(57)【要約】  本技術は、撮像画素の斜入射光特性と位相差検出画素のAF特性のいずれも良好に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。行列状に２次元配置された複数の撮像画素と、撮像画素の中に散在して配置された位相差検出画素とを有する固体撮像装置は、撮像画素毎に形成された第１のマイクロレンズと、第１のマイクロレンズ上に形成された、第１のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜と、位相差検出画素の平坦化膜上のみに形成された第２のマイクロレンズとを備える。本技術は、例えばCMOS固体撮像装置に適用することができる。
2014141991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に２次元配置された複数の撮像画素と、前記撮像画素の中に散在して配置された位相差検出画素とを有する固体撮像装置であって、
前記撮像画素毎に形成された第１のマイクロレンズと、
前記第１のマイクロレンズ上に形成された、前記第１のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜と、
前記位相差検出画素の前記平坦化膜上のみに形成された第２のマイクロレンズと
を備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記位相差検出画素にも、前記第１のマイクロレンズが形成される
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記平坦化膜の屈折率は1.5以下とされ、かつ、前記第１および第２のマイクロレンズの屈折率は1.4以上とされる
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第２のマイクロレンズは、前記平坦化膜と同一の組成である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記平坦化膜は、アクリル系樹脂またはシロキサン系樹脂に、フッ素または中空シリカが添加されてなる
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記第１および第２のマイクロレンズは、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、またはシロキサン系樹脂の有機材料よりなる
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記第１および第２のマイクロレンズは、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、シロキサン系樹脂、またはポリイミド樹脂中にTiO微粒子を分散させた有機・無機ハイブリッド材料からなる
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記第１および第２のマイクロレンズは、SiN系またはSiON系の無機材料からなる
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記平坦化膜における前記位相差画素と前記撮像画素との境界部分に、遮光壁が形成された
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
受光面側の空隙が、シールガラスおよびシール樹脂によって封止されている
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記第２のマイクロレンズ上にさらに、前記第１および第２のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜が形成され、
前記平坦化膜上の前記空隙が、前記シールガラスおよび前記シール樹脂によって封止されている
請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記第２のマイクロレンズ上の前記空隙が、前記シールガラスおよび前記シール樹脂によって封止されており、
前記第２のマイクロレンズの屈折率は、前記シール樹脂の屈折率より十分高い
請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記第２のマイクロレンズは、前記平坦化膜上に形成された凹部に、前記平坦化膜より高い屈折率の前記シール樹脂が封止されることによって形成される
請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記シール樹脂は、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、またはエポキシ系樹脂よりなる
請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
行列状に２次元配置された複数の撮像画素と、前記撮像画素の中に散在して配置された位相差検出画素とを有する固体撮像装置の製造方法であって、
前記撮像画素毎に第１のマイクロレンズを形成し、
前記第１のマイクロレンズ上に、前記第１のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜を形成し、
前記位相差検出画素の前記平坦化膜上のみに第２のマイクロレンズを形成する
ステップを含む固体撮像装置の製造方法。
【請求項１６】
行列状に２次元配置された複数の撮像画素と、前記撮像画素の中に散在して配置された位相差検出画素とを有する固体撮像装置であって、
前記撮像画素毎に形成された第１のマイクロレンズと、
前記第１のマイクロレンズ上に形成された、前記第１のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜と、
前記位相差検出画素の前記平坦化膜上のみに形成された第２のマイクロレンズと
を備える固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
入射光を前記固体撮像装置に入射するレンズと
を備える電子機器。
【請求項１７】
前記信号処理回路は、前記位相差画素の近傍に配置されている前記撮像画素において生じるシェーディングを補正する
請求項１６に記載の電子機器。
【請求項１８】
前記信号処理回路は、予め求められた、シェーディング補正の対象となる前記撮像画素の配置に対応したシェーディングの度合を表すシェーディング関数を用いて、前記シェーディングを補正する
請求項１７に記載の電子機器。
【請求項１９】
前記シェーディング関数は、前記レンズ部のレンズパラメータに応じて求められる
請求項１８に記載の電子機器。
【請求項２０】
前記信号処理回路は、シェーディング補正の対象となる前記撮像画素に最も近接する同色の前記撮像画素の出力を用いて、前記シェーディングを補正する
請求項１７に記載の電子機器。
