WO2016009681A1 - 固体撮像装置および撮像装置 - Google Patents

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light
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Definitions

  • the present invention relates to a solid-state imaging device and an imaging device having a structure in which a plurality of substrates are overlapped.
  • Patent Document 1 in a conventional solid-state imaging device having an image plane phase difference AF function, a photoelectric conversion unit for obtaining an imaging signal and a photoelectric conversion for obtaining a focus detection signal Are formed on the same substrate.
  • this structure since the number of photoelectric conversion units for obtaining an imaging signal is limited, the resolution of the captured image is reduced.
  • Patent Document 2 discloses a structure in which a substrate having a photoelectric conversion unit for obtaining an imaging signal and a substrate having a photoelectric conversion unit for obtaining a focus detection signal are stacked.
  • the photoelectric conversion unit for obtaining the focus detection signal does not limit the number of photoelectric conversion units for obtaining the imaging signal, it is possible to prevent the resolution of the captured image from being lowered.
  • a focus detection signal is obtained from a microlens arranged on a surface facing the imaging lens among the surfaces of the substrate having a photoelectric conversion unit for obtaining an imaging signal.
  • the distance to the photoelectric conversion unit becomes longer. For this reason, before the light reaches the photoelectric conversion unit for focus detection, the light is blocked by the wiring or via.
  • the photoelectric conversion for obtaining the imaging signal when a positional deviation occurs when the substrate having the photoelectric conversion unit for obtaining the imaging signal and the substrate having the photoelectric conversion unit for obtaining the focus detection signal are stacked, the photoelectric conversion for obtaining the imaging signal.
  • the optical path of the light transmitted through the substrate having the portion deviates from the corresponding photoelectric conversion portion of the substrate having the photoelectric conversion portion for obtaining a focus detection signal.
  • the present invention provides a solid-state imaging device and an imaging device that can improve the accuracy of focus detection.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and the solid-state imaging device according to the first aspect of the present invention includes a first photoelectric conversion unit having a plurality of first photoelectric conversion units arranged two-dimensionally.
  • each of the plurality of first photoelectric conversion units overlaps with a microlens group including a plurality of the plurality of microlenses.
  • the selection unit corresponding to the microlens group selectively passes only light that is part of the pupil region and has passed through the same region
  • the light shielding unit corresponding to the microlens group includes Among the microlens groups, the microlens group is disposed so as to correspond to at least a part of the microlens disposed at the extreme end in the direction of the center of gravity of the opening with respect to the center position of the microlens corresponding to the selection unit. .
  • the light-shielding portion corresponding to the microlens group includes the positional deviation among the microlenses included in the microlens group. You may arrange
  • a plurality of two-dimensionally arranged color filters are formed between the plurality of microlenses and the plurality of second photoelectric conversion units.
  • Each of the plurality of color filters is disposed so as to correspond to the microlens
  • the array of the plurality of color filters is a Bayer array
  • the microlens group includes the plurality of color filters.
  • the light-shielding portion disposed and corresponding to the microlens group corresponds to the first row among the microlenses included in the microlens group. It may be arranged so as to correspond to the microlenses.
  • the light shielding layer includes a plurality of the selection units, and the plurality of selection units are arranged with respect to a center position of the microlens.
  • a first selection unit in which the direction of the center of gravity of the opening is the first direction, and a direction of the center of gravity of the opening with respect to the center of the microlens is a second direction opposite to the first direction.
  • a second selection unit and only the first selection unit of the first selection unit and the second selection unit corresponds to the first row of the array of the plurality of color filters, Of the first selection unit and the second selection unit, only the second selection unit may correspond to a second row different from the first row in the array of the plurality of color filters. .
  • a plurality of two-dimensionally arranged color filters are formed between the plurality of microlenses and the plurality of first photoelectric conversion units.
  • Each of the plurality of color filters is arranged so as to correspond to the micro lens, and the period of the misalignment direction of the arrangement of the plurality of color filters is n (n is an even number of 2 or more) columns
  • the microlens group is configured by the microlens arranged in an n ⁇ m (m: a natural number of 2 or more) lined up in the displacement direction, and the light shielding unit corresponding to the microlens group is The microlens arranged in the region of n / 2 columns from the endmost column in the misalignment direction among the microlenses included in the microlens group, and the opposite direction of the misalignment direction It may be arranged so as to correspond the endmost rows of the said microlenses arranged in the region of the n
  • a plurality of two-dimensionally arranged color filters are formed between the plurality of microlenses and the plurality of first photoelectric conversion units.
  • Each of the plurality of color filters is arranged so as to correspond to the microlens, and the period of the color shift array in the position shift direction is an r (r: natural number of 1 or more) column.
  • the microlens group includes the microlens arranged in a row of r ⁇ s (s: a natural number of 2 or more) arranged in the displacement direction, and the light shielding unit corresponding to the microlens group includes Of the microlenses included in the microlens group, only the microlenses arranged in a region of r ⁇ t (t: natural number of 1 or more, s> t) from the endmost column in the position shift direction. It may be arranged to correspond to.
  • a back-illuminated image sensor is used for the second substrate and a front-illuminated image sensor is used for the first substrate. Also good.
  • a back-illuminated image sensor is used for the first substrate and the second substrate, and the first substrate and the The thickness of the first photoelectric conversion unit in the stacking direction with the second substrate may be larger than the thickness of the second photoelectric conversion unit.
  • the light shielding layer is disposed between the facing surface and the surface on the first substrate side in the second substrate. May be.
  • the imaging device according to the tenth aspect of the present invention may include the solid-state imaging device described above.
  • the accuracy of focus detection can be improved.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows the structure of the solid-state imaging device by the 1st Embodiment of this invention. It is a top view of the 1st substrate and the 2nd substrate which constitute the solid-state imaging device by a 1st embodiment of the present invention. It is a top view of the 1st substrate and the 2nd substrate which constitute the solid-state imaging device by a 1st embodiment of the present invention. It is a top view of the 1st substrate and the 2nd substrate which constitute the solid imaging device by a 2nd embodiment of the present invention. It is a top view of the 1st substrate and the 2nd substrate which constitute the solid imaging device by a 2nd embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows the configuration of the solid-state imaging device 1a according to the present embodiment.
  • FIG. 1 shows a cross section of the solid-state imaging device 1a.
  • the solid-state imaging device 1 a includes a first substrate 10, a second substrate 20 stacked on the first substrate 10, and a microlens ML formed on the surface of the second substrate 20. And a color filter CF.
  • the dimensions of the parts constituting the solid-state imaging device 1a shown in FIG. 1 do not follow the dimensions shown in FIG.
  • the dimension of the part which comprises the solid-state imaging device 1a shown in FIG. 1 may be arbitrary.
  • the color filter CF is formed on the main surface of the second substrate 20 (the widest surface among the plurality of surfaces constituting the surface of the substrate), and the microlens ML is formed on the color filter CF.
  • the microlens ML is formed on the color filter CF.
  • FIG. 1 there are a plurality of microlenses ML, but a symbol of one microlens ML is shown as a representative.
  • FIG. 1 there are a plurality of color filters CF, but a symbol of one color filter CF is shown as a representative.
  • the microlens ML is disposed on the main surface of the second substrate 20 on the imaging lens IL side.
  • the micro lens ML forms an image of light that has passed through the imaging lens IL.
  • the color filter CF transmits light having a wavelength corresponding to a predetermined color. For example, red, green, and blue color filters CF are arranged to form a two-dimensional Bayer array.
  • the first substrate 10 includes a first semiconductor layer 100 and a first wiring layer 110.
  • the first semiconductor layer 100 and the first wiring layer 110 overlap in a direction crossing the main surface of the first substrate 10 (for example, a direction substantially perpendicular to the main surface).
  • the first semiconductor layer 100 includes a first photoelectric conversion unit 101.
  • the first semiconductor layer 100 is made of a material containing a semiconductor such as silicon (Si).
  • the first semiconductor layer 100 has a first surface facing the first wiring layer 110 and a second surface opposite to the first surface.
  • the second surface of the first semiconductor layer 100 constitutes one of the main surfaces of the first substrate 10.
  • Light incident on the first surface of the first semiconductor layer 100 travels through the first semiconductor layer 100 and enters the first photoelectric conversion unit 101.
  • the first photoelectric conversion unit 101 is made of a semiconductor material having an impurity concentration different from that of the semiconductor material forming the first semiconductor layer 100, for example.
  • the first photoelectric conversion unit 101 converts incident light into a signal. That is, the first photoelectric conversion unit 101 generates a focus detection signal by the phase difference detection method.
  • the first wiring layer 110 includes a first wiring 111, a first via 112, a first interlayer insulating film 113, and a MOS transistor 114.
  • first wiring 111 there are a plurality of first wirings 111, but a symbol of one first wiring 111 is shown as a representative.
  • first vias 112 there are a plurality of first vias 112, but a symbol of one first via 112 is shown as a representative.
  • MOS transistors 114 there are a plurality of MOS transistors 114, but a symbol of one MOS transistor 114 is shown as a representative.
  • the first wiring 111 is made of a conductive material (for example, a metal such as aluminum (Al) or copper (Cu)).
  • the first wiring layer 110 includes a first surface facing the second substrate 20, a second surface facing the first semiconductor layer 100 and opposite to the first surface. Have The first surface of the first wiring layer 110 constitutes one of the main surfaces of the first substrate 10.
  • the first wiring 111 is a thin film on which a wiring pattern is formed.
  • the first wiring 111 includes a focus detection signal generated by the first photoelectric conversion unit 101, an imaging signal generated by the second photoelectric conversion unit 201 included in the second substrate 20, and other signals. (Power supply voltage, ground voltage, etc.).
  • the first wiring layer 110 may be formed with only one layer of the first wiring 111 or may be formed with a plurality of layers of the first wiring 111. In the example shown in FIG. 1, the first wiring layer 110 has two layers of the first wiring 111.
  • the first via 112 is made of a conductive material.
  • the first via 112 connects the first wirings 111 of different layers.
  • a portion other than the first wiring 111 and the first via 112 is constituted by a first interlayer insulating film 113 formed of, for example, silicon dioxide (SiO 2) or the like.
  • the MOS transistor 114 has a source region and a drain region that are diffusion regions formed in the first semiconductor layer 100, and a gate electrode formed in the first wiring layer 110. The source region and the drain region are connected to the first via 112. The gate electrode is disposed between the source region and the drain region. The MOS transistor 114 processes a signal transmitted by the first wiring 111 and the first via 112.
  • the first substrate 10 having the above structure constitutes a surface irradiation (FSI: Front Side Illumination) type image sensor.
  • FSI Front Side Illumination
  • the second substrate 20 includes a second semiconductor layer 200 and a second wiring layer 210.
  • the second semiconductor layer 200 and the second wiring layer 210 overlap in a direction crossing the main surface of the second substrate 20 (for example, a direction substantially perpendicular to the main surface).
  • the second semiconductor layer 200 includes a second photoelectric conversion unit 201.
  • the second semiconductor layer 200 is made of a material containing a semiconductor such as silicon (Si).
  • the second photoelectric conversion unit 201 is made of, for example, a semiconductor material having an impurity concentration different from that of the semiconductor material forming the second semiconductor layer 200.
  • the second semiconductor layer 200 has a first surface facing the second wiring layer 210 and a second surface facing the color filter CF and opposite to the first surface. .
  • the second surface of the second semiconductor layer 200 constitutes one of the main surfaces of the second substrate 20.
  • the light incident on the second surface of the second semiconductor layer 200 travels through the second semiconductor layer 200 and enters the second photoelectric conversion unit 201.
  • the second photoelectric conversion unit 201 converts incident light into a signal. That is, the second photoelectric conversion unit 201 generates an imaging signal.
  • the second wiring layer 210 includes a second wiring 211, a second via 212, a light shielding layer 213, and a second interlayer insulating film 214.
  • FIG. 1 there are a plurality of second wirings 211, but a symbol of one second wiring 211 is shown as a representative.
  • FIG. 1 there are a plurality of second vias 212, but a symbol of one second via 212 is shown as a representative.
  • the second wiring 211 is made of a conductive material (for example, a metal such as aluminum (Al) or copper (Cu)).
  • the second wiring layer 210 has a first surface facing the first substrate 10, a second surface facing the second semiconductor layer 200 and opposite to the first surface. Have The first surface of the second wiring layer 210 constitutes one of the main surfaces of the second substrate 20.
  • the second wiring 211 is a thin film on which a wiring pattern is formed.
  • the second wiring 211 transmits a signal for an imaging signal generated by the first photoelectric conversion unit 101 and other signals (power supply voltage, ground voltage, etc.).
  • the second wiring 211 having only one layer may be formed, or a plurality of layers of the second wiring 211 may be formed.
  • the second wiring layer 210 includes three layers of second wirings 211.
  • the second via 212 is made of a conductive material.
  • the second via 212 connects the second wirings 211 of different layers.
  • the light shielding layer 213 will be described later.
  • portions other than the second wiring 211, the second via 212, and the light shielding layer 213 are configured by a second interlayer insulating film 214 formed of, for example, silicon dioxide (SiO 2) or the like. ing.
