攝像元件以及攝像裝置制造方法
【專利摘要】設(shè)置：以二維陣列狀排列形成有多個(gè)像素的半導(dǎo)體基板；在與像素對(duì)應(yīng)的位置上層疊于半導(dǎo)體基板的上層的濾色器層；層疊于濾色器層的上層并聚集入射到像素的光的多個(gè)微透鏡；及孤立的柱狀的反射壁，該反射壁在由相鄰的多個(gè)所述微透鏡包圍而形成的間隙的每個(gè)位置立設(shè)于半導(dǎo)體基板與微透鏡之間的中間層內(nèi)，并且將從間隙入射到濾色器的光向朝向與該濾色器對(duì)應(yīng)的像素的方向反射。
【專利說明】攝像元件以及攝像裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種攝像元件以及攝像裝置，尤其涉及感光度高且色分離性能優(yōu)良，并且能夠進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)的攝像元件以及攝像裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來的數(shù)碼相機(jī)上搭載的單板式彩色圖像拍攝用的攝像元件，其多像素化發(fā)展，具有一千萬(wàn)像素以上已很普遍。實(shí)現(xiàn)了多像素化的固體攝像元件中，一像素一像素地精細(xì)化，并且像素間的間距變窄。其結(jié)果，向某一像素入射的入射光向相鄰像素即異色像素漏出的量的比率增加，會(huì)發(fā)生混色。
[0003]因此，以往如專利文獻(xiàn)1、2所記載，在像素間設(shè)置剖面為三角形的遮光部，入射光向相鄰像素的泄漏變少。該遮光部如專利文獻(xiàn)2所記載，在濾色器層或微透鏡層的方向上較高地形成，并且由全反射膜形成，從而能夠進(jìn)一步減少入射光向相鄰像素的泄漏量。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011 — 119445號(hào)公報(bào)
[0005]專利文獻(xiàn)2:日本特開2009 - 88415號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]通過在像素間立設(shè)剖面為三角形的遮光壁，提高色分離性能。但是，如圖19所示，在將各像素5間分離的位置上設(shè)置遮光壁6時(shí)，遮光壁6在圖19所示的例子中將設(shè)置成井格狀(格子狀)。即、各像素5的受光面處于四邊由遮光壁6包圍的狀態(tài)。
[0007]當(dāng)試圖通過模擬來求算像素的四邊由遮光壁6包圍的狀態(tài)下的各像素的感光度時(shí)可知，與沒有遮光壁6的狀態(tài)比較，會(huì)降低大約20%。實(shí)現(xiàn)了多像素化的固體攝像元件其一像素一像素的受光面積小，本來受光靈敏度就不高，所以該20%的靈敏度降低造成拍攝圖像質(zhì)量較大地劣化。
[0008]另外，如專利文獻(xiàn)2所記載那樣由金屬膜形成井格狀的遮光壁6時(shí)，遮光壁6的電氣負(fù)載容量成分變大，這也會(huì)產(chǎn)生固體攝像元件的驅(qū)動(dòng)速度降低的技術(shù)問題。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述問題而研發(fā)的，其目的在于提供一種受光靈敏度高且色分離性能優(yōu)良，并且能夠進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)的攝像元件以及搭載該攝像元件的攝像裝置。
[0010]本發(fā)明的攝像元件具備:以二維陣列狀排列形成有多個(gè)像素的半導(dǎo)體基板；在與上述像素對(duì)應(yīng)的位置上層疊于該半導(dǎo)體基板的上層的濾色器層；層疊于該濾色器層的上層并對(duì)入射到上述像素的光進(jìn)行聚集的多個(gè)微透鏡；及孤立的柱狀的反射壁，在由相鄰的多個(gè)上述微透鏡包圍而形成的間隙的每個(gè)位置立設(shè)于上述半導(dǎo)體基板與上述微透鏡之間的中間層內(nèi)，并且將從上述間隙入射到上述濾色器的光向朝向與該濾色器對(duì)應(yīng)的上述像素的方向反射。
[0011]本發(fā)明的攝像裝置特征在于搭載了上述攝像元件。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，通過在微透鏡間的每個(gè)間隙中設(shè)置柱狀的孤立的反射壁，能夠阻止入射光向相鄰像素的泄漏，實(shí)現(xiàn)混色抑制，由于遮光壁設(shè)置成孤立的島狀，所以也不會(huì)導(dǎo)致各像素的受光靈敏度下降。另外，即使遮光壁采用金屬制成，由于各遮光壁為孤立的島狀，所以電氣負(fù)載容量小，不會(huì)對(duì)高速驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生妨礙。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的攝像裝置的外觀立體圖。
[0014]圖2是圖1所示的攝像裝置的功能框結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖3是圖2所示的固體攝像元件的表面模式圖。
[0016]圖4是圖3所示的微透鏡層的下層的表面模式圖。
[0017]圖5是圖4的IV-1V線剖面模式圖。
[0018]圖6是像素排列為蜂窩排列的固體攝像元件的本發(fā)明的第二實(shí)施方式的表面模式圖。
[0019]圖7是在圖6的實(shí)施方式中設(shè)置有相位差檢測(cè)像素的表面模式圖。
[0020]圖8是像素排列為蜂窩排列、通過微透鏡共有方式將全部像素作為相位差檢測(cè)像素的固體攝像元件的表面模式圖。
[0021]圖9是在圖8的固體攝像元件中設(shè)置本發(fā)明的第三實(shí)施方式的反射壁的固體攝像元件的要部放大表面模式圖。
[0022]圖10是與圖9不同的本發(fā)明的第四實(shí)施方式的表面模式圖。