【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、撮像画素の斜入射光特性と位相差検出画素のAF特性のいずれも良好に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】
裏面照射型の固体撮像装置は、受光面の反対側に配線層が形成されるので、表面照射型の固体撮像装置より集光構造を低背化することができ、良好な斜入射光特性を実現できることで知られている。【０００３】
また、通常の撮像画素の中に、光電変換部の一部が遮光された位相差検出画素を設けることで位相差検出を行う固体撮像装置が知られている。位相差検出画素においては、遮光膜に集光ポイントを合わせるために、マイクロレンズと遮光膜との距離を大きくする、すなわち集光構造を高背化する必要がある。【０００４】
ここで、裏面照射型の固体撮像装置に位相差検出画素を設ける場合、撮像画素の斜入射光特性を得るために低背化が求められる一方、位相差検出画素のAF特性を得るためには高背化が求められるといったトレードオフが生じる。【０００５】
このトレードオフを解消するために、撮像画素と位相差検出画素とでマイクロレンズの高さを揃えたまま、位相差検出画素の受光素子を低く形成するようにした撮像素子が提案されている（特許文献１参照）。また、位相差検出画素のマイクロレンズに段差を設けることで、位相差検出画素の結像距離を確保することが開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７１９２０号公報
【特許文献２】特開２００７−２８１２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の構造では、撮像画素と位相差検出画素とでSi基板の膜厚が異なるため、撮像画素と位相差検出画素とで、ポテンシャル設計やイオンインプラント工程を分ける必要があった。また、受光素子を掘り込む際のエッチングのダメージにより界面準位が乱れ、暗時の特性に影響を及ぼす恐れがあった。【０００８】
また、特許文献２には、位相差検出画素のマイクロレンズに段差を設けるための具体的な手法は開示されておらず、また、段差によって形成される壁部での反射によりケラレが発生するため、撮像画素の斜入射光特性の劣化は避けられなかった。【０００９】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、撮像画素の斜入射光特性と位相差検出画素のAF特性のいずれも良好に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】
【００１０】
本技術の一側面の固体撮像装置は、行列状に２次元配置された複数の撮像画素と、前記撮像画素の中に散在して配置された位相差検出画素とを有する固体撮像装置であって、前記撮像画素毎に形成された第１のマイクロレンズと、前記第１のマイクロレンズ上に形成された、前記第１のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜と、前記位相差検出画素の前記平坦化膜上のみに形成された第２のマイクロレンズとを備える。【００１１】
前記位相差検出画素にも、前記第１のマイクロレンズが形成されるようにすることができる。【００１２】
前記平坦化膜の屈折率は1.5以下とされ、かつ、前記第１および第２のマイクロレンズの屈折率は1.4以上とされるようにすることができる。【００１３】
前記第２のマイクロレンズは、前記平坦化膜と同一の組成であるようにすることができる。【００１４】
前記平坦化膜は、アクリル系樹脂またはシロキサン系樹脂に、フッ素または中空シリカが添加されてなるようにすることができる。【００１５】
前記第１および第２のマイクロレンズは、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、またはシロキサン系樹脂の有機材料よりなるようにすることができる。【００１６】
前記第１および第２のマイクロレンズは、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、シロキサン系樹脂、またはポリイミド樹脂中にTiO微粒子を分散させた有機・無機ハイブリッド材料からなるようにすることができる。【００１７】
前記第１および第２のマイクロレンズは、SiN系またはSiON系の無機材料からなるようにすることができる。【００１８】
前記平坦化膜における前記位相差画素と前記撮像画素との境界部分に、遮光壁が形成されるようにすることができる。【００１９】
受光面側の空隙が、シールガラスおよびシール樹脂によって封止されているようにすることができる。【００２０】
前記第２のマイクロレンズ上にさらに、前記第１および第２のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜が形成され、前記平坦化膜上の前記空隙が、前記シールガラスおよび前記シール樹脂によって封止されているようにすることができる。【００２１】
前記第２のマイクロレンズ上の前記空隙が、前記シールガラスおよび前記シール樹脂によって封止されており、前記第２のマイクロレンズの屈折率は、前記シール樹脂の屈折率より十分高いようにすることができる。【００２２】
前記第２のマイクロレンズは、前記平坦化膜上に形成された凹部に、前記平坦化膜より高い屈折率の前記シール樹脂が封止されることによって形成されるようにすることができる。【００２３】
前記シール樹脂は、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、またはエポキシ系樹脂よりなるようにすることができる。【００２４】
本技術の一側面の固体撮像装置の製造方法は、行列状に２次元配置された複数の撮像画素と、前記撮像画素の中に散在して配置された位相差検出画素とを有する固体撮像装置の製造方法であって、前記撮像画素毎に第１のマイクロレンズを形成し、前記第１のマイクロレンズ上に、前記第１のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜を形成し、前記位相差検出画素の前記平坦化膜上のみに第２のマイクロレンズを形成するステップを含む。【００２５】
本技術の一側面の電子機器は、行列状に２次元配置された複数の撮像画素と、前記撮像画素の中に散在して配置された位相差検出画素とを有する固体撮像装置であって、前記撮像画素毎に形成された第１のマイクロレンズと、前記第１のマイクロレンズ上に形成された、前記第１のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜と、前記位相差検出画素の前記平坦化膜上のみに形成された第２のマイクロレンズとを備える固体撮像装置と、前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、入射光を前記固体撮像装置に入射するレンズとを備える。【００２６】
前記信号処理回路には、前記位相差画素の近傍に配置されている前記撮像画素において生じるシェーディングを補正させることができる。【００２７】
