JP5333493B2 - 裏面照射型撮像素子および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、裏面照射型撮像素子およびその撮像素子を用いた撮像装置に関する。

撮像画素とともに焦点検出用画素を有する表面照射型撮像素子が従来技術として知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２０００−３０５０１０号公報

特許文献１に記載されているような従来の表面照射型撮像素子では、マクロレンズと受光部との間に光電変換部からの信号を読み出すための配線と色フィルタと遮光層とを形成しなければならないため、マイクロレンズから受光部までの距離が長く（深く）なる。このため、画素の微細化が進むと焦点の検出精度が悪くなるという問題がある。

請求項１の発明は、複数の画素を二次元的に並べて配置した裏面照射型撮像素子において、前記複数の画素には、撮像用の画素とともに焦点検出用の画素が含まれ、前記撮像用の画素および前記焦点検出用の画素は、一方の面に光電変換部を形成するとともに他方の面を受光面とする半導体層と、前記光電変換部からの信号を読み出す配線を有する配線層とを備え、前記撮像用の画素の配線層および前記焦点検出用の画素の配線層は、それぞれの半導体層の前記一方の面側に形成され、前記撮像用の画素は、前記撮像用の画素の半導体層の前記他方の面側に形成され、特定の波長域の光を通す色フィルタを備え、前記焦点検出用の画素は、前記焦点検出用の画素の半導体層の前記他方の面側に形成され、入射する光の一部を遮蔽する遮光膜を備え、前記半導体層の前記他方の面から前記色フィルタが形成された面までの間隔と前記半導体層の前記他方の面から前記遮光膜が形成された面までの間隔とは、同一であることを特徴とする。
請求項６の発明は、被写体像を撮像するための撮像用画素とデフォーカス量を算出するための焦点検出用画素とを有する裏面照射型撮像素子であって、前記撮像用画素は、第１面と前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記第１面と前記第２面との間に撮像用光電変換部を含む撮像用半導体層と、前記撮像用半導体層の前記第１面に対して前記第２面側に形成され、前記撮像用光電変換部から出力される信号を読み出す撮像用配線を有する撮像用配線層と、前記撮像用半導体層の前記第１面上に形成され、特定の波長域の光を通す色フィルタと、を備え、前記焦点検出用画素は、第３面と前記第３面とは反対側の第４面とを有し、前記第３面と前記第４面との間に焦点検出用光電変換部を含む焦点検出用半導体層と、前記焦点検出用半導体層の前記第３面に対して前記第４面側に形成され、前記焦点検出用光電変換部から出力される信号を読み出す焦点検出用配線を有する焦点検出用配線層と、前記焦点検出用半導体層の前記第３面上に形成され、前記焦点検出用光電変換部に入射する光の一部を遮蔽する遮光膜と、を備え、前記第１面から前記色フィルタが形成された面までの間隔と前記第３面から前記遮光膜が形成された面までの間隔とは、同一であることを特徴とする。

本発明によれば、マイクロレンズから光電変換部までの距離を短くできるので、焦点検出精度を向上させることができる。

一実施の形態の電子カメラの構成を示す図である。 交換レンズの予定結像面に設定した撮像画面上の焦点検出領域を示す図である。 色フィルタのベイヤー配列を示す図である。 撮像素子の詳細な構成を示す図である。 撮像画素の構造を示す図である。 焦点検出画素の構造を示す図である。 瞳分割方式による焦点検出方法を説明するための図である。 撮像素子の基本画素構成を示す図である。 １つの画素に含まれる配線を説明するための図である。 配線層の配線を示す図である。 撮像素子の製造方法を説明するための図である。 撮像素子の製造方法を説明するための図である。 撮像素子の製造方法を説明するための図である。

本願発明を撮像装置としての電子カメラに適用した一実施の形態を説明する。図１は一実施の形態の電子カメラの構成を示す図である。一実施の形態の電子カメラ１０１は交換レンズ１０２とカメラボディ１０３とから構成され、交換レンズ１０２はカメラボディ１０３のマウント部１０４に装着される。

