(57)【要約】【課題】位相差検出画素を備える固体撮像装置において、画像の画質劣化を抑制する。【解決手段】固体撮像装置は、複数の画素として、撮像画像を生成するための撮像画素と、位相差検出による合焦判定を行うための位相差検出画素とを備え、画素は、光軸に対して垂直な平面の、光軸を基準とした外周方向に、高屈折率層と低屈折率層とが所定の周期で交互に配列されてなる屈折率分布型レンズと、屈折率分布型レンズを通した光を受光する光電変換部とを有する。屈折率分布型レンズは、周期内の高屈折率層と低屈折率層との外周方向の幅の比が、撮像画素と位相差検出画素とで異なるように形成される。本技術は、例えばCMOSイメージセンサに適用することができる。【選択図】図４
2015015294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素として、撮像画像を生成するための撮像画素と、位相差検出による合焦判定を行うための位相差検出画素と
を備え、
前記画素は、
光軸に対して垂直な平面の、前記光軸を基準とした外周方向に、高屈折率層と低屈折率層とが所定の周期で交互に配列されてなる屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズを通した光を受光する光電変換部と
を有し、
前記屈折率分布型レンズは、前記周期内の前記高屈折率層と前記低屈折率層との前記外周方向の幅の比が、前記撮像画素と前記位相差検出画素とで異なるように形成される
固体撮像装置。
【請求項２】
前記屈折率分布型レンズは、前記周期内の前記高屈折率層の幅が、前記撮像画素より前記位相差検出画素の方が小さくなるように形成される
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記屈折率分布型レンズは、前記光軸を中心とした同心円状に、前記高屈折率層と前記低屈折率層とが交互に配列されてなる
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記屈折率分布型レンズは、前記周期内での前記高屈折率層の幅が、外周方向に向かって徐々に小さくなるように形成される
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記屈折率分布型レンズは、前記周期の幅が300nm以下となるように形成される
請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記画素は、前記屈折率分布型レンズより上層に形成されるオンチップレンズ、および、前記屈折率分布型レンズと前記光電変換部との間の層に形成される層内レンズの両方またはいずれか一方をさらに有する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記屈折率分布型レンズは、その断面が凸型形状に形成される
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
複数の画素として、撮像画像を生成するための撮像画素と、位相差検出による合焦判定を行うための位相差検出画素と
を備え、
前記画素は、
光軸に対して垂直な平面の、前記光軸を基準とした外周方向に、高屈折率層と低屈折率層とが所定の周期で交互に配列されてなる屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズを通した光を受光する光電変換部と
を有する固体撮像装置の製造方法であって、
前記屈折率分布型レンズを、前記周期内での前記高屈折率層と前記低屈折率層との前記外周方向の幅の比が、前記撮像画素と前記位相差検出画素とで異なるように形成する
ステップを含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
複数の画素として、撮像画像を生成するための撮像画素と、位相差検出による合焦判定を行うための位相差検出画素と
を備え、
前記画素は、
光軸に対して垂直な平面の、前記光軸を基準とした外周方向に、高屈折率層と低屈折率層とが所定の周期で交互に配列されてなる屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズを通した光を受光する光電変換部と
を有し、
前記屈折率分布型レンズは、前記周期内での前記高屈折率層と前記低屈折率層との前記外周方向の幅の比が、前記撮像画素と前記位相差検出画素とで異なるように形成される
