固態(tài)成像器件及電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及固態(tài)成像器件和電子設(shè)備，并且更具體地，設(shè)及即使在精細(xì)像素中也 能夠W高靈敏度進(jìn)行相位差檢測的固態(tài)成像器件W及電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 在固態(tài)成像器件中，相位差像素被設(shè)置為W矩陣的形式二維地布置的一些像素， 且通過已知的成像表面相位差技術(shù)來進(jìn)行焦點(diǎn)檢測。
[0003] 每個(gè)相位差像素的右半部分或左半部分覆蓋有遮光膜，且成像表面相位差技術(shù)是 檢測在右半部分處接收光的相位差像素與在左半部分處接收光的相位差像素之間的在成 像表面上的相位差的技術(shù)(例如參見專利文件1)。
[0004] 在此情況下，相位差像素的靈敏度由于開口率的減小而嚴(yán)重降低。因此，作為用于 產(chǎn)生圖像的像素的相位差像素變成有缺陷的像素，并無法對作為圖像的信號做出貢獻(xiàn)。因 此，由于有缺陷的像素的影響而引起了圖像分辨率退化和偽色生成。具體地，在作為1.5皿 或更小的精細(xì)像素的相位差像素中，開口尺寸被減小至波長λ的1/2。由于波導(dǎo)的截止頻率 的原理，入射光的長波長側(cè)被截止，且靈敏度嚴(yán)重降低(截止條件為λ含2a，運(yùn)里"a"表示開 口尺寸）。運(yùn)意味著靈敏度的快速下降伴隨有對焦精度的劣化，尤其是在黑暗處。
[0005] 為解決運(yùn)個(gè)問題，存在如下技術(shù):在像素中將光電二極管(PD)分成兩個(gè)部分，且在 沒有任何遮光膜的情況下檢測相位差(例如參見專利文獻(xiàn)2)。在此情況下，來自分割PD的信 號被組合并用作圖像信號。因此，相位差像素不會變成有缺陷的像素且防止了靈敏度劣化。
[0006] 然而，當(dāng)PD被分割時(shí)，讀出晶體管的數(shù)量增加。因此，精細(xì)像素(特別是1.5皿和更 小的精細(xì)像素）的制造由于運(yùn)些像素的結(jié)構(gòu)而變得困難。而且，每個(gè)PD的容量的下降具有諸 如PD的快速飽和等不利影響。
[0007] 基于上述原因，可W肯定地說，使用遮光膜的遮光膜技術(shù)和使用分割PD的PD分割 技術(shù)并不適合精細(xì)像素。
[000引同時(shí)，存在如下技術(shù):針對一個(gè)W上像素形成大的片上透鏡(0化），且使用從共用 該0CL的像素產(chǎn)生的信號來檢測相位差(例如參見專利文獻(xiàn)3)。
[0009]引用列表 [0010] 專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)1:日本專利申請?zhí)亻_第2009-109965號
[0012] 專利文獻(xiàn)2:日本專利申請?zhí)亻_第2013-41890號
[0013] 專利文獻(xiàn)3:日本專利申請?zhí)亻_第2013-210507號
【發(fā)明內(nèi)容】
[0014] 本發(fā)明要解決的問題
[0015] 專利文獻(xiàn)3中所披露的技術(shù)可應(yīng)用于精細(xì)像素。然而，0化使入射光會聚在內(nèi)部未 設(shè)有光電轉(zhuǎn)換單元的像素之間。例如，在四個(gè)像素設(shè)置有一個(gè)0CL的情況下，入射光被會聚 在四個(gè)像素之間的邊界線的交叉點(diǎn)附近的部分。在兩個(gè)像素設(shè)置有一個(gè)OCL的情況下，入射 光被會聚在在兩個(gè)像素之間的邊界線的中屯、附近的部分。因此，專利文獻(xiàn)3中所披露的技術(shù) 導(dǎo)致靈敏度劣化。
[0016] 本發(fā)明是針對上述情況而提出的，并且旨在能夠在精細(xì)像素中進(jìn)行高靈敏度相位 差檢測。
[0017] 問題的解決方案
[0018] 在本發(fā)明的第一方面的固態(tài)成像器件中，多個(gè)像素共用一個(gè)片上透鏡，且各所述 像素具有位于所述片上透鏡下方的層內(nèi)透鏡。
[0019] 本發(fā)明的第二方面的電子設(shè)備包括如下固態(tài)成像器件，所述固態(tài)成像器件包括共 用一個(gè)片上透鏡的多個(gè)像素，各所述像素具有位于所述片上透鏡下方的層內(nèi)透鏡。
[0020] 在本發(fā)明的第一和第二方面中，多個(gè)像素共用一個(gè)片上透鏡，且各所述像素具有 位于所述片上透鏡下方的層內(nèi)透鏡。
[0021] 本發(fā)明的第Ξ方面的固態(tài)成像器件包括:第一半導(dǎo)體區(qū)域;第二半導(dǎo)體區(qū)域;第一 濾色器，其設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域上方;第二濾色器，其設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體區(qū)域上 方;片上透鏡，其設(shè)置在所述第一濾色器和所述第二濾色器上方;第一透鏡，其在橫截面方 向上設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域與所述片上透鏡之間；W及第二透鏡，其在所述橫截面方 向上設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述片上透鏡之間。
