TW202133457A - 攝像元件及攝像裝置 - Google Patents

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田中洋志
守屋雄介
重歲卓志
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日商索尼半導體解決方案公司
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Abstract

本發明提高攝像元件之感度。 本發明之攝像元件具備複數個像素及遮光壁。該攝像元件所具備之複數個像素具備配置於半導體基板且對被照射之入射光進行光電轉換的光電轉換部、及將該入射光聚光於該光電轉換部之晶載透鏡。該攝像元件所具備之遮光壁與複數個像素之邊界之該半導體基板相鄰配置，被照射該入射光之側構成為錐形狀之剖面，且遮蔽該入射光。

Description

攝像元件及攝像裝置
本揭示係關於一種攝像元件及攝像裝置。詳細而言，係關於一種配置有產生圖像信號之複數個像素之攝像元件及使用該攝像元件之攝像裝置。
先前，提案有提高光感度之攝像元件。例如，提案有包含以馬賽克狀形成於半導體基板上且進行入射光之光電轉換之光電轉換部、與經該光電轉換部光電轉換之信號之讀出部的固體攝像元件(例如參照專利文獻1)。該固體攝像元件具備透鏡陣列及反射層。該透鏡陣列將入射光聚光於各個光電轉換部。反射層具有反射藉由透鏡陣列聚光於光電轉換部以外之部分之入射光而將之聚光於光電轉換部的功能。
於該先前技術中，光電轉換部形成於構成透鏡陣列之透鏡之正下方之半導體基板上，配置於相對較窄之範圍。反射層構成為自透鏡之端部附近到達光電轉換部之導光路之形狀，構成為自透鏡之端部附近朝向光電轉換部，徑逐漸縮小之剖面形狀。藉由透鏡聚光於光電轉換部以外之部分之入射光係由與導光路之內壁對應之反射層之面反射而被導光至光電轉換部。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開昭61-154283號公報
[發明所欲解決之問題]
於上述先前技術中，有感度之提高不充分之問題。具體而言，根據藉由透鏡聚光於光電轉換部以外之部分之入射光之入射角度，由反射層反射複數次而使之入射至光電轉換部。反射層可由金屬構成。但，由該金屬構成之反射層不將入射光100%反射，而吸收入射光之一部分。因此，若由反射層反射複數次，則入射光被反射層吸收而大幅衰減。如此，於上述先前技術中，有感度未充分提高之問題。
本揭示係鑑於上述之問題點而完成者，目的在於提高攝像元件之感度。 [解決問題之技術手段]
本揭示係為了解決上述問題點而完成者，其第1態樣為一種攝像元件，其具備：複數個像素，其等具備配置於半導體基板且對被照射之入射光進行光電轉換的光電轉換部、及將上述入射光聚光於上述光電轉換部之晶載透鏡；及遮光壁，其與上述複數個像素之邊界之上述半導體基板相鄰配置，被照射上述入射光之側構成為錐形狀之剖面，且遮蔽上述入射光。
又，於該第1態樣中，上述遮光壁亦可構成為以下角度之錐形狀之剖面，上述角度係基於上述遮光壁自身距上述半導體基板之高度及其自身之寬度、以及上述像素中上述半導體基板被照射上述入射光之面即受光面之寬度者。
又，於該第1態樣中，上述遮光壁亦可構成為以下仰角之錐形狀，上述仰角係基於包含使上述遮光壁自身之寬度之1/2與上述受光面之寬度對應於底邊而自上述錐之頂點垂下至上述半導體基板之垂線的三角形之反正切函數者。
又，於該第1態樣中，上述遮光壁亦可構成為具有上述錐形狀之三角形之剖面。
又，於該第1態樣中，上述複數個像素亦可各自具備透過上述經聚光之入射光中特定波長之入射光的彩色濾光片。
又，於該第1態樣中，上述遮光壁亦可構成為圍繞上述彩色濾光片之形狀。
又，於該第1態樣中，上述遮光壁亦可藉由反射上述入射光而遮光。
又，於該第1態樣中，上述遮光壁亦可由金屬構成。
又，於該第1態樣中，上述遮光壁亦可藉由對配置於上表面之錐形狀之剖面之掩模進行蝕刻、將上述掩模之形狀予以轉印而形成。
又，於該第1態樣中，上述遮光壁亦可於上述上表面配置藉由利用電漿之蝕刻予以回蝕而形成為上述錐形狀之剖面的上述掩模。
