JP2015167219A - Image sensor, manufacturing equipment, electronic equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】画素サイズが大きい場合でも、光学混色やフレアを低減させる。【解決手段】受光領域に形成された複数の単位画素と、単位画素同士の境界部分に形成された遮光膜と、単位画素毎に形成されたマイクロレンズとを備え、単位画素は、1.98μm以上の略正方格子であり、マイクロレンズは、単位画素毎に、一辺が1.98μm未満の略正方形で、2以上の自然数の2乗個形成されている。遮光膜は、マイクロレンズ同士の境界部分にも、さらに形成されている。本技術は、画素サイズが大きい撮像装置に適用できる。【選択図】図15Optical color mixing and flare are reduced even when the pixel size is large. A unit pixel includes a plurality of unit pixels formed in a light receiving region, a light shielding film formed at a boundary portion between the unit pixels, and a microlens formed for each unit pixel, and the unit pixel is 1.98 μm. The above-described substantially square lattice, and the microlenses are formed as squares each having a natural number of 2 or more, each having a square shape with a side of less than 1.98 μm. The light shielding film is further formed at the boundary portion between the microlenses. The present technology can be applied to an imaging device having a large pixel size. [Selection] Figure 15
Description
本技術は、撮像素子、製造装置、電子機器に関する。詳しくは、フレアやゴーストを抑制し、画質を向上させることができる撮像素子、製造装置、電子機器に関する。 The present technology relates to an image sensor, a manufacturing apparatus, and an electronic device. Specifically, the present invention relates to an imaging device, a manufacturing apparatus, and an electronic device that can suppress flare and ghost and improve image quality.
近年、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラでは、被写体の細部まで映しだす高い解像力や携帯性を重視した機器の小型化が求められてきた。また撮像装置では、撮像特性を維持しつつ、画素サイズの小型化に向けた開発が行われてきた。 In recent years, digital video cameras and digital still cameras have been required to reduce the size of devices that emphasize high resolution and portability to project details of the subject. In the imaging apparatus, development has been performed for reducing the pixel size while maintaining the imaging characteristics.
また近年、高解像度や小型化の継続的要求に加えて、最低被写体照度の向上や高速度撮像などへの要求が高まり、その実現のために、撮像装置にはSN比をはじめとした総合的な画質向上への期待が高まっている。特許文献1では、受光面の画素境界に絶縁層を介して形成された遮光膜を形成することで、光学混色やフレアの低減により画質の向上を図ることが提案されている。 In recent years, in addition to continuous demands for high resolution and miniaturization, there has been an increasing demand for improvements in minimum subject illuminance, high-speed imaging, etc. There is an increasing expectation for improved image quality. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260260 proposes to improve image quality by reducing optical color mixing and flare by forming a light shielding film formed through an insulating layer at the pixel boundary of the light receiving surface.
特許文献1では、単位画素サイズが1.75μmの裏面照射型撮像素子の画質改善の為に、単位画素境界に遮光膜を形成することにより、マイクロレンズ表面からの回折反射光起因による光学混色や、フレアを低減することが開示されている。
In
しかしながら、単位画素サイズが略2.0μmを超える撮像素子において、単位画素に対応してマイクロレンズが形成されると、換言すれば、マイクロレンズの形成サイズが大きくなると、回折反射光の回折次数(m)や、同一回折次数(m)に於ける回折角度(θ)が小さくなる。回折次数が増え角度が小さくなると、撮像素子の光入射側前面に形成されたシールガラスや、赤外線カットフィルタ(IRCF)からの再反射により撮像素子に於ける光学混色および、フレアが悪化し、画質が劣化してしまう可能性がある。 However, in an imaging device having a unit pixel size exceeding approximately 2.0 μm, when a microlens is formed corresponding to a unit pixel, in other words, when the formation size of the microlens is increased, the diffraction order of diffracted reflected light ( m) and the diffraction angle (θ) at the same diffraction order (m) becomes small. When the diffraction order increases and the angle decreases, the optical color mixture and flare in the image sensor deteriorate due to re-reflection from the seal glass formed on the light incident side front surface of the image sensor and the infrared cut filter (IRCF). May deteriorate.
このようなことから、単位画素のサイズが大きい場合であっても、光学混色および、フレアが悪化せず、画質が向上する仕組みが求められている。 For this reason, there is a need for a mechanism that improves image quality without deteriorating optical color mixing and flare even when the unit pixel size is large.
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画質を向上させることができるようにするものである。 This technique is made in view of such a situation, and makes it possible to improve image quality.
本技術の一側面の撮像素子は、受光領域に形成された複数の単位画素と、前記単位画素同士の境界部分に形成された遮光膜と、前記単位画素毎に形成されたマイクロレンズとを備え、前記単位画素は、1.98μm以上の略正方格子であり、前記マイクロレンズは、前記単位画素毎に、一辺が1.98μm未満の略正方形で、2以上の自然数の2乗個形成されている。 An imaging device according to one aspect of the present technology includes a plurality of unit pixels formed in a light receiving region, a light shielding film formed at a boundary portion between the unit pixels, and a microlens formed for each unit pixel. The unit pixel is a substantially square lattice of 1.98 μm or more, and the microlens is a square having a side of less than 1.98 μm and squares of 2 or more natural numbers for each unit pixel. Yes.
前記遮光膜は、前記マイクロレンズ同士の境界部分にも、さらに形成されているようにすることができる。 The light shielding film may be further formed at a boundary portion between the microlenses.
前記マイクロレンズとフォトダイオードの間に、インナーレンズをさらに備え、前記インナーレンズは、複数の前記マイクロレンズで集光された、複数の集光スポットの内、少なくても1つの集光スポットの主光線を、前記単位画素中心方向に向けて集光するように形成されているようにすることができる。 An inner lens is further provided between the micro lens and the photodiode, and the inner lens is a main of at least one of the plurality of condensing spots collected by the plurality of micro lenses. The light beam may be formed so as to be condensed toward the unit pixel center direction.
位相差を検出することで、焦点を検出するための画素であるようにすることができる。 By detecting the phase difference, the pixel for detecting the focus can be obtained.
前記マイクロレンズの境界部分から略中央部分まで形成されている遮光膜をさらに備えるようにすることができる。 A light-shielding film formed from the boundary portion to the substantially central portion of the microlens can be further provided.
前記単位画素中に、異なる方向からの光情報を取得する受光部を含むようにすることができる。 The unit pixel may include a light receiving unit that acquires light information from different directions.
前記遮光膜に対して垂直方向に設けられる遮光壁をさらに備えるようにすることができる。 A light shielding wall provided in a direction perpendicular to the light shielding film may be further provided.
本技術の一側面の製造装置は、受光領域に形成された複数の単位画素と、前記単位画素同士の境界部分に形成された遮光膜と、前記単位画素毎に形成されたマイクロレンズとを備え、前記単位画素は、1.98μm以上の略正方格子であり、前記マイクロレンズは、前記単位画素毎に、一辺が1.98μm未満の略正方形で、2以上の自然数の2乗個形成されている撮像素子を製造する。 A manufacturing apparatus according to one aspect of the present technology includes a plurality of unit pixels formed in a light receiving region, a light shielding film formed at a boundary portion between the unit pixels, and a microlens formed for each unit pixel. The unit pixel is a substantially square lattice of 1.98 μm or more, and the microlens is a square having a side of less than 1.98 μm and squares of 2 or more natural numbers for each unit pixel. Manufacturing an image sensor.
前記マイクロレンズを、熱メルトフロー法により形成するようにすることができる。 The microlens can be formed by a hot melt flow method.
前記マイクロレンズを、ドライエッチング法により形成するようにすることができる。 The microlens can be formed by a dry etching method.
本技術の一側面の電子機器は、受光領域に形成された複数の単位画素と、前記単位画素同士の境界部分に形成された遮光膜と、前記単位画素毎に形成されたマイクロレンズとを備え、前記単位画素は、1.98μm以上の略正方格子であり、前記マイクロレンズは、前記単位画素毎に、一辺が1.98μm未満の略正方形で、2以上の自然数の2乗個形成されている撮像素子と、前記撮像素子から出力される信号に対して信号処理を行う信号処理部とを備える。 An electronic apparatus according to an aspect of the present technology includes a plurality of unit pixels formed in a light receiving region, a light shielding film formed at a boundary portion between the unit pixels, and a microlens formed for each unit pixel. The unit pixel is a substantially square lattice of 1.98 μm or more, and the microlens is a square having a side of less than 1.98 μm and squares of 2 or more natural numbers for each unit pixel. And a signal processing unit that performs signal processing on a signal output from the image sensor.
本技術の一側面の撮像素子においては、受光領域に形成された複数の単位画素と、単位画素同士の境界部分に形成された遮光膜と、単位画素毎に形成されたマイクロレンズとが備えられる。単位画素は、1.98μm以上の略正方格子であり、マイクロレンズは、単位画素毎に、一辺が1.98μm未満の略正方形で、2以上の自然数の2乗個形成されている。 An imaging device according to one aspect of the present technology includes a plurality of unit pixels formed in a light receiving region, a light shielding film formed at a boundary portion between the unit pixels, and a microlens formed for each unit pixel. . The unit pixel is a substantially square lattice of 1.98 μm or more, and the microlens is a square having a side of less than 1.98 μm for each unit pixel, and squares of 2 or more natural numbers are formed.
本技術の一側面の製造装置においては、前記撮像素子が製造される。 In the manufacturing apparatus according to one aspect of the present technology, the imaging element is manufactured.
本発明の一側面の電子機器においては、前記撮像素子からの信号が処理される。 In the electronic apparatus according to one aspect of the present invention, a signal from the imaging element is processed.
本技術の一側面によれば、画質を向上させることが可能となる。 According to one aspect of the present technology, it is possible to improve image quality.
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。 Note that the effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.
以下に、本技術を実施するための形態(以下、実施の形態という)について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
1.表面照射型の撮像素子の構成
2.裏面照射型の撮像素子の構成
3.回折光などの影響について
4.マイクロレンズの構成
5.撮像素子の製造1について
6.撮像素子の製造2について
7.マイクロレンズの他の構成
8.インナーレンズを備える構成
9.効果について
10.オートフォーカス用の画素について
11.電子機器
Hereinafter, modes for carrying out the present technology (hereinafter referred to as embodiments) will be described. The description will be given in the following order.
1. 1. Configuration of surface-illuminated
以下に説明する本技術は、光学混色やフレアを抑制することができ、画質を向上させることができる撮像素子などに適用できる。比較のため、まず表面照射型の撮像素子と、裏面照射型の撮像素子について説明し、光学混色やフレアについての説明を加え、その後、本技術を適用した撮像素子について説明を加える。 The present technology described below can be applied to an image sensor that can suppress optical color mixing and flare and improve image quality. For comparison, first, a front-illuminated image sensor and a back-illuminated image sensor will be described, optical color mixing and flare will be described, and then an image sensor to which the present technology is applied will be described.
<表面照射型の撮像素子の構成>
CMOS(Complementary MOS)撮像素子には、図1に示す表面照射型と、図2に示す裏面照射型が知られている。
<Configuration of surface-illuminated image sensor>
As a CMOS (Complementary MOS) image pickup device, a front side illumination type shown in FIG. 1 and a back side illumination type shown in FIG. 2 are known.
