固態(tài)成像器件和成像裝置制造方法
【專利摘要】一種固態(tài)成像器件包括多個像素，其中，多個像素中的一個或更多個具有光瞳分割部分和受光部分，受光部分包含多個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域，元件隔離區(qū)域被設(shè)置在多個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域之中的相鄰的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域之間，并且其中，散射體被設(shè)置在光瞳分割部分內(nèi)和元件隔離區(qū)域之上，并且，散射體由折射率比處于散射體周邊的光瞳分割部分的材料的折射率小的材料形成。
【專利說明】固態(tài)成像器件和成像裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)成像器件和成像裝置，并且特別涉及可被應(yīng)用于在數(shù)字靜態(tài)照相機和數(shù)字視頻照相機等中使用的距離測量裝置的固態(tài)成像器件。
【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)字靜態(tài)照相機和數(shù)字視頻照相機中，在日本專利申請公開N0.2002-314062 (以下，稱為“專利文獻I”)中提出了固態(tài)成像器件，該固態(tài)成像器件具有布置于成像器件的一部分中或所有像素中的具有距離測量功能的用于測量距離的像素(以下，稱為距離測量像素)，并以相位差方法檢測距離。距離測量像素包含多個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域，并被構(gòu)建為使得穿過照相機透鏡的光瞳上的不同區(qū)域的光束被引向不同的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域。各距離測量像素從在包含于各距離測量像素中的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域中獲得的信號獲取通過穿過不同的光瞳區(qū)域的光束產(chǎn)生的光圖像(以下，稱為圖像A和圖像B，并且，兩個圖像被統(tǒng)稱為圖像AB)。相位差方法計算圖像AB之間的偏離量，通過立體圖像通過使用三角測量法將偏離量轉(zhuǎn)換成散焦量，并可測量距離。由此，相位差方法與常規(guī)的對比度型方法不同，并且不需要為了測量距離而移動透鏡。因此，具有距離測量像素的成像裝置可高速、高精度地測量距離。另外，為了產(chǎn)生捕獲的圖像，在包含于各距離測量像素中的多個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域中獲取的信號可被用作各距離測量像素的像素值。在這種距離測量像素中，為了抑制光電轉(zhuǎn)換區(qū)域之間的串擾，元件隔離區(qū)域被布置于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域之間。但是，不在元件隔離區(qū)域中形成電勢梯度，因此，通過入射于元件隔離區(qū)域上的光產(chǎn)生的電子擴散，并且，光電轉(zhuǎn)換區(qū)域中的檢測靈敏度劣化。因此，入射于元件隔離區(qū)域上的光導致?lián)p失，并且，當從距離測量像素發(fā)送的信號被用于捕獲的圖像時，靈敏度劣化，這對于提高捕獲的圖像的圖像質(zhì)量不是優(yōu)選的。
[0003]引文列表
[0004]PTLl:日本專利申請公開 N0.2002-314062
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題
[0006]鑒于上述的問題，本發(fā)明的目的是，提供可高精度地測量距離并且可抑制成像靈敏度的劣化的固態(tài)成像器件、以及具有所述固態(tài)成像器件并且可提高圖像質(zhì)量的成像裝置。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，固態(tài)成像器件包含多個像素，其中，多個像素中的一個或更多個具有光瞳分割部分和受光部分，受光部分包含多個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域，元件隔離區(qū)域被設(shè)置在多個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域之中的相鄰的那些之間，并且其中，散射體被設(shè)置在光瞳分割部分內(nèi)和元件隔離區(qū)域之上，并且,散射體由折射率比光瞳分割部分的處于散射體周邊的部分的材料的折射率小的材料形成。