  • the second substrate 20 having the above structure constitutes a backside illumination (BSI: Back Side Illumination) type image sensor.
  • BSI Back Side Illumination
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are connected with the first wiring layer 110 of the first substrate 10 and the second wiring layer 210 of the second substrate 20 facing each other.
  • the first via 112 of the first wiring layer 110 and the second via 212 of the second wiring layer 210 are electrically connected at the interface between the first substrate 10 and the second substrate 20. Yes.
  • the second substrate 20 has a plurality of second photoelectric conversion units 201.
  • the main surface on the imaging lens IL side (the second surface of the second semiconductor layer 200) of the two main surfaces of the second substrate 20 is viewed in the vertical direction, that is, the second substrate 20 is planar.
  • the plurality of second photoelectric conversion units 201 are two-dimensionally arranged.
  • the plurality of color filters CF are disposed between the plurality of microlenses ML and the plurality of second photoelectric conversion units 201. Each of the plurality of color filters CF is disposed so as to correspond to the microlens ML. The light that has passed through the microlens ML is incident on the color filter CF disposed at a position corresponding to the microlens ML.
  • Each of the plurality of second photoelectric conversion units 201 is disposed so as to correspond to the microlens ML and the color filter CF.
  • the light that has passed through the microlens ML and the color filter CF is incident on the second photoelectric conversion unit 201 disposed at a position corresponding to the microlens ML and the color filter CF.
  • the first substrate 10 has a plurality of first photoelectric conversion units 101.
  • the plurality of first photoelectric conversion units 101 are two-dimensionally arranged.
  • Each of the plurality of first photoelectric conversion units 101 is disposed so as to correspond to the plurality of second photoelectric conversion units 201.
  • the light transmitted through the plurality of second photoelectric conversion units 201 is incident on the first photoelectric conversion unit 101 arranged at a position corresponding to the plurality of second photoelectric conversion units 201.
  • each of the plurality of first photoelectric conversion units 101 is disposed so as to correspond to the microlens group G1 including a plurality of the plurality of microlenses ML.
  • the microlens group G1 including a plurality of the plurality of microlenses ML.
  • FIG. 1 one first photoelectric conversion unit 101 and one microlens group G1 corresponding to the first photoelectric conversion unit 101 are illustrated.
  • the light transmitted through the plurality of microlenses ML included in the microlens group G1 enters the same first photoelectric conversion unit 101.
  • the light shielding layer 213 is disposed between the first photoelectric conversion unit 101 and the second photoelectric conversion unit 201.
  • the light shielding layer 213 is provided between the main surface on the imaging lens IL side and the main surface on the first substrate 10 side of the two main surfaces of the second substrate 20 in the second substrate 20.
  • the light shielding layer 213 is disposed between the second surface of the second semiconductor layer 200 and the first surface of the second wiring layer 210 in the second substrate 20.
  • the light shielding layer 213 is disposed in the second wiring layer 210 between the first surface and the second surface of the second wiring layer 210.
  • the light shielding layer 213 is formed of a light shielding material (for example, a metal such as aluminum (Al) or copper (Cu)).
  • the light shielding layer 213 is light-transmitted by the microlens ML in a direction perpendicular to the main surface on the imaging lens IL side (the second surface of the second semiconductor layer 200) of the two main surfaces of the second substrate 20. Is arranged at a position (image formation point) at which is formed.
  • the light shielding layer 213 includes a selection unit 213a and a light shielding unit 213b. A part of the selection unit 213a is opened to form an opening 213c.
  • the selection unit 213a and the opening 213c are arranged so as to correspond to the microlens ML included in the microlens group G1.
  • the opening 213c is formed at a position corresponding to a partial region of the pupil region in the exit pupil of the imaging lens IL in the light that has passed through the microlens ML and transmitted through the second photoelectric conversion unit 201.
  • the center of gravity position P of the opening 213c is shifted in a predetermined direction with respect to the center position C of the microlens ML corresponding to the selection unit 213a.
  • the center of gravity position P of the opening 213c is shifted to the right with respect to the center position C of the microlens ML corresponding to the selection unit 213a.
  • the selection unit 213a is a partial region of the pupil region in the exit pupil of the imaging lens IL out of the light that has passed through the microlens ML and transmitted through the second photoelectric conversion unit 201. Only light that has passed through is selectively passed. For example, the selection unit 213a selectively selects only light that has passed through one area (the left area in FIG. 1) of two pupil areas that are symmetrical with respect to the center of the imaging lens IL in the exit pupil of the imaging lens IL. To pass through.
  • a plurality of selection portions 213a and a plurality of openings 213c correspond to one microlens group G1.
  • the plurality of selection units 213a corresponding to the microlens group G1 selectively allows only light that is part of the pupil region of the exit pupil of the imaging lens IL and has passed through the same region to pass therethrough.
  • the light shielding part 213b is arranged so as to correspond to a part of the microlenses ML among the microlenses ML included in the microlens group G1. Specifically, when the second substrate 20 is viewed in a plan view, the light shielding unit 213b has a direction (position shift) of the center of gravity position P of the opening 213c with respect to the center position C of the microlens ML corresponding to the selection unit 213a.
  • the microlenses ML are arranged so as to correspond to at least a part of the microlenses ML arranged at the extreme ends in the direction).
  • the direction of the center of gravity position P of the opening 213c with respect to the center position C of the microlens ML corresponding to the selection unit 213a is described as the direction of the center of gravity P of the opening 213c.
  • the light-shielding part 213b is arranged so as to correspond to the microlens ML arranged at the right end among the microlenses ML included in the microlens group G1.
  • the light shielding unit 213b shields all of the light that has passed through the corresponding microlens ML and transmitted through the second photoelectric conversion unit 201.
  • the first wiring 111 is not formed in a region where the light that has passed through the opening 213c reaches.
  • the first wiring 111 is formed so as not to overlap with the opening 213 c when the second substrate 20 is viewed in plan. For this reason, the light that has passed through the opening 213 c is easily incident on the first photoelectric conversion unit 101 without being blocked by the first wiring 111.
  • the light that has passed through the same region in the exit pupil of the imaging lens IL and passed through each of the plurality of openings 213c corresponding to the microlens group G1 is incident on the first photoelectric conversion unit 101.
  • the sensitivity of the first photoelectric conversion unit 101 increases. Therefore, the accuracy of focus detection is improved.
  • the first wiring 111 is formed corresponding to the position where the light shielding portion 213b is disposed.
  • the light that has passed through the opening may be blocked by the first wiring 111 disposed near the light shielding portion 213b.
  • the signal generated by the light passing through the opening and entering the first photoelectric conversion unit 101 is not appropriate, and reduces the accuracy of focus detection.
  • the angle of light incident on the first wiring layer 110 depends on the position of the opening, that is, the position of the region through which light passes in the exit pupil of the imaging lens IL.
  • the amount of light that passes through the opening and is blocked by the first wiring 111 varies depending on the angle of the light. That is, the amount of light that passes through the opening and enters the first photoelectric conversion unit 101 varies depending on the angle of the light. For this reason, variation occurs in the accuracy of focus detection.
  • the light since the light is shielded by the light shielding unit 213b, it is possible to suppress a decrease in focus detection accuracy.
  • first substrate 10 and the second substrate 20 are stacked, for example, in the case where the first substrate 10 is displaced to the left side with respect to the second substrate 20 in FIG.
  • fluctuations in the amount of light received by the first photoelectric conversion unit 101 due to the positional deviation can be suppressed.
  • the fall of the precision of focus detection can be suppressed.
  • the first substrate 10 is displaced to the right with respect to the second substrate 20.
  • FIG. 1 since light enters the first photoelectric conversion unit 101 from the left side, the influence of the positional deviation to the right side is small.
  • FIG. 2A and 2B show a state in which the first substrate 10 and the second substrate 20 are viewed in plan.
  • FIG. 2A shows the second substrate 20 viewed from the second surface side of the second semiconductor layer 200 in the vertical direction.
  • FIG. 2A an arrangement of the second photoelectric conversion unit 201, the selection unit 213a, the opening 213c, and the light shielding unit 213b is shown.
  • FIG. 2B shows the first substrate 10 viewed in the vertical direction from the first surface side of the first wiring layer 110.
  • the first photoelectric conversion unit 101 is shown.
  • the first photoelectric conversion unit 101 is arranged so as to overlap with a plurality of second photoelectric conversion units 201 arranged in a two-dimensional matrix.
  • the plurality of microlenses ML are two-dimensionally arranged.
  • Each of the plurality of second photoelectric conversion units 201 is disposed so as to correspond to the microlens ML included in the microlens group G1. That is, each of the plurality of first photoelectric conversion units 101 is disposed so as to overlap the microlens group G1.
  • the light shielding layer 213 includes a plurality of selection units 213a and a plurality of light shielding units 213b.
  • the plurality of selection units 213a and the plurality of light shielding units 213b are disposed so as to correspond to the plurality of second photoelectric conversion units 201, respectively. That is, the selection unit 213a and the light shielding unit 213b are arranged so as to overlap each of the plurality of second photoelectric conversion units 201.
  • the gravity center position P of the opening 213c formed in the selection unit 213a is shifted to the right with respect to the center position C of the microlens ML corresponding to the selection unit 213a.
  • the light shielding part 213b is arranged so as to correspond to the direction of the center of gravity position P of the opening part 213c, that is, the row of the microlenses ML arranged at the extreme end in the right direction of FIG. 2A.
  • the light shielding portions 213b are arranged corresponding to all the microlenses ML arranged at the extreme right end in FIG. 2A.
  • the selection unit 213a may be arranged corresponding to a part of the microlens ML arranged at the extreme right end in FIG. 2A among the microlenses ML included in the microlens group G1.
  • the selection unit is used instead of the light shielding unit 213b. 213a may be arranged.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 may be electrically connected by bumps or the like.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 may be connected via a resin or the like.
  • the light shielding layer 213 may be disposed on the first wiring layer 110 of the first substrate 10. Further, the light field signal may be obtained using the configuration shown in FIG.
  • the solid-state imaging device 1a shown in FIG. 1 has two substrates on which photoelectric conversion units are formed, but the solid-state imaging device 1a has three or more substrates on which photoelectric conversion units are formed. May be.
  • the configuration of the first wiring layer 110, the second wiring layer 210 other than the light shielding layer 213, and the color filter CF are not characteristic structures of the solid-state imaging device 1a. Further, these structures are not essential structures for obtaining the characteristic effects of the solid-state imaging device 1a.
  • the 1st substrate 10 which has a plurality of 1st photoelectric conversion parts 101 arranged in two dimensions, and a plurality of 2nd photoelectric conversion parts 201 arranged in two dimensions,
  • a second substrate 20 stacked on the first substrate 10 and a plurality of surfaces of the second substrate 20 that are arranged on the opposing surface facing the imaging lens IL side and that image light that has passed through the imaging lens IL.
  • the second photoelectric conversion unit includes a selection unit 213a in which an opening 213c that selectively passes only light that has passed through a part of the pupil region in the exit pupil of the IL is formed and passes through the microlens ML. All of the light transmitted through 201 A light-shielding layer 213 including a light-shielding part 213b, and when the surface (opposite surface) on the imaging lens IL side of the surface of the second substrate 20 is viewed in the vertical direction (normal direction), a plurality of Each of the first photoelectric conversion units 101 overlaps a microlens group G1 including a plurality of microlenses ML, and the selection unit 213a corresponding to the microlens group G1 is a part of a pupil region.
  • the solid-state imaging device 1a is configured so as to correspond to at least a part of the microlens ML disposed at the extreme end in the direction of the gravity center position P of 213c.
  • each of the plurality of first photoelectric conversion units 101 overlaps the microlens group G1.
  • the selection unit 213a corresponding to the microlens group G1 selectively allows only light that has passed through a part of the pupil region in the exit pupil of the imaging lens IL to pass.
  • the light shielding portion 213b corresponding to the microlens group G1 is disposed so as to correspond to at least a part of the microlens ML disposed at the extreme end in the direction of the center of gravity P of the opening 213c in the microlens group G1. Has been. For this reason, the accuracy of focus detection can be improved.
  • the back-illuminated image sensor is used for the second substrate 20, the second substrate 20, particularly the second semiconductor layer 200, can be thinned. For this reason, the light easily reaches the first substrate 10.
  • the amount of light that can reach the first substrate 10 is different for each color of the color filter CF.
  • substrate 10 is comprised as a surface irradiation type image sensor, the 1st semiconductor layer 100 of the 1st board
  • the light shielding layer 213 is disposed on the second substrate 20 between the surface (opposing surface) on the imaging lens IL side and the surface on the first substrate 10 side. It is desirable that the positional deviation between the microlens ML and the opening 213c is small.
  • a positional shift between the microlens ML and the opening 213 c may occur due to a positional shift between the first substrate 10 and the second substrate 20. There is sex.
  • the positional deviation between the microlens ML and the opening 213c becomes smaller. Therefore, the accuracy of focus detection can be improved.