固体撮像装置を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器に関し、特に、位相差検出画素を備える固体撮像装置において、画像の画質劣化を抑制することができるようにする固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
各画素のマイクロレンズとして、屈折率分布型レンズを備えるようにした固体撮像装置がある（例えば、特許文献１参照）。このような構成によれば、効率良く入射光を集光できるようになる。
【０００３】
ところで、近年の固体撮像装置においては、多数の撮像画素中に、位相差検出画素を混在させることで、AF（Auto Focus）機能を実現することが行われている。このような固体撮像装置においては、位相差検出画素の光電変換部に入射する光を、光電変換部の上層に設けられた遮光膜で遮光するようになされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、位相差検出画素を備える固体撮像装置においては、位相差検出画素の遮光膜に焦点を合わせる必要があるため、撮像画素においては、いわゆる前ピンとなり、結果として、撮像画素における感度の低下や混色の悪化を招き、画像の画質劣化をもたらす恐れがあった。
【０００６】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、位相差検出画素を備える固体撮像装置において、画像の画質劣化を抑制することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術の一側面の固体撮像装置は、複数の画素として、撮像画像を生成するための撮像画素と、位相差検出による合焦判定を行うための位相差検出画素とを備え、前記画素は、光軸に対して垂直な平面の、前記光軸を基準とした外周方向に、高屈折率層と低屈折率層とが所定の周期で交互に配列されてなる屈折率分布型レンズと、前記屈折率分布型レンズを通した光を受光する光電変換部とを有し、前記屈折率分布型レンズは、前記周期内の前記高屈折率層と前記低屈折率層との前記外周方向の幅の比が、前記撮像画素と前記位相差検出画素とで異なるように形成される。
【０００８】
前記屈折率分布型レンズは、前記周期内の前記高屈折率層の幅が、前記撮像画素より前記位相差検出画素の方が小さくなるように形成されるようにすることができる。
【０００９】
前記屈折率分布型レンズは、前記光軸を中心とした同心円状に、前記高屈折率層と前記低屈折率層とが交互に配列されてなるようにすることができる。
【００１０】
前記屈折率分布型レンズは、前記周期内での前記高屈折率層の幅が、外周方向に向かって徐々に小さくなるように形成されるようにすることができる。
【００１１】
前記屈折率分布型レンズは、前記周期の幅が300nm以下となるように形成されるようにすることができる。
【００１２】
前記画素には、前記屈折率分布型レンズより上層に形成されるオンチップレンズ、および、前記屈折率分布型レンズと前記光電変換部との間の層に形成される層内レンズの両方またはいずれか一方をさらに設けることができる。
【００１３】
前記屈折率分布型レンズは、その断面が凸型形状に形成されるようにすることができる。
【００１４】
本技術の一側面の固体撮像装置の製造方法は、複数の画素として、撮像画像を生成するための撮像画素と、位相差検出による合焦判定を行うための位相差検出画素とを備え、前記画素は、光軸に対して垂直な平面の、前記光軸を基準とした外周方向に、高屈折率層と低屈折率層とが所定の周期で交互に配列されてなる屈折率分布型レンズと、前記屈折率分布型レンズを通した光を受光する光電変換部とを有する固体撮像装置の製造方法であって、前記屈折率分布型レンズを、前記周期内での前記高屈折率層と前記低屈折率層との前記外周方向の幅の比が、前記撮像画素と前記位相差検出画素とで異なるように形成するステップを含む。
【００１５】
本技術の一側面の電子機器は、複数の画素として、撮像画像を生成するための撮像画素と、位相差検出による合焦判定を行うための位相差検出画素とを備え、前記画素は、光軸に対して垂直な平面の、前記光軸を基準とした外周方向に、高屈折率層と低屈折率層とが所定の周期で交互に配列されてなる屈折率分布型レンズと、前記屈折率分布型レンズを通した光を受光する光電変換部とを有し、前記屈折率分布型レンズは、前記周期内での前記高屈折率層と前記低屈折率層との前記外周方向の幅の比が、前記撮像画素と前記位相差検出画素とで異なるように形成される固体撮像装置を備える。