交換レンズ１０２はレンズ１０５〜１０７、絞り１０８、レンズ駆動制御装置１０９などを備えている。なお、レンズ１０６はズーミング用、レンズ１０７はフォーカシング用である。レンズ駆動制御装置１０９は、ＣＰＵとその周辺部品を備え、フォーカシング用レンズ１０７および絞り１０８の駆動制御を行う。さらにレンズ駆動制御装置１０９は、ズーミング用レンズ１０６、フォーカシング用レンズ１０７および絞り１０８の位置検出と、カメラボディ１０３の制御装置との間の通信による、レンズ情報の送信およびカメラ情報の受信とを行う。

一方、カメラボディ１０３は、撮像素子１１１、カメラ駆動制御装置１１２、メモリカード１１３、ＬＣＤドライバー１１４、ＬＣＤ１１５、接眼レンズ１１６などを備えている。撮像素子１１１は、交換レンズ１０２の予定結像面（予定焦点面）に配置され、交換レンズ１０２により結像された被写体像を撮像して画像信号を出力する。撮像素子１１１には撮像用画素（以下、単に撮像画素という）が二次元状に配置されており、その内の焦点検出位置に対応した部分には撮像画素に代えて焦点検出用画素（以下、単に焦点検出画素という）列が組み込まれている。

カメラ駆動制御装置１１２は、ＣＰＵとその周辺部品を備え、撮像素子１１１の駆動制御、撮像画像の処理、交換レンズ１０２の焦点検出および焦点調節、絞り１０８の制御、ＬＣＤ１１５の表示制御、レンズ駆動制御装置１０９との通信、カメラ全体のシーケンス制御などを行う。なお、カメラ駆動制御装置１１２は、マウント部１０４に設けられた電気接点１１７を介してレンズ駆動制御装置１０９と通信を行う。

メモリカード１１３は撮像画像を記憶する画像ストレージである。ＬＣＤ１１５は液晶ビューファインダー（ＥＶＦ：電子ビューファインダー）の表示器として用いられ、撮影者は接眼レンズ１１６を介してＬＣＤ１１５に表示された撮像画像を視認することができる。

交換レンズ１０２を通過して撮像素子１１１上に結像された被写体像は、撮像素子１１１により光電変換され、画像出力がカメラ駆動制御装置１１２へ送られる。カメラ駆動制御装置１１２は、焦点検出画素の出力に基づいて焦点検出位置におけるデフォーカス量を演算し、このデフォーカス量をレンズ駆動制御装置１０９へ送る。また、カメラ駆動制御装置１１２は、撮像画素の出力に基づいて生成した画像信号をＬＣＤドライバー１１４へ送ってＬＣＤ１１５に表示するとともに、メモリカード１１３に記憶する。

レンズ駆動制御装置１０９は、ズーミングレンズ１０６、フォーカシングレンズ１０７および絞り１０８の位置を検出し、検出位置に基づいてレンズ情報を演算するか、あるいは予め用意されたルックアップテーブルから検出位置に応じたレンズ情報を選択し、カメラ駆動制御装置１１２へ送る。また、レンズ駆動制御装置１０９は、カメラ駆動制御装置１１２から受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を演算し、レンズ駆動量に基づいてフォーカシング用レンズ１０７を駆動制御する。

撮像素子１１１は、裏面照射型の４ＴＲ−ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサである。４ＴＲ−ＣＭＯＳセンサは、光電変換部と、転送ゲートトランジスタ、ソースホロアトランジスタ、行選択トランジスタおよびリセットトランジスタの４トランジスタとから構成される。詳細は後述する。

図２は、交換レンズ１０２の予定結像面に設定した撮像画面Ｇ上の焦点検出領域を示す。撮像画面Ｇ上にＧ１〜Ｇ５の焦点検出領域が設定され、撮像素子１１１の焦点検出画素は撮像画面Ｇ上の各焦点検出領域Ｇ１〜Ｇ５の長手方向に直線状に配列される。つまり、撮像素子１１１上の焦点検出画素列は、撮影画面Ｇ上に結像された被写体像の内の焦点検出領域Ｇ１〜Ｇ５の像をサンプリングする。撮影者は撮影構図に応じて焦点検出領域Ｇ１〜Ｇ５の中から任意の焦点検出領域を手動で選択する。