  • FIG. 3A and 3B show a state in which the first substrate 10 and the second substrate 20 are viewed in a plan view.
  • FIG. 3A shows the second substrate 20 viewed in the vertical direction from the second surface side of the second semiconductor layer 200.
  • FIG. 3A shows an arrangement of the second photoelectric conversion unit 201, the selection unit 213a, the opening 213c, and the light shielding unit 213b.
  • FIG. 3B shows the first substrate 10 viewed from the first surface side of the first wiring layer 110 in the vertical direction. In FIG. 3B, the 1st photoelectric conversion part 101 is shown.
  • the color filter CF corresponding to the selection unit 213a and the light shielding unit 213b is indicated by any of “R”, “G”, and “B”.
  • R corresponds to the red (R) color filter CF.
  • G corresponds to the green (G) color filter CF.
  • B corresponds to the blue (B) color filter CF.
  • the multiple color filters CF are arranged in a two-dimensional matrix.
  • the arrangement of the plurality of color filters CF is a Bayer arrangement.
  • a plurality of unit arrays each including one R color filter CF, two G color filters CF, and one B color filter CF are arranged.
  • the first column in which only the G and B color filters CF are arranged and the second column in which only the R and G color filters CF are arranged are alternately and repeatedly arranged.
  • the micro lens group G1 includes a first column in which only the G and B color filters CF are arranged in the arrangement of the plurality of color filters CF, and an R in the arrangement of the plurality of color filters CF. And the second column in which only the G color filter CF is arranged. Specifically, the microlens group G1 is disposed so as to correspond to the two color filters CF in the first row and the two color filters CF in the second row.
  • Each of the plurality of first photoelectric conversion units 101 is disposed so as to overlap with the microlens group G1. Therefore, each of the plurality of first photoelectric conversion units 101 is disposed so as to correspond to the two color filters CF in the first column and the two color filters CF in the second column. .
  • the light shielding portion 213b corresponding to the microlens group G1 is disposed so as to correspond to the microlens ML corresponding to the first row among the microlenses ML included in the microlens group G1.
  • the light shielding portion 213b is arranged so as to correspond to the G color filter CF and the B color filter CF.
  • the amount of light that can reach the first substrate 10 is different for each color of the color filter CF.
  • Light that has passed through the R color filter CF that transmits light having a longer wavelength tends to reach the first substrate 10.
  • the light transmitted through the B color filter CF that transmits light having a shorter wavelength does not easily reach the first substrate 10.
  • the selection unit 213a corresponds to the second column in which the R color filter CF is arranged, and the B color filter CF is arranged so that more light is incident on the first photoelectric conversion unit 101.
  • the light shielding portion 213b corresponds to the first column.
  • the light shielding layer 213 includes a plurality of selection units 213a and a plurality of light shielding units 213b.
  • the plurality of selection units 213a includes a selection unit 213a (first selection unit) in which the direction of the center of gravity P1 of the opening 213c with respect to the center position C1 of the microlens ML is the first direction, and the center position C2 of the microlens ML.
  • a selection unit 213a (second selection unit) in which the direction of the center of gravity P1 of the opening 213c is a second direction opposite to the first direction.
  • the first direction is the left direction in FIG. 3A
  • the second direction is the right direction in FIG. 3A.
  • the first selection unit and the second selection unit selectively pass only light that has passed through different regions of the pupil region of the exit pupil of the imaging lens IL.
  • the first selection unit selectively allows only light that has passed through the right region of the two pupil regions symmetric with respect to the center of the imaging lens IL to pass through the exit pupil of the imaging lens IL.
  • the second selection unit selectively allows only light that has passed through the left region of the two pupil regions that are symmetrical with respect to the center of the imaging lens IL, to pass through the exit pupil of the imaging lens IL.
  • the first selection unit and the second selection unit corresponds to the first row of the array of the plurality of color filters CF.
  • the first selection unit is arranged so as to correspond to only the upper two rows of the four rows of the color filters CF.
  • the second selection unit among the first selection unit and the second selection unit corresponds to a second row different from the first row in the arrangement of the plurality of color filters CF.
  • the second selection unit is disposed so as to correspond to only the lower two rows of the four rows of the color filters CF. That is, only one of the first selection unit and the second selection unit corresponds to the same row in the arrangement of the plurality of color filters CF.
  • a light shielding part 213b corresponding to the same microlens group G1 as the microlens group G1 corresponding to the first selection part is arranged on the left side of the first selection part. Further, on the right side of the second selection unit, a light shielding unit 213b corresponding to the same microlens group G1 as the microlens group G1 corresponding to the second selection unit is arranged.
  • each of the plurality of first photoelectric conversion units 101 overlaps the microlens group G1.
  • the selection unit 213a corresponding to the microlens group G1 selectively allows only light that has passed through a part of the pupil region in the exit pupil of the imaging lens IL to pass.
  • the light shielding portion 213b corresponding to the microlens group G1 corresponds to at least a part of the microlens ML arranged at the extreme end in the direction of the center of gravity P1 and P2 of the opening 213c in the microlens group G1. Is arranged. For this reason, the accuracy of focus detection can be improved.
  • the selection unit 213a corresponds to the second column in which the R color filter CF is disposed
  • the light shielding unit 213b corresponds to the first column in which the B color filter CF is disposed. For this reason, more light is incident on the first photoelectric conversion unit 101. Therefore, the accuracy of focus detection is improved.
  • the first photoelectric conversion unit 101 corresponding to the first selection unit and the first photoelectric conversion unit 101 corresponding to the second selection unit are alternately arranged in the row direction of the arrangement of the plurality of color filters CF.
  • the arrangement pitch of the first photoelectric conversion unit 101 corresponding to the first selection unit, and the arrangement pitch of the first photoelectric conversion unit 101 corresponding to the second selection unit Becomes narrower. Therefore, the spatial resolution of the phase difference is improved and the accuracy of focus detection is improved.
  • FIG. 4 shows the configuration of the solid-state imaging device 1b according to the present embodiment.
  • FIG. 4 shows a cross section of the solid-state imaging device 1b.
  • the solid-state imaging device 1 b includes a first substrate 10, a second substrate 20 stacked on the first substrate 10, and a microlens ML formed on the surface of the second substrate 20.
  • the first semiconductor layer 100 of the first substrate 10 and the second wiring layer 210 of the second substrate 20 face each other.
  • the first substrate 10 constitutes a backside illuminated image sensor.
  • the first semiconductor layer 100 has a first surface facing the first wiring layer 110 and a second surface facing the resin layer 40 and opposite to the first surface.
  • the first wiring layer 110 includes a first surface facing the third substrate 30, a second surface facing the first semiconductor layer 100 and opposite to the first surface.
  • the third substrate 30 is made of a material containing a semiconductor such as silicon (Si).
  • the MOS transistor 114 has a source region and a drain region which are diffusion regions formed in the third substrate 30, and a gate electrode formed in the first wiring layer 110.
  • the first substrate 10 is the same as the solid-state imaging device 1a shown in FIG.
  • a resin layer 40 for bonding the first substrate 10 and the second substrate 20 is disposed between the first substrate 10 and the second substrate 20.
  • the resin layer 40 is made of a resin such as an epoxy resin.
  • the resin layer 40 increases the bonding strength between the first substrate 10 and the second substrate 20.
  • the second substrate 20 is the same as the solid-state imaging device 1a shown in FIG.
  • the first substrate 10 and the second substrate 20 are electrically connected by a through electrode not shown in FIG.
  • the planar structure of the first substrate 10 and the second substrate 20 may be either the structure shown in FIGS. 2A and 2B or the structure shown in FIGS. 3A and 3B.
  • each of the plurality of first photoelectric conversion units 101 overlaps the microlens group G1.
  • the selection unit 213a corresponding to the microlens group G1 selectively allows only light that has passed through a part of the pupil region in the exit pupil of the imaging lens IL to pass.
  • the light shielding portion 213b corresponding to the microlens group G1 is disposed so as to correspond to at least a part of the microlens ML disposed at the extreme end in the direction of the center of gravity of the opening 213c in the microlens group G1. ing. For this reason, the accuracy of focus detection can be improved.
  • backside illumination type image sensors are used for the first substrate 10 and the second substrate 20.
  • the thickness of the first photoelectric conversion unit 101 in the stacking direction of the first substrate 10 and the second substrate 20 is larger than the thickness of the second photoelectric conversion unit 201.
  • the back-illuminated image sensor is used for the second substrate 20, the second substrate 20, particularly the second semiconductor layer 200, can be thinned. For this reason, the light easily reaches the first substrate 10.
  • the first photoelectric conversion unit 101 can be brought closer to the microlens ML as compared with the solid-state imaging device 1a shown in FIG. For this reason, attenuation of light incident on the first photoelectric conversion unit 101 can be suppressed.
  • the resin layer 40 can be made thinner than the first wiring layer 110. The resin layer 40 may not be disposed in the solid-state imaging device 1b.
  • the thickness of the first photoelectric conversion unit 101 in the stacking direction of the first substrate 10 and the second substrate 20 is formed larger than the thickness of the second photoelectric conversion unit 201, Light that cannot be absorbed and has a wavelength longer than that of other colors is easily converted into a signal in the first substrate 10.
  • FIG. 5 shows a state in which the first substrate 10 and the second substrate 20 are viewed in a plane.
  • FIG. 5A shows the second substrate 20 viewed from the second surface side of the second semiconductor layer 200 in the vertical direction.
  • FIG. 5A shows an arrangement of the second photoelectric conversion unit 201, the selection unit 213a, the opening 213c, and the light shielding unit 213b.
  • FIG. 5B shows the first substrate 10 viewed from the first surface side of the first wiring layer 110 in the vertical direction.
  • FIG. 5B shows the first photoelectric conversion unit 101.
  • the color filter CF corresponding to the selection unit 213a and the light shielding unit 213b is indicated by one of “R”, “G”, and “B”.
  • R corresponds to the red (R) color filter CF.
  • G corresponds to the green (G) color filter CF.
  • B corresponds to the blue (B) color filter CF.
  • the multiple color filters CF are arranged in a two-dimensional matrix.
  • the arrangement of the plurality of color filters CF is a Bayer arrangement.
  • the direction of the center of gravity P of the opening 213c with respect to the center position C of the microlens ML corresponding to the selection unit 213a is the right direction.
  • the period of the arrangement of the plurality of color filters CF in the direction of the center of gravity position P of the opening 213c is n (n: an even number equal to or greater than 2). In the case of the Bayer array, n is 2.
  • the arrangement of the color filters CF may not be a Bayer arrangement.
  • the light-shielding part 213b corresponding to the microlens group G1 is arranged in a region of n / 2 columns from the endmost column in the direction of the center of gravity P of the opening 213c in the microlens ML included in the microlens group G1. It arrange
  • the microlens ML arranged in the region of the n / 2 column from the endmost column includes the microlens ML including the extreme end column and arranged in the region of the continuous n / 2 column.
  • the light-shielding part 213b corresponding to the microlens group G1 includes the microlens ML arranged in the extreme rightmost row of FIG. 5A among the microlenses ML included in the microlens group G1, and the leftward direction of FIG. 5A. It arrange
  • Each of the plurality of color filters CF is disposed so as to correspond to the microlens ML. For this reason, the correspondence between the light shielding unit 213b and the color filter CF is the same as the correspondence between the light shielding unit 213b and the microlens ML.
  • the solid-state imaging device 1b shown in FIG. 4 may be used.
  • each of the plurality of first photoelectric conversion units 101 overlaps the microlens group G1.
  • the selection unit 213a corresponding to the microlens group G1 selectively allows only light that has passed through a part of the pupil region in the exit pupil of the imaging lens IL to pass.
  • the light shielding portion 213b corresponding to the microlens group G1 is disposed so as to correspond to at least a part of the microlens ML disposed at the extreme end in the direction of the center of gravity P of the opening 213c in the microlens group G1. Has been. For this reason, the accuracy of focus detection can be improved.
  • the color filters CF arranged at the positions corresponding to the selection unit 213a are configured in n ⁇ (m ⁇ 1) columns. That is, the color filter CF arranged at a position corresponding to the selection unit 213a is configured by a row that is an integral multiple of the period n of the arrangement of the plurality of color filters CF. For this reason, light that has passed through all types of color filters CF constituting the arrangement of the plurality of color filters CF is incident on the first photoelectric conversion unit 101. Therefore, focus detection independent of the color of the subject can be realized.
  • FIG. 6 shows a state in which the first substrate 10 and the second substrate 20 are viewed in a plane.
  • FIG. 6A shows the second substrate 20 as viewed in the vertical direction from the second surface side of the second semiconductor layer 200.
  • FIG. 6A shows an arrangement of the second photoelectric conversion unit 201, the selection unit 213a, the opening 213c, and the light shielding unit 213b.
  • FIG. 6B shows the first substrate 10 viewed from the first surface side of the first wiring layer 110 in the vertical direction. In FIG. 6B, the first photoelectric conversion unit 101 is shown.
