(57)【要約】【課題】遮光膜の開口をマイクロレンズの光軸とずらして形成することによって位相差検出画素を構成する固体撮像素子において、位相差検出画素の受光量の増加を図る。【解決手段】固体撮像素子であるＣＣＤイメージセンサ１０は、第１位相差検出画素１２と第２位相差検出画素１３とを有している。各位相差検出画素１２、１３には、下凸半球状に形成された下凸型インナーレンズ３７ｂ、３７ｃが設けられている。第１平坦化層３３の基となるＢＰＳＧ膜に対して等方性のエッチングを行うことにより、半球状に凹んだ凹部をＢＰＳＧ膜に形成し、この上にＳｉＮ膜を製膜してＳｉＮで各凹部を埋めることにより、下凸型インナーレンズ３７ｂ、３７ｃを形成する。こうすれば、各位相差検出画素１２、１３の下凸型インナーレンズ３７ｂ、３７ｃを下凸半球状に適切に形成することができ、各位相差検出画素１２、１３の受光量の増加を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を電荷に変換する光電変換部と、前記光電変換部に向けて光を集光するマイクロレンズと、下凸の半球状に形成され、前記マイクロレンズが集光させた光を前記光電変換部に向けてさらに集光させる下凸型インナーレンズと、前記光電変換部が設けられた半導体基板の表面を覆うように形成されるとともに、前記光電変換部を露呈させる開口が設けられ、前記光電変換部以外の部分に光が入射することを防ぐ遮光膜とを備え、前記マイクロレンズの光軸に対して前記開口の中心を所定の方向にずらして形成することにより、前記光電変換部に入射する光の角度に選択性を持たせるようにした位相差検出画素を有する固体撮像素子の製造方法において、
前記半導体基板の表面と略平行な平面を有する平坦化層を前記遮光膜が設けられた前記半導体基板の上に形成するステップと、
前記平面に対してエッチングを行うことにより、前記平坦化層の前記光電変換部に対応する位置に、半球状に凹んだ凹部を形成するステップと、
前記凹部が形成された前記平坦化層の上に透光性の有る材料を製膜し、この材料で前記凹部を埋めることによって前記下凸型インナーレンズを形成するステップとを有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
前記平面に対して等方性のエッチングを行うことにより、半球状に凹んだ前記凹部を前記平坦化層に形成することを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
前記位相差検出画素には、上凸の略半球の前記開口のずれ方向と反対側の一部を切り欠いた形状に形成されるとともに、略半球の状態で前記マイクロレンズと光軸が略一致するように配置され、前記マイクロレンズからの光を受けて前記下凸型インナーレンズに入射させる上凸型インナーレンズが設けられており、
前記下凸型インナーレンズが形成された層の上に、透光性の有る材料からなる材料膜を製膜するステップと、
前記材料膜の上に、上凸の半球状のレジストマスクを形成するステップと、
前記レジストマスクをエッチングすることにより、前記開口のずれ方向と反対側の前記レジストマスクの一部を切り欠くステップと、
前記材料膜に対してエッチングを行い、前記レジストマスクの形状を前記材料膜に転写させることによって前記上凸型インナーレンズを形成するステップとを、さらに有することを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
前記位相差検出画素には、上凸の略半球の中央部分を切り欠いた形状に形成されるとともに、略半球の状態で前記マイクロレンズと光軸が略一致するように配置され、前記マイクロレンズからの光を受けて前記下凸型インナーレンズに入射させる上凸型インナーレンズが設けられており、
前記下凸型インナーレンズが形成された層の上に、透光性の有る材料からなる材料膜を製膜するステップと、
前記材料膜の上に、上凸の半球状のレジストマスクを形成するステップと、
前記レジストマスクをエッチングすることにより、前記レジストマスクの中央部分を切り欠くステップと、
前記材料膜に対してエッチングを行い、前記レジストマスクの形状を前記材料膜に転写させることによって前記上凸型インナーレンズを形成するステップとを、さらに有することを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
前記レジストマスクを形成するステップは、前記材料膜の上にレジストを塗布するステップと、前記レジストを前記上凸型インナーレンズに対応させてパターニングするステップと、約１３０度の温度で熱処理を行ってパターニング後の前記レジストを溶融させ、表面張力によって前記レジストを半球状に成形することにより、上凸の半球状の前記レジストマスクを形成するステップとからなることを特徴とする請求項３又は４記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板の表面を覆うように設けられ、前記半導体基板の表面と略平行な平面と、前記遮光膜の前記開口に対応して形成された開口とを有し、これらによって前記遮光膜を形成するための領域を構成する遮光膜領域形成層を前記半導体基板の上に形成するステップと、
この遮光膜領域形成層の上に前記遮光膜を形成するステップとを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
前記固体撮像素子が、前記マイクロレンズの光軸に対して前記遮光膜の前記開口の中心を所定の方向にずらして形成した第１位相差検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記遮光膜の前記開口の中心を前記第１位相差検出画素と反対の方向にずらして形成した第２位相差検出画素とを有し、複数の前記各位相差検出画素を所定のパターンで配列することによって、位相差方式のオートフォーカスを行えるようにした固体撮像素子であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