図1は、表面照射型撮像素子110の構成図である。図1に示すように、半導体基板112に光電変換部となるフォトダイオード(PD)111と複数の画素トランジスタからなる単位画素116が複数、形成された画素領域113を有して構成される。
FIG. 1 is a configuration diagram of a front-illuminated
画素トランジスタは、図示しないが、図1ではゲート電極114を示して、模式的に画素トランジスタの存在を示している。各フォトダイオード111は不純物拡散層による素子分離領域115で分離される。半導体基板112の画素トランジスタが形成された表面側に層間絶縁膜117を介して複数の配線118を配置した多層配線層119が形成される。
Although the pixel transistor is not shown, the
配線118は、フォトダイオード111の位置に対応する部分を除いて形成される。多層配線層119上には、平坦化膜120を介して、順次、オンチップカラーフィルタ121およびオンチップマイクロレンズ122が形成される。オンチップカラーフィルタ121は、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の各色フルタを配列して構成される。
The
表面照射型撮像素子110では、多層配線層119が形成された基板表面を受光面123として、光Lがこの基板表面側から入射される。ここで、マイクロレンズ122や、カラーフィルタ121は、単位画素116に対応して各々単一に形成される。
In the front-illuminated
<裏面照射型の撮像素子の構成>
図2は、裏面照射型撮像素子130の構成図である。図1に示した表面照射型撮像素子110と同一の部分には、同一の符号を付し、その説明を行う。
<Configuration of Back-illuminated Image Sensor>
FIG. 2 is a configuration diagram of the backside illumination
図2に示すように、半導体基板112に光電変換部となるフォトダイオード111と複数の画素トランジスタからなる単位画素116が複数、形成された画素領域113を有して構成される。画素トランジスタは、図示しないが、基板表面側に形成され、図2ではゲート電極114を示して、模式的に画素トランジスタの存在を示している。
As shown in FIG. 2, the
各フォトダイオード111は不純物拡散層による素子分離領域115で分離される。半導体基板112の画素トランジスタが形成された表面側に層間絶縁膜117を介して複数の配線118を形成した多層配線層119が形成される。
Each
裏面照射型では、配線118はフォトダイオード111の位置に関係なく形成することができる。一方、半導体基板112のフォトダイオード111が臨む裏面上に、順次、絶縁層128、オンチップカラーフィルタ121およびオンチップマイクロレンズ122が形成される。
In the back irradiation type, the
裏面照射型撮像素子130では、多層配線層および画素トランジスタが形成された基板表面とは反対側の基板裏面を受光面132として、光Lがこの基板裏面側から入射される。
In the backside illuminating type
光Lは多層配線層119の制約を受けることなく、フォトダイオード111に入射されるので、フォトダイオード111の開口を広く取ることができ、高感度化が図れる。図2に示した裏面照射型撮像素子130も、マイクロレンズ122や、カラーフィルタ121
は単位画素116に対応して各々単一に形成される。
Since the light L is incident on the
Are unitarily formed corresponding to the
<回折光などの影響について>
裏面照射型撮像素子130は、一般的に、コンパクトデジタルカメラや、モバイルカメラなどと称される比較的小型なカメラに用いられる。このことから、裏面照射型撮像素子130は、略2.0μm未満の単位画素116から構成されていることが多く、いわゆる微細画素の感度、シェーディング特性改善がなされている。
<Influence of diffracted light>
The back-illuminated
裏面照射型撮像素子130は、APSサイズや35mmサイズ等のデジタルスチルカメラ(DSC)用の撮像素子にも適用可能であるが、これらの撮像素子の画素サイズは、上記したような微細な画素を備える撮像素子に比べて、一般的に略2.0μm以上である。
The back-illuminated
APSや35mmサイズの撮像素子、換言すれば、比較的、サイズが大きな撮像素子であっても、より高感度で高精細な撮像画質を達成する為に、裏面照射型化にすることが考えられる。裏面照射型撮像素子130は、図2に示したように多層配線層が表面側にあるため、フォトダイオード111の開口面積が広く形成できることから、より多くの入射光を取り込むことが可能となり、撮像素子の感度やシェーディング特性が向上する。
In order to achieve higher sensitivity and high-definition image quality even with an APS or 35 mm-size image sensor, in other words, a relatively large image sensor, it may be possible to use a back-illuminated type. . As shown in FIG. 2, the back-illuminated
撮像素子の単位画素116に対応して形成されるマイクロレンズ122のサイズは、通常、単位画素116のサイズと略等しく形成される。ここで、図3に裏面照射型撮像素子130の単位画素群Aに光が入射して(入射光)、裏面照射型撮像素子130の表面に形成されたマイクロレンズ122の形成ピッチ(Pレンズ)に対応じて回折反射光が生じる様子を示す。
The size of the
図3では、単位画素116のピッチ(P画素)とマイクロレンズ122の形成ピッチ(Pレンズ)は等しく形成されている例を示している。 FIG. 3 shows an example in which the pitch of the unit pixels 116 (P pixels) and the formation pitch of the micro lenses 122 (P lenses) are equal.
回折反射光の回折次数(m)、回折角度(θ)は、次式(1)で表すことができる。
(Pレンズ)×sinθ=m×λ ・・・(1)
The diffraction order (m) and diffraction angle (θ) of the diffracted reflected light can be expressed by the following formula (1).
(P lens) × sin θ = m × λ (1)
式(1)において、λは入射光の波長である。式(1)から、λが一定の場合、マイクロレンズ122の形成ピッチであるPレンズが小さくなると回折次数mは減少して、Pレンズが大きくなると、回折次数mは増加することが読み取れる。
In equation (1), λ is the wavelength of the incident light. From equation (1), it can be seen that when λ is constant, the diffraction order m decreases as the P lens, which is the formation pitch of the
また、同一な回折次数mでの回折角度θはマイクロレンズの形成ピッチPレンズが、小さい程大きくなることが読み取れる。さらには、それぞれ相対的に、波長λが小さい程、回折次数mは増加することも読み取れる。 It can also be seen that the diffraction angle θ at the same diffraction order m increases as the microlens formation pitch P lens decreases. Furthermore, it can be read that the diffraction order m increases as the wavelength λ is relatively small.
裏面照射型撮像素子130の光学混色およびフレアの低減を目的に、光電変換部(フォトダイオード111)を含む単位画素116が配列された受光領域の単位画素116境界に、絶縁層128を介して遮光膜141が形成される。
For the purpose of reducing optical color mixing and flare of the back-illuminated
例えば、単位画素116のサイズが1.75μmの裏面照射型撮像素子130の場合、単位画素116境界に遮光膜141を形成することにより、マイクロレンズ122表面からの回折反射光起因による光学混色や、フレアを低減することができる。
For example, in the case of the back-illuminated
しなしながら、単位画素116のサイズが、1.75μmを超える撮像素子において、そのサイズに合わせて、マイクロレンズ122の形成サイズが大きくなると、上記した式(1)を参照して説明したように回折反射光の回折次数(m)や、同一回折次数(m)に於ける回折角度(θ)が小さくなる。
However, in the imaging device in which the size of the
回折次数(m)が増え角度が小さくなると、後述する撮像素子の光入射側前面に形成されたシールガラスや、赤外線カットフィルタ(IRCF)からの再反射により撮像素子に於ける光学混色および、フレアが悪化する。よって、単位画素116のサイズを大きくする場合、光学混色および、フレアが悪化しないような仕組みを設ける必要がある。
When the diffraction order (m) increases and the angle decreases, optical color mixing and flare in the image sensor due to re-reflection from a seal glass or an infrared cut filter (IRCF) formed on the front surface of the light incident side of the image sensor described later. Gets worse. Therefore, when the size of the
ここでは、単位画素116のサイズが略2.0μmを超える撮像素子であっても光学混色やフレア特性を改善することができる撮像素子の構造について説明する。
Here, the structure of an image sensor that can improve optical color mixing and flare characteristics even if the image sensor is larger than about 2.0 μm in size of the
光学混色やフレア特性を改善する為には、可視光領域の波長で略400nm〜700nmの波長を考慮する必要がある。例えば、図3に示した回折反射光の光束は直線一本で示したが、実際には図4に示したようにθ1〜θ2のように幅を持った状態で反射している。 In order to improve optical color mixing and flare characteristics, it is necessary to consider a wavelength of about 400 nm to 700 nm in the visible light region. For example, although the light beam of the diffracted and reflected light shown in FIG. 3 is shown as a single straight line, it is actually reflected in a state having a width such as θ1 to θ2 as shown in FIG.
このとき、略400nmの短波長の光は、式(1)の計算からも判るように、回折反射角度の小さいθ1の角度で反射して、略700nmの長波長の光は、回折反射角度の大きなθ2の角度で反射する。よって、例えば、回折次数(m)の回折反射角は図中(θ2−θ1)の幅を持った回折反射光となる。 At this time, light having a short wavelength of about 400 nm is reflected at an angle of θ1 having a small diffraction reflection angle, and light having a short wavelength of about 700 nm has a diffraction reflection angle of about 700 nm, as can be seen from the calculation of equation (1). Reflects at a large angle of θ2. Therefore, for example, the diffraction reflection angle of the diffraction order (m) is diffracted and reflected light having a width of (θ2−θ1) in the figure.
図5Aは裏面照射型撮像素子130の平面図(上部から裏面照射型撮像素子130を見たときの図)を示し、図5Bは複数の単位画素116から成る受光領域を示す。
FIG. 5A shows a plan view of the back-side illuminated image sensor 130 (a view when the back-side
図5Bは、図5Aに示すa−bに於ける断面図を示す。図5Bに示した入射光は、撮像素子上方に形成された、IRCF151および、シールガラス152を経て撮像素子に入射する。
FIG. 5B shows a cross-sectional view taken along line ab shown in FIG. 5A. The incident light shown in FIG. 5B enters the image sensor through the
撮像素子に入射した光は、マイクロレンズ122の表面の形成ピッチ(Pレンズ)に応じて、ある回折次数(m)と回折反射角度(θ)を持った回折反射光を生じる((−(マイナス)回折反射光は図示せず))。 The light incident on the imaging device generates diffracted reflected light having a certain diffraction order (m) and a diffraction reflection angle (θ) according to the formation pitch (P lens) of the surface of the microlens 122 ((− (minus ) Diffracted reflected light is not shown))).
回折反射光は、撮像素子上方に形成されたシールガラス152で反射され、可視光成分を有する反射光となる。またシールガラス152を通過した光成分は、そのさらに上方に形成されたIRCF151で反射され、可視光領域中赤成分の多い反射光となる(図6中では破線で示す)。
The diffracted reflected light is reflected by the seal glass 152 formed above the image sensor and becomes reflected light having a visible light component. Further, the light component that has passed through the seal glass 152 is reflected by the
シールガラス152とIRCF151で反射された光は再度撮像素子に向かって進み、その成分の一部は、撮像素子のフォトダイオード111で光電変換されてしまう。これが光学混色やフレアとなり、撮像素子の画質を劣化させてしまう可能性がある。
The light reflected by the seal glass 152 and the
図4を参照して説明したように、図5で示すマイクロレンズ122による回折反射光は幅を持ち、シールガラス152や、IRCF151に進む。よってシールガラス152で反射して撮像素子に再度入射する光も幅を持った状態で入射する為、図6に示すように略筋状の光学混色やフレアとなる(図中、筋形状で図示)。
As described with reference to FIG. 4, the diffracted and reflected light from the
一方、IRCF151により反射する光は、IRCF151の光透過率特性から、赤色成分の多い反射光となることから(幅を持った反射光成分から赤色成分光の反射光成分が抽出された反射光となる為)、略スポット状の光学混色やフレアとなる(図中、スポット形状で図示)。
On the other hand, the light reflected by the
ここで、1.75μmよりも単位画素116のサイズを大きくした場合の回折反射光が生じる次数を求めた表を図6に示す。
Here, FIG. 6 shows a table in which the orders at which diffracted and reflected light is generated when the size of the
図6に示す回折反射光の次数の数値は、式(1)からも判るように、回折次数の発生しやすい可視光領域に於ける短波長側の400nmにて計算したものである。図6に示した表中の単位画素辺方向とは、図7に示す正方格子画素の辺方向の長さで(単位画素サイズ)、単位画素対角方向とは正方格子画素の対角方向の長さ(単位画素サイズ×√2)である。 The numerical value of the order of the diffracted and reflected light shown in FIG. 6 is calculated at 400 nm on the short wavelength side in the visible light region where the diffraction order is likely to be generated, as can be seen from the equation (1). The unit pixel side direction in the table shown in FIG. 6 is the length in the side direction of the square lattice pixel shown in FIG. 7 (unit pixel size), and the unit pixel diagonal direction is the diagonal direction of the square lattice pixel. Length (unit pixel size × √2).
図6に示すように、単位画素辺方向においては、1.750〜1.999μm迄は、発生する回折反射光の次数は、「±4」であり、2.000μmで「±5」となり、その発生次数が「2」増加する。 As shown in FIG. 6, in the unit pixel side direction, the order of the diffracted and reflected light generated is 1. ± .4 until 1.750 to 1.999 .mu.m, and ". ± .5" at 2.000 .mu.m. The generation order is increased by “2”.
一方、単位画素対角方向においては、その長さが単位画素の辺方向の長さより√2倍長くなるので、式(1)からも1.750〜1.979μm迄は、「±6」となり、1.980μmで「±7」になり、その発生次数が「2」増加する。 On the other hand, in the diagonal direction of the unit pixel, the length becomes √2 times longer than the length of the unit pixel in the side direction, so that from ± 1750 to 1.979 μm from equation (1), “± 6” 1. It becomes “± 7” at 980 μm, and the generation order increases by “2”.