  • the color filter CF corresponding to the selection unit 213a and the light shielding unit 213b is indicated by any one of “R”, “G”, and “B”.
  • R corresponds to the red (R) color filter CF.
  • G corresponds to the green (G) color filter CF.
  • B corresponds to the blue (B) color filter CF.
  • the multiple color filters CF are arranged in a two-dimensional matrix.
  • the arrangement of the plurality of color filters CF is a Bayer arrangement.
  • the direction of the gravity center position P of the opening 213c with respect to the center position C of the microlens ML corresponding to the selection unit 213a is the right direction.
  • the period of the arrangement of the color filters CF in the direction of the center of gravity P of the opening 213c is r (r: a natural number of 1 or more). In the Bayer array, r is 2.
  • the arrangement of the color filters CF may not be a Bayer arrangement.
  • the light-shielding part 213b corresponding to the microlens group G1 is r ⁇ t (t: a natural number equal to or greater than t: 1) from the endmost column in the direction of the center of gravity P of the opening 213c among the microlenses ML included in the microlens group G1.
  • s> t) are arranged so as to correspond only to the microlenses ML arranged in the row region.
  • the microlens ML arranged in the region of the r ⁇ t row from the endmost row includes the microlens ML arranged in the region of the continuous r ⁇ t row including the endmost row.
  • the direction of the center of gravity P of the opening 213c is the right direction.
  • R is 2 and s is 3.
  • Each of the plurality of color filters CF is disposed so as to correspond to the microlens ML. For this reason, the correspondence between the light shielding unit 213b and the color filter CF is the same as the correspondence between the light shielding unit 213b and the microlens ML.
  • the solid-state imaging device 1b shown in FIG. 4 may be used.
  • each of the plurality of first photoelectric conversion units 101 overlaps the microlens group G1.
  • the selection unit 213a corresponding to the microlens group G1 selectively allows only light that has passed through a part of the pupil region in the exit pupil of the imaging lens IL to pass.
  • the light shielding portion 213b corresponding to the microlens group G1 is disposed so as to correspond to at least a part of the microlens ML disposed at the extreme end in the direction of the center of gravity P of the opening 213c in the microlens group G1. Has been. For this reason, the accuracy of focus detection can be improved.
  • the color filter CF arranged at the position corresponding to the selection unit 213a is configured by r ⁇ t columns. That is, the color filter CF arranged at a position corresponding to the selection unit 213a is configured by a column that is an integral multiple of the period r of the arrangement of the plurality of color filters CF. For this reason, light that has passed through all types of color filters CF constituting the arrangement of the plurality of color filters CF is incident on the first photoelectric conversion unit 101. Therefore, focus detection independent of the color of the subject can be realized.
  • FIG. 7 shows a configuration of the imaging apparatus 7 according to the present embodiment.
  • the imaging device 7 according to the present embodiment may be an electronic device having an imaging function, and may be a digital video camera, an endoscope, or the like in addition to a digital camera.
  • the imaging device 7 includes a solid-state imaging device 1, a lens unit unit 2, an image signal processing device 3, a recording device 4, a camera control device 5, and a display device 6.
  • the lens unit 2 is driven and controlled by the camera control device 5 such as zoom, focus, and diaphragm, and forms an image of light from the subject on the solid-state imaging device 1.
  • the solid-state imaging device 1 is driven and controlled by the camera control device 5, converts light incident on the solid-state imaging device 1 through the lens unit 2 into an electrical signal, and an imaging signal and a focus detection signal corresponding to the amount of incident light. Are output to the image signal processing device 3.
  • the image signal processing device 3 performs signal amplification, conversion to image data, and various corrections on the imaging signal input from the solid-state imaging device 1, and then performs processing such as compression of the image data. Further, the image signal processing device 3 performs a calculation by the phase difference detection method using the focus detection signal input from the solid-state imaging device 1 to calculate a focal point. The solid-state imaging device 1 may calculate the focal point.
  • the image signal processing device 3 uses a memory (not shown) as temporary storage means for image data and the like in each process.
  • the recording device 4 is a detachable recording medium such as a semiconductor memory, and records or reads image data.
  • the display device 6 is a display device such as a liquid crystal that displays an image based on the image data processed by the image signal processing device 3 or the image data read from the recording device 4.
  • the camera control device 5 is a control device that performs overall control of the imaging device 7.
  • the imaging device 7 including the solid-state imaging device 1 according to any one of the first to fifth embodiments is configured.
  • the accuracy of focus detection can be improved as in the first to fifth embodiments.
  • the accuracy of focus detection can be improved.

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Abstract

　第１の基板は、２次元に配列された複数の第１の光電変換部を有する。第２の基板は、２次元に配列された複数の第２の光電変換部を有し、第１の基板に積層されている。複数のマイクロレンズは、第２の基板の面のうち撮像レンズと対向する対向側の面に配置され、撮像レンズを通過した光を結像する。遮光層は、第１の光電変換部と第２の光電変換部との間に配置され、マイクロレンズを通過して第２の光電変換部を透過した光のうち撮像レンズの射出瞳における瞳領域の一部の領域を通過した光のみを選択的に通過させる開口部が形成された選択部を備えると共に、マイクロレンズを通過して第２の光電変換部を透過した光の全てを遮光する遮光部を備える。

Description

固体撮像装置および撮像装置
　本発明は、複数の基板が重なった構造を有する固体撮像装置および撮像装置に関する。
　本願は、２０１４年０７月１７日に、日本に出願された特願２０１４－１４６８６１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　例えば、特許文献１に開示されているように、像面位相差ＡＦ機能を有する従来の固体撮像装置では、撮像信号を得るための光電変換部と、焦点検出用の信号を得るための光電変換部とが同一の基板に形成されている。この構造では、撮像信号を得るための光電変換部の数が制限されるため、撮像された画像の解像度が低下する。
　一方、特許文献２において、撮像信号を得るための光電変換部を有する基板と、焦点検出用の信号を得るための光電変換部を有する基板とが積層された構造が開示されている。この構造では、焦点検出用の信号を得るための光電変換部が、撮像信号を得るための光電変換部の数を制限しないため、撮像された画像の解像度の低下を防止することができる。
日本国特開２０１０－１６０３１４号公報 日本国特開２０１３－１８７４７５号公報
　しかし、特許文献２に開示された構造では、撮像信号を得るための光電変換部を有する基板の面のうち撮像レンズと対向する対向面に配置されたマイクロレンズから焦点検出用の信号を得るための光電変換部までの距離が長くなる。このため、光が焦点検出用の光電変換部に到達する前に、光が配線またはビア等によって遮られる。