前記信号処理回路には、予め求められた、シェーディング補正の対象となる前記撮像画素の配置に対応したシェーディングの度合を表すシェーディング関数を用いて、前記シェーディングを補正させることができる。【００２８】
前記シェーディング関数は、前記レンズ部のレンズパラメータに応じて求められるようにすることができる。【００２９】
前記信号処理回路には、シェーディング補正の対象となる前記撮像画素に最も近接する同色の前記撮像画素の出力を用いて、前記シェーディングを補正させることができる。【００３０】
本技術の一側面においては、行列状に２次元配置された複数の撮像画素と、撮像画素の中に散在して配置された位相差検出画素とを有する固体撮像装置において、第１のマイクロレンズが撮像画素毎に形成され、第１のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜が第１のマイクロレンズ上に形成され、第２のマイクロレンズが位相差検出画素の平坦化膜上のみに形成される。
【発明の効果】
【００３１】
本技術の一側面によれば、撮像画素の斜入射光特性と位相差検出画素のAF特性のいずれも良好にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本技術を適用した固体撮像装置の概略構成例を示すブロック図である。
【図２】本技術の第１の実施の形態の固体撮像装置の構成例を示す断面図である。
【図３】遮光膜の形状の例を示す図である。
【図４】図２の固体撮像装置の製造処理について説明するフローチャートである。
【図５】固体撮像装置の製造工程について説明する図である。
【図６】固体撮像装置の製造工程について説明する図である。
【図７】固体撮像装置の製造工程について説明する図である。
【図８】固体撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図９】固体撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図１０】固体撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図１１】本技術の第２の実施の形態の固体撮像装置の構成例を示す断面図である。
【図１２】図１１の固体撮像装置の製造処理について説明するフローチャートである。
【図１３】本技術の第３の実施の形態の固体撮像装置の構成例を示す断面図である。
【図１４】図１３の固体撮像装置の製造処理について説明するフローチャートである。
【図１５】固体撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図１６】固体撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図１７】固体撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図１８】固体撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図１９】図１８の固体撮像装置の製造処理について説明するフローチャートである。
【図２０】固体撮像装置の変形例を示す断面図である。
【図２１】本技術の第４の実施の形態の電子機器の構成例を示すブロック図である。
【図２２】シェーディングについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。なお、説明は以下の順序で行う。
１．固体撮像装置の概略構成例
２．第１の実施の形態（本技術の基本的な固体撮像装置の例）
３．第２の実施の形態（画素境界に遮光壁を備える固体撮像装置の例）
４．第３の実施の形態（キャビティレスCSP構造の固体撮像装置の例）
５．第４の実施の形態（本技術の固体撮像装置を備える電子機器の例）
【００３４】
＜１．固体撮像装置の概略構成例＞
図１は、本技術の各実施の形態に適用されるCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）固体撮像装置の一例の概略構成例を示している。
【００３５】
図１に示されるように、固体撮像装置１は、半導体基板１１（例えばシリコン基板）に複数の光電変換素子を含む画素２が規則的に２次元的に配列された画素領域（いわゆる撮像領域）３と、周辺回路部とを有して構成される。
【００３６】
画素２は、光電変換素子（例えばフォトダイオード）と、複数の画素トランジスタ（いわゆるMOSトランジスタ）を有してなる。複数の画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、および増幅トランジスタの３つのトランジスタで構成することができ、さらに選択トランジスタを追加して４つのトランジスタで構成することもできる。各画素２（単位画素）の等価回路は一般的なものと同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００３７】
また、画素２は、共有画素構造とすることもできる。画素共有構造は、複数のフォトダイオード、複数の転送トランジスタ、共有される１つのフローティングディフュージョン、および、共有される１つずつの他の画素トランジスタから構成される。
【００３８】
周辺回路部は、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６、出力回路７、および制御回路８から構成される。
【００３９】
制御回路８は、入力クロックや、動作モード等を指令するデータを受け取り、また、固体撮像装置１の内部情報等のデータを出力する。具体的には、制御回路８は、垂直同期信号、水平同期信号、およびマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、および水平駆動回路６の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路８は、これらの信号を垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、および水平駆動回路６に入力する。
【００４０】
垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタによって構成され、画素駆動配線を選択し、選択された画素駆動配線に画素２を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素２を駆動する。具体的には、垂直駆動回路４は、画素領域３の各画素２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、垂直信号線９を通して各画素２の光電変換素子において受光量に応じて生成した信号電荷に基づいた画素信号をカラム信号処理回路５に供給する。
【００４１】