[0008]本發(fā)明的有利效果[0009]本發(fā)明可實現(xiàn)可高精度地測量距離并且可抑制成像靈敏度的劣化的固態(tài)成像器件、以及具有所述固態(tài)成像器件并且可提高圖像質(zhì)量的成像裝置。
[0010]從參照附圖對示例性實施例的以下描述，本發(fā)明的其它特征將變得清晰。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1A、圖1B和圖1C示出布置于根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像器件中的用于測量距離的像素的示意性截面圖。
[0012]圖2是用于描述布置于根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像器件中的用于測量距離的像素的原理的示圖。
[0013]圖3A和圖3B示出用于描述用于通過使用根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像器件測量到被成像的被檢體的距離的方法的示圖。
[0014]圖4A、圖4B和圖4C示出布置于本發(fā)明的示例性實施例1中的固態(tài)成像器件中的用于測量距離的像素的示意性截面圖。
[0015]圖5A和圖5B示出解釋本發(fā)明的示例性實施例1中的用于測量距離的像素和比較像素的靈敏度對入射角度的依賴性的示圖。
[0016]圖6A、圖6B和圖6C示出解釋本發(fā)明的示例性實施例1中的用于測量距離的像素的靈敏度差異和靈敏度差異對散射體的端部的依賴性的示圖。
[0017]圖7是布置于本發(fā)明的示例性實施例2中的固態(tài)成像器件中的用于測量距離的像素的示意性截面圖。
[0018]圖8是示出本發(fā)明的示例性實施例2中的用于測量距離的像素和比較像素的靈敏度對入射角度的依賴性的示圖。
[0019]圖9是用于描述本發(fā)明的示例性實施例2中的用于測量距離的像素的靈敏度對散射體的高度的依賴性的示圖。
[0020]圖10是用于描述本發(fā)明的示例性實施例3中的具有固態(tài)成像器件的成像裝置的示圖。
[0021]圖11是本發(fā)明的實施例中的布置于固態(tài)成像器件中的用于測量距離的像素的示意性截面圖。
[0022]圖12A和圖12B示出布置于根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像器件中的用于測量距離的像素的另一例子的示意性截面圖。
【具體實施方式】
[0023]以下將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)成像器件。此時，功能與所有附圖中的相同的部件將由相同的附圖標記表示，并且將省略描述。
[0024]首先，以下將參照圖1A?IC和圖2描述根據(jù)本實施例的固態(tài)成像器件。在圖1A到IC中，距離測量像素100被布置于本發(fā)明的固態(tài)成像器件的一部分中。圖1A是沿XZ面切取的像素100的截面圖；圖1B是沿線1B-1B切取的像素100的截面圖。像素100從光入射側(cè)(+z側(cè))起具有光瞳分割部分110和受光部分120。受光部分具有設(shè)置在其中的多個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域。例如，受光部分120具有兩個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和103，并且，元件隔離區(qū)域104被設(shè)置在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102與光電轉(zhuǎn)換區(qū)域103之間。元件隔離區(qū)域104由與受光部分120的材料相同的材料形成。不在元件隔離區(qū)域104中形成電勢梯度，因此，通過入射于元件隔離區(qū)域104上的光產(chǎn)生的電子擴散并且光導致?lián)p失。在圖1A所示的距離測量像素100中，散射體101被布置以接觸光瞳分割部分110的-Z側(cè)的端面并且還處于元件隔離區(qū)域104上，該端面是接觸光瞳分割部分的受光部分側(cè)的表面的位置。