　また、撮像信号を得るための光電変換部を有する基板と、焦点検出用の信号を得るための光電変換部を有する基板との積層時に位置ずれが生じた場合、撮像信号を得るための光電変換部を有する基板を透過する光の光路が、焦点検出用の信号を得るための光電変換部を有する基板の対応する光電変換部から外れる場合がある。
　これらによって、適正な信号が得られず、焦点検出の精度が低下する。
　本発明は、焦点検出の精度を向上させることができる固体撮像装置および撮像装置を提供する。
　本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、本発明の第１の態様に係る固体撮像装置は、２次元に配列された複数の第１の光電変換部を有する第１の基板と、２次元に配列された複数の第２の光電変換部を有し、前記第１の基板に積層された第２の基板と、前記第２の基板の面のうち撮像レンズと対向する対向面に配置され、前記撮像レンズを通過した光を結像する複数のマイクロレンズと、前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部との間に配置され、前記マイクロレンズを通過して前記第２の光電変換部を透過した光のうち前記撮像レンズの射出瞳における瞳領域の一部の領域を通過した光のみを選択的に通過させる開口部が形成された選択部を備えると共に、前記マイクロレンズを通過して前記第２の光電変換部を透過した光の全てを遮光する遮光部を備える遮光層と、を備える。前記第２の基板の面のうち前記対向面を垂直方向に見た場合、前記複数の第１の光電変換部の各々は、前記複数のマイクロレンズのうちの複数個を含むマイクロレンズ群と重なり、前記マイクロレンズ群に対応する前記選択部は、前記瞳領域の一部であって同一の領域を通過した光のみを選択的に通過させ、前記マイクロレンズ群に対応する前記遮光部は、前記マイクロレンズ群のうち、前記選択部に対応する前記マイクロレンズの中心位置に対する前記開口部の重心位置の方向の最も端に配置された前記マイクロレンズの少なくとも一部に対応するように配置されている。
　本発明の第２の態様の固体撮像装置によれば、上記第１の態様において、前記マイクロレンズ群に対応する前記遮光部は、前記マイクロレンズ群に含まれる前記マイクロレンズのうち、前記位置ずれ方向の最も端に配置された前記マイクロレンズの全てに対応するように配置されていてもよい。
　本発明の第３の態様の固体撮像装置によれば、上記第１の態様において、２次元に配列された複数のカラーフィルタが前記複数のマイクロレンズと前記複数の第２の光電変換部との間に配置され、前記複数のカラーフィルタの各々は、前記マイクロレンズに対応するように配置され、前記複数のカラーフィルタの配列はベイヤー配列であり、前記マイクロレンズ群は、前記複数のカラーフィルタの配列においてＧとＢの前記カラーフィルタのみが配置された第１の列と、前記複数のカラーフィルタの配列においてＲとＧの前記カラーフィルタのみが配置された第２の列とに対応するように配置され、前記マイクロレンズ群に対応する前記遮光部は、前記マイクロレンズ群に含まれる前記マイクロレンズのうち、前記第１の列に対応する前記マイクロレンズに対応するように配置されていてもよい。
　本発明の第４の態様の固体撮像装置によれば、上記第３の態様において、前記遮光層は、複数の前記選択部を備え、前記複数の選択部は、前記マイクロレンズの中心位置に対する前記開口部の重心位置の方向が第１の方向である第１の選択部と、前記マイクロレンズの中心位置に対する前記開口部の重心位置の方向が前記第１の方向と反対の第２の方向である第２の選択部とを含み、前記第１の選択部と前記第２の選択部とのうち前記第１の選択部のみが前記複数のカラーフィルタの配列の第１の行に対応し、前記第１の選択部と前記第２の選択部とのうち前記第２の選択部のみが前記複数のカラーフィルタの配列の、前記第１の行と異なる第２の行に対応してもよい。
　本発明の第５の態様の固体撮像装置によれば、上記第１の態様において、２次元に配列された複数のカラーフィルタが前記複数のマイクロレンズと前記複数の第１の光電変換部との間に配置され、前記複数のカラーフィルタの各々は、前記マイクロレンズに対応するように配置され、前記複数のカラーフィルタの配列の前記位置ずれ方向の周期はｎ（ｎ：２以上の偶数）列であり、前記マイクロレンズ群は、前記位置ずれ方向に並ぶｎ×ｍ（ｍ：２以上の自然数）の列に配置された前記マイクロレンズで構成され、前記マイクロレンズ群に対応する前記遮光部は、前記マイクロレンズ群に含まれる前記マイクロレンズのうち前記位置ずれ方向の最も端の列からｎ／２列の領域に配置された前記マイクロレンズと、前記位置ずれ方向の反対方向の最も端の列からｎ／２列の領域に配置された前記マイクロレンズとに対応するように配置されていてもよい。
　本発明の第６の態様の固体撮像装置によれば、上記第１の態様において、２次元に配列された複数のカラーフィルタが前記複数のマイクロレンズと前記複数の第１の光電変換部との間に配置され、前記複数のカラーフィルタの各々は、前記マイクロレンズに対応するように配置され、前記カラーフィルタの配列の前記位置ずれ方向の周期はｒ（ｒ：１以上の自然数）列であり、前記マイクロレンズ群は、前記位置ずれ方向に並ぶｒ×ｓ（ｓ：２以上の自然数）の列に配置された前記マイクロレンズで構成され、前記マイクロレンズ群に対応する前記遮光部は、前記マイクロレンズ群に含まれる前記マイクロレンズのうち前記位置ずれ方向の最も端の列からｒ×ｔ（ｔ：１以上の自然数、ｓ＞ｔ）列の領域に配置された前記マイクロレンズのみに対応するように配置されていてもよい。
　本発明の第７の態様の固体撮像装置によれば、上記第１の態様において、前記第２の基板に裏面照射型イメージセンサを用い、前記第１の基板に表面照射型イメージセンサを用いてもよい。
　本発明の第８の態様の固体撮像装置によれば、上記第１の態様において、前記第１の基板と前記第２の基板とに裏面照射型イメージセンサを用い、前記第１の基板と前記第２の基板との積層方向における前記第１の光電変換部の厚みは、前記第２の光電変換部の厚みよりも大きくてもよい。
　本発明の第９の態様の固体撮像装置によれば、上記１の態様において、前記遮光層は、前記第２の基板において、前記対向面と前記第１の基板側の面との間に配置されていてもよい。
　本発明の第１０の態様の撮像装置は、上記の固体撮像装置を有してもよい。
　上記各態様によれば、焦点検出の精度を向上させることができる。
本発明の第１の実施形態による固体撮像装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態による固体撮像装置を構成する第１の基板と第２の基板との平面図である。 本発明の第１の実施形態による固体撮像装置を構成する第１の基板と第２の基板との平面図である。 本発明の第２の実施形態による固体撮像装置を構成する第１の基板と第２の基板との平面図である。 本発明の第２の実施形態による固体撮像装置を構成する第１の基板と第２の基板との平面図である。 本発明の第３の実施形態による固体撮像装置の構成を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態による固体撮像装置を構成する第１の基板と第２の基板との平面図である。 本発明の第４の実施形態による固体撮像装置を構成する第１の基板と第２の基板との平面図である。 本発明の第５の実施形態による固体撮像装置を構成する第１の基板と第２の基板との平面図である。 本発明の第５の実施形態による固体撮像装置を構成する第１の基板と第２の基板との平面図である。 本発明の第６の実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。
　以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
　まず、本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態による固体撮像装置１ａの構成を示している。図１では固体撮像装置１ａの断面が示されている。図１に示すように、固体撮像装置１ａは、第１の基板１０と、第１の基板１０に積層された第２の基板２０と、第２の基板２０の表面に形成されたマイクロレンズＭＬと、カラーフィルタＣＦとを有する。
　図１に示す固体撮像装置１ａを構成する部分の寸法は、図１に示される寸法に従うわけではない。図１に示す固体撮像装置１ａを構成する部分の寸法は任意であってよい。
　第２の基板２０の主面（基板の表面を構成する複数の面のうち最も広い面）にカラーフィルタＣＦが形成され、カラーフィルタＣＦ上にマイクロレンズＭＬが形成されている。
図１では複数のマイクロレンズＭＬが存在するが、代表として１つのマイクロレンズＭＬの符号が示されている。また、図１では複数のカラーフィルタＣＦが存在するが、代表として１つのカラーフィルタＣＦの符号が示されている。
　マイクロレンズＭＬは、第２の基板２０の主面のうち撮像レンズＩＬ側の主面に配置されている。マイクロレンズＭＬは、撮像レンズＩＬを通過した光を結像する。カラーフィルタＣＦは、所定の色に対応した波長の光を透過する。例えば、赤、緑、青のカラーフィルタＣＦが、２次元のベイヤー配列を構成するように配置される。
　第１の基板１０は、第１の半導体層１００と、第１の配線層１１０とを有する。第１の半導体層１００と第１の配線層１１０とは、第１の基板１０の主面を横切る方向（例えば、主面にほぼ垂直な方向）に重なっている。
　第１の半導体層１００は、第１の光電変換部１０１を有する。図１では複数の第１の光電変換部１０１が存在するが、代表として１つの第１の光電変換部１０１の符号が示されている。第１の半導体層１００は、シリコン（Ｓｉ）等の半導体を含む材料で構成されている。第１の半導体層１００は、第１の配線層１１０と対面している第１の面と、第１の面とは反対側の第２の面とを有する。第１の半導体層１００の第２の面は第１の基板１０の主面の１つを構成する。第１の半導体層１００の第１の面に入射した光が、第１の半導体層１００内を進んで第１の光電変換部１０１に入射する。第１の光電変換部１０１は、例えば第１の半導体層１００を構成する半導体材料とは不純物濃度が異なる半導体材料で構成されている。第１の光電変換部１０１は、入射した光を信号に変換する。すなわち、第１の光電変換部１０１は、位相差検出方式による焦点検出用の信号を生成する。
　第１の配線層１１０は、第１の配線１１１と、第１のビア１１２と、第１の層間絶縁膜１１３と、ＭＯＳトランジスタ１１４とを有する。図１では複数の第１の配線１１１が存在するが、代表として１つの第１の配線１１１の符号が示されている。また、図１では複数の第１のビア１１２が存在するが、代表として１つの第１のビア１１２の符号が示されている。また、図１では複数のＭＯＳトランジスタ１１４が存在するが、代表として１つのＭＯＳトランジスタ１１４の符号が示されている。
　第１の配線１１１は、導電性を有する材料（例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）等の金属）で構成されている。第１の配線層１１０は、第２の基板２０と対面している第１の面と、第１の半導体層１００と対面している、第１の面とは反対側の第２の面とを有する。第１の配線層１１０の第１の面は第１の基板１０の主面の１つを構成する。
　第１の配線１１１は、配線パターンが形成された薄膜である。第１の配線１１１は、第１の光電変換部１０１で生成された焦点検出用の信号と、第２の基板２０が有する第２の光電変換部２０１で生成された撮像信号と、その他の信号（電源電圧、グランド電圧等）とを伝送する。第１の配線層１１０には１層のみの第１の配線１１１が形成されていてもよいし、複数層の第１の配線１１１が形成されていてもよい。図１に示す例では、第１の配線層１１０には２層の第１の配線１１１が形成されている。
　第１のビア１１２は、導電性を有する材料で構成されている。第１のビア１１２は、異なる層の第１の配線１１１を接続する。第１の配線層１１０において、第１の配線１１１および第１のビア１１２以外の部分は、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ２）等で形成された第１の層間絶縁膜１１３で構成されている。
　ＭＯＳトランジスタ１１４は、第１の半導体層１００に形成された拡散領域であるソース領域およびドレイン領域と、第１の配線層１１０に形成されたゲート電極とを有する。
ソース領域およびドレイン領域は、第１のビア１１２と接続されている。ゲート電極は、ソース領域とドレイン領域との間に配置されている。ＭＯＳトランジスタ１１４は、第１の配線１１１および第１のビア１１２によって伝送された信号を処理する。
　上記の構造を有する第１の基板１０は、表面照射（ＦＳＩ：Front Side Illumination）型イメージセンサを構成する。
　第２の基板２０は、第２の半導体層２００と、第２の配線層２１０とを有する。第２の半導体層２００と第２の配線層２１０とは、第２の基板２０の主面を横切る方向（例えば、主面にほぼ垂直な方向）に重なっている。
　第２の半導体層２００は、第２の光電変換部２０１を有する。図１では複数の第２の光電変換部２０１が存在するが、代表として１つの第２の光電変換部２０１の符号が示されている。第２の半導体層２００は、シリコン（Ｓｉ）等の半導体を含む材料で構成されている。第２の光電変換部２０１は、例えば第２の半導体層２００を構成する半導体材料とは不純物濃度が異なる半導体材料で構成されている。第２の半導体層２００は、第２の配線層２１０と対面している第１の面と、カラーフィルタＣＦと対面し、かつ、第１の面とは反対側の第２の面とを有する。第２の半導体層２００の第２の面は第２の基板２０の主面の１つを構成する。第２の半導体層２００の第２の面に入射した光が、第２の半導体層２００内を進んで第２の光電変換部２０１に入射する。第２の光電変換部２０１は、入射した光を信号に変換する。すなわち、第２の光電変換部２０１は、撮像信号を生成する。
　第２の配線層２１０は、第２の配線２１１と、第２のビア２１２と、遮光層２１３と、第２の層間絶縁膜２１４とを有する。図１では複数の第２の配線２１１が存在するが、代表として１つの第２の配線２１１の符号が示されている。また、図１では複数の第２のビア２１２が存在するが、代表として１つの第２のビア２１２の符号が示されている。
　第２の配線２１１は、導電性を有する材料（例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）等の金属）で構成されている。第２の配線層２１０は、第１の基板１０と対面している第１の面と、第２の半導体層２００と対面し、かつ、第１の面とは反対側の第２の面とを有する。第２の配線層２１０の第１の面は第２の基板２０の主面の１つを構成する。