【００１６】
本技術の一側面においては、屈折率分布型レンズが、周期内での高屈折率層と低屈折率層との外周方向の幅の比が、撮像画素と位相差検出画素とで異なるように形成される。
【発明の効果】
【００１７】
本技術の一側面によれば、位相差検出画素を備える固体撮像装置において、画像の画質劣化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本技術を適用したイメージセンサを備える電子機器の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】イメージセンサの画素配置について説明する図である。
【図３】従来の撮像画素および位相差検出画素の構成例を示す断面図である。
【図４】本技術の撮像画素および位相差検出画素の構成例を示す断面図である。
【図５】撮像画素および位相差検出画素の他の構成例を示す断面図である。
【図６】撮像画素および位相差検出画素のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図７】撮像画素および位相差検出画素のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図８】撮像画素および位相差検出画素のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図９】画素形成処理について説明するフローチャートである。
【図１０】画素形成の工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本技術の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２０】
［電子機器の機能構成例］
図１は、本技術を適用した固体撮像装置を備える電子機器の一実施の形態を示すブロック図である。
【００２１】
図１の電子機器１は、デジタルカメラや撮像機能を有する携帯端末等として構成され、AF（Auto Focus）機能により、被写体を撮像して撮像画像を生成し、静止画像または動画像として記録する。以下においては、主に静止画像が記録されるものとする。
【００２２】
電子機器１は、レンズ部１１、操作部１２、制御部１３、イメージセンサ１４、信号処理部１５、記憶部１６、表示部１７、合焦判定部１８、および駆動部１９から構成される。
【００２３】
レンズ部１１は、被写体からの光（被写体光）を集光する。レンズ部１１により集光された被写体光は、イメージセンサ１４に入射される。
【００２４】
レンズ部１１は、ズームレンズ２１、絞り２２、フォーカスレンズ２３を備えている。
【００２５】
ズームレンズ２１は、駆動部１９の駆動により光軸方向に移動することにより焦点距離を変動させて、撮像画像に含まれる被写体の倍率を調整する。絞り２２は、駆動部１９の駆動により開口の度合いを変化させて、イメージセンサ１４に入射する被写体光の光量を調整する。フォーカスレンズ２３は、駆動部１９の駆動により光軸方向に移動することによりフォーカスを調整する。
【００２６】
操作部１２は、ユーザからの操作を受け付ける。操作部１２は、例えば、シャッターボタン（図示せず）が押下された場合、その旨の操作信号を制御部１３に供給する。
【００２７】
制御部１３は、電子機器１の各部の動作を制御する。
【００２８】
例えば、制御部１３は、シャッターボタンが押下された旨の操作信号を受け付けた場合、静止画像の記録の指示を、信号処理部１５に供給する。また、制御部１３は、表示部１７に、被写体のリアルタイムな画像であるライブビュー画像を表示する場合、ライブビュー画像の生成の指示を、信号処理部１５に供給する。
【００２９】
また、制御部１３は、位相差検出方式によりフォーカスの合焦判定を行う場合、合焦判定を行う動作（位相差検出動作）の指示を、信号処理部１５に供給する。位相差検出方式とは、撮像レンズを通過した光を瞳分割して一対の像を形成し、形成された像の間隔（像の間のズレ量）を計測（位相差を検出）することによって合焦の度合いを検出する焦点検出方法である。
【００３０】
イメージセンサ１４は、受光した被写体光を電気信号に光電変換する固体撮像装置である。
【００３１】
