KR102398120B1 - 고체 촬상 소자 및 그 제조 방법, 및 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

제1 및 제2의 위상차 검출 화소(2PA, 2PB)를 포함하는 위상차 검출 화소 쌍을 포함하는 고체 촬상 소자가 제공된다. 특히, 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각의 위상차 검출 화소는, 반도체 기판(12)의 상방에 배치된 제1의 광전변환부(52, 53b, 53c) 및 상기 반도체 기판 내에 배치된 제2의 광전변환부(42, 43)를 포함한다. 상기 제1의 광전변환부(52)는 유기막일 수 있다. 또한, 위상차 검출 화소는 차광막을 이용하지 않고 실현할 수 있다.

Description

고체 촬상 소자 및 그 제조 방법, 및 전자 기기{SOLID-STATE IMAGING ELEMENT, PRODUCTION METHOD THEREOF, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 개시는, 고체 촬상 소자 및 그 제조 방법, 및 전자 기기에 관한 것으로, 특히, 반도체층의 상방에 광전변환부를 형성한 고체 촬상 소자에 초점 검출용 화소를 형성할 수 있도록 하는 고체 촬상 소자 및 그 제조 방법, 및 전자 기기에 관한 것이다.
<관련 출원의 상호 참조>
본 출원은 2013년 9월 2일에 출원된 일본 우선권 특허출원 JP2013-181248의 이익을 주장하고, 그 전체 내용은 본원에 참고로서 인용된다.
근래의 CMOS 이미지 센서에서는, 카메라의 오토 포커스 기능으로서, 광의 입사각에 대해 감도가 비대칭성을 갖는 초점 검출용 화소를 이용하는 수법이 채용되고 있다. 초점 검출용 화소의 실현 방법으로서는, 차광막으로 화소의 우측 반분을 개구시킨 타입과, 좌측 반분을 개구시킨 타입을 쌍으로 배치하는 방법이 일반적이다(예를 들면, 일본 특개2009-99817 및 일본 특개2011-171749 참조). 이 방법은, 표면 조사형의 이미지 센서라도, 이면 조사형의 이미지 센서라도 마찬가지이다. 또한, 초점 검출용 화소의 감도의 입사각에 대한 비대칭성을 늘리려면, 포토 다이오드가 형성되어 있는 실리콘층의 가능한 한 가까이에 차광막을 형성하는 것이 바람직하다.
일본 특개2009-99817호 공보 일본 특개2011-171749호 공보
상기의 초점 검출용 화소의 실현 방법은, 실리콘층에 형성된 포토 다이오드에 대해 사용되어 왔던 수법이다.
근래, 광전변환막을 실리콘층의 상방에 적층한 이미지 센서나, 실리콘층의 상방에 형성한 광전변환층과, 실리콘층에 형성된 포토 다이오드의 양쪽을 이용한 종방향 분광 이미지 센서가 개발되어 있고, 이들에 대해, 초점 검출용 화소의 바람직한 형성 방법이 요망되고 있다.
본 개시는, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 반도체층의 상방에 광전변환부를 형성한 고체 촬상 소자에 초점 검출용 화소를 형성할 수 있도록 하는 것이다.
본 개시의 제1의 측면의 고체 촬상 소자는, 제1 및 제2의 위상차 검출 화소를 포함하는 위상차 검출 화소 쌍을 포함하고, 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각의 위상차 검출 화소는, 반도체 기판의 상방에 배치된 제1의 광전변환부 및 상기 반도체 기판 내에 배치된 제2의 광전변환부를 포함하고, 상기 제1의 광전변환부는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 끼워진 제1의 광전변환막를 포함한다.
본 개시의 제2의 측면의 전자 기기는, 제1 및 제2의 위상차 검출 화소를 포함하는 위상차 검출 화소 쌍을 포함하고, 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각의 위상차 검출 화소는, 반도체 기판의 상방에 배치된 제1의 광전변환부 및 상기 반도체 기판 내에 배치된 제2의 광전변환부를 포함하고, 상기 제1의 광전변환부는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 끼워진 제1의 광전변환막를 포함하는 고체 촬상 소자; 및 입사광을 받아들여 상기 고체 촬상 소자의 촬상면상에 결상하는 광학부를 포함한다.
본 개시의 제3의 측면의 제조 방법은, 반도체 기판 내에, 광의 제1의 파장을 광전변환하도록 구성된 복수의 제1의 광전변환부를 형성하고, 상기 반도체 기판 위에, 광의 제2의 파장을 광전변환하도록 구성된 복수의 제2의 광전변환부를 형성하는 것을 포함한다.
고체 촬상 소자 및 전자 기기의 각각은, 독립한 장치라도 좋고, 또는 다른 장치에 조립되는 모듈이라도 좋다.
본 개시의 제1 내지 제3의 측면에 의하면, 반도체층의 상방에 광전변환부를 형성한 고체 촬상 소자에 초점 검출용 화소를 형성할 수 있다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어느 하나의 효과라도 좋다.
도 1은 본 개시에 관한 고체 촬상 소자의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 2는 위상차 화소의 제1의 실시의 형태를 도시하는 단면 구성도.
도 3은 위상차 화소의 제2의 실시의 형태를 도시하는 단면 구성도.
도 4는 위상차 화소의 제3의 실시의 형태를 도시하는 단면 구성도.
도 5는 위상차 화소의 제4의 실시의 형태를 도시하는 단면 구성도.
도 6은 위상차 화소의 제5의 실시의 형태를 도시하는 단면 구성도.
도 7은 위상차 화소의 제6의 실시의 형태를 도시하는 단면 구성도.
도 8은 위상차 화소의 제7의 실시의 형태를 도시하는 단면 구성도.
도 9는 위상차 화소의 제8의 실시의 형태를 도시하는 단면 구성도.
도 10은 위상차 화소의 제9의 실시의 형태를 도시하는 단면 구성도.
도 11은 위상차 화소의 제10의 실시의 형태를 도시하는 단면 구성도.
도 12는 위상차 화소의 제11의 실시의 형태를 도시하는 단면 구성도.
도 13은 위상차 화소의 제12의 실시의 형태를 도시하는 단면 구성도.
도 14는 제1의 실시의 형태의 제조 방법에 관해 설명하는 도면.
도 15는 제1의 실시의 형태의 제조 방법에 관해 설명하는 도면.
도 16은 제1의 실시의 형태의 제조 방법에 관해 설명하는 도면.
도 17은 제1의 실시의 형태의 제조 방법에 관해 설명하는 도면.
도 18은 제1의 실시의 형태의 제조 방법에 관해 설명하는 도면.
도 19는 제1의 실시의 형태의 제조 방법에 관해 설명하는 도면.
도 20은 제1의 실시의 형태의 제조 방법에 관해 설명하는 도면.
도 21은 제1의 실시의 형태의 제조 방법에 관해 설명하는 도면.
도 22는 제2의 실시의 형태의 제조 방법에 관해 설명하는 도면.
도 23은 제9의 실시의 형태의 제조 방법에 관해 설명하는 도면.
도 24는 본 개시에 관한 전자 기기로서의 촬상 장치의 구성례를 도시하는 블록도.
이하, 본 개시를 실시하기 위한 형태(이하, 실시의 형태라고 한다)에 관해 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 고체 촬상 소자의 개략 구성례
2. 위상차 화소의 제1의 실시의 형태(하부 전극의 형상을 변경하는 구성)
3. 위상차 화소의 제2의 실시의 형태(배출용의 하부 전극을 갖는 구성)
4. 위상차 화소의 제3의 실시의 형태(광전변환막과 하부 전극의 사이에 층간막을 형성하는 구성)
5. 위상차 화소의 제4의 실시의 형태(제1의 실시의 형태의 변형례)
6. 위상차 화소의 제5의 실시의 형태(제2의 실시의 형태의 변형례)
7. 위상차 화소의 제6의 실시의 형태(제3의 실시의 형태의 변형례)
8. 위상차 화소의 제7의 실시의 형태(포토 다이오드상에 차광막을 갖는 구성)
9. 위상차 화소의 제8의 실시의 형태(포토 다이오드 영역을 변경하는 구성)
10. 위상차 화소의 제9의 실시의 형태(광전변환막상에 차광막을 형성하는 제1의 구성)
11. 위상차 화소의 제10의 실시의 형태(광전변환막상에 차광막을 형성하는 제2의 구성)
12. 위상차 화소의 제11의 실시의 형태(적외광으로 위상차 신호를 생성하는 제1의 구성)
13. 위상차 화소의 제12의 실시의 형태(적외광으로 위상차 신호를 생성하는 제2의 구성)
14. 제1의 실시의 형태의 제조 방법
15. 제2의 실시의 형태의 제조 방법
16. 제9의 실시의 형태의 제조 방법
17. 차광막의 배치례
18. 전자 기기에의 적용례
<1. 고체 촬상 소자의 개략 구성례>
도 1은, 본 개시에 관한 고체 촬상 소자의 개략 구성을 도시하고 있다.
도 1의 고체 촬상 소자(1)는, 반도체로서 예를 들면 실리콘(Si)을 사용한 반도체 기판(12)에, 화소(2)가 행렬형상으로 2차원 배치되어 있는 화소 어레이부(3)와, 그 주변의 주변 회로부를 갖고서 구성된다. 주변 회로부에는, 수직 구동 회로(4), 칼럼 신호 처리 회로(5), 수평 구동 회로(6), 출력 회로(7), 제어 회로(8) 등이 포함된다.
화소 어레이부(3)에서, 행렬형상으로 2차원 배치된 화소(2)에는, 화상 생성용의 신호를 생성하는 통상 화소(2X)와, 초점 검출용의 신호를 생성하는 위상차 화소(2P)가 있다. 위상차 화소(2P)는, 또한, 타입(A)의 위상차 화소(2PA)와 타입(B)의 위상차 화소(2PB)로 나뉘어진다. 타입(A)의 위상차 화소(2PA)와 타입(B)의 위상차 화소(2PB)는, 각각 제1 및 제2의 위상차 검출 화소로 지칭될 수 있다.
타입(A)의 위상차 화소(2PA)와 타입(B)의 위상차 화소(2PB)는, 광의 입사각에 대해 감도가 비대칭성을 갖도록 구성되어 있고, 화소 어레이부(3)에 쌍으로 배치된다. 예를 들면, 차광 방향을 좌우 방향(수평 방향)으로 한 경우, 타입(A)의 위상차 화소(2PA)는, 통상 화소(2X)에 비하여 광전변환부(예를 들면 포토 다이오드)의 수광면의 우측 반분이 차광된 화소이고, 타입(B)의 위상차 화소(2PB)는, 좌측 반분이 차광된 화소로 할 수 있다.
화소 어레이부(3)에서는, 2차원 배치된 다수의 통상 화소(2X)의 일부가, 위상차 화소(2PA) 또는 위상차 화소(2PB)로 치환되는 형태로 배치되어 있다. 도 1의 예에서는, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)가 수평 방향으로 배치되어 있지만, 쌍이 되는 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)의 배치 방법은 임의이고, 예를 들면 수직 방향으로 배치하여도 좋다.
타입(A)부터의 화소 신호와 타입(B)의 화소 신호에서는, 개구부의 형성 위치의 차이에 의해, 상의 어긋남이 발생한다. 이 상의 어긋남으로부터, 위상 어긋남량을 산출하여 디포커스량을 산출하고, 촬영 렌즈를 조정(이동)함으로써, 오토 포커스를 달성할 수 있다.
화소(2)는, 광전변환 소자로서의 포토 다이오드와, 복수의 화소 트랜지스터(이른바 MOS 트랜지스터)를 갖고서 이루어진다. 복수의 화소 트랜지스터는, 예를 들면, 전송 트랜지스터, 선택 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 및, 증폭 트랜지스터의 4개의 MOS 트랜지스터로 구성된다.