また、さらには単位画素サイズが大きくなり、それに対応して形成されるマイクロレンズ122の形成ピッチ(Pレンズ)も大きくなっていくと、図4に示した同一次数の回折反射光の回折角度(θ)も小さくなる。
Further, when the unit pixel size is further increased and the formation pitch (P lens) of the
回折反射光が増加して、同一次数における回折反射角度が小さくなると、図5A,図5Bに示したように筋状およびスポット状の光学混色やフレアが入射光側にシフトして(図中、太い矢印で表記)、図5Aに示した受光領域端から離れ、受光領域に取り込まれ易くなる。これによりマイクロレンズ122の形成ピッチ(Pレンズ)が大きくなると光学混色やフレアによる撮像素子の画質劣化が著しくなる。
When the diffraction reflection light increases and the diffraction reflection angle at the same order becomes small, as shown in FIGS. 5A and 5B, streaky and spot-like optical color mixture and flare shift to the incident light side (in the figure, (Indicated by a thick arrow), it is separated from the end of the light receiving area shown in FIG. 5A and is easily taken into the light receiving area. As a result, when the formation pitch (P lens) of the
図6から、単位画素116が1.980μmを超えると、単位画素対角方向の回折反射次数が「2」増え、その回折反射角度(θ)も小さくなり、受光領域に取り込まれる光学混色やフレア成分の光が増加することがわかる。光学混色やフレア光が増加すると撮像素子の画質が劣化する為、単位画素116のサイズが1.980μmを超えた場合であっても、画質劣化を抑制する必要がある。
From FIG. 6, when the
そこで、以下に、単位画素116のサイズが1.980μmを超えた場合であっても、画質劣化を抑制できる構成について説明を加える。
Therefore, a configuration that can suppress image quality degradation even when the size of the
<マイクロレンズの構成>
具体的には、受光領域に形成された単位画素116の大きさが、少なくても1.980μm以上で構成され、単位画素116の画素境界部には、その平面視において、少なくてもその画素周囲を囲うように遮光膜が形成される。
<Configuration of micro lens>
Specifically, the size of the
また、単位画素116に対応して複数のマイクロレンズ122が形成される。そして、そのマイクロレンズ122の一辺の長さは1.980μm未満で、nの2乗個の略正方形で単位画素116を略均等面積に区分けするように複数形成される。なおnは、2以上の自然数である。
A plurality of
図8A乃至図8Dに、本技術を適用したマイクロレンズ122の一実施の形態の構成を示す。図8Aは、撮像素子の受光領域に形成された単位画素116であって、図中の破線は、隣接画素間との境界線を示す。
8A to 8D show a configuration of an embodiment of the
図8Bは、単位画素116の一辺を縦横方向に各2個分割して、単位画素116中に4個のマイクロレンズを形成した状態を示すものである。単位画素116の1辺の長さが、1.980μmである場合、マイクロレンズ122の1辺の長さは、1.980μmの2分の1となる。
FIG. 8B shows a state in which one side of the
図8Cは、単位画素116の一辺を縦横方向に各3個分割して、単位画素116中に9個のマイクロレンズを形成した状態を示すものである。単位画素116の1辺の長さが、1.980μmである場合、マイクロレンズ122の1辺の長さは、1.980μmの3分の1となる。
FIG. 8C shows a state in which nine microlenses are formed in the
さらに、図8Dは、単位画素116の一辺を縦横方向に各4個分割して、単位画素116中に16個のマイクロレンズを形成した状態を示すものである。単位画素116の1辺の長さが、1.980μmである場合、マイクロレンズ122の1辺の長さは、1.980μmの4分の1となる。
Further, FIG. 8D shows a state in which one side of the
図8B乃至図8Dに、単位画素116の一辺を2乃至4分割し、マイクロレンズが4個、9個、16個の例をそれぞれ示したが、本技術は、これらに限定されることを示す記載ではない。すなわち、単位画素116に対応して形成される複数のマイクロレンズは、その一辺の長さが1.980μm未満で、n(nは、2以上の自然数)の2乗個の略正方形で単位画素116を略均等面積に区分けするように複数形成されることを特徴とする撮像素子であればよい。
8B to 8D show examples in which one side of the
<撮像素子の製造1について>
次に、図8に示したような、単位画素116に複数のマイクロレンズを設けた場合の撮像素子の製造について説明を加える。
<Regarding
Next, a description will be given of the manufacture of an image sensor when a plurality of microlenses are provided in the
第1の製造方法として、マイクロレンズ122を熱メルトフロー法で製造する場合を、図9を参照して説明する。また図9を参照して説明する製造方法は、受光領域に形成された単位画素116のサイズを1.98μm以上とした裏面照射型撮像素子130の製造に適用できる。
As a first manufacturing method, a case where the
図9Aに示した工程において、裏面照射型撮像素子130を構成する半導体基板112上に形成した絶縁膜128を介して、隣接する画素間に遮光膜141が形成される。
In the process shown in FIG. 9A, a
図9Bに示した工程において、例えばアクリル系樹脂から成る平坦化膜201が形成される。
In the process shown in FIG. 9B, a
図9Cに示した工程において、撮像素子のカラー画像出力の為、例えば原色系の赤色、青色、緑色などから成る、カラーフィルタ121が形成される。
In the process shown in FIG. 9C, a
カラーフィルタ121として、補色系のイエロー、シアン、マゼンタが用いられても良い。また、撮像素子の用途に応じて、カラーフィルタ121を用いなくてもよい。カラーフィルタ121は、例えば、感光性ネガ型レジストから成り、フォトリソグラフィー法で形成される。
As the
図9Dに示した工程において、例えばアクリル系樹脂から成る平坦化膜202が形成される。
In the process shown in FIG. 9D, a
図9Eに示した工程において、例えばノボラック系、スチレン系、アクリル系、またはそれらの共重合系のポジ型感光性樹脂から成るマイクロレンズ材203が、フォトリソグラフィー法で略矩形に形成される。
In the process shown in FIG. 9E, the
マイクロレンズ材203中に、例えば、ジアゾナフトキノン系の感光材を含む場合、可視光短波長側に光吸収を持つため撮像素子の感度特性が劣化する。この場合、フォトリソグラフィー法による現像処理を行ったマイクロレンズ材203に対して、i-線などの紫外線の照射が行われ、ブリーチング露光が行われることで、光吸収が低減されるようにしても良い。
When the
また、マイクロレンズ材203は、単位画素116に対応して略同一形状で複数個形成される。図9Eでは、断面方向に2個形成した状態を示したが、図8を参照して説明したように、3個、4個など、形成するマイクロレンズ122の個数に合わせた数だけマイクロレンズ材203が形成される。
A plurality of
図9Fに示した工程において、現像処理が施されたマイクロレンズ材203の熱軟化点以上の加熱処理が行われ、熱メルトフロー処理することで、マイクロレンズ形状を持ったマイクロレンズ122が形成される。こうしてマイクロレンズ122は、単位画素116に対応して略同一形状で複数個形成される。図9Fでは、断面方向に2個形成した状態を示している。
In the process shown in FIG. 9F, the
このように、単位画素116上に、複数のマイクロレンズ122が形成される。
In this way, a plurality of
<撮像素子の製造2について>
次に、撮像素子の第2の製造方法について、図10を参照して説明を加える。第2の製造方法においては、マイクロレンズ122を、例えば、ドライエッチング法で製造する場合を例に挙げて説明する。また第2の製造方法においても、受光領域に形成された単位画素116のサイズは、1.98μm以上の裏面照射型撮像素子130を製造する場合に適用できる。
<Regarding
Next, the second manufacturing method of the image sensor will be described with reference to FIG. In the second manufacturing method, the case where the
図10Aに示した工程においては、図9A乃至図9Cを参照して説明した工程を経て、カラーフィルタ121まで形成された状態の撮像素子上に、スチレン系樹脂などから成るマイクロレンズ材221が形成される。
In the process shown in FIG. 10A, the
図10Bに示した工程において、例えばノボラック系から成るポジ型感光性樹脂222が、フォトリソグラフィー法における現像処理にて略矩形に形成される。ポジ型感光性樹脂222は、単位画素116に対応して略同一形状で複数個形成される。図10では、断面方向に2個形成される場合を図示してある。
In the process shown in FIG. 10B, a positive
図10Cに示した工程において、現像処理を行ったポジ型感光性樹脂222の熱軟化点以上の加熱処理を行い、熱メルトフロー処理することで、マイクロレンズ形状が得られる。
In the process shown in FIG. 10C, a microlens shape is obtained by performing a heat treatment at or above the thermal softening point of the positive
図10Dに示した工程において、マイクロレンズ形状となったポジ型感光性樹脂222を、その下地に形成されたマイクロレンズ材221に、フロロカーボン系などのガスを用いたドライエッチング処理を行うことにより、マイクロレンズ122の有効面積が拡大されるようにエッチング法により転写される。
In the step shown in FIG. 10D, the positive type
このようにして、マイクロレンズ122は、単位画素116に対応して略同一形状で複数個形成される。図10Dでは、断面方向に2個形成した状態を示している。
In this manner, a plurality of
このように、単位画素116上に、複数のマイクロレンズが形成される。
In this way, a plurality of microlenses are formed on the
図11,図12を参照し、図9、図10を参照して説明した製造に関する補足説明を行う。図11Aは、単位画素116に対応して1個の開口部を有し形成された遮光膜141を示す。これは、図9Aの断面と対応する。
With reference to FIGS. 11 and 12, supplementary explanation regarding the manufacturing described with reference to FIGS. 9 and 10 will be given. FIG. 11A shows a
図11中、破線は、単位画素116の境界を表し、その周りの太線は、遮光膜141を表す。図7Aに示した撮像素子の状態を、上方から見た場合、図11Aに示すように、遮光膜141が、1個の単位画素116の周辺部にそれぞれ設けられている。この場合、遮光膜141の開口部は、単位画素116の開口部と略同等の大きさ、形状となる。
In FIG. 11, the broken line represents the boundary of the
図11Bは、単位画素116に対応して形成された赤色、青色、緑色のカラーフィルタ121を示す。これは、図9Cに対応し、図9Cに示した撮像素子の状態を、上方から見た場合、単位画素116毎に、単位画素116毎に割り当てられた色のフィルタが設けられている。なお、図11Bの斜線は、色毎に異なる斜線としてあり、赤色、青色、緑色のカラーフィルタ121が配置されていることを示している。
FIG. 11B shows red, blue, and
図11Cは、単位画素116に対応して略同一形状で形成された複数のマイクロレンズ122を示す。図11Cでは1つの単位画素116に対応して、4個のマイクロレンズ122が形成されている例を示した。図11Cは、図9Fや図10Dに対応し、図9Fや図10Dに示した撮像素子の状態を、上方から見た場合、単位画素116毎に、複数のマイクロレンズ122が設けられている。
FIG. 11C shows a plurality of
図11Dは、図11Aに示したように1単位画素116の周囲に遮光膜141が設けられた場合の撮像素子の断面を表す。また、図11Dに破線で示した矢印は、光学混色やフレア成分となる迷光成分を表す。
FIG. 11D shows a cross section of the image sensor when the
図11Dに示したように、1単位画素116の周囲に遮光膜141を設けた場合、迷光成分が、フォトダイオード111に入り込んでしまう可能性がある。
As shown in FIG. 11D, when the
図12は、1単位画素116の周囲だけでなく、マイクロレンズ122の形状に合わせ、単位画素116内にも遮光膜141を設けた場合について説明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining a case where the
図12Aは、図11Aと同じく、撮像素子に形成された遮光膜141の形状を表す図である。図12Aに示した遮光膜141は、1単位画素116の周辺部に遮光膜141が設けられているとともに、単位画素116内にも、十文字状に遮光膜141が設けられている。
FIG. 12A is a diagram illustrating the shape of the light-shielding
この場合、遮光膜141は、1個のマイクロレンズ122の外周部に設けられている。この場合、1単位画素116には、4個のマイクロレンズ122が設けられる例を示しているため、遮光膜141の開口部は、単位画素116の開口部と約1/4程度の大きさ、形状となる。換言すれば、1つの単位画素116に対して、4個の遮光膜141の開口部が対応する構成とされている。
In this case, the
図12Bは、図11Bに示したカラーフィルタ121と同様であり、図12Cは、図11Cに示したマイクロレンズ122と同様である。
12B is the same as the
図12Dは、図12Aに示したように1単位画素116の周囲および内部に遮光膜141が設けられた場合の撮像素子の断面を表す。また、図12Dに破線で示した矢印は、光学混色やフレア成分となる迷光成分を表す。
FIG. 12D shows a cross section of the image sensor when the
図12Dに示したように、1単位画素116の周囲と内部に遮光膜141を設けた場合、迷光成分が、フォトダイオード111に入り込んでしまうような場合でも、単位画素116内の遮光膜141により侵入が止められ、フォトダイオード111内に入り込んでしまうようなことを防ぐことができる。
As shown in FIG. 12D, when the
このように、単位画素116に対応して複数の開口部を有して形成された遮光膜141の、各遮光膜141の開口に対応して対で形成された複数のマイクロレンズ122が形成された場合、遮光膜141の開口面積が減少し、撮像素子の感度特性が若干劣化するが、光学混色や、フレアに関しては、遮光膜141による遮光機能が働き有利となる。
In this manner, a plurality of
<マイクロレンズの他の構成>
図13は、マイクロレンズの他の形状を説明するための撮像素子の断面視である。図13Aは、撮像素子を上から見たときの平面図であり、破線は、単位画素116の境界を示し、破線内の斜線部は、それぞれマイクロレンズを示す。図13Aに示したマイクロレンズは、1単位画素116内に4個形成されている例を示す。
<Other configurations of microlenses>
FIG. 13 is a cross-sectional view of the image sensor for explaining another shape of the microlens. FIG. 13A is a plan view of the image sensor as viewed from above. A broken line indicates the boundary of the
図13B、図13Cは、それぞれ、図13Aに示したa−bの部分での断面図である。図13Bに示した撮像素子と、図13Cに示した撮像素子は、遮光膜141が設けられている部分が異なるだけであり、他の部分は、同様である。
13B and 13C are cross-sectional views taken along line ab shown in FIG. 13A, respectively. The image sensor shown in FIG. 13B is different from the image sensor shown in FIG. 13C only in the portion where the
図13Bに示した撮像素子の遮光膜141は、図11に示した遮光膜141と同じく、1単位画素116の外周部に設けられている。図13Cに示した撮像素子の遮光膜141は、図12に示した遮光膜141と同じく、1単位画素116の外周部と内部に設けられている。
The
図13Bに示したマイクロレンズ311は、略矩形、平面視で略四角形で形成されている。図13Bに示したマイクロレンズ311は、屈折率nの材料で形成されたマイクロレンズ領域312と、屈折率n’を有する非マイクロレンズ領域313から構成され、その屈折率差を利用(n>n’)し、撮像素子に入射した光の位相差を利用することで、集光する構成となっている。
The
図13Cは、単位画素116に対応して複数の開口部を有して形成された遮光膜141の、各遮光膜141の開口に対応して対で形成された複数のマイクロレンズ311を示す。なお図13Cでは、1つの単位画素116に対して、4個の遮光膜開口部が形成され、それぞれ4個の遮光膜開口部に対応してマイクロレンズ311が形成されている例を示している。
FIG. 13C shows a plurality of
このように、屈折率nの材料で形成されたマイクロレンズ領域312と、屈折率n’を有する非マイクロレンズ領域313から構成されマイクロレンズ311の場合でも、本技術を適用することができる。
As described above, the present technology can be applied even to the case of the
また遮光膜141は、図13Bに示したように、非マイクロレンズ領域313の部分であり、かつ単位画素116の外周部分に該当する部分に形成するようにしても良いし、図13Cに示したように、非マイクロレンズ領域313の部分に形成するようにしても良い。
Further, as shown in FIG. 13B, the
<インナーレンズを備える構成>
次に、インナーレンズを備える撮像素子について説明する。図14Bと図15は、インナーレンズを備える撮像素子の断面図を示し、比較のため、図14Aにインナーレンズを備えない撮像素子の断面図を示した。また図中、破線の矢印は、光の進行方向を表す。
<Configuration with inner lens>
Next, an image sensor provided with an inner lens will be described. FIG. 14B and FIG. 15 show cross-sectional views of an image pickup device having an inner lens, and for comparison, FIG. 14A shows a cross-sectional view of an image pickup device without an inner lens. In the figure, broken arrows indicate the traveling direction of light.