カラム信号処理回路５は、画素２の例えば列毎に配置されており、１行分の画素２から出力される信号を画素列毎にノイズ除去等の信号処理を行う。具体的には、カラム信号処理回路５は、画素２固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS（Correlated Double Sampling）や、信号増幅、A/D（Analog/Digital）変換等の信号処理を行う。カラム信号処理回路５の出力段には、水平選択スイッチ（図示せず）が水平信号線１０との間に接続されて設けられる。
【００４２】
水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタによって構成され、水平走査パルスを順次出力することによって、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から画素信号を水平信号線１０に出力させる。
【００４３】
出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１０を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。出力回路７は、例えば、バッファリングだけを行う場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理等を行う場合もある。
【００４４】
入出力端子１２は、外部と信号のやりとりをするために設けられる。
【００４５】
＜２．第１の実施の形態＞
[固体撮像装置の構成]
図２は、本技術の固体撮像装置の第１の実施の形態の構成例を示している。本技術の各実施の形態の固体撮像装置は、裏面照射型のCMOS固体撮像装置として構成される。
【００４６】
第１の実施の形態の固体撮像装置２０においては、例えばシリコンからなる半導体基板２１に複数の画素が配列された画素領域（いわゆる撮像領域）と、画素領域の周辺に配置された周辺回路部（図示せず）とが形成される。
【００４７】
単位画素２２（以下、単に画素２２という）は、光電変換部であるフォトダイオードPDと複数の画素トランジスタTrとから構成される。フォトダイオードPDは、半導体基板２１の厚み方向の全域にわたるように形成され、第１導電型（本例ではｎ型）半導体領域２５と、基板の表裏両面に臨む第２導電型（本例ではｐ型）半導体領域２６とによるpn接合型のフォトダイオードとして構成される。基板の表裏両面に臨むｐ型半導体領域は、暗電流抑制のための正孔電荷蓄積領域を兼ねている。
【００４８】
フォトダイオードPDおよび画素トランジスタTrからなる画素２２は、受光した被写体光に基づいて画像を生成するための信号を生成する撮像画素２３と、位相差検出方式のAF（Auto Focus）（位相差AF）を行うための信号を生成する位相差検出画素２４とに区別される。
【００４９】
位相差検出画素２４は、行列状に２次元配置された複数の撮像画素２３の中に散在して配置される。具体的には、位相差検出画素２４は、行列状に２次元配置される複数の撮像画素２３の中の所定の撮像画素２３の一部が置き換えられることで、特定のパターンで規則的に配置されている。
【００５０】
画素２２（撮像画素２３および位相差検出画素２４）はそれぞれ、素子分離領域２７により分離されている。素子分離領域２７は、ｐ型半導体領域で形成され、例えば接地されている。画素トランジスタTrは、半導体基板２１の基板表面２１ａ側に形成したｐ型半導体ウェル領域２８に、図示せぬｎ型のソース領域およびドレイン領域を形成し、さらに両領域間の基板表面にゲート絶縁膜を介してゲート電極２９を形成して構成される。図２においては、複数の画素トランジスタを１つの画素トランジスタTrにより代表して示すとともに、ゲート電極２９により模式的に表している。
【００５１】
半導体基板２１の基板表面２１ａ上には、層間絶縁膜３１を介して複数層の配線３２が配置されてなる、いわゆる多層配線層３３が形成される。多層配線層３３側には光が入射されないので、配線３２のレイアウトは自由に設定される。
【００５２】
フォトダイオードPDの受光面３４となる基板裏面２１ｂ上には、絶縁層が形成される。この絶縁層は、本例では反射防止膜３６で形成される。反射防止膜３６は、屈折率の異なる複数層の膜で形成され、本例ではハフニウム酸化（HfO2）膜３８とシリコン酸化膜３７の２層の膜で形成される。
【００５３】
反射防止膜３６上の画素境界には、遮光膜３９が形成される。遮光膜３９は、光を遮光する材料であればよく、遮光性が強く、かつ微細加工、例えばエッチングで精度よく加工できる材料として、金属、例えばアルミニウム（Al）、タングステン（Ｗ）、または銅（Cu）の膜で形成することが好ましい。
【００５４】
遮光膜３９は、その一部の平面形状として、図３に示されるような形状を有する。図３に示されるように、遮光膜３９は、画素境界で画素同士の混色や入射角の大きい光によるフレアを抑制する格子状の領域を有する。さらに、遮光膜３９は、画素領域の外側を覆い、暗時出力の基準となる黒レベルを検出するためのOPB（Optical Black）クランプ領域３９ｂと、位相差検出画素２４において異なる射出瞳からの光を分離させるための分離部３９ｐとを有する。
【００５５】
なお、図２に示されるように、位相差検出画素２４は、分離部３９ｐによってフォトダイオードPDの左側半分が遮光されている。
【００５６】
これら遮光膜３９における各領域は、同時に形成される必要はなく、別個に形成されるようにしてもよい。また、例えば混色やフレアの抑制より、感度の向上を優先して図る場合には、格子状の領域の幅を小さくするようにしてもよい。
【００５７】
遮光膜３９を含む反射防止膜３６上には、平坦化膜４１が形成され、平坦化膜４１上には、画素２２毎にカラーフィルタ４２が形成される。
【００５８】
平坦化膜４１は、例えば、樹脂などの有機材料を回転塗布することによって形成される。平坦化膜４１は、カラーフィルタ４２を形成する際の回転塗布の工程で発生するムラを回避するために形成されるが、そのムラが許容できる範囲であれば、平坦化膜４１は形成されなくともよい。また、平坦化膜４１は、例えばSiO2等の無機膜を成膜して、CMP（Chemical Mechanical Polishing）により平坦化することで形成されてもよい。
【００５９】
カラーフィルタ４２は、例えば顔料や染料を回転塗布することによって形成される。カラーフィルタ４２としては、例えばベイヤ配列のカラーフィルタが用いられるが、その他の配列のカラーフィルタが用いられるようにしてもよい。
【００６０】
カラーフィルタ４２上には、画素２２毎にマイクロレンズ４３が形成される。
【００６１】
マイクロレンズ４３は、屈折率が1.4以上の材料で形成され、例えばスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、またはシロキサン系樹脂等の有機材料で形成される。スチレン系樹脂の屈折率は1.6程度、アクリル系樹脂の屈折率は1.5程度、スチレン−アクリル共重合系樹脂の屈折率は1.5乃至1.6程度、シロキサン系樹脂の屈折率は1.45程度とされる。
【００６２】