[0025]光瞳分割部分110具有包含例如微透鏡和波導的結(jié)構(gòu)，并且可通過將穿過成像裝置中的成像透鏡的光瞳上的不同區(qū)域的光束引入不同的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域(102或光電轉(zhuǎn)換區(qū)域103)來在光學上分割光瞳。散射體101和光瞳分割部分110由拍攝圖像的波長區(qū)域中的透明材料形成。另外，散射體101由折射率比散射體101周邊的光瞳分割部分110的材料低的材料形成。這里，具有高的折射率的材料可選自氮化硅、氧化鈦、有機材料和通過在基體中分散粒子形成的復合材料。另外，具有低的折射率的材料可選自氧化硅、有機材料和通過在基體中分散粒子形成的復合材料。受光部分120由例如為硅酮的在拍攝圖像的波長區(qū)域中具有吸收性的材料形成，并具有通過離子注入等在像素的內(nèi)部的部分區(qū)域中形成的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域。從外面入射于像素100上的光束穿過光瞳分割部分110,并射向受光部分120。此時，穿過光瞳分割部分110的光的一部分被兀件隔尚區(qū)域上的散射體101散射。射向受光部分120的光到達光電轉(zhuǎn)換區(qū)域,然后被轉(zhuǎn)換成電子,并被輸出到未不出的信號處理電路。
[0026]圖2是用于描述從外面入射的像素100中的光束的光學傳播的示圖。從外面入射并引至兀件隔尚區(qū)域104的光束201的部分被布置于光瞳分割部分110中的散射體101散射，并變?yōu)樯⑸涔?02。散射光202具有低方向性的取向分布，因此，光分布于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和103。結(jié)果，在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和103中接收的光的量增加，并且像素靈敏度變高。在本實施例中，使用如下這樣的材料，散射體101的材料的折射率(散射體101的折射率)低于光瞳分割部分110的范圍中的散射體101的周邊的材料的折射率(散射體101周邊的光瞳分割部分110的折射率)。當散射體101的折射率變得比散射體101周邊的光瞳分割部分110的折射率高時，穿過光瞳分割部分110的光的一部分被散射體101散射，但電場會聚于散射體101的內(nèi)部。會聚于散射體101的內(nèi)部的電場從散射體101的下表面(-Z側(cè)的表面)發(fā)射，因此，射向元件隔離區(qū)域104的光增加并且光學損失增加。
[0027]另一方面，可通過減小散射體101的折射率以使其變得低于散射體101周邊的光瞳分割部分110的折射率來抑制電場向散射體101的內(nèi)部的會聚，并且，光瞳分割部分110可高效地向光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和光電轉(zhuǎn)換103散布光。關(guān)于散射體101,當一個介質(zhì)I構(gòu)成光瞳分割部分110時，散射體101的材料的折射率變得比介質(zhì)I的折射率低。另外，當多個介質(zhì)構(gòu)成光瞳分割部分110時，散射體101的材料的折射率變得低于光瞳分割部分110的范圍中的散射體101的周邊的材料的折射率。例如，如圖11的像素100的配置例所示，可在光瞳分割部分110的作為散射體101周邊的部分中形成高折射率部分1101。在這種情況下，散射體101的材料的折射率變得比高折射率部分1101的材料的折射率低。在圖1A所示的距離測量裝置100中，散射體101布置于接觸光瞳分割部分110的-Z側(cè)的端面的位置處，但可布置于散射體101可在光學上散射從外面入射并引至元件隔離區(qū)域104的光束201的一部分的位置處。換句話說，散射體101可在光瞳分割部分110的范圍中布置于元件隔離區(qū)域104之上。例如，如圖1C所示，散射體101也可被布置于元件隔離區(qū)域104之上，且在與光瞳分割部分110的-Z側(cè)的端面分開距離H的位置處(在光瞳分割部分110的范圍中)。在這種情況下，光瞳分割部分110也可通過散射體101在光學上分散從外面入射并引至元件隔離區(qū)域104的光束201的一部分，并且可向光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和103散布光。結(jié)果，可提高像素100中的像素靈敏度。
