成像元件和成像装置的制作方法

1.本公开涉及一种成像元件和成像装置。更具体地，本公开涉及一种包括在其边界处具有分离部的像素的成像元件和使用该成像元件的成像装置。


背景技术：

2.传统上，使用通过将基于入射光生成图像信号的像素布置成二维网格模式而配置的成像元件。在每一个像素中，布置有会聚入射光的片上透镜、透射具有预定波长的入射光的滤色器和形成在半导体基板上以对入射光进行光电转换的光电转换单元。对于滤色器，可以使用透射红色光、绿色光和蓝色光的三种类型的滤色器。另外，在像素的边界处布置有遮蔽入射光的遮光膜。这些遮光膜是遮蔽从相邻像素倾斜入射的入射光的膜。通过布置这些遮光膜，可以遮蔽透过相邻像素的滤色器的入射光，并且可以减少混色的发生。这里，混色是其中图像信号受到波长与布置在自身像素中的滤色器的波长不同的入射光的影响的现象。其是由透过相邻像素的滤色器的光的入射引起的。
3.作为这种成像元件，提出了其中布置了由金属制成的遮光部的固态成像元件(例如，参照ptl 1)。每个遮光部由具有向其中像素布置成二维网格模式的像素阵列的中央部分延伸的形状的金属部分和具有向入射光侧延伸的形状的金属部分构成。在布置在像素阵列的中央部分中的像素中，遮光部布置在像素的外周部分中。另一方面，在布置在像素阵列的外周部分中的像素中，遮光部布置在从像素的外周部分向像素阵列的中央部分偏移的位置处。由于形成被摄体的图像的拍摄透镜对固态成像元件的影响，入射光倾斜入射到像素阵列的外周部分处的像素上。为了将倾斜的入射光引导到光电转换单元，在外周部分中的像素中，将片上透镜和滤色器布置成向像素阵列的中央部分偏移。为了实现与滤色器的位置对准，遮光部也布置在偏移的位置处。
4.[引用列表]
[0005]
[专利文献]
[0006]
[ptl 1]
[0007]
jp 2017-011207 a


技术实现要素：

[0008]
[技术问题]
[0009]
上面描述的传统技术存在像素强度降低的问题。为了分离像素的光电转换单元，分离部布置在像素的边界处的半导体基板上。对于这些分离部，使用通过围绕像素的凹槽状的开口部来分离光电转换单元的分离部。通过在这些开口部中布置绝缘体，光电转换部可以彼此分离。然而，当将这种分离部应用到上面描述的传统技术时，存在以下问题：由于在半导体基板中形成的开口部而使得成像元件的强度降低。
[0010]
鉴于上面描述的问题，完成了本公开，并且其目的是提高其中分离部布置在像素的边界处的成像元件的强度。
[0011]
[问题的解决方案]
[0012]
为了解决上面提到的问题完成了本公开，并且其第一方面是成像元件，所述成像元件包括：多个像素，其包括形成在半导体基板上并对入射光进行光电转换的光电转换单元；分离部，其布置在所述多个像素的边界处并使所述光电转换单元彼此分离；遮光膜，其布置在所述多个像素的所述边界附近并遮蔽所述入射光；和分离部保护膜，其与所述分离部相邻布置并保护所述分离部。
[0013]
另外，在第一方面中，所述分离部可以布置在形成在所述半导体基板中的开口部中。
[0014]
另外，在第一方面中，所述分离部可以包括布置在所述开口部中的绝缘材料。
[0015]
另外，在第一方面中，在所述分离部保护膜中可以设置有空隙。
[0016]
另外，在第一方面中，可以进一步地设置有滤色器，所述滤色器布置在所述多个像素中并透射所述入射光中具有预定波长的入射光。
[0017]
另外，在第一方面中，可以进一步地设置有片上透镜，所述片上透镜布置在所述多个像素中并将所述入射光会聚在所述光电转换单元上。
[0018]
另外，在第一方面中，所述分离部保护膜可以布置在根据所述入射光的入射角偏移的位置处。
[0019]
另外，在第一方面中，所述分离部保护膜可以与所述遮光膜相邻布置。
[0020]
另外，在第一方面中，所述遮光膜可以布置成与所述分离部保护膜重叠。
[0021]
另外，在第一方面中，所述像素可以在平面图中配置成矩形形状。
[0022]
另外，在第一方面中，所述分离部保护膜可以布置在所述矩形形状的边附近。
[0023]
另外，在第一方面中，所述分离部保护膜可以布置在所述矩形形状的角附近。
[0024]
另外，在第一方面中，所述分离部保护膜可以由绝缘材料构成。
[0025]
另外，在第一方面中，所述分离部保护膜可以由硅化合物构成。
[0026]
另外，在第一方面中，所述分离部保护膜可以由树脂构成。
[0027]
另外，在第一方面中，所述分离部保护膜可以由金属构成。
[0028]
本公开的第二方面是成像装置，所述成像装置包括：多个像素，其包括形成在半导体基板上并对入射光进行光电转换的光电转换单元分离部，其布置在所述多个像素的边界处并使所述光电转换单元彼此分离；遮光膜，其布置在所述多个像素的所述边界附近并遮蔽所述入射光；分离部保护膜，其与所述分离部相邻布置并保护所述分离部；和处理电路，其处理基于所述光电转换生成的图像信号。
[0029]
根据本公开的方面，分离部保护膜与分离部相邻布置。假设通过分离部保护膜来保护分离部。