또한, 화소(2)는, 공유 화소 구조로 할 수도 있다. 이 화소 공유 구조는, 복수의 포토 다이오드와, 복수의 전송 트랜지스터와, 공유되는 하나의 플로팅 디퓨전(부유 확산 영역)과, 공유되는 하나씩의 다른 화소 트랜지스터로 구성된다. 즉, 공유 화소에서는, 복수의 단위 화소를 구성하는 포토 다이오드 및 전송 트랜지스터가, 다른 하나씩의 화소 트랜지스터를 공유하여 구성된다.
제어 회로(8)는, 입력 클록과, 동작 모드 등을 지령하는 데이터를 수취하고, 또한 고체 촬상 소자(1)의 내부 정보 등의 데이터를 출력한다. 즉, 제어 회로(8)는, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호 및 마스터 클록에 의거하여, 수직 구동 회로(4), 칼럼 신호 처리 회로(5) 및 수평 구동 회로(6) 등의 동작의 기준이 되는 클록 신호나 제어 신호를 생성한다. 그리고, 제어 회로(8)는, 생성한 클록 신호나 제어 신호를, 수직 구동 회로(4), 칼럼 신호 처리 회로(5) 및 수평 구동 회로(6) 등에 출력한다.
수직 구동 회로(4)는, 예를 들면 시프트 레지스터에 의해 구성되고, 화소 구동 배선(10)을 선택하고, 선택된 화소 구동 배선(10)에 화소(2)를 구동하기 위한 펄스를 공급하고, 행 단위로 화소(2)를 구동한다. 즉, 수직 구동 회로(4)는, 화소 어레이부(3)의 각 화소(2)를 행 단위로 순차적으로 수직 방향으로 선택 주사하고, 각 화소(2)의 광전변환부에서 수광량에 응하여 생성된 신호 전하에 의거한 화소 신호를, 수직 신호선(9)을 통하여 칼럼 신호 처리 회로(5)에 공급한다.
칼럼 신호 처리 회로(5)는, 화소(2)의 열마다 배치되어 있고, 1행분의 화소(2)로부터 출력되는 신호를 화소열마다 노이즈 제거 등의 신호 처리를 행한다. 예를 들면, 칼럼 신호 처리 회로(5)는, 화소 고유의 고정 패턴 노이즈를 제거하기 위한 CDS(Correlated Double Sampling :상관 2중 샘플링) 및 AD변환 등의 신호 처리를 행한다.
수평 구동 회로(6)는, 예를 들면 시프트 레지스터에 의해 구성되고, 수평 주사 펄스를 순차적으로 출력함에 의해, 칼럼 신호 처리 회로(5)의 각각을 순번대로 선택하고, 칼럼 신호 처리 회로(5)의 각각으로부터 화소 신호를 수평 신호선(11)에 출력시킨다.
출력 회로(7)는, 칼럼 신호 처리 회로(5)의 각각으로부터 수평 신호선(11)을 통하여 순차적으로 공급된 신호에 대해, 신호 처리를 행하고 출력한다. 출력 회로(7)는, 예를 들면, 버퍼링만 하는 경우도 있고, 흑레벨 조정, 열 편차 보정, 각종 디지털 신호 처리 등이 행하여지는 경우도 있다. 입출력 단자(13)는, 외부와 신호의 교환을 한다.
이상과 같이 구성되는 고체 촬상 소자(1)는, CDS 처리와 AD변환 처리를 행하는 칼럼 신호 처리 회로(5)가 화소열마다 배치된 칼럼 AD방식이라고 불리는 CMOS 이미지 센서이다.
<2. 위상차 화소의 제1의 실시의 형태>
이하에서, 고체 촬상 소자(1)의 통상 화소(2X), 위상차 화소(2PA), 및 위상차 화소(2PB)의 단면 구성에 관해 상세히 설명한다.
도 2는, 도 1의 고체 촬상 소자(1)의 통상 화소(2X), 위상차 화소(2PA), 및 위상차 화소(2PB)의 단면 구성을 도시하고, 위상차 화소(2P)의 제1의 실시의 형태를 나타내고 있다.
또한, 도 2에서는, 편의상, 좌측부터 차례로, 통상 화소(2X), 위상차 화소(2PB), 및 위상차 화소(2PA)를 수평 방향(좌우 방향)으로 나열하여 배치하고 있다.
도 2의 설명에서는, 처음에, 통상 화소(2X)의 화소 구조에 관해 설명하고, 그 후, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)에 관해, 통상 화소(2X)와 다른 부분에 관해서만 설명한다.
반도체 기판(12)의 제1 도전형(예를 들면, p형)의 반도체 영역(41) 내에, 제2 도전형(예를 들면, n형)의 반도체 영역(42 및 43)을 깊이 방향으로 적층하여 형성함에 의해, PN 접합에 의한 포토 다이오드(PD1 및 PD2)가, 깊이 방향으로 형성되어 있다. 반도체 영역(42)을 전하 축적 영역으로 하는 포토 다이오드(PD1)는, 청색의 광을 수광하여 광전변환하는 무기 광전변환부이고, 반도체 영역(43)을 전하 축적 영역으로 하는 포토 다이오드(PD2)는, 적색의 광을 수광하여 광전변환하는 무기 광전변환부이다.
반도체 기판(12)의 표면측(도면 중 하측)에는, 포토 다이오드(PD1 및 PD2)에 축적된 전하의 판독 등을 행하는 복수의 화소 트랜지스터와, 복수의 배선층과 층간 절연막으로 이루어지는 다층 배선층(44)이 형성되어 있다. 또한, 도 2에서는, 다층 배선층(44)의 상세한 도시는 생략되어 있다.
반도체 기판(12)에는, 후술하는 유기 광전변환막(52)에서 광전변환된 전하를 다층 배선층(44)측에 취출하기 위한 도전성 플러그(46)가, 반도체 기판(12)(의 반도체 영역(41))을 관통하여 형성되어 있다. 도전성 플러그(46)의 외주에는, 반도체 영역(41)과의 단락을 억제하기 위해, SiO2 또는 SiN 등의 절연막(47)이 형성되어 있다.
도전성 플러그(46)는, 다층 배선층(44) 내에 형성된 금속 배선(48)에 의해, 반도체 기판(12) 내에 제2 도전형(예를 들면, n형)의 반도체 영역에서 형성된 FD부(플로팅 디퓨전부)(49)와 접속되어 있다. FD부(49)는, 유기 광전변환막(52)에서 광전변환된 전하를, 판독될 때까지의 동안, 일시적으로 유지하는 영역이다.
반도체 기판(12)의 이면측(도면 중 상측)의 계면에는, 예를 들면, 하프늄산화(HfO2)막과 실리콘산화막의 2층 또는 3층의 막으로 이루어지는 투명 절연막(51)이 형성되어 있다.
투명 절연막(51)의 상측에는, 유기 광전변환막(52)이, 그 하측의 하부 전극(53a)과 상측의 상부 전극(53b)으로 끼여진 형태로 배치되어 있다. 유기 광전변환막(52), 하부 전극(53a), 및 상부 전극(53b)은, 유기 광전변환부를 구성한다. 유기 광전변환막(52)은, 녹색의 파장광을 광전변환하는 막으로서, 예를 들면, 로다민계 색소, 메로시아닌계 색소, 퀴나크리돈 등을 포함하는 유기 광전변환 재료로 형성된다. 하부 전극(53a)과 상부 전극(53b)은, 예를 들면, 산화인듐주석(ITO)막, 산화인듐아연막 등으로 형성된다.
또한, 유기 광전변환막(52)을, 적색의 파장광을 광전변환하는 막으로 하는 경우에는, 예를 들면, 프탈로시아닌계 색소를 포함하는 유기 광전변환 재료를 사용할 수 있다. 또한, 유기 광전변환막(52)을, 청색의 파장광을 광전변환하는 막으로 하는 경우에는, 쿠마린계 색소, 트리스-8-히드록시퀴놀린Al(Alq3), 메로시아닌계 색소 등을 포함하는 유기 광전변환 재료를 사용할 수 있다.
상부 전극(53b)은 전 화소 공통으로 전면에 형성되어 있음에 대해, 하부 전극(53a)은, 화소 단위로 형성되어 있고, 투명 절연막(51)을 관통하는 금속 배선(54)에 의해 반도체 기판(12)의 도전성 플러그(46)와 접속되어 있다. 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 재료로 형성되는 금속 배선(54)은, 투명 절연막(51)의 소정의 깊이로 평면 방향으로도 형성되어, 인접 화소로의 광의 입사를 억제하는 화소 사이 차광막(55)을 겸용한다.
상부 전극(53b)의 상면에는, 실리콘질화막(SiN), 실리콘산질화막(SiON), 탄화규소(SiC) 등의 무기막에 의해, 고굴절률층(56)이 형성되어 있다. 또한, 고굴절률층(56)의 위에는, 온 칩 렌즈(57)가 형성되어 있다. 온 칩 렌즈(57)의 재료로는, 예를 들면, 실리콘질화막(SiN), 또는, 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴 공중합계 수지, 또는 실록산계 수지 등의 수지계 재료가 사용된다. 본 화소 구조에서는, 유기 광전변환막(52)과, 온 칩 렌즈(57)까지의 거리가 가까워지기 때문에, 위상차 화소(2PA 및 2PB)에서 광 입사각 의존성이 취하기 어려워지기 때문에, 고굴절률층(56)은, 굴절각을 크게 하여, 집광 효율을 높이는 효과가 있다.
통상 화소(2X)는, 이상과 같이 구성되어 있다.
따라서 상술한 통상 화소(2X)가 2차원 배치되어 있는 고체 촬상 소자(1)는, 화소 트랜지스터가 형성된 반도체 기판(12)의 표면측과 반대측의 이면측부터 광이 입사되는 이면 조사형의 CMOS 고체 촬상 소자이다.
또한, 고체 촬상 소자(1)는, 녹색의 광에 관해서는 반도체 기판(실리콘층)(12)의 상방에 형성된 유기 광전변환막(52)에서 광전변환하고, 청색과 적색의 광에 관해서는 반도체 기판(12) 내의 포토 다이오드(PD1 및 PD2)에서 광전변환하는 종방향 분광형의 고체 촬상 소자이다.
다음에, 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB)의 화소 구조에 관해 설명한다. 또한, 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB)의 화소 구조의 설명에서는, 통상 화소(2X)와 다른 부분에 관해서만 설명한다.
위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB)에서는, 유기 광전변환막(52)을 포함하는 광전변환 영역이 통상 화소(2X)에서의 것으로부터 변경되어 있고, 이에 의해, 차광막을 이용하지 않고서 위상차 화소를 실현하고 있다.
즉, 유기 광전변환막(52)을 포함하는 광전변환 영역은, 그 하측의 하부 전극(53c)과 상측의 상부 전극(53b)으로 끼여진 영역이 되는데, 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB)에서는, 하부 전극(53c)의 형성 영역(형상)이, 통상 화소(2X)의 하부 전극(53a)과는 다르다.
도 2의 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB) 각각의 단면 구조도의 하단에는, 광전변환 영역을 도시하는 평면도가 도시되어 있다.
위상차 화소(2PA)의 하부 전극(53c)에는, 개략 우측 반분의 영역에 개구부(61)가 마련되어 있다. 위상차 화소(2PB)의 하부 전극(53c)에는, 개략 좌측 반분의 영역에 개구부(61)가 마련되어 있다.
상술한 바와 같이, 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB)에서 유기 광전변환막(52)을 포함하는 광전변환 영역은, 하부 전극(53c)과 상부 전극(53b)으로 끼여진 영역이 되기 때문에, 실효적으로는, 하부 전극(53c)의 개구부(61)에 차광막을 형성한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 도 2에 도시되는 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)의 화소 구조에 의해, 광의 입사각에 대해 감도가 비대칭성을 갖는 초점 검출용의 G신호를 생성할 수 있다.