[0023]圖11是圖10的實(shí)施方式中使用的楔形的反射壁的外觀立體圖。
[0024]圖12是在像素排列為正方格子排列的固體攝像元件中適用圖10的楔形反射壁的實(shí)施方式的表面模式圖。
[0025]圖13是表示適用于圖12的實(shí)施方式的濾色器排列的圖。
[0026]圖14是表示與圖13不同的濾色器排列的圖。
[0027]圖15是具有與圖10不同的微透鏡排列的固體攝像元件的表面模式圖。
[0028]圖16是像素排列為正方格子排列、四個(gè)像素上搭載了一個(gè)微透鏡的固體攝像元件的表面模式圖。
[0029]圖17是本發(fā)明的其他實(shí)施方式的攝像裝置的外觀立體圖。
[0030]圖18是圖17所示的攝像裝置的功能框結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖19是以往的固體攝像元件的說明圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的一實(shí)施方式。
[0033]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式的攝像裝置(數(shù)碼相機(jī))10的外觀立體圖。該數(shù)碼相機(jī)10在矩形的框體11的前部具有攝影鏡頭12。該攝影鏡頭12存儲(chǔ)在沉體式的透鏡鏡筒13內(nèi)。朝向框體11而在左肩部分設(shè)置有快門釋放按鈕14。在框體11的背面設(shè)置有顯示攝影圖像、預(yù)覽圖像(實(shí)時(shí)取景圖像)、相機(jī)菜單圖像等的液晶顯示部(圖2的LCD 16)。在右肩部分的前部設(shè)置有閃光發(fā)光部44。
[0034]圖2是圖1所示的數(shù)碼相機(jī)的功能框結(jié)構(gòu)圖。該數(shù)碼相機(jī)10具有設(shè)于攝影鏡頭12的背部的固體攝像元件(該實(shí)施方式中為背面照射型的CMOS圖像傳感器)21和統(tǒng)一控制數(shù)碼相機(jī)10的CPU(中央運(yùn)算處理裝置)22。
[0035]CPU 22與總線23連接，在該總線23上連接有幀存儲(chǔ)器24、進(jìn)行圖像處理的信號(hào)處理部(DSP) 25、將壓縮為JPEG格式等的攝像圖像數(shù)據(jù)保存在外部存儲(chǔ)卡26中的卡接口(I/F) 27、進(jìn)行相機(jī)背面的IXD (液晶顯示部)16的顯示控制的顯示控制部28、產(chǎn)生顯示于IXD 16上的文字信息等的OSD信號(hào)的OSD信號(hào)發(fā)生部29。
[0036]在CPU 22上連接有存儲(chǔ)了控制程序等的ROM 22a和RAM 22b，另外，連接有包含快門釋放按鈕14的操作部40。另外，在該數(shù)碼相機(jī)10上設(shè)置有控制攝影鏡頭12的對(duì)焦透鏡位置等的鏡頭驅(qū)動(dòng)部41、產(chǎn)生固體攝像元件21的驅(qū)動(dòng)定時(shí)信號(hào)的定時(shí)信號(hào)發(fā)生器(TG)42、驅(qū)動(dòng)固體攝像元件21的驅(qū)動(dòng)器43和進(jìn)行發(fā)光部44的發(fā)光控制的閃光控制電路45，這些部件由CPU 22控制指示。
[0037]CPU 22使用其控制下的DSP 25等進(jìn)行各種控制處理。例如搭載了后述的相位差檢測(cè)像素的固體攝像元件21的情況下，處理從相位差檢測(cè)像素輸出的信號(hào)，算出到被攝體的距離，調(diào)整攝影鏡頭12的對(duì)焦透鏡位置，拍攝與被攝體對(duì)焦后的圖像。
[0038]或者，在將全部像素作為相位差檢測(cè)像素的固體攝像元件21的情況下，根據(jù)相位差檢測(cè)像素對(duì)的一方和另一方的攝像圖像信號(hào)生成左眼看到的狀態(tài)下的被攝體圖像和右眼看到的狀態(tài)下的被攝體圖像，生成立體可視的圖像。
[0039]圖3是表示固體攝像元件21的一例的表面模式圖。在半導(dǎo)體基板上以二維陣列狀、在本實(shí)施例中為正方格子狀形成有多個(gè)像素(光電轉(zhuǎn)換部)50。并且,在各像素50的上方形成有用〇表示的微透鏡(單片透鏡)51。各像素50上記載的R(紅)G(綠)B(藍(lán))表示濾色器的顏色。該實(shí)施例中，表示拜爾排列有三原色的濾色器的固體攝像元件21。
[0040]圖4是從圖3中微透鏡層的下層觀察半導(dǎo)體基板方向而得到的圖。表示固體攝像元件21中、設(shè)置本實(shí)施方式的柱形狀的孤立的多個(gè)反射壁60的位置。與圖19的井格狀的遮光壁6比較，本實(shí)施方式中僅在井格狀的格子點(diǎn)的位置立設(shè)有島狀的反射壁60。
[0041]在此，對(duì)本申請(qǐng)發(fā)明的實(shí)施方式的原理與以往專利文獻(xiàn)1、2的不同進(jìn)行說明。專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2記載的遮光壁用于將由于微透鏡而受到折射的光進(jìn)一步導(dǎo)向像素部，因而需要形成在微透鏡的內(nèi)側(cè)。但是，缺乏防止由于入射到在相鄰微透鏡間形成的后述的間隙53中的光造成的混色的效果，另外，本申請(qǐng)發(fā)明人發(fā)現(xiàn)對(duì)混色影響較大的光是入射到在相鄰的微透鏡間形成的間隙53中的光，從而設(shè)置了本實(shí)施方式中所記載的島狀的反射壁60。
[0042]專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2記載的遮光壁形成井格狀，形成至不是形成于多個(gè)相鄰的微透鏡間的間隙的場(chǎng)所。因此，存在以下情況:甚至對(duì)由微透鏡折射而朝向像素的光進(jìn)行遮光，這樣反而會(huì)使靈敏度降低。相對(duì)于此，僅在必要場(chǎng)所設(shè)置島狀的反射壁60的本申請(qǐng)發(fā)明的實(shí)施方式中，能夠?qū)㈧`敏度降低抑制為最小限度。