附图说明
[0030]
图1是示出了根据本公开的实施方案的成像元件的配置示例的图。
[0031]
图2是示出了根据本公开的实施方案的成像元件的配置示例的平面图。
[0032]
图3是示出了根据本公开的第一实施方案的像素的配置示例的图。
[0033]
图4是示出了根据本公开的第一实施方案的分离部保护膜的配置示例的图。
[0034]
图5是示出了根据本公开的实施方案的比较例的分离部的配置的图。
[0035]
图6是示出了根据本公开的第一实施方案的像素的配置示例的平面图。
[0036]
图7是示出了根据本公开的第一实施方案的成像元件的制造方法的图。
[0037]
图8是示出了根据本公开的第一实施方案的成像元件的制造方法的图。
[0038]
图9是示出了根据本公开的第一实施方案的变形例的像素的配置的平面图。
[0039]
图10是示出了根据本公开的第二实施方案的像素的配置示例的平面图。
[0040]
图11是示出了根据本公开的第三实施方案的分离部保护膜的配置示例的图。
[0041]
图12是示出了根据本公开的第三实施方案的分离部保护膜的另一配置示例的图。
[0042]
图13是示出了根据本公开的第四实施方案的像素的配置示例的图。
[0043]
图14是示出了作为可以应用本技术的成像装置的示例的相机的示意性配置示例的框图。
具体实施方式
[0044]
接下来，将参照附图描述用来实施本公开的形式(以下称为实施方案)。在下面的附图中，相同或相似的部分用相同或相似的附图标记来表示。另外，将按以下顺序描述实施方案。
[0045]
1.第一实施方案
[0046]
2.第二实施方案
[0047]
3.第三实施方案
[0048]
4.第四实施方案
[0049]
5.相机的应用例
[0050]
《1.第一实施方案》
[0051]
[成像元件的配置]
[0052]
图1是示出了根据本公开的实施方案的成像元件的配置示例的图。图中的成像元件1包括像素阵列单元10、垂直驱动单元20、列信号处理单元30和控制单元40。
[0053]
像素阵列单元10通过将像素100布置成二维网格模式来配置。这里，像素100生成与照射光相对应的图像信号。这些像素100具有生成与照射光相对应的电荷的光电转换单元。另外，像素100进一步地包括像素电路。像素电路基于由光电转换单元生成的电荷生成图像信号。图像信号的生成通过由后面将描述的垂直驱动单元20生成的控制信号来控制。信号线11和12以xy矩阵形式布置在像素阵列单元10中。信号线11是通过其传输像素100的像素电路的控制信号的信号线，针对像素阵列单元10的每一行进行布置，并且针对布置在每一行中的像素100共同布线。信号线12是通过其传输由像素100的像素电路生成的图像信号的信号线，针对像素阵列单元10的每一列进行布置，并且针对布置在每一列中的像素100共同布线。光电转换单元和像素电路形成在半导体基板上。
[0054]
垂直驱动单元20生成像素100的像素电路的控制信号。垂直驱动单元20通过图中的信号线11将生成的控制信号传输到像素100。列信号处理单元30处理由像素100生成的图像信号。列信号处理单元30对通过图中的信号线12从像素100传输的图像信号进行处理。例如，列信号处理单元30中的处理对应于将像素100中生成的模拟图像信号转换成数字图像信号的模拟数字转换。将由列信号处理单元30处理过的图像信号作为成像元件1的图像信号输出。控制单元40控制整个成像元件1。控制单元40生成并输出用来控制垂直驱动单元20
和列信号处理单元30的控制信号，从而对成像元件1进行控制。通过信号线41和42将由控制单元40生成的控制信号传输到垂直驱动单元20和列信号处理单元30。列信号处理单元30是权利要求书中描述的处理电路的示例。
[0055]
[像素阵列单元的配置]
[0056]
图2是示出了根据本公开的实施方案的成像元件的配置示例的平面图。该图是示出了成像元件1的配置示例的平面图。图中的成像元件1的像素阵列单元10的矩形表示像素100。以这种方式，像素100以二维网格模式排列在像素阵列单元10中。来自被摄体的入射光基本上垂直入射在像素阵列单元10的像素100中的布置在中央部分中的像素100(像素100a)上。另一方面，入射光倾斜入射到像素阵列单元10的外周边缘部分处的像素上。这是因为，如上面描述的，形成被摄体的图像的拍摄透镜布置在成像元件1外部，并且成像元件1布置在拍摄透镜的光轴到达像素阵列单元10的中央部分的位置处。入射光从图中的相对于垂直方向的左倾斜方向入射在像素阵列单元10的最右边的像素100b上，并且入射光从图中的相对于垂直方向的右倾斜方向入射到最左边的像素100c上。入射光从图中的相对于垂直方向的左上方向倾斜入射到图中右下角的像素100d上。
[0057]
[像素的配置]
[0058]