이상과 같이, 위상차 화소(2P)의 제1의 실시의 형태에서는, 유기 광전변환막(52)을 포함하는 광전변환 영역을 통상 화소(2X)의 것으로부터 변경시킴으로써, 차광막을 이용하지 않고서 위상차 화소가 실현되어 있다.
따라서 위상차 화소(2P)의 제1의 실시의 형태에 의하면, 유기 광전변환막(52)의 상면에 차광막을 형성할 필요가 없기 때문에, 종방향 분광형의 고체 촬상 소자(1)에서, 공정수의 증가를 피하면서, 위상차 화소를 실현할 수 있다.
또한, 도 2에 도시한 화소 구조에서는, 유기 광전변환막(52)에서는 녹색의 광을 광전변환하기 때문에, 위상차 화소(2P)로부터 출력되는 G신호를 초점 검출용의 신호로서 이용하는 것으로 되지만, 유기 광전변환막(52)에서, 몇 색의 광을 광전변환하는지는 임의로 선택 가능하다. 즉, 종방향 분광형의 고체 촬상 소자에서, 반도체 기판(12)의 상방에 형성된 유기 광전변환막(52)에서 몇 색의 광을 광전변환하고, 반도체 기판(12) 내의 포토 다이오드(PD1 및 PD2)에서 몇 색의 광을 광전변환하는지는, 적절히 결정할 수 있다.
<3. 위상차 화소의 제2의 실시의 형태>
다음에, 도 3을 참조하여, 위상차 화소(2P)의 제2의 실시의 형태에 관해 설명한다.
도 3에는, 도 2와 마찬가지로, 통상 화소(2X), 위상차 화소(2PA), 및 위상차 화소(2PB)의 단면 구성과, 하부 전극(53c)이 형성되어 있는 층을 평면 방향에서 본 평면도가 도시되어 있다.
도 3 내지 도 13에서는, 그때까지 설명한 다른 실시의 형태라고 대응하는 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 하고, 그 부분의 설명에 관해서는 적절히 생략하고, 다른 부분에 관해 중점적으로 설명한다.
제2의 실시의 형태는, 유기 광전변환막(52)에 의한 광전변환 영역을 통상 화소(2X)와 변경시킴으로써 위상차 화소를 실현하는 점에 관해서는, 제1의 실시의 형태와 마찬가지이다.
그러나, 제2의 실시의 형태에서는, 도 3의 평면도에 도시하는 바와 같이, 제1의 실시의 형태에서 개구부(61)가 된 부분에 하부 전극(71)이 형성되어 있는 점이 다르다.
또한, 도 3의 단면 구성도에 도시하는 바와 같이, 반도체 기판(12)의 제1 도전형의 반도체 영역(41) 내의 투명 절연막(51)측 계면에, 제1 도전형이 되는 반도체 영역(72)이 형성되어 있고, 반도체 영역(72)과 하부 전극(71)이, 금속 배선(73)으로 접속되어 있다. 금속 배선(73)은, 금속 배선(54)과 동일한 재료로 형성되고, 반도체 영역(72)은 GND 전위로 설정되어 있다.
환언하면, 도 3의 제2의 실시의 형태에서는, 위상차 화소(2P) 내의 하부 전극이, 하부 전극(53c)과 하부 전극(71)으로 분할되어 형성되어 있다. 그리고, 하부 전극(53c)으로부터의 신호는, 초점 검출용의 신호로서, 금속 배선(54) 및 도전성 플러그(46)를 통하여 FD부(49)에 출력되고, 하부 전극(71)으로부터의 신호는, 불필요한 신호로서, 금속 배선(73)을 통하여 GND 전위의 반도체 영역(72)에 배출된다.
초점 검출용의 신호로서 사용하지 않는 영역에, 하부 전극(71)을 형성하고, 신호로서 취출하여 확실하게 배출함으로써, 본래 불필요한 전하가 하부 전극(53c)에 혼입되어, 초점 검출용의 신호로서 출력되는 것을 방지하고, 위상차 검출 신호의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 3에 도시한 위상차 화소(2P)의 제2의 실시의 형태에서도, 유기 광전변환막(52)의 상면에 차광막을 형성할 필요가 없기 때문에, 종방향 분광형의 고체 촬상 소자(1)에서, 공정수의 증가를 피하면서, 위상차 화소를 실현할 수 있다.
<4. 위상차 화소의 제3의 실시의 형태>
다음에, 도 4를 참조하여, 위상차 화소(2P)의 제3의 실시의 형태에 관해 설명한다.
제3의 실시의 형태는, 유기 광전변환막(52)에 의한 광전변환 영역을 통상 화소(2X)와 변경시킴으로써 위상차 화소를 실현하는 점에 관해서는 제1의 실시의 형태와 마찬가지이지만, 광전변환 영역의 형성의 방법이 제1의 실시의 형태와 다르다.
제3의 실시의 형태에서는, 유기 광전변환막(52)의 하측에는, 하부 전극(53c)에 대신하여, 통상 화소(2X)와 같은 하부 전극(53a)이 형성되어 있다. 그리고, 유기 광전변환막(52)과 하부 전극(53a)과의 사이에, 투명 절연막(51)과 동일재료로 층간막(81)을 마련함에 의해, 위상차 화소(2P)의 광전변환 영역이, 통상 화소(2X)와 변경되어 있다.
광전변환 영역은, 유기 광전변환막(52)이 하부 전극(53a)과 상부 전극(53b)의 어느 것과도 직접 접촉하고 있는 영역이 된다. 위상차 화소(2PA)에서는, 좌측 반분의 영역에서 하부 전극(53a)과 유기 광전변환막(52)이 접촉하고, 우측 반분의 영역에서는 하부 전극(53a)과 유기 광전변환막(52)이 층간막(81)에 의해 비접촉으로 되어 있다.
한편, 위상차 화소(2PB)에서는, 우측 반분의 영역에서 하부 전극(53a)과 유기 광전변환막(52)이 접촉하고, 좌측 반분의 영역에서는 하부 전극(53a)과 유기 광전변환막(52)이 층간막(81)에 의해 비접촉으로 되어 있다.
따라서 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)에서는, 하부 전극(53a)과 유기 광전변환막(52)의 화소 내의 접촉 영역이 다르다.
단면 구조도의 하단에 도시되는 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB) 각각의 광전변환 영역을 도시하는 평면도에서는, 층간막(81)이 형성되어 있는 영역이 개구부(82)로서 나타나 있다.
이와 같은 화소 구조에서는, 개구부(82)에 차광막을 형성하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있기 때문에, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)로부터, 광의 입사각에 대해 감도가 비대칭성을 갖는 초점 검출용의 G신호를 생성할 수 있다.
도 4에 도시한 위상차 화소(2P)의 제3의 실시의 형태에서도, 유기 광전변환막(52)의 상면에 차광막을 형성할 필요가 없기 때문에, 종방향 분광형의 고체 촬상 소자(1)에서, 공정수의 증가를 피하면서, 위상차 화소를 실현할 수 있다.
<5. 위상차 화소의 제4의 실시의 형태>
다음에, 도 5를 참조하여, 위상차 화소(2P)의 제4의 실시의 형태에 관해 설명한다.
도 5에 도시되는 위상차 화소(2P)의 제4의 실시의 형태는, 도 2에 도시한 제1의 실시의 형태의 변형례이다.
즉, 하부 전극(53c)의 형성 영역을, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)로 바꿈에 의해, 광의 입사각에 대해 감도가 비대칭성을 갖는 초점 검출용의 신호를 생성하는 점은, 제1의 실시의 형태와 마찬가지이다.
한편, 제1의 실시의 형태에서는, 각 화소(2)가, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 모든 파장광을 수광함에 대해, 제4의 실시의 형태에서는, 각 화소(2)가, 적색(R), 녹색(G), 또는, 청색(B)의 어느 하나의 파장광만을 수광하는 점이 다르다.
구체적으로는, 도 2의 제1의 실시의 형태에서, 녹색의 파장광을 광전변환하는 유기 광전변환막(52)이, 도 5의 제4의 실시의 형태에서는, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 모든 파장광을 광전변환하는 유기 광전변환막(91)로 치환되어 있다. 또한, 반도체 기판(12) 내에는, 청색의 광을 수광하는 포토 다이오드(PD1)와, 적색의 광을 수광하는 포토 다이오드(PD2)가 마련되어 있지 않다.
한편, 도 5의 제4의 실시의 형태에서는, 고굴절률층(56)과 온 칩 렌즈(57)와의 사이에, 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 파장광을 통과시키는 컬러 필터(92)가 화소마다 배치되어 있다.
따라서 유기 광전변환막(91)에는, 컬러 필터(92)를 통과한 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 어느 하나의 파장광만이 도달하기 때문에, 각 화소(2)는, 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 파장광만을 수광한다.
도 5의 예에서는, 좌측의 통상 화소(2X)가 녹색의 파장광을 수광하는 화소이고, 중앙의 위상차 화소(2PB)가 적색의 파장광을 수광하는 화소이고, 우측의 위상차 화소(2PA)가 청색의 파장광을 수광하는 화소로 되어 있지만, 이 예로 한정되지 않는다. 일반적으로는, 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB)가 수광하는 광의 파장(색)은 맞추는 쪽이 바람직하다.
도 5에 도시한 위상차 화소(2P)의 제4의 실시의 형태에서도, 유기 광전변환막(91)의 상면에 차광막을 형성할 필요가 없기 때문에, 종방향 분광형의 고체 촬상 소자(1)에서, 공정수의 증가를 피하면서, 위상차 화소를 실현할 수 있다.
또한, 도 5의 예는, 이면 조사형의 고체 촬상 소자의 예이지만, 제4의 실시의 형태의 화소 구조는, 표면형의 고체 촬상 소자에도 적용할 수 있다.
<6. 위상차 화소의 제5의 실시의 형태>
다음에, 도 6을 참조하여, 위상차 화소(2P)의 제5의 실시의 형태에 관해 설명한다.
도 6에 도시되는 위상차 화소(2P)의 제5의 실시의 형태는, 도 3에 도시한 제2의 실시의 형태의 변형례이다.
즉, 하부 전극(53c)의 형성 영역을, 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB)로 바꿈과 함께, 하부 전극(71)을 마련하고, 불필요한 신호를 금속 배선(73)을 통하여 GND 전위의 반도체 영역(72)에 배출하는 점은, 제2의 실시의 형태와 마찬가지이다.
한편, 제5의 실시의 형태에서는, 도 5에 도시한 제4의 실시의 형태와 마찬가지로, 각 화소(2)가, 적색(R), 녹색(G), 또는, 청색(B)의 어느 하나의 파장광을 수광하는 구성으로 되어 있다.
즉, 제2의 실시의 형태의, 녹색의 파장광을 광전변환하는 유기 광전변환막(52)이, 제5의 실시의 형태에서는, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 모든 파장광을 광전변환하는 유기 광전변환막(91)으로 치환되어 있다. 또한, 반도체 기판(12) 내에는, 청색의 광을 수광하는 포토 다이오드(PD1)와, 적색의 광을 수광하는 포토 다이오드(PD2)가 마련되어 있지 않다.
또한, 제5의 실시의 형태에서는, 고굴절률층(56)과 온 칩 렌즈(57)와의 사이에, 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 파장광을 통과시키는 컬러 필터(92)가 화소마다 배치되어 있다.
따라서 유기 광전변환막(91)에는, 컬러 필터(92)를 통과한 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 어느 하나의 파장광만이 도달하기 때문에, 각 화소(2)는, 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 파장광만을 수광한다.
도 6의 예에서는, 좌측의 통상 화소(2X)가 녹색의 파장광을 수광하는 화소이고, 중앙의 위상차 화소(2PB)가 적색의 파장광을 수광하는 화소이고, 우측의 위상차 화소(2PA)가 청색의 파장광을 수광하는 화소로 되어 있지만, 이 예로 한정되지 않는다. 일반적으로는, 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB)가 수광하는 광의 파장(색)은 맞추는 쪽이 바람직하다.
