を提供する。【解決手段】第1マイクロレンズからの光が通る第1開口部を有する第1部材と、第2マイクロレンズからの光が通る、第1開口部より開口面積が小さい第2開口部を有する第2部材と、第1開口部からの光を電荷に変換する第1光電変換部と、行方向において第1光電変換部の隣に並んで配置され、第2開口部からの光を電荷に変換する第2光電変換部と、第1信号が出力される第1信号出力線と、第2信号が出力される第2信号出力線と、行方向において第1信号出力線と第2信号出力線との間に配置される配線と、を備え、第1光電変換部は、第1マイクロレンズの光軸方向において第1部材と第1信号出力線との間に配置され、第2光電変換部は、第2マイクロレンズの光軸方向において第2部材と第2信号出力線との間に配置される、撮像素子。【選択図】図10[Problem] To provide an image sensor that can incorporate a focus detection pixel even if the pixel size is reduced. [Solution] An image sensor comprising a first member having a first opening through which light from a first microlens passes, a second member having a second opening through which light from a second microlens passes and having an opening area smaller than that of the first opening, a first photoelectric conversion unit that converts the light from the first opening into an electric charge, a second photoelectric conversion unit arranged adjacent to the first photoelectric conversion unit in the row direction and juxtaposed to the first photoelectric conversion unit in the row direction and converting the light from the second opening into an electric charge, a first signal output line from which a first signal is output, a second signal output line from which a second signal is output, and wiring arranged between the first signal output line and the second signal output line in the row direction, wherein the first photoelectric conversion unit is arranged between the first member and the first signal output line in the optical axis direction of the first microlens, and the second photoelectric conversion unit is arranged between the second member and the second signal output line in the optical axis direction of the second microlens. [Selected Figure] Figure 10

Description

本発明は、撮像素子に関する。 The present invention relates to an imaging element.

撮像画素とともに、1つの撮像画素と略同サイズのエリアの中に一対の焦点検出用画素を有する表面照射型撮像素子が従来技術として知られている(たとえば、特許文献1)。 A front-illuminated image sensor that has an imaging pixel and a pair of focus detection pixels in an area roughly the same size as one imaging pixel is known in the prior art (for example, Patent Document 1).

特開2000-305010号公報JP 2000-305010 A

特許文献1に記載されているような従来の表面照射型撮像素子では、受光部の入射光側に光電変換部からの信号を読み出すための配線を形成しなければならないため、受光開口はその配線を避けながら設定する必要があり、受光部に光を入射させるための開口が狭くなる。このため、通常の撮像画素よりも更に小さい受光開口(一対の受光開口)にする必要がある焦点検出用画素の場合には、画素の小型化にともない、焦点検出用画素の搭載が困難になるという問題がある。 In conventional front-illuminated image sensors such as those described in Patent Document 1, wiring must be formed on the incident light side of the light receiving section to read out signals from the photoelectric conversion section, so the light receiving aperture must be set while avoiding that wiring, resulting in a narrower aperture for allowing light to enter the light receiving section. For this reason, in the case of focus detection pixels, which require a light receiving aperture (a pair of light receiving apertures) that is even smaller than that of normal imaging pixels, there is a problem in that it becomes difficult to mount the focus detection pixels as the pixels become smaller.

第1の態様によると、撮像素子は、第1マイクロレンズからの光が通る第1開口部を有する第1部材と、第2マイクロレンズからの光が通る、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部を有する第2部材と、前記第1開口部からの光を電荷に変換する第1光電変換部と、行方向において前記第1光電変換部の隣に並んで配置され、前記第2開口部からの光を電荷に変換する第2光電変換部と、前記第1光電変換部で変換された電荷に基づく第1信号が出力される第1信号出力線と、前記第2光電変換部で変換された電荷に基づく第2信号が出力される第2信号出力線と、前記行方向において前記第1信号出力線と前記第2信号出力線との間に配置される配線と、を備え、前記第1光電変換部は、前記第1マイクロレンズの光軸方向において前記第1部材と前記第1信号出力線との間に配置され、前記第2光電変換部は、前記第2マイクロレンズの光軸方向において前記第2部材と前記第2信号出力線との間に配置される。 According to a first aspect, the imaging element includes a first member having a first opening through which light from a first microlens passes, a second member having a second opening through which light from a second microlens passes and having an opening area smaller than that of the first opening, a first photoelectric conversion unit that converts the light from the first opening into an electric charge, a second photoelectric conversion unit arranged next to the first photoelectric conversion unit in the row direction and converting the light from the second opening into an electric charge, a first signal output line that outputs a first signal based on the electric charge converted by the first photoelectric conversion unit, a second signal output line that outputs a second signal based on the electric charge converted by the second photoelectric conversion unit, and wiring arranged between the first signal output line and the second signal output line in the row direction, and the first photoelectric conversion unit is arranged between the first member and the first signal output line in the optical axis direction of the first microlens, and the second photoelectric conversion unit is arranged between the second member and the second signal output line in the optical axis direction of the second microlens.

一実施の形態の電子カメラの構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of an electronic camera according to an embodiment; 交換レンズの予定結像面に設定した撮像画面上の焦点検出領域を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a focus detection area on an imaging screen that is set on a planned imaging plane of an interchangeable lens. 色フィルタのベイヤー配列を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a Bayer array of color filters. 撮像素子の詳細な構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of an imaging element. 撮像画素の構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a structure of an imaging pixel. 焦点検出画素の構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a structure of a focus detection pixel. 瞳分割方式による焦点検出方法を説明するための図である。1A and 1B are diagrams for explaining a focus detection method using a pupil division method. 撮像素子の基本画素構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a basic pixel configuration of an image sensor. 1つの画素に含まれる配線を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining wiring included in one pixel. 配線層の配線を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing wiring in a wiring layer; 撮像素子の製造方法を説明するための図である。1A to 1C are diagrams for explaining a manufacturing method of an imaging element. 撮像素子の製造方法を説明するための図である。1A to 1C are diagrams for explaining a manufacturing method of an imaging element. 撮像素子の製造方法を説明するための図である。1A to 1C are diagrams for explaining a manufacturing method of an imaging element.

本願発明を撮像装置としての電子カメラに適用した一実施の形態を説明する。図1は一実施の形態の電子カメラの構成を示す図である。一実施の形態の電子カメラ101は交換レンズ102とカメラボディ103とから構成され、交換レンズ102はカメラボディ103のマウント部104に装着される。 An embodiment in which the present invention is applied to an electronic camera as an imaging device will be described. FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an electronic camera according to one embodiment. An electronic camera 101 according to one embodiment is composed of an interchangeable lens 102 and a camera body 103, and the interchangeable lens 102 is attached to a mount portion 104 of the camera body 103.

交換レンズ102は、レンズ105~107、絞り108、レンズ駆動制御装置109などを備えている。なお、レンズ106はズーミング用、レンズ107はフォーカシング用である。レンズ駆動制御装置109は、CPUとその周辺部品を備え、フォーカシング用レンズ107および絞り108の駆動制御を行う。さらに、レンズ駆動制御装置109
は、ズーミング用レンズ106、フォーカシング用レンズ107および絞り108の位置検出と、カメラボディ103の制御装置との間の通信による、レンズ情報の送信およびカメラ情報の受信とを行う。
The interchangeable lens 102 includes lenses 105 to 107, an aperture 108, and a lens drive control device 109. The lens 106 is for zooming, and the lens 107 is for focusing. The lens drive control device 109 includes a CPU and its peripheral components, and controls the drive of the focusing lens 107 and the aperture 108.
detects the positions of the zooming lens 106, the focusing lens 107 and the aperture 108, and transmits lens information and receives camera information through communication with the control device of the camera body 103.