[0028]下面，將參照圖3A和圖3B描述用于通過使用本發(fā)明的固態(tài)成像器件測量要被成像的被照體的距離的距離測量方法。圖3A示出布置于本發(fā)明的固態(tài)成像器件中的像素100中的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102的靈敏度和光電轉(zhuǎn)換區(qū)域103的靈敏度。在圖3A中，橫軸表示由從像素100外面入射的光束和光軸形成的角度，縱軸表示靈敏度。在圖3A中，光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102的靈敏度由實線表示，光電轉(zhuǎn)換區(qū)域103的靈敏度由虛線表示。如圖3A所示，光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和光電轉(zhuǎn)換區(qū)域103根據(jù)從外面入射的光的角度具有不同的靈敏度。
[0029]圖3B是數(shù)字靜態(tài)照相機300的示意圖。數(shù)字靜態(tài)照相機300中的成像透鏡320在固態(tài)成像器件310的表面上形成外面的圖像。固態(tài)成像器件310包含多個像素100。穿過成像透鏡320的出射光瞳330上的不同區(qū)域的光束作為具有不同的入射角的光束入射于固態(tài)成像器件310的表面上。在包含于固態(tài)成像器件310的各像素中的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102中，檢測主要穿過出射光瞳330中的與第一方向?qū)?yīng)的區(qū)域331(第一出射光瞳區(qū)域)的光束。類似地，在光電轉(zhuǎn)換區(qū)域103中，檢測主要穿過出射光瞳330中的與第二方向?qū)?yīng)的區(qū)域332(第二出射光瞳區(qū)域)的光束。出于這種原因，像素100可檢測穿過出射光瞳330的表面上的不同區(qū)域的光的圖像。固態(tài)成像器件310比較從光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102發(fā)送的多個像素信號與從光電轉(zhuǎn)換區(qū)域103發(fā)送的多個像素信號，由此根據(jù)已知的方法輸出要被成像的被照體的距離測量信號，并且可檢測距要被成像的被照體的距離。固態(tài)成像器件310還可被構(gòu)建為使得像素100僅布置于固態(tài)成像器件310中的像素中的一部分中，并且，剩余像素中的每一個僅具有一個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域。希望在所有的像素中布置像素100，由此能夠以更高的精度檢測距要被成像的被照體的距離。
[0030]示例性實施例
[0031 ] 以下將描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例。
[0032]示例性實施例1
[0033]作為示例性實施例1，以下將參照圖4A?4C描述本發(fā)明的固態(tài)成像器件的配置例。在圖4A?4C中，距離測量像素400被布置于本示例性實施例的固態(tài)成像器件的一部分中。圖4A是沿Xz面切取的像素400的截面圖；圖4B是沿線4B-4B切取的像素400的截面圖。本示例性實施例的像素400中的受光部分120具有兩個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域(102和103)，并且，元件隔離區(qū)域104被布置于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102與光電轉(zhuǎn)換區(qū)域103之間。在本示例性實施例中，光瞳分割部分110具有包含微透鏡410和未示出的濾色器的結(jié)構(gòu)。在本示例性實施例中，微透鏡410的旁軸成像面420被設(shè)定于沿+z方向與受光部分120的+z側(cè)的表面分開0.3 μ m的位置處。
[0034]本示例性實施例的像素400具有布置于其中的微透鏡410，并由此高效地將從外面入射的光束引至受光部分120，并且，將成像透鏡的光瞳與光電轉(zhuǎn)換區(qū)域設(shè)為共軛關(guān)系。由此，作為光瞳上的彼此不同的區(qū)域的區(qū)域331和區(qū)域332可更清楚地相互分開。微透鏡410由拍攝圖像的波長區(qū)域中的透明材料形成，并由例如氮化硅、氧化硅或有機材料等形成。在本示例性實施例中，散射體101由作為具有低的折射率的材料的氧化硅形成，并且，光瞳分割部分110由作為具有高的折射率的材料的氮化硅形成。另外，受光部分120由硅形成。一般地，氧化硅的折射率為約1.45，氮化硅的折射率為約2.0。在本示例性實施例中，散射體101的材料的折射率被設(shè)為低于光瞳分割部分110的范圍中的散射體101的周邊的材料的折射率。由此，光瞳分割部分110可抑制電場向散射體101的內(nèi)部的會聚，并且可向光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和光電轉(zhuǎn)換區(qū)域103散布光。散射體101和元件隔離區(qū)域104的形狀形成為使得 wl = 0.1 μ m、w2 = 0.2 μ m、h = 0.4 μ m、w = 0.2 μ m。順便說一句，如圖 4A ?4C所不，wl表不散射體101的上表面的寬度，w2表不散射體101的下表面的寬度，h表不散射體101的高度，w表示元件隔離區(qū)域104的寬度。光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和103的寬度為