도 6에 도시한 위상차 화소(2P)의 제5의 실시의 형태에서도, 유기 광전변환막(91)의 상면에 차광막을 형성할 필요가 없기 때문에, 종방향 분광형의 고체 촬상 소자(1)에서, 공정수의 증가를 피하면서, 위상차 화소를 실현할 수 있다.
또한, 도 6의 예는, 이면 조사형의 고체 촬상 소자의 예이지만, 제5의 실시의 형태의 화소 구조는, 표면형의 고체 촬상 소자에도 적용할 수 있다.
<7. 위상차 화소의 제6의 실시의 형태>
다음에, 도 7을 참조하여, 위상차 화소(2P)의 제6의 실시의 형태에 관해 설명한다.
도 7에 도시되는 위상차 화소(2P)의 제6의 실시의 형태는, 도 4에 도시한 제3의 실시의 형태의 변형례이다.
즉, 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB)에서, 유기 광전변환막(52)과 하부 전극(53a)과의 사이에 층간막(81)을 마련함에 의해, 광의 입사각에 대해 감도가 비대칭성을 갖는 초점 검출용의 신호를 생성하는 점은, 제3의 실시의 형태와 마찬가지이다.
한편, 제6의 실시의 형태에서는, 도 5에 도시한 제4의 실시의 형태와 마찬가지로, 각 화소(2)가, 적색(R), 녹색(G), 또는, 청색(B)의 어느 하나의 파장광을 수광하는 구성으로 되어 있다.
즉, 제3의 실시의 형태의, 녹색의 파장광을 광전변환하는 유기 광전변환막(52)이, 제6의 실시의 형태에서는, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 모든 파장광을 광전변환하는 유기 광전변환막(91)으로 치환되어 있다. 또한, 반도체 기판(12) 내에는, 청색의 광을 수광하는 포토 다이오드(PD1)와, 적색의 광을 수광하는 포토 다이오드(PD2)가 마련되어 있지 않다.
또한, 제6의 실시의 형태에서는, 고굴절률층(56)과 온 칩 렌즈(57)와의 사이에, 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 파장광을 통과시키는 컬러 필터(92)가 화소마다 배치되어 있다.
따라서 유기 광전변환막(91)에는, 컬러 필터(92)를 통과한 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 어느 하나의 파장광만이 도달하기 때문에, 각 화소(2)는, 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 파장광만을 수광한다.
도 7의 예에서는, 좌측의 통상 화소(2X)가 녹색의 파장광을 수광하는 화소이고, 중앙의 위상차 화소(2PB)가 적색의 파장광을 수광하는 화소이고, 우측의 위상차 화소(2PA)가 청색의 파장광을 수광하는 화소로 되어 있지만, 이 예로 한정되지 않는다. 일반적으로는, 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB)가 수광하는 광의 파장(색)은 맞추는 쪽이 바람직하다.
도 7에 도시한 위상차 화소(2P)의 제6의 실시의 형태에서도, 유기 광전변환막(91)의 상면에 차광막을 형성할 필요가 없기 때문에, 종방향 분광형의 고체 촬상 소자(1)에서, 공정수의 증가를 피하면서, 위상차 화소를 실현할 수 있다.
또한, 도 7의 예는, 이면 조사형의 고체 촬상 소자의 예이지만, 제6의 실시의 형태의 화소 구조는, 표면형의 고체 촬상 소자에도 적용할 수 있다.
<제1 내지 제6의 실시의 형태의 정리>
상술한 제1 내지 제6의 실시의 형태에서는, 위상차 화소(2P)의 유기 광전변환막(52)에 의한 광전변환 영역을 통상 화소(2X)와 변경시킴으로써, 광의 입사각에 대해 감도가 비대칭성을 갖는 초점 검출용의 신호를 생성할 수 있다.
녹색의 광에 관해서는 반도체 기판(12)의 상방의 유기 광전변환막(52)에서 광전변환하고, 청색과 적색의 광에 관해서는 반도체 기판(12) 내의 포토 다이오드(PD1 및 PD2)에서 광전변환하는 종방향 분광형의 고체 촬상 소자에 대해, 유기 광전변환막(52)의 상부에 차광막을 형성하면, 그 차광막을 형성하는 공정이 새롭게 추가되게 된다. 또한, 컬러 필터나 온 칩 렌즈 형성 공정을 위해, 차광막 단차(段差)를 없앨 필요가 있다.
이에 대해, 상술한 제1 내지 제6의 실시의 형태에서는, 위상차 화소(2P)의 유기 광전변환막(52)에 의한 광전변환 영역을 통상 화소(2X)와 변경시킴으로써, 유기 광전변환막(52)의 상부에 차광막을 마련하지 않고서 위상차 화소를 실현하고 있다.
따라서 종방향 분광형의 고체 촬상 소자(1)에서, 공정수의 증가를 피하면서, 위상차 화소를 실현할 수 있다.
<8. 위상차 화소의 제7의 실시의 형태>
다음에, 도 8을 참조하여, 위상차 화소(2P)의 제7의 실시의 형태에 관해 설명한다.
도 8에 도시하는 제7의 실시의 형태의 설명에서도, 상술한 제1의 실시의 형태와 다른 부분에 관해 설명한다.
도 8에 도시되는 제7의 실시의 형태에서는, 유기 광전변환막(52)에 관해서는 초점 검출용의 신호를 생성하는 광전변환층으로서 이용하지 않고, 반도체 기판(12) 내의 포토 다이오드(PD1 및 PD2)를 초점 검출용의 신호를 생성하는 광전변환층으로서 이용하는 구조가 채용되어 있다.
구체적으로는, 제7의 실시의 형태의 위상차 화소(2P)에서는, 유기 광전변환막(52)의 하면에는, 통상 화소(2X)와 마찬가지로, 개구부가 없는 하부 전극(53a)이 형성되어 있다. 따라서 통상 화소(2X)와 위상차 화소(2P)에서 생성된다 G신호에 차이는 없다.
한편, 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB)에는, 투명 절연막(51) 내의 화소 사이 차광막(55)과 동일층에, 포토 다이오드(PD1 및 PD2)의 수광 영역의 일부를 차광하는 차광막(101)이 새롭게 마련되어 있다.
도 8에서, 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB) 각각의 단면 구조도의 하단에는, 포토 다이오드(PD1) 상면의 평면도가 도시되어 있다.
위상차 화소(2PA)에서는, 포토 다이오드(PD1)의 우측 반분을 차광하도록, 차광막(101)이 배치되어 있고, 위상차 화소(2PB)에서는, 포토 다이오드(PD1)의 좌측 반분을 차광하도록, 차광막(101)이 배치되어 있다. 이에 의해, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)로부터, 광의 입사각에 대해 감도가 비대칭성을 갖는 초점 검출용의 B신호 및 R신호를 생성할 수 있다. 또한, B신호 및 R신호의 어느 한쪽을, 초점 검출용의 신호로서 이용하여도 좋고, 양쪽을 이용하여도 좋다.
이상과 같은 위상차 화소(2P)의 제7의 실시의 형태에 의하면, 유기 광전변환막(52)의 상면에 차광막을 형성할 필요가 없고, 화소 사이 차광막(55)을 형성하는 것과 동일 공정으로 차광막(101)을 형성할 수 있다. 이에 의해, 종방향 분광형의 고체 촬상 소자(1)에서, 공정수의 증가를 피하면서, 위상차 화소를 실현할 수 있다.
<9. 위상차 화소의 제8의 실시의 형태>
다음에, 도 9를 참조하여, 위상차 화소(2P)의 제8의 실시의 형태에 관해 설명한다.
도 9에 도시하는 제8의 실시의 형태의 설명에서는, 도 8에 도시한 제7의 실시의 형태와 다른 부분에 관해 설명한다.
도 9에 도시되는 제8의 실시의 형태에서는, 유기 광전변환막(52)을, 초점 검출용의 신호를 생성하는 광전변환층으로서는 이용하지 않고, 반도체 기판(12) 내의 포토 다이오드(PD1 및 PD2)를 초점 검출용의 신호를 생성하는 광전변환층으로서 이용하는 점은, 도 8에 도시한 제7의 실시의 형태와 마찬가지이다.
한편, 제7의 실시의 형태에서는, 포토 다이오드(PD1) 상면에 차광막(101)이 마련되어 있었음에 대해, 제8의 실시의 형태에서는, 차광막(101)은 마련되어 있지 않다. 그 대신에, 포토 다이오드(PD1 및 PD2)의 전하 축적 영역이 되는 제2 도전형의 반도체 영역(111 및 112)이, 통상 화소(2X)의 반도체 영역(42 및 43)의 반분의 영역으로 형성되어 있다.
구체적으로는, 위상차 화소(2PA)에서는, 통상 화소(2X)와 비교하여, 좌측 반분의 영역만으로 제2 도전형의 반도체 영역(111 및 112)이 형성되어 있다. 위상차 화소(2PB)에서는, 통상 화소(2X)와 비교하여, 우측 반분의 영역만으로 제2 도전형의 반도체 영역(111 및 112)이 형성되어 있다.
반도체 기판(12) 내의 반도체 영역(111과 112)은, As(비소) 등의 제2 도전형(n형)의 이온을 주입함으로써 형성하기 때문에, 이온 주입 영역을, 통상 화소(2X)의 반도체 영역(42와 43)으로부터 변경하는 것으로, 반도체 영역(42 및 43)과 반도체 영역(111 및 112)은, 동시에 형성할 수 있다.
이에 의해, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)로부터, 광의 입사각에 대해 감도가 비대칭성을 갖는 초점 검출용의 B신호 및 R신호를 생성할 수 있다. 또한, B신호 및 R신호의 어느 한쪽을, 초점 검출용의 신호로서 이용하여도 좋고, 양쪽을 이용하여도 좋다.
<제7 및 제8의 실시의 형태의 정리>
상술한 제7 및 제8의 실시의 형태에서는, 유기 광전변환막(52)에 관해서는 초점 검출용의 신호를 생성하는 광전변환층으로서는 이용하지 않고, 반도체 기판(12) 내의 포토 다이오드(PD1 및 PD2)를, 초점 검출용의 신호를 생성하는 광전변환층으로서 이용하는 구조가 채용되었다.
종방향 분광형의 고체 촬상 소자에 대해, 유기 광전변환막(52)의 상부에 차광막을 형성하면, 그 차광막을 형성하는 공정이 새롭게 추가되게 된다. 또한, 컬러 필터나 온 칩 렌즈 형성 공정을 위해, 차광막 단차를 없앨 필요가 있다.
이에 대해, 제7의 실시의 형태에서는, 유기 광전변환막(52)의 상방에 차광막을 형성할 필요가 없어서, 화소 사이 차광막(55)을 형성하는 것과 동일 공정으로 차광막(101)을 형성할 수 있다. 제8의 실시의 형태에서는, 이온 주입 영역을 변경할 뿐으로, 동일한 이온 주입 공정으로, 반도체 영역(42 및 43)과 반도체 영역(111 및 112)을 형성할 수 있다.
따라서 종방향 분광형의 고체 촬상 소자(1)에서, 공정수의 증가를 피하면서, 위상차 화소를 실현할 수 있다.
<10. 위상차 화소의 제9의 실시의 형태>
다음에, 도 10을 참조하여, 위상차 화소(2P)의 제9의 실시의 형태에 관해 설명한다.
도 10에 도시하는 제9의 실시의 형태의 설명에서는, 도 8에 도시한 제7의 실시의 형태와 다른 부분에 관해 설명한다.
도 8에 도시한 제7의 실시의 형태에서는, 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB)의 투명 절연막(51) 내에 차광막(101)이 마련되어 있지만, 제9의 실시의 형태에서는, 그 대신에, 온 칩 렌즈(57) 아래의 고굴절률층(56) 내에, 광의 입사각에 대한 감도를 바꾸기 위한 차광막(121)이 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 위상차 화소(2PA)에서는, 유기 광전변환막(52)과 포토 다이오드(PD1 및 PD2)의 우측을 차광하도록 차광막(121)이 형성되고, 위상차 화소(2PB)에서는, 유기 광전변환막(52)과 포토 다이오드(PD1 및 PD2)의 좌측을 차광하도록 차광막(121)이 형성되어 있다.