[0043]如圖3所示，在四個(gè)微透鏡51相鄰的場(chǎng)所，四邊形的間隙53變大。即、各像素50的對(duì)角位置的間隙變大。入射光向相鄰像素的泄漏幾乎都是不通過微透鏡51而通過間隙53入射的光。通過微透鏡51的入射光由微透鏡向像素的中心的方向折射，但是入射到間隙53的光不由微透鏡折射，而入射到相鄰的像素。
[0044]因此,可以以使從間隙53入射的光向位于入射一側(cè)的像素的方向反射的方式,將各反射壁60形成為具備四面反射面的四棱錐形狀?？梢灾圃斐墒乖擁旤c(diǎn)位置為格子點(diǎn)位置(間隙53的中心位置:該位置也與濾色器的每個(gè)像素的劃分位置一致)。
[0045]由四棱錐的各個(gè)反射面反射的光入射到反射面所朝向的像素。即、以圖4右下方的反射壁60來說，四棱錐形狀的反射壁60制造成反射面60a朝向像素50a側(cè)，反射面60b朝向像素50b側(cè)，反射面60c朝向像素50c側(cè)，反射面60d朝向像素50d側(cè)。柱狀的反射壁60可以不是四棱錐形狀，也可以是圓錐形，入射光由反射壁60反射的反射光可以入射到反射面所朝方向的像素。
[0046]圖5是圖4的IV-1V線剖面模式圖。在半導(dǎo)體基板62的背面?zhèn)缺砻鎸盈B透明的絕緣層63，在其上層疊遮光膜64。遮光膜64在與像素對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有開口 64a，從上面觀察時(shí)為井格狀。構(gòu)成像素50的電荷蓄積區(qū)域(光電轉(zhuǎn)換區(qū)域)形成于面臨遮光膜開口64a的位置的半導(dǎo)體基板表面?zhèn)取?br> [0047]遮光膜64的井格狀的格子點(diǎn)位置之上立設(shè)有四棱錐形狀的反射壁60。反射壁60在本實(shí)施方式中由二氧化硅(S12)形成。在除反射壁60以外的部位的半導(dǎo)體基板62的背面?zhèn)壬蠈訉盈B氮化硅(SiN)層65，其上表面被平坦化。
[0048]在氮化硅層65之上層疊濾色器層66，在其上層疊平坦化層67，在其上形成微透鏡51。
[0049]以反射壁60的前端排列在濾色器層66中的與其像素對(duì)應(yīng)的濾色器66a和與相鄰像素對(duì)應(yīng)的濾色器66b的劃分位置66c上的方式形成反射壁60和濾色器層66。
[0050]在具有這樣的結(jié)構(gòu)的固體攝像元件21中，從微透鏡50間的間隙53入射到濾色器66a的來自被攝體的光由反射壁60的反射面反射，向朝向與濾色器66a對(duì)應(yīng)的像素的方向前進(jìn)。通過間隙53而入射到濾色器66b的光向與濾色器66b對(duì)應(yīng)的像素的方向前進(jìn)。由此，實(shí)現(xiàn)混色防止。
[0051]本實(shí)施方式的反射壁60形成為各自不連續(xù)而孤立的島狀，所以各像素的受光靈敏度不會(huì)降低，能夠拍攝高靈敏度且S/N(signal/noise:信噪比)高的被攝體圖像。
[0052]該反射壁60也能夠由金屬膜形成。本實(shí)施方式的反射壁60是以島狀孤立的形狀，所以也能夠采用將其與電極膜和配線層的膜分離的金屬膜制成。反射壁60各自獨(dú)立，所以電氣負(fù)載容量成分小，高速驅(qū)動(dòng)固體攝像元件21時(shí)，也不會(huì)造成妨礙。
[0053]圖5所示的二氧化硅制的反射壁60能夠如以下所示制造。在半導(dǎo)體基板62之上層疊絕緣層63，形成具有遮光膜開口 64a的遮光膜64。并且，在其上較厚地層疊二氧化硅層。
[0054]接著，殘留形成反射壁60的部位的二氧化硅層，其他場(chǎng)所的二氧化硅層通過蝕刻除去。以蝕刻深度越深則水平方向的蝕刻速度越慢的條件進(jìn)行蝕刻，從而能夠制造錐形狀的孤立的柱狀反射壁60。
[0055]通過遮光膜開口 64a蝕刻至絕緣層63后，這次較厚地層疊氮化硅層65。并且，將表面平坦化后，層疊濾色器層66、平坦化層67、微透鏡層51。
[0056]反射壁60由折射率低的二氧化硅形成，成為入射光向像素50入射的導(dǎo)波路徑的部位由折射率高的氮化娃層65形成,所以從氮化娃層65進(jìn)入反射壁60的光發(fā)生全反射。由此，從微透鏡間的間隙53入射，由反射壁60全反射的光沒有損失地入射到對(duì)應(yīng)像素。
[0057]圖6是本發(fā)明的其他實(shí)施方式的固體攝像元件21的表面模式圖。該固體攝像元件21成為奇數(shù)行的像素行相對(duì)偶數(shù)行的像素行各錯(cuò)開1/2像素間距而形成的所謂蜂窩像素排列。
[0058]這樣的固體攝像元件21中，在層疊于最相鄰的四個(gè)像素的各個(gè)像素上的四個(gè)微透鏡51的相鄰部位處產(chǎn)生的間隙的位置上，立設(shè)四棱錐形狀的反射壁60。當(dāng)然，也可以是圓錐形。由此，能夠防止入射光向不同色的相鄰像素泄漏，提高色分離性能。另外，由于立設(shè)以島狀孤立的多個(gè)反射壁60，所以各像素的受光靈敏度不會(huì)降低，能夠拍攝明亮的圖像。
[0059]圖6中圖示的濾色器排列中，在奇數(shù)行的像素行中拜爾排列三原色的濾色器RGB，在偶數(shù)行的像素行中也排列三原色的濾色器r( = R)g( = G)b( = B)。即、斜向相鄰的像素具有同色的濾色器。
[0060]如此，兩個(gè)相鄰像素為同色像素的情況下，能夠?qū)蓚€(gè)相鄰像素作為對(duì)像素，作為相位差檢測(cè)像素對(duì)。例如圖7所示，將對(duì)像素的一方的遮光膜開口 55a和另一方的遮光膜開口 55b設(shè)為比通常像素的遮光膜開口 64a (參照?qǐng)D5)小的開口，并使兩者向彼此相反方向偏心地設(shè)置。由此，在相位差檢測(cè)像素對(duì)的一方中入射右眼觀看被攝體的光，在另一方中入射左眼觀看被攝體的光。