又，本揭示之第2態樣為一種攝像裝置，其具備：複數個像素，其等具備配置於半導體基板且對被照射之入射光進行光電轉換的光電轉換部、及將上述入射光聚光於上述光電轉換部之晶載透鏡；遮光壁，其與上述複數個像素之邊界之上述半導體基板相鄰配置，被照射上述入射光之側構成為錐形狀之剖面，且遮蔽上述入射光；及處理電路，其對基於上述光電轉換而產生之圖像信號進行處理。
根據本揭示之態樣，發揮使入射至像素之邊界附近之入射光入射至遮光壁之錐形狀之部分的作用。假設入射至像素之邊界附近之入射光於遮光壁之錐形狀之部分反射。
接著，參照圖式說明用以實施本揭示之形態(以下稱為實施形態)。於以下圖式中，對相同或類似之部分附註相同或類似之符號。又，按以下順序進行實施形態之說明。 1.第1實施形態 2.第2實施形態 3.第3實施形態 4.第4實施形態 5.對相機之應用例
＜1.第1實施形態＞ [攝像元件之構成] 圖1係顯示本揭示之實施形態之攝像元件之構成例之圖。同圖之攝像元件1具備像素陣列部10、垂直驅動部20、行信號處理部30、及控制部40。
像素陣列部10係2維點陣狀配置像素100而構成者。此處，像素100為產生與照射之光相應之圖像信號者。該像素100具有產生與照射之光相應之電荷之光電轉換部。又，像素100進而具有像素電路。該像素電路產生基於藉由光電轉換部產生之電荷的圖像信號。圖像信號之產生係藉由利用後述之垂直驅動部20產生之控制信號而控制。於像素陣列部10，以XY矩陣狀配置有信號線11及12。信號線11係傳遞像素100中之像素電路之控制信號之信號線，對像素陣列部10之每一列配置，且對配置於各列之像素100共通地配線。信號線12係傳遞藉由像素100之像素電路產生之圖像信號之信號線，對像素陣列部10之每一行配置，且對配置於各行之像素100共通地配線。該等光電轉換部及像素電路形成於半導體基板。
垂直驅動部20係產生像素100之像素電路之控制信號者。該垂直驅動部20將產生之控制信號經由同圖之信號線11傳遞至像素100。行信號處理部30係處理藉由像素100產生之圖像信號者。該行信號處理部30進行經由同圖之信號線12自像素100傳遞之圖像信號之處理。行信號處理部30中之處理，相當於例如將像素100中產生之類比圖像信號轉換成數位圖像信號之類比數位轉換。藉由行信號處理部30處理後之圖像信號作為攝像元件1之圖像信號輸出。控制部40為控制攝像元件1之全體者。該控制部40藉由產生控制垂直驅動部20及行信號處理部30之控制信號並輸出，而進行攝像元件1之控制。藉由控制部40產生之控制信號，分別藉由信號線41及42傳遞至垂直驅動部20及行信號處理部30。另，行信號處理部30為申請專利範圍所記載之處理電路之一例。
[像素之構成] 圖2係顯示本揭示之第1實施形態之像素之構成例之圖。同圖係顯示攝像元件1之像素100之構成例之剖視圖。同圖之像素100具備半導體基板110、配線區域120、分離部130、絕緣膜131、彩色濾光片140、遮光壁150、及晶載透鏡160。
半導體基板110係配置有像素100之光電轉換部或像素電路等之元件之擴散區域之半導體基板。光電轉換部等之元件在形成於半導體基板110之井區域配置。為方便起見，假設同圖之半導體基板110為構成於p型井區域者。藉由於該p型井區域形成n型半導體區域，可配置元件之擴散區域。同圖中，以光電轉換部101為例予以記載。同圖之光電轉換部101由n型半導體區域111構成。具體而言，藉由n型半導體區域111與周圍之p型井區域之pn接合而構成之光電二極體相當於光電轉換部101。
配線區域120係配置於半導體基板110之正面側且形成有對形成於半導體基板110之元件傳遞信號之配線的區域。同圖之配線區域120具備配線層122及絕緣層121。配線層122係對元件等傳遞信號之配線。該配線層122可由銅(Cu)或鎢(W)等金屬構成。絕緣層121係將配線層122絕緣者。該絕緣層121可由氧化矽(SiO2 )或氮化矽(SiN)等絕緣物構成。
分離部130係配置於像素100之邊界之半導體基板110且分離像素100彼此者。同圖之分離部130構成為圍繞像素100之半導體基板110之形狀，而將像素100彼此電性分離。藉此，可防止自相鄰之像素100流入電荷，可減少雜訊之產生。同圖之分離部130可藉由在形成於半導體基板110之槽配置SiO2 或SiN等絕緣物而構成。