例えば、イメージセンサ１４は、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやCCD（Charge Coupled Device）イメージセンサ等により実現される。イメージセンサ１４には、複数の画素として、受光した被写体光に基づいて撮像画像を生成するための信号を生成する画素（撮像画素）と、位相差検出を行うための信号を生成する画素（位相差検出画素）とが配置される。イメージセンサ１４は、光電変換により発生した電気信号を信号処理部１５に供給する。
【００３２】
信号処理部１５は、イメージセンサ１４から供給された電気信号に対して各種の信号処理を施す。
【００３３】
例えば、信号処理部１５は、制御部１３から静止画像の記録の指示が供給されている場合、静止画像のデータ（静止画像データ）を生成し、記憶部１６に供給する。また、信号処理部１５は、制御部１３からライブビュー画像の生成の指示が供給されている場合、イメージセンサ１４における撮像画素からの出力信号に基づいて、ライブビュー画像のデータ（ライブビュー画像データ）を生成し、表示部１７に供給する。
【００３４】
また、信号処理部１５は、制御部１３から位相差検出動作の指示が供給されている場合、イメージセンサ１４における位相差検出画素からの出力信号に基づいて、位相差を検出するためのデータ（位相差検出用データ）を生成し、合焦判定部１８に供給する。
【００３５】
記憶部１６は、信号処理部１５から供給された画像データを記録する。記憶部１６は、例えば、DVD（Digital Versatile Disk）等のディスクやメモリカード等の半導体メモリ等、１または複数のリムーバブルな記録媒体として構成される。これらの記録媒体は、電子機器１に内蔵されるようにしてもよいし、電子機器１から着脱可能とするようにしてもよい。
【００３６】
表示部１７は、信号処理部１５から供給された画像データに基づいて、画像を表示する。例えば、表示部１７は、信号処理部１５からライブビュー画像データが供給された場合、ライブビュー画像を表示する。表示部１７は、例えば、LCD（Liquid Crystal Display）や有機EL（Electro-Luminescence）ディスプレイ等により実現される。
【００３７】
合焦判定部１８は、信号処理部１５から供給された位相差検出用データに基づいて、フォーカスを合わせる対象の物体（合焦対象物）に対してフォーカスが合っているか否かを判定する。合焦判定部１８は、フォーカスエリアにおける物体にフォーカスが合っている場合、合焦していることを示す情報を合焦判定結果として、駆動部１９に供給する。また、合焦判定部１８は、合焦対象物にフォーカスが合っていない場合、フォーカスのずれの量（デフォーカス量）を算出し、その算出したデフォーカス量を示す情報を合焦判定結果として、駆動部１９に供給する。
【００３８】
駆動部１９は、ズームレンズ２１、絞り２２、およびフォーカスレンズ２３を駆動させる。例えば、駆動部１９は、合焦判定部１８から供給された合焦判定結果に基づいて、フォーカスレンズ２３の駆動量を算出し、その算出した駆動量に応じてフォーカスレンズ２３を移動させる。
【００３９】
具体的には、駆動部１９は、フォーカスが合っている場合には、フォーカスレンズ２３の現在の位置を維持させる。また、駆動部１９は、フォーカスが合っていない場合には、デフォーカス量を示す合焦判定結果およびフォーカスレンズ２３の位置に基づいて駆動量（移動距離）を算出し、その駆動量に応じてフォーカスレンズ２３を移動させる。
【００４０】
［イメージセンサの画素配列］
次に、図２を参照して、イメージセンサ１４の画素配置について説明する。
【００４１】
図２に示されるように、イメージセンサ１４には、黒色の正方形で示される複数の撮像画素３１が行列状に２次元配置されている。撮像画素３１は、Ｒ画素、Ｇ画素、およびＢ画素からなり、これらは、ベイヤ配列に従い規則的に配置されている。
【００４２】
また、イメージセンサ１４には、行列状に２次元配置される複数の撮像画素３１の中に、白色の正方形で示される複数の位相差検出画素３２が散在して配置されている。具体的には、位相差検出画素３２は、イメージセンサ１４における画素行のうちの所定の１行において、撮像画素３１の一部を置き換えることで、特定のパターンで規則的に配置されている。なお、イメージセンサ１４における撮像画素３１および位相差検出画素３２の配置は、これに限られるものではなく、他のパターンで配置されるようにしてもよい。
【００４３】