[0061]將這樣的相位差檢測(cè)像素對(duì)事先設(shè)置在固體攝像元件21的攝像面上的離散位置上，從而能夠根據(jù)相位差檢測(cè)像素的檢測(cè)信號(hào)算出到被攝體的距離。另外，具有這樣的相位差檢測(cè)像素的固體攝像元件已經(jīng)公知，例如特開2012 - 058522號(hào)公報(bào)等中有記載。
[0062]具有開口面積比通常像素小的遮光膜開口 55a、55b的相位差檢測(cè)像素受光靈敏度當(dāng)然比通常像素小。因此，當(dāng)來自周圍的不同色像素的泄漏光入射時(shí)，不能檢測(cè)高精度的相位差量。但是，如圖7所示，若事先在微透鏡間的間隙位置立設(shè)反射壁60，則不會(huì)犧牲受光靈敏度而色分離性能提高，容易檢測(cè)高精度的相位差量。
[0063]圖7中為了檢測(cè)相位差量，將減小的遮光膜開口 55a、55b向彼此相反方向偏心地設(shè)置，進(jìn)行相位差檢測(cè)像素對(duì)的光瞳分割。若對(duì)搭載在固體攝像元件21上的全部像素進(jìn)行以上設(shè)置，則能夠僅通過單眼的固體攝像元件21就能夠拍攝被攝體的立體彩色像素。
[0064]但是，由于減小遮光膜開口，因而各像素的受光靈敏度降低。因此，可以將遮光膜開口形成為與通常像素相同的大小，在相位差檢測(cè)像素對(duì)上搭載一個(gè)微透鏡從而進(jìn)行光瞳分割。作為在兩個(gè)像素上搭載一個(gè)微透鏡來進(jìn)行光瞳分割而作為相位差檢測(cè)像素的以往技術(shù)例如特開2007 - 281296號(hào)公報(bào)等中有記載。
[0065]圖8中以與圖6相同的像素排列、相同的濾色器排列，在傾斜相鄰的對(duì)像素的各自上設(shè)置橢圓形的光瞳分割用微透鏡70，能夠由單眼拍攝被攝體的3D (立體)圖像。
[0066]這種情況下也成為技術(shù)問題是混色防止、即色分離性能。因此，圖8的實(shí)施方式中，與上述的實(shí)施方式同樣地，設(shè)置柱狀的孤立的反射壁。
[0067]圖8的實(shí)施方式中，橢圓狀的微透鏡70排列于橢圓方向，對(duì)于微透鏡70的傾斜方向的列與一列相鄰的列中，微透鏡70偏移與半個(gè)間距相應(yīng)的量。因此，三個(gè)微透鏡70相鄰而產(chǎn)生的間隙71為三角形。因此，圖9中表示放大了間隙71部分的圖，在該間隙71的位置立設(shè)三棱錐形狀的反射壁72。
[0068]以反射壁72與三個(gè)微透鏡70相鄰，反射壁72的三個(gè)反射面面對(duì)各個(gè)微透鏡70下部的像素的方式制造反射壁72。由此，從微透鏡間的間隙71入射的光由入射來的方向的反射面反射，入射到本來要入射的像素。另外，與前述同樣地，反射壁72也可以是圓錐形。
[0069]圖9所示的實(shí)施方式中，設(shè)置有三棱錐形狀的反射壁72，但是也可以將相鄰的兩個(gè)反射壁72連接，如圖10所示，采用一個(gè)平板形狀的楔形反射壁75。
[0070]圖11表示楔形反射壁75的立體圖。反射壁75從正面觀察構(gòu)成梯形,從側(cè)面觀察構(gòu)成等腰三角形，具有四個(gè)反射面75a、75b、75c、75d。反射壁75位于四個(gè)微透鏡70之間，各反射面設(shè)于面對(duì)各微透鏡側(cè)的方向上。由此，從微透鏡70間的間隙大的部位入射的光由各反射面反射，提高色分離性能。
[0071]圖8、圖9、圖10中，以像素排列為蜂窩像素排列為例，在斜向相鄰的兩個(gè)像素的相位差檢測(cè)像素上設(shè)置一個(gè)橢圓形的微透鏡70，但也同樣適用于像素以正方格子排列的固體攝像元件。該內(nèi)容在圖2中表示。圖12的情況下，橢圓形的微透鏡70在水平方向上連續(xù)。
[0072]該實(shí)施方式中，也與圖8、圖9的實(shí)施方式同樣地，只要在微透鏡70間的空隙變大的部位、即微透鏡70的圓弧狀的邊緣與相鄰的微透鏡70不能連接而離開的部位立設(shè)三棱錐形狀或圓錐形的反射壁即可?；蛘?，只要立設(shè)圖10、圖11記載的楔形的反射壁75即可。圖12表不設(shè)置有反射壁75的例子。
[0073]—個(gè)橢圓形微透鏡70的下側(cè)設(shè)置的兩個(gè)像素需要具有同色的濾色器，但是該濾色器的排列是任意的。圖13、圖14中表示一例。圖13是將圖8所示的濾色器排列傾斜45度而形成水平的排列。圖14中，微透鏡的斜向列每隔一例成為G濾光片搭載像素，剩余的每?jī)尚蟹謩e交替設(shè)置有B濾光片和R濾光片。
[0074]圖8、圖12?圖14的實(shí)施方式中，微透鏡的列每隔一行錯(cuò)開半個(gè)間距。但是，如圖15所示，也有各微透鏡70在水平方向、垂直方向上都不錯(cuò)開而排列的情況。這種情況下，四個(gè)微透鏡70相鄰而形成的間隙76為四邊形。因此，在該間隙76的位置設(shè)置的反射壁，與圖4、圖5中說明的實(shí)施方式同樣地，只要采用四棱錐形狀或圓錐形的反射壁即可。在該間隙76若設(shè)置圖11所不的楔形的反射壁75,貝U在垂直方向上連續(xù)多個(gè)反射壁75,恐怕會(huì)使各像素的受光靈敏度降低。不過，若是一像素一像素較大的固體攝像元件則沒有問題。
[0075]圖6表示四個(gè)像素搭載了一個(gè)微透鏡80的固體攝像元件。這種情況下，也會(huì)產(chǎn)生由最相鄰的四個(gè)微透鏡80包圍的四邊形的間隙81，對(duì)此也只要設(shè)置圖4、圖5中說明的四棱錐形狀或圓錐形的反射壁即可。
[0076]另外，上述的各實(shí)施方式是背面照射型的CMOS圖像傳感器，但是也能夠適用于其他MOS型圖像傳感器。另外，也能夠適用于背面照射型或表面照射型的CCD圖像傳感器。表面照射型的MOS圖像傳感器中，配線層設(shè)于光入射側(cè)，但是若在配線層的上側(cè)的該部位設(shè)置反射壁，則也能夠得到混色防止效果。