前記固体撮像素子が、前記マイクロレンズの光軸に対して前記遮光膜の前記開口の中心を所定の方向にずらして形成した第１位相差検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記遮光膜の前記開口の中心を前記第１位相差検出画素と反対の方向にずらして形成した第２位相差検出画素とを有し、複数の前記第１位相差検出画素を垂直方向に一列に並べて配列するとともに、複数の前記第２位相差検出画素を垂直方向に一列に並べて配列し、これらの各列を交互に並べることにより、一対の視差画像を取得できるようにした単眼３Ｄ撮影用の固体撮像素子であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換部に入射する光の角度に選択性を持たせるようにした位相差検出画素を有する固体撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトダイオード（ＰＤ）の受光面に向けて光を集光させるマイクロレンズの光軸に対し、ＰＤの受光面を露呈させる遮光膜の開口の中心を右方向にずらして形成した第１位相差検出画素と、マイクロレンズの光軸に対し、遮光膜の開口の中心を左方向にずらして形成した第２位相差検出画素とを有し、これらの各位相差検出画素を用いることによって、位相差方式のオートフォーカス（ＡＦ）を行えるようにした固体撮像素子（以下、位相差ＡＦ用固体撮像素子と称す）が、特許文献１などで提案されている。
【０００３】
位相差ＡＦ用固体撮像素子では、遮光膜の開口のずれ方向に応じて、各位相差検出画素が、それぞれ入射する光の角度に選択性を持つ。これにより、位相差ＡＦ用固体撮像素子をデジタルカメラなどの撮像装置に適用した場合、各第１位相差検出画素によって構成される画像と各第２位相差検出画素によって構成される画像とには、デジタルカメラの撮影レンズの合焦状態に応じてずれが生じるようになる。各画像は、遮光膜の開口のずれ方向に応じて左右方向にずれるとともに、焦点が前側にずれているか後側にずれているかによって、ずれ方向の位相が変化する。また、各画像のずれ量は、撮影レンズの焦点のずれ量に対応しており、各画像は、撮影レンズが合焦しているときに一致し、焦点がすれるほど、そのずれ量も大きくなる。従って、位相差ＡＦ用固体撮像素子では、各第１位相差検出画素によって構成される画像と、各第２位相差検出画素によって構成される画像とのずれ量、及びそのずれの方向を検知することで、撮影レンズのフォーカス調整量を求めることができる。
【０００４】
このように、位相差ＡＦ用固体撮像素子を用いた場合には、フォーカスレンズを移動させる必要がないので、コントラスト検出方式のＡＦよりも高速なＡＦを行うことができる。また、コントラスト検出方式のＡＦと同様に、専用のセンサやＡＦ用の固体撮像素子などを設ける必要がないので、コストアップを招くこともない。
【０００５】
上記のように構成された各位相差検出画素には、所定の方向からの光が入射しないため、マイクロレンズが集光させた全方向の光が入射する通常の画素に比べて受光量が低いという問題がある。遮光膜の開口を極力大きく形成すれば、こうした受光量の低下を防ぐことができるが、開口が大きくなって開口の中心とマイクロレンズの光軸とのずれ量が小さくなってしまうと、焦点のずれ量に応じた各画像のずれ量も小さくなってしまい、位相差方式のＡＦの検出精度が低下してしまう。このため、位相差ＡＦ用固体撮像素子では、位相差方式のＡＦの検出精度の低下を招くことなく、各位相差検出画素の受光量の増加を図ることが望まれている。
【０００６】
各位相差検出画素の受光量を増加させる対策の１つとして、特許文献２などで提案されているインナーレンズを各位相差検出画素に設けることが考えられる。各位相差検出画素にインナーレンズを設け、ＰＤに対する光の集光性を高めるようにすれば、位相差方式のＡＦの検出精度の低下を招くことなく、各位相差検出画素の受光量を増加させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２９５９１４２号公報
【特許文献２】特開２００７−３０５６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２には、上凸の半球状に形成されたインナーレンズのみを設ける例が記載されているが、各ＰＤに対する集光性をより高めるためには、これに加えて下凸の半球状に形成されたインナーレンズをさらに設けることが好ましい。しかしながら、従来のインナーレンズの形成方法では、各位相差検出画素に下凸半球状のインナーレンズを適切に形成することができなかった。
【０００９】
下凸半球状のインナーレンズを形成する場合には、まず転送電極や遮光膜などが形成された半導体基板の上に、ＢＰＳＧなどのリフロー処理が可能な材料を製膜し、リフロー処理を行って前記材料を転送電極などの凹凸に馴染ませることにより、下凸半球状の凹部を有する絶縁膜を半導体基板上に形成する。そして、この絶縁膜の上に窒化シリコンなどを製膜し、前記凹部を埋めることにより、この凹部の部分を下凸半球状のインナーレンズとして機能させる。
【００１０】
通常の画素では、ＰＤの受光面の略全体を露呈させるように遮光膜の開口が形成されるため、上記のようにリフロー処理を行うことによって、開口の中心付近を頂点とする下凸半球状の凹部が形成される。ところが、各位相差検出画素では、ＰＤの受光面の一部を覆うように遮光膜の開口が形成されるため、上記のようにリフロー処理を行うと、遮光膜の影響を受けて凹部がきれいな下凸半球状の形状にならない。
【００１１】
このように、各位相差検出画素には、下凸半球状の凹部を適切に形成することができない。このため、この凹部に窒化シリコンなどを埋めて下凸のインナーレンズを形成したとしても、所望の集光性を得ることはできなかった。
【００１２】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、遮光膜の開口をマイクロレンズの光軸とずらして形成することによって各位相差検出画素を構成する固体撮像素子において、各位相差検出画素に下凸半球状のインナーレンズを適切に形成できるようにすることにより、各位相差検出画素の受光量の増加を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、入射した光を電荷に変換する光電変換部と、前記光電変換部に向けて光を集光するマイクロレンズと、下凸の半球状に形成され、前記マイクロレンズが集光させた光を前記光電変換部に向けてさらに集光させる下凸型インナーレンズと、前記光電変換部が設けられた半導体基板の表面を覆うように形成されるとともに、前記光電変換部を露呈させる開口が設けられ、前記光電変換部以外の部分に光が入射することを防ぐ遮光膜とを備え、前記マイクロレンズの光軸に対して前記開口の中心を所定の方向にずらして形成することにより、前記光電変換部に入射する光の角度に選択性を持たせるようにした位相差検出画素を有する固体撮像素子の製造方法において、前記半導体基板の表面と略平行な平面を有する平坦化層を前記遮光膜が設けられた前記半導体基板の上に形成するステップと、前記平面に対してエッチングを行うことにより、前記平坦化層の前記光電変換部に対応する位置に、半球状に凹んだ凹部を形成するステップと、前記凹部が形成された前記平坦化層の上に透光性の有る材料を製膜し、この材料で前記凹部を埋めることによって前記下凸型インナーレンズを形成するステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