图3是示出了根据本公开的第一实施方案的像素的配置示例的图。该图是示出了像素100的配置示例的示意性断面图。该图是沿着穿过图2中的像素100a、100b和像素100c的直线的像素阵列单元10的断面图并且是示出了像素100a、100b和100c的配置示例的图。各个像素100都包括半导体基板110、布线区域120、分离部140、分离部保护膜150、遮光膜170、滤色器180和片上透镜190。另外，除分离部保护膜150、遮光膜170、滤色器180和片上透镜190之外，像素100a、100b和100c可以具有相同的配置。
[0059]
半导体基板110是其上布置有像素100的诸如光电转换单元和像素电路等的元件的扩散区域的半导体基板。诸如光电转换单元等的元件布置在形成在半导体基板110中的阱区域中。为了方便起见，假设图中的半导体基板110形成在p型阱区域中。通过在p型阱区域中形成n型半导体区域，可以布置元件的扩散区域。在图中，将光电转换单元101作为示例示出。图中的光电转换单元101由n型半导体区域111构成。具体地，由n型半导体区域111和其周围的p型阱区域之间的pn结构成的光电二极管对应于光电转换单元101。
[0060]
布线区域120是其中形成有布置在半导体基板110的前表面侧并将信号传输到形成在半导体基板110上的元件的布线的区域。图中的布线区域120包括布线层122和绝缘层121。布线层122是将信号传输到元件等的布线。布线层122可以由诸如铜(cu)、钨(w)等金属构成。绝缘层121使布线层122绝缘。绝缘层121可以由诸如氧化硅(sio2)或氮化硅(sin)等绝缘材料构成。
[0061]
分离部140布置在各个像素100的边界处的半导体基板110上以使像素100彼此分离。图中的分离部140形成为围绕各个像素100的半导体基板110的形状并且使像素100彼此电分离。分离部140使光电转换单元101彼此分离。这使得可以防止来自相邻像素100的光电转换单元101的电荷流入并且减少噪声的产生。进一步地，分离部140还可以防止来自相邻像素100的光的入射。图中的分离部140可以布置在形成在半导体基板110中的凹槽状的开口部119中。开口部119表示形成为形成在半导体基板110的背面侧并且其底部到达半导体基板110的前表面侧附近的形状的示例。
[0062]
分离部140可以由绝缘材料构成。例如，它可以由无机材料(如sio2、sin或含碳(c)的氧化硅(sioc)等)或有机材料(如树脂等)构成。通过在半导体基板110的背面侧形成的开口部119中布置绝缘材料，可以形成分离部140。当布置绝缘材料时，可以在分离部140的中央部分中形成空隙149。在用分离部140的材料膜填充开口部119之前，用分离部140的材料膜封闭开口部119，以便可以形成空隙149。由于空隙149具有较低的相对介电常数，因此入射光可以在与分离部140的材料膜的界面处被反射。因此，可以进一步地减少混色的发生。
[0063]
进一步地，分离部140也可以由金属构成，如钨(w)、铝(al)、钛(ti)、钴(co)、钌(ru)或铱(ir)。另外，分离部140也可以由半导体材料构成，如多晶硅。
[0064]
进一步地，固定电荷膜131和绝缘膜132(未示出)可以布置在包括开口部119的半导体基板110的背面侧。固定电荷膜131是由具有负固定电荷的电介质构成的膜。通过布置固定电荷膜131，可以减小在半导体基板110的界面附近形成的陷阱能级的影响。对于固定电荷膜131，例如，可以使用氧化铪(hfo2)膜。绝缘膜132是使半导体基板110的背面侧绝缘的膜。另外，绝缘膜132保护半导体基板110的背面侧。绝缘膜132可以由诸如sio2或sin等绝缘材料构成。另外，保护膜141进一步地布置在图中的各个像素100上。保护膜141是由分离部140的材料构成的膜。
[0065]
滤色器180是透射入射光中的具有预定波长的入射光的光学滤波器。对于滤色器180，例如，可以使用透射红色光、绿色光或蓝色光的滤色器。与这三种波长中的任一种相对应的滤色器180可以布置在各个像素100上。
[0066]
片上透镜190是会聚入射光的透镜。片上透镜190形成为半球形并且将入射光会聚到光电转换单元101上。片上透镜190可以由诸如sin等无机材料或诸如丙烯酸树脂等有机材料等构成。另外，在构成片上透镜190的半球形透镜部分下方的下层区域构成保护各个像素100的背面的保护膜。使其上形成有片上透镜190的保护膜的表面进一步地平坦化。
[0067]
遮光膜170遮蔽入射光。遮光膜170布置在半导体基板110的背面侧的各个像素100的边界附近并且遮蔽入射光。图中的遮光膜170布置在滤色器180下方的下层中。如图中示出的，多个像素在像素阵列单元10中彼此相邻布置。遮光膜170遮蔽倾斜入射到像素100上并且透过相邻像素100的不同类型的滤色器180的入射光。因此，可以减少混色的发生。例如，遮光膜170可以由金属构成，如w、al、ti、co、ru或ir。
[0068]