[0077]固體攝像元件中，為了防止周邊部的像素的靈敏度相對(duì)中央部的像素降低，例如特開平I 一 213079號(hào)公報(bào)和特開2007 — 201090號(hào)公報(bào)所記載，有時(shí)使微透鏡的形成位置相對(duì)于對(duì)應(yīng)的電荷蓄積區(qū)域(像素)的形成位置在受光面中心方向上錯(cuò)開。實(shí)施了這樣的遮蔽對(duì)策的固體攝像元件的情況下，只要將立設(shè)在周邊像素的對(duì)角位置的孤立的柱狀的反射壁與微透鏡的錯(cuò)開位置一致地傾斜立設(shè)即可。
[0078]以上，作為本發(fā)明的攝影裝置的實(shí)施方式，對(duì)數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行了說明，但是攝影裝置的結(jié)構(gòu)不限于此。作為本發(fā)明的其他攝影裝置例如能夠采用內(nèi)置型或外置型的PC (Personal Computer:個(gè)人計(jì)算機(jī))用相機(jī)、或者如以下所說明的具有攝影功能的便攜終端裝置。
[0079]作為本發(fā)明的攝像裝置的一實(shí)施方式的便攜終端裝置例如可列舉便攜電話機(jī)、智能手機(jī)、PDA(Personal Digital Assistants)、便攜式游戲機(jī)。以下，以智能手機(jī)為例,參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0080]圖17表示本發(fā)明的攝像裝置的一實(shí)施方式的智能手機(jī)200的外觀。圖17所示的智能手機(jī)200具有平板狀的框體201，在框體201的一側(cè)面上具備顯示輸入部204，該顯示輸入部204是作為顯示部的顯示面板202和作為輸入部的操作面板203構(gòu)成一體而成的。另外，這樣的框體201具備揚(yáng)聲器205、話筒206、操作部207和相機(jī)部208。另外，框體201的結(jié)構(gòu)不限于此，例如也能夠采用顯示部和輸入部獨(dú)立設(shè)置的結(jié)構(gòu)，或者采用折疊結(jié)構(gòu)或具有滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。
[0081]圖18是表示圖17所示的智能手機(jī)200的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖18所示，作為智能手機(jī)的主要構(gòu)成要素具備:無線通信部210、顯示輸入部204、通話部211、操作部207、相機(jī)部208、存儲(chǔ)部212、外部輸入輸出部213、GPS (Global Posit1ning System)接收部214、運(yùn)動(dòng)傳感器部215、電源部216和主控制部220。另外，作為智能手機(jī)200的主要功能具備經(jīng)由省略圖示的基地局裝置BS和省略圖示的移動(dòng)通信網(wǎng)NW進(jìn)行移動(dòng)無線通信的無線通信功能。
[0082]無線通信部210根據(jù)主控制部220的指示對(duì)收容于移動(dòng)通信網(wǎng)NW的基地局裝置BS進(jìn)行無線通信。使用該無線通信進(jìn)行聲音數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)等各種文檔數(shù)據(jù)、電子郵件數(shù)據(jù)等的接收發(fā)送、Web數(shù)據(jù)、流數(shù)據(jù)等的接收。
[0083]顯示輸入部204是通過主控制部220的控制來顯示圖像(靜止圖像和活動(dòng)圖像)和文字信息等而在視覺上對(duì)用戶傳遞信息，并檢測(cè)對(duì)所顯示的信息的用戶操作的所謂觸摸屏，具有顯示面板202和操作面板203。
[0084]顯不面板202 使用 LCD (Liquid Crystal Display:液晶顯不部)、OELD (OrganicElectro-Luminescence Display:有機(jī)電致發(fā)光顯示器)等作為顯示器。操作面板203是被載置成能夠目視確認(rèn)顯示在顯示面板202的顯示面上的圖像并檢測(cè)由用戶手指或尖筆操作的一個(gè)或多個(gè)坐標(biāo)的設(shè)備。通過用戶手指或尖筆操作該設(shè)備時(shí)，因操作產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)輸出給主控制部220。接著，主控制部220基于接收的檢測(cè)信號(hào)來檢測(cè)顯示面板202上的操作位置(坐標(biāo))。
[0085]如圖17所示，作為本發(fā)明的攝像裝置的一實(shí)施方式例示的智能手機(jī)200的顯示面板202和操作面板203形成一體而構(gòu)成顯示輸入部204，但是操作面板203也可以以完全覆蓋顯示面板202的方式配置。采用該配置的情況下，操作面板203也可以具備對(duì)顯示面板202以外的區(qū)域也檢測(cè)用戶操作的功能。換言之，操作面板203也可以具備關(guān)于與顯示面板202重復(fù)的重疊部分的檢測(cè)區(qū)域(以下稱作顯示區(qū)域)和關(guān)于除以此外的未與顯示面板202重疊的外緣部分的檢測(cè)區(qū)域(以下稱作非顯示區(qū)域)。
[0086]另外，可以使顯示區(qū)域的大小和顯示面板202的大小完全一致，但是沒必要一定使兩者一致。另外，操作面板203可以具有外緣部分和除此之外的內(nèi)側(cè)部分這兩個(gè)感應(yīng)區(qū)域。另外，外緣部分的寬度根據(jù)框體201的大小而適當(dāng)設(shè)計(jì)。另外，作為在操作面板203中采用的位置檢測(cè)方式，例如可列舉陣列開關(guān)方式、電阻膜方式、表面彈性波方式、紅外線方式、電磁感應(yīng)方式、靜電容量方式等，能夠采用任一種方式。
[0087]通話部211具有揚(yáng)聲器205和話筒206，將通過話筒206輸入的用戶的聲音轉(zhuǎn)換為能夠由主控制部220處理的聲音數(shù)據(jù)并輸出給主控制部220，或者將由無線通信部210或外部輸入輸出部213接收的聲音數(shù)據(jù)解碼并從揚(yáng)聲器205輸出。另外，如圖17所示，例如能夠?qū)P(yáng)聲器205搭載在與設(shè)置有顯不輸入部204的面相同的面上,將話筒206搭載在框體201的側(cè)面。