　第２の配線２１１は、配線パターンが形成された薄膜である。第２の配線２１１は、第１の光電変換部１０１で生成された撮像信号用の信号と、その他の信号（電源電圧、グランド電圧等）とを伝送する。第２の配線層２１０には１層のみの第２の配線２１１が形成されていてもよいし、複数層の第２の配線２１１が形成されていてもよい。図１に示す例では、第２の配線層２１０には３層の第２の配線２１１が形成されている。
　第２のビア２１２は、導電性を有する材料で構成されている。第２のビア２１２は、異なる層の第２の配線２１１を接続する。
　遮光層２１３については後述する。第２の配線層２１０において、第２の配線２１１、第２のビア２１２、および遮光層２１３以外の部分は、例えば二酸化珪素（ＳｉＯ２）等で形成された第２の層間絶縁膜２１４で構成されている。
　上記の構造を有する第２の基板２０は、裏面照射（ＢＳＩ：Back Side Illumination）型イメージセンサを構成する。
　第１の基板１０と第２の基板２０とは、第１の基板１０の第１の配線層１１０と第２の基板２０の第２の配線層２１０とが向かい合った状態で接続されている。第１の配線層１１０の第１のビア１１２と、第２の配線層２１０の第２のビア２１２とは、第１の基板１０と第２の基板２０との界面で電気的に接続されている。
　第２の基板２０は、複数の第２の光電変換部２０１を有する。第２の基板２０の２つの主面のうち撮像レンズＩＬ側の主面（第２の半導体層２００の第２の面）を垂直方向に見た場合、すなわち、第２の基板２０を平面的に見た場合に、複数の第２の光電変換部２０１は２次元に配置されている。
　複数のカラーフィルタＣＦは、複数のマイクロレンズＭＬと複数の第２の光電変換部２０１との間に配置されている。複数のカラーフィルタＣＦの各々は、マイクロレンズＭＬに対応するように配置されている。マイクロレンズＭＬを通過した光は、そのマイクロレンズＭＬに対応する位置に配置されたカラーフィルタＣＦに入射する。
　複数の第２の光電変換部２０１の各々は、マイクロレンズＭＬとカラーフィルタＣＦとに対応するように配置されている。マイクロレンズＭＬとカラーフィルタＣＦとを通過した光は、そのマイクロレンズＭＬとカラーフィルタＣＦとに対応する位置に配置された第２の光電変換部２０１に入射する。
　第１の基板１０は、複数の第１の光電変換部１０１を有する。第１の基板１０の２つの主面のうち第２の基板２０側の主面（第１の配線層１１０の第１の面）を垂直方向に見た場合、すなわち、第１の基板１０を平面的に見た場合に、複数の第１の光電変換部１０１は２次元に配置されている。
　複数の第１の光電変換部１０１の各々は、複数の第２の光電変換部２０１に対応するように配置されている。複数の第２の光電変換部２０１を透過した光は、その複数の第２の光電変換部２０１に対応する位置に配置された第１の光電変換部１０１に入射する。
　また、複数の第１の光電変換部１０１の各々は、複数のマイクロレンズＭＬのうちの複数個を含むマイクロレンズ群Ｇ１に対応するように配置されている。図１では、１つの第１の光電変換部１０１と、その第１の光電変換部１０１に対応する１つのマイクロレンズ群Ｇ１とが示されている。マイクロレンズ群Ｇ１に含まれる複数のマイクロレンズＭＬを透過した光は同一の第１の光電変換部１０１に入射する。
　遮光層２１３は、第１の光電変換部１０１と第２の光電変換部２０１との間に配置されている。本実施形態では、遮光層２１３は、第２の基板２０において、第２の基板２０の２つの主面のうち撮像レンズＩＬ側の主面と第１の基板１０側の主面との間に配置されている。すなわち、遮光層２１３は、第２の基板２０において、第２の半導体層２００の第２の面と第２の配線層２１０の第１の面との間に配置されている。図１では、遮光層２１３は、第２の配線層２１０において、第２の配線層２１０の第１の面と第２の面との間に配置されている。遮光層２１３は、遮光性を有する材料（例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）等の金属）で形成されている。
　遮光層２１３は、第２の基板２０の２つの主面のうち撮像レンズＩＬ側の主面（第２の半導体層２００の第２の面）に対して垂直な方向において、マイクロレンズＭＬによって光が結像される位置（結像点）に配置されている。遮光層２１３は、選択部２１３ａと、遮光部２１３ｂとを有する。選択部２１３ａの一部は開口され、開口部２１３ｃが形成されている。
　選択部２１３ａと開口部２１３ｃとは、マイクロレンズ群Ｇ１に含まれるマイクロレンズＭＬに対応するように配置されている。開口部２１３ｃは、マイクロレンズＭＬを通過して第２の光電変換部２０１を透過した光のうち撮像レンズＩＬの射出瞳における瞳領域の一部の領域に対応する位置に形成されている。第２の基板２０を平面的に見た場合に、図２Ａに示すように、開口部２１３ｃの重心位置Ｐは、選択部２１３ａに対応するマイクロレンズＭＬの中心位置Ｃに対して所定方向にずれている。図１では、開口部２１３ｃの重心位置Ｐは、選択部２１３ａに対応するマイクロレンズＭＬの中心位置Ｃに対して右方向にずれている。
　開口部２１３ｃが形成されていることによって、選択部２１３ａは、マイクロレンズＭＬを通過して第２の光電変換部２０１を透過した光のうち撮像レンズＩＬの射出瞳における瞳領域の一部の領域を通過した光のみを選択的に通過させる。例えば、選択部２１３ａは、撮像レンズＩＬの射出瞳において、撮像レンズＩＬの中心に対して対称な２つの瞳領域のうち一方の領域（図１では左側の領域）を通過した光のみを選択的に通過させる。
　１つのマイクロレンズ群Ｇ１に複数の選択部２１３ａと複数の開口部２１３ｃとが対応する。マイクロレンズ群Ｇ１に対応する複数の選択部２１３ａは、撮像レンズＩＬの射出瞳における瞳領域の一部であって同一の領域を通過した光のみを選択的に通過させる。
　遮光部２１３ｂは、マイクロレンズ群Ｇ１に含まれるマイクロレンズＭＬのうち、一部のマイクロレンズＭＬに対応するように配置されている。具体的には、第２の基板２０を平面的に見た場合に、遮光部２１３ｂは、選択部２１３ａに対応するマイクロレンズＭＬの中心位置Ｃに対する開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向（位置ずれ方向）の最も端に配置されたマイクロレンズＭＬの少なくとも一部に対応するように配置されている。以下では、選択部２１３ａに対応するマイクロレンズＭＬの中心位置Ｃに対する開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向は、開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向と記載される。図１では、遮光部２１３ｂは、マイクロレンズ群Ｇ１に含まれるマイクロレンズＭＬのうち右端に配置されたマイクロレンズＭＬに対応するように配置されている。遮光部２１３ｂは、対応するマイクロレンズＭＬを通過して第２の光電変換部２０１を透過した光の全てを遮光する。
　第１の配線層１１０において、開口部２１３ｃを通過した光が到達する領域には第１の配線１１１が形成されていないことが望ましい。図１では、第２の基板２０を平面的に見た場合に、開口部２１３ｃと重ならないように第１の配線１１１が形成されている。このため、開口部２１３ｃを通過した光が第１の配線１１１に遮られずに第１の光電変換部１０１に入射しやすくなる。
　撮像レンズＩＬの射出瞳における同一の領域を通過し、マイクロレンズ群Ｇ１に対応する複数の開口部２１３ｃの各々を通過した光が第１の光電変換部１０１に入射する。これによって、第１の光電変換部１０１の感度が増加する。したがって、焦点検出の精度が向上する。
　第１の配線層１１０において、遮光部２１３ｂが配置されている位置に対応して第１の配線１１１が形成されている。遮光部２１３ｂにおいて、選択部２１３ａと同様に開口部が形成された場合、その開口部を通過した光が、遮光部２１３ｂの近くに配置されている第１の配線１１１によって遮られる場合がある。この場合、開口部を通過して第１の光電変換部１０１に入射した光によって生成される信号は適正ではなく、焦点検出の精度を低下させる。第１の配線層１１０に入射する光の角度は、開口部の位置、すなわち撮像レンズＩＬの射出瞳において光が通過する領域の位置による。遮光部２１３ｂに開口部が形成された場合、その開口部を通過して第１の配線１１１によって遮られる光の量は、その光の角度に応じて異なる。つまり、開口部を通過して第１の光電変換部１０１に入射する光の量は、その光の角度に応じて異なる。このため、焦点検出の精度にばらつきが生じる。
　本実施形態では、遮光部２１３ｂによって遮光されるため、焦点検出の精度の低下を抑制することができる。
　また、第１の基板１０と第２の基板２０との積層時に、例えば、図１において、第１の基板１０が第２の基板２０に対して左側に位置ずれした場合にも、遮光部２１３ｂによって、その位置ずれに伴う第１の光電変換部１０１の受光量の変動を抑えることができる。このため、焦点検出の精度の低下を抑制することができる。第１の基板１０が第２の基板２０に対して右側に位置ずれすることも考えられる。しかし、図１に示したように、第１の光電変換部１０１には左側から光が入射するため、右側への位置ずれによる影響は小さい。
　図２Ａ及び図２Ｂは、第１の基板１０と第２の基板２０とを平面的に見た状態を示している。図２Ａは、第２の半導体層２００の第２の面側から垂直方向に見た第２の基板２０を示している。図２Ａでは、第２の光電変換部２０１と、選択部２１３ａおよび開口部２１３ｃと、遮光部２１３ｂとの配列が示されている。図２Ｂは、第１の配線層１１０の第１の面側から垂直方向に見た第１の基板１０を示している。図２Ｂでは、第１の光電変換部１０１が示されている。
　第１の光電変換部１０１は、２次元の行列状に配置された複数の第２の光電変換部２０１と重なるように配置されている。図２Ａに示されていないが、第２の基板２０を平面的に見た場合に、複数のマイクロレンズＭＬは２次元に配置されている。複数の第２の光電変換部２０１の各々は、マイクロレンズ群Ｇ１に含まれるマイクロレンズＭＬに対応するように配置されている。つまり、複数の第１の光電変換部１０１の各々は、マイクロレンズ群Ｇ１と重なるように配置されている。
　遮光層２１３は、複数の選択部２１３ａと複数の遮光部２１３ｂとを有する。複数の選択部２１３ａと複数の遮光部２１３ｂとは、複数の第２の光電変換部２０１の各々に対応するように配置されている。つまり、選択部２１３ａと遮光部２１３ｂとは、複数の第２の光電変換部２０１の各々と重なるように配置されている。選択部２１３ａに形成された開口部２１３ｃの重心位置Ｐは、選択部２１３ａに対応するマイクロレンズＭＬの中心位置Ｃに対して右方向にずれている。遮光部２１３ｂは、開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向、すなわち図２Ａの右方向の最も端に配置されたマイクロレンズＭＬの列に対応するように配置されている。
　図２Ａでは、マイクロレンズ群Ｇ１に含まれるマイクロレンズＭＬのうち、図２Ａの右方向の最も端に配置されたマイクロレンズＭＬの全てに対応して遮光部２１３ｂが配置されている。しかし、マイクロレンズ群Ｇ１に含まれるマイクロレンズＭＬのうち、図２Ａの右方向の最も端に配置されたマイクロレンズＭＬの一部に対応して選択部２１３ａが配置されていてもよい。例えば、第１の配線層１１０において、図２Ａの右方向の最も端に配置されたマイクロレンズＭＬに対応する領域に第１の配線１１１が配置されていない場合、遮光部２１３ｂの代わりに選択部２１３ａが配置されていてもよい。
　第１の基板１０と第２の基板２０とは、バンプ等によって電気的に接続されていてもよい。第１の基板１０と第２の基板２０とが、樹脂等を介して接続されていてもよい。遮光層２１３は第１の基板１０の第１の配線層１１０に配置されていてもよい。また、図１に示す構成を用いてライトフィールド信号を得るようにしてもよい。
　図１に示す固体撮像装置１ａは、光電変換部が形成された２枚の基板を有しているが、固体撮像装置１ａが、光電変換部が形成された３枚以上の基板を有していてもよい。
　第１の配線層１１０と、第２の配線層２１０において遮光層２１３以外の構成と、カラーフィルタＣＦとは、固体撮像装置１ａの特徴的な構造ではない。また、これらの構造は、固体撮像装置１ａの特徴的な効果を得るために必須の構造ではない。
　本実施形態によれば、２次元に配列された複数の第１の光電変換部１０１を有する第１の基板１０と、２次元に配列された複数の第２の光電変換部２０１を有し、第１の基板１０に積層された第２の基板２０と、第２の基板２０の面のうち撮像レンズＩＬ側と対向する対向面に配置され、撮像レンズＩＬを通過した光を結像する複数のマイクロレンズＭＬと、第１の光電変換部１０１と第２の光電変換部２０１との間に配置され、マイクロレンズＭＬを通過して第２の光電変換部２０１を透過した光のうち撮像レンズＩＬの射出瞳における瞳領域の一部の領域を通過した光のみを選択的に通過させる開口部２１３ｃが形成された選択部２１３ａを備えると共に、マイクロレンズＭＬを通過して第２の光電変換部２０１を透過した光の全てを遮光する遮光部２１３ｂを備える遮光層２１３と、を有し、第２の基板２０の面のうち撮像レンズＩＬ側の面（対向面）を垂直方向（法線方向）に見た場合、複数の第１の光電変換部１０１の各々は、複数のマイクロレンズＭＬのうちの複数個を含むマイクロレンズ群Ｇ１と重なり、マイクロレンズ群Ｇ１に対応する選択部２１３ａは、瞳領域の一部であって同一の領域を通過した光のみを選択的に通過させ、マイクロレンズ群Ｇ１に対応する遮光部２１３ｂは、マイクロレンズ群Ｇ１のうち、選択部２１３ａに対応するマイクロレンズＭＬの中心位置Ｃに対する開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向の最も端に配置されたマイクロレンズＭＬの少なくとも一部に対応するように配置されている固体撮像装置１ａが構成される。
　本実施形態では、複数の第１の光電変換部１０１の各々はマイクロレンズ群Ｇ１と重なる。また、マイクロレンズ群Ｇ１に対応する選択部２１３ａは、撮像レンズＩＬの射出瞳における瞳領域の一部の領域を通過した光のみを選択的に通過させる。また、マイクロレンズ群Ｇ１に対応する遮光部２１３ｂは、マイクロレンズ群Ｇ１のうち、開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向の最も端に配置されたマイクロレンズＭＬの少なくとも一部に対応するように配置されている。このため、焦点検出の精度を向上させることができる。
　本実施形態では、第２の基板２０に裏面照射型イメージセンサが用いられているため、第２の基板２０、特に第２の半導体層２００を薄くすることができる。このため、第１の基板１０に光が到達しやすくなる。
　カラーフィルタＣＦの色ごとに、第１の基板１０に到達可能な光の量が異なる。波長が短くなるほど光が第１の基板１０に到達しにくくなる。これは、光の波長に応じて、第１の基板１０と第２の基板２０とを構成するシリコンに対する吸収係数が異なるためである。本実施形態では、第１の基板１０が表面照射型イメージセンサとして構成されているため、第１の基板１０の第１の半導体層１００を厚くすることができる。このため、より波長が長い光（例えば、赤の光）がカラーフィルタＣＦを透過する場合、その光を信号に変換されやすくなる。