また、マイクロレンズ４３は、上述したスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、シロキサン系樹脂や、ポリイミド樹脂中にTiO微粒子を分散させた有機・無機ハイブリッド材料で形成されてもよい。
【００６３】
さらに、マイクロレンズ４３は、SiN系またはSiON系の無機材料で形成されてもよい。SiNの屈折率は1.9乃至2.0程度、SiONの屈折率は1.45乃至1.9程度とされる。
【００６４】
マイクロレンズ４３上には、低ｎ平坦化膜４４が形成される。ここで、「低ｎ」は低屈折率を意味する。低ｎ平坦化膜４４は、マイクロレンズ４３の屈折率より低い材料（屈折率1.5以下の材料）で形成され、例えばアクリル系樹脂またはシロキサン系樹脂に、フッ素または中空シリカが添加されることで形成される。この場合、低ｎ平坦化膜４４の屈折率は1.2乃至1.45程度とされる。
【００６５】
また、低ｎ平坦化膜４４は、例えばSiO2等の無機膜を成膜して、CMPにより平坦化することで形成されてもよい。この場合、低ｎ平坦化膜４４の屈折率は1.45程度とされる。
【００６６】
そして、位相差検出画素２４の低ｎ平坦化膜４４上のみに、層上マイクロレンズ４５が形成される。層上マイクロレンズ４５は、マイクロレンズ４３と同様、屈折率が1.4以上の材料で形成され、例えばスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、またはシロキサン系樹脂等の有機材料で形成される。また、層上マイクロレンズ４５は、これらの有機材料や、ポリイミド樹脂中にTiO微粒子を分散させた有機・無機ハイブリッド材料で形成されてもよいし、SiN系またはSiON系の無機材料で形成されてもよい。
【００６７】
[固体撮像装置の製造処理の流れ]
次に、図４乃至図７を参照して、図２の固体撮像装置２０の製造処理について説明する。図４は、固体撮像装置２０の製造処理について説明するフローチャートであり、図５乃至図７は、製造工程における固体撮像装置２０の断面図を示している。
【００６８】
まず、ステップＳ１１において、半導体基板２１の画素領域を形成すべき領域に、ｐ型半導体領域による素子分離領域２７で分離した各画素２２に対応したフォトダイオードPDを形成する。
【００６９】
ステップＳ１２において、基板表面２１ａの各画素２２に対応する領域に形成されたｐ型半導体ウェル領域２８に、各複数の画素トランジスタTrを形成する。
【００７０】
ステップＳ１３において、基板表面２１ａの上部に、層間絶縁膜３１を介して複数層の配線３２を配置した多層配線層３３を形成する。
【００７１】
ステップＳ１４において、図５のＡに示されるように、受光面となる基板裏面２１ｂ上に反射防止膜３６を形成し、さらに、反射防止膜３６上に遮光膜材料層３９ａを形成する。
【００７２】
ステップＳ１５において、リソグラフィにより、遮光膜材料層３９ａ上に選択的にレジストマスクを形成する。このレジストマスクは、図３に示されるような形状に形成される。そして、図５のＢに示されるように、レジストマスクを介して遮光膜材料層３９ａを選択的にエッチング除去して、遮光膜３９を形成する。エッチングは、ウェットエッチングまたはドライエッチングを用いることができる。ドライエッチングを用いた場合には、遮光膜３９の微細線幅が精度よく得られる。
【００７３】
ステップＳ１６において、図６のＡに示されるように、遮光膜３９を含む反射防止膜３６上に平坦化膜４１を形成する。
【００７４】
ステップＳ１７において、平坦化膜４１上に、画素２２毎に例えばベイヤ配列のカラーフィルタ４２を形成する。
【００７５】
ステップＳ１８において、図６のＢに示されるように、画素２２毎のカラーフィルタ４２上にマイクロレンズ４３を形成する。具体的には、フォトレジスト、例えばノボラック樹脂を主成分とした感光性材料を、リソグラフィによりパターニングする。パターニングされたフォトレジストに対して熱軟化点より高い温度の熱処理を施し、レンズ形状を形成する。そして、レンズ形状に形成されたフォトレジストをマスクとし、ドライエッチングを用いて、下地となるレンズ材料にレンズ形状をパターン転写することで、全ての画素２２についてマイクロレンズ４３が形成される。
【００７６】
ステップＳ１９において、図７のＡに示されるように、マイクロレンズ４３上に、低ｎ平坦化膜４４を形成する。
【００７７】
そして、ステップＳ２０において、図７のＢに示されるように、位相差検出画素２４の低ｎ平坦化膜４４上のみに、層上マイクロレンズ４５を形成する。層上マイクロレンズ４５は、ステップＳ１７においてマイクロレンズ４３が形成された手法と同様にして形成される。
【００７８】
なお、マイクロレンズ４３および層上マイクロレンズ４５の形成には、上述した手法に限らず、例えば、感光性樹脂からなるレンズ材料を成膜し、プリベーク、露光、現像、ブリーチング露光の各処理を順次行った後に、レンズ材料の熱軟化点より高い温度の熱処理を施す手法を用いるようにしてもよい。
【００７９】
以上の処理においては、位相差検出画素２４の分離性を良くするため、集光ポイントが遮光膜３９に合うように、固体撮像装置２０全体の層厚の調整やマイクロレンズの曲率の調整が行われる。
【００８０】
固体撮像装置２０全体の層厚は、例えば低ｎ平坦化膜４４の膜厚や、マイクロレンズ４３および層上マイクロレンズ４５のレンズ材料の膜厚、およびレンズ材料のエッチング量により調整される。
【００８１】
マイクロレンズの曲率は、レンズ形成の際のリソグラフィのレジスト膜厚やリフロー、ドライエッチング条件（ガス種、処理時間、パワー等）等により調整される。また、マイクロレンズ４３および層上マイクロレンズ４５は、集光ポイントが揃うように、どの方向からみても曲率一定となるようなレンズ形状に形成される。具体的には、画素サイズに適したリソグラフィのレチクル形状（四角形、八角形、円形）やその寸法、リフロー温度、ドライエッチング条件を見出すことによって、どの方向からみても曲率一定となるようなレンズ形状マイクロレンズ４３および層上マイクロレンズ４５が形成される。
【００８２】
ここで、特許文献２に開示されている、位相差検出画素のマイクロレンズに段差を設ける構成において、例えば、この段差をマイクロレンズより先に形成することを考えた場合、レンズ形成のリソグラフィにおいて、レジスト塗布の際に段差に起因するムラが発生したり、異なる高さに対するリソグラフィのフォーカス制御が容易でなくなることにより、レンズ形状がつぶれてしまう恐れがある。また、この段差をマイクロレンズより後に形成することを考えた場合、位相差検出画素をレジストによりマスクし、撮像画素をエッチングして低くすることが考えられるが、過剰なエッチングによりレンズ形状がつぶれてしまう恐れがある。
【００８３】
さらに、特許文献２に開示されている構成の組立て工程を考えた場合、段差に起因してBGRテープを貼れなかったり、そのテープを剥す際に段差を備えた構造が破損する恐れがある。
【００８４】
また、段差によって形成される壁部分で、空気との屈折率の差によって反射した光が、隣接画素に影響を及ぼす恐れもある。