[0088]操作部207是使用了鍵開關(guān)等的硬件鍵，接收來自用戶的指示。例如，如圖17所示，操作部207是搭載在智能手機(jī)200的框體201的側(cè)面且當(dāng)由手指等壓下時(shí)接通、松開手指時(shí)通過彈簧等的回復(fù)力而變?yōu)閿嚅_狀態(tài)的按壓式按鈕的開關(guān)。
[0089]存儲(chǔ)部212存儲(chǔ)主控制部220的控制程序、控制數(shù)據(jù)、應(yīng)用軟件、將通信對(duì)象的名稱、電話號(hào)碼等建立了對(duì)應(yīng)的地址數(shù)據(jù)、接收發(fā)送的電子郵件的數(shù)據(jù)、Web瀏覽器下載的Web數(shù)據(jù)、下載的內(nèi)容數(shù)據(jù)，另外暫時(shí)存儲(chǔ)流數(shù)據(jù)等。另外，存儲(chǔ)部212由智能手機(jī)內(nèi)置的內(nèi)部存儲(chǔ)部217和拆裝自如的具有外部存儲(chǔ)器插槽的外部存儲(chǔ)部218構(gòu)成。另外，構(gòu)成存儲(chǔ)部212的各個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)部217和外部存儲(chǔ)部218使用閃存型(flash memory type)、硬盤型(hard disk type)、微型多媒體卡型(multimedia card memory type)、卡式存儲(chǔ)器(例如 MicroSD (注冊(cè)商標(biāo))存儲(chǔ)器等)、RAM (Random Access Memory:隨機(jī)存儲(chǔ)器)、ROM (ReadOnly Memory:只讀存儲(chǔ)器)等存儲(chǔ)介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。
[0090]外部輸入輸出部213起到與連結(jié)智能手機(jī)200的全部外部設(shè)備的接口的作用，用于與其他外部設(shè)備通過通信等(例如通用串行總線(USB)、IEEE1394等)或網(wǎng)絡(luò)(例如互聯(lián)網(wǎng)、無線 LAN、藍(lán)牙(Bluetooth)(注冊(cè)商標(biāo))、RFID(Rad1 Frequency Identificat1n:射頻識(shí)別)、紅外線通信(Infrared Data Associat1n(紅外數(shù)字協(xié)會(huì)):1rDA(注冊(cè)商標(biāo))、UffB(Ultra Wideband (超寬帶))(注冊(cè)商標(biāo))、紫蜂(ZigBee)(注冊(cè)商標(biāo))等)直接或間接地連接。
[0091]作為與智能手機(jī)200連結(jié)的外部設(shè)備例如有:有線/無線頭戴式耳機(jī)、有線/無線外部充電器、有線/無線數(shù)據(jù)端口、經(jīng)由卡槽連接的存儲(chǔ)卡(Memory card)、SIM (SubscriberIdentity Module:Card:客戶識(shí)別模塊卡)/UIM(User Identity Module Card:用戶識(shí)別模塊卡)卡、音頻/視頻1/0(輸入輸出)端子連接的外部音頻/視頻設(shè)備、無線連接的外部音頻/視頻設(shè)備、有線/無線連接的智能手機(jī)、有線/無線連接的個(gè)人計(jì)算機(jī)、有線/無線連接的PDA、有線/無線連接的個(gè)人計(jì)算機(jī)、耳機(jī)等。外部輸入輸出部213例如能夠?qū)⑦@樣的從外部上部接收傳送的數(shù)據(jù)傳遞給智能手機(jī)200的內(nèi)部的各結(jié)構(gòu)要素、也能夠?qū)⒅悄苁謾C(jī)200的內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送給外部設(shè)備。
[0092]GPS接收部214按照主控制部220的指示，接收從GPS衛(wèi)星STl?STn發(fā)送的GPS信號(hào)，執(zhí)行基于接收到的多個(gè)GPS信號(hào)的測(cè)位運(yùn)算處理，檢測(cè)由該智能手機(jī)200的緯度、經(jīng)度、高度構(gòu)成的位置。GPS接收部214能夠從無線通信部210或外部輸入輸出部213 (例如無線LAN)取得位置信息時(shí)，也能夠使用該位置信息檢測(cè)位置。
[0093]運(yùn)動(dòng)傳感器部215例如具備三軸加速度傳感器等，按照主控制部220的指示，檢測(cè)智能手機(jī)200的物理性移動(dòng)。通過檢測(cè)智能手機(jī)200的物理性移動(dòng)，檢測(cè)智能手機(jī)200的移動(dòng)方向和加速度。該檢測(cè)結(jié)果輸出給主控制部220。
[0094]電源部216按照主控制部220的指示對(duì)智能手機(jī)200的各部分供給電池(未圖示)所蓄的電力。
[0095]主控制部220具有微處理器，按照存儲(chǔ)部212所存儲(chǔ)的控制程序和控制數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)作，統(tǒng)一控制智能手機(jī)200的各部分。另外，主控制部220為了通過無線通信部210進(jìn)行聲音通信和數(shù)據(jù)通信而具備控制通信系統(tǒng)的各部分的移動(dòng)通信控制功能和應(yīng)用處理功能。
