分割圖像拾取透鏡的光瞳區(qū)域，并對來自分割的光瞳區(qū)域的被寫體圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以生成相位差檢測用的信號。如圖2所示，像面相位差像素2B離散地配置在圖像拾取像素2A之間。需要指出的是，像面相位差像素2B不必如圖2所示獨(dú)立配置，并且例如，可以如圖4所示在像素部200內(nèi)如Pl?P7那樣配置成線狀。圖5示出了其中多個像面相位差像素2B配置成線狀的圖像傳感器IB沿著圖4所示的I1-1I線的斷面結(jié)構(gòu)。
[0076]在本實(shí)施方案中，如上所述，在彼此相鄰配置的圖像拾取像素2A和像面相位差像素2B之間的受光部20的受光面20S上設(shè)置有臺階部20A。換句話說，相對于片上透鏡11的射出面11S，像面相位差像素2B的受光面20S在比圖像拾取像素2A的位置低一個等級的位置形成。例如，臺階部20A的高度h取決于片上透鏡11的曲率等可以優(yōu)選為0.05 μπι以上和2 μπι以下，更優(yōu)選為0.3 μπι以上和I μπι以下。
[0077]為了防止彼此相鄰的圖像拾取像素2Α和像面相位差像素2Β之間斜入射光的串?dāng)_，臺階部20Α的側(cè)壁20Β覆蓋有遮光膜14 (遮光膜14Α)。需要指出的是，遮光膜14Α可以優(yōu)選設(shè)置在臺階部20Α的側(cè)壁20Β的整個表面上；然而，遮光膜14Α可以至少覆蓋側(cè)壁20Β的一部分以減少斜入射光的串?dāng)_。
[0078](集光部10)
[0079]集光部10設(shè)置在受光部20的受光面20S上，并在光入射側(cè)具有作為光學(xué)功能層的與各像素2相對配置的片上透鏡11。在集光部10中，在片上透鏡11和受光部20之間從片上透鏡11開始按順序設(shè)置有濾色片12、平坦化膜13和遮光膜14。另外，在平坦化膜13和遮光膜14的受光部20側(cè)設(shè)置有絕緣膜15。
[0080]片上透鏡11具有將光朝向受光部20 (具體地，受光部20的光電二極管23)聚集的功能。片上透鏡11的透鏡直徑設(shè)定為與像素2的尺寸對應(yīng)的值，并且例如，可以為0.9 μπι以上和3μπι以下。另外，例如，片上透鏡11的折射率可以為1.1?1.8。例如，透鏡可以使用有機(jī)樹脂材料形成。
[0081]在本實(shí)施方案中，設(shè)置在圖像拾取像素2Α上的片上透鏡11具有與設(shè)置在像面相位差像素2Β上的片上透鏡11相同的形狀。這里，相同指的是片上透鏡11使用相同材料通過相同步驟來制造，這不排除制造時各種條件引起的變化。
[0082]例如，濾色片12可以是紅色(R)濾光片、綠色(G)濾光片、藍(lán)色⑶濾光片和白色(W)濾光片中的任一種，并且例如，可以針對各像素2設(shè)置。這些濾色片12以規(guī)則的顏色排列(例如，拜耳排列(Bayer arrangement))設(shè)置。設(shè)置這種濾色片12使得可以獲得與圖像傳感器I中的顏色排列對應(yīng)的顏色的受光數(shù)據(jù)。
[0083]需要指出的是，像面相位差像素2B中濾色片12的顏色排列沒有特別的限制；然而，為了即使在具有少量光的黑暗的地方也利用自動對焦(AF)功能，可以優(yōu)選使用綠色(G)濾光片或白色(W)濾光片。順便提一下，在將綠色(G)濾光片或白色(W)濾光片分配到像面相位差像素2B上的情況下，在具有大量光的明亮的地方，像面相位差像素2B的光電二極管23容易飽和。在這種情況下，可以關(guān)閉受光部20的溢出勢皇。
[0084]平坦化膜13埋入由臺階部20A形成的凹部中并使受光部20的受光面20S平坦化。作為平坦化膜13的材料，可以使用無機(jī)材料和有機(jī)材料。無機(jī)材料的例子可以包括絕緣膜材料，具體地，包括氧化硅膜(S12)、氮化硅膜(SiN)和氮氧化硅膜(S1N)。