図３は撮像素子２１１に設置する色フィルタの配列を示す。撮像素子１１１の基板上に二次元状に並べて配置する撮像画素には、図３に示すベイヤー配列の色フィルタを設置する。なお、図３には４画素分（２×２）の撮像画素に対する色フィルタの配列を示すが、この４画素分の色フィルタ配列を有する撮像画素ユニットを撮像素子１１１上に二次元状に展開する。ベイヤー配列ではＧ（緑）フィルタを有する２個の画素が対角位置に配置され、Ｂ（青）フィルタとＲ（赤）フィルタを有する一対の画素が上記Ｇフィルタ画素と直交する対角位置に配置される。したがって、ベイヤー配列においては緑画素の密度が赤画素と青画素の密度より高くなる。

図４は撮像素子１１１の詳細な構成を示す正面図である。なお、図４は撮像素子１１１上のひとつの焦点検出領域の周囲を拡大した図である。撮像素子１１１は撮像画素２１０と焦点検出用の焦点検出画素２１１とから構成される。

図５（ａ）は撮像画素２１０の正面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。撮像画素２１０は、マイクロレンズ１０、マイクロレンズ固定層１１、色フィルタ１２、平坦化層１３、半導体層１６および配線層１７から構成される。半導体層１６の一方の面には、光電変換部１５ａとチャンネルストップ部１５ｂとが形成される。

マイクロレンズ１０は、撮像画素２１０の表面に到達した光を集光して光電変換部１５ａに当てるようにするものである。マイクロレンズ固定層１１はマイクロレンズ１０を色フィルタ１２に固定するものである。色フィルタ１２は特定の波長域の光を通す樹脂層である。平坦化層１３は、後述の製造工程で支持基板６０を除去した後（図１２（ａ）参照）、色フィルタ１２を形成する前に表面を平坦化するための層である。

光電変換部１５ａは、到達した光を光電変換し、信号電荷を蓄積する。チャンネルストップ部１５ｂは、２つの撮像画素２１０の間の境界部分に形成され、光電変換部１５ａにおいて発生した信号電荷が周囲の画素に入り込むのを防止する。配線層１７は、後述の信号出力線、電源線、リセット制御線、転送ゲート制御線、行選択制御線などの配線を有する。配線の詳細は後述する。

図６（ａ）は焦点検出画素２１１の正面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。焦点検出画素２１１は、マイクロレンズ１０、マイクロレンズ固定層１１、遮光膜１８、平坦化層１３、半導体層１６および配線層１７から構成される。半導体層１６の一方の面には、光電変換部１５ａとチャンネルストップ部１５ｂとが形成される。マイクロレンズ１０、マイクロレンズ固定層１１、平坦化層１３、光電変換部１５ａ、チャンネルストップ部１５ｂおよび配線層１７は、撮像画素２１０と同様の機能を有するので説明を省略する。

遮光膜１８は、図６（ｂ）に示す光電変換部１５ａの右半分または左半分に、入射する光が当たるように開口して形成される。光電変換部１５ａの右半分に光が入射する焦点検出画素２１１ａと、光電変換部１５ａの左半分に光が入射する焦点検出画素２１１ｂとは交互に配列される。焦点検出画素２１１ａの出力分布と、焦点検出画素２１１ｂの出力分布とを比較してデフォーカス量を算出する。

次に、図７を参照して焦点検出方法を説明する。本発明の実施形態では、いわゆる瞳分割方式によって焦点を検出する。図７は、交換レンズ１０２の焦点が合っていないときの焦点検出画素２１１の出力分布を示す図である。曲線２１は、焦点検出画素２１１ａの出力分布を示す曲線である。曲線２２は、焦点検出画素２１１ｂの出力分布を示す曲線である。焦点検出画素２１１ａと焦点検出画素２１１ｂとは交互に配列されている。曲線２１は、曲線２２の右側にずれているので、焦点検出画素２１１の位置が後ピンであることがわかる。

この２つの出力分布２１，２２の像ズレ量に所定の変換係数を乗ずることによって、予定結像面に対する現在の結像面（予定結像面上のマイクロレンズ１０の位置に対応した焦点検出位置における結像面）の偏差（デフォーカス量）を算出することができる。交換レンズ１０２が合焦すると、曲線２１と曲線２２とが一致するようになる。