이에 의해, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)로부터, 광의 입사각에 대해 감도가 다른 초점 검출용의 G신호, B신호, 및 R신호를 생성할 수 있다. 또한 물론, G신호, B신호, 및 R신호의 하나 또는 2개를, 초점 검출용의 신호로서 이용하여도 좋고, 전부를 이용하여도 좋다.
또한, 도 10에는, 위상차 화소(2PA)의 우측에, 상부 전극(53b)에 소정의 전압을 공급하는 전원 공급부가 도시되어 있다.
보다 구체적으로는, 상부 전극(53b)에 공급하는 전원을, 기판 표면측(도면 중 하측)의 다층 배선층(44)으로부터 이면측에 취출하기 위한 도전성 플러그(122)가, 반도체 기판(12)을 관통하여 형성되어 있다. 또한, 도전성 플러그(122)의 외주에는, 반도체 영역(41)과의 단락을 억제하기 위한 절연막(123)이 형성되어 있다.
그리고, 반도체 기판(12)의 이면측에서, 도전성 플러그(122)와 상부 전극(53b)이, 접속 배선(124)에 의해 접속되어 있다. 접속 배선(124)은, 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 재료로 형성된다.
위상차 화소(2P)에 형성된 차광막(121)은, 상부 전극(53b)에 소정의 전압을 공급하는 접속 배선(124)을 형성하는 공정과 동일 공정으로 형성할 수 있다.
또한, 도 10의 예에서는, 차광막(121)은 상부 전극(53b)과 접속되어 있지 않지만, 전기적으로 안정시키기 위해, 차광막(121)과 상부 전극(53b)을 접속시키는 것이 바람직하다.
<11. 위상차 화소의 제10의 실시의 형태>
다음에, 도 11을 참조하여, 위상차 화소(2P)의 제10의 실시의 형태에 관해 설명한다.
도 11에 도시하는 제10의 실시의 형태의 설명에서는, 도 10에 도시한 제9의 실시의 형태와 다른 부분에 관해 설명한다.
도 10에 도시한 제9의 실시의 형태에서는, 각 화소(2)가, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 모든 파장광을 수광함에 대해, 제10의 실시의 형태에서는, 고굴절률층(56)과 온 칩 렌즈(57)와의 사이에 컬러 필터(92)가 배치됨에 의해, 각 화소(2)가, 적색(R), 녹색(G), 또는, 청색(B)의 어느 하나의 파장광을 수광하는 구성으로 되어 있다.
따라서 각 화소(2)의 유기 광전변환막(91)이 광전변환하는 광의 색은, 배치되는 컬러 필터(92)의 색에 의해 다르다.
또한, 제10의 실시의 형태에서는, 반도체 기판(12) 내에, 청색의 광을 수광하는 포토 다이오드(PD1)와, 적색의 광을 수광하는 포토 다이오드(PD2)가 마련되어 있지 않다.
차광막(121)은, 도 10의 제9의 실시의 형태와 마찬가지로, 고굴절률층(56) 내에, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)로, 광의 입사각에 대한 감도를 바꾸도록 배치되어 있다.
이에 의해, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)에서는, 광의 입사각에 대해 감도가 다른 초점 검출용의 G신호, B신호, 또는 R신호의 어느 하나를 생성할 수 있다.
도 11에서도, 차광막(121)은 상부 전극(53b)과 접속되어 있지 않지만, 전기적으로 안정시키기 위해, 차광막(121)과 상부 전극(53b)을 접속시키는 것이 바람직하다.
또한, 도 11의 예에서는, 위상차 화소(2PB)가 적색의 파장광을 수광하는 화소이고, 위상차 화소(2PA)가 청색의 파장광을 수광하는 화소로 되어 있지만, 위상차 화소(2PA) 및 위상차 화소(2PB)가 수광하는 광의 파장(색)은 맞추는 쪽이 바람직하다.
도 11의 예는, 이면 조사형의 고체 촬상 소자의 예이지만, 제10의 실시의 형태의 화소 구조는, 표면형의 고체 촬상 소자에도 적용할 수 있다.
<제9 및 제10의 실시의 형태의 정리>
상술한 제9 및 제10의 실시의 형태에서는, 상부 전극(53b)에 소정의 전압을 공급하는 접속 배선(124)을 형성하는 공정과 동일 공정에서, 유기 광전변환막(52)의 상방에 차광막(121)을 형성할 수 있다. 이에 의해, 종방향 분광형의 고체 촬상 소자(1)에서, 공정수의 증가를 피하면서, 위상차 화소를 실현할 수 있다.
<12. 위상차 화소의 제11의 실시의 형태>
다음에, 도 12를 참조하여, 위상차 화소(2P)의 제11의 실시의 형태에 관해 설명한다.
도 12에 도시하는 제11의 실시의 형태의 설명에서는, 도 8에 도시한 제7의 실시의 형태와 다른 부분에 관해 설명한다.
도 8에 도시한 제7의 실시의 형태에서는, 각 화소(2)가, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 모든 파장광을 수광함에 대해, 도 12의 제11의 실시의 형태에서는, 각 화소(2)가, 적색(R), 녹색(G), 또는, 청색(B)의 어느 하나의 파장광만을 수광하는 구성으로 되어 있다.
즉, 제11의 실시의 형태에서는, 통상 화소(2X), 위상차 화소(2PA), 및 위상차 화소(2PB)의 어느 것에서도, 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 모든 파장광을 광전변환하는 유기 광전변환막(91)이, 하부 전극(53a)과 상부 전극(53b)에 끼여져서 형성되어 있다.
또한, 고굴절률층(56)과 온 칩 렌즈(57)와의 사이에, 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 파장광을 통과시키는 컬러 필터(92)가 화소마다 배치되어 있다.
따라서 각 화소(2)의 유기 광전변환막(91)이 광전변환하는 광의 색은, 배치된 컬러 필터(92)의 색에 의해 다르다.
또한, 제11의 실시의 형태에서는, 반도체 기판(12)의 제1 도전형의 반도체 영역(41) 내에는, 청색의 광을 수광하는 포토 다이오드(PD1)와, 적색의 광을 수광하는 포토 다이오드(PD2)가 마련되어 있지 않다. 그 대신에, 제2 도전형의 반도체 영역(131)을 형성함에 의해, 포토 다이오드(PD3)가 화소마다 형성되어 있다. 이 포토 다이오드(PD3)는, 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 가시광에 관해서는 유기 광전변환막(91)에서 흡수되기 때문에, 적외광을 광전변환하는 무기 광전변환부로서 기능한다.
이상의 구성에 의해, 제11의 실시의 형태에서는, 통상 화소(2X), 위상차 화소(2PA), 및 위상차 화소(2PB)의 어느 것에서도, 유기 광전변환막(91)은, 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 어느 하나의 화상 생성용의 신호를 출력한다. 이에 의해, 위상차 화소는 일반적으로는 결함 화소로서 다루어지고, 보정 처리가 필요해지지만, 제11의 실시의 형태에서는, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)에서도, 통상 화소(2X)와 같은 화소 신호를 출력할 수 있다. 즉, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)가 결함 화소로서 다루어지지 않고 끝난다.
그리고, 위상차를 검출하는 신호로서는, 적외광을 수광하여 광전변환하는 포토 다이오드(PD3)의 출력 신호를 이용할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 화상 생성용의 신호는, 유기 광전변환막(91)에 의해 얻을 수 있기 때문에, 통상 화소(2X)의 포토 다이오드(PD3)의 위에도, 위상차가 생기도록 차광막(101)을 형성할 수 있다. 이 경우, 화소 어레이부(3)의 전 화소에서 위상차 정보를 취득할 수 있기 때문에, 포토 다이오드(PD3)에서 검출한 위상차 신호는, 오토 포커스 제어만으로 한하지 않고, 3D 화상 촬영 등의 깊이 정보의 취득 등에도 이용할 수 있다.
<13. 위상차 화소의 제12의 실시의 형태>
다음에, 도 13을 참조하여, 위상차 화소(2P)의 제12의 실시의 형태에 관해 설명한다.
도 13에 도시하는 제12의 실시의 형태의 설명에서는, 도 12에 도시한 제11의 실시의 형태와 다른 부분에 관해 설명한다.
제12의 실시의 형태에서는, 도 12에 도시한 제11의 실시의 형태와 마찬가지로, 각 화소(2)가, 적색(R), 녹색(G), 또는, 청색(B)의 어느 하나의 파장광만을 수광하는 구성으로 되어 있다. 즉, 컬러 필터(92)와 유기 광전변환막(91)에 의해, 통상 화소(2X), 위상차 화소(2PA), 및 위상차 화소(2PB)는, 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 어느 하나의 파장광을 수광하고, 화상 생성용의 신호를 출력한다.
한편, 도 12에 도시한 제11의 실시의 형태에서는, 위상차 화소(2P)의 포토 다이오드(PD3) 상방에 차광막(101)이 마련되어 있었음에 대해, 제12의 실시의 형태에서는, 차광막(101)은 마련되어 있지 않다. 그 대신에, 포토 다이오드(PD3)의 전하 축적 영역이 되는 제2 도전형의 반도체 영역(141)이, 통상 화소(2X)의 반도체 영역(131)의 반분의 영역으로 형성되어 있다.
구체적으로는, 위상차 화소(2PA)에서는, 통상 화소(2X)와 비교하여, 좌측 반분의 영역만으로 제2 도전형의 반도체 영역(141)이 형성되어 있다. 위상차 화소(2PB)에서는, 통상 화소(2X)와 비교하여, 우측 반분의 영역만으로 제2 도전형의 반도체 영역(141)이 형성되어 있다.
반도체 기판(12) 내의 반도체 영역(141)은, As(비소) 등의 제2 도전형(n형)의 이온을 주입함으로써 형성하기 때문에, 이온 주입 영역을, 통상 화소(2X)의 반도체 영역(131)과 변경할 뿐으로, 반도체 영역(131과 141)은 동시에 형성할 수 있다.
이상의 구성에 의해, 제12의 실시의 형태에서는, 통상 화소(2X), 위상차 화소(2PA), 및 위상차 화소(2PB)의 어느 것에서도, 유기 광전변환막(91)이, 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 어느 하나의 화상 생성용의 신호를 출력한다. 이에 의해, 위상차 화소는 일반적으로는 결함 화소로서 다루어지고, 보정 처리가 필요해지지만, 제12의 실시의 형태에서는, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)에서도, 통상 화소(2X)와 같은 화소 신호를 출력할 수 있다. 즉, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)가 결함 화소로서 다루어지지 않고 끝난다.
그리고, 위상차를 검출하는 신호로서는, 적외광을 수광하여 광전변환하는 포토 다이오드(PD3)의 출력 신호를 이용할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 화상 생성용의 신호는, 유기 광전변환막(91)에 의해 얻을 수 있기 때문에, 통상 화소(2X)의 포토 다이오드(PD3)에서도 위상차를 검출하도록, 반도체 영역(131)에 대신하여 반도체 영역(141)을 형성할 수 있다. 이 경우, 화소 어레이부(3)의 전 화소에서 위상차 정보를 취득할 수 있기 때문에, 포토 다이오드(PD3)에서 검출한 위상차 신호는, 오토 포커스 제어만으로 한하지 않고, 3D 화상 촬영 등의 깊이 정보의 취득 등에도 이용할 수 있다.