[0085]有機(jī)材料的例子可以包括聚酰亞胺樹脂、丙烯酸類樹脂、苯乙烯樹脂和環(huán)氧樹脂。平坦化膜13由上述的任意材料形成的單層膜或?qū)盈B膜形成。例如，平坦化膜13的厚度(圖像拾取像素2A中平坦化膜13的膜厚度)可以優(yōu)選為50 μπι以上和500 μπι。需要指出的是，由有機(jī)材料制成的有機(jī)膜具有高的粘合性。因此，當(dāng)平坦化膜13具有無機(jī)膜和有機(jī)膜的層疊結(jié)構(gòu)時，通過在濾色片12側(cè)設(shè)置有機(jī)膜可以抑制濾色片12和片上透鏡11發(fā)生剝離。
[0086]除了上述的覆蓋臺階部20Α的側(cè)壁20Β的遮光膜14Α之外，遮光膜14還包括像面相位差像素2Β中光瞳分割用的遮光膜14Β (第二遮光膜)和在彼此相鄰的像素之間設(shè)置的遮光膜14C (第三遮光膜)。
[0087]遮光膜14 (特別地，遮光膜14Α和14C)抑制由彼此相鄰的像素之間的斜入射光的串?dāng)_引起的混色，并且如圖2所示設(shè)置成包圍各像素2的格子形狀。換句話說，遮光膜14具有其中在片上透鏡11的光路上設(shè)置有開口 14a的結(jié)構(gòu)。
[0088]需要指出的是，像面相位差像素2B的開口 14a設(shè)置在靠近像素2的后述的受光區(qū)域R的一側(cè)的位置(偏心位置)。例如，遮光膜14可以由鎢(W)、招(Al)或Al和銅(Cu)的合金形成，并且例如，可以具有10nm以上和800nm的厚度。
[0089]需要指出的是，例如，遮光膜14可以通過濺射形成。設(shè)置在彼此相鄰的圖像拾取像素2A和像面相位差像素2B之間的遮光膜14C、設(shè)置在臺階部20A的側(cè)壁20B上的遮光膜14A和光瞳分割用的遮光膜14B可以在同一步驟由相同材料連續(xù)形成。
[0090]絕緣膜15防止在加工遮光膜14時損壞Si基板21，并且沿著受光部20的形狀設(shè)置。絕緣膜15的材料的例子可以包括氧化硅膜(S12)、氮化硅膜(SiN)和氮氧化硅膜(S1N) ο例如，絕緣膜15的厚度可以為1nm以上和100nm以下。
[0091](受光部20)
[0092]受光部20包括配線層22、光電二極管23和固定電荷膜24。配線層22設(shè)置在硅
(Si)基板21的正面(在受光面20S的相反側(cè))并包括晶體管和金屬配線，光電二極管23埋在Si基板21中，并且固定電荷膜24設(shè)置在Si基板21的背面(在受光面?zhèn)??？梢栽赟i基板21的背面界面上通過離子注入形成P型雜質(zhì)并且可以進(jìn)行釘扎?？蛇x擇地，可以形成負(fù)的固定電荷膜24以在Si基板21的背面附近形成反轉(zhuǎn)層(未示出)。
[0093]例如，光電二極管23可以是能夠由在Si基板21的厚度方向上形成的η型半導(dǎo)體區(qū)域和設(shè)置在Si基板21的正面和背面附近的P型半導(dǎo)體區(qū)域形成的ρη結(jié)型光電二極管。在本實(shí)施方案中，構(gòu)成光電二極管23的η型半導(dǎo)體區(qū)域被稱為光電轉(zhuǎn)換區(qū)域R。
[0094]需要指出的是，面對Si基板21的正面和背面的P型半導(dǎo)體區(qū)域兼用作用于抑制暗電流的空穴電荷累積區(qū)域。另外，Si基板21在各像素2之間也具有P型半導(dǎo)體區(qū)域，并且各像素2通過P型半導(dǎo)體區(qū)域彼此分開。
[0095]順便提一下，當(dāng)綠色(G)濾光片或白色(W)濾光片用作像面相位差像素2Β的濾色片12時，光電二極管23容易飽和。在這種情況下，溢出通道的雜質(zhì)濃度(這里，P型雜質(zhì)的濃度)可以增大以關(guān)閉勢皇，從而增大飽和度。
[0096]固定電荷膜24設(shè)置在集光部10 (具體地，絕緣膜15)和Si基板21之間以固定在集光部10和受光部20之間的界面上的電荷。作為固定電荷膜24的材料，可以使用具有負(fù)電荷的高折射率材料，并且其例子可以包括氧化鉿(HfO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)膜、氧化鉭(Ta2O5)和氧化鈦(T12)。