[0096]應(yīng)用處理功能通過主控制部220按照存儲(chǔ)部212存儲(chǔ)的應(yīng)用軟件進(jìn)行動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)。作為應(yīng)用處理功能例如有:控制外部輸入輸出部213而與相對(duì)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的紅夕卜線通信功能、進(jìn)行電子郵件的接收發(fā)送的電子郵件功能、閱覽網(wǎng)頁(yè)的Web瀏覽功能等。
[0097]另外，主控制部220具備基于接收數(shù)據(jù)、下載的流數(shù)據(jù)等圖像數(shù)據(jù)(靜止圖像和活動(dòng)圖像的數(shù)據(jù))而將影像顯示在顯示輸入部204上等的圖像處理功能。圖像處理功能是指主控制部220對(duì)上述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，對(duì)該解碼結(jié)果實(shí)施圖像處理，將圖像顯示在顯示輸入部204中的功能。
[0098]另外，主控制部220執(zhí)行對(duì)顯示面板202的顯示控制和檢測(cè)通過操作部207、操作面板203進(jìn)行的用戶操作的操作檢測(cè)控制。通過執(zhí)行顯示控制，主控制部220顯示用于起動(dòng)應(yīng)用軟件的圖標(biāo)、滾動(dòng)條等軟件鍵或者顯示用于生成電子郵件的窗口。另外，滾動(dòng)條是指用于對(duì)于未能全部收于顯示面板202的顯示區(qū)域中的較大的圖像等接受移動(dòng)圖像的顯示部分的指示的軟件鍵。
[0099]另外，通過執(zhí)行操作檢測(cè)控制，主控制部220檢測(cè)通過操作部207進(jìn)行的用戶操作，或通過操作面板203接受對(duì)上述圖標(biāo)的操作、對(duì)上述窗口的輸入欄的文字列的輸入，或者接受通過滾動(dòng)條進(jìn)行的顯示圖像的滾動(dòng)要求。
[0100]而且，通過執(zhí)行操作檢測(cè)控制，主控制部220具備如下的觸摸屏控制功能:判定對(duì)操作面板203的操作位置是與顯示面板202重疊的重疊部分(顯示區(qū)域)還是除此之外的未與顯示面板202重疊的外緣部分(非顯示區(qū)域)，控制操作面板203的感應(yīng)區(qū)域、軟件鍵的顯示位置。
[0101]另外，主控制部220還能夠檢測(cè)對(duì)操作面板203的手勢(shì)操作，根據(jù)所檢測(cè)出的手勢(shì)操作來執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的功能。手勢(shì)操作非以往的單純接觸操作，而是指由手指等繪制軌跡，或同時(shí)指定多個(gè)位置，或者將這些進(jìn)行組合而從多個(gè)位置對(duì)至少一個(gè)繪制軌跡的操作。
[0102]相機(jī)部208 是使用 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor:補(bǔ)充金屬氧化物半導(dǎo)體)或CCD (Charge-Coupled Device:電荷稱合元件)等攝像元件來進(jìn)行電子攝影的數(shù)碼相機(jī)。另外，相機(jī)部208通過主控制部220的控制將由拍攝所得的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為例如JPEG(Joint Photographic coding Experts Group)等的壓縮圖像數(shù)據(jù)，并記錄在存儲(chǔ)部212中或通過輸入輸出部213或無線通信部210輸出。圖17所示的智能手機(jī)200中，相機(jī)部208搭載在與顯示輸入部204相同的面上，但是相機(jī)部208的搭載位置不限于此，也可以搭載在顯示輸入部204的背面，或者也可以搭載多個(gè)相機(jī)部208。另外，搭載有多個(gè)相機(jī)部208的情況下，也可以切換用于攝影的相機(jī)部208而單獨(dú)地?cái)z影，或者同時(shí)使用多個(gè)相機(jī)部208進(jìn)行攝影。
[0103]另外，相機(jī)部208能夠利用在智能手機(jī)200的各種功能中。例如，在顯示面板202顯示由相機(jī)部208取得的圖像；作為操作面板203的操作輸入之一而利用相機(jī)部208的圖像。另外，GPS接收部214檢測(cè)位置時(shí)，也能夠參照來自相機(jī)部208的圖像來檢測(cè)位置。而且，也能夠來自相機(jī)部208的圖像，不使用三軸加速度傳感器，或者與三軸加速度傳感器并用，來判斷智能手機(jī)200的相機(jī)部208的光軸方向或者判斷當(dāng)前的使用環(huán)境。當(dāng)然也能夠在應(yīng)用軟件內(nèi)利用來自相機(jī)部208的圖像。
[0104]此外，對(duì)靜止圖像或活動(dòng)圖像的圖像數(shù)據(jù)附加由GPS接收部214取得的位置信息、由話筒206取得的聲音信息(也可以由主控制部等進(jìn)行聲音文本轉(zhuǎn)換而成為文本信息)、由運(yùn)動(dòng)傳感器部215取得的姿勢(shì)信息等并記錄在存儲(chǔ)部212中，或通過輸入輸出部213或無線通信部210輸出。
[0105]以上闡述的實(shí)施方式的攝像元件，具備:以二維陣列狀排列形成有多個(gè)像素的半導(dǎo)體基板；在與上述像素對(duì)應(yīng)的位置上層疊于該半導(dǎo)體基板的上層的濾色器層；層疊于該濾色器層的上層并聚集入射到上述像素的光的多個(gè)微透鏡；及孤立的柱狀的反射壁，在由相鄰的多個(gè)上述微透鏡包圍而形成的間隙的每個(gè)位置立設(shè)于上述半導(dǎo)體基板與上述微透鏡之間的中間層內(nèi)，并且將從上述間隙入射到上述濾色器的光向朝向與該濾色器對(duì)應(yīng)的上述像素的方向反射。
[0106]另外，實(shí)施方式的攝像元件的上述反射壁特征在于由頂點(diǎn)形成于上述濾色器層側(cè)的棱錐形或圓錐形或楔形構(gòu)成。