絕緣膜131係將半導體基板110之背面側絕緣之膜。該絕緣膜131可由SiO2 或SiN等絕緣物構成。又，絕緣膜131保護半導體基板110之背面側。另，絕緣膜131可與分離部130同時形成。具體而言，於半導體基板110形成上述槽，於包含槽之內部之半導體基板110之背面側配置SiO2 等之膜。藉此，可形成絕緣膜131及分離部130。形成該分離部130時，有於分離部130之中央部形成空隙132之情形。
彩色濾光片140係透過入射光中特定波長之入射光之光學濾光片。作為彩色濾光片140，可使用例如透過紅色光、綠色光及藍色光之彩色濾光片。於像素100，可配置與該等3個波長之任一者對應之彩色濾光片140。
晶載透鏡160係將入射光聚光之透鏡。該晶載透鏡160構成為半球形狀且將入射光聚光於光電轉換部101。晶載透鏡160可由SiN等無機材料或丙烯酸樹脂等有機材料構成。另，構成晶載透鏡160之半球形狀之透鏡部之下層區域構成保護像素100之背面之保護膜。該保護膜進而進行形成有晶載透鏡160之面之平坦化。
遮光壁150係遮蔽入射光者。該遮光壁150與像素100之邊界之半導體基板110相鄰配置，遮蔽通過相鄰之像素100傾斜入射之入射光。藉此，可防止串擾。此處，串擾意指受到透過自身之像素100之晶載透鏡160或彩色濾光片140以外之晶載透鏡160等之入射光之影響而於圖像信號混入雜訊的現象。遮光壁150構成為圍繞像素100之形狀，而遮蔽來自相鄰之像素100之入射光。同圖之遮光壁150介隔絕緣膜131與半導體基板110相鄰配置。又，同圖之遮光壁150與彩色濾光片140配置於同層，構成為圍繞彩色濾光片140之形狀。
遮光壁150可藉由反射來自相鄰之像素100之入射光而進行遮光。此種遮光壁150可由W或鈦(Ti)等金屬構成。該情形時，遮光壁150較佳由入射光之反射係數較高且吸收係數較低之構件構成。這是因為可增加由遮光壁150反射之入射光，且於將反射光導向光電轉換部之情形時可提高感度。
遮光壁150可構成為與彩色濾光片140之膜厚大致相同之高度。又，亦可將遮光壁150構成為與彩色濾光片140及晶載透鏡160下層之保護膜之膜厚大致相同之高度。又，遮光壁150較佳構成為例如50 nm以上之寬度。這是因為遮光壁150之寬度若較窄，則透過遮光壁150入射至相鄰之像素100之入射光增加。
又，可將遮光壁150之上部構成為錐形狀之剖面。即，遮光壁150之剖面之被照射入射光之側構成為錐形狀。藉由該錐形狀之斜面，將入射至像素100之邊界附近之入射光予以反射而入射至半導體基板110之光電轉換部101。藉此，可進而提高感度。又，由於來自遮光壁150之反射光不會前往像素100之外部，故可防止眩光之產生。
[遮光壁之構成] 圖3係顯示本揭示之第1實施形態之遮光之一例之圖。同圖係顯示利用遮光壁150遮蔽入射光之一例之圖，且係簡化顯示像素100之剖面之圖。於同圖中，省略與半導體基板110相鄰之絕緣膜131之記載。
同圖之A係顯示利用遮光壁150反射入射光之情況之圖。像素100之入射光藉由晶載透鏡160而聚光於像素100之中央部之半導體基板110。另一方面，於入射光入射至像素100之邊界之晶載透鏡160之凹谷間等之情形時，入射光之一部分未被聚光而直進，到達遮光壁150。於遮光壁150之上部為平坦形狀之情形時，朝遠離像素100之方向反射入射光，感度降低。因此，藉由將遮光壁150之上部構成為錐形狀，可朝半導體基板110之方向反射入射至像素100之邊界附近之入射光。具體而言，藉由遮光壁150之錐形狀之斜面151而朝半導體基板110之方向反射入射至像素100之邊界附近之入射光。藉此，可使入射至像素100之邊界附近並到達遮光壁150之入射光有助於光電轉換。
同圖中之A之虛線係顯示於與相鄰之晶載透鏡之間具有平坦面之晶載透鏡161之例者。於此種形狀之晶載透鏡161中，發揮更顯著之效果。這是因為由於來自相鄰之晶載透鏡之間之平坦面之入射光較多，故藉由將來自該平坦部之入射光反射至半導體基板110之光電轉換部101而可獲得較高之感度之故。