<제11 및 제12의 실시의 형태의 정리>
일반적으로는 결함 화소로서 다루어지고 보정 처리가 필요해지는 위상차 화소가, 상술한 제11 및 제12의 실시의 형태에 의하면, 위상차 화소(2P)를 포함하는 전 화소(2)에서 화상 생성용의 신호를 출력할 수 있기 때문에, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)가 결함 화소로서 다루어지지 않고 끝난다. 이에 의해, 위상차 화소에 대한 보정 처리가 불필요하게 되고, 결함 화소의 증가를 억제하고, 또한, 촬상 화상의 고화질화를 도모할 수 있다.
또한, 포토 다이오드(PD3)에서 검출한 위상차 신호는, 오토 포커스 제어나 3D 화상 촬영 등의 깊이 정보의 취득 등에 이용할 수 있다.
<14. 제1의 실시의 형태의 제조 방법>
다음에, 도 14 내지 도 21을 참조하면서, 도 2에 도시한 제1의 실시의 형태의 제조 방법에 관해 설명한다.
또한, 도 14 내지 도 21에서는, 도 2에서는 도시하지 않은 상부 전극(53b)에의 전원 공급부의 제조 방법에 관해서도 아울러서 설명한다.
처음에, 도 14A에 도시되는 바와 같이, 반도체 기판(12)의 반도체 영역(41) 내에, 포토 다이오드(PD1 및 PD2), 도전성 플러그(46), FD부(49), 및, 상부 전극(53b)에 전원을 공급하기 위한 도전성 플러그(122) 등이 형성된다.
또한, 반도체 기판(12)의 표면측(도면 중 하측)에는, 포토 다이오드(PD1 및 PD2)에 축적된 전하의 판독 등을 행하는 복수의 화소 트랜지스터와, 복수의 배선층과 층간 절연막으로 이루어지는 다층 배선층(44)이 형성된다.
그리고, 도 14B에 도시되는 바와 같이, 반도체 기판(12)의 이면측 계면에, 투명 절연막(51A)이 소정의 막두께로 형성된다.
다음에, 도 14C에 도시되는 바와 같이, 반도체 기판(12)의 이면측 계면에 형성된 투명 절연막(51A) 중, 도전성 플러그(46)에 접속하는 영역만이, 리소그래피에 의해 개구된다.
그리고, 도 14D에 도시되는 바와 같이, 투명 절연막(51A)의 개구된 파들어가는 부분을 포함하는 투명 절연막(51A)의 상측 전면에, 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 금속재료(201)가 형성된다.
투명 절연막(51A)위의 전면에 형성된 금속재료(201)는, 도 15A에 도시되는 바와 같이, 리소그래피에 의해, 소망하는 영역만을 남겨 두고 패터닝됨에 의해, 화소 사이 차광막(55)이 형성된다.
또한, 도 15B에 도시되는 바와 같이, 투명 절연막(51A)과 화소 사이 차광막(55)의 상측에, 투명 절연막(51B)이 적층되고, 그 후, 재차, 도 15C에 도시되는 바와 같이, 적층된 투명 절연막(51B) 중, 도전성 플러그(46)에 접속하는 영역만이, 리소그래피에 의해 개구된다.
그리고, 재차, 도 15D에 도시되는 바와 같이, 투명 절연막(51B)의 개구된 파들어가는 부분을 포함하는 투명 절연막(51B)의 상측 전면에 금속재료(202)가 형성된 후, CMP(Chemical Mechanical Polishing)에 의해 표층의 금속재료(202)가 제거됨에 의해, 도 16A에 도시되는 바와 같이, 투명 절연막(51A 및 51B)을 관통하는 금속 배선(54)이 형성된다.
그리고, 도 16B에 도시되는 바와 같이, 투명 절연막(51B)상에, 예를 들면 ITO(산화인듐주석)막(203)이 성막되고, 리소그래피에 의해, 소망하는 영역만을 남겨 두고 패터닝됨에 의해, 도 16C에 도시되는 바와 같이, 통상 화소(2X)의 하부 전극(53a), 및, 위상차 화소(2P)의 하부 전극(53c)이 형성된다.
또한, 도 16D에 도시되는 바와 같이, 하부 전극(53a 및 53c)을 포함하는 투명 절연막(51B)상에, 투명 절연막(51C)이 소정의 막두께로 형성된 후, 투명 절연막(51C)이, 하부 전극(53a) 및 하부 전극(53c)과 동일한 막두께가 될 때까지, 예를 들면 CMP(Chemical Mechanical Polishing)에 의해 제거된다. 그 결과, 도 17A에 도시되는 바와 같이, 잔존한 투명 절연막(51C)과, 그 하층의 투명 절연막(51B 및 51A)에 의해, 도 2의 투명 절연막(51)이 완성된다.
계속해서, 도 17B에 도시되는 바와 같이, 하부 전극(53a 및 53c)과 투명 절연막(51)의 상면에, 녹색의 파장광을 광전변환하는 유기 광전변환 재료(204)가 형성된 후, 그 위에, 도 17C에 도시되는 바와 같이, 예를 들면 ITO(산화인듐주석)막(205)이 형성된다.
그리고, 소망하는 영역만을 남겨 두고 에칭 됨에 의해, 도 17D에 도시되는 바와 같이, 통상 화소(2X) 및 위상차 화소(2P)에 공통된 유기 광전변환막(52)과 상부 전극(53b)이 완성된다.
계속해서, 도 18A에 도시되는 바와 같이, 화소 어레이부(3)의 화소 영역의 상부 전극(53b)과 외주부의 투명 절연막(51)의 상면에, 고굴절률층(56)이 되는 질화막 등의 고굴절 재료(206A)가 형성된다.
그 후, 도 18B에 도시되는 바와 같이, 상부 전극(53b)의 콘택트부가 되는 장소에 콘택트 개구부(207)가 형성됨과 함께, 도전성 플러그(122)와의 콘택트부가 되는 장소에 콘택트 개구부(208)가 형성된다.
그리고, 도 19A에 도시되는 바와 같이, 콘택트 개구부(207 및 208)가 형성된 후의 고굴절 재료(206A)의 상면에, 텅스텐(W) 등의 금속재료(209)가 컨포멀하게 성막된 후, 도 19B에 도시되는 바와 같이, 화소 어레이부(3)의 외주부만을 남겨 두도록 패터닝됨에 의해, 도전성 플러그(122)와 상부 전극(53b)을 접속한 접속 배선(124)이 완성된다.
그리고, 도 20A에 도시되는 바와 같이, 고굴절 재료(206A)와 접속 배선(124)의 위에, 또한, 고굴절 재료(206A)와 동일재료의 고굴절 재료(206B)가 형성된다. 이 적층된 고굴절 재료(206A)와 고굴절 재료(206B)가, 고굴절률층(56)이 된다.
다음에, 도 20B에 도시되는 바와 같이, 고굴절률층(56)의 상면에 또한, 온 칩 렌즈(57)의 재료인 수지계 재료(210)를 형성한 후, 도 21A에 도시되는 바와 같이, 포토레지스트(211)가 렌즈 형상으로 형성된다. 그리고, 렌즈 형상의 포토레지스트(211)에 의거하여 에치백함에 의해, 도 21B에 도시되는 바와 같이, 각 화소(2)의 최상부에 온 칩 렌즈(57)가 형성된다.
이상과 같이 하여, 도 2에 도시한 제1의 실시의 형태의 화소 구조를 제조할 수 있다.
<15. 제2의 실시의 형태의 제조 방법>
다음에, 도 22를 참조하면서, 도 4에 도시한 제2의 실시의 형태의 제조 방법에 관해 설명한다.
도 14A로부터 도 16B에 도시하는 상태까지는, 상술한 제1의 실시의 형태와 마찬가지로 제조할 수 있고, 도 16B에 도시한 바와 같은, 투명 절연막(51B)의 상측 전면에, ITO막(203)이 형성된 상태가 된다.
그리고, 투명 절연막(51B)상에 성막된 ITO막(203)이, 리소그래피에 의해, 소망하는 영역만을 남겨 두고 패터닝됨에 의해, 도 22A에 도시되는 바와 같이, 동일 형상의 하부 전극(53a)이, 통상 화소(2X)와 위상차 화소(2P)의 각각에 형성된다.
그리고, 도 22B에 도시되는 바와 같이, 하부 전극(53a)을 포함하는 투명 절연막(51B)상에, 또한, 투명 절연막(51C)이 소정의 막두께로 형성된다.
다음에, 도 22C에 도시되는 바와 같이, 포토레지스트(231)가, 층간막(81)의 형성 영역에 맞추어서 패터닝된다. 여기서, 패터닝된 포토레지스트(231)의 단면(端面)은, 고온으로 리플로함에 의해, 테이퍼(사면) 형상으로 형성되어 있다.
그리고, 테이퍼(사면) 형상의 포토레지스트(231)에 의거하여 투명 절연막(51C)이 에치백되고, 도 22D에 도시되는 바와 같이, 위상차 화소(2P)의 하부 전극(53a)상에 층간막(81)이 형성된다.
도 22D에 도시되는 상태에서 포토레지스트(231)가 제거된 후는, 상술한 제1의 실시의 형태의 도 17 이후와 같은 공정으로 제조할 수 있기 때문에, 그 설명은 생략한다.
<16. 제9의 실시의 형태의 제조 방법>
다음에, 도 23을 참조하면서, 도 10에 도시한 제9의 실시의 형태의 제조 방법에 관해 설명한다.
도 14A로부터 도 19A에 도시하는 상태까지는, 상술한 제1의 실시의 형태와 마찬가지로 제조할 수 있다. 단, 도 19A와 도 23A를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 도 23A에 도시하는 제9의 실시의 형태에서는, 위상차 화소(2P)에, 하부 전극(53c)이 아니라, 통상 화소(2X)와 동일 형상의 하부 전극(53a)이, 형성되어 있다.
도 23B에 도시되는 바와 같이, 금속재료(209)가 리소그래피에 의해 소망하는 영역을 남겨 두고 패터닝됨에 의해, 접속 배선(124)이 형성됨과 함께, 위상차 화소(2PA)와 위상차 화소(2PB)의 소정의 영역에, 차광막(121)이 형성된다.
도 23B에 도시되는 상태에서 후의 공정은, 상술한 제1의 실시의 형태의 도 20A이후와 마찬가지이기 때문에, 그 설명은 생략한다.
<전자 기기에의 적용례>
본 개시의 기술은, 고체 촬상 소자에의 적용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 개시의 기술은, 디지털 스틸 카메라나 비디오 카메라 등의 촬상 장치나, 촬상 기능을 갖는 휴대 단말 장치나, 화상 판독부에 고체 촬상 소자를 이용한 복사기 등, 화상 취입부(광전변환부)에 고체 촬상 소자를 이용하는 전자 기기 전반에 대해 적용 가능하다. 고체 촬상 소자는, 원칩으로서 형성된 형태라도 좋고, 촬상부와 신호 처리부 또는 광학계가 통합하여 팩키징된 촬상 기능을 갖는 모듈형상의 형태라도 좋다.
도 24는, 본 개시에 관한 전자 기기로서의, 촬상 장치의 구성례를 도시하는 블록도이다.
도 24의 촬상 장치(300)는, 렌즈군 등으로 이루어지는 광학부(301), 도 1의 고체 촬상 소자(1)의 구성이 채용되는 고체 촬상 소자(촬상 디바이스)(302), 및 카메라 신호 처리 회로인 DSP(Digital Signal Processor) 회로(303)를 구비한다. 또한, 촬상 장치(300)는, 프레임 메모리(304), 표시부(305), 기록부(306), 조작부(307), 및 전원부(308)도 구비한다. DSP 회로(303), 프레임 메모리(304), 표시부(305), 기록부(306), 조작부(307) 및 전원부(308)는, 버스 라인(309)을 통하여 상호 접속되어 있다.
광학부(301)는, 피사체로부터의 입사광(상광(像光))을 받아들여 고체 촬상 소자(302)의 촬상면상에 결상한다. 고체 촬상 소자(302)는, 광학부(301)에 의해 촬상면상에 결상된 입사광의 광량을 화소 단위로 전기 신호로 변환하여 화소 신호로서 출력한다. 이 고체 촬상 소자(302)로서, 도 1의 고체 촬상 소자(1), 즉, 위상차 화소(2P)와 통상 화소(2X)를 포함하는 종방향 분광형의 고체 촬상 소자를 이용할 수 있다.