次に、イメージセンサ１４における撮像画素３１および位相差検出画素３２の詳細な構成について説明するが、その前に、従来のイメージセンサにおける撮像画素および位相差検出画素の構成について説明する。
【００４４】
［従来のイメージセンサにおける画素の構成例］
図３は、従来のイメージセンサにおける画素の構成例を示す断面図である。図３においては、従来のイメージセンサにおける撮像画素４１および位相差検出画素４２の断面図が示されている。
【００４５】
図３に示されるように、撮像画素４１においては、半導体基板５１に光電変換部５２が形成されている。半導体基板５１の上層には、絶縁層５４が形成され、絶縁層５４の上には、オンチップレンズ５５が形成されている。なお、図示はしないが、絶縁層５４には、CuやAlからなる配線層が形成され、絶縁層５４とオンチップレンズ５５との間には、Ｒ画素、Ｇ画素、およびＢ画素に応じた分光特性を有するカラーフィルタが形成されているものとする。
【００４６】
一方、位相差検出画素４２においても、撮像画素４１と同様に、半導体基板５１乃至オンチップレンズ５５が形成されているが、絶縁層５４には、遮光膜５３が形成されている。なお、図示はしないが、絶縁層５４とオンチップレンズ５５との間には、撮像画素４１のカラーフィルタと同等に入射光量を低減させるための減光フィルタが形成されているものとする。
【００４７】
位相差検出画素４２においては、遮光膜５３により、光電変換部５２の受光領域が規定されており、遮光膜５３が、光電変換部５２の受光領域に入射する被写体光の略半分を遮光するように配置されている。これにより、位相差検出画素４２においては、光電変換部５２は、オンチップレンズ５５を透過した被写体光の略半分を受光する。
【００４８】
以上のような撮像画素４１および位相差検出画素４２を備えるイメージセンサにおいては、位相差検出画素４２の遮光膜５３に焦点を合わせる必要があるため、撮像画素４１においては、いわゆる前ピンとなり、結果として、撮像画素４１においては感度の低下や混色の悪化を招き、画像の画質劣化をもたらす恐れがあった。
【００４９】
［本技術のイメージセンサにおける画素の構成］
図４は、本技術を適用したイメージセンサ１４における画素の構成を示す断面図である。図４においては、イメージセンサ１４における撮像画素３１および位相差検出画素３２の断面図が示されている。
【００５０】
図４に示されるように、撮像画素３１においては、半導体基板１５１に光電変換部１５２が形成されている。半導体基板１５１の上層には、絶縁層１５４が形成され、絶縁層１５４の上には、集光レンズ１５５が形成されている。
【００５１】
集光レンズ１５５は、屈折率分布型レンズの１つであるSWLL（Sub-Wave Length Lens）として形成される。図４においては、撮像画素３１の断面図の上側に、光軸方向から見た集光レンズ１５５の平面図が示されている。集光レンズ１５５は、光軸に対して垂直な平面の、光軸を基準とした外周方向に（具体的には、光軸を中心とした同心円状に）、高屈折率層１５５ａと低屈折率層１５５ｂとが所定の周期で交互に配列されて構成されている。
【００５２】
高屈折率層１５５ａは、例えば窒化ケイ素（SiN）等により形成され、屈折率は2.0とされる。また、低屈折率層１５５ｂは、例えば空気の層とし、屈折率は1.0とされる。なお、高屈折率層１５５ａは、その屈折率が1.0より大きければよく、SiN以外に、例えば屈折率が1.4である酸化ケイ素（SiO2）により形成されるようにしてもよい。
【００５３】
高屈折率層１５５ａと低屈折率層１５５ｂとが交互に配列される周期（以下、単に、周期ともいう）が、被写体光（入射光）の波長オーダーと同程度であるかまたはそれより小さい場合、波動方程式の連続性により、高屈折率層１５５ａ内の波面と低屈折率層１５５ｂ内の波面とが繋がることで、図４中、破線で示される全体の等位相面が湾曲する。すなわち、集光レンズ１５５は、集光性を持つ凸レンズとして機能する。
【００５４】
具体的には、撮像画素３１の集光レンズ１５５において、高屈折率層１５５ａと低屈折率層１５５ｂとが交互に配列される周期P1，P2，P3，P4，P5はそれぞれ等しく、300nm以下とされる。
【００５５】
なお、図示はしないが、絶縁層１５４には、CuやAlからなる配線層が形成され、絶縁層１５４と集光レンズ１５５との間には、Ｒ画素、Ｇ画素、およびＢ画素に応じた分光特性を有するカラーフィルタが形成されているものとする。
