透镜阵列及其制造方法、固态成像设备和电子设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本技术设及透镜阵列及其制造方法、固态成像设备和电子设备，更具体地，设及可 在抑制图像质量劣化的同时提高AF性能的透镜阵列及其制造方法、固态成像设备和电子设 备。
【背景技术】
[0002] 在成像设备中，进行自动聚焦的AF(自动聚焦)系统被大致分类为对比度检测系统 和相位差检测系统。相位差检测系统的优异之处在于，相比于对比度检测系统，可W进行高 速AF运动。
[0003] 至于相位差检测系统，一般已知的是瞳孔划分(pupil division)相位差检测系 统。瞳孔划分相位差检测系统是在同一光接收区域(成像区域）中设置用于相位差检测（用 于焦点检测）的像素（下文中，被称为相位差检测像素）W及成像像素并且对成像表面执行 AF测量(也就是说，得到代表焦点的偏离方向和偏离量的相位差检测信号）的系统。
[0004] 在固态成像设备的成像区域中包含相位差检测像素的情况下，必须保持成像像素 的高敏感度特性并且增加相位差检测像素的相位差检测的敏感度W提高AF性能。因此，传 统上，关于形成有对应于像素的开口的遮光膜，开口被形成为小于成像像素并且对应于相 位差检测像素的微透镜的焦点被设置成提供前焦点状态(例如，参见专利文献1)。运里，"前 焦点状态"意指焦点相对于受试对象偏向前方的状态。
[0005] 专利文献1:日本专利申请特开No.2009-109965
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的问题
[0007] 然而，在专利文献1的技术中，微透镜在平面图上的形状被设置成圆形形状，W便 将对应于相位差检测像素的微透镜的焦点设置成前焦点，因此在相邻像素之间形成间隙。 [000引结果，要担屯、，进入间隙的光会进入相邻像素从而会出现颜色混合或者微透镜不 能收集的光会被反射到形成在微透镜下方的层中形成的布线金属等，结果是会出现闪光， 运使待输出图像的质量劣化。
[0009] 依据W上提到的情形，实施本技术W在抑制图像质量劣化的同时提高AF性能。
[0010] 用于解决问题的手段
[0011] 根据本技术的一方面的一种透镜阵列包括:微透镜，其对应于相位差检测像素形 成，所述相位差检测像素被设置成混在成像像素中，所述微透镜被形成为使得其透镜面是 基本上球形面，所述微透镜在平面图上具有矩形形状并且四个拐角基本上没有被倒圆，W 及在剖视图上包括像素边界部分的对边中屯、部分的对边边界部分附近的底表面比包括对 角边界部分的对角边界部分附近的底表面高。
[0012] 所述微透镜可被形成为使得所述微透镜在平面图上具有正方形形状，W及第一曲 率半径和第二曲率半径大致相等，所述第一曲率半径是对边中屯、部分的横截面中透镜面的 曲率半径，所述第二曲率半径是对角边界部分的横截面中透镜面的曲率半径。
[0013] 所述相位差异检测像素的像素大小可被设置成等于或大于化m，W及如果用r = (d2+4t2)/8t表达所述透镜面的曲率半径r而其中d指代底表面的贯穿所述透镜面顶部的横 截面的宽度并且t指代W底表面为基准的所述透镜面顶部的高度，则曲率半径比rl/r2即所 述第一曲率半径rl和所述第二曲率半径r2之比可被设置成0.98至1.20的范围内包括的值。
[0014] 可形成至少一个无机膜作为所述透镜面的顶表面上的抗反射膜。
[0015] 所述无机膜可使所述第一曲率半径rl和所述第二曲率半径r2之间的差异较小。
[0016] 根据本技术的一方面的透镜阵列的制造方法是W下的一种透镜阵列的制造方法， 所述透镜阵列包括微透镜，所述微透镜对应于相位差检测像素形成，所述相位差检测像素 被设置成混在成像像素中。所述方法包括W下步骤:形成所述微透镜使得其透镜面是基本 上球形面，所述微透镜在平面图上具有矩形形状并且四个拐角基本上没有被倒圆，W及在 剖视图上包括像素边界部分的对边中屯、部分的对边边界部分附近的底表面比包括对角边 界部分的对角边界部分附近的底表面高。
[0017] 根据本技术的一方面的一种固态成像设备包括:透镜阵列，其包括微透镜，所述微 透镜均对应于相位差检测像素形成，所述相位差检测像素被设置成混在成像像素中，所述 微透镜被形成为使得其透镜面是基本上球形面，所述微透镜在平面图上具有矩形形状并且 四个拐角基本上没有被倒圆，W及在剖视图上包括像素边界部分的对边中屯、部分的对边边 界部分附近的底表面比包括对角边界部分的对角边界部分附近的底表面高。
[0018] 根据本技术的一方面的一种电子设备包括固态成像设备，所述固态成像设备包括 透镜阵列，所述透镜阵列包括微透镜，所述微透镜均对应于相位差检测像素形成，所述相位 差检测像素被设置成混在成像像素中，所述微透镜被形成为使得其透镜面是基本上球形 面，所述微透镜在平面图上具有矩形形状并且四个拐角基本上没有被倒圆，W及在剖视图 上包括像素边界部分的对边中屯、部分的对边边界部分附近的底表面比包括对角边界部分 的对角边界部分附近的底表面高。