図８を参照して、撮像素子１１１の基本画素構成を説明する。上述したように、撮像素子１１１は裏面照射型の４ＴＲ−ＣＭＯＳセンサであり、基本画素３００は、光電変換部３３と、電荷電圧変換部３４と、転送ゲートトランジスタ３２、ソースホロアトランジスタ３５、行選択トランジスタ３６、リセットトランジスタ３１の４トランジスタとから構成される。また、基本画素３００は、信号出力線Ｖ_ＯＵＴ、電源線Ｖｄｄ、リセット制御線φＲ、転送ゲート制御線φＴＧおよび行選択制御線φＲＳと接続している。

リセットトランジスタ３１は電荷電圧変換部３４を初期電位にリセットする。転送ゲートトランジスタ３２は光電変換された信号電荷を電荷電圧変換部３４に転送する。光電変換部３３は、上述したように到達した光を光電変換し、信号電荷を蓄積する。電荷電圧変換部３４は信号電荷を電位に変換する浮遊容量であり、この浮遊容量はコンデンサとして機能するダイオードで生じる。ソースホロアトランジスタ３５は、蓄積電荷による電荷電圧変換部３４の電位変化を増幅する。行選択トランジスタ３６は、信号を転送する基本画素３００を選択するためのスイッチングを行う。

信号出力線Ｖ_ＯＵＴは、基本画素３００から出力される信号を転送するための配線であり、行選択トランジスタ３６のドレインと接続する。電源線Ｖｄｄは、電荷電圧変換部３４の電位変化を増幅する電力を供給する配線であり、リセットトランジスタ３１のソースと接続する。リセット制御線φＲは、リセットトランジスタ３１のオン／オフを制御するための配線であり、リセットトランジスタ３１のゲートと接続する。転送ゲート制御線φＴＧは、信号電荷の電荷電圧変換部３４への転送を制御するための配線であり、転送ゲートトランジスタ３２のゲートと接続する。行選択制御線φＲＳは、行選択トランジスタ３６のオン／オフを制御するための配線であり、行選択トランジスタ３６のゲートと接続する。

図９を参照して、１つの画素に含まれる配線について説明する。図９に示すように、撮像素子１１１は、並列配置された画素の１つの行において、信号出力線Ｖ_ＯＵＴ、電源線Ｖｄｄ、リセット制御線φＲ、転送ゲート制御線φＴＧおよび行選択制御線φＲＳをそれぞれ２本ずつ有し、１つの列において４本の信号出力線Ｖ_ＯＵＴを有する。これにより、複数の基本画素３００の信号を一度に読み出すことができ、撮像素子１１１の検出速度を速くすることができる。これにともない、図９中において点線で示された１つの画素５１に含まれる配線には、基本画素３００と接続する配線の他に、この基本画素３００と接続せず他の画素の基本画素３００と接続する配線も含まれる。このため、１つの画素に含まれる配線の数は多くなる。

図１０を参照して、撮像素子１１１の配線層１７における配線について説明する。図１０（ａ）は、配線層１７の配線をマイクロレンズ１０側から見たときの平面図である。図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図１０（ａ），（ｂ）に示すように、配線層の配線は３層にわたって格子状に形成される。光電変換部１５ａから見て、第１層目には、４本の信号出力線Ｖ_ＯＵＴと２本のバイアス線Ｖｂとが形成され、第２層目には、２本の電源線Ｖｄｄと２本のリセット制御線φＲとが形成される。第３層目には、２本の転送ゲート制御線φＴＧと２本の行選択制御線φＲＳとが形成される。バイアス線Ｖｂは、混信防止のために形成される。

図１０（ｂ）に示すように、配線層１７は、光電変換部１５ａに対して光の入射側の反対側に形成されるため、光電変換部１５ａの位置の制限（制約）を受けずに自由に配線を形成することができる。つまり、本実施形態では、撮像素子１１１の受光面側から光電変換部１５ａの受光領域を投影したときの投影と重なる領域にも配線を形成することができる。一方、撮像素子が表面照射型の場合、配線層は、光電変換部１５ａに対して光の入射側に形成されるため、光電変換部の受光領域と重ならないように配線を形成する必要がある。

また、本実施形態では、撮像素子１１１の配線層１７は、光電変換部１５ａの位置の制限を受けないため、配線の線幅を広げて、信号の伝送効率を上げることもできる。

次に、図１１〜図１３を参照して、本発明の実施形態における撮像素子１１１の製造方法について説明する。図１１〜図１３は、撮像素子１１１のうちの特に焦点検出画素２１１の部分を示す。