同圖中之A之箭頭表示由遮光壁150反射之入射光。其中實線箭頭係表示由遮光壁150之錐形狀之斜面151反射而到達半導體基板110之入射光401者。如此，於錐形狀之相對之斜面151所成之角度相對較小之情形時，反射光直接入射至半導體基板110。於該情形時，可使因遮光壁150而衰減之入射光除外之入射光入射至半導體基板110。另，因遮光壁150而衰減之入射光意指透過遮光壁150之入射光及被遮光壁150吸收之入射光。
另一方面，如藉由虛線記載之遮光壁150，於錐形狀之相對之斜面151所成之角度相對較大之情形時，反射光到達像素100之相反側之邊界之遮光壁150。同圖中之A之1點鏈線之箭頭係表示錐形狀之相對之斜面151所成之角相對較大之情形之入射光402者。入射光402由遮光壁150之斜面151反射後被另一遮光壁150之側面反射而入射至半導體基板110。於該情形時，入射光因遮光壁150而衰減2次，通往半導體基板110之入射光減少。因此，感度未充分提高。為了進一步提高感度，必須藉由遮光壁150之斜面151之1次反射使入射光到達半導體基板110。
同圖中之B係顯示遮光壁150之錐形狀之角度之例之圖。於同圖中之B，h及w分別表示遮光壁150之高度及剖面之寬度。d表示像素100之受光面之半導體基板110部分之寬度。該d相當於受光面中遮光壁150之開口部之寬度。遮光壁150之錐形狀之角度可藉由斜面151之自半導體基板110之面之仰角θ表示。為了使由遮光壁150之斜面151反射之入射光直接入射至半導體基板110，必須構成為較由遮光壁150之頂點反射之入射光到達對向之遮光壁150之下端之角度更大之傾斜角的斜面151。
於同圖中之B，包含遮光壁150之頂點A、自該頂點A垂下至半導體基板110之面之點B及對向之遮光壁150與半導體基板110相接之點C的三角形之點C之角度ϕ，於將底邊之長度設為b時可如下表示。
Figure 02_image001
此處，b=w/2+d。 用以獲得該角度ϕ之仰角θ可如下表示。
Figure 02_image003
藉由使遮光壁150之錐形狀之斜面151之仰角大於該θ，可將於斜面151中反射之入射光反射至半導體基板110。
另，於同圖中，雖省略半導體基板110之背面側之絕緣膜131，但遮光壁150之高度h可設為包含絕緣膜131之厚度之值。
藉由具體之數值進行說明。於遮光壁150之寬度(w)及高度(h)分別為120 nm及300 nm，像素100之受光面之寬度(d)為1500 nm，絕緣膜131之厚度為100 nm之情形時，仰角θ為大致52度。藉由配置具有以大於該仰角θ之角度構成之斜面151之遮光壁150，可防止入射光被遮光壁150反射2次以上。
如此，藉由以基於遮光壁150之高度及遮光壁150之寬度與受光面之寬度的角度之錐形狀構成遮光壁150之上部，可防止入射至像素100之邊界附近之入射光被遮光壁150反射2次以上。可提高像素100之感度。
[攝像元件之製造方法] 圖4及5係顯示本揭示之第1實施形態之攝像元件之製造方法之一例之圖。圖4及5係顯示攝像元件1之遮光壁150之製造步驟之一例之圖。另，關於攝像元件1之遮光壁150以外之部分，可適用周知之製造方法。
首先，形成擴散區域，於正面形成配線區域120，且於背面配置有分離部130及絕緣膜131之半導體基板110之背面側依序積層後述之成為蝕刻擋止層之Ti膜301、遮光壁150之材料膜302及硬掩模之材料膜303。對遮光壁150之材料膜302，可使用W膜。對硬掩模之材料膜303，可使用SiN膜。又，該等膜之成膜可藉由例如CVD(Chemical Vapor Deposition：化學氣相沈積)等進行。接著，於配置遮光壁150之區域以外之區域配置具有開口部306之抗蝕劑305(圖4中之A)。
接著，將抗蝕劑305作為掩模使用，蝕刻材料膜302及303。此可藉由使用乾式蝕刻之異向性蝕刻進行。例如使用六氟化硫(SF6 )及三氟化甲烷(CHF3 )作為蝕刻氣體進行蝕刻。此時，Ti膜301作為蝕刻擋止層發揮作用(圖4中之B)。
接著，去除抗蝕劑305。此可藉由例如利用氧氣(O2 )之灰化而進行(圖4中之C)。
