元11中的各个像素的驱动单元。垂直驱动单元12的结构并未在附图中具体地示出，但通常具有包括如下两个扫描系统的结构:读取扫描系统和扫出扫描系统。
[0049]为从单元像素读取信号，读取扫描系统逐行地顺序选择并扫描像素阵列单元11中的单元像素。将被从单元像素读取的信号是模拟信号。在读取扫描之前的提前了与快门速度相等的时间处，扫出扫描系统对将要由读取扫描系统进行读取扫描的读取行进行扫出扫描。
[0050]通过由此扫出扫描系统进行的扫出扫描，不必要的电荷被扫出读取行的单元像素的光电转换单元，且因此，所述光电转换单元被复位。当通过扫出扫描系统扫出不必要的电荷(复位)时，进行电子快门操作。这里，电子快门操作是丟弃光电转换单元的光电荷并重新开始曝光(开始累积光电荷)的操作。
[0051]通过由读取扫描系统进行的读取操作读取的信号对应于在前一读取操作或电子快门操作之后接收的光的量。从前一读取操作中的读取时间或前一电子快门操作中的扫描时间至当前读取操作中的读取时间的时段是单元像素处的光电荷的曝光期间。
[0052]通过像素列的各个垂直信号线17将从由垂直驱动单元12选择和扫描的像素行的各个单元像素输出的信号输入至列处理单元13。对于像素阵列单元11的各个像素列，列处理单元13对通过垂直信号线17从选择的行的各个像素输出的信号进行预定的信号处理，并暂时地保持经过信号处理的像素信号。
[0053]具体地，列处理单元13进行至少诸如⑶S (相关双采样)处理等去噪处理作为信号处理。通过由列处理单元13进行的CDS处理，去除了复位噪音和诸如像素中的放大晶体管之中的阀值变化等像素独有的固定模式噪声。列处理单元13不仅可进行去噪处理，而且还可例如具有AD (数字-模拟)转换功能，并将模拟像素信号转换成将要输出的数字信号。
[0054]水平驱动单元14由移位寄存器和地址译码器等形成，并顺序地选择例如与列处理单元13的像素列相对应的单元电路。通过由水平驱动单元14进行的选择性扫描，各个单元电路的经过列处理单元13的信号处理的像素信号被顺序地输出。
[0055]系统控制单元15包括生成各种时序信号的时序发生器，并基于由时序发生器生成的各种时序信号对垂直驱动单元12、列处理单元13和水平驱动单元14等进行驱动控制。
[0056]信号处理单元18至少具有运算处理功能，并对从列处理单元13输出的像素信号进行诸如运算处理等各种类型的信号处理。
[0057]信号处理单元18和数据存储单元19可被安装在与CMOS图像传感器10相同的基板(半导体基板)上，或可被设置在与CMOS图像传感器10不同的基板上。而且，将由信号处理单元18和数据存储单元19进行的各种处理可作为将由诸如DSP (数字信号处理器)电路或软件等设置在与CMOS图像传感器10不同的基板上的外部信号处理单元执行的处理。
[0058]在CMOS图像传感器10是背部照射型CMOS图像传感器的情况下，CMOS图像传感器10可被制造为通过将包含像素阵列单元11的半导体基板与包含逻辑电路的半导体基板彼此接合而形成的堆叠式CMOS图像传感器。
[0059]<第一实施例的像素布置>
[0060]现参考图2，对第一实施例的像素阵列单元11中的像素布置进行说明。
[0061]如图2所示，在像素阵列单元11中，由白色方块表示的成像像素31以矩阵的形式二维布置。成像像素31由R像素、G像素和B像素形成且这些像素例如根据拜耳图案有规律地布置。
[0062]在像素阵列单元11中，由阴影方块表示的焦点检测像素32分散在以矩阵的形式二维地布置的成像像素31之中。例如，像素阵列单元11中的像素行之中的预定行中的一些成像像素31被替换为焦点检测像素32，使得焦点检测像素32有规律地布置成特定图案。应当注意的是，像素阵列单元11中的成像像素31和焦点检测像素32的布置不限于上面的布置，并可具有一些其它图案。