遮光膜170、滤色器180和片上透镜190布置在根据像素阵列单元10中的像素100的位置偏移的位置处。如上面描述的，来自被摄体的入射光倾斜入射到像素阵列单元10的外周边缘部分处的像素100上。为了将倾斜的入射光会聚到光电转换单元上，将滤色器180和片上透镜190布置成向像素阵列单元10的中央部分偏移。类似地，也将遮光膜170布置成向像素阵列单元10的中央部分偏移。这是为了防止由偏移布置的片上透镜190会聚的入射光被遮蔽。在像素100上的入射角随着距拍摄透镜的光轴的距离而增大。通常，拍摄透镜的光轴布置在像素阵列单元10的中央部分处。为此，在像素阵列单元10的中央部分处的像素100上入射角基本上为0，并且随着像素100向像素阵列单元10的外周边缘部分接近，入射角增大。
[0069]
遮光膜170、滤色器180和片上透镜190布置在根据入射角偏移的位置处。图中的像素100a、100b和100c表示这种状态。像素100a的滤色器180a和片上透镜190a布置在像素100a的中央部分中。像素100b的滤色器180b和片上透镜190b布置成在图中向左偏移。像素
100c的滤色器180c和片上透镜190c布置成在图中向右偏移。将根据入射光的入射角使滤色器180等偏移的处理称为瞳孔校正。像素100a的遮光膜170a布置在像素的边界处，像素100b的遮光膜170b布置在从像素的边界向图中左边偏移的位置处，并且像素100c的遮光膜170c布置在从像素的边界向图中右边偏移的位置处。如上面描述的，对于瞳孔校正，在像素阵列单元10的外周边缘部分处的像素100b和100c中，遮光膜170布置在与分离部140分离的位置处。
[0070]
分离部保护膜150与分离部140相邻布置并保护分离部140。图中的分离部保护膜150布置在半导体基板110的背面侧并且经由上面提到的保护膜141与分离部140相邻布置。如上面描述的，分离部140布置在形成在半导体基板中的开口部119中。由于开口部119而使得半导体基板110的强度降低。当在成像元件1的制造过程等中将应力施加到开口部119上时，在开口部119的底部处的半导体基板110中可能形成裂纹。另外，在分离部140的底部处可能出现裂纹。当如上面描述的，在分离部140中形成空隙149时，在空隙149的端部处的分离部140中很可能出现裂纹。这种裂纹变成半导体基板110中的缺陷并引起暗电流。
[0071]
因此，分离部保护膜150布置成减小开口部119的扩大并减小在分离部140的底部上的应力集中。因此，可以提高分离部140的强度，并且可以防止分离部140的损坏。分离部保护膜150可以由绝缘材料构成。例如，分离部保护膜150可以由诸如sio2或sin等硅化合物构成。另外，例如，分离部保护膜150可以由树脂构成。图中的分离部保护膜150表示由sio2构成的示例。进一步地，优选地，分离部保护膜150配置成具有10nm以上的膜厚度。这使得分离部140的强度可以进一步地提高。分离部保护膜150可以与遮光膜170相邻布置。
[0072]
[分离部保护膜的配置]
[0073]
图4是示出了根据本公开的第一实施方案的分离部保护膜的配置示例的图。该图是示出了分离部保护膜150的配置示例的断面图并且是图3中描述的像素100的边界部分的放大图。图中的a表示像素100a的配置示例，图中的b表示像素100b的配置示例。
[0074]
如上面描述的，分离部140布置在形成在半导体基板110的背面侧的开口部119中。固定电荷膜131和绝缘膜132层叠并布置在半导体基板110的背面侧。固定电荷膜131和绝缘膜132也布置在开口部119中。分离部140与绝缘膜132相邻布置。进一步地，保护膜141布置在半导体基板110的背面侧。保护膜141可以由用与分离部140相同的材料构成的膜构成并且可以与分离部140同时形成。在分离部140的中央部分中形成空隙149。另外，可以省略绝缘膜132和保护膜141中的任何一个。
[0075]
在图的a中，滤色器180和片上透镜190布置在像素100a的中央部分处。遮光膜170a布置在像素100a的边界处。为此，遮光膜170a与分离部140相邻布置。分离部保护膜150a可以形成为包括遮光膜170a的形状。可以通过用分离部保护膜150a覆盖遮光膜170a来保护遮光膜170a。
[0076]
在图的b中，滤色器180和片上透镜190布置在从像素100b的中央部分向图中的右方向偏移的位置处。遮光膜170b位于像素100b的边界附近并且布置在从边界向图中的右方向偏移的位置处。为此，遮光膜170b布置在分离部140附近。分离部保护膜150b可以与分离部140相邻布置并且可以与遮光膜170b相邻布置。在图的b中，分离部保护膜150b可以形成为延伸至与遮光膜170b相邻的位置的形状。进一步地，与图的a类似，分离部保护膜150b可以形成为包括遮光膜170b的形状。
[0077]
另外，图3中描述的像素100c可以形成为其中该图中的b的像素100b的左右侧反转的形状。
[0078]
[分离部保护膜的效果]
[0079]