接著，將材料膜303之上表面蝕刻成錐形狀而形成硬掩模304。此可藉由使用乾式蝕刻之回蝕而進行。例如，使用氬氣(Ar)及四氟化碳(CF4 )作為蝕刻氣體進行蝕刻。該蝕刻中之蝕刻率存在角度依存性，相較於材料膜303之剖面之中央部，端部(角部)更快被蝕刻。因此，可如同圖所示，形成具有錐形狀之上部之硬掩模304(圖5中之D)。藉由該步驟，可將形成為錐形狀之剖面之硬掩模304配置於材料膜302之上表面。另，硬掩模304為申請專利範圍所記載之掩模之一例。
接著，進行硬掩模304及材料膜302之蝕刻。此可藉由使用乾式蝕刻之異向性蝕刻進行。例如使用SF6 及CHF3 作為蝕刻氣體進行蝕刻。藉由該異向性蝕刻，可將硬掩模304之形狀轉印至材料膜302。可形成具有斜面151之遮光壁150(圖5中之E)。另，藉由調整硬掩模304及材料膜302之選擇比，可調整斜面151之角度。例如，藉由使用材料膜302之蝕刻率較硬掩模304快之蝕刻氣體，可形成仰角較硬掩模304大之斜面151。
最後，去除遮光壁150之下部以外之Ti膜301。此可藉由蝕刻Ti膜301而進行。具體而言，使用氯氣(Cl2 )作為蝕刻氣體進行蝕刻。藉此，可去除遮光壁150之下部以外之Ti膜301(圖5中之F)。藉由以上說明之步驟，可製造於下層配置有Ti膜301(圖2中未圖示)之遮光壁150。
另，圖2中說明之攝像元件1構成為於半導體基板110之背面側照射入射光之背照式之攝像元件，但亦可構成為於半導體基板110之正面側照射入射光之前照式之攝像元件。
如以上說明，本揭示之第1實施形態之攝像元件1於像素100之邊界配置被照射入射光之側構成為錐形狀之遮光壁150，而將入射至像素100之邊界附近之入射光反射至半導體基板110。藉由調整構成該遮光壁150之錐形狀之斜面151之角度而將像素100之邊界附近之入射光之反射次數限制為1次，可提高像素100之感度。
＜2.第2實施形態＞ 上述第1實施形態之攝像元件1使用剖面中之頂點為尖形之錐形狀之遮光壁150。與此相對，本揭示之第2實施形態之攝像元件1與上述第1實施形態之不同點為，使用不同形狀之遮光壁150。
[遮光壁之構成] 圖6係顯示本揭示之第2實施形態之遮光壁之構成例之圖。同圖係表示遮光壁150之構成例之剖視圖。
同圖中之A係顯示配置有構成為平坦面之錐形狀之頂部152之遮光壁150者。又，同圖中之B係顯示配置有構成為曲面之錐形狀之頂部153之遮光壁150者。根據遮光壁150之製造方法，有無法形成為如圖2所示之尖形之頂部之情形。此種情形時，亦可藉由於遮光壁150之上部形成斜面151，而將入射至像素100之邊界附近之入射光反射至半導體基板110。例如，藉由將頂部152及153之區域構成為遮光壁150之寬度之10%之大小，可將入射至像素100之邊界附近之入射光之大部分反射至半導體基板110。又，於將頂部152及153之區域構成為遮光壁150之寬度之5%之大小之情形時，可將更多之入射光之大部分反射至半導體基板110，可提高感度。
同圖中之C係顯示具有剖面為曲面形狀之底部154之遮光壁150者。於此種形狀之遮光壁150中，必須以使入射光入射至底部154之端部之角度構成斜面151。具體而言，將圖3中之B所說明之像素100之受光面之寬度d修正為距底部154之端部之寬度。
[遮光壁之另一構成] 圖7係顯示本揭示之第2實施形態之遮光壁之另一構成例之圖。同圖係顯示遮光壁150之構成例之剖視圖。
同圖中之A係顯示構成為三角形之剖面之遮光壁150者。該遮光壁150係將斜面151伸展至絕緣膜131之表面而構成者。於遮光壁150之高度相對較低之情形時，可使用此種形狀之遮光壁150。較佳如上所述將遮光壁150之寬度構成為50 nm以上。這是因為減少遮光壁150之頂部附近之入射光之透過之故。
同圖中之B係顯示底部擴展之形狀之遮光壁150者。又，同圖中之C係顯示底部縮窄之形狀之遮光壁150者。任一遮光壁150之情形，皆可藉由構成為具有基於遮光壁150之高度及寬度與像素部100之受光面之寬度的角度之斜面151，而提高像素100之感度。
由於除此以外之攝像元件1之構成與本揭示之第1實施形態中說明之攝像元件1之構成同樣，故省略說明。
如以上說明，本揭示之第2實施形態之攝像元件1於使用頂部之形狀等不同之遮光壁150之情形，亦可將入射光反射至半導體基板110。