一方、カメラボディ103は、撮像素子111、カメラ駆動制御装置112、メモリカード113、LCDドライバー114、LCD115、接眼レンズ116などを備えている。撮像素子111は交換レンズ102の予定結像面(予定焦点面)に配置され、交換レンズ102により結像された被写体像を撮像して画像信号を出力する。撮像素子111には撮像用画素(以下、単に撮像画素という)が二次元状に配置されており、その内の焦点検出位置に対応した部分には撮像画素に代えて焦点検出用画素(以下、単に焦点検出画素という)列が組み込まれている。 On the other hand, the camera body 103 includes an image sensor 111, a camera drive control device 112, a memory card 113, an LCD driver 114, an LCD 115, an eyepiece lens 116, etc. The image sensor 111 is disposed on the intended imaging plane (intended focal plane) of the interchangeable lens 102, and captures the subject image formed by the interchangeable lens 102 to output an image signal. The image sensor 111 has imaging pixels (hereinafter simply referred to as imaging pixels) arranged two-dimensionally, and a row of focus detection pixels (hereinafter simply referred to as focus detection pixels) is incorporated in the portion of the imaging pixels corresponding to the focus detection position instead of the imaging pixels.

カメラ駆動制御装置112は、CPUとその周辺部品を備え、撮像素子111の駆動制御、撮像画像の処理、交換レンズ102の焦点検出および焦点調節、絞り108の制御、LCD115の表示制御、レンズ駆動制御装置109との通信、カメラ全体のシーケンス制御などを行う。なお、カメラ駆動制御装置112は、マウント部104に設けられた電気接点117を介してレンズ駆動制御装置109と通信を行う。 The camera drive control device 112 includes a CPU and its peripheral components, and performs drive control of the image sensor 111, image processing, focus detection and focus adjustment of the interchangeable lens 102, control of the aperture 108, display control of the LCD 115, communication with the lens drive control device 109, and sequence control of the entire camera. The camera drive control device 112 communicates with the lens drive control device 109 via electrical contacts 117 provided in the mount unit 104.

メモリカード113は撮像画像を記憶する画像ストレージである。LCD115は液晶ビューファインダー(EVF:電子ビューファインダー)の表示器として用いられ、撮影者は接眼レンズ116を介してLCD115に表示された撮像画像を視認することができる。 The memory card 113 is an image storage that stores captured images. The LCD 115 is used as a display for a liquid crystal viewfinder (EVF: electronic viewfinder), and the photographer can view the captured image displayed on the LCD 115 through the eyepiece 116.

交換レンズ102を通過して撮像素子111上に結像された被写体像は撮像素子111により光電変換され、画像出力がカメラ駆動制御装置112へ送られる。カメラ駆動制御装置112は、焦点検出画素の出力に基づいて焦点検出位置におけるデフォーカス量を演算し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置109へ送る。また、カメラ駆動制御装置112は、撮像画素の出力に基づいて生成した画像信号をLCDドライバー114へ送ってLCD115に表示するとともに、メモリカード113に記憶する。 The subject image formed on the image sensor 111 after passing through the interchangeable lens 102 is photoelectrically converted by the image sensor 111, and the image output is sent to the camera drive control device 112. The camera drive control device 112 calculates the defocus amount at the focus detection position based on the output of the focus detection pixels, and sends this defocus amount to the lens drive control device 109. The camera drive control device 112 also sends an image signal generated based on the output of the imaging pixels to the LCD driver 114 to display on the LCD 115, and also stores it in the memory card 113.

レンズ駆動制御装置109は、ズーミングレンズ106、フォーカシングレンズ107および絞り108の位置を検出し、検出位置に基づいてレンズ情報を演算するか、あるいは予め用意されたルックアップテーブルから検出位置に応じたレンズ情報を選択し、カメラ駆動制御装置112へ送る。また、レンズ駆動制御装置109は、カメラ駆動制御装置112から受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を演算し、レンズ駆動量に基づいてフォーカシング用レンズ107を駆動制御する。 The lens drive control device 109 detects the positions of the zoom lens 106, the focusing lens 107, and the aperture 108, and either calculates lens information based on the detected positions, or selects lens information corresponding to the detected positions from a lookup table prepared in advance, and sends it to the camera drive control device 112. The lens drive control device 109 also calculates the lens drive amount based on the defocus amount received from the camera drive control device 112, and drives and controls the focusing lens 107 based on the lens drive amount.

撮像素子111は裏面照射型の4TR-CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサである。4TR-CMOSセンサは、光電変換部と、転送ゲートトランジスタ、ソースホロアトランジスタ、行選択トランジスタおよびリセットトランジスタの4トランジスタとから構成される。詳細は後述する。 The image sensor 111 is a back-illuminated 4TR-CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor. The 4TR-CMOS sensor is composed of a photoelectric conversion section and four transistors: a transfer gate transistor, a source follower transistor, a row selection transistor, and a reset transistor. Details will be described later.

図2は、交換レンズ102の予定結像面に設定した撮像画面G上の焦点検出領域を示す。撮像画面G上にG1~G5の焦点検出領域を設定し、撮像素子111の焦点検出画素を撮像画面G上の各焦点検出領域G1~G5の長手方向に直線状に配列する。つまり、撮像素子111上の焦点検出画素列は、撮影画面G上に結像された被写体像の内の焦点検出領域G1~G5の像をサンプリングする。撮影者は撮影構図に応じて焦点検出領域G1~G5の中から任意の焦点検出領域を手動で選択する。 Figure 2 shows focus detection areas on the imaging screen G set on the planned imaging plane of the interchangeable lens 102. Focus detection areas G1 to G5 are set on the imaging screen G, and focus detection pixels of the image sensor 111 are arranged linearly in the longitudinal direction of each focus detection area G1 to G5 on the imaging screen G. In other words, the focus detection pixel row on the image sensor 111 samples the images of the focus detection areas G1 to G5 within the subject image formed on the shooting screen G. The photographer manually selects any focus detection area from the focus detection areas G1 to G5 according to the shooting composition.

図3は撮像素子211に設置する色フィルタの配列を示す。撮像素子111の基板上に二次元状に並べて配置する撮像画素には、図3に示すベイヤー配列の色フィルタを設置する。なお、図3には4画素分(2×2)の撮像画素に対する色フィルタの配列を示すが、この4画素分の色フィルタ配列を有する撮像画素ユニットを撮像素子111上に二次元状に展開する。ベイヤー配列ではG(緑)フィルタを有する2個の画素が対角位置に配置され、B(青)フィルタとR(赤)フィルタを有する一対の画素が上記Gフィルタ画素と直交する対角位置に配置される。したがって、ベイヤー配列においては緑画素の密度が赤画素と青画素の密度より高くなる。 Figure 3 shows the array of color filters installed on the image sensor 211. The image pixels arranged two-dimensionally on the substrate of the image sensor 111 are equipped with color filters in a Bayer array as shown in Figure 3. Note that Figure 3 shows an array of color filters for four image pixels (2 x 2), and an image pixel unit having a color filter array for these four pixels is deployed two-dimensionally on the image sensor 111. In the Bayer array, two pixels having a G (green) filter are arranged in diagonal positions, and a pair of pixels having a B (blue) filter and an R (red) filter are arranged in diagonal positions perpendicular to the G filter pixel. Therefore, in the Bayer array, the density of green pixels is higher than the density of red and blue pixels.

図4は撮像素子111の詳細な構成を示す正面図である。なお、図4は撮像素子111上のひとつの焦点検出領域の周囲を拡大した図である。撮像素子111は撮像画素210と焦点検出用の焦点検出画素211から構成される。 Figure 4 is a front view showing the detailed configuration of the image sensor 111. Note that Figure 4 is an enlarged view of the periphery of one focus detection area on the image sensor 111. The image sensor 111 is composed of imaging pixels 210 and focus detection pixels 211 for focus detection.