0.55 μ m0
[0035]圖5A示出本示例性實施例的像素400中的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和103的各靈敏度的和。在圖5A中，橫軸表示由從外面入射在像素上的光束與z軸形成的角度，縱軸表示靈敏度。另外，像素400由實線表示，不布置散射體101的比較像素作為比較例由虛線表示。在像素400中布置散射體101，由此，與比較像素相比，像素靈敏度得到提高。在本示例性實施例中，散射體101形成為使得Xz面中的截面的形狀變?yōu)樘菪危?，只要散射體101散射從外面入射的光束的一部分并具有比光瞳分割部分110的材料的折射率低的折射率，就也可具有四邊形形狀或三角形形狀。希望將散射體101的上表面(+z側(cè)的表面)的表面積設(shè)為小于其下表面(-Z側(cè)的表面)的表面積。由此，散射體101與從其向后的散射相比可增加從其向前的散射，并可增加入射于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和光電轉(zhuǎn)換區(qū)域103上的光的量。另外，散射體101可具有在介質(zhì)中分散微?；蚩障兜慕M成。散射體101可通過在介質(zhì)中分散微?；蚩障秮硖岣吖馍⑸湫阅?。另外，散射體101的寬度wl和w2可比本示例性實施例所示的長度更短或更長。與圖5A類似，圖5B示出像素400的靈敏度。在圖5B中，實線表示寬度wl和w2為比圖5A中的散射體101的寬度長的0.1 μ m的情況(wl = 0.2 μ m和w2=0.3 μ m)，點劃線表示寬度wl和w2為比圖5A中的散射體101的寬度短0.1 μ m的情況(wl = Ομπι和w2 = 0.1 μ m),虛線表示不布置散射體101的比較像素。如圖5B所示,只要入射的光束的一部分由散射體101散射,散射體101的寬度就可比兀件隔尚區(qū)域的寬度更長或更短。
[0036]在本示例性實施例中，示出像素400包含兩個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域的結(jié)構(gòu)，但是，如沿圖4A中的線4B-4B切取的像素400的截面圖所示，像素400可在受光部分120中包含四個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域(102、103、105和106)。當在受光部分120中布置四個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域時，像素400可高精度地檢測距要被成像的被照體的距離，該要被成像的被照體不僅包含具有沿與y軸平行的方向的端部的要被成像的被照體而且包含具有沿與X軸平行的方向的端部的要被成像的被照體。在本示例性實施例中，散射體101的高度被設(shè)為0.4 μ m，但是，只要光被散射體101散射光，就可比0.4 μ m高或低。希望將散射體101的微透鏡410側(cè)的端部布置于比微透鏡410的旁軸成像面更接近微透鏡410的一側(cè)。并且，散射體101的高度被設(shè)為Iym或更小，由此，這種距離測量像素可被構(gòu)建為能夠在減小由元件隔離區(qū)域104導致的光學損失的同時以更高的精度測量距要被成像的被照體的距離。以下將描述該原因。
[0037]在圖6A中，橫軸表示微透鏡410的旁軸成像面與散射體101的+z側(cè)的端部之間的距離(下軸)和散射體101的高度h (上軸)；縱軸表示入射角度為5度時的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102的靈敏度與入射角度為-5度時的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102的靈敏度之間的差值(靈敏度差值)。當該靈敏度差值較大時，可更清楚地分割出射光瞳的表面上的區(qū)域，因此，可以更高的精度檢測距要被成像的被照體的距離。