图5是示出了根据本公开的实施方案的比较例的分离部的配置的图。作为比较例，该图是示出了其中省略了分离部保护膜150的像素100b的分离部的配置的图。如上面描述的，由于遮光膜170b布置在从像素100b的边界偏移的位置处，因此其布置在与分离部140分离的位置处。没有布置封闭分离部140的开口部119的构件，因此，当施加使得开口部119扩大的应力时，在与空隙149的底部相邻的分离部140等中出现裂纹。图中的裂纹148示出了这种状态。在裂纹148的端部附近的半导体基板110中形成缺陷并且暗电流增加。通过布置分离部保护膜150，可以防止在开口部119上的应力集中并且防止出现裂纹148等。
[0080]
[遮光膜和分离部保护膜的配置]
[0081]
图6是示出了根据本公开的第一实施方案的像素的配置示例的平面图。该图是示出了遮光膜170和分离部保护膜150的配置示例的平面图。图中的a表示像素100a的遮光膜170等的配置示例，图中的b表示图2中描述的像素100d的配置示例。在图中，点阴影区域表示分离部140的区域。网格阴影区域表示遮光膜170的区域。虚线区域表示分离部保护膜150的区域。
[0082]
在图中，遮光膜170可以在像素100的角和边处形成为不同的形状。图中的遮光膜171和172表示像素100的角和边附近的遮光膜170。遮光膜171和172表示在平面图中形成为正方形和矩形形状的示例。遮光膜171可以形成为在平面图中具有比遮光膜172宽的宽度的矩形形状。例如，遮光膜171可以配置成具有比像素100的角处的分离部140宽的尺寸。
[0083]
进一步地，分离部保护膜150也可以在像素100的角和边处形成为不同的形状。图中的分离部保护膜151和152表示像素100的角和边附近的分离部保护膜150。与上面描述的遮光膜170类似，分离部保护膜151和152表示在平面图中形成为正方形和矩形形状的示例。
[0084]
遮光膜171a和172a布置在图的a中的像素100a上。它们布置在像素100a的边界处并且与分离部140相邻布置。分离部保护膜151a和152a形成为用于分别覆盖遮光膜171a和172a的形状。
[0085]
遮光膜171d和172d布置在图的b中的像素100d上。它们布置成相对于像素100d的边界沿该图的左上方向偏移。分离部保护膜151d和152d形成为其中其各自的端部延伸至覆盖遮光膜171d和172d的形状。
[0086]
[成像元件的制造方法]
[0087]
图7和图8是示出了根据本公开的第一实施方案的成像元件的制造方法的图。图7和图8是示出了成像元件1的制造过程的图。另外，图7和图8是像素100b的部分的放大图。将通过以像素100b作为示例来描述成像元件1的制造过程。
[0088]
首先，在半导体基板110上形成阱区域、半导体区域(半导体区域111)等，并在半导体基板110的前表面侧形成布线区域120。接下来，将半导体基板110的顶部和底部倒置，并研磨半导体基板110的背面侧以减小厚度。接下来，在半导体基板110的背面侧形成开口部119(图7中的a)。这可以通过对半导体基板110的背面侧进行干法刻蚀来完成。
[0089]
接下来，在包括开口部119的半导体基板110的背面侧布置固定电荷膜131(图7中的b)。例如，这可以通过化学气相沉积(cvd)来完成。
[0090]
接下来，形成绝缘膜132并将其层叠在固定电荷膜131上(图7中的c)。例如，这可以通过cvd来完成。
[0091]
接下来，在开口部119中布置分离部140(图7中的d)。例如，这可以通过在包括开口部119的半导体基板110的背面侧布置sio2膜来完成。例如，sio2膜的布置可以通过cvd来进行。此时，在分离部140的中央部分中形成空隙149。进一步地，在半导体基板110的背面侧布置保护膜141。
[0092]
在半导体基板110的背面侧布置遮光膜170的材料膜301(图8中的e)。例如，这可以通过使用cvd等形成w膜来完成。
[0093]
接下来，通过蚀刻材料膜301来形成遮光膜170(图8中的f)。此时，遮光膜170偏移布置以用于瞳孔校正。
[0094]
接下来，在半导体基板110的背面侧布置分离部保护膜150的材料膜302(图8中的g)。例如，这可以通过使用cvd等形成sio2膜并使其表面平坦化来完成。另外，例如，可以通过化学机械抛光(cmp)使sio2膜平坦化。
[0095]
接下来，蚀刻材料膜302以形成分离部保护膜150(图8中的h)。
[0096]
然后，可以通过依次布置滤色器180和片上透镜190来制造成像元件1。
[0097]
[变形例]
[0098]
图9是示出了根据本公开的第一实施方案的变形例的像素的配置的平面图。与图6类似，该图是示出了遮光膜170和分离部保护膜150的配置示例的平面图。瞳孔校正的方法与图6中的遮光膜170不同。该图是示出了像素100d的配置示例的图。
[0099]
图中的a示出了对遮光膜171d和172d中的遮光膜172d进行瞳孔校正的配置。布置在像素100d的边上的遮光膜172d布置成沿图的左上方向偏移。另一方面，图中的b示出了对遮光膜171d和172d中的遮光膜171d进行瞳孔校正的配置。布置在像素100d的角处的遮光膜171d布置成沿图的左上方向偏移。