図１１（ａ）に示すように、半導体基板６０上にＰ型エピタキシャル層６１を形成し、そのＰ型エピタキシャル層６１の表面に拡散層を形成して、光電変換部１５ａ、チャンネルストップ部１５ｂ、トランジスタなどを構成する他の素子（不図示）を形成する。このＰ型エピタキシャル層６１が半導体層１６に相当する。次に、図１１（ｂ）に示すように、ＣＶＤによるシリコンの酸化膜の形成およびスパッタリングによるＡｌ配線の形成を繰り返して、Ｐ型エピタキシャル層６１の上に配線層１７を形成する。そして、図１１（ｃ）に示すように、配線層１７の上に支持基板６２を張り合わせる。

図１２（ａ）に示すように、エッチングによって半導体基板６０を除去する。次に、図１２（ｂ）に示すように、半導体基板６０の除去面を平坦化するために、平坦化層１３を形成する樹脂を半導体基板除去面に均一塗布した後、樹脂の塗布、塗布した樹脂の乾燥、パターン露光、現像処理の工程を繰り返して、遮光膜１８と色フィルタ（不図示）とを形成する。遮光膜１８は、チタンブラックやカーボンブラックなどの黒色の顔料を樹脂に分散させたもの、または黒色の染料で樹脂を着色させたものである。色フィルタ（不図示）は、各色（たとえば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応した顔料を樹脂に分散させたもの、または各色（たとえば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応した染料で樹脂を着色したものである。

図１３（ａ）に示すように、遮光膜１８および色フィルタ（不図示）上にマイクロレンズ固定層１１を形成する樹脂を塗布した後、マイクロレンズ１０を形成する樹脂を塗布し、周知のリソグラフィーにて、所望の形状にパターニングし、マイクロレンズ基体６３を形成する。次に、図１３（ｂ）に示すように、ホットプレートなどを用いてマイクロレンズ基体６３を半球状に加熱成形してマイクロレンズ１０を形成する。そして、支持基板６２を取り除いて撮像素子１１１が完成する。

なお、撮像素子において、マイクロレンズ１０と、色フィルタ１２と、遮光膜１８とを形成できれば、マイクロレンズ固定層１１や平坦化層１３を省略してもよい。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮像画素２１０および焦点検出画素２１１は、一方の面に光電変換部１５ａを形成するとともに他方の面を受光面とする半導体層１６と、光電変換部１５ａからの信号を読み出す配線を有する配線層１７とを備え、撮像画素２１０の配線層１７および焦点検出画素２１１の配線層１７は、それぞれの半導体層１６の一方の面側に形成され、撮像画素２１０は、半導体層１６の他方の面側に、特定の波長域の光を通す色フィルタ１２を備え、焦点検出画素２１１は、撮像用画素２１０の色フィルタ１２に対応する層に、半導体層１６の他方の面に入射する光の一部を遮蔽する遮光膜１８を備えるようにした。これにより、マクロレンズ１０と光電変換部１５ａとの間に光電変換部からの信号を読み出すための配線が形成されず、また、遮光膜１８が色フィルタ１２と重なって形成されることはないので、マイクロレンズ１０から光電変換部１５ａまでの距離を短く（浅く）することができ、焦点の検出精度を向上させることができる。

（２）チタンブラックやカーボンブラックなどの黒色の顔料を樹脂に分散させたもの、または黒色の染料で樹脂を着色させたものを遮光膜１８の材料として使用した。これにより、入射光の遮光膜１８による反射を抑制することができる。

（３）チタンブラックやカーボンブラックなどの黒色の顔料を樹脂に分散させたもの、または黒色の染料で樹脂を着色させたものを遮光膜１８の材料として使用し、各色（たとえば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応した顔料を樹脂に分散させたもの、または各色（たとえば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応した染料で樹脂を着色したものを色フィルタ１２の材料として使用した。どちらも樹脂材料であるので、色フィルタ１２を形成する工法と同じような工法で遮光膜１８を形成することができ、便利である。たとえば、樹脂の塗布、塗布した樹脂の乾燥、パターン露光、現像処理の工程を繰り返して、色フィルタ１２と同様に遮光膜１８を形成することができる。また、色フィルタ１２と同様の工法で遮光膜１８を作製すると遮光膜１８の膜厚の制御が容易であるので、入力特性の調整が可能になる。さらに、撮像用画素２１０の色フィルタ１２に対応する層に、入射する光の一部を遮蔽する遮光膜１８を備えるので、色フィルタ１２を形成する工程で、遮光膜１８も形成でき、便利である。