[0107]另外，實(shí)施方式的攝像元件的特征在于，由三個(gè)上述微透鏡包圍而形成的上述間隙的形狀為三角形，上述反射壁為三棱錐形狀或圓錐形。
[0108]另外，實(shí)施方式的攝像元件的特征在于，由四個(gè)上述微透鏡包圍而形成的上述間隙的形狀為四邊形，上述反射壁為四棱錐形狀或圓錐形。
[0109]另外，實(shí)施方式的攝像元件的特征在于，由三個(gè)上述微透鏡包圍而形成的上述間隙的形狀為三角形，上述反射壁為將相鄰的上述三角形的間隙之間連接的楔形。
[0110]另外，實(shí)施方式的攝像元件的上述反射壁的特征在于具備基于上述中間層的構(gòu)成材料與該反射壁的構(gòu)成材料的折射率差而全反射入射光的反射面。
[0111]另外，實(shí)施方式的攝像元件的上述反射壁的特征在于具備金屬的反射面。
[0112]另外，實(shí)施方式的攝像元件的特征在于上述像素中的一部分像素或全部像素由遮光膜開口向彼此相反方向偏心而形成的相位差檢測(cè)像素對(duì)構(gòu)成。
[0113]另外，實(shí)施方式的攝像元件的特征在于各個(gè)上述微透鏡共同地設(shè)于層疊有同色的濾色器的相鄰的多個(gè)像素上，全部像素由微透鏡共有方式的相位差檢測(cè)像素構(gòu)成。
[0114]另外，實(shí)施方式的攝像裝置的特征在于搭載了上述任一項(xiàng)記載的攝像元件。
[0115]根據(jù)以上所述的實(shí)施方式，即使實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化的攝像元件，也能夠抑制混色，色分離性能優(yōu)良，并且各像素的受光靈敏度也高，進(jìn)而能夠進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)。
[0116]工業(yè)實(shí)用性
[0117]本發(fā)明的攝像元件由于能夠得到高色分離性能、高受光靈敏度、高S/N的攝像圖像信號(hào)，因而適用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝影機(jī)、帶相機(jī)的便攜式電話、帶相機(jī)的小型電子設(shè)備、電子內(nèi)窺鏡裝置等的攝像裝置是有用的。特別是，適用于進(jìn)行使用了相位差檢測(cè)像素的AF方式的攝像裝置、單眼3D相機(jī)是有用的。
[0118]本申請(qǐng)基于2012年3月30日提出的日本專利申請(qǐng)(日本特愿2012-80667)，將其內(nèi)容作為參照并入本文中。
[0119]附圖標(biāo)記說明:
[0120]10、200攝像裝置
[0121]21攝像元件
[0122]50 像素
[0123]51微透鏡
[0124]53、71微透鏡間的間隙
[0125]60四棱錐形狀的反射壁
[0126]60a、60b、60c、60d 反射面
[0127]64遮光膜
[0128]64a遮光膜開口
[0129]66濾色器層
[0130]55a、55b相位差檢測(cè)像素用的遮光膜開口
[0131]70光瞳分割用的微透鏡
[0132]72三棱錐形狀的反射壁
[0133]75楔形的反射壁
[0134]75a、75b、75c、75d 反射面
【權(quán)利要求】
1.一種攝像兀件，具備: 以二維陣列狀排列形成有多個(gè)像素的半導(dǎo)體基板； 在與所述像素對(duì)應(yīng)的位置層疊于該半導(dǎo)體基板的上層的濾色器層； 層疊于該濾色器層的上層并聚集入射到所述像素的光的多個(gè)微透鏡；及 孤立的柱狀的反射壁，在由相鄰的多個(gè)所述微透鏡包圍而形成的間隙的每個(gè)位置立設(shè)于所述半導(dǎo)體基板與所述微透鏡之間的中間層內(nèi)，并且將從所述間隙入射到所述濾色器的光向朝向與該濾色器對(duì)應(yīng)的所述像素的方向反射。
2.如權(quán)利要求1所述的攝像元件，其中， 所述反射壁由頂點(diǎn)形成于所述濾色器層側(cè)的棱錐形或圓錐形或楔形構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的攝像元件，其中， 由三個(gè)所述微透鏡包圍而形成的所述間隙的形狀為三角形，所述反射壁為三棱錐形狀或圓錐形。
4.如權(quán)利要求2所述的攝像元件，其中， 由四個(gè)所述微透鏡包圍而形成的所述間隙的形狀為四邊形，所述反射壁為四棱錐形狀或圓錐形。
5.如權(quán)利要求2所述的攝像元件，其中， 由三個(gè)所述微透鏡包圍而形成的所述間隙的形狀為三角形，所述反射壁為將相鄰的所述三角形的間隙之間連接的楔形。
6.如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中， 所述反射壁具備基于所述中間層的構(gòu)成材料與該反射壁的構(gòu)成材料的折射率差而全反射入射光的反射面。
7.如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中， 所述反射壁具備金屬的反射面。
8.如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中， 所述像素中的一部分像素或全部像素由遮光膜開口向彼此相反方向偏心而形成的相位差檢測(cè)像素對(duì)構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的攝像元件，其中， 各個(gè)所述微透鏡共同地設(shè)于層疊有同色的濾色器的相鄰的多個(gè)像素上，全部像素由微透鏡共有方式的相位差檢測(cè)像素構(gòu)成。
10.一種攝像裝置，搭載有權(quán)利要求1?9中任一項(xiàng)所述的攝像元件。
【文檔編號(hào)】H01L27/14GK104205332SQ201280072169
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月30日
【發(fā)明者】田中俊介 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社