[0100]
在任一情况下，分离部保护膜151d和152d都可以形成为其中它们与分离部140相邻布置并包括遮光膜171和172的形状。
[0101]
如上面描述的，在本公开的第一实施方案的成像元件1中，分离部保护膜150与布置在像素100的边界处的分离部140相邻布置，以便可以提高分离部140的强度。因此，可以提高成像元件1的强度。
[0102]
《2.第二实施方案》
[0103]
在上面描述的第一实施方案的成像元件1中，已经布置了具有围绕像素100的形状的分离部保护膜150。另一方面，本公开的第二实施方案的成像元件1与上面提到的第一实施方案的不同之处在于省略了分离部保护膜150的在像素100的角和边处的任意部分。
[0104]
[分离部保护膜的配置]
[0105]
图10是示出了根据本公开的第二实施方案的像素的配置示例的平面图。与图6类似，该图是示出了遮光膜170和分离部保护膜150的配置示例的平面图。其与图6中的像素100的不同之处在于分离部保护膜150布置在像素100的角或边处。
[0106]
该图是示出了像素100a的配置示例的图。图中的a表示布置在像素100a的角附近的分离部保护膜150。该图的a中的分离部保护膜150形成为包括遮光膜171a的形状。
[0107]
图中的b表示布置在像素100a的边附近的分离部保护膜150。该图的b中的分离部
保护膜150形成为包括遮光膜172a的形状。
[0108]
如上面描述的，在图中的像素100中，省略了像素100的角和边中任意一者附近的分离部保护膜150。
[0109]
由于成像元件1的其他配置与本公开的第一实施方案中描述的成像元件1的那些配置相同，因此将省略其描述。
[0110]
如上面描述的，在本公开的第二实施方案的成像元件1中，省略了像素100的角和边中任意一者附近的分离部保护膜150。因此，可以简化像素100的配置。
[0111]
《3.第三实施方案》
[0112]
上面描述的第一实施方案的成像元件1使用由绝缘材料构成的分离部保护膜150。另一方面，本公开的第三实施方案的成像元件1与上面提到的第一实施方案的不同之处在于使用由金属构成的分离部保护膜150。
[0113]
[分离部保护膜的配置]
[0114]
图11是示出了根据本公开的第三实施方案的分离部保护膜的配置示例的图。与图4类似，该图是示出了分离部保护膜150的配置示例的断面图。其与图4中的分离部保护膜150的不同之处在于布置了由金属构成的分离部保护膜150。
[0115]
图中的分离部保护膜150可以由与遮光膜170相同的材料构成。具体地，例如，图中的分离部保护膜150可以由诸如w、al、ti、co、ru或ir等金属构成。进一步地，与遮光膜170类似，由sio2等构成的保护膜可以布置在分离部保护膜150的前表面上。
[0116]
另外，在图中的像素100中，在半导体基板110的背面侧布置分离部保护膜150之后，布置遮光膜170。具体地，通过与遮光膜170的形成过程相同的过程，在半导体基板110的背面侧形成分离部保护膜150。接下来，在分离部保护膜150上布置保护膜。接下来，可以通过在像素100的边界处布置遮光膜170来形成。
[0117]
图中的a是示出了像素100a的配置示例的图。分离部保护膜150a和遮光膜170a布置在它们重叠的位置处。即，遮光膜170a层叠在分离部保护膜150a上。
[0118]
图中的b是示出了像素100b的配置示例的图。由于瞳孔校正，使得遮光膜170b偏移布置并布置在其不与分离部保护膜150重叠的位置处。为此，分离部保护膜150b和遮光膜170b布置成在同一层中彼此相邻。
[0119]
[分离部保护膜的其他配置]
[0120]
图12是示出了根据本公开的第三实施方案的分离部保护膜的其他配置示例的图。图中的分离部保护膜150示出了与遮光膜170一体形成的示例。
[0121]
在图的a中的像素100a中，可以省略遮光膜170。在图的b中的像素100b中，遮光膜170b和分离部保护膜150b一体形成。即，在该图的b中，遮光膜170b和分离部保护膜150b形成为其中图11的b中的遮光膜170b和分离部保护膜150b彼此连接的形状。遮光膜170b和分离部保护膜150b可以同时形成，并且可以简化成像元件1的制造过程。
[0122]
由于成像元件1的其他配置与本公开的第一实施方案中描述的成像元件1的那些配置相同，因此将省略其描述。
[0123]
如上面描述的，在本公开的第三实施方案的成像元件1中，通过布置由金属构成的分离部保护膜150，可以提高成像元件1的强度。
[0124]
《4.第四实施方案》
[0125]
在上面描述的第一实施方案的成像元件1中，布置了其端部到达半导体基板110的前表面侧附近的分离部140。另一方面，本公开的第四实施方案的成像元件1与上面提到的第一实施方案的不同之处在于布置有具有贯穿半导体基板110的形状的分离部140。