図5(a)は撮像画素210の正面図である。図5(b)は、図5(a)のA-A断面図である。撮像画素210は、マイクロレンズ10、マイクロレンズ固定層11、色フィルタ12、平坦化層13、遮光膜14A、半導体層16および配線層17から構成される。半導体層16の一方の面には、光電変換部15aとチャンネルストップ部15bとが形成される。 Figure 5(a) is a front view of the imaging pixel 210. Figure 5(b) is a cross-sectional view taken along line A-A of Figure 5(a). The imaging pixel 210 is composed of a microlens 10, a microlens fixing layer 11, a color filter 12, a planarization layer 13, a light-shielding film 14A, a semiconductor layer 16, and a wiring layer 17. A photoelectric conversion section 15a and a channel stop section 15b are formed on one surface of the semiconductor layer 16.

マイクロレンズ10は、撮像画素210の表面に到達した光を集光して光電変換部15aに当てるようにするものである。マイクロレンズ固定層11はマイクロレンズ10を色フィルタ12に固定するものである。色フィルタ12は、特定の波長域の光を通す樹脂層であり、各色(たとえば、R、G、B)に対応した顔料を樹脂に分散させたもの、または各色(たとえば、R、G、B)に対応した染料で樹脂を着色したものである。平坦化層13は、後述の製造工程で遮光膜14Aを形成した後(図12(b)参照)、色フィルタ12を形成する前に表面を平坦化するための層である。 The microlens 10 focuses the light that reaches the surface of the imaging pixel 210 and directs it to the photoelectric conversion unit 15a. The microlens fixing layer 11 fixes the microlens 10 to the color filter 12. The color filter 12 is a resin layer that transmits light in a specific wavelength range, and is made by dispersing pigments corresponding to each color (e.g., R, G, B) in the resin, or by coloring the resin with dyes corresponding to each color (e.g., R, G, B). The planarization layer 13 is a layer for planarizing the surface after the light-shielding film 14A is formed in the manufacturing process described below (see FIG. 12(b)) and before the color filter 12 is formed.

遮光膜14Aは、チャンネルストップ15b近傍を遮光するための膜であり、ノイズの発生や混色を防止する。光電変換部15aは、到達した光を光電変換し、信号電荷を蓄積する。チャンネルストップ部15bは、2つの撮像画素210の間の境界部分に形成され、光電変換部15aにおいて発生した信号電荷が周囲の画素に入り込むのを防止する。配線層17は、後述の信号出力線、電源線、リセット制御線、転送ゲート制御線、行選択制御線などの配線を有する。配線の詳細については後述する。 The light-shielding film 14A is a film for blocking light near the channel stop 15b, and prevents noise generation and color mixing. The photoelectric conversion unit 15a photoelectrically converts the light that reaches it and accumulates signal charge. The channel stop unit 15b is formed at the boundary between two imaging pixels 210, and prevents the signal charge generated in the photoelectric conversion unit 15a from leaking into the surrounding pixels. The wiring layer 17 has wiring such as a signal output line, a power supply line, a reset control line, a transfer gate control line, and a row selection control line, which will be described later. The wiring will be described in detail later.

図6(a)は焦点検出画素211の正面図である。図6(b)は、図6(a)のB-B断面図である。焦点検出画素211は、マイクロレンズ10、マイクロレンズ固定層11、透明膜18、平坦化層13、遮光膜14B、半導体層16および配線層17から構成される。半導体層16の一方の面には、光電変換部15aとチャンネルストップ部15bとが形成される。マイクロレンズ10、マイクロレンズ固定層11、平坦化層13、光電変換部15a、チャンネルストップ部15bおよび配線層17は、撮像画素210と同様の機能を有するので説明を省略する。 Figure 6(a) is a front view of the focus detection pixel 211. Figure 6(b) is a cross-sectional view taken along line B-B of Figure 6(a). The focus detection pixel 211 is composed of a microlens 10, a microlens fixing layer 11, a transparent film 18, a planarization layer 13, a light-shielding film 14B, a semiconductor layer 16, and a wiring layer 17. A photoelectric conversion section 15a and a channel stop section 15b are formed on one surface of the semiconductor layer 16. The microlens 10, the microlens fixing layer 11, the planarization layer 13, the photoelectric conversion section 15a, the channel stop section 15b, and the wiring layer 17 have the same functions as the imaging pixel 210, and therefore will not be described here.

遮光膜14Bは、図6(b)に示す光電変換部15aの右半分または左半分に、入射する光が当たるように開口して形成される。光電変換部15aの右半分に光が入射する焦点検出画素211aと、光電変換部15aの左半分に光が入射する焦点検出画素211bとは交互に配列される。焦点検出画素211aの出力分布と、焦点検出画素211bの出力分布とを比較してデフォーカス量を算出する。透明膜18は、可視光域における全ての波長の光を通す樹脂層である。 The light-shielding film 14B is formed with an opening on the right or left half of the photoelectric conversion unit 15a shown in FIG. 6(b) so that the incident light can hit it. Focus detection pixels 211a, where light is incident on the right half of the photoelectric conversion unit 15a, and focus detection pixels 211b, where light is incident on the left half of the photoelectric conversion unit 15a, are arranged alternately. The output distribution of the focus detection pixels 211a and the output distribution of the focus detection pixels 211b are compared to calculate the defocus amount. The transparent film 18 is a resin layer that transmits light of all wavelengths in the visible light range.

次に、図7を参照して焦点検出方法を説明する。本発明の実施形態では、いわゆる瞳分割方式によって焦点を検出する。図7は、交換レンズ102の焦点が合っていないときの焦点検出画素211の出力分布を示す図である。曲線21は、焦点検出画素211aの出力分布を示す曲線である。曲線22は、焦点検出画素211bの出力分布を示す曲線である。焦点検出画素211aと焦点検出画素211bとは交互に配列されている。曲線21は、曲線22の右側にずれているので、焦点検出画素211の位置が後ピンであることがわかる。 Next, the focus detection method will be described with reference to FIG. 7. In an embodiment of the present invention, focus is detected by a so-called pupil division method. FIG. 7 is a diagram showing the output distribution of focus detection pixels 211 when the interchangeable lens 102 is not in focus. Curve 21 is a curve showing the output distribution of focus detection pixel 211a. Curve 22 is a curve showing the output distribution of focus detection pixel 211b. Focus detection pixels 211a and focus detection pixels 211b are arranged alternately. Curve 21 is shifted to the right of curve 22, so it can be seen that the position of focus detection pixel 211 is back focus.

この2つの出力分布21,22の像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることによって、予定結像面に対する現在の結像面(予定結像面上のマイクロレンズ10の位置に対応した焦点検出位置における結像面)の偏差(デフォーカス量)を算出することができる。交換レンズ102が合焦すると、曲線21と曲線22とが一致するようになる。 By multiplying the image shift amount of these two output distributions 21 and 22 by a predetermined conversion coefficient, it is possible to calculate the deviation (defocus amount) of the current imaging plane (the imaging plane at the focus detection position corresponding to the position of the microlens 10 on the planned imaging plane) from the planned imaging plane. When the interchangeable lens 102 is in focus, the curves 21 and 22 become coincident.

図8を参照して、撮像素子111の基本画素構成を説明する。上述したように、撮像素子111は裏面照射型の4TR-CMOSセンサであり、基本画素300は、光電変換部33と、電荷電圧変換部34と、転送ゲートトランジスタ32、ソースホロアトランジスタ35、行選択トランジスタ36、リセットトランジスタ31の4トランジスタとから構成される。また、基本画素300は、信号出力線VOUT、電源線Vdd、リセット制御線φR、転送ゲート制御線φTGおよび行選択制御線φRSと接続している。 The basic pixel configuration of the image sensor 111 will be described with reference to FIG. 8. As described above, the image sensor 111 is a back-illuminated 4TR-CMOS sensor, and the basic pixel 300 is composed of four transistors: a photoelectric conversion section 33, a charge-voltage conversion section 34, a transfer gate transistor 32, a source follower transistor 35, a row selection transistor 36, and a reset transistor 31. The basic pixel 300 is also connected to a signal output line VOUT, a power supply line Vdd, a reset control line φR, a transfer gate control line φTG, and a row selection control line φRS.