＜3.第3實施形態＞ 上述第1實施形態之攝像元件1於像素100配置有彩色濾光片140。與此相對，本揭示之第3實施形態之攝像元件1與上述第1實施形態之不同點為，省略像素100之彩色濾光片140。
[像素之構成] 圖8係顯示本揭示之第3實施形態之像素之構成例之圖。同圖係與圖2同樣顯示像素100之構成例之圖。與圖2之像素100之不同點為，省略彩色濾光片140。
同圖之像素100產生單色之圖像信號。因此，省略彩色濾光片140。同圖之晶載透鏡160之下層之保護膜部分與絕緣膜131相鄰配置。同圖之遮光壁150配置於該晶載透鏡160之下層之保護膜部分，構成為圍繞該保護膜部分之形狀。藉由該遮光壁150，可將入射至像素100之邊界附近之入射光反射至半導體基板110。
由於除此以外之攝像元件1之構成與本揭示之第1實施形態中說明之攝像元件1之構成同樣，故省略說明。
如以上說明，本揭示之第3實施形態之攝像元件1可省略彩色濾光片140並提高產生單色之圖像信號之像素100之感度。
＜4.第4實施形態＞ 上述第1實施形態之攝像元件1於像素100之邊界之晶載透鏡160之端部附近配置有遮光壁150。與此相對，本揭示之第4實施形態之攝像元件1與上述第1實施形態之不同點為，將晶載透鏡160配置於偏移之位置。
[像素之構成] 圖9係顯示本揭示之第4實施形態之像素之構成例之圖。同圖係與圖2同樣顯示像素100之構成例之圖。與圖2之像素100之不同點為，晶載透鏡160配置於相對於像素100之中心偏移之位置。
同圖之像素100係顯示配置於圖1中說明之像素陣列部10之周緣部之像素100者。在配置於像素陣列部10之中央部之像素100，入射光大致垂直地入射。與此相對，對配置於像素陣列部10之周緣部之像素100，入射光傾斜入射。因此，如同圖所示，藉由將晶載透鏡160自像素100之中心偏移而配置，可使傾斜入射之入射光聚光於自身之像素100之光電轉換部101。此種晶載透鏡160等之位置修正稱為光瞳修正。
同圖之遮光壁150可配置於晶載透鏡160之端部附近。具體而言，可於斜面151為晶載透鏡160之端部附近之位置配置遮光壁150。藉此，可將入射至晶載透鏡160之端部附近之入射光反射至半導體基板110。
由於除此以外之攝像元件1之構成與本揭示之第1實施形態中說明之攝像元件1之構成同樣，故省略說明。
如以上說明，本揭示之第4實施形態之攝像元件1可提高進行光瞳修正之像素100之感度。
＜5.對相機之應用例＞ 本揭示之技術(本技術)可應用於各種產品。例如，本技術亦可作為搭載於相機等攝像裝置之攝像元件而實現。
圖10係顯示可適用本技術之攝像裝置之一例即相機之概略構成例之方塊圖。同圖之相機1000具備透鏡1001、攝像元件1002、攝像控制部1003、透鏡驅動部1004、圖像處理部1005、操作輸入部1006、訊框記憶體1007、顯示部1008、及記錄部1009。
透鏡1001為相機1000之攝像透鏡。該透鏡1001將來自被攝體之光聚光，使之入射至後述之攝像元件1002而使被攝體成像。
攝像元件1002係拍攝藉由透鏡1001聚光之來自被攝體之光的半導體元件。該攝像元件1002產生與照射之光相應之類比之圖像信號，且轉換成數位之圖像信號並輸出。
攝像控制部1003係控制攝像元件1002中之攝像者。該攝像控制部1003藉由產生控制信號並輸出至攝像元件1002，而進行攝像元件1002之控制。又，攝像控制部1003可基於自攝像元件1002輸出之圖像信號，進行相機1000之自動聚焦。此處，自動聚焦意指檢測透鏡1001之焦點位置，且自動調整之系統。作為該自動聚焦，可使用藉由配置於攝像元件1002之相位差像素檢測像面相位差而檢測焦點位置之方式(像面相位差自動聚焦)。又，亦可適用將圖像之對比度最高之位置作為焦點位置檢測之方式(對比度自動聚焦)。攝像控制部1003基於檢測出之焦點位置經由透鏡驅動部1004調整透鏡1001之位置，而進行自動聚焦。另，攝像控制部1003可藉由例如搭載有韌體之DSP(Digital Signal Processor：數位訊號處理器)構成。
透鏡驅動部1004係基於攝像控制部1003之控制，驅動透鏡1001者。該透鏡驅動部1004可藉由使用內置之馬達變更透鏡1001之位置而驅動透鏡1001。