【００５６】
このような構成により、撮像画素３１においては、光電変換部１５２は、集光レンズ１５５を透過した被写体光の略全てを受光する。
【００５７】
一方、位相差検出画素３２においても、撮像画素３１と同様に、半導体基板１５１乃至集光レンズ１５５'が形成されているが、絶縁層１５４には、遮光膜１５３が形成されている。なお、図示はしないが、絶縁層１５４と集光レンズ１５５'との間には、撮像画素３１のカラーフィルタと同等に入射光量を低減させるための減光フィルタが形成されているものとする。
【００５８】
位相差検出画素３２においては、遮光膜１５３により、光電変換部１５２の受光領域が規定されており、遮光膜１５３が、光電変換部１５２の受光領域に入射する被写体光の略半分を遮光するように配置されている。これにより、位相差検出画素３２においては、光電変換部１５２は、集光レンズ１５５'を透過した被写体光の略半分を受光する。
【００５９】
また、位相差検出画素３２において、集光レンズ１５５'は、撮像画素３１における集光レンズ１５５と基本的には同様に形成されており、高屈折率層１５５'ａと低屈折率層１５５'ｂとが交互に配列される周期P1'，P2'，P3'，P4'，P5'はそれぞれ等しく、300nm以下とされる。
【００６０】
ところで、屈折率分布型レンズの屈折率は、周期内の高屈折率層と低屈折率層との体積比（周期内の高屈折率層と低屈折率層との外周方向の幅の比）によって決まる。具体的には、周期内の高屈折率層の幅を同心円の中心から外周方向に向かって徐々に小さくする（低屈折率層の幅を同心円の中心から外周方向に向かって徐々に大きくする）ことで、屈折率が小さくなり、屈折率分布型レンズが凸レンズとして機能するようになる。
【００６１】
したがって、屈折率分布型レンズにおいては、周期内の高屈折率層と低屈折率層との外周方向の幅の比を変えることで、等位相面の湾曲率が変わり、画素における焦点（集光ポイント）を変えることができる。
【００６２】
そこで、本技術のイメージセンサ１４において、集光レンズは、周期内の高屈折率層と低屈折率層との外周方向の幅の比が、撮像画素３１と位相差検出画素３２とで異なるように形成されるようにする。撮像画素３１においては、光電変換部１５２に焦点を合わせ、位相差検出画素３２においては、遮光膜１５３に焦点を合わせるようする。
【００６３】
具体的には、撮像画素３１における各周期P1，P2，P3，P4，P5での高屈折率層１５５ａの体積（幅）の割合をそれぞれR1，R2，R3，R4，R5とし、位相差検出画素３２における各周期P1'，P2'，P3'，P4'，P5'での高屈折率層１５５'ａの体積（幅）の割合をそれぞれR1'，R2'，R3'，R4'，R5'とすると、それぞれR1＞R1'，R2＞R2'，R3＞R3'，R4＞R4'，R5＞R5'を満たすようにする。すなわち、各周期での高屈折率層の体積（幅）が、撮像画素３１より位相差検出画素３２の方が小さくなるようにする。
【００６４】
以上の構造によれば、撮像画素３１においては、光電変換部１５２に焦点が合わされ、位相差検出画素３２においては、遮光膜１５３に焦点が合わされるようになるので、撮像画素３１における感度の低下や混色の悪化を低減することができ、画像の画質劣化を低減することが可能となる。
【００６５】
また、集光レンズにおける高屈折率層の材料として、SiNを用いるようにした場合には、SiNの加工性の良さから、加工精度を上げることができ、レンズ形状のばらつきを抑えることができるようになるので、結果として、集光特性をより高めることが可能となる。
【００６６】
［撮像画素および位相差検出画素の他の構成例］
図５は、イメージセンサ１４における撮像画素３１および位相差検出画素３２の他の構成例を示す図である。
【００６７】
図５に示される撮像画素３１および位相差検出画素３２においては、図４に示される撮像画素３１および位相差検出画素３２の構成に加え、集光レンズ１５５，１５５'の上層に、同一形状のオンチップレンズ１６１が、同一高さで形成されている。
【００６８】
図６は、イメージセンサ１４における撮像画素３１および位相差検出画素３２のさらに他の構成例を示す図である。
【００６９】
図６に示される撮像画素３１および位相差検出画素３２においては、図４に示される撮像画素３１および位相差検出画素３２の構成に加え、絶縁層１５４内に、同一形状の層内レンズ１６２が、同一高さで形成されている。
【００７０】