図14A、図14B、および図15に示した撮像素子は、1単位画素116に複数のマイクロレンズ122が設けられている裏面照射型撮像素子130である。ここでは、単位画素116に4個のマイクロレンズ122が設けられている例を示す。
14A, 14B, and 15 is a back-illuminated
図14Aに示した裏面照射型撮像素子130は、インナーレンズが形成されていない構成とされ、図14Bに示した裏面照射型撮像素子130は、インナーレンズ411が形成されている構成とされている。
14A is configured such that an inner lens is not formed, and the back-illuminated
図14Aに示す撮像素子においては、集光された集束端部と、遮光膜141のエッジとのマージンが少ない。図14Aにおいて、集光された集束端部と遮光膜141のエッジの部分のマージンの部分には、円を記載してある。この円内における集束端部と遮光膜141のエッジの間隔が短い。
In the image sensor shown in FIG. 14A, the margin between the focused end portion and the edge of the
図14Bに示す撮像素子においては、集光された集束端部と、遮光膜141のエッジとのマージンが大きい。図14Bにおいても、集光された集束端部と遮光膜141のエッジの部分のマージンの部分には、円を記載してある。この円内における集束端部と遮光膜141のエッジの間隔が広い。
In the imaging device shown in FIG. 14B, the margin between the focused end portion that has been condensed and the edge of the
このことから、インナーレンズ411を設けることで、マイクロレンズ122からの光を、より効率良く集光させることができることがわかる。
From this, it can be seen that by providing the
インナーレンズ411を形成しない構成とすることも可能であるが、特に斜入射光成分が多くなる例えば、受光領域外周部の感度劣化(輝度シェーディング)を改善する場合などには、インナーレンズ411を設けた構成とするのがよい。
Although the
インナーレンズ411は、例えば、プラズマ窒化シリコン(P−SiN;屈折率約1.9〜2.0)、平坦化膜201は、例えばアクリル系樹脂(屈折率約1.5程度)などで形成することができる。
The
なお、インナーレンズ411の形状は、図14Bに示したようなマイクロレンズ122と同じく、半球形状としても良いが、他の形状でも良い。例えば、図15に示すような矩形のインナーレンズ421を、平坦化膜422内に設けても良い。
The shape of the
図15に示したインナーレンズ421は、図13Bや13Cで示したマイクロレンズ311と同じく、断面視で略矩形であり、平面視で図13Aに示したように略四角形の形状で形成されている。このような矩形のインナーレンズ421でも良い。
The
インナーレンズ421は、インナーレンズ411と同じく、例えば、プラズマ窒化シリコン(P−SiN;屈折率約1.9〜2.0)、平坦化膜201は、例えばアクリル系樹脂(屈折率約1.5程度)などで形成することができる。
The
インナーレンズ411やインナーレンズ421は、複数のマイクロレンズ122で集光された、複数の集光スポットの内、少なくても1つの集光スポットの主光線を、単位画素116の中心方向に向けて集光するように形成されていればよい。
The
<効果について>
ここで、再度、表面照射型撮像素子110と裏面照射型撮像素子130の略図を、図16Aと図16Bにそれぞれ示す。
<About effect>
Here, again, schematic views of the front side illumination
表面照射型撮像素子110は、フォトダイオード111の上方にトランジスタ電極(図16Aではゲート電極114)が形成され、その上方には多層配線層119(図示では、フォトダイオード111側から第1層、第2層、第3層)が形成され、トランジスタ駆動用のコンタクトホールも形成されている。
In the front-illuminated
このように表面照射型撮像素子110においては、多層配線層119等があるため、フォトダイオード111表面から、マイクロレンズ122迄の距離d1が長くなる。距離d1が長いために、マイクロレンズ122は、厚さt1を薄くし、曲率が大きくなるように形成される。
As described above, in the front-illuminated
一方、裏面照射型撮像素子130では、トランジスタや、多層配線層119はマイクロレンズ122が形成されている面とは逆の面側に形成されている。図16Bでは、図示していない。
On the other hand, in the back-illuminated
このような構造のため、裏面照射型撮像素子130では、マイクロレンズ122が形成されている面側のフォトダイオード111上方には、単位画素116に対応して遮光膜141が単層で形成されているのみなので、フォトダイオード111表面から、マイクロレンズ122迄の距離d2は短くなる。
Due to such a structure, in the back-illuminated
距離d2が短いために、マイクロレンズ122は厚さt2を厚くし、曲率が小さくなるように形成される。
Since the distance d2 is short, the
しかしながら、図16Bのようにその断面が円弧を描くマイクロレンズ122を精度よく厚く形成することは特に撮像素子の単位画素116のサイズが大きい程困難であり、その結果、図中で示すように集光された光の一部が遮光膜により蹴られてしまう可能性がある。光の一部が遮光膜により蹴られてしまうと、撮像素子の感度や、輝度シェーディング特性が劣化する。
However, as shown in FIG. 16B, it is difficult to form the
ここで、マイクロレンズ122を精度よく厚く形成することは特に撮像素子の単位画素116のサイズが大きい程困難であることについて説明を加える。
Here, it will be described that it is more difficult to form the
図9を参照して説明した撮像素子の製造において、熱メルトフロー法で膜厚が厚く、曲率が小さいマイクロレンズを形成する場合、感光性のマイクロレンズ材203を厚く形成する必要がある。
In the manufacturing of the imaging device described with reference to FIG. 9, when forming a microlens having a large film thickness and a small curvature by the thermal melt flow method, it is necessary to form the
フォトリソグラフィー法により現像処理後、厚く形成したマイクロレンズ材203を熱リフローでマイクロレンズ122形状を得る際に、隣接画素同士のマイクロレンズ材203が接触してしまうと、融着によりマイクロレンズ122の形状が崩れてしまう。
When the
これはマイクロレンズ122を厚くまた、撮像素子の単位画素116が大きい程、現像処理後のマイクロレンズ材203の堆積が大きいためにコントロールが難しい。
This is more difficult to control because the
図10を参照して説明した撮像素子の製造において、ドライエッチング法で同マイクロレンズ122を形成する場合、マイクロレンズ材221を厚く形成し、ポジ型感光性樹脂222を厚く形成し熱リフローによりマイクロレンズ形状を得た後(この時は、同様に熱リフロー時のコントロールが難しい)、ドライエッチングを長時間実施する必要がある。
In the manufacture of the imaging device described with reference to FIG. 10, when the
熱リフロー性の困難さに加え、長時間にドライエッチングが必要になり製造コストも高くなってしまう可能性がある。さらには、長時間ドライエッチングを行うと、ドライエッチング時のプラズマ処理によるダメージ(PID:Plasma Induced Damage)により、撮像素子の暗電流特性が劣化する可能性もある。 In addition to the difficulty in thermal reflow, dry etching is required for a long time, which may increase the manufacturing cost. Further, when dry etching is performed for a long time, the dark current characteristics of the image sensor may be deteriorated due to damage (PID: Plasma Induced Damage) caused by plasma processing during dry etching.
しかしながら、上述した本技術を適用し、単位画素116に複数のマイクロレンズを設けることで、上記したようなことを改善することができる。
However, by applying the above-described present technology and providing a plurality of microlenses in the
図17は、図16Bに示した裏面照射型撮像素子130に本技術を適用し、1単位画素116に複数のマイクロレンズ122を形成した状態を示す図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating a state in which the present technology is applied to the backside illumination
図16Bの裏面照射型撮像素子130を参照して説明したように、マイクロレンズ122により集光された光の一部が遮光膜141により蹴られた場合であっても、図17に示した裏面照射型撮像素子130によれば、例えば、マイクロレンズ122の膜厚t2が同じであっても、マイクロレンズ122の底部の寸法が図示されたマイクロレンズ122では半分(2分の1)となり、その分マイクロレンズの曲率が小さくなるので、効率良く集光可能となる。
As described with reference to the back-illuminated
集光の効率が上がれば、撮像素子の感度特性を向上させることが可能となる。また、マイクロレンズ122の底部の寸法が図示されたマイクロレンズ122では半分(2分の1)となることで、単位画素116のサイズが大きくなっても、マイクロレンズ122自体のサイズは小さいので、マイクロレンズ122を精度よく厚く形成する必要もなくなる。
If the light collection efficiency is improved, the sensitivity characteristic of the image sensor can be improved. In addition, since the size of the bottom of the
よって、マイクロレンズ122を精度よく厚く形成することは特に撮像素子の単位画素116のサイズが大きい程困難であるという問題を解決し、このようなことに起因する、例えば、暗電流特性が劣化するといったことも低減させることが、本技術によれば可能となる。
Therefore, it is possible to solve the problem that it is difficult to form the
<オートフォーカス用の画素について>
上記した実施の形態においては、画像を撮像(撮影)する撮像素子について説明した。以下、このような撮像素子を、適宜、撮像用画素と記述する。画素のなかには、オートフォーカスに用いられる画素もあり、そのような画素を、適宜、位相差検出用画素と記述する。
<About autofocus pixels>
In the above-described embodiment, the image sensor that captures (captures) an image has been described. Hereinafter, such an image sensor is appropriately referred to as an imaging pixel. Some pixels are used for autofocusing, and such pixels are appropriately described as phase difference detection pixels.
ここで、オートフォーカスについて説明を加える。デジタルカメラにおけるオートフォーカス方式には、主に、コントラスト方式と位相差方式がある。コントラスト方式はレンズを動かし、一番コントラストの高いところを焦点が合ったところとする方法である。デジタルカメラの場合、撮像素子の画像の一部を読み出すことでオートフォーカスができ、他にオートフォーカス用の光学系を必要としない。 Here, a description will be given of autofocus. The autofocus method for digital cameras mainly includes a contrast method and a phase difference method. The contrast method is a method in which the lens is moved so that the point with the highest contrast is in focus. In the case of a digital camera, auto-focusing can be performed by reading a part of the image of the image sensor, and no other auto-focus optical system is required.
位相差方式は、いわゆる三角測量の技術を適用した方式であり、異なる2点から同一の被写体を見たときの角度差で距離を求める方式である。位相差方式の場合、レンズの異なる部分を通ってきた光での像、例えばレンズの右側と左側、それぞれの光束が用いられる。位相差方式では、測距することで、ピントの合っている位置まで、レンズをどれだけ動かす必要があるかが求められる。 The phase difference method is a method to which so-called triangulation technology is applied, and is a method for obtaining a distance by an angle difference when the same subject is viewed from two different points. In the case of the phase difference method, images of light passing through different parts of the lens, for example, light beams on the right and left sides of the lens are used. In the phase difference method, by measuring the distance, it is required how much the lens needs to be moved to the in-focus position.
位相差方式によるオートフォーカス(以下、適宜、位相差オートフォーカスと記述する)は、撮像用画素のうちのいくつかを用いて、位相差方式でオートフォーカスを行う。撮像素子には、上記したように、集光用のマイクロレンズ、例えば、マイクロレンズ122(図17)が設けられており、このマイクロレンズに入射する光を制限する絞り部材、例えば、遮光膜141の大きさを他の遮光膜と異なる大きさとすることで位相差オートフォーカス用の撮像素子とすることができる。
Autofocus by the phase difference method (hereinafter referred to as phase difference autofocus as appropriate) performs autofocus by the phase difference method using some of the imaging pixels. As described above, the imaging element is provided with a condensing microlens, for example, a microlens 122 (FIG. 17), and a diaphragm member for limiting light incident on the microlens, for example, a
コントラスト方式の場合、一番コントラストの高いところを探し出すために、レンズを前後に動かす必要があるため、焦点が合うまでに時間がかかる場合があった。コントラスト方式に対して位相差方式は、焦点位置を探し出すためにレンズを前後に動かすといった時間は必要ないため、高速なオートフォーカスを実現できる。 In the case of the contrast method, since it is necessary to move the lens back and forth in order to find a place with the highest contrast, it may take time to focus. In contrast to the contrast method, the phase difference method does not require time for moving the lens back and forth in order to find the focal position, so that high-speed autofocus can be realized.
ここでは、位相差オートフォーカスを行う撮像素子に対して、本技術を適用する場合を例に挙げて説明を続ける。また、裏面照射型の撮像素子を例に挙げて説明するが、表面照射型の撮像素子に対しても、以下に説明する本技術を適用することはできる。 Here, the description will be continued with an example in which the present technology is applied to an image sensor that performs phase difference autofocus. In addition, the back side illumination type imaging device will be described as an example, but the present technology described below can be applied to a front side illumination type imaging device.