[0019] 在本技术的一方面，所述微透镜被形成为使得其透镜面是基本上球形面，所述微 透镜在平面图上具有矩形形状并且四个拐角基本上没有被倒圆，W及在剖视图上包括像素 边界部分的对边中屯、部分的对边边界部分附近的底表面比包括对角边界部分的对角边界 部分附近的底表面高。
[0020] 本发明的效果
[0021] 根据本技术的一方面，变得可W在抑制图像质量劣化的同时提高AF性能。
【附图说明】
[0022] [图1]示出应用本技术的图像传感器的实施例的框图。
[0023] [图2]示出单位像素的电路构造的示例的示图。
[0024] [图3]示出成像像素和相位差检测像素的结构示例的剖视图。
[0025] [图4]示出相位差检测像素的遮光膜的示例的示图。
[0026] [图引用于描述传统相位差检测像素中的焦点位置的示图。
[0027] [图6]示出本技术的微透镜的构造示例的平面图。
[0028] [图7]用于描述本技术的相位差检测像素中的焦点位置的示图。
[0029] [图引用于描述本技术的微透镜的曲率半径的示图。
[0030] [图9]用于描述传统干蚀刻方法的示图。
[0031] [图10]用于描述相对于像素大小的与相邻像素对应的抗蚀剂图案之间的距离的 示图。
[0032] [图11]用于描述形成微透镜的流程的示图。
[0033] [图12]用于描述相对于像素大小的曲率半径比的示图。
[0034] [图13]用于描述像素大小和曲率半径比之间的依赖性关系的示图。
[0035] [图14]用于描述形成微透镜的处理示例的流程图。
[0036] [图1引用于描述形成微透镜的步骤的示图。
[0037] [图16]用于描述形成微透镜的另一个处理示例的流程图。
[0038] [图17]用于描述形成微透镜的步骤的示图。
[0039] [图1引用于描述相对于像素大小的曲率半径比的示图。
[0040] [图19]示出正面照明型固态成像设备的构造示例的剖视图。
[0041 ][图20 ]示出背面照明型固态成像设备的构造示例的剖视图。
[0042] [图21]示出包括下凸形层内透镜的相位差检测像素的构造示例的剖视图。
[0043] [图22]用于描述下凸形层内透镜的周向位置和曲率半径的示图。
[0044] [图23]示出包括上凸形层内透镜的相位差检测像素的构造示例的剖视图。
[0045] [图24]用于描述上凸形层内透镜的周向位置和曲率半径的示图。
[0046] [图2引示出应用本技术的电子设备的实施例的框图。
【具体实施方式】
[0047] 下文中，将参照附图描述根据本技术的实施例。
[004引 < 固态成像设备的构造示例〉
[0049] 图1是示出应用本技术的固态成像设备的实施例的框图。下文中，将描述作为放大 型固态成像设备中的一种的CMOS(互补型金属氧化物半导体）图像传感器的构造。注意的 是，本技术不限于应用于CMOS图像传感器并且还可应用于其它放大型固态成像设备和诸如 CCD(电荷禪合器件)图像传感器的电荷转移型固态成像设备。
[0050] 图1中示出的CMOS图像传感器10被构造成包括形成在半导体基板(下文中，被称为 忍片）11上的像素阵列部分12和与像素阵列部分12集成在同一忍片11上的外围电路部分。 在运个示例中，例如，设置行扫描单元13、列处理单元14、列扫描单元15和系统控制单元16 作为外围电路部分。
[0051] 在像素阵列部分12中，单位像素(下文中，也被简称为像素)布置成二维矩阵形式。 单元像素包括光电转换单元，光电转换单元产生电荷量与入射光的光量对应的光致电荷并 且将光致电荷累积在其中。本文中阐述的术语"单位像素"意指用于得到成像信号的成像像 素。随后，将描述单位像素(成像像素)的特定电路构造。
[0052] 另外，在像素阵列部分12中，相对于矩阵形式的像素布置，像素驱动线17沿着各像 素行的行方向（像素行中的像素的布置方向）布置并且垂直信号线1的往着各像素列的列方 向（像素列中的像素的布置方向）布置。像素驱动线17发送用于驱动像素的驱动信号。从行 扫描单元13针对各行输出驱动信号。尽管像素驱动线17在图1中被示出为单条布线，但不限 于单条布线。像素驱动线17的一端连接到与行扫描单元13的行对应的输出端。
[0053] 行扫描单元13由移位电阻器、地址解码器等构成并且例如针对各行驱动像素阵列 部分12的像素。尽管省略了行扫描单元13的具体构造的图示，但一般采用的是包括读出 (read-out)扫描系统和扫出（swe巧-out)扫描系统运两个扫描系统的构造。
[0054] 读出扫描系统顺序地选择性扫描各行的像素阵列部分12的单位像素，W从单位像 素读出信号。从单位像素读出的信号是模拟信号。相对于被读出扫描系统执行读出扫描的 读出行，扫出扫描系统执行扫出扫描，比读出扫描领先达快口速度的时间量。
[0055] 扫出扫描系统进行扫出扫描的结果是，从读出行中的单位像素的光电转换单元扫 出不必要电荷并且重置光电转换单元。然后，通过用扫出扫描系统扫出（重置)不必要电荷， 执行所谓的电子快口操作。运里，电子快口操作意指丢弃光电转换单元的