[0022] 在本發(fā)明的第Ξ方面中，所述第一濾色器被設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域上方，所 述第二濾色器被設(shè)置在第二半導(dǎo)體區(qū)域上方，所述片上透鏡被設(shè)置在所述第一濾色器和所 述第二濾色器上方，所述第一透鏡在橫截面方向上被設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體區(qū)域與所述片 上透鏡之間，且第二透鏡在所述橫截面方向上被設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體區(qū)域與所述片上透 鏡之間。
[0023] 所述固態(tài)成像器件和所述電子設(shè)備可W是單獨(dú)的裝置，或可W是將要被裝入其它 裝置中的模塊。
[0024] 本發(fā)明的效果
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的第一和第二方面，即使在精細(xì)像素中也能夠W高靈敏度進(jìn)行相位差 檢測。
[0026] 應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的效果不限于上述的效果，并可包括本發(fā)明中所說明的任 何效果。
【附圖說明】
[0027] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)。
[002引圖2是濾色器和0CL的布置示例的俯視圖。
[0029] 圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的相位差像素的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
[0030] 圖4用于說明成像表面相位差的焦點(diǎn)檢測的原理。
[0031] 圖5用于說明成像表面相位差的焦點(diǎn)檢測的原理。
[0032] 圖6是濾色器和0CL的俯視圖，該圖還示出了層內(nèi)透鏡的布置。
[0033] 圖7是從圖6提取的某些部分的俯視圖。
[0034] 圖8示出了層內(nèi)透鏡的形狀示例。
[0035] 圖9用于說明層內(nèi)透鏡的重屯、。
[0036] 圖10用于說明層內(nèi)透鏡的效果。
[0037] 圖11是根據(jù)第一實(shí)施例的相位差像素的變形例的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
[0038] 圖12示出了專利文獻(xiàn)1等所披露的相位差像素的像素結(jié)構(gòu)。
[0039] 圖13示出了專利文獻(xiàn)3等所披露的相位差像素的像素結(jié)構(gòu)。
[0040] 圖14用于說明根據(jù)第一實(shí)施例的相位差像素的效果。
[0041] 圖15用于說明根據(jù)第一實(shí)施例的相位差像素的效果。
[0042] 圖16用于說明根據(jù)第一實(shí)施例的相位差像素的效果。
[0043] 圖17是根據(jù)第二實(shí)施例的相位差像素的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
[0044] 圖18是根據(jù)第Ξ實(shí)施例的相位差像素的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
[0045] 圖19是根據(jù)第四實(shí)施例的相位差像素的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
[0046] 圖20是根據(jù)第五實(shí)施例的相位差像素的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
[0047] 圖21是根據(jù)第六實(shí)施例的相位差像素的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
[0048] 圖22是根據(jù)第屯實(shí)施例的相位差像素的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
[0049] 圖23用于說明出射光瞳校正。
[0050] 圖24示出了 0CL的其它示例中的第一示例。
[0051] 圖25是從圖24提取的某些部分的俯視圖。
[0化2]圖26示出了 0CL的其它示例中的第二示例。
[0化3]圖27示出了 0CL的其它示例中的第Ξ示例。
[0054] 圖28示出了濾色器之間的顏色組合的其它示例中的第一示例。
[0055] 圖29示出了濾色器之間的顏色組合的其它示例中的第二示例。
[0056] 圖30示出了濾色器之間的顏色組合的其它示例中的第Ξ示例。
[0057] 圖31是0CL的形狀的另一示例的立體圖。