[0063]接下来，对像素阵列单元11中的成像像素31和焦点检测像素32的构造示例进行说明。
[0064]<第一实施例的像素的构造示例>
[0065]图3是第一实施例的CMOS图像传感器10中的像素的构造示例的横截面图。
[0066]如图3所示，在成像像素31中，在半导体基板51中形成有接收入射光并进行光电转换的光电转换单元52，且在半导体基板51的上层上形成有由Cu、A1或W等制成的互连层53。
[0067]在互连层53上，针对各个成像像素31形成有具有适于各个成像像素31的光谱特性的滤色器层54，且在滤色器层54上形成有微透镜55。微透镜55均具有大约1.5的折射率，且由诸如苯乙烯-丙烯酸共聚物等树脂制成。
[0068]在焦点检测像素32中，如同在成像像素31中，形成有半导体基板51、光电转换单兀52、互连层53、滤色器层54和微透镜55。在焦点检测像素32中，互连层53的一部分被形成为用于遮挡进入光电转换单元52的光的一部分的遮光膜53a。遮光膜53a被设计成使得形成有大小几乎等于光电转换单元52的光接收区域的大小的一半的开口。在焦点检测像素32中，可形成用于将入射光的量减低至几乎与滤色器层54的入射光量相同的调光滤波器(dimming filter)来代替滤色器层54。
[0069]在成像像素31和焦点检测像素32中，微透镜55被形成在同一层中，且在各个微透镜55上形成有覆盖各个像素的微透镜55的膜56。膜56具有大约1.4至2.0的折射率，并由S1、SiN或S1N等形成。
[0070]另外，在焦点检测像素32中，在膜56上形成有微透镜57。微透镜57也具有大约
1.5的折射率，并由诸如苯乙烯-丙烯酸共聚物等树脂制成。
[0071]在成像像素31和焦点检测像素32中，通过对用于形成这些微透镜的透镜材料进行干法蚀刻来形成微透镜55和57。这里，膜56被形成为蚀刻阻挡膜，该蚀刻阻挡膜用于防止在形成微透镜57时对成像像素31的微透镜55的蚀刻。
[0072]而且，在成像像素31和焦点检测像素32中，微透镜55被均一地形成或被形成为具有相同的形状和大小，并具有相同的聚光点。然而，在焦点检测像素32中，微透镜57的形状和厚度被调整，以此精确地设定聚光点。
[0073]S卩，在成像像素31中，可通过微透镜55将聚光点设定于光电转换单元52的受光面。在焦点检测像素32中，可通过微透镜55和57将聚光点设定于遮光膜53a的上表面。
[0074]在根据本实施例的构造中，通过在形成微透镜时的光刻处理，微透镜55的形状在与焦点检测像素32相邻的成像像素31和不与焦点检测像素32相邻的成像像素31之间不会发生变化，且所有像素不会变得更高。当在成像像素31中聚光点被设定于光电转换单元52的受光面时，在焦点检测像素32中聚光点被设定于遮光膜53a的上表面。S卩，在保持焦点检测像素的AF性能的同时，能够在混色方面不发生任何劣化的情况下提高成像像素的灵敏度。
[0075]〈像素形成的流程〉
[0076]现参考图4至图6，对根据本实施例的像素形成的流程进行说明。图4是用于说明像素形成过程的流程图。图5和图6是示出了像素形成中的步骤的横截面图。
[0077]在下面的说明中，对形成滤色器层54之后的过程进行说明。
[0078]在步骤S11中，如图5中的A所示，在滤色器层54上将诸如苯乙烯-丙烯酸共聚物等透镜材料55a形成为膜。
[0079]在步骤S12中，如图5中的B所示，通过光刻法在透镜材料55a上形