図７は、イメージセンサ１４における撮像画素３１および位相差検出画素３２のさらに他の構成例を示す図である。
【００７１】
図７に示される撮像画素３１および位相差検出画素３２においては、図４に示される撮像画素３１および位相差検出画素３２の構成に加え、集光レンズ１５５，１５５'の上層に、同一形状のオンチップレンズ１６１が、同一高さで形成されているとともに、絶縁層１５４内に、同一形状の層内レンズ１６２が、同一高さで形成されている。
【００７２】
以上においては、集光レンズ１５５，１５５'における光軸に垂直な面は、平面とするようにしたが、その断面が凸型形状に形成されるようにしてもよい。
【００７３】
具体的には、図８に示されるように、撮像画素３１および位相差検出画素３２それぞれが、集光レンズ１５５，１５５'に代えて、集光レンズ１７１，１７１'を備えるようにする。集光レンズ１７１，１７１'は、集光レンズ１５５，１５５'とは、その断面が凸型形状に形成されている点で異なるだけで、高屈折率層および低屈折率層の材料や周期は、集光レンズ１５５，１５５と同様とされる。
【００７４】
以上のような構造によれば、それぞれの画素において、集光ポイントの光軸方向に対する自由度を高めるとともに、集光特性をさらに高め、より感度を上げることが可能となる。
【００７５】
［画素形成の流れについて］
次に、図９および図１０を参照して、図８を参照して説明した撮像画素３１および位相差検出画素３２の形成の流れについて説明する。図９は、これらの画素の形成処理について説明するフローチャートであり、図１０は、撮像画素３１（図９）の形成の工程を示す断面図である。なお、位相差検出画素３２（図９）の形成の工程は、基本的には図１０に示される工程と同様である。
【００７６】
なお、以下においては、半導体基板１５１に光電変換部１５２が形成され、さらに半導体基板１５１上に、転送電極２１１や絶縁膜２１２が形成された後の工程について説明する。
【００７７】
図９のフローチャートのステップＳ１１において、図１０の状態Ａに示されるように、絶縁膜２１２の上層に、遮光膜２１３が形成される。遮光膜２１３は、撮像画素３１においては、光電変換部１５２の受光面の略全てを受光領域とするように形成され、位相差検出画素３２においては、光電変換部１５２の受光面の略半分を受光領域とするように形成される。
【００７８】
ステップＳ１２において、図１０の状態Ｂに示されるように、パッシベーション膜２１４が形成される。
【００７９】
ステップＳ１３において、図１０の状態Ｃに示されるように、パッシベーション膜２１４上に、CVD（Chemical Vapor Deposition）により、窒化膜（SiN）２１５が堆積される。なお、ここでは、酸化膜（SiO2）が堆積されるようにしてもよい。
【００８０】
ステップＳ１４において、窒化膜２１５に、図示せぬフォトレジストが塗布され、ステップＳ１５において、エッチングが行われる。これにより、図１０の状態Ｄに示されるように、断面が凸型形状とされる前の屈折率分布型レンズ（集光レンズ１７１ａ）が形成される。ここでは、屈折率分布型レンズにおける高屈折率層（SiN）と低屈折率層（空気）との体積比が、撮像画素３１と位相差検出画素３２とで異なるように、集光レンズ１７１ａが形成される。
【００８１】
ステップＳ１６において、図１０の状態Ｅに示されるように、集光レンズ１７１ａ上に、フォトレジスト２１６が凸型形状に形成される。
【００８２】
そして、ステップＳ１７において、エッチバックにより、集光レンズ１７１ａが凸型形状に形成される。これにより、図１０の状態Ｆに示されるように、断面が凸型形状の集光レンズ１７１が形成される。
【００８３】
以上の処理によれば、周期内の高屈折率層と低屈折率層との体積比が、撮像画素３１と位相差検出画素３２とで異なるように、屈折率分布型レンズが形成される。これにより、撮像画素３１においては、光電変換部１５２に焦点が合わされ、位相差検出画素３２においては、遮光膜１５３に焦点が合わされるようになり、撮像画素３１における感度の低下や混色の悪化を低減することができ、画像の画質劣化を低減することが可能となる。
【００８４】
また、屈折率分布型レンズの断面が、凸型形状に形成されるので、撮像画素および位相差検出画素のそれぞれにおいて、集光ポイントの光軸方向に対する自由度を高めるとともに、集光特性をさらに高め、より感度を上げることが可能となる。
【００８５】