[0058] 圖32是背面照射型的相位差像素的橫截面結(jié)構(gòu)圖。
[0059] 圖33示出了固態(tài)成像器件的基板的結(jié)構(gòu)示例。
[0060] 圖34是示出了根據(jù)本發(fā)明的作為電子設(shè)備的成像裝置的結(jié)構(gòu)示例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0061 ]下面是對用于實(shí)施本發(fā)明的方式的說明。將按照下列順序進(jìn)行說明。
[0062] 1.第一實(shí)施例(在濾色器下方具有層內(nèi)透鏡的結(jié)構(gòu)示例）
[0063] 2.第二實(shí)施例(在濾色器上方具有層內(nèi)透鏡的結(jié)構(gòu)示例）
[0064] 3.第Ξ實(shí)施例(還包括保護(hù)膜的結(jié)構(gòu)示例）
[0065] 4.第四實(shí)施例(還包括波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)示例）
[0066] 5.第五實(shí)施例(在半導(dǎo)體基板外部具有光電轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)示例）
[0067] 6.第六實(shí)施例(在半導(dǎo)體基板外部具有光電轉(zhuǎn)換單元和保護(hù)膜的結(jié)構(gòu)示例）
[0068] 7.第屯實(shí)施例(每一個(gè)像素接收R、G和B光的結(jié)構(gòu)示例）
[0069] 8.出射光瞳校正的應(yīng)用
[0070] 9.濾色器和0CL的其它示例 [0071 ] 10.背面照射型的結(jié)構(gòu)示例
[0072] 11.固態(tài)成像器件的基板的結(jié)構(gòu)示例
[0073] 12.電子設(shè)備的應(yīng)用示例
[0074] <1.第一實(shí)施例〉
[0075] <固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)示例的概要〉
[0076] 圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)。
[0077] 圖1中所示的固態(tài)成像器件包括像素陣列單元3W及位于像素陣列單元3周圍的周 邊電路單元，其中像素陣列單元3具有在例如使用娃(Si)作為半導(dǎo)體的半導(dǎo)體基板12上W 二維陣列的方式布置的像素2。周邊電路單元包括垂直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號處理電路5、水平 驅(qū)動(dòng)電路6、輸出電路7和控制電路8等。
[0078] 每個(gè)像素2分別包括例如形成有光電二極管的光電轉(zhuǎn)換單元W及像素晶體管。像 素晶體管例如形成有四個(gè)M0S晶體管:傳輸晶體管、選擇晶體管、復(fù)位晶體管和放大晶體管。 例如，在光電轉(zhuǎn)換單元被設(shè)置成半導(dǎo)體基板12外部的光電轉(zhuǎn)換膜的情況下，可W不設(shè)置傳 輸晶體管。
[0079] 而且，像素2可W是共用像素結(jié)構(gòu)。像素共用結(jié)構(gòu)包括光電轉(zhuǎn)換單元、傳輸晶體管、 一個(gè)共用的浮動(dòng)擴(kuò)散(浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域）W及其它晶體管中的每一個(gè)共用的晶體管。即，在共 用像素結(jié)構(gòu)中，形成單元像素的光電轉(zhuǎn)換單元和傳輸晶體管共用其它像素晶體管的每個(gè)像 素晶體管。
[0080] 控制電路8接收用于指定操作模式等的輸入時(shí)鐘和數(shù)據(jù)，并還輸出諸如關(guān)于固態(tài) 成像器件1的內(nèi)部信息等數(shù)據(jù)。即，基于垂直同步信號、水平同步信號和主時(shí)鐘，控制電路8 生成用作垂直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號處理電路5和水平驅(qū)動(dòng)電路6等的操作的基準(zhǔn)的時(shí)鐘信號 和控制信號。然后，控制電路則尋生成的時(shí)鐘信號和控制信號輸出至垂直驅(qū)動(dòng)電路4、列信號 處理電路5和水平驅(qū)動(dòng)電路6等。
[0081] 垂直驅(qū)動(dòng)電路4例如形成有移位寄存器，選擇預(yù)定的像素驅(qū)動(dòng)線10,提供用于驅(qū)動(dòng) 與所選擇的像素驅(qū)動(dòng)線10連接的像素2的脈沖，并逐行地驅(qū)動(dòng)像素2。即，垂直驅(qū)動(dòng)電路4沿 垂直方向逐行地順序選擇和掃描像素陣列單元3的各個(gè)像素2,并通過垂直信號線則尋基于 信號電荷(所述信號電荷是根據(jù)各個(gè)像素2的光電轉(zhuǎn)換單元中所接收的光量生成的）的像素 信號提供至列信號處理電路5。
[0082] 列信號處理電路5是針對各列像素2設(shè)置的，并逐列地對從一行的像素2輸出的信 號執(zhí)行諸如去噪等信號