　本実施形態では、遮光層２１３は、第２の基板２０において、撮像レンズＩＬ側の面（対向面）と第１の基板１０側の面との間に配置されている。マイクロレンズＭＬと開口部２１３ｃとの位置ずれが小さいことが望ましい。遮光層２１３が第１の基板１０に配置されている場合、第１の基板１０と第２の基板２０との間の位置ずれによって、マイクロレンズＭＬと開口部２１３ｃとの位置ずれが発生する可能性がある。遮光層２１３が第２の基板２０に配置されていることによって、マイクロレンズＭＬと開口部２１３ｃとの位置ずれがより小さくなる。したがって、焦点検出の精度を向上させることができる。
（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態では、図１に示す固体撮像装置１ａを用いる。
　図３Ａ及び図３Ｂは、第１の基板１０と第２の基板２０とを平面的に見た状態を示している。図３Ａは、第２の半導体層２００の第２の面側から垂直方向に見た第２の基板２０を示している。図３Ａでは、第２の光電変換部２０１と、選択部２１３ａおよび開口部２１３ｃと、遮光部２１３ｂとの配列が示されている。図３Ｂは、第１の配線層１１０の第１の面側から垂直方向に見た第１の基板１０を示している。図３Ｂでは、第１の光電変換部１０１が示されている。
　図３Ａでは、選択部２１３ａと遮光部２１３ｂとに対応するカラーフィルタＣＦが、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」のいずれかによって示されている。「Ｒ」は、赤（Ｒ）のカラーフィルタＣＦに対応する。「Ｇ」は、緑（Ｇ）のカラーフィルタＣＦに対応する。「Ｂ」は、青（Ｂ）のカラーフィルタＣＦに対応する。
　複数のカラーフィルタＣＦは２次元の行列状に配置されている。複数のカラーフィルタＣＦの配列はベイヤー配列である。ベイヤー配列では、１個のＲのカラーフィルタＣＦと、２個のＧのカラーフィルタＣＦと、１個のＢのカラーフィルタＣＦとから構成される単位配列が複数個配置されている。また、ベイヤー配列では、ＧとＢのカラーフィルタＣＦのみが配置された第１の列と、ＲとＧのカラーフィルタＣＦのみが設置された第２の列とが交互に繰り返し配置されている。
　図３Ａに示されていないが、マイクロレンズ群Ｇ１は、複数のカラーフィルタＣＦの配列においてＧとＢのカラーフィルタＣＦのみが配置された第１の列と、複数のカラーフィルタＣＦの配列においてＲとＧのカラーフィルタＣＦのみが配置された第２の列とに対応するように配置されている。具体的には、マイクロレンズ群Ｇ１は、第１の列における２個のカラーフィルタＣＦと、第２の列における２個のカラーフィルタＣＦとに対応するように配置されている。
　複数の第１の光電変換部１０１の各々は、マイクロレンズ群Ｇ１と重なるように配置されている。このため、複数の第１の光電変換部１０１の各々は、第１の列における２個のカラーフィルタＣＦと、第２の列における２個のカラーフィルタＣＦとに対応するように配置されている。
　マイクロレンズ群Ｇ１に対応する遮光部２１３ｂは、マイクロレンズ群Ｇ１に含まれるマイクロレンズＭＬのうち、第１の列に対応するマイクロレンズＭＬに対応するように配置されている。つまり、遮光部２１３ｂは、ＧのカラーフィルタＣＦとＢのカラーフィルタＣＦとに対応するように配置されている。
　前述したように、カラーフィルタＣＦの色ごとに、第１の基板１０に到達可能な光の量が異なる。より波長が長い光を透過するＲのカラーフィルタＣＦを透過した光は第１の基板１０に到達しやすい。しかし、より波長が短い光を透過するＢのカラーフィルタＣＦを透過した光は第１の基板１０に到達しにくい。これにより、より多くの光が第１の光電変換部１０１に入射するように、ＲのカラーフィルタＣＦが配置された第２の列に選択部２１３ａが対応し、ＢのカラーフィルタＣＦが配置された第１の列に遮光部２１３ｂが対応する。
　遮光層２１３は、複数の選択部２１３ａと複数の遮光部２１３ｂとを有する。複数の選択部２１３ａは、マイクロレンズＭＬの中心位置Ｃ１に対する開口部２１３ｃの重心位置Ｐ１の方向が第１の方向である選択部２１３ａ（第１の選択部）と、マイクロレンズＭＬの中心位置Ｃ２に対する開口部２１３ｃの重心位置Ｐ１の方向が第１の方向と反対の第２の方向である選択部２１３ａ（第２の選択部）とを含む。本実施形態では、第１の方向を図３Ａの左方向、第２の方向を図３Ａの右方向とする。
　第１の選択部と第２の選択部とは、撮像レンズＩＬの射出瞳における瞳領域のうち異なる領域を通過した光のみを選択的に通過させる。第１の選択部は、撮像レンズＩＬの射出瞳において、撮像レンズＩＬの中心に対して対称な２つの瞳領域のうち右側の領域を通過した光のみを選択的に通過させる。第２の選択部は、撮像レンズＩＬの射出瞳において、撮像レンズＩＬの中心に対して対称な２つの瞳領域のうち左側の領域を通過した光のみを選択的に通過させる。
　第１の選択部と第２の選択部とのうち第１の選択部のみが複数のカラーフィルタＣＦの配列の第１の行に対応する。図３Ａでは、第１の選択部は、複数のカラーフィルタＣＦの４行の配列のうち上側の２行のみに対応するように配置されている。また、第１の選択部と第２の選択部とのうち第２の選択部のみが複数のカラーフィルタＣＦの配列の、第１の行と異なる第２の行に対応する。図３Ａでは、第２の選択部は、複数のカラーフィルタＣＦの４行の配列のうち下側の２行のみに対応するように配置されている。つまり、第１の選択部と第２の選択部との一方のみが、複数のカラーフィルタＣＦの配列の同一の行に対応する。
　第１の選択部の左側に、その第１の選択部が対応するマイクロレンズ群Ｇ１と同一のマイクロレンズ群Ｇ１に対応する遮光部２１３ｂが配置されている。また、第２の選択部の右側に、その第２の選択部が対応するマイクロレンズ群Ｇ１と同一のマイクロレンズ群Ｇ１に対応する遮光部２１３ｂが配置されている。
　本実施形態では、複数の第１の光電変換部１０１の各々はマイクロレンズ群Ｇ１と重なる。また、マイクロレンズ群Ｇ１に対応する選択部２１３ａは、撮像レンズＩＬの射出瞳における瞳領域の一部の領域を通過した光のみを選択的に通過させる。また、マイクロレンズ群Ｇ１に対応する遮光部２１３ｂは、マイクロレンズ群Ｇ１のうち、開口部２１３ｃの重心位置Ｐ１，Ｐ２の方向の最も端に配置されたマイクロレンズＭＬの少なくとも一部に対応するように配置されている。このため、焦点検出の精度を向上させることができる。
　本実施形態では、ＲのカラーフィルタＣＦが配置された第２の列に選択部２１３ａが対応し、ＢのカラーフィルタＣＦが配置された第１の列に遮光部２１３ｂが対応する。このため、より多くの光が第１の光電変換部１０１に入射する。したがって、焦点検出の精度が向上する。
　本実施形態では、第１の選択部と第２の選択部との一方のみが、複数のカラーフィルタＣＦの配列の同一の行に対応する。このため、第１の選択部に対応する第１の光電変換部１０１と、第２の選択部に対応する第１の光電変換部１０１とが複数のカラーフィルタＣＦの配列の行方向に交互に配置される場合と比較して、第１の選択部に対応する第１の光電変換部１０１の配置のピッチと、第２の選択部に対応する第１の光電変換部１０１の配置のピッチとがより狭くなる。したがって、位相差の空間分解能が向上し、焦点検出の精度が向上する。
（第３の実施形態）
　次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図４は、本実施形態による固体撮像装置１ｂの構成を示している。図４では固体撮像装置１ｂの断面が示されている。図４に示すように、固体撮像装置１ｂは、第１の基板１０と、第１の基板１０に積層された第２の基板２０と、第２の基板２０の表面に形成されたマイクロレンズＭＬと、カラーフィルタＣＦと、第３の基板３０（支持基板）と、樹脂層４０とを有する。
　第１の基板１０と第２の基板２０とのうち、第１の基板１０の第１の半導体層１００と第２の基板２０の第２の配線層２１０とが向かい合っている。本実施形態では、第１の基板１０は、裏面照射型イメージセンサを構成する。第１の半導体層１００は、第１の配線層１１０と対面している第１の面と、樹脂層４０と対面している、第１の面とは反対側の第２の面とを有する。第１の配線層１１０は、第３の基板３０と対面している第１の面と、第１の半導体層１００と対面している、第１の面とは反対側の第２の面とを有する。第３の基板３０は、シリコン（Ｓｉ）等の半導体を含む材料で構成されている。
　ＭＯＳトランジスタ１１４は、第３の基板３０に形成された拡散領域であるソース領域およびドレイン領域と、第１の配線層１１０に形成されたゲート電極とを有する。第１の基板１０において、上記以外の点については、図１に示す固体撮像装置１ａと同様である。
　第１の基板１０と第２の基板２０とを接着する樹脂層４０が第１の基板１０と第２の基板２０との間に配置されている。樹脂層４０は、エポキシ樹脂等の樹脂で構成されている。樹脂層４０によって、第１の基板１０と第２の基板２０との間の接合強度が増加する。
　第２の基板２０については、図１に示す固体撮像装置１ａと同様である。第１の基板１０と第２の基板２０とは、図４に示されていない貫通電極によって電気的に接続されている。
  第１の基板１０と第２の基板２０との平面的な構造は、図２Ａ及び図２Ｂに示す構造と、図３Ａ及び図３Ｂに示す構造とのいずれであってもよい。
　本実施形態では、複数の第１の光電変換部１０１の各々はマイクロレンズ群Ｇ１と重なる。また、マイクロレンズ群Ｇ１に対応する選択部２１３ａは、撮像レンズＩＬの射出瞳における瞳領域の一部の領域を通過した光のみを選択的に通過させる。また、マイクロレンズ群Ｇ１に対応する遮光部２１３ｂは、マイクロレンズ群Ｇ１のうち、開口部２１３ｃの重心位置の方向の最も端に配置されたマイクロレンズＭＬの少なくとも一部に対応するように配置されている。このため、焦点検出の精度を向上させることができる。
　本実施形態では、第１の基板１０と第２の基板２０とに裏面照射型イメージセンサが用いられている。また、第１の基板１０と第２の基板２０との積層方向の第１の光電変換部１０１の厚みは、第２の光電変換部２０１の厚みよりも大きい。
　第２の基板２０に裏面照射型イメージセンサが用いられているため、第２の基板２０、特に第２の半導体層２００を薄くすることができる。このため、第１の基板１０に光が到達しやすくなる。
　第１の基板１０に裏面照射型イメージセンサが用いられているため、図１に示す固体撮像装置１ａと比較して、第１の光電変換部１０１をマイクロレンズＭＬに近づけることができる。このため、第１の光電変換部１０１に入射する光の減衰を抑制することができる。樹脂層４０は、第１の配線層１１０よりも薄くすることができる。固体撮像装置１ｂには樹脂層４０が配置されていなくてもよい。
　第１の基板１０と第２の基板２０との積層方向の第１の光電変換部１０１の厚みが、第２の光電変換部２０１の厚みより大きく形成されているため、第２の基板２０で吸収できず、かつ、他の色より波長が長い色の光が第１の基板１０において信号に変換されやすくなる。
（第４の実施形態）
　次に、本発明の第４の実施形態を説明する。本実施形態では、図１に示す固体撮像装置１ａを用いる。
　図５は、第１の基板１０と第２の基板２０とを平面的に見た状態を示している。図５Ａは、第２の半導体層２００の第２の面側から垂直方向に見た第２の基板２０を示している。図５Ａでは、第２の光電変換部２０１と、選択部２１３ａおよび開口部２１３ｃと、遮光部２１３ｂとの配列が示されている。図５Ｂは、第１の配線層１１０の第１の面側から垂直方向に見た第１の基板１０を示している。図５Ｂでは、第１の光電変換部１０１が示されている。
　図５Ａでは、選択部２１３ａと遮光部２１３ｂとに対応するカラーフィルタＣＦが、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」のいずれかによって示されている。「Ｒ」は、赤（Ｒ）のカラーフィルタＣＦに対応する。「Ｇ」は、緑（Ｇ）のカラーフィルタＣＦに対応する。「Ｂ」は、青（Ｂ）のカラーフィルタＣＦに対応する。
　複数のカラーフィルタＣＦは２次元の行列状に配置されている。複数のカラーフィルタＣＦの配列はベイヤー配列である。
　図５Ａでは、選択部２１３ａに対応するマイクロレンズＭＬの中心位置Ｃに対する開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向は右方向である。開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向における複数のカラーフィルタＣＦの配列の周期はｎ（ｎ：２以上の偶数）列である。ベイヤー配列の場合、ｎは２である。カラーフィルタＣＦの配列はベイヤー配列でなくてもよい。
　マイクロレンズ群Ｇ１は、開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向に並ぶｎ×ｍ（ｍ：２以上の自然数）の列に配置されたマイクロレンズＭＬで構成される。図５Ａに示されていないが、マイクロレンズ群Ｇ１は、開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向に並ぶ２×２＝４列に配置されたマイクロレンズＭＬで構成される。つまり、ｍは２である。
　マイクロレンズ群Ｇ１に対応する遮光部２１３ｂは、マイクロレンズ群Ｇ１に含まれるマイクロレンズＭＬのうち開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向の最も端の列からｎ／２列の領域に配置されたマイクロレンズＭＬと、開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向の反対方向の最も端の列からｎ／２列の領域に配置されたマイクロレンズＭＬとに対応するように配置されている。最も端の列からｎ／２列の領域に配置されたマイクロレンズＭＬは、最も端の列を含み、かつ、連続するｎ／２列の領域に配置されたマイクロレンズＭＬを含む。
　図５Ａでは、開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向の反対方向は左方向である。また、ｎは２である。マイクロレンズ群Ｇ１に対応する遮光部２１３ｂは、マイクロレンズ群Ｇ１に含まれるマイクロレンズＭＬのうち図５Ａの右方向の最も端の１列に配置されたマイクロレンズＭＬと、図５Ａの左方向の反対方向の最も端の１列に配置されたマイクロレンズＭＬとに対応するように配置されている。
　複数のカラーフィルタＣＦの各々は、マイクロレンズＭＬに対応するように配置されている。このため、遮光部２１３ｂとカラーフィルタＣＦとの対応関係は、遮光部２１３ｂとマイクロレンズＭＬとの対応関係と同様である。
　本実施形態では、図４に示す固体撮像装置１ｂを用いてもよい。