まず、一般的な位相差オートフォーカスについて説明を加える。図18は、位相差オートフォーカスについて説明するための図である。画素が行列状に2次元配置された画素アレイ部(不図示)内の所定数の画素が位相差検出用画素に割り当てられる。位相差検出用画素は、画素アレイ部内の所定の位置に複数設けられている。 First, general phase difference autofocus will be described. FIG. 18 is a diagram for explaining phase difference autofocus. A predetermined number of pixels in a pixel array unit (not shown) in which pixels are two-dimensionally arranged in a matrix are assigned to phase difference detection pixels. A plurality of phase difference detection pixels are provided at predetermined positions in the pixel array section.
図18に示した位相差検出用画素の構成は、例えば、図17に示した裏面照射型撮像素子130の一部分であり、位相差検出用画素を含む部分を示した図であり、以下の説明に必要な部分を抽出して図示した図であるが、1つのフォトダイオードにつき1つのマイクロレンズが備えられている撮像素子を図示してある。
The configuration of the phase difference detection pixel shown in FIG. 18 is, for example, a part of the back-illuminated
位相差検出用画素とは、位相差方式で焦点を検出する際に用いられる画素であるとし、撮像用画素とは、位相差検出用画素とは異なる画素であり、撮像用に用いられる画素であるとする。 The phase difference detection pixel is a pixel used when detecting a focal point by the phase difference method, and the imaging pixel is a pixel different from the phase difference detection pixel and is a pixel used for imaging. Suppose there is.
図18に示した撮像素子は、マイクロレンズ511−1乃至510−4、遮光膜512−1乃至512−3、およびフォトダイオード513−1乃至513−4から構成されている。また撮像素子には、レンズ群501を介して光が入射するように構成されている。
The imaging element shown in FIG. 18 includes microlenses 511-1 to 510-4, light shielding films 512-1 to 512-3, and photodiodes 513-1 to 513-4. The image sensor is configured such that light enters through the
図18に示した固体撮像素子のうち、フォトダイオード513−2とフォトダイオード513−3は、位相差検出用画素として機能し、オートフォーカス(焦点検出)のための画像信号を取得するために画素とされている。フォトダイオード513−2とフォトダイオード513−3を間に挟む位置に配置されたフォトダイオード513−1とフォトダイオード513−4は、撮像用画素として用いられ、被写体からの光による画像信号を取得するための画素とされている。 Of the solid-state imaging device shown in FIG. 18, the photodiode 513-2 and the photodiode 513-3 function as phase difference detection pixels, and are pixels for acquiring an image signal for autofocus (focus detection). It is said that. The photodiode 513-1 and the photodiode 513-4, which are arranged at a position between the photodiode 513-2 and the photodiode 513-3, are used as imaging pixels, and acquire an image signal by light from a subject. It is a pixel for this purpose.
フォトダイオード513−1は、マイクロレンズ511−1により集光された被写体からの光を受光し、フォトダイオード513−2は、マイクロレンズ511−2により集光された被写体からの光を受光し、フォトダイオード513−3は、マイクロレンズ511−3により集光された被写体からの光を受光し、フォトダイオード513−4は、マイクロレンズ511−4により集光された被写体からの光を受光するように構成されている。 The photodiode 513-1 receives light from the subject collected by the microlens 511-1. The photodiode 513-2 receives light from the subject collected by the microlens 511-2. The photodiode 513-3 receives light from the subject condensed by the microlens 511-3, and the photodiode 513-4 receives light from the subject condensed by the microlens 511-4. It is configured.
遮光膜512−1は、マイクロレンズ511−1からの光が、フォトダイオード513−2に入射しないように、またマイクロレンズ511−2からの光が、フォトダイオード513−1に入射しないように設けられている。同様に、遮光膜512−3は、マイクロレンズ511−4からの光が、フォトダイオード513−3に入射しないように、またマイクロレンズ511−3からの光が、フォトダイオード513−4に入射しないように設けられている。 The light shielding film 512-1 is provided so that the light from the microlens 511-1 does not enter the photodiode 513-2 and the light from the microlens 511-2 does not enter the photodiode 513-1. It has been. Similarly, the light shielding film 512-3 prevents light from the microlens 511-4 from entering the photodiode 513-3, and prevents light from the microlens 511-3 from entering the photodiode 513-4. It is provided as follows.
遮光膜512−1と遮光膜512−3は、このように、主に隣接する画素(フォトダイオード)に対して漏れる光を防ぐために設けられているため、隣接するフォトダイオード214の間に設けられている。このような遮光膜512に対して、遮光膜512−2は、隣接する画素(フォトダイオード)に対して漏れる光を防ぐ役割の他に、光の入射角を選択して受光する機能(以下、分離能力と記述する)を実現するための機能も有する。
The light shielding film 512-1 and the light shielding film 512-3 are thus provided mainly to prevent light leaking to adjacent pixels (photodiodes), and thus are provided between the adjacent photodiodes 214. ing. In contrast to the
すなわち、図18に示すように、レンズ群501のA側(図中左側)を通ってきた光は、フォトダイオード513−3に入射され、レンズ群501のB側(図中右側)を通ってきた光は、フォトダイオード513−2に入射されるように、遮光膜512−2は、フォトダイオード513−2のほぼ中央から、フォトダイオード513−3のほぼ中央まで設けられている。
That is, as shown in FIG. 18, light that has passed through the A side (left side in the figure) of the
遮光膜512−2があることで、レンズ群501の左部から来る光と右部から来る光を分離して受光することが可能となる。レンズ群501の左部から来る光と右部から来る光を、それぞれフォトダイオード513−2とフォトダイオード513−3で受光することで、図19に示したようにして、フォーカス位置を検出することができる。
With the light shielding film 512-2, light coming from the left part of the
すなわち、後ピン時や前ピン時には、フォトダイオード513−2からの出力とフォトダイオード513−3からの出力が一致(対とされている位相差検出用画素の出力が一致)しないが、合焦時には、フォトダイオード513−2からの出力とフォトダイオード214−3からの出力が一致(対とされている位相差検出用画素の出力が一致)する。後ピンや前ピンであると判断されるときには、レンズ群501を合焦する位置まで移動させることで、焦点の検出が実現される。
In other words, the output from the photodiode 513-2 and the output from the photodiode 513-3 do not match (the outputs of the paired phase difference detection pixels do not match) at the rear pin or the front pin. Sometimes, the output from the photodiode 513-2 and the output from the photodiode 214-3 coincide (the outputs of the paired phase difference detection pixels coincide). When it is determined that the pin is a rear pin or a front pin, the focus detection is realized by moving the
このような位相差方式で、合焦位置が検出される場合、比較的高速で焦点位置を検出でき、高速なオートフォーカスを実現できるが、撮像用画素と位相差検出用画素が混在して形成されている場合、それぞれの画素特性を向上させるためには、例えば、マイクロレンズの焦点距離をそれぞれ画素に対応して最適化する必要がある。 When the focus position is detected by such a phase difference method, the focus position can be detected at a relatively high speed, and high-speed autofocus can be realized. However, the imaging pixel and the phase difference detection pixel are mixedly formed. In order to improve the respective pixel characteristics, for example, it is necessary to optimize the focal length of the microlens corresponding to each pixel.
上記したように、1つのフォトダイオードに複数のマイクロレンズを備える構成とした場合も同様であり、撮像用画素と位相差検出用画素が混在して形成されている場合、それぞれの画素特性を向上させるためには、それぞれ画素に対応する最適化を行う必要がある。 As described above, the same applies to a configuration in which a single photodiode is provided with a plurality of microlenses. When imaging pixels and phase difference detection pixels are formed in a mixed manner, the respective pixel characteristics are improved. In order to achieve this, it is necessary to perform optimization corresponding to each pixel.
図20を参照し、撮像用画素と位相差検出用画素における適切な曲率について説明する。図20Aと図20Bは、それぞれ異なる曲率を有する撮像用画素を表し、図20Cと図20Dは、それぞれ異なる曲率を有する位相差検出用画素を表す。図20Aと図20Bに示した撮像用画素は、フォトダイオード513の上方であり、フォトダイオード513の両端に、遮光膜512をそれぞれ備え、マイクロレンズ511に入射した光を受光する。
With reference to FIG. 20, an appropriate curvature in the imaging pixel and the phase difference detection pixel will be described. 20A and 20B represent imaging pixels having different curvatures, and FIGS. 20C and 20D represent phase difference detection pixels having different curvatures. The imaging pixels shown in FIGS. 20A and 20B are provided above the
図20Cと図20Dに示した位相差検出用画素は、フォトダイオード513の上方であり、フォトダイオード513の両端に、遮光膜512をそれぞれ備え、一方の遮光膜は、フォトダイオード513の中央部分まで覆うように構成され、マイクロレンズ511に入射した光を開口されている部分を介して受光する。
The phase difference detection pixels shown in FIG. 20C and FIG. 20D are above the
図20において、矢印で示した線は、光を表し、マイクロレンズ511を介してフォトダイオード513に入射される光を表している。また、図20Aに示した撮像用画素の曲率と、図20Cに示した位相差検出用画素の曲率は同じであり、図20Bに示した撮像用画素の曲率と、図20Dに示した位相差検出用画素の曲率は同じである。
In FIG. 20, a line indicated by an arrow represents light, and light that enters the
図20Aと図20Bを参照する。図20Aに示した撮像用画素は、マイクロレンズ511の曲率半径が大きい場合を示し、図20Bに示した撮像用画素は、マイクロレンズ511の曲率半径が小さい場合を示す。図20Aに示したように、撮像用画素の場合、マイクロレンズ511の曲率半径が大きいと、フォトダイオード513に光が集光しやすく、受光感度が高くなる。
Please refer to FIG. 20A and FIG. 20B. The imaging pixel shown in FIG. 20A shows a case where the curvature radius of the
図20Bに示したように、撮像用画素の場合、マイクロレンズ511の曲率半径が小さいと、マイクロレンズ511を通過した光は発散し、フォトダイオード513に光が集光しづらくなり、受光感度が低下してしまう。このように、撮像用画素の場合、マイクロレンズ511の曲率半径は大きい方が、集光性能などが良いことがわかる。
As shown in FIG. 20B, in the case of an imaging pixel, if the radius of curvature of the
図20Cに示したように、位相差検出用画素の場合、マイクロレンズ511の曲率半径が大きいと、フォトダイオード513に光は集光するが、左側から入射された光と右側から入射された光が開口部を追加し、集光されてしまう。すなわちこの場合、分解能力が低下する可能性がある。
As shown in FIG. 20C, in the case of the phase difference detection pixel, when the radius of curvature of the
図20Dに示したように、位相差検出用画素の場合、マイクロレンズ511の曲率半径が小さいと、フォトダイオード513に光が集光しづらくなり、受光感度が低下してしまう。このようなことから、位相差検出用画素の場合、図示はしていないが、マイクロレンズ511の曲率半径は中程度が良い。
As shown in FIG. 20D, in the case of the phase difference detection pixel, if the radius of curvature of the
このように、撮像用画素のマイクロレンズ511の最適な曲率半径と位相差検出用画素のマイクロレンズ511の最適な曲率半径は異なる。撮像用画素と位相差検出用画素が混在する場合、撮像用画素と位相差検出用画素の両方にできるだけ適切な焦点距離になるように、マイクロレンズ511の曲率半径などが構成されるようにする。
As described above, the optimum radius of curvature of the
また、撮像用画素では、感度、輝度シェーディング特性を重視した場合、マイクロレンズ511からフォトダイオード513までの層厚が薄く、焦点位置は、遮光膜512を含むフォトダイオード513側が良い。一方、位相差検出用画素の焦点距離は、遮光膜512側が良い。
In the imaging pixel, when importance is placed on sensitivity and luminance shading characteristics, the layer thickness from the
また、位相差検出用画素に形成されるマイクロレンズ511の曲率半径の半径は、水平または垂直方向と斜め方向の曲率半径の比は、1.0に近いほど、被写体の2方向からの位相差を分離する際のノイズ成分が減少するため、分離特性が向上する。
In addition, as the radius of curvature radius of the
図21を参照し、水平方向と斜め方向の曲率半径の比について説明する。図21Aは、1つの位相差検出用画素を上から見たときを表し、図中、中央部の四角形が1画素を表し、その1画素内にマイクロレンズ511が形成されている。このとき平面視における1画素の面積と、マイクロレンズ511の面積比(マイクロレンズ511の面積/1画素の面積)は、80%以上で形成される。
The ratio of the radius of curvature in the horizontal direction and the oblique direction will be described with reference to FIG. FIG. 21A shows a case where one phase difference detection pixel is viewed from above. In the drawing, a square at the center represents one pixel, and a
図21Aに示したように、位相差検出用画素を水平方向a−a’で切ったときの断面を図21Bに示し、斜め方向b−b’で切ったときの断面を図21Cに示す。図21B、図21Cを参照するに、位相差検出用画素の水平方向においては、マイクロレンズ511の曲率半径は小さくなるが、斜め方向においては、マイクロレンズ511の曲率半径は大きくなる。これは、マイクロレンズ底面の長さが異なる(水平方向a−a’<斜め方向b−b’)ことによる。
As shown in FIG. 21A, FIG. 21B shows a cross section when the phase difference detection pixel is cut in the horizontal direction a-a ′, and FIG. 21C shows a cross section when it is cut in the oblique direction b-b ′. Referring to FIGS. 21B and 21C, the radius of curvature of the
図中、r1は、水平方向のマイクロレンズ511の曲率半径を表し、r2は、斜め方向のマイクロレンズ511の曲率半径を表す。図21に示した位相差検出用画素の場合、曲率半径r1は、曲率半径r2よりも小さくなる。曲率半径r1と曲率半径r2との比を曲率扁平率とする。
曲率扁平率=r2/r1
In the figure, r1 represents the radius of curvature of the
Curvature flatness = r2 / r1
この曲率扁平率が1.0に近いほど、被写体の2方向からの位相差を分離する際のノイズ成分が減少し、位相差検出用画素の分離特性が向上する。この曲率扁平率は、画素サイズに依存する。曲率扁平率と画素サイズの関係の一例を、図22に示す。 The closer the curvature flatness is to 1.0, the smaller the noise component at the time of separating the phase difference from the two directions of the subject, thereby improving the separation characteristics of the phase difference detection pixels. This curvature flatness depends on the pixel size. An example of the relationship between the curvature flatness and the pixel size is shown in FIG.