【００８５】
このように、特許文献２に開示されている構成では、撮像素子と位相差検出画素とを有する裏面照射型の固体撮像装置において、撮像画素の低背化と位相差検出画素の高背化とが求められるといったトレードオフを解消することは難しい。
【００８６】
一方、以上の処理によれば、レンズ形成のリソグラフィにおいてムラが発生したり、リソグラフィのデフォーカスや過剰なエッチングによりレンズ形状がつぶれてしまう恐れはなく、また、段差のための壁部分が形成されることはないので、隣接画素に影響を及ぼす恐れもなく、撮像画素の低背化と位相差検出画素の高背化とが求められるといったトレードオフを解消する構成を実現でき、撮像画素の斜入射光特性と位相差検出画素のAF特性のいずれも良好にすることが可能となる。
【００８７】
なお、屈折率の違う界面、具体的には、マイクロレンズ４３と低ｎ平坦化膜４４との界面や、層上マイクロレンズ４５と空気との界面における反射を抑えるために、マイクロレンズ４３や層上マイクロレンズ４５の表面に反射防止膜を形成するようにしてもよい。
【００８８】
具体的には、層上マイクロレンズ４５の表面に、コンフォーマルに酸化膜を形成したり、マイクロレンズ４３の表面に、コンフォーマルにSiONを形成する。なお、反射防止膜の膜厚は、入射する光の干渉を考慮して決定される。
【００８９】
以下においては、本実施の形態の変形例について説明する。
【００９０】
[変形例１]
図８は、本技術の固体撮像装置の第１の実施の形態の変形例を示している。
【００９１】
なお、図８の固体撮像装置６０において、図２の固体撮像装置２０に設けられたものと同様の機能を備える構成については、同一名称および同一符号を付するものとし、その説明は、適宜省略するものとする。
【００９２】
図８の固体撮像装置６０は、位相差検出画素６１にマイクロレンズ４３を形成しない構成とされる。
【００９３】
位相差検出画素においては、集光ポイントが遮光膜に合うことが求められるが、図２の位相差検出画素２４のように、複数のレンズを介した集光の場合、レンズ形成におけるばらつきが、その集光特性に影響を与える恐れがある。
【００９４】
これに対して、図８の位相差検出画素６１においては、層上マイクロレンズ４５のみによって集光されるので、集光特性がレンズ形成におけるばらつきの影響を受けることはなく、位相差AFの精度を向上させることができる。なお、位相差検出画素６１は、位相差検出画素２４より集光パワーが落ちるが、層上マイクロレンズ４５を高背化したり、層上マイクロレンズ４５の曲率を上げることで、これを改善することができる。逆に、位相差検出画素２４は、位相差検出画素６１より集光パワーが高いので、固体撮像装置全体の層厚を低く抑えることができる。
【００９５】
[変形例２]
図９は、本技術の固体撮像装置の第１の実施の形態の他の変形例を示している。
【００９６】
なお、図９の固体撮像装置７０において、図２の固体撮像装置２０に設けられたものと同様の機能を備える構成については、同一名称および同一符号を付するものとし、その説明は、適宜省略するものとする。
【００９７】
図９の固体撮像装置７０は、位相差検出画素７１の低ｎ平坦化膜４４上に、層上マイクロレンズ７２を形成した構成とされる。
【００９８】
層上マイクロレンズ７２は、低ｎ平坦化膜４４と同一の組成である。層上マイクロレンズ７２は、図４のフローチャートのステップＳ２０において、低ｎ平坦化膜４４に対してリソグラフィとリフローによりレンズ形状を形成し、ドライエッチングを用いて、下地となる低ｎ平坦化膜４４にレンズ形状をパターン転写することで形成される。
【００９９】
このような構成により、層上マイクロレンズのレンズ材料を塗布する工程を削減することできる。
【０１００】
[変形例３]
図１０は、本技術の固体撮像装置の第１実施の形態のさらに他の変形例を示している。
【０１０１】
なお、図１０の固体撮像装置８０において、図８の固体撮像装置６０に設けられたものと同様の機能を備える構成については、同一名称および同一符号を付するものとし、その説明は、適宜省略するものとする。
【０１０２】
図１０の固体撮像装置８０は、位相差検出画素８１の低ｎ平坦化膜４４上に、図９の固体撮像装置７０と同様にして、低ｎ平坦化膜４４と同一の組成の層上マイクロレンズ７２を形成した構成とされる。
【０１０３】
このような構成により、位相差AFの精度を向上させることができるとともに、層上マイクロレンズのレンズ材料を塗布する工程を削減することできる。
【０１０４】
＜３．第２の実施の形態＞
[固体撮像装置の構成]
図１１は、本技術の固体撮像装置の第２の実施の形態の構成例を示している。
【０１０５】
なお、図１１の固体撮像装置１００において、図２の固体撮像装置２０に設けられたものと同様の機能を備える構成については、同一名称および同一符号を付するものとし、その説明は、適宜省略するものとする。
【０１０６】
図１１の固体撮像装置１００は、低ｎ平坦化膜４４における撮像画素２３と位相差検出画素１０１との境界部分に、遮光壁１０２を形成した構成とされる。
【０１０７】
遮光壁１０２は、例えば、低ｎ平坦化膜４４における位相差検出画素１０１の部分を囲うように形成された溝に、遮光材料を埋め込むことによって形成される。
【０１０８】
[固体撮像装置の製造処理の流れ]
次に、図１２のフローチャートを参照して、固体撮像装置１００の製造処理について説明する。
【０１０９】
なお、図１２のフローチャートのステップＳ１１１乃至Ｓ１１９，Ｓ１２１の処理は、図４のフローチャートのステップＳ１１乃至Ｓ２０の処理と同様であるので、その説明は省略する。
【０１１０】
すなわち、ステップＳ１１９において、低ｎ平坦化膜４４が形成された後、ステップＳ１２０において、低ｎ平坦化膜４４における位相差検出画素１０１の周囲に遮光壁１０２を形成する。
【０１１１】
具体的には、リソグラフィにより、低ｎ平坦化膜４４における位相差検出画素１０１を囲うように溝パターンを形成し、ドライエッチングを用いて下地に転写する。なお、低ｎ平坦化膜４４を感光性材料により形成するようにして、パターン露光することで溝パターンを形成するようにしてもよい。この場合、ドライエッチングの工程を削減することができる。
【０１１２】
そして、例えばカーボンブラックを含む遮光材料を、回転塗布によって溝パターンに埋め込み、エッチバックにより平坦化を行うことで、遮光壁１０２が形成される。
【０１１３】
以上の処理によれば、撮像素子と位相差検出画素とを有する裏面照射型の固体撮像装置において、撮像画素の低背化と位相差検出画素の高背化とが求められるといったトレードオフを解消する構成を実現しつつ、位相差検出画素周辺の撮像画素からの混色を抑制することが可能となる。
【０１１４】
なお、図１１の固体撮像装置１００を、位相差検出画素１０１にマイクロレンズ４３を形成しない構成とするようにしてもよいし、層上マイクロレンズ４５に代えて、層上マイクロレンズ７２を備える構成とするようにしてもよい。
【０１１５】