[0126]
[像素的配置]
[0127]
图13是示出了根据本公开的第四实施方案的像素的配置示例的图。与图3类似，该图是示出了像素100的配置示例的断面图。其与图3中的像素100的不同之处在于分离部140形成为贯穿半导体基板110的形状。
[0128]
如上面描述的，图中的分离部140形成为贯穿半导体基板110的形状。图中的开口部119形成为贯穿半导体基板110的形状。分离部140布置在开口部119中。由于分离部140配置成贯穿半导体基板110，因此可以进一步地减少来自相邻像素100的光电转换单元101的电荷流入，并且可以进一步地减少噪声的产生。另外，开口部119可以从半导体基板的背面侧形成。进一步地，开口部119也可以从半导体基板110的前表面侧形成。在这种情况下，在布置布线区域120之前，对半导体基板110的前表面侧进行蚀刻以形成开口部119。
[0129]
即使当布置这种分离部140时，也可以通过布置分离部保护膜150来提高像素100的强度。
[0130]
由于成像元件1的其他配置与本公开的第一实施方案中描述的成像元件1的那些配置相同，因此将省略其描述。
[0131]
如上面描述的，在本公开的第四实施方案的成像元件1中，即使在布置了具有贯穿半导体基板110的形状的分离部140的情况下，也可以通过布置分离部保护膜150来提高成像元件1的强度。
[0132]
《5.相机的应用例》
[0133]
根据本公开的技术(本技术)可以适用于各种产品。例如，本技术可以实施为安装在诸如相机等成像装置上的成像元件。
[0134]
图14是示出了作为可以应用本技术的成像元件的示例的相机的示意性配置示例的框图。图中的相机1000包括透镜1001、成像元件1002、成像控制单元1003、透镜驱动单元1004、图象处理单元1005、操作输入单元1006、帧存储器1007、显示单元1008和记录单元1009。
[0135]
透镜1001是相机1000的拍摄透镜。透镜1001会聚来自被摄体的光，使得光入射到后面将描述的成像元件1002上，并形成被摄体的图像。
[0136]
成像元件1002是对由透镜1001会聚的来自被摄体的光进行成像的半导体元件。成像元件1002生成与照射光相对应的模拟图像信号，将其转换成数字图像信号，并输出信号。
[0137]
成像控制单元1003控制成像元件1002的成像。成像控制单元1003通过生成控制信号并将控制信号输出到成像元件1002来控制成像元件1002。另外，成像控制单元1003可以基于从成像元件1002输出的图像信号在相机1000中进行自动对焦。这里，自动对焦是检测透镜1001的焦点位置并自动调整焦点位置的系统。对于自动对焦，可以使用以下方法：通过用布置在成像元件1002中的相位差像素来检测像面相位差来检测焦点位置(像面相位差自动对焦)。另外，也可以应用检测图像的对比度最大的位置作为焦点位置的方法(对比度自动对焦)。成像控制单元1003基于检测到的焦点位置经由透镜驱动单元1004调整透镜1001的位置并进行自动对焦。另外，例如，成像控制单元1003可以由安装有固件的数字信号处理
器(dsp)构成。
[0138]
透镜驱动单元1004基于成像控制单元1003的控制来驱动透镜1001。透镜驱动单元1004可以通过使用内置的马达改变透镜1001的位置来驱动透镜1001。
[0139]
图象处理单元1005处理由成像元件1002生成的图像信号。例如，该处理包括用于生成与每个像素的红色、绿色和蓝色相对应的图像信号中的颜色不足的图像信号的去马赛克、用于除去图像信号中的噪声的降噪、图像信号编码等。例如，图象处理单元1005可以由安装有固件的微型计算机构成。
[0140]
操作输入单元1006接收来自相机1000的使用者的操作输入。例如，按钮或触摸面板可以用作操作输入单元1006。将由操作输入单元1006接收的操作输入传输到成像控制单元1003和图象处理单元1005。此后，例如，启动与该操作输入相对应的处理，如被摄体的成像的处理。
[0141]
帧存储器1007是存储作为与一个画面相对应的图像信号的帧的存储器。帧存储器1007由图象处理单元1005来控制并在图像处理期间保持帧。
[0142]
显示单元1008显示由图象处理单元1005处理过的图像。例如，对于显示单元1008，可以使用液晶面板。
[0143]
记录单元1009记录由图象处理单元1005处理过的图像。例如，对于记录单元1009，可以使用存储卡或硬盘。
[0144]
上面描述了可以应用本公开的相机。本技术可以应用于上面描述的构成元件中的成像元件1002。具体地，参照图1描述的成像元件1可以应用于成像元件1002。通过将成像元件1应用到成像元件1002，可以提高成像元件1002的强度。另外，图象处理单元1005是权利要求书中描述的处理电路的示例。相机1000是权利要求书中描述的成像装置的示例。
[0145]