図22は、縦軸が曲率半径の比(曲率扁平率)であり、横軸が単位画素サイズ(単位画素の1辺の長さ)である。図22から、画素サイズが3μm以下のとき、曲率扁平率は、1.2以下になることがわかる。上記したように、曲率扁平率が1.0に近いほど、分離特性が向上するが、1.2程度までは、分離特性が大幅に低下することはないことがわかっているような場合、曲率扁平率が1.2以下になるようにマイクロレンズ511が構成されるようにすれば良い。
In FIG. 22, the vertical axis represents the ratio of curvature radii (curvature flatness), and the horizontal axis represents the unit pixel size (the length of one side of the unit pixel). FIG. 22 shows that the curvature flatness is 1.2 or less when the pixel size is 3 μm or less. As described above, the closer the curvature flatness is to 1.0, the better the separation characteristics, but until about 1.2, it is known that the separation characteristics will not be significantly reduced. The
曲率扁平率が、1.2以下になるように位相差検出用画素のマイクロレンズ511を形成する場合、単位画素のサイズは、3μm以下で形成することが好ましい。
When forming the
ところで、近年、同一受光領域に撮像用画素と位相差検出用画素とを設ける構成は、特に、APS-Cサイズや35mmフルサイズの撮像装置へ適用され、その高性能化を図るべく様々な検討がなされている。このような撮像装置における画素サイズは、一般的に3乃至6μm程度とされる。 By the way, in recent years, a configuration in which an imaging pixel and a phase difference detection pixel are provided in the same light receiving region is applied particularly to an APS-C size or 35 mm full size imaging device, and various studies are made to improve its performance. Has been made. The pixel size in such an imaging device is generally about 3 to 6 μm.
例えば、画素サイズが6μmの撮像装置においては、位相差検出用画素の曲率扁平率は、例えば、図22を参照すると、1.6以上となり、分離能力が低下してしまう可能性が高い。よって、画素サイズが大きい撮像装置に対しては、位相差方式によるオートフォーカスだと適していない可能性がある。 For example, in an imaging device having a pixel size of 6 μm, the curvature flatness of the phase difference detection pixel is, for example, 1.6 or more with reference to FIG. Therefore, there is a possibility that it is not suitable for an image pickup apparatus having a large pixel size if the autofocus by the phase difference method is used.
ここで、再度図8を参照する。図8を参照して説明したように、本技術を適用した撮像用画素は、1画素に対して複数のマイクロレンズを備える。そのため、本技術を適用することで、仮に、1画素の画素サイズが6μmに形成されていても、1つのマイクロレズのサイズは、6μm以下となる。例えば、図8Bに示したように、1画素に対して、4個のマイクロレンズが形成される場合であり、画素サイズが、6μmである場合、1個のマイクロレンズのサイズは、1.5(=6/4)となる。 Here, FIG. 8 will be referred to again. As described with reference to FIG. 8, the imaging pixel to which the present technology is applied includes a plurality of microlenses for one pixel. Therefore, by applying this technology, even if the pixel size of one pixel is formed to be 6 μm, the size of one microlens is 6 μm or less. For example, as shown in FIG. 8B, when four microlenses are formed for one pixel and the pixel size is 6 μm, the size of one microlens is 1.5 (= 6/4).
この場合、マイクロレンズのサイズは、1.5μmとなり、3μmよりも小さいサイズとなるため、曲率扁平率は、1.2以下となる。マイクロレンズのサイズが、1.5μmの場合、図22を参照すると、曲率扁平率は、1.0に近い値となることがわかる。 In this case, since the size of the microlens is 1.5 μm and smaller than 3 μm, the curvature flatness is 1.2 or less. When the microlens size is 1.5 μm, referring to FIG. 22, it can be seen that the curvature flatness is a value close to 1.0.
このように、本技術を適用することで、単位画素上に複数のマイクロレンズを設けることが可能となり、複数のマイクロレンズを設けることで、1個のマイクロレンズのサイズを小さくすることが可能となる。マイクロレンズのサイズが小さくなることで、上記したように、曲率扁平率が1.0に近い値となり、位相差検出用画素としての性能を向上させることが可能となる。 As described above, by applying the present technology, it is possible to provide a plurality of microlenses on a unit pixel, and it is possible to reduce the size of one microlens by providing a plurality of microlenses. Become. By reducing the size of the microlens, the curvature flatness becomes a value close to 1.0 as described above, and the performance as a phase difference detection pixel can be improved.
次に、単位画素上に、複数のマイクロレンズを設けた場合の位相差検出用画素の遮光膜について説明を加える。以下の説明においては、図8Bに示したように、単位画素に、4個のマイクロレンズを設けた場合を例に挙げて説明する。9個、16個など、他の個数のマイクロレンズであっても、以下に説明する遮光膜に関する本技術を適用することができる。 Next, the light shielding film of the phase difference detection pixel when a plurality of microlenses are provided on the unit pixel will be described. In the following description, as shown in FIG. 8B, a case where four microlenses are provided in a unit pixel will be described as an example. The present technology relating to the light shielding film described below can be applied to other numbers of microlenses such as nine or sixteen.
図23は、単位画素上に、4個のマイクロレンズを設けたときの遮光膜の形状の一例を示す図である。また、図23に示した遮光膜は、1方向からの光情報を受光する場合であり、図23では、右側からの光情報を受光する場合の遮光膜の形状を示している。 FIG. 23 is a diagram showing an example of the shape of the light shielding film when four microlenses are provided on a unit pixel. The light shielding film shown in FIG. 23 is a case where light information from one direction is received, and FIG. 23 shows the shape of the light shielding film when light information from the right side is received.
図23では、1画素を点線の正方形で表し、ここでは、フォトダイオード513を表すとして説明を続ける。また、4個のマイクロレンズをそれぞれ、マイクロレンズ511−1乃至511−4とする。
In FIG. 23, one pixel is represented by a dotted square, and the description will be continued assuming that the
図23に示した遮光膜512を有する位相差検出用画素の断面図を図24に示す。図24に示した位相差検出用画素は、図23のマイクロレンズ511−2とマイクロレンズ511−3のところの断面図である。
FIG. 24 shows a cross-sectional view of the phase difference detection pixel having the
遮光膜512は、隣接する画素の間に連続的に設けられている。すなわち、図中点線で示した単位画素を表す四角形の部分は、隣接する画素の境界部分であり、そのような部分には、遮光膜512が設けられる。また、図23、図24に示した単位画素が、位相差検出用画素として機能するように、図中、各マイクロレンズ511の右側に位置する遮光膜512−1、遮光膜512−2は、その幅が広く構成されている。
The
4個のマイクロレンズ511の内、縦方向に配置された2つのマイクロレンズ511の中央部分まで覆うように、遮光膜512が設けられている。縦方向に配置されたマイクロレンズ511−1とマイクロレンズ511−2の右側から中央部分まで、遮光膜512−1が設けられている。同様に、縦方向に配置されたマイクロレンズ511−3とマイクロレンズ511−4の右側から中央部分まで、遮光膜512−2が設けられている。
A
このように、右側からの光情報を受光するフォトダイオード513の場合、フォトダイオード513の右側に位置する遮光膜は、広い幅を有するように構成され、左側部分に開口部があるように構成される。また、マイクロレンズ511が複数ある場合、マイクロレンズ511毎に遮光膜が設けられる。
As described above, in the case of the
また、図23Bに示すように、単位画素に設けられた4個のマイクロレンズ511−1乃至511−4同士の境界部分にも、遮光膜512を設ける構成とすることも可能である。図23Bに示した例では、マイクロレンズ511−1とマイクロレンズ511−2との間、およびマイクロレンズ511−3とマイクロレンズ511−4との間にも、遮光膜512が設けられている。
Further, as shown in FIG. 23B, a
このように、1つのマイクロレンズ511を囲むように遮光膜512を設け、そのうちの1辺を他の辺よりも大きく構成することで、フォトダイオード513に対する開口部を小さくし、所定の方向からの光を選択的に受光できる構成としても良い。
In this manner, the
図24に示したように、1つのフォトダイオード513上に、複数のマイクロレンズ511を設け、複数の遮光膜512を設けるようにしても良いし、次図25に示すように、複数のマイクロレンズ511に合わせて、複数のフォトダイオード513が構成されるようにしても良い。
As shown in FIG. 24, a plurality of
なお、以下の説明においては、単位画素に複数のフォトダイオードが備えられている場合を例に挙げて説明をするが、ここでの単位画素とは、撮像用画素と同一の大きさを有する領域内の画素であるとする。 In the following description, a case where a plurality of photodiodes are provided in the unit pixel will be described as an example. The unit pixel here is an area having the same size as the imaging pixel. It is assumed that it is a pixel inside.
図25は、マイクロレンズ511に合わせて、フォトダイオード513が形成されている場合の位相差検出用画素の断面図と、平面図である。図25Aに示した位相差検出用画素の断面においては、図24に示した位相差検出用画素と同じく、マイクロレンズ511−2とマイクロレンズ511−3が横並びに配置され、位相差検出用画素として機能させるための遮光膜512−1と遮光膜512−2が配置されている。
FIG. 25 is a cross-sectional view and a plan view of a phase difference detection pixel when a
図25に示した位相差検出用画素においては、マイクロレンズ511−2からの光を受光するフォトダイオード513−1と、マイクロレンズ511−3からの光を受光するフォトダイオード513−2が設けられている。このフォトダイオード513−1とフォトダイオード513−2は、図24に示した位相差検出用画素においては、1個のフォトダイオード513として構成されていたフォトダイオードに相当する。
In the phase difference detection pixel shown in FIG. 25, a photodiode 513-1 that receives light from the microlens 511-2 and a photodiode 513-2 that receives light from the microlens 511-3 are provided. ing. The photodiode 513-1 and the photodiode 513-2 correspond to the photodiode configured as one
すなわちこの場合、1単位画素内に、2つのフォトダイオード513が配置されている。このフォトダイオード513−1は、図25Bに示すように、マイクロレンズ511−1とマイクロレンズ511−2の下側に配置され、マイクロレンズ511−1とマイクロレンズ511−2を介して右方向から入射してきた光を受光するように構成されている。
That is, in this case, two
同様に、このフォトダイオード513−2は、図25Bに示すように、マイクロレンズ511−3とマイクロレンズ511−4の下側に配置され、マイクロレンズ511−3とマイクロレンズ511−4を介して右方向から入射してきた光を受光するように構成されている。 Similarly, as shown in FIG. 25B, the photodiode 513-2 is disposed below the microlens 511-3 and the microlens 511-4, and is interposed via the microlens 511-3 and the microlens 511-4. It is configured to receive light incident from the right direction.
このように、1単位画素が設けられる領域に、2つのフォトダイオード513−1とフォトダイオード513−2を設け、それぞれのフォトダイオード513上に、位相差検出用画素として機能させるための遮光膜512−1と遮光膜512−2を設ける構成としても良い。
In this manner, two photodiodes 513-1 and 513-2 are provided in a region where one unit pixel is provided, and a
図25では、右方向から入射してきた光を受光し、右方向からの光情報を抽出する位相差検出用画素を示したが、次図26に示すように、1単位画素内に右方向から入射してきた光を受光するフォトダイオード513と、左方向から入射してきた光を受光するフォトダイオード513を備える位相差検出用画素を構成することも可能である。
In FIG. 25, a phase difference detection pixel that receives light incident from the right direction and extracts light information from the right direction is shown. However, as shown in FIG. It is also possible to configure a phase difference detection pixel including a
図26は、1単位画素内に、左方向と右方向のそれぞれの方向からの光を受光する2個のフォトダイオード513−1とフォトダイオード513−2を設けた場合の位相差検出用画素の構成を示す図である。 FIG. 26 shows a phase difference detection pixel in which two photodiodes 513-1 and 513-2 that receive light from the left direction and the right direction are provided in one unit pixel. It is a figure which shows a structure.
図26Aに示した位相差検出用画素の断面においては、図25Aに示した位相差検出用画素と同じく、マイクロレンズ511−2とマイクロレンズ511−3が横並びに配置されている。図26Aに示した位相差検出用画素においては、位相差検出用画素として機能させるための遮光膜512−2が、フォトダイオード513−1とフォトダイオード513−2の間に配置されている。 In the cross section of the phase difference detection pixel shown in FIG. 26A, the microlens 511-2 and the microlens 511-3 are arranged side by side as in the phase difference detection pixel shown in FIG. 25A. In the phase difference detection pixel shown in FIG. 26A, a light shielding film 512-2 for functioning as a phase difference detection pixel is arranged between the photodiode 513-1 and the photodiode 513-2.