ところで、近年、CMOS固体撮像装置等の光学センサの簡易なパッケージ技術として、チップサイズパッケージ（CSP）構造が提案されている。しかしながら、このCSP構造において、シールガラスとチップ（光学センサ）との間に空隙（以下、キャビティという）が存在すると、リフロー等の熱プロセスを通した際、熱応力によりチップが反ってしまう恐れがあった。
【０１１６】
これに対して、キャビティを樹脂で充填することでキャビティを持たないCSP構造（以下、キャビティレスCSP構造という）が提案されている。
【０１１７】
そこで、以下においては、キャビティレスCSP構造の固体撮像装置に、本技術を適用した構成について説明する。なお、以下においては、第１の実施の形態の固体撮像装置をキャビティレスCSP構造とした構成について説明するが、第２の実施の形態の固体撮像装置をキャビティレスCSP構造とすることももちろんできる。
【０１１８】
＜４．第３の実施の形態＞
[固体撮像装置の構成]
図１３は、本技術の固体撮像装置の第３の実施の形態の構成例を示している。
【０１１９】
なお、図１３の固体撮像装置２００において、図２の固体撮像装置２０に設けられたものと同様の機能を備える構成については、同一名称および同一符号を付するものとし、その説明は、適宜省略するものとする。
【０１２０】
図１３の固体撮像装置２００においては、層上マイクロレンズ４５を含む低ｎ平坦化膜４４上に、低ｎ平坦化膜２０１が形成される。
【０１２１】
低ｎ平坦化膜２０１は、低ｎ平坦化膜４４と同様に、マイクロレンズ４３および層上マイクロレンズ４５の屈折率より低い材料で形成され、例えばアクリル系樹脂またはシロキサン系樹脂に、フッ素または中空シリカが添加されることで形成される。この場合、低ｎ平坦化膜２０１の屈折率は1.2乃至1.45程度とされる。
【０１２２】
また、低ｎ平坦化膜２０１は、例えばSiO2等の無機膜を成膜して、CMPにより平坦化することで形成されてもよい。この場合、低ｎ平坦化膜２０１の屈折率は1.45程度とされる。
【０１２３】
なお、低ｎ平坦化膜２０１と低ｎ平坦化膜４４とは同一の材料により形成されてもよいし、異なる材料により形成されてもよい。
【０１２４】
低ｎ平坦化膜２０１の上には、シール樹脂２０２が形成される。シール樹脂２０２は、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、またはエポキシ系樹脂等により形成される。そして、シール樹脂２０２の上には、シールガラス２０３が形成される。
【０１２５】
このように、固体撮像装置２００は、受光面側のキャビティがシール樹脂２０２およびシールガラス２０３によって封止された、キャビティレスCSP構造をとる。
【０１２６】
[固体撮像装置の製造処理の流れ]
次に、図１４のフローチャートを参照して、固体撮像装置２００の製造処理について説明する。
【０１２７】
なお、図１４のフローチャートのステップＳ２１１乃至Ｓ２２０の処理は、図４のフローチャートのステップＳ１１乃至Ｓ２０の処理と同様であるので、その説明は省略する。
【０１２８】
すなわち、ステップＳ２２０において、層上マイクロレンズ４５が形成された後、ステップＳ２２１において、層上マイクロレンズ４５を含む低ｎ平坦化膜４４上に、低ｎ平坦化膜２０１を形成する。
【０１２９】
そして、ステップＳ２２２において、シール樹脂２０２でキャビティを封止する。具体的には、低ｎ平坦化膜２０１上にシール樹脂２０２を形成し、さらにその上にシールガラス２０３を形成することで、キャビティが封止される。
【０１３０】
以上の処理によれば、撮像素子と位相差検出画素とを有する裏面照射型の固体撮像装置において、撮像画素の低背化と位相差検出画素の高背化とが求められるといったトレードオフを解消する構成を実現しつつ、キャビティレスCSP構造による効果を得ることが可能となる。
【０１３１】
以下においては、本実施の形態の変形例について説明する。
【０１３２】
[変形例１]
図１５は、本技術の固体撮像装置の第３の実施の形態の変形例を示している。
【０１３３】
なお、図１５の固体撮像装置２１０において、図１３の固体撮像装置２００に設けられたものと同様の機能を備える構成については、同一名称および同一符号を付するものとし、その説明は、適宜省略するものとする。
【０１３４】
図１５の固体撮像装置２１０は、位相差検出画素６１にマイクロレンズ４３を形成しない構成とされる。
【０１３５】
このような構成により、図１５の固体撮像装置２１０においては、図８の位相差検出画素６１と同様に、集光特性がレンズ形成におけるばらつきの影響を受けることはなく、位相差AFの精度を向上させることができる。
【０１３６】
[変形例２]
図１６は、本技術の固体撮像装置の第３の実施の形態の他の変形例を示している。
【０１３７】
なお、図１６の固体撮像装置２２０において、図１３の固体撮像装置２００に設けられたものと同様の機能を備える構成については、同一名称および同一符号を付するものとし、その説明は、適宜省略するものとする。
【０１３８】
図１６の固体撮像装置２２０においては、層上マイクロレンズ４５を含む低ｎ平坦化膜４４上に、低ｎ平坦化膜２０１は形成されず、シール樹脂２０２が形成される。そして、シール樹脂２０２の上には、シールガラス２０３が形成される。この場合、図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ２２１の処理はスキップされる。
【０１３９】
本例では、層上マイクロレンズ４５は、シール樹脂２０２の屈折率（一般的には1.5程度）より高い屈折率の材料、例えば、SiN系またはSiON系の無機材料で形成される。上述したように、SiNの屈折率は1.9乃至2.0程度、SiONの屈折率は1.45乃至1.9程度とされる。
【０１４０】
このような構成により、低ｎ平坦化膜２０１を形成する工程を削減することができる。
【０１４１】
[変形例３]
図１７は、本技術の固体撮像装置の第３の実施の形態のさらに他の変形例を示している。
【０１４２】
なお、図１７の固体撮像装置２３０において、図１６の固体撮像装置２２０に設けられたものと同様の機能を備える構成については、同一名称および同一符号を付するものとし、その説明は、適宜省略するものとする。
【０１４３】
図１７の固体撮像装置２３０は、位相差検出画素６１にマイクロレンズ４３を形成しない構成とされる。
【０１４４】
このような構成により、位相差AFの精度を向上させることができるとともに、低ｎ平坦化膜２０１を形成する工程を削減することができる。
【０１４５】
[変形例４]
図１８は、本技術の固体撮像装置の第３の実施の形態のさらに他の変形例を示している。
【０１４６】
なお、図１８の固体撮像装置２４０において、図１６の固体撮像装置２２０に設けられたものと同様の機能を備える構成については、同一名称および同一符号を付するものとし、その説明は、適宜省略するものとする。
【０１４７】
図１８の固体撮像装置２４０は、位相差検出画素２４１に、下凸形状の層上マイクロレンズ２４２を形成した構成とされる。
【０１４８】