（４）半導体基板６０の表面にＰ型エピタキシャル層６１を形成し、Ｐ型エピタキシャル層６１の表面に光電変換部１５ａを形成し、光電変換部１５ａ上に配線層１７を形成し、Ｐ型エピタキシャル層６１から半導体基板６０を除去し、Ｐ型エピタキシャル層６１の半導体基板６０を除去した面上に遮光膜１８と色フィルタ１２とを形成し、遮光膜１８上および色フィルタ１２上にマイクロレンズ１０を形成して撮像素子１１１を製造するようにした。これにより、遮光膜１８と色フィルタ１２とを一つの工程の中で形成するので、撮像素子１１１を効率的に製造することができる。

（５）焦点検出画素２１１は、光電変換部１５ａからの信号を読み出さず、他の画素における光電変換部からの信号を読み出す配線を半導体層１６の一方の面側に備えるようにした。これにより、複数の基本画素３００の信号を一度に読み出すように配線を形成することができ、撮像素子１１１の検出速度を速くすることができる。

（６）配線は、撮像素子１１１の受光面側から光電変換部１５ａの受光領域を投影したときの投影と重なるようにした。これにより、配線の層数をあまり増やすことなく、焦点検出画素２１１に多くの配線を形成したり、配線の幅を広くしたりすることができる。一方、撮像素子が表面照射型の場合、光電変換部の受光領域と重ならないように配線を形成する必要があるため、多くの配線を形成しようとすると配線の層数が多くなったり、配線の幅を広げられなかったりする場合がある。

以上の実施の形態を次のように変形することができる。
（１）遮光膜１８の厚みは色フィルタ１２の厚みと異なるようにしてもよい。これにより、焦点検出画素２１１の焦点位置の調整が可能になる。

（２）遮光膜１８の位置は色フィルタ１２の位置と撮像素子１１１の厚み方向にずれるようにしてもよい。これにより、焦点検出画素２１１の焦点位置の調整が可能になる。

（３）以上の実施形態では配線層１７の配線の層数は３層であったが、配線の層数は３層に限定されない。たとえば、配線層１７の配線の層数を１０層まで増やして、同時に読み取ったり、同時に制御したりすることができる画素の数を増やすようにしてもよい。表面照射型撮像素子と異なり、配線の層数を増やしても、マイクロレンズ１０と光電変換部１５ａとの間の距離が大きくなることはない。また、配線層１７の配線の層数を２層まで減らして、機能制限を行い、製造コストを下げるようにしてもよい。

（４）色フィルタ１２のＲ、Ｇ、Ｂに対応した顔料を全て樹脂に分散させたもの、または各色フィルタのＲ、Ｇ、Ｂに対応した染料を全て使用して樹脂を着色したものを遮光膜１８の材料として使用するようにしてもよい。また、Ｒの色フィルタ、Ｇの色フィルタおよびＢの色フィルタを積層したものを遮光膜１８とするようにしてもよい。

（５）撮像素子１１１は４ＴＲ−ＣＭＯＳセンサであったが、裏面照射型の撮像素子であれば、４ＴＲ−ＣＭＯＳセンサに限定されない。たとえば、他のＣＭＯＳセンサでもよいし、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）でもよい。

実施形態と変形例の一つ、もしくは複数を組み合わせることも可能である。変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明は上記実施形態の構成に何ら限定されるものではない。

１０ マイクロレンズ
１１ マイクロレンズ固定層
１２ 色フィルタ
１３ 平坦化層
１５ａ，３３ 光電変換部
１５ｂ チャンネルストップ部
１６ 半導体層
１７ 配線層
１８ 遮光膜
３１ リセットトランジスタ
３２ 転送ゲートトランジスタ
３４ 電荷電圧変換部
３５ ソースホロアトランジスタ
３６ 行選択トランジスタ
６０ 半導体基板
６１ Ｐ型エピタキシャル層
６２ 支持基板
１０１ 電子カメラ
１０２ 交換レンズ
１１１ 撮像素子
２１０ 撮像用画素
２１１，２１１ａ，２１１ｂ 焦点検出用画素
３００ 基本画素