표시부(305)는, 예를 들면, 액정 패널이나 유기 EL(Electro Luminescence) 패널 등의 패널형 표시 장치로 이루어지고, 고체 촬상 소자(302)에서 촬상된 동화 또는 정지화를 표시한다. 기록부(306)는, 고체 촬상 소자(302)에서 촬상된 동화 또는 정지화를, 하드 디스크나 반도체 메모리 등의 기록 매체에 기록한다.
조작부(307)는, 유저에 의한 조작하에, 촬상 장치(300)가 갖는 다양한 기능에 관해 조작 지령을 발한다. 전원부(308)는, DSP 회로(303), 프레임 메모리(304), 표시부(305), 기록부(306) 및 조작부(307)의 동작 전원이 되는 각종의 전원을, 이들 공급 대상에 대해 적절히 공급한다.
상술한 바와 같이, 고체 촬상 소자(302)로서, 상술한 각 실시의 형태에 관한 고체 촬상 소자(1)를 채용함으로써, 공정수의 증가를 피하면서, 위상차 화소를 실현할 수 있다. 따라서, 비디오 카메라나 디지털 스틸 카메라, 나아가서는 휴대 전화기 등의 모바일 기기용 카메라 모듈 등의 촬상 장치(300)에서도, 촬상 화상의 고화질화를 도모할 수 있다.
본 개시의 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다.
상술한 각 실시의 형태에서는, 반도체 기판(12)의 상층에 1층의 유기 광전변환층(유기 광전변환막(52))을 가지며, 반도체 기판(12) 내에 2개의 무기 광전변환층(포토 다이오드(PD1 및 PD2))를 갖는 종방향 분광형의 고체 촬상 소자에 관해 설명하였다.
그러나, 본 개시의 기술은, 반도체 기판(12)의 상층에 2층의 유기 광전변환층을 가지며, 반도체 기판(12) 내에 하나의 무기 광전변환층을 갖는 종방향 분광형의 고체 촬상 소자에 대해서도 마찬가지로 적용 가능하다.
또한, 상술한 각 실시의 형태에서는, 차광 방향을 좌우 방향(수평 방향)으로 하는 위상차 화소(2P)의 예에 관해 설명하였지만, 차광 방향은 이것으로 한정되지 않고, 상하 방향(수직 방향)이나 경사 방향에 대해서도 마찬가지로 적용 가능하다.
또한, 상술한 각 실시의 형태에서는, 유기 광전변환부를 구성하는 상부 전극(53b)이 전 화소 공통으로 전면에 형성되고, 하부 전극(53a)이 화소 단위로 형성되도록 하였지만, 상부 전극(53b)을 화소 단위로 형성하고, 하부 전극(53a)을 전 화소 공통으로 전면에 형성하여도 좋다.
상술한 예에서는, 제1 도전형을 p형, 제2 도전형을 n형으로 하여, 전자를 신호 전하로 한 고체 촬상 소자에 관해 설명하였지만, 본 개시는 정공을 신호 전하로 하는 고체 촬상 소자에도 적용할 수 있다. 즉, 제1 도전형을 n형으로 하고, 제2 도전형을 p형으로 하여, 전술한 각 반도체 영역을 반대의 도전형의 반도체 영역으로 구성할 수 있다.
또한, 본 개시의 기술은, 가시광의 입사광량의 분포를 검지하여 화상으로서 촬상하는 고체 촬상 소자에의 적용으로 한하지 않고, 적외선이나 X선, 또는 입자 등의 입사량의 분포를 화상으로서 촬상하는 고체 촬상 소자나, 광의의 의미로서, 압력이나 정전용량 등, 다른 물리량의 분포를 검지하여 화상으로서 촬상하는 지문 검출 센서 등의 고체 촬상 소자(물리량 분포 검지 장치) 전반에 대해 적용 가능하다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이고 한정되는 것이 아니고, 본 명세서에 기재된 것 이외의 효과가 있어도 좋다.
또한, 본 개시는 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1) 광전변환막과, 그것을 상하로 끼우는 전극으로 이루어지고, 상하의 전극 중의 적어도 일방의 전극이 화소마다 분리된 형상을 가지며, 광입사면측이 되는 반도체 기판의 상방에 배치된 광전변환부를 적어도 갖는 위상차 화소를 포함하고,
상기 광전변환부의 광전변환 영역이, 쌍이 되는 상기 위상차 화소끼리에서 다른 고체 촬상 소자.
(2) 상기 광전변환부의 화소마다 분리된 형상을 갖는 상기 전극의 형상이, 쌍이 되는 상기 위상차 화소끼리에서 다른 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 소자.
(3) 상기 광전변환부의 화소마다 분리된 형상을 갖는 상기 전극은, 화소 내에서 적어도 2개로 분할되어 있는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고체 촬상 소자.
(4) 2개로 분할되어 있는 상기 전극의 하나는, 고정 전위에 접속되어 있는 상기 (3)에 기재된 고체 촬상 소자.
(5) 상기 광전변환부의 화소마다 분리된 형상을 갖는 상기 전극과 상기 광전변환막과의 접촉 위치가, 쌍이 되는 상기 위상차 화소끼리에서 다른 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 소자.
(6) 상기 위상차 화소는, 상기 광전변환부의 상방에, 입사광을 차광하는 차광막을 또한 포함하고,
상기 차광막의 배치가, 쌍이 되는 상기 위상차 화소끼리에서 다른 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 소자.
(7) 상기 차광막은, 광입사면측의 상기 전극과 전기적으로 접속되어 있는 상기 (6)에 기재된 고체 촬상 소자.
(8) 상기 광전변환막은, 녹색의 파장광을 광전변환하는 막인 상기 (1) 내지 (7)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(9) 상기 위상차 화소는, 상기 반도체 기판 내에 무기 광전변환부를 또한 포함하고, 상기 무기 광전변환부는, 적색 및 청색의 파장광을 광전변환하는 상기 (8)에 기재된 고체 촬상 소자.
(10) 상기 광전변환막은, 적색, 녹색, 및 청색의 파장광을 광전변환 가능한 막인 상기 (1) 내지 (9)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(11) 상기 광전변환막의 상방에, 적색, 녹색, 또는 청색의 컬러 필터가 배치되어 있고, 상기 광전변환막은, 상기 컬러 필터를 통과한 광을 광전변환하는 상기 (10)에 기재된 고체 촬상 소자.
(12) 상기 광전변환부의 상방에, 고굴절률층을 또한 포함하는 상기(1) 내지 (11)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(13) 광전변환막과, 그것을 상하로 끼우는 전극으로 이루어지고, 상하의 전극 중의 적어도 일방의 전극이 화소마다 분리된 형상을 가지며, 광입사면측이 되는 반도체 기판의 상방에 배치된 광전변환부를 적어도 갖는 위상차 화소를 형성할 때에, 상기 광전변환부의 광전변환 영역이, 쌍이 되는 상기 위상차 화소끼리에서 다르도록 형성하는 고체 촬상 소자의 제조 방법.
(14) 광전변환막과, 그것을 상하로 끼우는 전극으로 이루어지고, 상하의 전극 중의 적어도 일방의 전극이 화소마다 분리된 형상을 가지며, 광입사면측이 되는 반도체 기판의 상방에 배치된 광전변환부를 적어도 갖는 위상차 화소를 포함하고, 상기 광전변환부의 광전변환 영역이, 쌍이 되는 상기 위상차 화소끼리에서 다른 고체 촬상 소자를 포함하는 전자 기기.
(15) 반도체 기판 내에 형성된 무기 광전변환부와, 유기 광전변환막과, 그것을 상하로 끼우는 전극으로 이루어지고, 상하의 전극 중의 적어도 일방의 전극이 화소마다 분리된 형상을 가지며, 광입사면측이 되는 상기 반도체 기판의 상방에 배치된 유기 광전변환부를 갖는 위상차 화소를 포함하고,
상기 무기 광전변환부의 광전변환 영역이, 쌍이 되는 상기 위상차 화소끼리에서 다른 고체 촬상 소자.
(16) 상기 위상차 화소는, 상기 반도체 기판과 상기 유기 광전변환부와의 사이에, 상기 무기 광전변환부의 일부를 차광하는 차광막을 또한 포함하고, 상기 차광막의 배치가, 쌍이 되는 상기 위상차 화소끼리에서 다른 상기 (15)에 기재된 고체 촬상 소자.
(17) 상기 무기 광전변환부의 형성 위치가, 쌍이 되는 상기 위상차 화소끼리에서 다른 상기 (15)에 기재된 고체 촬상 소자.
(18) 상기 유기 광전변환막은, 녹색의 파장광을 광전변환하는 막인 상기 (15) 내지 (17)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(19) 상기 무기 광전변환부는, 적색 또는 청색의 적어도 하나의 파장광을 광전변환하는 상기 (15) 내지 (18)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(20) 상기 유기 광전변환막은, 적색, 녹색, 및 청색의 파장광을 광전변환 가능한 막인 상기 (15) 내지 (17)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(21) 상기 유기 광전변환막의 상방에, 적색, 녹색, 또는 청색의 컬러 필터가 배치되어 있고, 상기 유기 광전변환막은, 상기 컬러 필터를 통과한 광을 광전변환하는 상기 (20)에 기재된 고체 촬상 소자.
(22) 상기 무기 광전변환부는, 적외광을 광전변환하는 상기 (15) 내지 (17), (20), 및 (21)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(23) 상기 유기 광전변환부의 상방에, 고굴절률층을 또한 포함하는 상기 (15) 내지 (22)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(24) 반도체 기판 내에 형성된 무기 광전변환부와, 유기 광전변환막과, 그것을 상하로 끼우는 전극으로 이루어지고, 상하의 전극 중의 적어도 일방의 전극이 화소마다 분리된 형상을 가지며, 광입사면측이 되는 상기 반도체 기판의 상방에 배치된 유기 광전변환부를 갖는 위상차 화소를 형성할 때에, 상기 무기 광전변환부의 광전변환 영역이, 쌍이 되는 상기 위상차 화소끼리에서 다르도록 형성하는 고체 촬상 소자의 제조 방법.
(25) 반도체 기판 내에 형성된 무기 광전변환부와, 유기 광전변환막과, 그것을 상하로 끼우는 전극으로 이루어지고, 상하의 전극 중의 적어도 일방의 전극이 화소마다 분리된 형상을 가지며, 광입사면측이 되는 상기 반도체 기판의 상방에 배치된 유기 광전변환부를 갖는 위상차 화소를 포함하고, 상기 무기 광전변환부의 광전변환 영역이, 쌍이 되는 상기 위상차 화소끼리에서 다른 고체 촬상 소자를 포함하는 전자 기기.
(26) 제1 및 제2의 위상차 검출 화소를 포함하는 위상차 검출 화소 쌍을 구비하고, 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각의 위상차 검출 화소는, 반도체 기판의 상방에 배치된 제1의 광전변환부 및 상기 반도체 기판 내에 배치된 제2의 광전변환부를 포함하고, 상기 제1의 광전변환부는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 끼워진 제1의 광전변환막를 포함하는 고체 촬상 소자.
(27) 상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 광전변환부의 대부분은, 상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제2의 광전변환부의 좌측 부분의 위에 있고, 상기 제2의 위상차 검출 화소의 상기 광전변환부의 대부분은, 상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제2의 광전변환부의 우측 부분의 위에 있는 상기 (26)에 기재된 고체 촬상 소자.
(28) 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소 중 적어도 하나의 상기 제1의 광전변환부의 2개의 광전변환 영역 사이에 배치된 절연막을 더 구비하는 상기 (26) 및 (27)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(29) 상기 제1의 광전변환부의 상기 2개의 광전변환 영역 중 하나는, 상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제2의 광전변환부의 좌측 부분의 위에 있는 상기 (28)에 기재된 고체 촬상 소자.