圖像處理部1005係處理藉由攝像元件1002產生之圖像信號者。該處理相當於例如產生每一像素之對應於紅色、綠色及藍色之圖像信號中不足之色之圖像信號的去馬賽克、去除圖像信號之雜訊之降噪及圖像信號之編碼化等。圖像處理部1005可藉由例如搭載有韌體之微電腦構成。
操作輸入部1006係受理來自相機1000之使用者之操作輸入者。對該操作輸入部1006，可使用例如按鈕或觸控面板。藉由操作輸入部1006受理之操作輸入被傳遞至攝像控制部1003或圖像處理部1005。其後，啟動與操作輸入相應之處理，例如拍攝被攝體等處理。
訊框記憶體1007係記憶1畫面量之圖像信號即訊框之記憶體。該訊框記憶體1007藉由圖像處理部1005控制，進行圖像處理過程中之訊框之保持。
顯示部1008係顯示藉由圖像處理部1005處理後之圖像者。對該顯示部1008，可使用例如液晶面板。
記錄部1009係記錄藉由圖像處理部1005處理後之圖像者。對該記錄部1009，可使用例如記憶卡或硬碟。
以上，已對可應用本揭示之相機進行說明。本技術可適用於以上說明之構成中之攝像元件1002。具體而言，圖1中說明之攝像元件1可適用於攝像元件1002。藉由對攝像元件1002適用攝像元件1，可提高感度。即便於低照度之環境下，亦可獲得清晰之圖像。另，圖像處理部1005係申請專利範圍所記載之處理電路之一例。相機1000係申請專利範圍所記載之攝像裝置之一例。
另，第2實施形態之像素100之構成可與其他實施形態組合。具體而言，圖6及7之遮光壁150之形狀可適用於圖8及9之遮光壁150。
又，第3實施形態之像素100之構成可與其他實施形態組合。具體而言，可於圖9之像素100中省略彩色濾光片140。
又，第4實施形態之像素100之構成可與其他實施形態組合。具體而言，可於圖8之像素100中進行光瞳修正。
最後，上述之各實施形態之說明為本揭示之一例，本揭示未限定於上述實施形態。因此，除上述之各實施形態以外，只要於不脫離本揭示之技術思想之範圍內，當然可根據設計等進行各種變更。
又，本說明書所記載之效果僅為例示而非限定者。又，亦可有其他效果。
又，上述實施形態中之圖式為模式性者，各部之尺寸比例等未必與實物一致。又，當然亦包含圖式相互間彼此之尺寸關係或比例不同之部分。
另，本技術亦可採用如下之構成。 (1)一種攝像元件，其具備： 複數個像素，其等具備配置於半導體基板且對被照射之入射光進行光電轉換的光電轉換部、及將上述入射光聚光於上述光電轉換部之晶載透鏡；及 遮光壁，其與上述複數個像素之邊界之上述半導體基板相鄰配置，被照射上述入射光之側構成為錐形狀之剖面，且遮蔽上述入射光。 (2)如上述(1)之攝像元件，其中上述遮光壁構成為以下角度之錐形狀之剖面，上述角度係基於上述遮光壁自身距上述半導體基板之高度及其自身之寬度、以及上述像素中上述半導體基板被照射上述入射光之面即受光面之寬度者。 (3)如上述(2)之攝像元件，其中上述遮光壁構成為以下仰角之錐形狀，上述仰角係基於包含使上述遮光壁自身之寬度之1/2與上述受光面之寬度對應於底邊而自上述錐之頂點垂下至上述半導體基板之垂線的三角形之反正切函數者。 (4)如上述(1)至(3)中任一項之攝像元件，其中上述遮光壁構成為具有上述錐形狀之三角形之剖面。 (5)如上述(1)至(4)中任一項之攝像元件，其中上述複數個像素各自具備透過上述經聚光之入射光中特定波長之入射光的彩色濾光片。 (6)如上述(5)之攝像元件，其中上述遮光壁構成為圍繞上述彩色濾光片之形狀。 (7)如上述(1)至(6)中任一項之攝像元件，其中上述遮光壁藉由反射上述入射光而遮光。 (8)如上述(7)之攝像元件，其中上述遮光壁由金屬構成。 (9)如上述(1)至(8)中任一項之攝像元件，其中上述遮光壁係藉由對配置於上表面之錐形狀剖面之掩模進行蝕刻、將上述掩模之形狀予以轉印而形成。 (10)如上述(9)之攝像元件，其中上述遮光壁於上述上表面經配置藉由利用電漿之蝕刻予以回蝕而形成為上述錐形狀剖面的上述掩模。 (11)一種攝像裝置，其具備： 複數個像素，其等具備配置於半導體基板且對被照射之入射光進行光電轉換的光電轉換部、及將上述入射光聚光於上述光電轉換部之晶載透鏡； 遮光壁，其與上述複數個像素之邊界之上述半導體基板相鄰配置，被照射上述入射光之側構成為錐形狀之剖面，且遮蔽上述入射光；及 處理電路，其對基於上述光電轉換而產生之圖像信號進行處理。
