图像拾取元件和图像拾取装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本技术涉及一种图像拾取元件和图像拾取装置。更具体地，本技术涉及一种具有焦点检测功能的图像拾取元件和包括该图像拾取元件的图像拾取装置。
【背景技术】
[0002]近年来，使用了包括具有相位差检测方式的焦点检测功能的图像拾取元件(固态图像拾取元件)的半导体成像装置(图像拾取装置)。在相位差检测方式中，利用其中在传感器的各像素中设置有片上透镜的二维传感器进行光瞳分割方式的焦点检测。
[0003]在这种图像拾取装置中，研发了满足图像拾取用的像素(图像拾取像素)和焦点检测用的像素(像面相位差像素)所必需的受光特性的技术。例如，在PTL I中，公开了一种其中在光入射侧的硅基板的背面设置由非透明导电材料形成的元件隔离层以提高光瞳分割性能和感度的图像拾取装置。
[0004]另外，例如，在PTL2中，公开了一种其中片上透镜的高度对于图像拾取像素和焦点检测像素的每个是变化的以调节各像素中的聚光位置的图像拾取装置。
[0005]此外，例如，在PTL 3中，公开了一种其中在图像拾取像素的光电转换部和片上透镜之间设置光波导以满足具有相同透镜形状的图像拾取像素和焦点检测像素所必需的受光特性的图像拾取装置。
[0006]引用文献列表
[0007]专利文献
[0008]PTL 1:日本未审查专利申请公开N0.2012-84816
[0009]PTL 2:日本未审查专利申请公开N0.2007-281296
[0010]PTL 3:日本未审查专利申请公开N0.2011-29932
【发明内容】
[0011]然而，在片上透镜的形状对于图像拾取像素和焦点检测像素的每个而改变的情况下或在设置元件隔离层或光波导的情况下，可能增大成本和制造步骤的数量。另外，特别地，在由硅基板的背面检测光的背面照射型图像拾取装置中，为了抑制混色，在受光侧的部件可以优选形成为具有小的厚度(高度减小)。然而，在这种情况下，入射光的聚光位置位于硅基板侧。因此，不能获得在焦点检测像素中的足够的自动对焦特性(AF特性)。
[0012]因此，希望提供一种适于以简单结构实现图像拾取像素的像素特性和像面相位差像素的AF特性的图像拾取元件和图像拾取装置。
[0013]根据本技术实施方案的图像拾取元件包含包括受光部和集光部的第一像素和第二像素，所述受光部包括光电转换元件，所述集光部将入射光朝向所述受光部聚集，第一像素和第二像素彼此相邻并且在所述受光部的受光面上均具有台阶部。所述台阶部的壁面的至少一部分覆盖有第一遮光部。
[0014]所述集光部可以包括作为光学功能层的透镜，并且第一像素的集光部的透镜可以具有与第二像素的集光部的透镜相同的形状。
[0015]第一像素的集光部的透镜可以对向于第一像素的受光部，并且第二像素的集光部的透镜可以对向于第二像素的受光部。
[0016]所述台阶部的壁面可以是垂直的。
[0017]第二像素可以在所述受光部和所述集光部之间包括遮挡所述受光面的一部分的第二遮光部。
[0018]第一像素和第二像素可以包括在彼此相邻的第一像素和第二像素之间的第三遮光部。
[0019]第一遮光部、第二遮光部和第三遮光部可以由相同的材料形成。
[0020]第一像素的入射光可以聚集在所述受光部的受光面附近。
[0021]第二像素的入射光可以聚集在与第二遮光部的深度位置相同的深度位置。
[0022]所述台阶部可以填充有有机膜。
[0023]所述有机膜可以由聚酰亚胺树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯树脂和环氧树脂中的一种形成。
[0024]第一像素和第二像素可以在所述受光部和所述集光部之间均包括固定电荷膜。
[0025]第一像素和第二像素可以包括在彼此相邻的第一像素和第二像素之间的沟槽，并且所述固定电荷膜可以沿着所述沟槽的壁面和底面设置。
[0026]所述沟槽可以填充有绝缘材料。
[0027]所述沟槽可以填充有绝缘材料与第一遮光部、第二遮光部和第三遮光部中的一个。
[0028]包括配线层的驱动部可以设置在所述集光部和所述受光部之间，并且所述配线层可以兼用作第一遮光部、第二遮光部和第三遮光部。
[0029]所述集光部可以包括红色、绿色、蓝色或白色的滤色片，并且第二像素的集光部可以包括绿色或白色的滤色片。
[0030]在所述台阶部上可以设置有内透镜。
[0031 ] 所述内透镜可以是具有向上凸的结构或向下凸的结构的内透镜或者矩形内透镜。
[0032]根据本技术的实施方案的图像拾取装置包括图像拾取元件。所述图像拾取元件包含包括受光部和集光部的第一像素和第二像素，所述受光部包括光电转换元件，所述集光部将入射光朝向所述受光部聚集，第一像素和第二像素彼此相邻并且在所述受光部的受光面上均具有台阶部。所述台阶部的壁面的至少一部分覆盖有第一遮光部。
[0033]根据本技术实施方案的图像拾取元件包含包括受光部和集光部的第一像素和第二像素，所述受光部包括光电转换元件，所述集光部将入射光朝向所述受光部聚集，第一像素和第二像素彼此相邻并且在所述受光部的受光面上均具有台阶部，其中所述台阶部的壁面的至少一部分覆盖有第一遮光部。