(30) 상기 제1의 광전변환막은, 유기 광전변환막을 포함하는 상기 (26) 내지 (29)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(31) 상기 제2의 광전변환부는, 상기 반도체 기판 내에 배치된 무기 광전변환막을 포함하는 상기 (26) 내지 (30)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(32) 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각은, 상기 반도체 기판 내에 위치하고, 상기 제1의 광전변환부로부터 전하를 축적하도록 구성된 플로팅 디퓨전 영역을 포함하는 상기 (26) 내지 (31)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(33) 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각에서 상기 하부 전극의 일부는, 미리 정해진 전위의 반도체 영역에 접속되어 있는 상기 (26) 내지 (32)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(35) 상기 미리 정해진 전위는, 그라운드(GND) 전위인 상기 (34)에 기재된 고체 촬상 소자.
(36) 상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 좌측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 상기 광전변환막과 접촉하고,
상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 우측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 상기 광전변환막과 접촉하지 않고,
상기 제2의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 우측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 상기 광전변환막과 접촉하고,
상기 제2의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 좌측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 상기 광전변환막과 접촉하지 않는 상기 (26), (27) 및/또는 (30) 내지 (32)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(37) 상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 우측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 층간막과 접촉하고,
상기 제2의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 좌측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 층간막과 접촉하는 (36)에 기재된 고체 촬상 소자.
(38) 상기 제2의 광전변환부는 상기 제1의 위상차 검출 화소의 좌측 반분 부분을 차지하고, 상기 제2의 광전변환부는 상기 제2의 위상차 검출 화소의 우측 반분 부분을 차지하는 (26)에 기재된 고체 촬상 소자.
(39) 상기 반도체 기판의 상방에 배치되고 광의 제1의 파장을 광전변환하도록 구성된 제1의 광전변환부 및 상기 반도체 기판 내에 배치되고 광의 제2의 파장을 광전변환하도록 구성된 제2의 광전변환부를 포함하는 화상 생성 화소를 더 포함하고,
상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 상기 제2의 광전변환부는, 상기 화상 생성 화소의 상기 제2의 광전변환부보다 더 작은 상기 (26) 및/또는 (38)에 기재된 고체 촬상 소자.
(40) 복수의 화상 생성 화소 및 복수의 위상차 검출 화소를 더 포함하고, 상기 상부 전극은 상기 복수의 화상 생성 화소 및 상기 복수의 위상차 검출 화소에 공통이고, 상기 하부 전극은 상기 복수의 화상 생성 화소 및 상기 복수의 위상차 검출 화소에 공통이 아닌 상기 (26) 내지 (39)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(41) 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각은, 광의 제3의 파장을 광전변환하도록 구성된 제3의 광전변환부를 포함하고, 상기 제3의 광전변환부는 상기 제2의 광전변환부의 아래에 있는 상기 (26) 내지 (40)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(42) 상기 제1의 광전변환부는 녹색광을 광전변환하고, 상기 제2의 광전변환부는 청색광을 광전변환하고, 상기 제3의 광전변환부는 적색광을 광전변환하는 상기 (26) 내지 (41)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(43) 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소 사이에 배치된 차광막을 더 포함하는 상기 (26) 내지 (42)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.
(44) 상기 차광막은, 상기 제1의 광전변환부에 축적된 전하를 도전성 플러그 및 금속 배선을 통하여 플로팅 디퓨전 영역에 전송하는 상기 (43)에 기재된 고체 촬상 소자.
(45) 제1 및 제2의 위상차 검출 화소를 포함하는 위상차 검출 화소 쌍을 포함하고, 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각의 위상차 검출 화소는, 반도체 기판의 상방에 배치된 제1의 광전변환부 및 상기 반도체 기판 내에 배치된 제2의 광전변환부를 포함하고, 상기 제1의 광전변환부는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 끼워진 제1의 광전변환막를 포함하는 고체 촬상 소자; 및
입사광을 받아들여 상기 고체 촬상 소자의 촬상면상에 결상하는 광학부를 구비하는 전자 기기.
(46) 반도체 기판 내에, 광의 제1의 파장을 광전변환하도록 구성된 복수의 제1의 광전변환부를 형성하고,
상기 반도체 기판 위에, 광의 제2의 파장을 광전변환하도록 구성된 복수의 제2의 광전변환부를 형성하는 고체 촬상 소자의 제조 방법.
다양한 수정, 조합, 하위 조합 및 변경은 관련 기술분야의 기술자의 설계의 요구 및 첨부된 청구항과 그 균등물 범위 내에 있는 다른 요인에 의하여 발생할 수 있음을 이해해야 한다.
1 : 고체 촬상 소자
2 : 화소
2X: 통상 화소
2P: 위상차 화소
3 : 화소 어레이부
12 : 반도체 기판
PD1, PD2 : 포토 다이오드
41 내지 43 : 반도체 영역
52 : 유기 광전변환막
53a : 하부 전극
53b : 상부 전극
53c : 하부 전극
56 : 고굴절률층
57 : 온 칩 렌즈
71 : 하부 전극
81 : 층간막
91 : 유기 광전변환막
92 : 컬러 필터
101 : 차광막
111, 112 : 반도체 영역
121 : 차광막
PD3 : 포토 다이오드
131, 141 : 반도체 영역
300 : 촬상 장치
302 : 고체 촬상 소자

Claims (10)

  1. 제1 및 제2의 위상차 검출 화소를 포함하는 위상차 검출 화소 쌍을 구비하고, 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각의 위상차 검출 화소는, 반도체 기판의 상방에 배치된 제1의 광전변환부 및 상기 반도체 기판 내에 배치된 제2의 광전변환부를 포함하고, 상기 제1의 광전변환부는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 끼워진 제1의 광전변환막를 포함하고,
    상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 광전변환부의 대부분은, 상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제2의 광전변환부의 좌측 부분의 위에 있고, 상기 제2의 위상차 검출 화소의 상기 광전 변환부의 대부분은, 상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제2의 광전변환부의 우측 부분의 위에 있고,
    상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 좌측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 상기 광전변환막과 접촉하고,
    상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 우측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 상기 광전변환막과 접촉하지 않고,
    상기 제2의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 우측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 상기 광전변환막과 접촉하고,
    상기 제2의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 좌측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 상기 광전변환막과 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 우측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 층간막과 접촉하고,
    상기 제2의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 좌측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 층간막과 접촉하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  3. 제1 및 제2의 위상차 검출 화소를 포함하는 위상차 검출 화소 쌍을 구비하고, 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각의 위상차 검출 화소는, 반도체 기판의 상방에 배치된 제1의 광전변환부 및 상기 반도체 기판 내에 배치된 제2의 광전변환부를 포함하고, 상기 제1의 광전변환부는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 끼워진 제1의 광전변환막를 포함하고,
    상기 제2의 광전변환부는 상기 제1의 위상차 검출 화소의 좌측 반분 부분을 차지하고, 상기 제2의 광전변환부는 상기 제2의 위상차 검출 화소의 우측 반분 부분을 차지하고,
    상기 반도체 기판의 상방에 배치되고 광의 제1의 파장을 광전변환하도록 구성된 제1의 광전변환부 및 상기 반도체 기판 내에 배치되고 광의 제2의 파장을 광전변환하도록 구성된 제2의 광전변환부를 포함하는 화상 생성 화소를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 상기 제2의 광전변환부는, 상기 화상 생성 화소의 상기 제2의 광전변환부보다 더 작은 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  4. 제1 및 제2의 위상차 검출 화소를 포함하는 위상차 검출 화소 쌍을 구비하고, 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각의 위상차 검출 화소는, 반도체 기판의 상방에 배치된 제1의 광전변환부 및 상기 반도체 기판 내에 배치된 제2의 광전변환부를 포함하고, 상기 제1의 광전변환부는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 끼워진 제1의 광전변환막를 포함하고,
    상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각은, 광의 제3의 파장을 광전변환하도록 구성된 제3의 광전변환부를 포함하고, 상기 제3의 광전변환부는 상기 제2의 광전변환부의 아래에 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1의 광전변환부는 녹색광을 광전변환하고, 상기 제2의 광전변환부는 청색광을 광전변환하고, 상기 제3의 광전변환부는 적색광을 광전변환하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  6. 제1 및 제2의 위상차 검출 화소를 포함하는 위상차 검출 화소 쌍을 포함하고, 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각의 위상차 검출 화소는, 반도체 기판의 상방에 배치된 제1의 광전변환부 및 상기 반도체 기판 내에 배치된 제2의 광전변환부를 포함하고, 상기 제1의 광전변환부는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 끼워진 제1의 광전변환막를 포함하는 고체 촬상 소자; 및
    입사광을 받아들여 상기 고체 촬상 소자의 촬상면상에 결상하는 광학부를 구비하고,
    상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 광전변환부의 대부분은, 상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제2의 광전변환부의 좌측 부분의 위에 있고, 상기 제2의 위상차 검출 화소의 상기 광전 변환부의 대부분은, 상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제2의 광전변환부의 우측 부분의 위에 있고,
    상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 좌측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 상기 광전변환막과 접촉하고,
    상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 우측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 상기 광전변환막과 접촉하지 않고,
    상기 제2의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 우측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 상기 광전변환막과 접촉하고,
    상기 제2의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 좌측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 상기 광전변환막과 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 우측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 층간막과 접촉하고,
    상기 제2의 위상차 검출 화소의 상기 제1의 광전변환부의 좌측 반분 영역에서, 상기 하부 전극은, 층간막과 접촉하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  8. 제1 및 제2의 위상차 검출 화소를 포함하는 위상차 검출 화소 쌍을 포함하고, 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각의 위상차 검출 화소는, 반도체 기판의 상방에 배치된 제1의 광전변환부 및 상기 반도체 기판 내에 배치된 제2의 광전변환부를 포함하고, 상기 제1의 광전변환부는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 끼워진 제1의 광전변환막를 포함하는 고체 촬상 소자; 및
    입사광을 받아들여 상기 고체 촬상 소자의 촬상면상에 결상하는 광학부를 구비하고,
    상기 제2의 광전변환부는 상기 제1의 위상차 검출 화소의 좌측 반분 부분을 차지하고, 상기 제2의 광전변환부는 상기 제2의 위상차 검출 화소의 우측 반분 부분을 차지하고,
    상기 반도체 기판의 상방에 배치되고 광의 제1의 파장을 광전변환하도록 구성된 제1의 광전변환부 및 상기 반도체 기판 내에 배치되고 광의 제2의 파장을 광전변환하도록 구성된 제2의 광전변환부를 포함하는 화상 생성 화소를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 상기 제2의 광전변환부는, 상기 화상 생성 화소의 상기 제2의 광전변환부보다 더 작은 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  9. 제1 및 제2의 위상차 검출 화소를 포함하는 위상차 검출 화소 쌍을 포함하고, 상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각의 위상차 검출 화소는, 반도체 기판의 상방에 배치된 제1의 광전변환부 및 상기 반도체 기판 내에 배치된 제2의 광전변환부를 포함하고, 상기 제1의 광전변환부는 상부 전극 및 하부 전극 사이에 끼워진 제1의 광전변환막를 포함하는 고체 촬상 소자; 및
    입사광을 받아들여 상기 고체 촬상 소자의 촬상면상에 결상하는 광학부를 구비하고,
    상기 제1 및 제2의 위상차 검출 화소의 각각은, 광의 제3의 파장을 광전변환하도록 구성된 제3의 광전변환부를 포함하고, 상기 제3의 광전변환부는 상기 제2의 광전변환부의 아래에 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1의 광전변환부는 녹색광을 광전변환하고, 상기 제2의 광전변환부는 청색광을 광전변환하고, 상기 제3의 광전변환부는 적색광을 광전변환하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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