リセットトランジスタ31は電荷電圧変換部34を初期電位にリセットする。転送ゲートトランジスタ32は光電変換された信号電荷を電荷電圧変換部34に転送する。光電変換部33は、上述したように到達した光を光電変換し、信号電荷を蓄積する。電荷電圧変換部34は信号電荷を電位に変換する浮遊容量であり、この浮遊容量はコンデンサとして機能するダイオードで生じる。ソースホロアトランジスタ35は、蓄積電荷による電荷電圧変換部34の電位変化を増幅する。行選択トランジスタ36は、信号を転送する基本画素300を選択するためのスイッチングを行う。 The reset transistor 31 resets the charge-voltage conversion unit 34 to an initial potential. The transfer gate transistor 32 transfers the photoelectrically converted signal charge to the charge-voltage conversion unit 34. As described above, the photoelectric conversion unit 33 photoelectrically converts the light that reaches it and accumulates the signal charge. The charge-voltage conversion unit 34 is a floating capacitance that converts the signal charge into an electric potential, and this floating capacitance is generated by a diode that functions as a capacitor. The source follower transistor 35 amplifies the change in potential of the charge-voltage conversion unit 34 due to the accumulated charge. The row selection transistor 36 performs switching to select the basic pixel 300 to which the signal is transferred.

信号出力線VOUTは、基本画素300から出力される信号を転送するための配線であり、行選択トランジスタ36のドレインと接続する。電源線Vddは、電荷電圧変換部34の電位変化を増幅する電力を供給する配線であり、リセットトランジスタ31のソースと接続する。リセット制御線φRは、リセットトランジスタ31のオン/オフを制御するための配線であり、リセットトランジスタ31のゲートと接続する。転送ゲート制御線φTGは、信号電荷の電荷電圧変換部34への転送を制御するための配線であり、転送ゲートトランジスタ32のゲートと接続する。行選択制御線φRSは、行選択トランジスタ36のオン/オフを制御するための配線であり、行選択トランジスタ36のゲートと接続する。 The signal output line VOUT is a wiring for transferring signals output from the basic pixel 300, and is connected to the drain of the row selection transistor 36. The power supply line Vdd is a wiring for supplying power to amplify the potential change of the charge-voltage conversion unit 34, and is connected to the source of the reset transistor 31. The reset control line φR is a wiring for controlling the on/off of the reset transistor 31, and is connected to the gate of the reset transistor 31. The transfer gate control line φTG is a wiring for controlling the transfer of signal charges to the charge-voltage conversion unit 34, and is connected to the gate of the transfer gate transistor 32. The row selection control line φRS is a wiring for controlling the on/off of the row selection transistor 36, and is connected to the gate of the row selection transistor 36.

図9を参照して、1つの画素に含まれる配線について説明する。図9に示すように、撮像素子111は、並列配置された画素の1つの行において、信号出力線VOUT、電源線Vdd、リセット制御線φR、転送ゲート制御線φTGおよび行選択制御線φRSをそれぞれ2本ずつ有し、1つの列において4本の信号出力線VOUTを有する。これにより、複数の基本画素300の信号を一度に読み出すことができ、撮像素子111の検出速度を速くすることができる。これに伴い、図9中において点線で示した1つの画素51に含まれる配線には、基本画素300と接続する配線の他に、この基本画素300と接続せず他の画素の基本画素300と接続する配線も含まれる。このため、1つの画素に含まれる配線の数は多くなる。 The wiring included in one pixel will be described with reference to FIG. 9. As shown in FIG. 9, the image sensor 111 has two signal output lines VOUT, two power supply lines Vdd, two reset control lines φR, two transfer gate control lines φTG, and two row selection control lines φRS in one row of pixels arranged in parallel, and four signal output lines VOUT in one column. This allows signals from multiple basic pixels 300 to be read out at once, and the detection speed of the image sensor 111 can be increased. Accordingly, the wiring included in one pixel 51 shown by dotted lines in FIG. 9 includes wiring connected to the basic pixel 300 as well as wiring that is not connected to this basic pixel 300 but is connected to the basic pixel 300 of another pixel. For this reason, the number of wirings included in one pixel is large.

図10を参照して、撮像素子111の配線層17における配線について説明する。図10(a)は、配線層17の配線をマイクロレンズ10側から見たときの平面図である。図10(b)は図10(a)のC-C断面図である。図10(a),(b)に示すように、配線層の配線は3層にわたって格子状に形成される。光電変換部15aから見て、第1層目には、4本の信号出力線VOUTと2本のバイアス線Vbとが形成され、第2層目には、2本の電源線Vddと2本のリセット制御線φRとが形成される。第3層目には、2本の転送ゲート制御線φTGと2本の行選択制御線φRSとが形成される。バイアス線Vbは、混信防止のために形成される。 The wiring in the wiring layer 17 of the image sensor 111 will be described with reference to FIG. 10. FIG. 10(a) is a plan view of the wiring in the wiring layer 17 as viewed from the microlens 10 side. FIG. 10(b) is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG. 10(a). As shown in FIGS. 10(a) and (b), the wiring in the wiring layer is formed in a lattice shape across three layers. As viewed from the photoelectric conversion unit 15a, four signal output lines VOUT and two bias lines Vb are formed in the first layer, and two power supply lines Vdd and two reset control lines φR are formed in the second layer. Two transfer gate control lines φTG and two row selection control lines φRS are formed in the third layer. The bias lines Vb are formed to prevent interference.

図10(b)に示すように、配線層17は、光電変換部15aに対して光の入射側の反対側に形成されるため、光電変換部15aの位置の制限(制約)を受けずに自由に配線を形成することができる。つまり、本実施形態では、撮像素子111の受光面側から光電変換部15aの受光領域を投影したときの投影と重なる領域にも配線を形成することができる。一方、撮像素子が表面照射型の場合、配線層は、光電変換部15aに対して光の入射側に形成されるため、光電変換部の受光領域と重ならないように配線を形成する必要がある。 As shown in FIG. 10(b), the wiring layer 17 is formed on the side opposite the light incident side of the photoelectric conversion unit 15a, so that wiring can be formed freely without being restricted (constrained) by the position of the photoelectric conversion unit 15a. In other words, in this embodiment, wiring can also be formed in an area that overlaps with the projection of the light receiving area of the photoelectric conversion unit 15a when projected from the light receiving surface side of the image sensor 111. On the other hand, when the image sensor is of the front-illuminated type, the wiring layer is formed on the light incident side of the photoelectric conversion unit 15a, so that the wiring needs to be formed so as not to overlap with the light receiving area of the photoelectric conversion unit.

また、本実施形態では、撮像素子111の配線層17は、光電変換部15aの位置の制限を受けないため、配線の線幅を広げて、信号の伝送効率を上げることもできる。 In addition, in this embodiment, the wiring layer 17 of the image sensor 111 is not restricted by the position of the photoelectric conversion unit 15a, so the wiring width can be increased to improve the signal transmission efficiency.

次に、図11~図13を参照して、本発明の実施形態における撮像素子111の製造方法について説明する。図11~図13は、撮像素子111のうちの特に焦点検出画素211の部分を示す。 Next, a method for manufacturing the image sensor 111 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 11 to 13. Figures 11 to 13 show the image sensor 111, particularly the focus detection pixel 211 portion.