[0097]固定電荷膜24的形成方法的例子可以包括化學(xué)氣相沉積法(以下，被稱作CVD法)、濺射法和原子層沉積法(以下，被稱作ALD法)。在成膜過程中通過ALD法降低界面狀態(tài)。
[0098]可以一次形成厚度約Inm的S1J莫。上述的那些材料之外的材料的例子可以包括氧化鑭(La2O3)、氧化鐠(Pr2O3)、氧化鈰(CeO2)、氧化釹(Nd2O3)和氧化钷(Pm2O3)。此外，上述材料的例子可以包括氧化釤(Sm2O3)、氧化銪(Eu2O3)、氧化IL (Gd2O3)、氧化鋪(Tb2O3)和氧化鏑(Dy2O3)。
[0099]另外，可以使用氧化鈥(Ho2O3)、氧化銩(Tm2O3)、氧化鐿(Yb2O3)、氧化镥(Lu2O3)和氧化釔(Y2O3)。需要指出的是，在本實(shí)施方案中的具有負(fù)的固定電荷的膜(固定電荷膜24)可以由氮化鉿膜、氮化鋁膜、氮氧化鉿膜或氮氧化鋁膜形成。例如，其膜厚度可以為4nm以上和10nm以下。
[0100]圖6是示出受光部20的像素部200的周邊電路構(gòu)成的功能方框圖。受光部20包括垂直(V)選擇電路206、采樣/保持(S/Η)相關(guān)雙采樣(CDS)電路207、水平(H)選擇電路208、定時發(fā)生器(TG) 209、自動增益控制(AGC)電路210、A/D轉(zhuǎn)換電路211和數(shù)字放大器212，并且它們安裝在同一 Si基板(芯片)21上。
[0101]這種圖像傳感器IA(和1B)可以按以下方式制造。
[0102](制造方法)
[0103]首先，例如，可以通過離子注入向Si基板21上設(shè)置導(dǎo)電雜質(zhì)半導(dǎo)體層，并且形成光電二極管23。接著，在Si基板21的正面上形成多層配線層22之后，對Si基板21進(jìn)行拋光以形成受光面20S。然后，例如，在Si基板21的背面(受光面20S)上形成像素2的區(qū)域(像素部200)中，可以利用干法刻蝕在預(yù)定位置形成臺階部20A。這里，臺階部20A的側(cè)壁20B與Si基板21的平面方向垂直地形成；然而，側(cè)壁20B不必與Si基板21的平面方向垂直?？蛇x擇地，例如，臺階部20A的側(cè)壁20B可以如利用濕法蝕刻形成臺階部20A的情況那樣傾斜。
[0104]隨后，具有多層配線結(jié)構(gòu)的配線層22在Si基板21的受光面20S的相反側(cè)的表面(正面)上形成。接著，例如，HfOJ莫可以通過例如濺射法在Si基板21的背面上形成為具有60nm的厚度以形成固定電荷膜24。
[0105]接著，例如，在固定電荷膜24上可以按順序通過CVD法形成絕緣膜15和通過濺射法形成遮光膜14。隨后，將臺階部20A的凹部填充平坦化膜13并且通過平坦化膜13使受光部20平坦化，然后例如，按順序形成拜耳排列的濾色片12和片上透鏡11。以這種方式，制造了圖像傳感器1A。
[0106](作用和效果)
[0107]在本實(shí)施方案的背面照射型圖像傳感器IA(或1B)中，為了抑制在彼此相鄰的像素之間發(fā)生混色，可以優(yōu)選減小在光入射側(cè)(集光部10)的層疊膜(例如，濾色片12和平坦化膜13)的厚度。另外，通過調(diào)節(jié)圖像拾取像素2A中光電二極管23的入射光的焦點(diǎn)可以獲得最高的像素特性，而通過調(diào)節(jié)像面相位差像素2B中光瞳分割用的遮光膜14B的入射光的焦點(diǎn)可以獲得最高的AF特性。
[0108]圖7A示意性地示出了作為本公開的比較例的圖像傳感器100的斷面結(jié)構(gòu)和射入構(gòu)成圖像傳感器100的像素102中的入射光。在圖像傳感器100中，集光部110的層疊膜(濾色片112和平坦化膜113)的高度減小，各像素102具有相同形狀的片上透鏡111，并且圖像拾取像素102