図26Bに示すように、遮光膜512−2は、単位画素中の中央部分に設けられ、フォトダイオード513−2の左側から中央部分までを覆うと共に、フォトダイオード513−2の右側から中央部分までを覆うように連続的に構成されている。 As shown in FIG. 26B, the light-shielding film 512-2 is provided in the central portion of the unit pixel, covers the left side to the central portion of the photodiode 513-2, and extends from the right side to the central portion of the photodiode 513-2. It is comprised continuously so that it may cover.
換言すれば、フォトダイオード513−2は、右側半分が開口された状態で構成され、フォトダイオード513−3は、左側半分が開口された状態で構成されている。 In other words, the photodiode 513-2 is configured with the right half opened, and the photodiode 513-3 is configured with the left half opened.
フォトダイオード513−1は、図26Bに示すように、マイクロレンズ511−1とマイクロレンズ511−2の下側に配置され、マイクロレンズ511−1とマイクロレンズ511−2を介して左方向から入射してきた光を受光するように構成されている。 As shown in FIG. 26B, the photodiode 513-1 is disposed below the microlens 511-1 and the microlens 511-2, and is incident from the left through the microlens 511-1 and the microlens 511-2. It is configured to receive the received light.
一方で、フォトダイオード513−2は、図26Bに示すように、マイクロレンズ511−3とマイクロレンズ511−4の下側に配置され、マイクロレンズ511−3とマイクロレンズ511−4を介して右方向から入射してきた光を受光するように構成されている。 On the other hand, as shown in FIG. 26B, the photodiode 513-2 is arranged below the microlens 511-3 and the microlens 511-4, and passes through the microlens 511-3 and the microlens 511-4. It is configured to receive light incident from the direction.
このように、1単位画素が設けられる領域に、2つのフォトダイオード513−1とフォトダイオード513−2を設け、それぞれのフォトダイオード513上に、位相差検出用画素として機能させるための遮光膜512を設ける構成としても良い。また、このように構成したとき、1単位画素で、異なる方向からの光情報を取得することができるため、この単位画素だけで、位相差を検出する構成とすることも可能である。
In this manner, two photodiodes 513-1 and 513-2 are provided in a region where one unit pixel is provided, and a
図26では、位相差検出用画素を上方向から平面視したときに、左右方向(水平方向)でそれぞれフォトダイオード513を設けた場合を例に挙げて説明したが、次図27に示すように、上下方向(垂直方向)でそれぞれフォトダイオード513を設けるようにしても良い。
In FIG. 26, the case where the
図27は、1単位画素内に、左方向と右方向のそれぞれの方向からの光を受光する2個のフォトダイオード513−1とフォトダイオード513−2を設けた場合の位相差検出用画素の構成を示す図である。 FIG. 27 shows a phase difference detection pixel in which two photodiodes 513-1 and 513-2 that receive light from the left direction and the right direction are provided in one unit pixel. It is a figure which shows a structure.
図27Aに示した位相差検出用画素の断面においては、マイクロレンズ511−1とマイクロレンズ511−4が横並びに配置されている。図27Aに示した位相差検出用画素においては、位相差検出用画素として機能させるための遮光膜512−1と遮光膜512−2が配置されている。 In the cross section of the phase difference detection pixel shown in FIG. 27A, the microlens 511-1 and the microlens 511-4 are arranged side by side. In the phase difference detection pixel shown in FIG. 27A, a light shielding film 512-1 and a light shielding film 512-2 for functioning as a phase difference detection pixel are arranged.
遮光膜512−1は、マイクロレンズ511−1の右側から中央部分まで覆うように構成され、遮光膜512−2は、マイクロレンズ511−2の右側から中央部分まで覆うように構成されている。 The light shielding film 512-1 is configured to cover from the right side to the center part of the microlens 511-1, and the light shielding film 512-2 is configured to cover from the right side to the center part of the microlens 511-2.
換言すれば、マイクロレンズ511−1の左側半分が開口された状態で構成され、マイクロレンズ511−4の左側半分が開口された状態で構成されている。 In other words, the left half of the microlens 511-1 is open and the left half of the microlens 511-4 is open.
図27Bに示した位相差検出用画素の断面においては、マイクロレンズ511−2とマイクロレンズ511−3が横並びに配置されている。図27Bに示した位相差検出用画素においては、位相差検出用画素として機能させるための遮光膜512−5と遮光膜512−6が配置されている。 In the cross section of the phase difference detection pixel shown in FIG. 27B, microlenses 511-2 and microlenses 511-3 are arranged side by side. In the phase difference detection pixel shown in FIG. 27B, a light shielding film 512-5 and a light shielding film 512-6 for functioning as a phase difference detection pixel are arranged.
遮光膜512−5は、マイクロレンズ511−2の左側から中央部分まで覆うように構成され、遮光膜512−6は、マイクロレンズ511−3の左側から中央部分まで覆うように構成されている。 The light shielding film 512-5 is configured to cover from the left side of the microlens 511-2 to the central portion, and the light shielding film 512-6 is configured to cover from the left side of the microlens 511-3 to the central portion.
換言すれば、マイクロレンズ511−2の右側半分が開口された状態で構成され、マイクロレンズ511−3の右側半分が開口された状態で構成されている。 In other words, the micro lens 511-2 is configured with the right half opened, and the micro lens 511-3 is configured with the right half opened.
フォトダイオード513−1は、図27Cに示すように、横並びで配置されているマイクロレンズ511−1とマイクロレンズ511−4の下側に配置され、マイクロレンズ511−1とマイクロレンズ511−4を介して右方向から入射してきた光を受光するように構成されている。 As shown in FIG. 27C, the photodiode 513-1 is arranged below the microlens 511-1 and the microlens 511-4 that are arranged side by side, and the microlens 511-1 and the microlens 511-4 are arranged. It is comprised so that the light which injected from the right direction through may be received.
一方で、フォトダイオード513−2は、図27Cに示すように、マイクロレンズ511−2とマイクロレンズ511−3の下側に配置され、マイクロレンズ511−2とマイクロレンズ511−3を介して左方向から入射してきた光を受光するように構成されている。 On the other hand, as shown in FIG. 27C, the photodiode 513-2 is disposed below the microlens 511-2 and the microlens 511-3, and left via the microlens 511-2 and the microlens 511-3. It is configured to receive light incident from the direction.
このように、1単位画素が設けられる領域に、2つのフォトダイオード513−1とフォトダイオード513−2を設け、それぞれのフォトダイオード513上に、位相差検出用画素として機能させるための遮光膜512を設ける構成としても良い。また、このように構成したとき、1単位画素で、異なる方向からの光情報を取得することができるため、この単位画素で、位相差を検出する構成とすることも可能である。
In this manner, two photodiodes 513-1 and 513-2 are provided in a region where one unit pixel is provided, and a
上記した遮光膜は、水平方向に設けられていたが、さらに、垂直方向にも設けても良い。図28は、垂直方向に遮光膜を設けた場合の位相差検出用画素の断面を示す図である。以下の説明においては、垂直方向の遮光膜を、遮光壁と記述する。 Although the above-described light shielding film is provided in the horizontal direction, it may also be provided in the vertical direction. FIG. 28 is a diagram showing a cross section of a phase difference detection pixel when a light shielding film is provided in the vertical direction. In the following description, the light shielding film in the vertical direction is described as a light shielding wall.
なお以下の説明においては、位相差検出用画素を例に挙げて説明するが、また1つのフォトダイオードに1つのマイクロレンズが設けられている例を挙げて説明するが、複数のマイクロレンズが設けられている場合や、撮像用画素に対しても、以下に説明する遮光壁を設けた構成とすることができる。 In the following description, a phase difference detection pixel will be described as an example, but an example in which one microlens is provided in one photodiode will be described, but a plurality of microlenses are provided. In such a case, the imaging pixel can be provided with a light shielding wall described below.
遮光壁は、図28に示すように、遮光膜512上に設けられる。図28に示した位相差検出用画素は、遮光膜512−1がフォトダイオード513の中央部分まで設けられて、位相差検出用画素として機能させるための膜として設けられている。その遮光膜512−1上に、遮光壁551−1が設けられている。
The light shielding wall is provided on the
同様に、遮光膜512−2上に遮光壁551−2が設けられている。遮光壁551−1は、遮光膜512−1に対して垂直方向に設けられており、遮光壁551−2は、遮光膜512−2に対して垂直方向に設けられている。 Similarly, a light shielding wall 551-2 is provided on the light shielding film 512-2. The light shielding wall 551-1 is provided in a direction perpendicular to the light shielding film 512-1, and the light shielding wall 551-2 is provided in a direction perpendicular to the light shielding film 512-2.
なお、図28に示した例では、遮光壁551を遮光膜512上(マイクロレンズ511側)に設ける例を示したが、遮光膜512の下側(フォトダイオード513側)に設けても良い。また図28に示した例では、遮光膜512や遮光壁551を線状で図示したが、遮光膜512や遮光壁551は、所定の厚さや大きさを有する膜(壁)として形成される。
In the example shown in FIG. 28, the example in which the
遮光壁551を設けることで、隣接する画素から漏れこんでくる光をより確実に遮光することが可能となる。
By providing the
図29は、遮光壁を有する位相差検出用画素をマイクロレンズ511側から見たときの図である。図中、塗りつぶしで示したのは、遮光膜512であり、その遮光膜512上に白抜きで示したのが、遮光壁551である。
FIG. 29 is a diagram of a phase difference detection pixel having a light shielding wall as viewed from the
遮光膜512−2上に設けられている遮光壁551−2は、四角形状に形成されている。この遮光壁551−2は、隣接する画素からの迷光成分が入り込まないように設けられている。 The light shielding wall 551-2 provided on the light shielding film 512-2 is formed in a quadrangular shape. The light shielding wall 551-2 is provided so that stray light components from adjacent pixels do not enter.
遮光膜512−1上に設けられている遮光壁551−1は、湾曲した形状とされている。遮光壁551−1は、曲線形状であり、例えば、円弧であり、その円弧の内側が、開口部側に向くような形状とされている。遮光壁551−1は、隣接する画素からの迷光成分が入り込まないように設けられていると共に、入射された光を反射させることで、開口部に光が集光されやすいように設けられている。 The light shielding wall 551-1 provided on the light shielding film 512-1 has a curved shape. The light shielding wall 551-1 has a curved shape, for example, an arc, and has a shape such that the inside of the arc faces the opening side. The light-shielding wall 551-1 is provided so that stray light components from adjacent pixels do not enter, and is provided so as to easily collect light at the opening by reflecting incident light. .
位相差検出用画素には、遮光膜512が設けられることで、開口部が小さく構成されているため、撮像用画素と比較して、感度が低くなってしまう。位相差検出用画素の感度を向上させる場合、開口部を通ってフォトダイオード513に入射する光の量を増やすことが考えられる。
Since the light-shielding
そこで、フォトダイオード513に入射する光の量(受光量)を増やすために、遮光壁551−1を曲線形状にし、開口部側に、遮光壁551−1で反射された光が集光されるような構成とする。 Therefore, in order to increase the amount of light incident on the photodiode 513 (light reception amount), the light shielding wall 551-1 is curved, and the light reflected by the light shielding wall 551-1 is collected on the opening side. The configuration is as follows.
このような遮光壁551を設けることで、隣接画素からの迷光成分を遮光することができるようになると共に、入射されてきた光を反射させ、集光効率を向上させ、感度を向上させることも可能となる。
By providing such a
このような遮光壁は、例えば、図30に示すように、開口部を囲むように連続的に形成されるようにしても良い。図30に示した遮光壁551は、遮光膜512と同じく、フォトダイオード513を囲むように形成されている。
Such a light shielding wall may be continuously formed so as to surround the opening as shown in FIG. 30, for example. The
図30に示した遮光壁551のうち、位相差検出用画素として機能させるために設けられた遮光膜512−1上に設けられている部分は、湾曲形状に形成されているが、他の部分は、遮光膜512と同じく、直線形状に形成されている。
In the
直線形状に設けられている遮光壁551も、開口部に対して光を集光させることができる形状に形成されていても良い。
The
このように、遮光壁551を形成することで、上下方向に配置されている隣接画素からの迷光成分を遮光することができる。
Thus, by forming the
なおここでは、位相差検出用画素を例に挙げて説明したが、撮像用画素に対しても遮光壁を設ける構成とすることができる。撮像用画素に遮光壁を設けた場合も、上記した位相差検出用画素と同じく、隣接画素からの迷光成分を遮光することができるとともに、入射された光を反射することで、集光性能を向上させることも可能となる。 Here, the phase difference detection pixel has been described as an example, but a configuration in which a light shielding wall is provided also for the imaging pixel can be employed. Even when a light-shielding wall is provided on the imaging pixel, the stray light component from the adjacent pixel can be shielded as in the case of the phase difference detection pixel described above, and the light collecting performance is improved by reflecting the incident light. It can also be improved.
ここで、上述してきた位相差検出用画素と撮像用画素を同一の撮像面に配置する場合について説明を加える。 Here, a case where the above-described phase difference detection pixels and imaging pixels are arranged on the same imaging surface will be described.
図31は、同一のサイズのマイクロレンズで位相差検出用画素と撮像用画素の両方を構成したときの画素を表す図である。図31に示した例では、位相差検出用画素と撮像用画素の両方とも、1単位画素上に、4個のマイクロレンズが形成されている。 FIG. 31 is a diagram illustrating a pixel when both the phase difference detection pixel and the imaging pixel are configured by microlenses having the same size. In the example shown in FIG. 31, four microlenses are formed on one unit pixel in both the phase difference detection pixel and the imaging pixel.