図11(a)に示すように、半導体基板60上にP型エピタキシャル層61を形成し、そのP型エピタキシャル層61の表面に拡散層を形成して、光電変換部15a、チャンネルストップ部15b、トランジスタなどを構成する他の素子(不図示)を形成する。このP型エピタキシャル層61は半導体層16に相当する。次に、図11(b)に示すように、CVDによるシリコンの酸化膜の形成およびスパッタリングによるアルミニウム(Al)配線の形成を繰り返して、P型エピタキシャル層61の上に配線層17を形成する。そして、図11(c)に示すように、配線層17の上に支持基板62を張り合わせる。 As shown in FIG. 11(a), a P-type epitaxial layer 61 is formed on a semiconductor substrate 60, and a diffusion layer is formed on the surface of the P-type epitaxial layer 61 to form the photoelectric conversion section 15a, the channel stop section 15b, and other elements (not shown) that constitute transistors, etc. This P-type epitaxial layer 61 corresponds to the semiconductor layer 16. Next, as shown in FIG. 11(b), the formation of a silicon oxide film by CVD and the formation of aluminum (Al) wiring by sputtering are repeated to form a wiring layer 17 on the P-type epitaxial layer 61. Then, as shown in FIG. 11(c), a support substrate 62 is bonded onto the wiring layer 17.

図12(a)に示すように、エッチングによって半導体基板60を除去する。次に、図12(b)に示すように、半導体基板60を除去した表面にスパッタ法によりアルミニウム(Al)の遮光膜14Bを形成する。そして、図12(c)に示すように、表面を平坦化するために、平坦化層13を形成する樹脂を遮光膜14B上に均一塗布した後、透明膜18を形成する。たとえば、透明膜18は、樹脂の塗布、塗布した樹脂の乾燥、パターン露光、現像処理の工程を経て形成される。 As shown in FIG. 12(a), the semiconductor substrate 60 is removed by etching. Next, as shown in FIG. 12(b), a light-shielding film 14B of aluminum (Al) is formed by sputtering on the surface from which the semiconductor substrate 60 has been removed. Then, as shown in FIG. 12(c), in order to flatten the surface, a resin that forms a flattening layer 13 is uniformly applied onto the light-shielding film 14B, and then a transparent film 18 is formed. For example, the transparent film 18 is formed through the steps of applying the resin, drying the applied resin, pattern exposure, and development processing.

図13(a)に示すように、透明膜18上にマイクロレンズ固定層11を形成する樹脂を塗布した後、マイクロレンズ10を形成する樹脂を塗布し、周知のリソグラフィーにて、所望の形状にパターニングし、マイクロレンズ基体63を形成する。次に、図13(b)に示すように、ホットプレートなどを用いてマイクロレンズ基体63を半球状に加熱成形してマイクロレンズ10を形成する。そして、支持基板62を取り除いて撮像素子111が完成する。 As shown in FIG. 13(a), after applying a resin that forms the microlens fixing layer 11 onto the transparent film 18, a resin that forms the microlens 10 is applied and patterned into a desired shape by well-known lithography to form the microlens body 63. Next, as shown in FIG. 13(b), the microlens body 63 is heated and molded into a hemispherical shape using a hot plate or the like to form the microlens 10. Then, the support substrate 62 is removed to complete the imaging element 111.

撮像画素210の部分では、色フィルタ12は透明膜18に対応し、遮光膜14Aは遮光膜14Bに対応して形成される。色フィルタ12と透明膜18とは同じ工程で形成され、遮光膜14Aと遮光膜14Bとは同じ工程で形成される。 In the imaging pixel 210 portion, the color filter 12 corresponds to the transparent film 18, and the light-shielding film 14A corresponds to the light-shielding film 14B. The color filter 12 and the transparent film 18 are formed in the same process, and the light-shielding films 14A and 14B are formed in the same process.

なお、撮像素子において、マイクロレンズ10と、色フィルタ12と、透明膜18とを形成できれば、マイクロレンズ固定層11や平坦化層13を省略してもよい。 In addition, if the microlens 10, color filter 12, and transparent film 18 can be formed in the imaging element, the microlens fixing layer 11 and the planarization layer 13 may be omitted.

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)撮像素子111を裏面照射型とし、二次元状に並べて配置された複数の画素に、撮像画素210とともに焦点検出画素211が含まれるようにした。これにより、焦点検出画素211の遮光膜14Bの実質的な開口面積を大きくとることができるので、画素が小型化されても焦点検出画素の搭載が可能になる。
According to the embodiment described above, the following advantageous effects can be obtained.
(1) The image sensor 111 is a back-illuminated type, and a plurality of pixels arranged two-dimensionally include a focus detection pixel 211 as well as an imaging pixel 210. This allows the effective opening area of the light-shielding film 14B of the focus detection pixel 211 to be large, making it possible to mount the focus detection pixel even if the pixel is miniaturized.

また、配線層を光電変換部15aの光入射側とは反対側に配設するようにしたので、配線層が光電変換部15aの光入射側に配設される表面照射型に比して、マイクロレンズ10から光電変換部15aまでの距離を少なくとも配線層の分だけ短くすることができるので、焦点の検出精度を上げることができる。 In addition, since the wiring layer is arranged on the side opposite to the light incident side of the photoelectric conversion unit 15a, the distance from the microlens 10 to the photoelectric conversion unit 15a can be shortened by at least the length of the wiring layer compared to a surface-illuminated type in which the wiring layer is arranged on the light incident side of the photoelectric conversion unit 15a, thereby improving the focus detection accuracy.

(2)焦点検出画素211は、一方の面に光電変換部15aを形成するとともに他方の面を受光面とする半導体層16と、光電変換部15aに入射する光の一部を遮蔽する遮光膜14Bと、光電変換部15aからの信号を読み出す配線VOUTとを備え、配線VOUTは半導体層16の一方の面側に形成され、遮光膜14Bは半導体層16の他方の面側に形成されるようにした。これにより、マイクロレンズと光電変換部との間に光電変換部からの信号を読み出す配線を形成しなくてはならない表面照射型の撮像素子の場合に比して、マイクロレンズ10と光電変換部15aとの間の距離を短く(浅く)することができるので、焦点の検出精度を上げることができる。 (2) The focus detection pixel 211 includes a semiconductor layer 16 having a photoelectric conversion unit 15a formed on one surface and a light receiving surface on the other surface, a light shielding film 14B that blocks a portion of the light incident on the photoelectric conversion unit 15a, and a wiring VOUT that reads out a signal from the photoelectric conversion unit 15a, with the wiring VOUT formed on one surface side of the semiconductor layer 16 and the light shielding film 14B formed on the other surface side of the semiconductor layer 16. This allows the distance between the microlens 10 and the photoelectric conversion unit 15a to be shorter (shallower) than in the case of a front-illuminated image sensor in which wiring must be formed between the microlens and the photoelectric conversion unit to read out a signal from the photoelectric conversion unit, thereby improving the accuracy of focus detection.

(3)焦点検出画素211は、光電変換部15aからの信号を読み出さず、他の画素における光電変換部からの信号を読み出す配線を半導体層16の一方の面側に備えるようにした。これにより、複数の基本画素300の信号を一度に読み出すように配線を形成することができ、撮像素子111の検出速度を速くすることができる。 (3) The focus detection pixel 211 does not read out signals from the photoelectric conversion unit 15a, but has wiring on one side of the semiconductor layer 16 that reads out signals from the photoelectric conversion units in other pixels. This makes it possible to form wiring that reads out signals from multiple basic pixels 300 at once, thereby increasing the detection speed of the image sensor 111.