なお、以上においては、屈折率分布型レンズにおいて、高屈折率層と低屈折率層とが光軸を中心として配置される形状を、円形であるものとしたが、楕円形状であってもよいし、方形上であってもよい。
【００８６】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００８７】
さらに、本技術は以下のような構成をとることができる。
（１）
複数の画素として、撮像画像を生成するための撮像画素と、位相差検出による合焦判定を行うための位相差検出画素と
を備え、
前記画素は、
光軸に対して垂直な平面の、前記光軸を基準とした外周方向に、高屈折率層と低屈折率層とが所定の周期で交互に配列されてなる屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズを通した光を受光する光電変換部と
を有し、
前記屈折率分布型レンズは、前記周期内の前記高屈折率層と前記低屈折率層との前記外周方向の幅の比が、前記撮像画素と前記位相差検出画素とで異なるように形成される
固体撮像装置。
（２）
前記屈折率分布型レンズは、前記周期内の前記高屈折率層の幅が、前記撮像画素より前記位相差検出画素の方が小さくなるように形成される
（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記屈折率分布型レンズは、前記光軸を中心とした同心円状に、前記高屈折率層と前記低屈折率層とが交互に配列されてなる
（１）または（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記屈折率分布型レンズは、前記周期内での前記高屈折率層の幅が、外周方向に向かって徐々に小さくなるように形成される
（３）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記屈折率分布型レンズは、前記周期の幅が300nm以下となるように形成される
（４）に記載の固体撮像装置。
（６）
前記画素は、前記屈折率分布型レンズより上層に形成されるオンチップレンズ、および、前記屈折率分布型レンズと前記光電変換部との間の層に形成される層内レンズの両方またはいずれか一方をさらに有する
（１）乃至（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（７）
前記屈折率分布型レンズは、その断面が凸型形状に形成される
（１）乃至（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（８）
複数の画素として、撮像画像を生成するための撮像画素と、位相差検出による合焦判定を行うための位相差検出画素と
を備え、
前記画素は、
光軸に対して垂直な平面の、前記光軸を基準とした外周方向に、高屈折率層と低屈折率層とが所定の周期で交互に配列されてなる屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズを通した光を受光する光電変換部と
を有する固体撮像装置の製造方法であって、
前記屈折率分布型レンズを、前記周期内での前記高屈折率層と前記低屈折率層との前記外周方向の幅の比が、前記撮像画素と前記位相差検出画素とで異なるように形成する
ステップを含む固体撮像装置の製造方法。
（９）
複数の画素として、撮像画像を生成するための撮像画素と、位相差検出による合焦判定を行うための位相差検出画素と
を備え、
前記画素は、
光軸に対して垂直な平面の、前記光軸を基準とした外周方向に、高屈折率層と低屈折率層とが所定の周期で交互に配列されてなる屈折率分布型レンズと、
前記屈折率分布型レンズを通した光を受光する光電変換部と
を有し、
前記屈折率分布型レンズは、前記周期内での前記高屈折率層と前記低屈折率層との前記外周方向の幅の比が、前記撮像画素と前記位相差検出画素とで異なるように形成される
固体撮像装置を備える電子機器。
【符号の説明】
【００８８】
１  電子機器，  １４  イメージセンサ，  ３１  撮像画素，  ３２  位相差検出画素，  １５１  半導体基板，  １５２  光電変換部，  １５３  遮光膜，  １５４  絶縁層，  １５５，１５５'  集光レンズ，  １６１  オンチップレンズ，  １６２  層内レンズ，  １７１  集光レンズ
【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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