図31中、中央部分に位置している画素は、位相差検出用画素602であり、その周りを囲む画素は、撮像用画素601−1乃至601−8である。このように全ての画素において、マイクロレンズの大きさを同一とすることで、各マイクロレンズ間のコーナー部分に生じる隙間を小さくすることができる。
In FIG. 31, the pixel located at the center is the phase
図32は、図31に示した例と同じく、中央部分に位相差検出用画素612が配置され、その周りに撮像用画素611が配置されている例を示している。しかしながら、図32に示した例では、撮像用画素611には、単位画素に1つのマイクロレンズが形成され、位相差検出用画素612には、単位画素に4個のマイクロレンズが形成されている。
FIG. 32 shows an example in which a phase
図32に示すように、撮像用画素611と位相差検出用画素612がそれぞれ備えるマイクロレンズの数が異なる、換言すれば、撮像用画素611と位相差検出用画素612がそれぞれ備えるマイクロレンズの大きさが異なるように構成することも可能である。
As shown in FIG. 32, the number of microlenses provided in the imaging pixel 611 and the phase
図32に示すように構成した場合、撮像用画素611と位相差検出用画素612間のコーナー部分に生じる隙間が大きくなるが、その隙間を埋める工程を設けることで、隙間による影響を低減することが可能となる。
In the case of the configuration shown in FIG. 32, the gap generated at the corner portion between the imaging pixel 611 and the phase
なおここでは、図32に示すように、撮像用画素611は、1個のマイクロレンズを備え、位相差検出用画素612は、4個のマイクロレンズを備える例を挙げて説明したが、撮像用画素611が、複数のマイクロレンズを備え、位相差検出用画素612が1個のマイクロレンズを備える構成とすることも可能である。
Here, as illustrated in FIG. 32, the imaging pixel 611 includes one microlens and the phase
このように、本技術は、位相差オートフォーカスを実現するための画素に対しても適用することが可能である。 Thus, the present technology can also be applied to pixels for realizing phase difference autofocus.
<電子機器>
本技術は、撮像素子への適用に限られるものではなく、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像素子や、携帯電話機などの撮像機能を有する携帯端末装置や、画像読取部に撮像素子を用いる複写機など、画像取込部(光電変換部)に撮像素子を用いる電子機器全般に対して適用可能である。なお、電子機器に搭載されるモジュール状の形態、即ちカメラモジュールを撮像素子とする場合もある。
<Electronic equipment>
The present technology is not limited to application to an image sensor, but an image sensor such as a digital still camera or a video camera, a portable terminal device having an image capture function such as a cellular phone, or a copy using an image sensor for an image reading unit. The present invention can be applied to all electronic devices that use an image sensor in an image capturing unit (photoelectric conversion unit) such as a computer. In some cases, a module-like form mounted on an electronic device, that is, a camera module is used as an imaging device.
図33は、本開示の電子機器の一例である撮像素子の構成例を示すブロック図である。図33に示すように、本開示の撮像装置1000は、レンズ群1001等を含む光学系、撮像素子1002、カメラ信号処理部であるDSP回路1003、フレームメモリ1004、表示装置1005、記録装置1006、操作系1007、および、電源系1008等を有している。
FIG. 33 is a block diagram illustrating a configuration example of an image sensor that is an example of the electronic apparatus of the present disclosure. As illustrated in FIG. 33, an
そして、DSP回路1003、フレームメモリ1004、表示装置1005、記録装置1006、操作系1007、および、電源系1008がバスライン1009を介して相互に接続された構成となっている。CPU1010は、撮像装置1000内の各部を制御する。
A
レンズ群1001は、被写体からの入射光(像光)を取り込んで撮像素子1002の撮像面上に結像する。撮像素子1002は、レンズ群1001によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。この撮像素子1002として、先述した実施の形態に係る撮像素子を用いることができる。
The
表示装置1005は、液晶表示装置や有機EL(electro luminescence)表示装置等のパネル型表示装置からなり、撮像素子1002で撮像された動画または静止画を表示する。記録装置1006は、撮像素子1002で撮像された動画または静止画を、ビデオテープやDVD(Digital Versatile Disk)等の記録媒体に記録する。
The
操作系1007は、ユーザによる操作の下に、本撮像素子が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源系1008は、DSP回路1003、フレームメモリ1004、表示装置1005、記録装置1006、および、操作系1007の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
The
このような撮像装置1000は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、さらには、携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールに適用される。そして、この撮像装置1000において、撮像素子1002として先述した実施形態に係る撮像素子を用いることができる。
Such an
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。 Further, in this specification, the system represents the entire apparatus constituted by a plurality of apparatuses.
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。 In addition, the effect described in this specification is an illustration to the last, and is not limited, Moreover, there may exist another effect.
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiments of the present technology are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present technology.
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。 In addition, this technique can also take the following structures.
(1)
受光領域に形成された複数の単位画素と、
前記単位画素同士の境界部分に形成された遮光膜と、
前記単位画素毎に形成されたマイクロレンズと
を備え、
前記単位画素は、1.98μm以上の略正方格子であり、
前記マイクロレンズは、前記単位画素毎に、一辺が1.98μm未満の略正方形で、2以上の自然数の2乗個形成されている
撮像素子。
(2)
前記遮光膜は、前記マイクロレンズ同士の境界部分にも、さらに形成されている
前記(1)に記載の撮像素子。
(3)
前記マイクロレンズとフォトダイオードの間に、インナーレンズをさらに備え、
前記インナーレンズは、複数の前記マイクロレンズで集光された、複数の集光スポットの内、少なくても1つの集光スポットの主光線を、前記単位画素中心方向に向けて集光するように形成されている
前記(1)または(2)に記載の撮像素子。
(4)
位相差を検出することで、焦点を検出するための画素である
前記(1)に記載の撮像素子。
(5)
前記マイクロレンズの境界部分から略中央部分まで形成されている遮光膜をさらに備える
前記(4)に記載の撮像素子。
(6)
前記単位画素中に、異なる方向からの光情報を取得する受光部を含む
前記(4)に記載の撮像素子。
(7)
前記遮光膜に対して垂直方向に設けられる遮光壁をさらに備える
前記(1)乃至(6)のいずれかに記載の撮像素子。
(8)
受光領域に形成された複数の単位画素と、
前記単位画素同士の境界部分に形成された遮光膜と、
前記単位画素毎に形成されたマイクロレンズと
を備え、
前記単位画素は、1.98μm以上の略正方格子であり、
前記マイクロレンズは、前記単位画素毎に、一辺が1.98μm未満の略正方形で、2以上の自然数の2乗個形成されている
撮像素子を製造する
製造装置。
(9)
前記マイクロレンズを、熱メルトフロー法により形成する
前記(8)に記載の製造装置。
(10)
前記マイクロレンズを、ドライエッチング法により形成する
前記(8)に記載の製造装置。
(11)
受光領域に形成された複数の単位画素と、
前記単位画素同士の境界部分に形成された遮光膜と、
前記単位画素毎に形成されたマイクロレンズと
を備え、
前記単位画素は、1.98μm以上の略正方格子であり、
前記マイクロレンズは、前記単位画素毎に、一辺が1.98μm未満の略正方形で、2以上の自然数の2乗個形成されている
撮像素子と、
前記撮像素子から出力される信号に対して信号処理を行う信号処理部と
を備える電子機器。
(1)
A plurality of unit pixels formed in the light receiving region;
A light shielding film formed at a boundary portion between the unit pixels;
A microlens formed for each unit pixel,
The unit pixel is a substantially square lattice of 1.98 μm or more,
The microlens is formed of a square of approximately 2 squares with a side of less than 1.98 μm for each unit pixel.
(2)
The imaging device according to (1), wherein the light shielding film is further formed at a boundary portion between the microlenses.
(3)
An inner lens is further provided between the microlens and the photodiode,
The inner lens collects the principal ray of at least one of the plurality of condensing spots collected by the plurality of microlenses toward the unit pixel center direction. The imaging device according to (1) or (2), wherein the imaging device is formed.
(4)
The imaging device according to (1), wherein the imaging element is a pixel for detecting a focal point by detecting a phase difference.
(5)
The imaging device according to (4), further including a light shielding film formed from a boundary portion to a substantially central portion of the microlens.
(6)
The image sensor according to (4), wherein the unit pixel includes a light receiving unit that acquires light information from different directions.
(7)
The imaging device according to any one of (1) to (6), further including a light shielding wall provided in a direction perpendicular to the light shielding film.
(8)
A plurality of unit pixels formed in the light receiving region;
A light shielding film formed at a boundary portion between the unit pixels;
A microlens formed for each unit pixel,
The unit pixel is a substantially square lattice of 1.98 μm or more,
The microlens is a manufacturing apparatus that manufactures an image pickup device in which each unit pixel has a substantially square shape with a side of less than 1.98 μm and is a square of two or more natural numbers.
(9)
The manufacturing apparatus according to (8), wherein the microlens is formed by a thermal melt flow method.
(10)
The manufacturing apparatus according to (8), wherein the microlens is formed by a dry etching method.
(11)
A plurality of unit pixels formed in the light receiving region;
A light shielding film formed at a boundary portion between the unit pixels;
A microlens formed for each unit pixel,
The unit pixel is a substantially square lattice of 1.98 μm or more,
The microlens is formed of an approximately square with a side of less than 1.98 μm and squares of two or more natural numbers for each unit pixel.
An electronic device comprising: a signal processing unit that performs signal processing on a signal output from the imaging element.
130 裏面照射型撮像素子, 111 フォトダイオード, 122 マイクロレンズ, 141 遮光膜 130 Back-illuminated imaging device, 111 photodiode, 122 microlens, 141 light shielding film
Claims (11)
前記単位画素同士の境界部分に形成された遮光膜と、
前記単位画素毎に形成されたマイクロレンズと
を備え、
前記単位画素は、1.98μm以上の略正方格子であり、
前記マイクロレンズは、前記単位画素毎に、一辺が1.98μm未満の略正方形で、2以上の自然数の2乗個形成されている
撮像素子。 A plurality of unit pixels formed in the light receiving region;
A light shielding film formed at a boundary portion between the unit pixels;
A microlens formed for each unit pixel,
The unit pixel is a substantially square lattice of 1.98 μm or more,
The microlens is formed of a square of approximately 2 squares with a side of less than 1.98 μm for each unit pixel.
請求項1に記載の撮像素子。 The imaging device according to claim 1, wherein the light shielding film is further formed at a boundary portion between the microlenses.
前記インナーレンズは、複数の前記マイクロレンズで集光された、複数の集光スポットの内、少なくても1つの集光スポットの主光線を、前記単位画素中心方向に向けて集光するように形成されている
請求項1に記載の撮像素子。 An inner lens is further provided between the microlens and the photodiode,
The inner lens collects the principal ray of at least one of the plurality of condensing spots collected by the plurality of microlenses toward the unit pixel center direction. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging device is formed.
請求項1に記載の撮像素子。 The imaging device according to claim 1, wherein the imaging element is a pixel for detecting a focal point by detecting a phase difference.
請求項4に記載の撮像素子。 The imaging device according to claim 4, further comprising a light shielding film formed from a boundary portion to a substantially central portion of the microlens.
請求項4に記載の撮像素子。 The imaging device according to claim 4, wherein the unit pixel includes a light receiving unit that acquires light information from different directions.
請求項1に記載の撮像素子。 The imaging device according to claim 1, further comprising a light shielding wall provided in a direction perpendicular to the light shielding film.
前記単位画素同士の境界部分に形成された遮光膜と、
前記単位画素毎に形成されたマイクロレンズと
を備え、
前記単位画素は、1.98μm以上の略正方格子であり、
前記マイクロレンズは、前記単位画素毎に、一辺が1.98μm未満の略正方形で、2以上の自然数の2乗個形成されている
撮像素子を製造する
製造装置。 A plurality of unit pixels formed in the light receiving region;
A light shielding film formed at a boundary portion between the unit pixels;
A microlens formed for each unit pixel,
The unit pixel is a substantially square lattice of 1.98 μm or more,
The microlens is a manufacturing apparatus that manufactures an image pickup device in which each unit pixel has a substantially square shape with a side of less than 1.98 μm and is a square of two or more natural numbers.
請求項8に記載の製造装置。 The manufacturing apparatus according to claim 8, wherein the microlens is formed by a thermal melt flow method.
請求項8に記載の製造装置。 The manufacturing apparatus according to claim 8, wherein the microlens is formed by a dry etching method.
前記単位画素同士の境界部分に形成された遮光膜と、
前記単位画素毎に形成されたマイクロレンズと
を備え、
前記単位画素は、1.98μm以上の略正方格子であり、
前記マイクロレンズは、前記単位画素毎に、一辺が1.98μm未満の略正方形で、2以上の自然数の2乗個形成されている
撮像素子と、
前記撮像素子から出力される信号に対して信号処理を行う信号処理部と
を備える電子機器。 A plurality of unit pixels formed in the light receiving region;
A light shielding film formed at a boundary portion between the unit pixels;
A microlens formed for each unit pixel,
The unit pixel is a substantially square lattice of 1.98 μm or more,
The microlens is formed of an approximately square with a side of less than 1.98 μm and squares of two or more natural numbers for each unit pixel.
An electronic device comprising: a signal processing unit that performs signal processing on a signal output from the imaging element.
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