(4)配線は、撮像素子111の受光面側から光電変換部15aの受光領域を投影したときの投影と重なるようにした。これにより、配線の層数をあまり増やすことなく、焦点検出画素211に多くの配線を形成したり、配線の幅を広くしたりすることができる。一方、撮像素子が表面照射型の場合、光電変換部の受光領域と重ならないように配線を形成する必要があるため、多くの配線を形成しようとすると配線の層数が多くなったり、配線の幅を広げられなかったりする場合がある。 (4) The wiring is arranged to overlap with the projection of the light receiving area of the photoelectric conversion unit 15a from the light receiving surface side of the image sensor 111. This makes it possible to form many wirings in the focus detection pixel 211 and to widen the width of the wiring without increasing the number of wiring layers too much. On the other hand, when the image sensor is a front-illuminated type, the wiring needs to be formed so as not to overlap with the light receiving area of the photoelectric conversion unit. Therefore, when trying to form many wirings, the number of wiring layers may increase or the width of the wiring may not be widened.

(5)遮光膜14A,14Bの形状の自由度が高いので、遮光膜14A,14Bの形状を検討することにより、撮像画素の画素間分離性能を上げたり、画素間でのクロストーク、光漏れ出しによるラインクロール現象などを抑制したりすることができる。 (5) Since there is a high degree of freedom in the shape of the light-shielding films 14A and 14B, by considering the shape of the light-shielding films 14A and 14B, it is possible to improve the inter-pixel separation performance of the imaging pixels and suppress crosstalk between pixels and the line crawl phenomenon caused by light leakage.

(6)半導体基板60の表面にP型エピタキシャル層61を形成し、P型エピタキシャル層61の表面に光電変換部15aを形成し、光電変換部15a上に配線層17を形成し、P型エピタキシャル層61から半導体基板60を除去し、P型エピタキシャル層61の半導体基板60を除去した面上に遮光膜14A,14Bを形成し、遮光膜14A,14B上に透明膜18と色フィルタ12とを形成し、透明膜18上および色フィルタ12上にマイクロレンズ10を形成して撮像素子111を製造するようにした。これにより、裏面照射型撮像素子を効率的に製造することができる。 (6) A P-type epitaxial layer 61 is formed on the surface of a semiconductor substrate 60, a photoelectric conversion section 15a is formed on the surface of the P-type epitaxial layer 61, a wiring layer 17 is formed on the photoelectric conversion section 15a, the semiconductor substrate 60 is removed from the P-type epitaxial layer 61, light-shielding films 14A and 14B are formed on the surface of the P-type epitaxial layer 61 from which the semiconductor substrate 60 has been removed, a transparent film 18 and a color filter 12 are formed on the light-shielding films 14A and 14B, and a microlens 10 is formed on the transparent film 18 and the color filter 12 to manufacture an imaging element 111. This allows for efficient manufacture of a back-illuminated imaging element.

以上の実施の形態を次のように変形することができる。
(1)電極や配線の機能を遮光膜14A,14Bに持たせるようにしてもよい。これにより、撮像素子としての機能向上させることができる。たとえば、画素の高速読み出しを可能としたり、画素独立制御を可能としたりすることができる。遮光膜14A,14Bに持たせる機能としては、たとえば、信号線(信号出力線VOUT)、電源線Vdd、制御線(リセット制御線φR、転送ゲート制御線φTG、行選択制御線φRS)、バイアス線Vbのいずれかの機能を遮光膜14A,14Bに持たせるようにしてもよい。これにより、複数の画素を同時に読み取ったり、複数の画素を同時に制御したりするために配線を増やすとき、配線層17の層数の増加を抑制することができる。
The above embodiment can be modified as follows.
(1) The light-shielding films 14A and 14B may be provided with the functions of electrodes and wiring. This can improve the function as an imaging element. For example, it can enable high-speed pixel reading and pixel independent control. The light-shielding films 14A and 14B may be provided with any of the functions of a signal line (signal output line VOUT), a power supply line Vdd, a control line (reset control line φR, transfer gate control line φTG, row selection control line φRS), and a bias line Vb. This can suppress an increase in the number of layers of the wiring layer 17 when increasing the number of wirings to simultaneously read or control multiple pixels.

また、電極や配線の機能を遮光膜14A,14Bに持たせるようにすることにより、信号線、制御線、電源線、バイアス線の分離自由度を上げることができる。信号線、制御線、電源線、バイアス線の中で、他の電極や配線から離して形成した方がよいものがある。そのような配線の機能を遮光膜14A,14Bに持たせるようにし、他の配線を配線層17に形成することにより、配線同士を離して形成することができる。たとえば、信号線が制御線の近くに形成されると混信が発生する場合がある。そこで、信号線および制御線のうちの一方の配線の機能を遮光膜14A,14Bに持たせ、他方の配線を配線層17に形成することにより、信号線を制御線から離して形成することができる。 Also, by giving the light-shielding films 14A and 14B the function of electrodes and wiring, the degree of freedom in separating the signal lines, control lines, power lines, and bias lines can be increased. Among the signal lines, control lines, power lines, and bias lines, there are some that are better formed away from other electrodes and wiring. By giving the light-shielding films 14A and 14B the function of such wiring and forming the other wiring in the wiring layer 17, the wiring can be formed away from each other. For example, if a signal line is formed near a control line, interference may occur. Therefore, by giving the function of one of the signal and control lines to the light-shielding films 14A and 14B and forming the other wiring in the wiring layer 17, the signal line can be formed away from the control line.

この場合、P型エピタキシャル層61を貫通する貫通孔をエッチングなどで形成し、この貫通孔を利用して、P型エピタキシャル層61の表面に形成された光電変換部15aや他の素子と遮光膜14A,14Bとを電気的に接続するための配線を形成してもよい。 In this case, a through hole penetrating the P-type epitaxial layer 61 may be formed by etching or the like, and this through hole may be used to form wiring for electrically connecting the photoelectric conversion unit 15a and other elements formed on the surface of the P-type epitaxial layer 61 to the light-shielding films 14A and 14B.

(2)以上の実施形態では配線層17の配線の層数は3層であったが、配線の層数は3層に限定されない。たとえば、配線層17の配線の層数を10層まで増やして、同時に読み取ったり、同時に制御したりすることができる画素の数を増やすようにしてもよい。表面照射型撮像素子と異なり、配線の層数を増やしても、マイクロレンズ10と光電変換部15aとの間の距離が大きくなることはない。また、配線層17の配線の層数を2層まで減らして、機能制限を行い、製造コストを下げるようにしてもよい。 (2) In the above embodiment, the number of wiring layers in the wiring layer 17 is three, but the number of wiring layers is not limited to three. For example, the number of wiring layers in the wiring layer 17 may be increased up to ten to increase the number of pixels that can be read or controlled simultaneously. Unlike a front-illuminated imaging element, increasing the number of wiring layers does not increase the distance between the microlens 10 and the photoelectric conversion unit 15a. Also, the number of wiring layers in the wiring layer 17 may be reduced to two to limit functionality and reduce manufacturing costs.

(3)遮光膜14A,14Bをフローティングにしてもよいし、遮光膜14A,14Bにバイアスをかけたり遮光膜14A,14Bを電源に固定したりして遮光膜14A,14Bに電圧を印加するようにしてもよい。これにより、負荷容量を増減させたり、混信を防止したりすることができる。 (3) The light-shielding films 14A and 14B may be floating, or a voltage may be applied to the light-shielding films 14A and 14B by applying a bias to the light-shielding films 14A and 14B or by fixing the light-shielding films 14A and 14B to a power supply. This makes it possible to increase or decrease the load capacitance and prevent interference.