前記平面に対して等方性のエッチングを行うことにより、半球状に凹んだ前記凹部を前記平坦化層に形成することが好ましい。
【００１５】
前記位相差検出画素は、上凸の略半球の前記開口のずれ方向と反対側の一部を切り欠いた形状に形成されるとともに、略半球の状態で前記マイクロレンズと光軸が略一致するように配置され、前記マイクロレンズからの光を受けて前記下凸型インナーレンズに入射させる上凸型インナーレンズを有し、前記下凸型インナーレンズが形成された層の上に、透光性の有る材料からなる材料膜を製膜するステップと、前記材料膜の上に、上凸の半球状のレジストマスクを形成するステップと、前記レジストマスクをエッチングすることにより、前記開口のずれ方向と反対側の前記レジストマスクの一部を切り欠くステップと、前記材料膜に対してエッチングを行い、前記レジストマスクの形状を前記材料膜に転写させることによって前記上凸型インナーレンズを形成するステップとを、さらに有することが好ましい。
【００１６】
また、前記位相差検出画素に、上凸の略半球の中央部分を切り欠いた形状に形成されるとともに、略半球の状態で前記マイクロレンズと光軸が略一致するように配置され、前記マイクロレンズからの光を受けて前記下凸型インナーレンズに入射させる上凸型インナーレンズを設け、前記下凸型インナーレンズが形成された層の上に、透光性の有る材料からなる材料膜を製膜するステップと、前記材料膜の上に、上凸の半球状のレジストマスクを形成するステップと、前記レジストマスクをエッチングすることにより、前記レジストマスクの中央部分を切り欠くステップと、前記材料膜に対してエッチングを行い、前記レジストマスクの形状を前記材料膜に転写させることによって前記上凸型インナーレンズを形成するステップとを、さらに含めるようにしてもよい。
【００１７】
前記レジストマスクを形成するステップは、前記材料膜の上にレジストを塗布するステップと、前記レジストを前記上凸型インナーレンズに対応させてパターニングするステップと、約１３０度の温度で熱処理を行ってパターニング後の前記レジストを溶融させ、表面張力によって前記レジストを半球状に成形することにより、上凸の半球状の前記レジストマスクを形成するステップとからなることが好ましい。
【００１８】
前記半導体基板の表面を覆うように設けられ、前記半導体基板の表面と略平行な平面と、前記遮光膜の前記開口に対応して形成された開口とを有し、これらによって前記遮光膜を形成するための領域を構成する遮光膜領域形成層を前記半導体基板の上に形成するステップと、この遮光膜領域形成層の上に前記遮光膜を形成するステップとを含めると、より好適である。
【００１９】
前記固体撮像素子は、前記マイクロレンズの光軸に対して前記遮光膜の前記開口の中心を所定の方向にずらして形成した第１位相差検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記遮光膜の前記開口の中心を前記第１位相差検出画素と反対の方向にずらして形成した第２位相差検出画素とを有し、複数の前記各位相差検出画素を所定のパターンで配列することによって、位相差方式のオートフォーカスを行えるようにした固体撮像素子であることが好ましい。
【００２０】
前記固体撮像素子は、前記マイクロレンズの光軸に対して前記遮光膜の前記開口の中心を所定の方向にずらして形成した第１位相差検出画素と、前記マイクロレンズの光軸に対して前記遮光膜の前記開口の中心を前記第１位相差検出画素と反対の方向にずらして形成した第２位相差検出画素とを有し、複数の前記第１位相差検出画素を垂直方向に一列に並べて配列するとともに、複数の前記第２位相差検出画素を垂直方向に一列に並べて配列し、これらの各列を交互に並べることにより、一対の視差画像を取得できるようにした単眼３Ｄ撮影用の固体撮像素子でもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、半導体基板の表面と略平行な平面を有する平坦化層を遮光膜が設けられた半導体基板の上に形成し、平坦化層の光電変換部に対応する位置に、半球状に凹んだ凹部を形成し、平坦化層の上に透光性の有る材料を製膜し、この材料で凹部を埋めることによって下凸型インナーレンズを形成するようにした。こうすれば、下凸型インナーレンズの形成に際して、遮光膜及びこれに設けられた開口の影響を受けることがない。従って、下凸型インナーレンズを下凸半球状に適切に形成することができ、良好な集光性が得られるようになるので、位相差検出画素の受光量の増加を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ＣＣＤイメージセンサの構成を概略的に示す説明図である。
【図２】上凸型インナーレンズの集光特性を示す説明図である。
【図３】ｎ型半導体基板の上にＢＰＳＧ膜を形成した状態を示す説明図である。
【図４】ＢＰＳＧ膜に凹部を形成した状態を示す説明図である。
【図５】ＢＰＳＧ膜の上にＳｉＮ膜を製膜した状態を示す説明図である。
【図６】第１平坦化層を形成した状態を示す説明図である。
【図７】第１平坦化層の上にＢＰＳＧ膜を形成した状態を示す説明図である。
【図８】ＢＰＳＧ膜の上に半球状の複数のレジストマスクを形成した状態を示す説明図である。
【図９】半球状のレジストマスクから各位相差検出画素に応じた形状のレジストマスクを形成した状態を示す説明図である。
【図１０】インナーレンズ層を形成した状態を示す説明図である。
【図１１】各位相差検出画素の上凸型インナーレンズを上凸の略半球の中央部分を切り欠いた形状に形成した例を示す説明図である。
【図１２】上凸の略半球の中央部分を切り欠いた形状に形成された上凸型インナーレンズの集光特性を示す説明図である。
【図１３】遮光膜領域形成層を設けた例を示す説明図である。
【図１４】ｎ型半導体基板の上にＳｉＯ２膜を形成した状態を示す説明図である。
【図１５】遮光膜領域形成層を形成した状態を示す説明図である。