1:攝像元件 10:像素陣列部 11:信號線 12:信號線 20:垂直驅動部 30:行信號處理部 40:控制部 41:信號線 42:信號線 100:像素 101:光電轉換部 110:半導體基板 111:n型半導體區域 120:配線區域 121:絕緣層 122:配線層 130:分離部 131:絕緣膜 132:空隙 140:彩色濾光片 150:遮光壁 151:斜面 152:頂部 153:頂部 154:底部 160:晶載透鏡 161:晶載透鏡 301:Ti膜 302:材料膜 303:材料膜 304:硬掩模 305:抗蝕劑 306:開口部 401:入射光 402:入射光 1000:相機 1001:透鏡 1002:攝像元件 1003:攝像控制部 1004:透鏡驅動部 1005:圖像處理部 1006:操作輸入部 1007:訊框記憶體 1008:顯示部 1009:記錄部 A:頂點 B:點 C:點 d:寬度 h:高度 w:寬度 θ:仰角 ϕ:角度
圖1係顯示本揭示之實施形態之攝像元件之構成例之圖。 圖2係顯示本揭示之第1實施形態之像素之構成例之圖。 圖3A、B係顯示本揭示之第1實施形態之遮光之一例之圖。 圖4A、B、C係顯示本揭示之第1實施形態之攝像元件之製造方法之一例之圖。 圖5D、E、F係顯示本揭示之第1實施形態之攝像元件之製造方法之一例之圖。 圖6A、B、C係顯示本揭示之第2實施形態之遮光壁之構成例之圖。 圖7A、B、C係顯示本揭示之第2實施形態之遮光壁之另一構成例之圖。 圖8係顯示本揭示之第3實施形態之像素之構成例之圖。 圖9係顯示本揭示之第4實施形態之像素之構成例之圖。 圖10係顯示可適用本技術之攝像裝置之一例即相機之概略構成例之方塊圖。
100:像素
101:光電轉換部
110:半導體基板
111:n型半導體區域
120:配線區域
121:絕緣層
122:配線層
130:分離部
131:絕緣膜
132:空隙
140:彩色濾光片
150:遮光壁
160:晶載透鏡

Claims (11)

  1. 一種攝像元件，其具備： 複數個像素，其等具備配置於半導體基板且對被照射之入射光進行光電轉換的光電轉換部、及將上述入射光聚光於上述光電轉換部之晶載透鏡；及 遮光壁，其與上述複數個像素之邊界之上述半導體基板相鄰配置，被照射上述入射光之側構成為錐形狀之剖面，且遮蔽上述入射光。
  2. 如請求項1之攝像元件，其中上述遮光壁構成為以下角度之錐形狀之剖面，上述角度係基於上述遮光壁自身距上述半導體基板之高度及其自身之寬度、以及上述像素中上述半導體基板被照射上述入射光之面即受光面之寬度者。
  3. 如請求項2之攝像元件，其中上述遮光壁構成為以下仰角之錐形狀，上述仰角係基於包含使上述遮光壁自身之寬度之1/2與上述受光面之寬度對應於底邊而自上述錐之頂點垂下至上述半導體基板之垂線的三角形之反正切函數者。
  4. 如請求項1之攝像元件，其中上述遮光壁構成為具有上述錐形狀之三角形之剖面。
  5. 如請求項1之攝像元件，其中上述複數個像素各自具備透過上述經聚光之入射光中特定波長之入射光的彩色濾光片。
  6. 如請求項5之攝像元件，其中上述遮光壁構成為圍繞上述彩色濾光片之形狀。
  7. 如請求項1之攝像元件，其中上述遮光壁藉由反射上述入射光而遮光。
  8. 如請求項7之攝像元件，其中上述遮光壁由金屬構成。
  9. 如請求項1之攝像元件，其中上述遮光壁係藉由對配置於上表面之錐形狀剖面之掩模進行蝕刻、將上述掩模之形狀予以轉印而形成。
  10. 如請求項9之攝像元件，其中上述遮光壁於上述上表面經配置藉由利用電漿之蝕刻予以回蝕而形成為上述錐形狀剖面的上述掩模。
  11. 一種攝像裝置，其具備： 複數個像素，其等具備配置於半導體基板且對被照射之入射光進行光電轉換的光電轉換部、及將上述入射光聚光於上述光電轉換部之晶載透鏡； 遮光壁，其與上述複數個像素之邊界之上述半導體基板相鄰配置，被照射上述入射光之側構成為錐形狀之剖面，且遮蔽上述入射光；及 處理電路，其對基於上述光電轉換而產生之圖像信號進行處理。
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