(4)遮光膜14A,14Bの材料として反射率の高いアルミニウム(Al)を使用したが、アルミニウム(Al)の反射率より低い所定の反射率以下の金属を使用するようにしてもよい。たとえば、タングステン(W)、チタン(Ti)またはスズ(Sn)を遮光膜14A,14Bの材料として使用するようにしてもよい。これにより、遮光膜14A,14Bを反射した光が光電変換部15aに入射して電子カメラ101が撮影した画像の画質が劣化するのを抑制することができる。また、タングステン(W)、チタン(Ti)またはスズ(Sn)の代わりに、タングステン(W)の可視光の反射率以下、チタン(Ti)の可視光の反射率以下、またはスズ(Sn)の可視光の反射率以下の反射率を有する金属を使用するようにしてもよい。 (4) Although aluminum (Al) with high reflectivity is used as the material of the light-shielding films 14A and 14B, a metal with a predetermined reflectivity lower than the reflectivity of aluminum (Al) may be used. For example, tungsten (W), titanium (Ti) or tin (Sn) may be used as the material of the light-shielding films 14A and 14B. This can prevent the light reflected by the light-shielding films 14A and 14B from entering the photoelectric conversion unit 15a and degrading the image quality of the image captured by the electronic camera 101. Also, instead of tungsten (W), titanium (Ti) or tin (Sn), a metal with a reflectivity lower than the visible light reflectivity of tungsten (W), the visible light reflectivity of titanium (Ti), or the visible light reflectivity of tin (Sn) may be used.

また、アルミニウム(Al)の反射率より低い所定の反射率以下の光を透過しない酸化物または窒化物を遮光膜14A,14Bとして使用するようにしてもよい。たとえば、タングステン(W)の可視光の反射率以下、チタン(Ti)の可視光の反射率以下、またはスズ(Sn)の可視光の反射率以下の反射率を有し、可視光を透過しない酸化物、窒化物を使用するようにしてもよい。酸化物としては、たとえば、タングステン酸化物、チタン酸化物、スズ酸化物などがある。窒化物としては、たとえば、タングステン窒化物、チタン窒化物、スズ窒化物などがある。遮光膜14A,14Bは、半導体基板60を除去した後(図12(a)参照)、CVDやスパッタリングなどにより形成される。 Also, an oxide or nitride that does not transmit light with a reflectance lower than a certain reflectance lower than that of aluminum (Al) may be used as the light-shielding films 14A and 14B. For example, an oxide or nitride that does not transmit visible light and has a reflectance lower than that of tungsten (W), titanium (Ti), or tin (Sn) may be used. Examples of oxides include tungsten oxide, titanium oxide, and tin oxide. Examples of nitrides include tungsten nitride, titanium nitride, and tin nitride. The light-shielding films 14A and 14B are formed by CVD, sputtering, or the like after removing the semiconductor substrate 60 (see FIG. 12(a)).

(5)遮光膜14A,14Bの材料として反射率の高いアルミニウム(Al)を使用したが、アルミニウム(Al)の反射率より低い所定の反射率以下で光を透過しない樹脂を使用するようにしてもよい。たとえば、チタンブラックやカーボンブラックなどの黒色の顔料を含有した光硬化樹脂、または黒色の染料で着色した光硬化樹脂を遮光膜14A,14Bの材料として使用するようにしてもよい。これにより、遮光膜14A,14Bを反射した光が光電変換部15aに入射するのを抑制することができる。また、チタンブラックやカーボンブラックなどの黒色の顔料を含有した光硬化樹脂、または黒色の染料で着色した光硬化樹脂の代わりに、タングステン(W)の可視光の反射率以下、チタン(Ti)の可視光の反射率以下、またはスズ(Sn)の可視光の反射率以下の反射率を有し、可視光を透過しない樹脂を使用するようにしてもよい。遮光膜14A,14Bは、たとえば、半導体基板60を除去した後(図12(a)参照)、樹脂の塗布、塗布した樹脂の乾燥、パターン露光、現像処理の工程を経て形成される。 (5) Although aluminum (Al) having a high reflectance is used as the material for the light-shielding films 14A and 14B, a resin that does not transmit light with a reflectance lower than a predetermined reflectance lower than that of aluminum (Al) may be used. For example, a photocurable resin containing a black pigment such as titanium black or carbon black, or a photocurable resin colored with a black dye may be used as the material for the light-shielding films 14A and 14B. This makes it possible to prevent light reflected by the light-shielding films 14A and 14B from entering the photoelectric conversion unit 15a. In addition, instead of a photocurable resin containing a black pigment such as titanium black or carbon black, or a photocurable resin colored with a black dye, a resin that does not transmit visible light and has a reflectance lower than the reflectance of visible light of tungsten (W), the reflectance of visible light of titanium (Ti), or the reflectance of visible light of tin (Sn) may be used. The light-shielding films 14A and 14B are formed, for example, by removing the semiconductor substrate 60 (see FIG. 12(a)), applying a resin, drying the applied resin, exposing the pattern, and carrying out a development process.

(6)アルミニウム(Al)の反射率より低い所定の反射率以下の金属の膜を遮光膜14A,14Bの表面に形成するようにしてもよい。たとえば、タングステン(W)、チタン(Ti)またはスズ(Sn)の膜を遮光膜14A,14Bの表面に形成するようにしてもよい。これにより、遮光膜14A,14Bを反射した光が光電変換部15aに入射するのを抑制することができる。また、タングステン(W)、チタン(Ti)またはスズ(Sn)の代わりに、タングステン(W)の可視光の反射率以下、チタン(Ti)の可視光の反射率以下、またはスズ(Sn)の可視光の反射率以下の反射率を有する金属の膜を遮光膜14A,14Bの表面に形成するようにしてもよい。 (6) A metal film having a predetermined reflectance lower than that of aluminum (Al) may be formed on the surface of the light-shielding films 14A and 14B. For example, a tungsten (W), titanium (Ti) or tin (Sn) film may be formed on the surface of the light-shielding films 14A and 14B. This can prevent light reflected by the light-shielding films 14A and 14B from entering the photoelectric conversion unit 15a. Also, instead of tungsten (W), titanium (Ti) or tin (Sn), a metal film having a reflectance lower than the visible light reflectance of tungsten (W), the visible light reflectance of titanium (Ti), or the visible light reflectance of tin (Sn) may be formed on the surface of the light-shielding films 14A and 14B.

また、アルミニウム(Al)の反射率より低い所定の反射率以下の光を透過しない酸化物または窒化物の膜を遮光膜14A,14Bの表面に形成するようにしてもよい。たとえば、タングステン(W)の可視光の反射率以下、チタン(Ti)の可視光の反射率以下、またはスズ(Sn)の可視光の反射率以下の反射率を有し、可視光を透過しない酸化物または窒化物の膜を遮光膜14A,14Bの表面に形成するようにしてもよい。酸化物としては、たとえば、タングステン酸化物、チタン酸化物、スズ酸化物などがある。窒化物としては、たとえば、タングステン窒化物、チタン窒化物、スズ窒化物などがある。これらの膜は、遮光膜14A,14Bを形成した後(図12(b)参照)、CVDやスパッタリングなどにより形成される。 Also, an oxide or nitride film that does not transmit light with a reflectance lower than a predetermined reflectance lower than that of aluminum (Al) may be formed on the surface of the light-shielding films 14A and 14B. For example, an oxide or nitride film that does not transmit visible light and has a reflectance lower than that of tungsten (W), titanium (Ti), or tin (Sn) may be formed on the surface of the light-shielding films 14A and 14B. Examples of oxides include tungsten oxide, titanium oxide, and tin oxide. Examples of nitrides include tungsten nitride, titanium nitride, and tin nitride. These films are formed by CVD, sputtering, or the like after the light-shielding films 14A and 14B are formed (see FIG. 12(b)).