　本実施形態では、複数の第１の光電変換部１０１の各々はマイクロレンズ群Ｇ１と重なる。また、マイクロレンズ群Ｇ１に対応する選択部２１３ａは、撮像レンズＩＬの射出瞳における瞳領域の一部の領域を通過した光のみを選択的に通過させる。また、マイクロレンズ群Ｇ１に対応する遮光部２１３ｂは、マイクロレンズ群Ｇ１のうち、開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向の最も端に配置されたマイクロレンズＭＬの少なくとも一部に対応するように配置されている。このため、焦点検出の精度を向上させることができる。
　本実施形態では、マイクロレンズ群Ｇ１に対応するカラーフィルタＣＦの配列において、選択部２１３ａに対応する位置に配置されたカラーフィルタＣＦは、ｎ×（ｍ－１）の列で構成される。つまり、選択部２１３ａに対応する位置に配置されたカラーフィルタＣＦは、複数のカラーフィルタＣＦの配列の周期ｎの整数倍の列で構成される。このため、複数のカラーフィルタＣＦの配列を構成する全ての種類のカラーフィルタＣＦを透過した光が第１の光電変換部１０１に入射する。したがって、被写体の色彩に依存しない焦点検出を実現することができる。
（第５の実施形態）
　次に、本発明の第５の実施形態を説明する。本実施形態では、図１に示す固体撮像装置１ａを用いる。
　図６は、第１の基板１０と第２の基板２０とを平面的に見た状態を示している。図６Ａは、第２の半導体層２００の第２の面側から垂直方向に見た第２の基板２０を示している。図６Ａでは、第２の光電変換部２０１と、選択部２１３ａおよび開口部２１３ｃと、遮光部２１３ｂとの配列が示されている。図６Ｂは、第１の配線層１１０の第１の面側から垂直方向に見た第１の基板１０を示している。図６Ｂでは、第１の光電変換部１０１が示されている。
　図６Ａでは、選択部２１３ａと遮光部２１３ｂとに対応するカラーフィルタＣＦが、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」のいずれかによって示されている。「Ｒ」は、赤（Ｒ）のカラーフィルタＣＦに対応する。「Ｇ」は、緑（Ｇ）のカラーフィルタＣＦに対応する。「Ｂ」は、青（Ｂ）のカラーフィルタＣＦに対応する。
　複数のカラーフィルタＣＦは２次元の行列状に配置されている。複数のカラーフィルタＣＦの配列はベイヤー配列である。
　図６Ａでは、選択部２１３ａに対応するマイクロレンズＭＬの中心位置Ｃに対する開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向は右方向である。開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向におけるカラーフィルタＣＦの配列の周期はｒ（ｒ：１以上の自然数）列である。ベイヤー配列の場合、ｒは２である。カラーフィルタＣＦの配列はベイヤー配列でなくてもよい。
　マイクロレンズ群Ｇ１は、開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向に並ぶｒ×ｓ（ｓ：２以上の自然数）の列に配置されたマイクロレンズＭＬで構成される。図６Ａに示されていないが、マイクロレンズ群Ｇ１は、開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向に並ぶ２×３＝６列に配置されたマイクロレンズＭＬで構成される。つまり、ｓは３である。
　マイクロレンズ群Ｇ１に対応する遮光部２１３ｂは、マイクロレンズ群Ｇ１に含まれるマイクロレンズＭＬのうち開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向の最も端の列からｒ×ｔ（ｔ：１以上の自然数、ｓ＞ｔ）列の領域に配置されたマイクロレンズＭＬのみに対応するように配置されている。最も端の列からｒ×ｔ列の領域に配置されたマイクロレンズＭＬは、最も端の列を含む、連続するｒ×ｔ列の領域に配置されたマイクロレンズＭＬを含む。
　図６Ａでは、開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向は右方向である。また、ｒは２であり、ｓは３である。マイクロレンズ群Ｇ１に対応する遮光部２１３ｂは、マイクロレンズ群Ｇ１に含まれるマイクロレンズＭＬのうち図６Ａの右方向の最も端の列から２×１＝２列の領域に配置されたマイクロレンズＭＬに対応するように配置されている。つまり、ｔは１である。
　複数のカラーフィルタＣＦの各々は、マイクロレンズＭＬに対応するように配置されている。このため、遮光部２１３ｂとカラーフィルタＣＦとの対応関係は、遮光部２１３ｂとマイクロレンズＭＬとの対応関係と同様である。
　本実施形態では、図４に示す固体撮像装置１ｂを用いてもよい。
　本実施形態では、複数の第１の光電変換部１０１の各々はマイクロレンズ群Ｇ１と重なる。また、マイクロレンズ群Ｇ１に対応する選択部２１３ａは、撮像レンズＩＬの射出瞳における瞳領域の一部の領域を通過した光のみを選択的に通過させる。また、マイクロレンズ群Ｇ１に対応する遮光部２１３ｂは、マイクロレンズ群Ｇ１のうち、開口部２１３ｃの重心位置Ｐの方向の最も端に配置されたマイクロレンズＭＬの少なくとも一部に対応するように配置されている。このため、焦点検出の精度を向上させることができる。
　本実施形態では、マイクロレンズ群Ｇ１に対応するカラーフィルタＣＦの配列において、選択部２１３ａに対応する位置に配置されたカラーフィルタＣＦは、ｒ×ｔの列で構成される。つまり、選択部２１３ａに対応する位置に配置されたカラーフィルタＣＦは、複数のカラーフィルタＣＦの配列の周期ｒの整数倍の列で構成される。このため、複数のカラーフィルタＣＦの配列を構成する全ての種類のカラーフィルタＣＦを透過した光が第１の光電変換部１０１に入射する。したがって、被写体の色彩に依存しない焦点検出を実現することができる。
（第６の実施形態）
　次に、本発明の第６の実施形態を説明する。本実施形態では、第１から第５の実施形態のいずれかによる固体撮像装置を搭載した撮像装置について説明する。図７は、本実施形態による撮像装置７の構成を示している。本実施形態による撮像装置７は、撮像機能を有する電子機器であればよく、デジタルカメラのほか、デジタルビデオカメラ、内視鏡等であってもよい。
　図７に示すように、撮像装置７は、固体撮像装置１と、レンズユニット部２と、画像信号処理装置３と、記録装置４と、カメラ制御装置５と、表示装置６とを有する。
　レンズユニット部２は、カメラ制御装置５によってズーム、フォーカス、絞りなどが駆動制御され、被写体からの光を固体撮像装置１に結像させる。固体撮像装置１は、カメラ制御装置５によって駆動制御され、レンズユニット部２を介して固体撮像装置１に入射した光を電気信号に変換し、入射光量に応じた撮像信号と焦点検出用の信号とを画像信号処理装置３に出力する。
　画像信号処理装置３は、固体撮像装置１から入力された撮像信号に対して、信号の増幅、画像データへの変換および各種の補正を行い、その後、画像データの圧縮などの処理を行う。また、画像信号処理装置３は、固体撮像装置１から入力された焦点検出用の信号を用いて、位相差検出方式による演算を行い、合焦点を算出する。固体撮像装置１が合焦点の算出を行ってもよい。画像信号処理装置３は、各処理における画像データ等の一時記憶手段として図示しないメモリを利用する。
　記録装置４は、半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体であり、画像データの記録または読み出しを行う。表示装置６は、画像信号処理装置３によって処理された画像データ、または記録装置４から読み出された画像データに基づく画像を表示する液晶などの表示装置である。カメラ制御装置５は、撮像装置７の全体の制御を行う制御装置である。
　本実施形態によれば、第１から第５の実施形態のいずれかによる固体撮像装置１を有することを特徴とする撮像装置７が構成される。
　本実施形態では、第１から第５の実施形態と同様に、焦点検出の精度を向上させることができる。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　上記各実施態様の固体撮像装置によれば、焦点検出の精度を向上させることができる。
　１，１ａ，１ｂ　固体撮像装置
　２　レンズユニット部
　３　画像信号処理装置
　４　記録装置
　５　カメラ制御装置
　６　表示装置
　７　撮像装置
　１０　第１の基板
　２０　第２の基板
　３０　第３の基板
　４０　樹脂層
　１００　第１の半導体層
　１０１　第１の光電変換部
　１１０　第１の配線層
　１１１　第１の配線
　１１２　第１のビア
　１１３　第１の層間絶縁膜
　１１４　ＭＯＳトランジスタ
　２００　第２の半導体層
　２０１　第２の光電変換部
　２１０　第２の配線層
　２１１　第２の配線
　２１２　第２のビア
　２１３　遮光層
　２１３ａ　選択部
　２１３ｂ　遮光部
　２１３ｃ　開口部
　２１４　第２の層間絶縁膜
　ＭＬ　マイクロレンズ
　ＣＦ　カラーフィルタ

Claims (10)

  1. 　２次元に配列された複数の第１の光電変換部を有する第１の基板と、
    　２次元に配列された複数の第２の光電変換部を有し、前記第１の基板に積層された第２の基板と、
    　前記第２の基板の面のうち撮像レンズと対向する対向面に配置され、前記撮像レンズを通過した光を結像する複数のマイクロレンズと、
    　前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部との間に配置され、前記マイクロレンズを通過して前記第２の光電変換部を透過した光のうち前記撮像レンズの射出瞳における瞳領域の一部の領域を通過した光のみを選択的に通過させる開口部が形成された選択部を備えると共に、前記マイクロレンズを通過して前記第２の光電変換部を透過した光の全てを遮光する遮光部を備える遮光層と、
    　を備え、
    　前記第２の基板の面のうち前記対向面を法線方向に見た場合、前記複数の第１の光電変換部の各々は、前記複数のマイクロレンズのうちの複数個を含むマイクロレンズ群と重なり、
    　前記マイクロレンズ群に対応する前記選択部は、前記瞳領域の一部であって同一の領域を通過した光のみを選択的に通過させ、
    　前記マイクロレンズ群に対応する前記遮光部は、前記マイクロレンズ群に含まれる前記マイクロレンズのうち、前記選択部に対応する前記マイクロレンズの中心位置に対する前記開口部の重心位置の位置ずれ方向の最も端に配置された前記マイクロレンズの少なくとも一部に対応するように配置されている
    　固体撮像装置。
  2. 　前記マイクロレンズ群に対応する前記遮光部は、前記マイクロレンズ群に含まれる前記マイクロレンズのうち、前記位置ずれ方向の最も端に配置された前記マイクロレンズの全てに対応するように配置されている
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 　２次元に配列された複数のカラーフィルタが前記複数のマイクロレンズと前記複数の第２の光電変換部との間に配置され、
    　前記複数のカラーフィルタの各々は、前記マイクロレンズに対応するように配置され、
    　前記複数のカラーフィルタの配列はベイヤー配列であり、
    　前記マイクロレンズ群は、前記複数のカラーフィルタの配列においてＧとＢの前記カラーフィルタのみが配置された第１の列と、前記複数のカラーフィルタの配列においてＲとＧの前記カラーフィルタのみが配置された第２の列とに対応するように配置され、
    　前記マイクロレンズ群に対応する前記遮光部は、前記マイクロレンズ群に含まれる前記マイクロレンズのうち、前記第１の列に対応する前記マイクロレンズに対応するように配置されている
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  4. 　前記遮光層は、複数の前記選択部を備え、
    　前記複数の選択部は、前記マイクロレンズの中心位置に対する前記開口部の重心位置の方向が第１の方向である第１の選択部と、前記マイクロレンズの中心位置に対する前記開口部の重心位置の方向が前記第１の方向と反対の第２の方向である第２の選択部とを含み、
    　前記第１の選択部と前記第２の選択部とのうち前記第１の選択部のみが前記複数のカラーフィルタの配列の第１の行に対応し、
    　前記第１の選択部と前記第２の選択部とのうち前記第２の選択部のみが前記複数のカラーフィルタの配列の、前記第１の行と異なる第２の行に対応する
    　請求項３に記載の固体撮像装置。
  5. 　２次元に配列された複数のカラーフィルタが前記複数のマイクロレンズと前記複数の第１の光電変換部との間に配置され、
    　前記複数のカラーフィルタの各々は、前記マイクロレンズに対応するように配置され、
    　前記複数のカラーフィルタの配列の前記位置ずれ方向の周期はｎ（ｎ：２以上の偶数）列であり、
    　前記マイクロレンズ群は、前記位置ずれ方向に並ぶｎ×ｍ（ｍ：２以上の自然数）の列に配置された前記マイクロレンズで構成され、
    　前記マイクロレンズ群に対応する前記遮光部は、前記マイクロレンズ群に含まれる前記マイクロレンズのうち前記位置ずれ方向の最も端の列からｎ／２列の領域に配置された前記マイクロレンズと、前記位置ずれ方向の反対方向の最も端の列からｎ／２列の領域に配置された前記マイクロレンズとに対応するように配置されている
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  6. 　２次元に配列された複数のカラーフィルタが前記複数のマイクロレンズと前記複数の第１の光電変換部との間に配置され、
    　前記複数のカラーフィルタの各々は、前記マイクロレンズに対応するように配置され、
    　前記カラーフィルタの配列の前記位置ずれ方向の周期はｒ（ｒ：１以上の自然数）列であり、
    　前記マイクロレンズ群は、前記位置ずれ方向に並ぶｒ×ｓ（ｓ：２以上の自然数）の列に配置された前記マイクロレンズで構成され、
    　前記マイクロレンズ群に対応する前記遮光部は、前記マイクロレンズ群に含まれる前記マイクロレンズのうち前記位置ずれ方向の最も端の列からｒ×ｔ（ｔ：１以上の自然数、ｓ＞ｔ）列の領域に配置された前記マイクロレンズのみに対応するように配置されている
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  7. 　前記第２の基板に裏面照射型イメージセンサを用い、前記第１の基板に表面照射型イメージセンサを用いる
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  8. 　前記第１の基板と前記第２の基板とに裏面照射型イメージセンサを用い、
    　前記第１の基板と前記第２の基板との積層方向における前記第１の光電変換部の厚みは、前記第２の光電変換部の厚みよりも大きい
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  9. 　前記遮光層は、前記第２の基板において、前記対向面と前記第１の基板側の面との間に配置されている
    　請求項１に記載の固体撮像装置。
  10. 　請求項１に記載の固体撮像装置を有する撮像装置。
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