在圖6B中，橫軸表示微透鏡410的旁軸成像面與散射體101的+z側(cè)的端部之間的距離(下軸)和散射體101的高度h (上軸)；縱軸表示光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和光電轉(zhuǎn)換區(qū)域103的靈敏度的和。如圖6B所示，像素400可通過在其中布置散射體101來提高其靈敏度。圖6C是用于描述穿過微透鏡410的光束的示圖。示出光軸640、微透鏡410的旁軸成像面630、微透鏡410的中心部分中的光的光線610和611、以及微透鏡410的周邊部分中的光的光線620和621。微透鏡410被構(gòu)建為具有球面，并因此具有像差。因此，光的光線620和621穿過微透鏡410的周邊部分，會聚于比旁軸成像面630更接近+z側(cè)的位置處。當散射體101的+z側(cè)的端部布置于比旁軸成像面630更接近+z側(cè)的位置處時，光的周邊光線621可散射，并且入射于+X側(cè)的光的量可減少。換句話說，可以增加光量的差異。因此，希望散射體的光入射側(cè)的端部布置于比微透鏡的旁軸成像面更接近光入射側(cè)的位置處，換句話說，散射體101的+z側(cè)的端部布置于比微透鏡410的旁軸成像面更接近+z側(cè)的位置處。
[0038]如圖6A所示，當散射體101的高度h變高時，h =Iym的附近的靈敏度差變得大致等于不布置散射體101的情況(h = O的情況)。為了增加靈敏度差，光的周邊光線620需要被引至-X側(cè)，但是，當使得散射體101高時，光的周邊光線620散射，且光也分布到+X偵U。特別地，靈敏度差減小。因此，為了減小由元件隔離區(qū)域104導致的光學損失并增加靈敏度差，希望將散射體101的高度設(shè)為1.0ym或更小。更希望在將散射體101的+ζ側(cè)的端部布置于比微透鏡410的旁軸成像面更接近+ζ側(cè)的位置處的同時將散射體101的高度h設(shè)為0.6 μ m或更小。順便說一句，本示例性實施例的像素400包含光瞳分割部分110和受光部分120,但是,如圖12A所不，中間層130可布置于受光部分120與光瞳分割部分110之間。即使當中間層130被布置于其間時，光瞳分割部分110也可通過散射體101光學散射從外面入射并引至元件隔離區(qū)域104的光束，并且可向光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和103散布光。結(jié)果，中間層130可增強像素400的像素靈敏度。中間層130還可形成為通過由多個膜形成在具有像素400的固態(tài)成像器件拍攝圖像的波長區(qū)域中用作抗反射膜。當用作抗反射膜時，中間層130可更高效地向受光部分120引導從外面入射的光束，并且可增強像素400的像素靈敏度。另外，通過適當?shù)剡x擇中間層130的材料，中間層130也可具有用于在諸如蝕刻的半導體處理中保護受光部分120的保護膜的功能或用于降低受光部分120中的金屬雜質(zhì)的濃度的吸收膜(gettering film)的功能。
[0039]示例性實施例2
[0040]以下，作為示例性實施例2，將參照圖7描述本發(fā)明的固態(tài)成像器件的配置例。在圖7中，距離測量像素700布置于本示例性實施例的固態(tài)成像器件的一部分中。圖7是沿Xz面切取的像素700的截面圖。在本示例性實施例中，光瞳分割部分110包含光入射側(cè)波導部分710和出射側(cè)波導部分720。在本示例性實施例的像素700中，光瞳分割部分110由波導形成并由此可高效地向受光部分120引導從外面入射的光束。光入射側(cè)波導部分710和出射側(cè)波導部分720的芯部和包覆層由拍攝圖像的波長區(qū)域中的透明材料形成，并且，芯部由具有比包覆層的折射率高的折射率的材料形成。散射體101由具有比出射側(cè)波導部分720的芯部的折射率低的折射率的材料形成。例如,具有高的折射率的可用材料包含氮化硅、氧化鈦、有機材料和通過在基體中分散粒子形成的復合材料。另外，例如，具有低的折射率的可用材料包含氧化硅、有機材料和通過在基體中分散粒子形成的復合材料。[0041]在本示例性實施例中，光入射側(cè)波導部分710和出射側(cè)波導部分720的芯部由氮化硅形成，其包覆層由氧化硅形成，并且，散射體101由氧化硅形成。當以這種方式形成部件時，散射體101的材料的折射率可被設(shè)為比出射側(cè)波導部分720的芯部的材料的折射率低。另外，光瞳分割部分110抑制電場向散射體101內(nèi)部的會聚，并由此高效地向光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和光電轉(zhuǎn)換區(qū)域103散布光。散射體101和元件隔離區(qū)域104的形狀具有以下的尺寸:wl = 0.1 μ m、w2 = 0.2 μ m、h = 0.6 μ m、w = 0.2 μ m。順便說一句，由 wl、w2、h 和 w表示的長度與圖4A?4C中的那些長度類似。光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和103的寬度為0.55 μ m。