(7)アルミニウム(Al)の反射率より低い所定の反射率以下で光を透過しない樹脂の膜を遮光膜14A,14Bの表面に形成するようにしてもよい。たとえば、チタンブラックやカーボンブラックなどの黒色の顔料を含有した光硬化樹脂、または黒色の染料で着色した光硬化樹脂の膜を遮光膜14A,14Bの表面に形成するようにしてもよい。これにより、遮光膜14A,14Bを反射した光が光電変換部15aに入射するのを抑制することができる。また、チタンブラックやカーボンブラックなどの黒色の顔料を含有した光硬化樹脂、または黒色の染料で着色した光硬化樹脂の代わりに、タングステン(W)の可視光の反射率以下、チタン(Ti)の可視光の反射率以下、またはスズ(Sn)の可視光の反射率以下の反射率を有し、可視光を透過しない樹脂膜を遮光膜14A,14Bの表面に形成するようにしてもよい。これらの膜は、たとえば、遮光膜14A,14Bを形成した後(図12(b)参照)、樹脂の塗布、塗布した樹脂の乾燥、パターン露光、現像処理の工程を経て形成される。 (7) A resin film that does not transmit light with a reflectance lower than a predetermined reflectance lower than that of aluminum (Al) may be formed on the surface of the light-shielding films 14A and 14B. For example, a photocurable resin film containing a black pigment such as titanium black or carbon black, or a photocurable resin film colored with a black dye may be formed on the surface of the light-shielding films 14A and 14B. This can prevent light reflected by the light-shielding films 14A and 14B from entering the photoelectric conversion unit 15a. In addition, instead of a photocurable resin containing a black pigment such as titanium black or carbon black, or a photocurable resin film colored with a black dye, a resin film that does not transmit visible light and has a reflectance lower than the reflectance of visible light of tungsten (W), the reflectance of visible light of titanium (Ti), or the reflectance of visible light of tin (Sn) may be formed on the surface of the light-shielding films 14A and 14B. These films are formed, for example, by forming the light-shielding films 14A and 14B (see FIG. 12(b)), then applying resin, drying the applied resin, pattern exposure, and developing.

(8)上述の所定の反射率以下の遮光膜14A,14Bの表面に上述の所定の反射率以下の材料の膜を形成するようにしてもよい。これにより、これにより、遮光膜14A,14Bを反射した光が光電変換部15aに入射するのをさらに抑制することができる。 (8) A film of a material having a reflectance equal to or lower than the above-mentioned predetermined value may be formed on the surface of the light-shielding films 14A and 14B having a reflectance equal to or lower than the above-mentioned predetermined value. This can further prevent light reflected by the light-shielding films 14A and 14B from entering the photoelectric conversion unit 15a.

(9)撮像素子111は4TR-CMOSセンサであったが、裏面照射型の撮像素子であれば、4TR-CMOSセンサに限定されない。たとえば、他のCMOSセンサでもよいし、CCD(Charge Coupled Device)でもよい。 (9) The image sensor 111 is a 4TR-CMOS sensor, but is not limited to a 4TR-CMOS sensor as long as it is a back-illuminated image sensor. For example, it may be another CMOS sensor or a CCD (Charge Coupled Device).

実施形態と変形例の一つ、もしくは複数を組み合わせることも可能である。変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。 It is also possible to combine one or more of the embodiments and the modified examples. The modified examples can be combined in any way.

以上の説明はあくまで一例であり、本発明は上記実施形態の構成に何ら限定されるものではない。 The above description is merely an example, and the present invention is in no way limited to the configuration of the above embodiment.

10 マイクロレンズ
11 マイクロレンズ固定層
12 色フィルタ
13 平坦化層
14A,14B 遮光膜
15a,33 光電変換部
15b チャンネルストップ部
16 半導体層
17 配線層
18 透明膜
31 リセットトランジスタ
32 転送ゲートトランジスタ
34 電荷電圧変換部
35 ソースホロアトランジスタ
36 行選択トランジスタ
60 半導体基板
61 P型エピタキシャル層
62 支持基板
101 電子カメラ
102 交換レンズ
111 撮像素子
210 撮像用画素
211,211a,211b 焦点検出用画素
300 基本画素
10 Microlens 11 Microlens fixing layer 12 Color filter 13 Planarization layer 14A, 14B Light shielding film 15a, 33 Photoelectric conversion section 15b Channel stop section 16 Semiconductor layer 17 Wiring layer 18 Transparent film 31 Reset transistor 32 Transfer gate transistor 34 Charge-voltage conversion section 35 Source follower transistor 36 Row selection transistor 60 Semiconductor substrate 61 P-type epitaxial layer 62 Support substrate 101 Electronic camera 102 Interchangeable lens 111 Image sensor 210 Image pickup pixels 211, 211a, 211b Focus detection pixels 300 Basic pixels

Claims (1)

第1マイクロレンズからの光が通る第1開口部を有する第1部材と、
第2マイクロレンズからの光が通る、前記第1開口部より開口面積が小さい第2開口部を有する第2部材と、
前記第1開口部からの光を電荷に変換する第1光電変換部と、
行方向において前記第1光電変換部の隣に並んで配置され、前記第2開口部からの光を電荷に変換する第2光電変換部と、
前記第1光電変換部で変換された電荷に基づく第1信号が出力される第1信号出力線と、
前記第2光電変換部で変換された電荷に基づく第2信号が出力される第2信号出力線と、
前記行方向において前記第1信号出力線と前記第2信号出力線との間に配置される配線と、
を備え、
前記第1光電変換部は、前記第1マイクロレンズの光軸方向において前記第1部材と前記第1信号出力線との間に配置され、
前記第2光電変換部は、前記第2マイクロレンズの光軸方向において前記第2部材と前記第2信号出力線との間に配置される、
撮像素子。
a first member having a first opening through which light from the first microlens passes;
a second member having a second opening having an area smaller than that of the first opening, through which light from the second microlens passes;
a first photoelectric conversion unit that converts light from the first opening into an electric charge;
a second photoelectric conversion unit arranged adjacent to the first photoelectric conversion unit in the row direction and configured to convert light from the second opening into an electric charge;
a first signal output line through which a first signal based on the charge converted by the first photoelectric conversion unit is output;
a second signal output line through which a second signal based on the charge converted by the second photoelectric conversion unit is output;
a wiring arranged between the first signal output line and the second signal output line in the row direction;
Equipped with
the first photoelectric conversion unit is disposed between the first member and the first signal output line in an optical axis direction of the first microlens,
the second photoelectric conversion unit is disposed between the second member and the second signal output line in the optical axis direction of the second microlens;
Image sensor.
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JP2020198638A (en) * 2020-08-31 2020-12-10 株式会社ニコン Imaging element and imaging device

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4979893B2 (en) * 2005-03-23 2012-07-18 ソニー株式会社 Physical quantity distribution detection device, physical information acquisition method, and physical information acquisition device
JP2006303752A (en) * 2005-04-19 2006-11-02 Sony Corp Imaging apparatus
JP4752447B2 (en) * 2005-10-21 2011-08-17 ソニー株式会社 Solid-state imaging device and camera
JP4797606B2 (en) * 2005-12-01 2011-10-19 株式会社ニコン Imaging device
JP4839990B2 (en) * 2006-07-06 2011-12-21 株式会社ニコン Solid-state imaging device and imaging apparatus using the same
JP4867552B2 (en) * 2006-09-28 2012-02-01 株式会社ニコン Imaging device
JP4987749B2 (en) * 2008-02-08 2012-07-25 ソニー株式会社 Manufacturing method of solid-state imaging device
JP2008295078A (en) * 2008-07-14 2008-12-04 Canon Inc Signal output device and method, and solid-state imaging apparatus
JP5434121B2 (en) * 2009-02-17 2014-03-05 株式会社ニコン Back-illuminated image sensor and imaging apparatus
JP2020198638A (en) * 2020-08-31 2020-12-10 株式会社ニコン Imaging element and imaging device

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