[0034]在根据本技术实施方案的图像拾取装置中，设置有上述根据本技术实施方案的图像拾取元件。
[0035]根据本技术的实施方案，可以在减少来自相邻像素的斜入射光的同时将入射光聚集在适于图像拾取像素和像面相位差像素的每个的位置。此外，可以以简单结构实现图像拾取像素的像素特性和像面相位差像素的AF特性。
[0036]需要指出的是，这里所述的效果不是限制性的。本技术实现的效果可以是本公开所述效果的一种或多种。
【附图说明】
[0037]图1是示出根据本公开第一实施方案的图像传感器的一个例子的断面图。
[0038]图2是图1所示的图像传感器的平面图。
[0039]图3是示出图1所示的图像传感器的详细结构的断面图。
[0040]图4是示出根据本公开第一实施方案的图像传感器的另一种配置结构的平面图。
[0041]图5是图4所示的图像传感器的断面图。
[0042]图6是示出图1所示的受光部的周边电路构成的方框图。
[0043]图7A是示出作为比较例的图像传感器和入射光的断面示意图。
[0044]图7B是示出图7A所示的图像传感器中入射角和受光效率之间的关系的特性图。
[0045]图8A是示出图1所示的图像传感器和入射光的断面示意图。
[0046]图8B是示出图8A所示的图像传感器中入射角和受光效率之间的关系的特性图。
[0047]图9是根据变形例I的图像传感器的断面图。
[0048]图10是根据变形例2的图像传感器的断面图。
[0049]图11是示出根据本公开第二实施方案的图像传感器的一个例子的断面图。
[0050]图12是示出根据本公开第二实施方案的图像传感器的另一个例子的断面图。
[0051]图13是示出根据本公开第二实施方案的图像传感器的另一个例子的断面图。
[0052]图14是示出根据本公开第三实施方案的图像传感器的一个例子的断面图。
[0053]图15是示出根据本公开第三实施方案的图像传感器的一个例子的断面图。
[0054]图16是示出根据本公开第三实施方案的图像传感器的一个例子的断面图。
[0055]图17是示出根据本公开第三实施方案的图像传感器的一个例子的断面图。
[0056]图18是示出根据本公开第三实施方案的图像传感器的一个例子的断面图。
[0057]图19是用于说明根据本公开第三实施方案的图像传感器的制造的图。
[0058]图20是用于说明根据本公开第三实施方案的图像传感器的制造的图。
[0059]图21是用于说明根据本公开第三实施方案的图像传感器的制造的图。
[0060]图22是示出根据应用例I (图像拾取装置)的整体构成的功能方框图。
[0061]图23是示出根据应用例2 (胶囊型内窥镜相机)的整体构成的功能方框图。
[0062]图24是示出根据内窥镜相机的另一个例子(插入型内窥镜相机)的整体构成的功能方框图。
[0063]图25是示出根据应用例3 (视觉芯片)的整体构成的功能方框图。
【具体实施方式】
[0064]以下，参照附图详细说明本公开的一些实施方案。需要指出的是，按以下顺序进行说明。
[0065]1.第一实施方案(背面照射型图像传感器；其中在第一像素和第二像素之间设置有台阶部并且在台阶部的侧壁上设置有第一遮光部的例子)
[0066]2.变形例I (其中在像素之间设置有沟槽并且沟槽中填充有绝缘材料的例子)
[0067]3.变形例2 (其中在像素之间设置有沟槽并且沟槽中填充有绝缘材料和遮光部的例子)
[0068]4.第二实施方案(表面照射型图像传感器；其中第一遮光部由配线层形成的例子)
[0069]5.第三实施方案(背面照射型图像传感器；其中在第一像素和第二像素之间设置有台阶部、在台阶部的侧壁上设置有第一遮光部并且还设置有内透镜的例子)
[0070]6.应用例(电子设备的应用例)
[0071]〈1.第一实施方案〉
[0072]图1示出了根据本公开第一实施方案的图像传感器(图像传感器1A)的断面结构。例如，图像传感器IA可以是背面照射型(背面受光型)固态图像拾取元件(电荷耦合器件(CXD)图像传感器、互补金属氧化半导体(CMOS))，并且在基板21(参照图3)上二维地配置有如图2所示的多个像素2。
[0073]需要指出的是，图1示出了图像传感器沿着图2所示的1-1线的断面结构。像素2包括图像拾取像素2A(第一像素)和像面相位差像素2B (第二像素)。在本实施方案中，在彼此相邻的图像拾取像素2A和像面相位差像素2B之间的受光面20S上设置有台阶部20A，并且台阶部20A的侧壁20B覆盖有遮光膜14A (第一遮光膜)。
[0074]图3示出了像素2 (图像拾取像素2A和像面相位差像素2B)的详细断面结构。图像拾取像素2A和像面相位差像素2B均包含包括光电转换元件(光电二极管23)的受光部20和将入射光朝向受光部20聚集的集光部10。图像拾取像素2A通过光电二极管23对由图像拾取透镜形成的被写体图像进行光电转换以生成图像生成用的信号。
[0075]像面相位差像素2B