【図１６】遮光膜領域形成層の上にタングステン膜を形成した状態を示す説明図である。
【図１７】遮光膜を形成した状態を示す説明図である。
【図１８】単眼３Ｄ撮影用のＣＣＤイメージセンサの構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
図１に示すように、ＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）１０は、スルー画表示時や撮影実行時の画像形成にのみ用いられる撮影専用画素１１と、位相差方式のオートフォーカスを行うための第１及び第２の位相差検出画素１２、１３とを有している。ＣＣＤイメージセンサ１０は、これら３種類の各画素１１〜１３を所定のパターンで行列状に複数配列することにより、被写体像の撮像を行う撮像面を構成している。
【００２４】
撮影専用画素１１は、入射した光を電荷に変換して蓄積する光電変換部としてのフォトダイオード（ＰＤ）１４ａと、このＰＤ１４ａに向けて光を集光するマイクロレンズ１５ａとを有している。同様に、各位相差検出画素１２、１３は、それぞれＰＤ１４ｂ、１４ｃと、マイクロレンズ１５ｂ、１５ｃとを有している。
【００２５】
各位相差検出画素１２、１３は、ＰＤ１４ｂ、１４ｃに入射する光の角度に選択性を持ち、且つその角度がマイクロレンズ１５ｂ、１５ｃの光軸に対して略対称となるように構成されている。具体的には、第１位相差検出画素１２は、マイクロレンズ１５ｂの左側から進入する光がＰＤ１４ｂに入射しないように構成され、第２位相差検出画素１３は、マイクロレンズ１５ｃの右側から進入する光がＰＤ１４ｃに入射しないように構成されている。
【００２６】
このＣＣＤイメージセンサ１０をデジタルカメラなどの撮像装置に用いた場合、撮像面内に設けられた各第１位相差検出画素１２の撮像信号によって形成される画像と、各第２位相差検出画素１３の撮像信号によって形成される画像とには、ＣＣＤイメージセンサ１０に被写体像を結像する撮影レンズの合焦状態に応じて左右方向にずれが生じる。これにより、各第１位相差検出画素１２の撮像信号によって構成される画像と、各第２位相差検出画素１３の撮像信号によって構成される画像とのずれ量、及びそのずれの方向を検知することで、撮影レンズのフォーカス調整量を求めることができる。
【００２７】
なお、位相差方式のオートフォーカスについては、特許第２９５９１４２号などに詳細に説明されている。また、各位相差検出画素１２、１３は、オートフォーカス時のみならず、撮影専用画素１１と組み合わせて使用することで、画像形成時にも用いることができる。
【００２８】
ＣＣＤイメージセンサ１０は、ｎ型半導体基板１８を有している。ｎ型半導体基板１８には、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃと、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃが蓄積した電荷を垂直方向に転送する電荷転送部である垂直転送路（ＶＣＣＤ）２０と、隣接する各画素１１〜１３間で電荷の移動が起こらないように各画素１１〜１３を分離させる素子分離部２１とが設けられている。
【００２９】
ＶＣＣＤ２０及び素子分離部２１は、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃの列毎に複数設けられている。ＶＣＣＤ２０は、読み出しゲート２２を介して対応する各ＰＤ１４ａ〜１４ｃと接続されている。各ＰＤ１４ａ〜１４ｃが発生させた信号電荷は、この読み出しゲート２２を介してＶＣＣＤ２０に読み出される。ＶＣＣＤ２０は、読み出しゲート２２を介して各ＰＤ１４ａ〜１４ｃから読み出した信号電荷を図示を省略した水平転送路に向けて垂直方向（紙面と直交する方向）に転送する。
【００３０】
素子分離部２１は、ＰＤ１４ａ〜１４ｃと隣のＰＤ１４ａ〜１４ｃのＶＣＣＤ２０との間に配置され、ＰＤ１４ａ〜１４ｃが発生させた信号電荷が隣のＰＤ１４ａ〜１４ｃのＶＣＣＤ２０に流れ込むことを防ぐ。
【００３１】
ｎ型半導体基板１８の表面には、ｐウェル層２５が形成されている。ｐウェル層２５の表層には、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃを構成するｎ型層２６ａ〜２６ｃ、ＶＣＣＤ２０を構成するｎ型層２７、素子分離部２１となるｐ＋層２８、及び読み出しゲート２２となるｐ型層２９が形成されている。ＣＣＤイメージセンサ１０は、周知の蒸着、ドーピング、フォトリソグラフ、エッチングなどの技術を用いてｎ型半導体基板１８の上に上記の各部などを形成することによって製造される。なお、図１では図示を省略しているが、各ｎ型層２６ａ〜２６ｃの表面に白キズを抑制するためのｐ型層を形成してもよい。
【００３２】
各ＰＤ１４ａ〜１４ｃは、ｐウェル層２５と各ｎ型層２６ａ〜２６ｃとの接合で構成される。各ＰＤ１４ａ〜１４ｃは、これらの接合部に入射した光に応じて電子‐正孔対を生成し、その電子を各ｎ型層２６ａ〜２６ｃに蓄積する。各ｎ型層２６ａ〜２６ｃとｎ型層２７とは、所定の間隔を空けて配置されており、これらの間に位置するｐ型層２９によって互いに離間されている。また、各ｎ型層２６ａ〜２６ｃは、ｐ＋層２８によって隣のＰＤ１４ａ〜１４ｃ用のｎ型層２７と離間されている。これにより、各ｎ型層２６ａ〜２６ｃに蓄積された信号電荷が、意図せず他の領域に移動してしまうことが防止される。
【００３３】
ＶＣＣＤ２０は、ｎ型層２７と、このｎ型層２７の上に設けられた転送電極３０とで構成されている。読み出しゲート２２は、各ｎ型層２６ａ〜２６ｃとｎ型層２７とを離間するｐ型層２９と、このｐ型層２９の上に設けられた転送電極３１とで構成されている。各転送電極３０、３１には、例えば、ポリシリコンが用いられる。
【００３４】
各ｎ型層２６ａ〜２６ｃに蓄積された信号電荷は、転送電極３１に電圧を印加し、各ｎ型層２６ａ〜２６ｃとｎ型層２７との間のｐ型層２９の電位を変化させることで、ｎ型層２７に転送される。ｎ型層２７に転送された信号電荷は、転送電極３０へ所定のタイミングで印加される電圧に応じて、垂直方向に転送される。これにより、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃが発生させた信号電荷が、ＶＣＣＤ２０によって水平転送路に向けて転送される。
【００３５】