进一步地，第二实施方案的像素100的配置可以与其他配置组合。具体地，图10中的分离部保护膜150可以适用于图11、图12和图13中的像素100。
[0146]
另外，第三实施方案的像素100的配置可以与其他配置组合。具体地，图11和图12中的分离部保护膜150可以适用于图10和图13中的像素100。
[0147]
另外，第四实施方案的像素100的配置可以与其他配置组合。具体地，图13中的分离部140可以适用于图10至图12中的像素100。
[0148]
最后，上面描述的每个实施方案的描述是本公开的示例，并且本公开不限于上面描述的实施方案。为此，不用说，除上面描述的实施方案之外，在不偏离本公开的技术构思的范围内，根据设计等可以进行各种变更。
[0149]
另外，本说明书中描述的效果仅仅是示例并且不受限制。也可以获得其他效果。
[0150]
另外，上面描述的实施方案中的附图是示意性的，并且各部分的尺寸的比率等未必与实际情况一致。另外，附图当然包括图与图之间尺寸关系和比率不同的部分。
[0151]
进一步地，本技术也可以具有以下配置。
[0152]
(1)一种成像元件，包括：
[0153]
多个像素，其包括形成在半导体基板上并对入射光进行光电转换的光电转换单元；
[0154]
分离部，其布置在所述多个像素的边界处并使所述光电转换单元彼此分离；
[0155]
遮光膜，其布置在所述多个像素的所述边界附近并遮蔽所述入射光；和
[0156]
分离部保护膜，其与所述分离部相邻布置并保护所述分离部。
[0157]
(2)根据上述(1)所述的成像元件，其中所述分离部布置在形成在所述半导体基板中的开口部中。
[0158]
(3)根据上述(2)所述的成像元件，其中所述分离部包括布置在所述开口部中的绝缘材料。
[0159]
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的成像元件，其中在所述分离部保护膜中设置有空隙。
[0160]
(5)根据上述(1)至(4)中任一项所述的成像元件，进一步地包括滤色器，所述滤色器布置在所述多个像素中并透射所述入射光中具有预定波长的入射光。
[0161]
(6)根据上述(1)至(5)中任一项所述的成像元件，进一步地包括片上透镜，所述片上透镜布置在所述多个像素中并将所述入射光会聚在所述光电转换单元上。
[0162]
(7)根据上述(1)至(6)中任一项所述的成像元件，其中所述遮光膜布置在根据所述入射光的入射角偏移的位置处。
[0163]
(8)根据上述(1)至(7)中任一项所述的成像元件，其中所述分离部保护膜与所述遮光膜相邻布置。
[0164]
(9)根据上述(8)所述的成像元件，其中所述遮光膜布置成与所述分离部保护膜重叠。
[0165]
(10)根据上述(1)至(9)中任一项所述的成像元件，其中所述像素在平面图中形成为矩形形状。
[0166]
(11)根据上述(10)所述的成像元件，其中所述分离部保护膜布置在所述矩形形状的边附近。
[0167]
(12)根据上述(10)所述的成像元件，其中所述分离部保护膜布置在所述矩形形状的角附近。
[0168]
(13)根据上述(1)至(12)中任一项所述的成像元件，其中所述分离部保护膜由绝缘材料构成。
[0169]
(14)根据上述(13)所述的成像元件，其中所述分离部保护膜由硅化合物构成。
[0170]
(15)根据上述(13)所述的成像元件，其中所述分离部保护膜由树脂构成。
[0171]
(16)根据上述(1)至(15)中任一项所述的成像元件，其中所述分离部保护膜由金属构成。
[0172]
(17)一种成像装置，包括：
[0173]
多个像素，其包括形成在半导体基板上并对入射光进行光电转换的光电转换单元；
[0174]
分离部，其布置在所述多个像素的边界处并使所述光电转换单元彼此分离；
[0175]
遮光膜，其布置在所述多个像素的所述边界附近并遮蔽所述入射光；
[0176]
分离部保护膜，其与所述分离部相邻布置并保护所述分离部；和
[0177]
处理电路，其处理基于所述光电转换生成的图像信号。
[0178]
[附图标记列表]
[0179]
1，1002成像元件
[0180]
10像素阵列单元
[0181]
30列信号处理单元
[0182]
100，100a，100b，100c，100d像素
[0183]
101光电转换单元
[0184]
119开口部
[0185]
132绝缘膜
[0186]
140分离部
[0187]
141保护膜
[0188]
149空隙
[0189]
150，150a，150b，150c，150d，151，151a，151d，152a，152d分离部保护膜
[0190]
170，170a，170b，170c，170d，171，171a，171d，172，172a，172d遮光膜
[0191]
180，180a，180b，180c滤色器
[0192]
190，190a，190b，190c片上透镜
[0193]
1000相机
[0194]
1005图象处理单元