Claims (10)

1. 複数の画素を二次元的に並べて配置した裏面照射型撮像素子において、
   前記複数の画素には、撮像用の画素とともに焦点検出用の画素が含まれ、
   前記撮像用の画素および前記焦点検出用の画素は、一方の面に光電変換部を形成するとともに他方の面を受光面とする半導体層と、前記光電変換部からの信号を読み出す配線を有する配線層とを備え、
   前記撮像用の画素の配線層および前記焦点検出用の画素の配線層は、それぞれの半導体層の前記一方の面側に形成され、
   前記撮像用の画素は、前記撮像用の画素の半導体層の前記他方の面側に形成され、特定の波長域の光を通す色フィルタを備え、
   前記焦点検出用の画素は、前記焦点検出用の画素の半導体層の前記他方の面側に形成され、入射する光の一部を遮蔽する遮光膜を備え、
   前記半導体層の前記他方の面から前記色フィルタが形成された面までの間隔と前記半導体層の前記他方の面から前記遮光膜が形成された面までの間隔とは、同一であることを特徴とする裏面照射型撮像素子。
2. 請求項１に記載の裏面照射型撮像素子において、
   前記遮光膜の厚みは、前記色フィルタの厚みと異なることを特徴とする裏面照射型撮像素子。
3. 請求項１又は請求項２に記載の裏面照射型撮像素子において、
   前記焦点検出用の画素は、前記半導体層の前記一方の面側に、前記光電変換部からの信号を読み出す配線と、隣接する焦点検出用の画素における光電変換部からの信号を読み出す配線と、を備えることを特徴とする裏面照射型撮像素子。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の裏面照射型撮像素子において、
   前記配線は、前記裏面照射型撮像素子の受光面側から前記光電変換部の受光領域を投影したときの投影と重なることを特徴とする裏面照射型撮像素子。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の裏面照射型撮像素子を備えることを特徴とする撮像装置。
6. 被写体像を撮像するための撮像用画素とデフォーカス量を算出するための焦点検出用画素とを有する裏面照射型撮像素子であって、
   前記撮像用画素は、第１面と前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記第１面と前記第２面との間に撮像用光電変換部を含む撮像用半導体層と、前記撮像用半導体層の前記第１面に対して前記第２面側に形成され、前記撮像用光電変換部から出力される信号を読み出す撮像用配線を有する撮像用配線層と、前記撮像用半導体層の前記第１面上に形成され、特定の波長域の光を通す色フィルタと、を備え、
   前記焦点検出用画素は、第３面と前記第３面とは反対側の第４面とを有し、前記第３面と前記第４面との間に焦点検出用光電変換部を含む焦点検出用半導体層と、前記焦点検出用半導体層の前記第３面に対して前記第４面側に形成され、前記焦点検出用光電変換部から出力される信号を読み出す焦点検出用配線を有する焦点検出用配線層と、前記焦点検出用半導体層の前記第３面上に形成され、前記焦点検出用光電変換部に入射する光の一部を遮蔽する遮光膜と、を備え、
   前記第１面から前記色フィルタが形成された面までの間隔と前記第３面から前記遮光膜が形成された面までの間隔とは、同一であることを特徴とする裏面照射型撮像素子。
7. 請求項６に記載の裏面照射型撮像素子において、
   前記遮光膜の厚みは、前記色フィルタの厚みと異なることを特徴とする裏面照射型撮像素子。
8. 請求項６又は請求項７に記載の裏面照射型撮像素子において、
   前記撮像用画素と前記焦点検出用画素とは、互いに隣接して配置され、
   前記焦点検出用配線層は、前記撮像用配線を更に有することを特徴とする裏面照射型撮像素子。
9. 請求項８に記載の裏面照射型撮像素子において、
   前記焦点検出用配線及び前記撮像用配線は、前記焦点検出用半導体層の前記第３面側から前記焦点検出用光電変換部を投影したときの投影と重なることを特徴とする裏面照射型撮像素子。
10. 請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の裏面照射型撮像素子を備えることを特徴とする撮像装置。
    

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