素子分離部２１は、各ｎ型層２６ａ〜２６ｃとｎ型層２７との間に設けられたｐ＋層２８によって構成されている。このように、素子分離部２１は、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃを構成する各ｎ型層２６ａ〜２６ｃ及びＶＣＣＤ２０を構成するｎ型層２７とは反対の導電型の不純物の濃度を高めたポテンシャル障壁である。これにより、隣のＰＤ１４ａ〜１４ｃ用のＶＣＣＤ２０への信号電荷の流れ込みが素子分離部２１によって防止される。
【００３６】
各転送電極３０、３１が表面に形成されたｐウェル層２５の上には、遮光膜３２が設けられている。遮光膜３２は、ｐウェル層２５の表面全体を覆うように形成されている。また、遮光膜３２には、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃのそれぞれに対応する部分を露呈させる複数の開口３２ａ〜３２ｃ（図３参照）が設けられている。これにより、遮光膜３２は、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃ以外の部分に余計な光が入射することを防ぐ。この遮光膜３２には、例えば、タングステンが用いられる。
【００３７】
撮影専用画素１１のＰＤ１４ａに対応する開口３２ａは、その中心がマイクロレンズ１５ａの光軸と略一致するように形成されている。これにより、ＰＤ１４ａには、マイクロレンズ１５ａが集光させた各方向からの光が開口３２ａを介して入射する。
【００３８】
一方、第１位相差検出画素１２のＰＤ１４ｂに対応する開口３２ｂは、撮影専用画素１１用の開口３２ａよりも横幅が狭く、且つその中心がマイクロレンズ１５ｂの光軸に対して右方向にずれて形成されている。そして、第２位相差検出画素１３のＰＤ１４ｃに対応する開口３２ｃは、第１位相差検出画素１２用の開口３２ｂと略同一の横幅で、且つその中心がマイクロレンズ１５ｃの光軸に対して第１位相差検出画素１２用の開口３２ｂと反対の方向、すなわち左方向にずれて形成されている。
【００３９】
これにより、マイクロレンズ１５ｂが集光させた各方向からの光のうち、左側から進入する光は、開口３２ｂに入射することなく遮光膜３２によって遮られ、マイクロレンズ１５ｃが集光させた各方向からの光のうち、右側から進入する光は、開口３２ｃに入射することなく遮光膜３２によって遮られる。このように、開口３２ｂ、３２ｃを光軸からずらして形成することによって、マイクロレンズ１５ｂの左側から進入する光がＰＤ１４ｂに入射しないように第１位相差検出画素１２が構成され、マイクロレンズ１５ｃの右側から進入する光がＰＤ１４ｃに入射しないように第２位相差検出画素１３が構成される。
【００４０】
遮光膜３２の上には、第１平坦化層３３、インナーレンズ層３４、第２平坦化層３５、カラーフィルタ層３６、及び各マイクロレンズ１５ａ〜１５ｃが設けられている。第１平坦化層３３は、転送電極３０、３１などによって生じる基板上の凹凸を埋め、インナーレンズ層３４を形成するための平面３３ａ（図３参照）を構成する。この第１平坦化層３３には、ＢＰＳＧなどのリフロー処理が可能な透光性の有る材料が用いられる。
【００４１】
第１平坦化層３３の平面３３ａには、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃのそれぞれに対応する複数の下凸型インナーレンズ３７ａ〜３７ｃが設けられている。各下凸型インナーレンズ３７ａ〜３７ｃは、下凸の半球状に形成され、それぞれ対応するマイクロレンズ１５ａ〜１５ｃと光軸が略一致するように配置されている。これらの各下凸型インナーレンズ３７ａ〜３７ｃは、各マイクロレンズ１５ａ〜１５ｃによって集光された光を、さらに各ＰＤ１４ａ〜１４ｃに向けて集光し、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃに対する光の集光効率を高める。また、各下凸型インナーレンズ３７ａ〜３７ｃには、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）などの透光性の有る材料が用いられる。
【００４２】
インナーレンズ層３４には、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃのそれぞれに対応する複数の上凸型インナーレンズ３８ａ〜３８ｃが設けられている。これらの各上凸型インナーレンズ３８ａ〜３８ｃは、各マイクロレンズ１５ａ〜１５ｃからの光を受けて各下凸型インナーレンズ３７ａ〜３７ｃに入射させることにより、各下凸型インナーレンズ３７ａ〜３７ｃとともに、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃに対する光の集光効率を向上させる。また、各上凸型インナーレンズ３８ａ〜３８ｃを含むインナーレンズ層３４には、各下凸型インナーレンズ３７ａ〜３７ｃと同様に、ＳｉＮなどの透光性の有る材料が用いられる。
【００４３】
撮影専用画素１１のマイクロレンズ１５ａに対応する上凸型インナーレンズ３８ａは、上凸の半球状に形成され、マイクロレンズ１５ａと光軸が略一致するように配置されている。第１位相差検出画素１２のマイクロレンズ１５ｂに対応する上凸型インナーレンズ３８ｂは、上凸の略半球の左側半分を切り欠いた形状に形成されている。また、この上凸型インナーレンズ３８ｂは、略半球の状態でマイクロレンズ１５ｂと光軸が略一致するように配置されている。
【００４４】
図２（ａ）に示すように、上凸型インナーレンズ３８ｂが半球状に形成されていると、マイクロレンズ１５ｂの左側から進入する光のみならず、マイクロレンズ１５ｂの正面から進入する光の一部も遮光膜３２によって遮られてしまう。これに対し、図１及び図２（ｂ）に示すように、上凸の略半球の左側半分、すなわち開口３２ｂのずれ方向と反対側の半分を切り欠いた形状に上凸型インナーレンズ３８ｂを形成すると、マイクロレンズ１５ｂの正面から進入する光が、ＰＤ１４ｂに適切に入射するようになるので、第１位相差検出画素１２の受光量の増加を図ることができる。
【００４５】
第２位相差検出画素１３のマイクロレンズ１５ｃに対応する上凸型インナーレンズ３８ｃは、上凸の略半球の右側半分を切り欠いた形状に形成され、略半球の状態でマイクロレンズ１５ｃと光軸が略一致するように配置されている。このような形状に上凸型インナーレンズ３８ｃを形成すれば、第１位相差検出画素１２の場合と同様に、第２位相差検出画素１３の受光量の増加を図ることができる。
【００４６】