[0042]圖8示出由本示例性實施例的像素700中的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和103接收的光的量。圖8的橫軸和縱軸表示與圖5A類似的因子。在圖8中，本示例性實施例的像素700由實線表示，并且，不布置散射體101的比較像素作為比較例由虛線表示。像素700可通過在其中布置散射體101增加入射于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和103的光的量。
[0043]在本示例性實施例中，散射體101形成為使得沿XZ面的截面的形狀變?yōu)樘菪?，但是，只要散射體101散射從外面入射的光束的一部分并具有比光瞳分割部分110的材料的折射率低的折射率，就也可具有四邊形形狀或三角形形狀。希望將散射體101的上表面(+Z側(cè)的表面)的表面積設(shè)為小于其下表面(-Z側(cè)的表面)的表面積。由此，散射體101與從其向后的散射相比可增加從其向前的散射，并可增加入射于光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和光電轉(zhuǎn)換區(qū)域103上的光的量。另外，散射體101可具有在介質(zhì)中分散微?；蚩障兜某煞帧Ｉ⑸潴w101可通過在介質(zhì)中分散微?；蚩障秮硖岣吖馍⑸湫阅?。另外，與示例性實施例1類似，散射體101的寬度可比本示例性實施例所示的長度更短或更長。
[0044]在本示例性實施例中，散射體101的高度h被設(shè)為0.4 μ m，但可比0.4 μ m高或低。圖9是示出當從外面入射像素100的-15°?+15°的角度范圍中的光時由光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和103接收的各光的量的和(由像素100接收的光的量)的曲線圖。橫軸表示散射體101的高度h，縱軸表示像素100接收的光的量。當散射體101的高度h增加時，光量增加。但是，如果散射體101的高度h變得比高度h = 0.6μπι高，那么光量逐漸減少。當散射體101的高度較高時，變得更加難以制造。因此，考慮制造難度，希望散射體101的高度被設(shè)為0.6 μ m或更小。順便說一句，本示例性實施例的像素700包含光瞳分割部分110和受光部分120，但是，如圖12A和圖12B所示，中間層130可布置于受光部分120與光瞳分割部分110之間。在圖12A和圖12B中，散射體101位于中間層130上。即使當中間層130被布置于其間時，光瞳分割部分110也可通過散射體101光學散射從外面入射并引至兀件隔離區(qū)域104的光束，并且可向光電轉(zhuǎn)換區(qū)域102和103散布光。結(jié)果，中間層130可增強像素400的像素靈敏度。中間層130還可通過由多個膜形成而形成為在具有像素400的固態(tài)成像器件拍攝圖像的波長區(qū)域中用作抗反射膜。當用作抗反射膜時，中間層130可更高效地向受光部分120引導從外面入射的光束，并且可增強像素700的像素靈敏度。另外，通過適當?shù)剡x擇中間層130的材料，中間層130也可具有用于在諸如蝕刻的半導體處理中保護受光部分120的保護膜的功能或用于降低受光部分120中的金屬雜質(zhì)的濃度的吸收膜的功倉泛。
[0045]示例性實施例3
[0046]以下，作為示例性實施例3，將參照圖10描述具有本發(fā)明的固態(tài)成像器件的諸如照相機的成像裝置。成像裝置1000具有本發(fā)明的固態(tài)成像器件1010。示出了成像裝置的成像透鏡1020和處理部分1030。固態(tài)成像器件1010中的像素中的至少一部分具有距離測量像素。在示例性實施例1中描述的像素400或在示例性實施例2中描述的像素700可被用于距離測量像素。處理部分1030包含基于從固態(tài)成像器件1010發(fā)送的像素信號計算距要被成像的被照體的距離的算術(shù)運算單元和產(chǎn)生要被成像的被照體的圖像的圖像產(chǎn)生單元。成像透鏡1020具有用于基于在處理部分1030中計算的距要被成像的被照體的距離的信息驅(qū)動成像透鏡1030的驅(qū)動部分。本示例性實施例的成像裝置基于計算的距要被成像的被照體的距離驅(qū)動成像透鏡1020，并因此可高速、高精度地聚焦于被照體。另外，固態(tài)成像器件1010中的距離測量像素可抑制由元件隔離區(qū)域?qū)е碌撵`敏度的劣化，因此，成像裝置可產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像。