第２平坦化層３５は、各上凸型インナーレンズ３８ａ〜３８ｃによって生じる凹凸を埋め、カラーフィルタ層３６、及び各マイクロレンズ１５ａ〜１５ｃを形成するための平面を構成する。この第２平坦化層３５には、第１平坦化層３３と同様に、ＢＰＳＧなどのリフロー処理が可能な透光性の有る材料が用いられる。
【００４７】
カラーフィルタ層３６は、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃのそれぞれに対応して複数設けられた複数のカラーフィルタによって構成されている。これらの各カラーフィルタは、周知のように、赤色の光のみを透過させるもの、緑色の光のみを透過させるもの、青色の光のみを透過させるものの３種類からなり、それぞれが所定のパターンで配列されている。ＣＣＤイメージセンサ１０では、カラーフィルタ層３６を透過したそれぞれの色の光を対応するＰＤ１４ａ〜１４ｃに入射させることにより、カラーの画像を得ることができる。
【００４８】
各マイクロレンズ１５ａ〜１５ｃは、カラーフィルタ層３６の上に設けられ、既述のように、それぞれ対応するＰＤ１４ａ〜１４ｃに向けて光を集光する。
【００４９】
次に、上記構成のＣＣＤイメージセンサ１０の製造手順について説明する。ＣＣＤイメージセンサ１０を製造する場合には、まず周知のフォトリソグラフ技術などを用いてｎ型半導体基板１８にｐウェル層２５、各ｎ型層２６ａ〜２６ｃ、ｎ型層２７、ｐ＋層２８、ｐ型層２９を形成した後、このｎ型半導体基板１８の上に、各転送電極３０、３１、及び遮光膜３２を形成する。この後、これらが形成されたｎ型半導体基板１８の上に、ＢＰＳＧの製膜、及びリフロー処理を行うことにより、図３に示すように、ｎ型半導体基板１８の表面と略平行な平面３３ａを有し、第１平坦化層３３の基となるＢＰＳＧ膜３３ｂを形成する。
【００５０】
ＢＰＳＧ膜３３ｂを形成したら、レジストの塗布、各下凸型インナーレンズ３７ａ〜３７ｃに対応するパターンの露光、及び現像などを行うことにより、ＢＰＳＧ膜３３ｂの上に前記パターンに応じたレジストマスクを形成する。そして、このレジストマスクの形成後に、平面３３ａに対して等方性のエッチングを行うことにより、図４に示すように、ＢＰＳＧ膜３３ｂの各ＰＤ１４ａ〜１４ｃのそれぞれに対応する位置に、半球状に凹んだ凹部３３ｃを形成する。
【００５１】
平面３３ａに各凹部３３ｃを形成したら、図５に示すように、この上にＳｉＮ膜３７ｄを製膜し、ＳｉＮで各凹部３３ｃを埋める。この後、周知のＣＭＰ処理によってＳｉＮ膜３７ｄの表面を研磨したり、ＳｉＮ膜３７ｄの表面をエッチングしたりして、ＢＰＳＧ膜３３ｂの平面３３ａを露呈させることにより、図６に示すように、第１平坦化層３３及び各下凸型インナーレンズ３７ａ〜３７ｃを形成する。
【００５２】
このように、等方性のエッチングを行って下凸半球状の凹部３３ｃをＢＰＳＧ膜３３ｂに形成し、この凹部３３ｃをＳｉＮなどで埋めることによって下凸半球状の各下凸型インナーレンズ３７ａ〜３７ｃを形成するようにすれば、各下凸型インナーレンズ３７ａ〜３７ｃの形成に際して、遮光膜３２、及びこれに設けられた各開口３２ａ〜３２ｃの影響を受けることがない。従って、各位相差検出画素１２、１３の各下凸型インナーレンズ３７ｂ、３７ｃも、下凸半球状に適切に形成することができ、良好な集光性が得られるようになるので、各位相差検出画素１２、１３の受光量の増加を図ることができる。
【００５３】
第１平坦化層３３を形成したら、図７に示すように、この上にインナーレンズ層３４の基となるＳｉＮ膜（材料膜）３４ａを形成する。ＳｉＮ膜３４ａを形成したら、そのＳｉＮ膜３４ａの上にレジストを塗布し、各上凸型インナーレンズ３８ａ〜３８ｃに対応するパターンの露光、及び現像を行うことにより、レジストを各上凸型インナーレンズ３８ａ〜３８ｃに対応させてパターニングする。そして、約１３０度の温度で熱処理を行ってパターニング後のレジストを溶融させ、表面張力によって各レジストを半球状に成形することにより、図８に示すように、ＳｉＮ膜３４ａの上に各上凸型インナーレンズ３８ａ〜３８ｃに応じた半球状の複数のレジストマスク４０を形成する。
【００５４】
各レジストマスク４０を形成したら、これらの各レジストマスク４０のうち各位相差検出画素１２、１３に対応するものをエッチングすることにより、図９に示すように、第１位相差検出画素１２に対応するレジストマスク４０から第１位相差検出画素１２の上凸型インナーレンズ３８ｂに応じた上凸の略半球の左側半分を切り欠いた形状のレジストマスク４１を形成するとともに、第２位相差検出画素１３に対応するレジストマスク４０から第２位相差検出画素１３の上凸型インナーレンズ３８ｃに応じた上凸の略半球の右側半分を切り欠いた形状のレジストマスク４２を形成する。
【００５５】
各レジストマスク４０〜４２を形成したら、ＳｉＮ膜３４ａに対して異方性のエッチングを行い、各レジストマスク４０〜４２の形状をＳｉＮ膜３４ａに転写させることにより、図１０に示すように、インナーレンズ層３４、及び上凸型インナーレンズ３８ａ〜３８ｃを形成する。このように、略半球の半分を切り欠いた形状に各位相差検出画素１２、１３の各上凸型インナーレンズ３８ｂ、３８ｃを形成すれば、前述のように、マイクロレンズ１５ｂ、１５ｃの正面から進入する光が、ＰＤ１４ｂ、１４ｃに適切に入射するようになるので、各位相差検出画素１２、１３の受光量の増加を図ることができる。この後、インナーレンズ層３４の上に第２平坦化層３５、カラーフィルタ層３６、及び各マイクロレンズ１５ａ〜１５ｃを形成することにより、ＣＣＤイメージセンサ１０が完成する。
【００５６】
ところで、レジストを溶融させて半球状の形状にする際には、１５０〜１８０度の温度を加えるのが一般的である。しかしながら、こうした温度でレジストを溶融させると、半球状の形状で硬化した後のレジストマスク４０が硬くなり過ぎてしまう。そして、このようにレジストマスク４０が硬くなり過ぎると、エッチングによってレジストマスク４１、４２を形成するのが難しくなり、これにともなって上凸型インナーレンズ３８ｂ、３８ｃの形状にバラツキが生じてしまう。
【００５７】
これに対し、上記のように１３０度程度の比較的低い温度でレジストを溶融させるようにすれば、レジストマスク４０が硬くなり過ぎてしまうことを防ぎ、レジストマスク４１、４２、及びこれにともなう上凸型インナーレンズ３８ｂ、３８ｃの成形性を高めることができる。
【００５８】
上記実施形態では、上凸の略半球の左側半分を切り欠いた形状に第１位相差検出画素１２の上凸型インナーレンズ３８ｂを形成し、上凸の略半球の右側半分を切り欠いた形状に第２位相差検出画素１３の上凸型インナーレンズ３８ｃを形成したが、これに限ることなく、図１１に示すＣＣＤイメージセンサ４５の各位相差検出画素１２、１３の上凸型インナーレンズ３８ｄ、３８ｅのように、上凸の略半球の中央部分を略円柱状又は略角柱状に切り欠いた形状に形成してもよい。
【００５９】
上記実施形態のように、半球の左右の半分を切り欠いた形状では、各位相差検出画素１２、１３の受光量の増加を図ることができる反面、第１位相差検出画素１２のＰＤ１４ｂに対してマイクロレンズ１５ｂの左側から進入する光の受光量、及び第２位相差検出画素１３のＰＤ１４ｃに対してマイクロレンズ１５ｃの右側から進入する光の受光量も増加してしまうため、各位相差検出画素１２、１３によって構成される画像のずれ量の低下、すなわち位相差検出精度の低下を招いてしまうことが懸念される。
【００６０】
これに対し、上凸の略半球の中央部分を切り欠いた形状に上凸型インナーレンズ３８ｄ、３８ｅを形成すると、図１２に示すように、マイクロレンズ１５ｂ、１５ｃの正面から進入する光をＰＤ１４ｂ、１４ｃに適切に入射させつつ、マイクロレンズ１５ｂの左側から進入する光のＰＤ１４ｂへの入射、及びマイクロレンズ１５ｃの右側から進入する光のＰＤ１４ｃへの入射を防ぐことができるので、各位相差検出画素１２、１３の受光量の増加を図るとともに、位相差検出精度の低下を防ぐことができる。
【００６１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、上記第１の実施形態と機能・構成上同一のものについては、同符号を付し、詳細な説明を省略する。図１３に示すように、本実施形態のＣＣＤイメージセンサ５０は、ｐウェル層２５、各ｎ型層２６ａ〜２６ｃ、ｎ型層２７、ｐ＋層２８、ｐ型層２９、及び各転送電極３０、３１が形成されたｎ型半導体基板１８の上に、遮光膜領域形成層５１を有し、この遮光膜領域形成層５１の上に遮光膜５２が設けられている。
【００６２】
遮光膜領域形成層５１は、遮光膜５２を形成するための領域を構成する層である。この遮光膜領域形成層５１には、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃのそれぞれに対応する部分を露呈させる複数の開口５１ａ〜５１ｃ（図１５参照）が設けられている。遮光膜５２は、遮光膜領域形成層５１の表面及び側面を覆うように構成されている。この遮光膜５２にも、各開口５１ａ〜５１ｃのそれぞれに対応する複数の開口５２ａ〜５２ｃ（図１７参照）が設けられている。遮光膜領域形成層５１には、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）が用いられる。
【００６３】
各開口５１ａ〜５１ｃ及び各開口５２ａ〜５２ｃは、上記第１の実施形態の遮光膜３２に設けられた各開口３２ａ〜３２ｃと同様に構成されている。すなわち、撮影専用画素１１のＰＤ１４ａに対応する開口５１ａ、５２ａは、その中心がマイクロレンズ１５ａの光軸と略一致するように形成され、第１位相差検出画素１２のＰＤ１４ｂに対応する開口５１ｂ、５２ｂは、撮影専用画素１１用の開口５１ａ、５２ａよりも横幅が狭く、且つその中心がマイクロレンズ１５ｂの光軸に対して右方向にずれて形成され、第２位相差検出画素１３のＰＤ１４ｃに対応する開口５１ｃ、５２ｃは、第１位相差検出画素１２用の開口５１ｂ、５２ｂと略同一の横幅で、且つその中心がマイクロレンズ１５ｃの光軸に対して左方向にずれて形成されている。
【００６４】
遮光膜５２の上には、上記第１の実施形態と同様に、第１平坦化層５３、インナーレンズ層５４、第２平坦化層５５、カラーフィルタ層３６、及び各マイクロレンズ１５ａ〜１５ｃが設けられている。第１平坦化層５３には、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃのそれぞれに対応する複数の下凸型インナーレンズ５６ａ〜５６ｃが設けられている。これらの各下凸型インナーレンズ５６ａ〜５６ｃは、下凸の半球状に形成され、各開口５１ａ〜５１ｃ及び各開口５２ａ〜５２ｃの中心と光軸とが略一致するように配置されている。
【００６５】
従って、撮影専用画素１１の下凸型インナーレンズ５６ａは、上記第１の実施形態と同様に、その光軸がマイクロレンズ１５ａの光軸と略一致する。一方、第１位相差検出画素１２の下凸型インナーレンズ５６ｂは、開口５１ｂ、５２ｂの幅に応じて直径が下凸型インナーレンズ５６ａよりも小さくなり、かつ光軸がマイクロレンズ１５ｂの光軸に対して右方向にずれている。同様に、第２位相差検出画素１３の下凸型インナーレンズ５６ｃは、開口５１ｃ、５２ｃの幅に応じて直径が下凸型インナーレンズ５６ａよりも小さくなり、かつ光軸がマイクロレンズ１５ｃの光軸に対して左方向にずれている。
【００６６】
インナーレンズ層５４には、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃのそれぞれに対応する複数の上凸型インナーレンズ５７ａ〜５７ｃが設けられている。撮影専用画素１１の上凸型インナーレンズ５７ａは、上凸の半球状に形成され、マイクロレンズ１５ａと光軸が略一致するように配置されている。
【００６７】
第１位相差検出画素１２の上凸型インナーレンズ５７ｂは、上凸の略半球の左側の一部を切り欠いた形状に形成されている。上凸型インナーレンズ５７ｂは、略半球の状態でマイクロレンズ１５ｂと光軸が略一致するように配置されている。そして、上凸型インナーレンズ５７ｂは、上記のように配置された状態で、遮光膜５２の開口５２ｂの左端よりも外側の部分を切り欠くことによって形成される。第２位相差検出画素１３の上凸型インナーレンズ５７ｃは、左右を反転させた状態で、上凸型インナーレンズ５７ｂと同様に形成されている。このように、略半球の一部を切り欠いた形状に各位相差検出画素１２、１３の各上凸型インナーレンズ５７ｂ、５７ｃを形成すれば、上記第１の実施形態と同様に、マイクロレンズ１５ｂ、１５ｃの正面から進入する光が、ＰＤ１４ｂ、１４ｃに適切に入射するようになるので、各位相差検出画素１２、１３の受光量の増加を図ることができる。
【００６８】
第２平坦化層５５は、上記第１の実施形態の第２平坦化層３５と同様に、各上凸型インナーレンズ５７ａ〜５７ｃによって生じる凹凸を埋め、カラーフィルタ層３６、及び各マイクロレンズ１５ａ〜１５ｃを形成するための平面を構成する。そして、上記第１の実施形態と同様に、この第２平坦化層５５の上にカラーフィルタ層３６と各マイクロレンズ１５ａ〜１５ｃとが設けられている。
【００６９】