[0047]雖然已參照示例性實施例說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬泛的解釋以包含所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
[0048]本申請要求在2011年12月22日提交的日本專利申請N0.2011-282110的權(quán)益，在此通過引用并入其全部內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種包括多個像素的固態(tài)成像器件，其中， 所述多個像素中的一個或更多個具有光瞳分割部分和受光部分， 受光部分包含多個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域， 元件隔離區(qū)域被設(shè)置在所述多個光電轉(zhuǎn)換區(qū)域之中的相鄰的光電轉(zhuǎn)換區(qū)域之間，并且其中， 散射體被設(shè)置在光瞳分割部分內(nèi)和兀件隔尚區(qū)域之上，并且， 散射體由折射率比光瞳分割部分的處于散射體周邊的部分的材料的折射率小的材料形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的固態(tài)成像器件，其中， 散射體被布置于接觸光瞳分割部分的處于受光部分側(cè)的表面的位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的固態(tài)成像器件，其中， 光瞳分割部分具有微透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的固態(tài)成像器件，其中， 散射體在光入射側(cè)具有向著光入射側(cè)超出微透鏡的旁軸成像面的端部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的固態(tài)成像器件，其中， 散射體具有1.0 μ m或更小的高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的固態(tài)成像器件，其中， 光瞳分割部分具有包含芯部和包覆層的波長，并且，芯部由折射率比散射體的材料的折射率大且比包覆層的材料的折射率大的材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的固態(tài)成像器件，其中， 散射體具有0.6 μ m或更小的高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?6中的任一項的固態(tài)成像器件，其中， 散射體的受光部分側(cè)的表面的面積比散射體的光入射側(cè)的表面的面積大。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?8中的任一項的固態(tài)成像器件，其中， 中間層布置于受光部分與光瞳分割部分之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的固態(tài)成像器件，其中， 散射體布置于中間層之上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的固態(tài)成像器件，其中， 中間層包含多個膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求9?11中的任一項的固態(tài)成像器件，其中， 中間層用作抗反射層，所述抗反射層抑制用于固態(tài)成像器件的成像中的光的波長區(qū)域的至少一部分中的光的反射。
13.一種成像裝置，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1?12中的任一項的固態(tài)成像器件； 成像透鏡，所述成像透鏡被配置為將外部光引入固態(tài)成像器件中；和 算術(shù)運算單元，所述算術(shù)運算單元被配置為計算距要被成像的被檢體的距離。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的成像裝置，其中，所述成像裝置是照相機。
【文檔編號】G02B5/20GK103999221SQ201280062328
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】野林和哉 申請人:佳能株式會社