次に、上記構成のＣＣＤイメージセンサ５０の製造手順について説明する。ＣＣＤイメージセンサ５０を製造する場合には、まず周知のフォトリソグラフ技術などを用いてｎ型半導体基板１８にｐウェル層２５、各ｎ型層２６ａ〜２６ｃ、ｎ型層２７、ｐ＋層２８、ｐ型層２９を形成した後、このｎ型半導体基板１８の上に、各転送電極３０、３１を形成する。この後、これらが形成されたｎ型半導体基板１８の上に、ＳｉＯ２を製膜し、ＣＭＰ処理などによって表面を平坦にすることにより、図１４に示すように、ｎ型半導体基板１８の表面と略平行な平面５１ｅを有し、遮光膜領域形成層５１の基となるＳｉＯ２膜５１ｄをｎ型半導体基板１８の上に形成する。
【００７０】
ＳｉＯ２膜５１ｄを形成したら、レジストの塗布、各開口５１ａ〜５１ｃに対応するパターンの露光、及び現像などを行うことにより、ＳｉＯ２膜５１ｄの上に前記パターンに応じたレジストマスクを形成する。そして、このレジストマスクの形成後に、平面５１ｅに対して異方性のエッチングを行うことにより、図１５に示すように、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃのそれぞれに対応する位置に、各開口５１ａ〜５１ｃを有する遮光膜領域形成層５１を形成する。
【００７１】
遮光膜領域形成層５１を形成したら、この遮光膜領域形成層５１の上にタングステンを製膜することにより、図１６に示すように、遮光膜５２の基となるタングステン膜５２ｄを遮光膜領域形成層５１の上に形成する。タングステン膜５２ｄを形成したら、レジストの塗布、各開口５２ａ〜５２ｃに対応するパターンの露光、及び現像などを行うことにより、タングステン膜５２ｄの上に前記パターンに応じたレジストマスクを形成する。そして、このレジストマスクの形成後に、タングステン膜５２ｄに対して異方性のエッチングを行うことにより、図１７に示すように、各ＰＤ１４ａ〜１４ｃのそれぞれに対応する位置に、各開口５２ａ〜５２ｃを有する遮光膜５２を形成する。
【００７２】
そして、遮光膜５２を形成した後、上記第１の実施形態と同様の手順で、第１平坦化層５３、インナーレンズ層５４、第２平坦化層５５、カラーフィルタ層３６、及び各マイクロレンズ１５ａ〜１５ｃを遮光膜５２の上に順次形成することにより、ＣＣＤイメージセンサ５０が完成する。
【００７３】
上記第１の実施形態のように、各転送電極３０、３１などが設けられた半導体基板１８の上に遮光膜３２を直接形成すると、各開口３２ｂ、３２ｃから各転送電極３０、３１の側面部分を覆う遮光膜３２までの距離が左右で異なり、こうした各開口３２ｂ、３２ｃに対する左右の形状差が各ＰＤ１４ｂ、１４ｃに入射する光の角度選択性に影響を与えてしまう。
【００７４】
これに対し、本実施形態のように、遮光膜領域形成層５１を形成し、この上に遮光膜５２を形成するようにすれば、各開口５２ｂ、５２ｃから転送電極３１や遮光膜領域形成層５１の側面部分を覆う遮光膜５２までの距離に左右差が生じることがない。従って、左右の形状差に起因する角度選択性への影響を防ぎ、位相差方式のＡＦの検出精度をより高めることができる。
【００７５】
上記各実施形態では、遮光膜にタングステン、平坦化層にＢＰＳＧ、各インナーレンズにＳｉＮ、遮光膜領域形成層にＳｉＯ２を用いるようにしたが、これらの材料は、これに限定されるものではなく、その役割に応じて適宜選定すればよい。
【００７６】
上記各実施形態では、上凸の略半球の一部を切り欠いた形状に上凸型インナーレンズを形成する際に、切断面が半導体基板１８に対して略垂直な平面となるようにしているが、これに限ることなく、例えば、切断面が半導体基板１８に対して所定の角度傾斜した傾斜面となるようにしてもよいし、切断面が曲面となるようにしてもよい。
【００７７】
上記各実施形態では、各位相差検出画素１２、１３を隣接させて配置したが、これらは、必ずしも隣接させなくてもよい。また、上記各実施形態では、撮影専用画素１１と各位相差検出画素１２、１３とを所定のパターンで配列した位相差ＡＦ用のＣＣＤイメージセンサに本発明を適用した例を示したが、本発明は、これに限ることなく、例えば、図１８に示す単眼３Ｄ撮影用のＣＣＤイメージセンサ７０に適用してもよい。
【００７８】
ＣＣＤイメージセンサ７０は、半球状に形成されたマイクロレンズ７１ａの光軸に対して遮光膜の開口７１ｂが右方向にずれて形成された第１位相差検出画素７１と、半球状に形成されたマイクロレンズ７２ａの光軸に対して遮光膜の開口７２ｂが左方向にずれて形成された第２位相差検出画素７２とを有している。そして、ＣＣＤイメージセンサ７０は、第１位相差検出画素７１を垂直方向に一列に並べて配列するとともに、同様に第２位相差検出画素７２も垂直方向に一列に並べて配列し、かつ第１位相差検出画素７１の列と第２位相差検出画素７２の列とを交互に並べて配列している。
【００７９】
これにより、ＣＣＤイメージセンサ７０では、右方向から入射する被写体像の画像（いわゆる右眼画像）を各第１位相差検出画素７１によって取得することができるとともに、左方向から入射する被写体像の画像（いわゆる左眼画像）を各第２位相差検出画素７２によって取得することができる。このように、ＣＣＤイメージセンサ７０は、３Ｄ表示に必要となる一対の視差画像を、このＣＣＤイメージセンサ７０のみで取得できるようにするものである。
【００８０】
上記各実施形態では、ＣＣＤイメージセンサに本発明を適用した例を示したが、これに限ることなく、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサなどの他のタイプの固体撮像素子に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０、４５、５０、７０  ＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）
１１  撮影専用画素
１２  第１位相差検出画素
１３  第２位相差検出画素
１４ａ〜１４ｃ  ＰＤ（光電変換部）
１５ａ〜１５ｃ  マイクロレンズ
３２  遮光膜
３２ａ〜３２ｃ  開口
３３  第１平坦化層
３３ａ  平面
３３ｃ  凹部
３４ａ  ＳｉＮ膜（材料膜）
３７ａ〜３７ｃ  下凸型インナーレンズ
３８ａ〜３８ｃ  上凸型インナーレンズ
４０、４１、４２  レジストマスク
５１  遮光膜領域形成層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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