層上マイクロレンズ２４２は、位相差検出画素２４１の低ｎ平坦化膜４４に形成された凹部に、低ｎ平坦化膜４４より高い屈折率のシール樹脂が封止されることによって形成される。
【０１４９】
[固体撮像装置の製造処理の流れ]
次に、図１９のフローチャートを参照して、固体撮像装置２４０の製造処理について説明する。
【０１５０】
なお、図１９のフローチャートのステップＳ２６１乃至Ｓ２６９の処理は、図１４のフローチャートのステップＳ２１１乃至Ｓ２１９の処理と同様であるので、その説明は省略する。
【０１５１】
すなわち、ステップＳ２６９において、低ｎ平坦化膜４４が形成された後、ステップＳ２７０において、低ｎ平坦化膜４４上に凹部を形成する。
【０１５２】
具体的には、例えば特許第４７０５４９９号公報等に開示されている手法を用いて、位相差検出画素２４１の低ｎ平坦化膜４４上に、レジストで凸レンズを形成し、この凸レンズよりエッチレートの遅い材料により平坦化し、エッチングを進めることによって、低ｎ平坦化膜４４上に凹部が形成される。
【０１５３】
なお、凹部を形成する手法は、上述した手法に限らず、例えば、レジストでピンホールを形成し、等方性ウェットエッチングにより凹部を形成するようにしてもよいし、異方性ドライエッチングにより、低ｎ平坦化膜４４上に矩形の開口を形成し、リフローによりレンズ形状の凹部を形成するようにしてもよい。
【０１５４】
そして、ステップＳ２７１において、シール樹脂２０２でキャビティを封止する。具体的には、低ｎ平坦化膜２０１上にシール樹脂２０２を形成し、さらにその上にシールガラス２０３を形成することで、下凸形状の層上マイクロレンズ２４２が形成されるとともに、キャビティが封止される。
【０１５５】
以上の処理によれば、層上マイクロレンズのレンズ材料を塗布する工程を削減することできる。
【０１５６】
[変形例５]
図２０は、本技術の固体撮像装置の第３の実施の形態のさらに他の変形例を示している。
【０１５７】
なお、図２０の固体撮像装置２５０において、図１８の固体撮像装置２４０に設けられたものと同様の機能を備える構成については、同一名称および同一符号を付するものとし、その説明は、適宜省略するものとする。
【０１５８】
図２０の固体撮像装置２５０は、位相差検出画素２５１にマイクロレンズ４３を形成しない構成とされる。
【０１５９】
このような構成により、図２０の固体撮像装置２５０においては、図８の位相差検出画素６１と同様に、集光特性がレンズ形成におけるばらつきの影響を受けることはなく、位相差AFの精度を向上させることができる。
【０１６０】
以上においては、本技術を、裏面照射型のCMOS固体撮像装置に適用した構成について説明してきたが、表面照射型のCMOS固体撮像装置やCCD（Charge Coupled Device）固体撮像装置といった固体撮像装置に適用するようにしてもよい。
【０１６１】
なお、本技術は、固体撮像装置への適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機等の撮像機能を有する電子機器のことをいう。なお、電子機器に搭載されるモジュール状の形態、すなわちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
【０１６２】
＜５．第４の実施の形態＞
[電子機器の構成例]
ここで、図２１を参照して、本技術の第４の実施の形態の電子機器の構成例について説明する。
【０１６３】
図２１に示される電子機器３００は、固体撮像装置３０１、光学レンズ３０２、シャッタ装置３０３、駆動回路３０４、および信号処理回路３０５を備えている。固体撮像装置３０１としては、上述した本技術の第１乃至第３の実施の形態の固体撮像装置が設けられる。
【０１６４】
光学レンズ３０２は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置３０１の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置３０１内に一定期間信号電荷が蓄積される。シャッタ装置３０３は、固体撮像装置３０１に対する光照射期間および遮光期間を制御する。
【０１６５】
駆動回路３０４は、固体撮像装置３０１の信号転送動作およびシャッタ装置３０３のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路３０４から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置３０１は信号転送を行う。信号処理回路３０５は、固体撮像装置３０１から出力された信号に対して各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶されたり、モニタに出力される。
【０１６６】
ところで、本技術の固体撮像装置、例えば第１の実施の形態の固体撮像装置２０においては、図２２に示されるように、層上マイクロレンズ４５によって、本来であれば隣接する撮像画素２３に入射光Ｌの一部が、光Ｌ’として位相差検出画素２４に取り込まれることで、撮像画素２３においてシェーディングが生じてしまう。
【０１６７】
そこで、電子機器３００の信号処理回路３０５は、固体撮像装置３０１から出力された信号に対して、位相差検出画素２４に隣接する撮像画素２３において生じるシェーディングを補正する処理を行う。
【０１６８】
本技術の固体撮像装置を備える電子機器によって均一な被写体を撮像した場合、固体撮像装置から出力された信号は、位相差検出画素周辺の撮像画素で異なる像高依存を示す。また、このことは、位相差検出画素に対する撮像画素の相対位置にも依存する。
【０１６９】
そこで、その信号（画素値）から、シェーディング補正の対象となる撮像画素の配置に対応したシェーディングの度合を表すシェーディング関数G(x,y,i)を予め求めるようにする。ここで、ｘ，ｙは、画素領域における撮像画素の２次元配置を示す座標であり、ｉは、位相差検出画素に対する撮像画素の相対位置を示している。
【０１７０】
シェーディング関数G(x,y,i)は、光学レンズ３０２のレンズパラメータ（レンズ種類、ズーム値、Ｆ値等）毎に求められ、データベース化されるようにする。ここで、画素領域の対称性を考慮し、多項式近似等を用いてシェーディング関数G(x,y,i)を簡略化することにより、データベース化に必要とされるメモリ容量を削減するようにしてもよい。
【０１７１】
信号処理回路３０５は、光学レンズ３０２のレンズパラメータに基づいて、対応するシェーディング関数G(x,y,i)を読み出し、実際の撮像により固体撮像装置３０１から出力された信号に対してシェーディング関数G(x,y,i)による割戻しを行うことで、シェーディングを補正する。
【０１７２】
なお、シェーディング関数G(x,y,i)をレンズパラメータ毎に求めるのではなく、レンズパラメータに応じたモデル関数として求めるようにしてもよい。
【０１７３】
以上の構成によれば、本技術の固体撮像装置において、層上マイクロレンズに隣接する撮像画素で生じるシェーディングを低減することが可能となる。
【０１７４】
なお、信号処理回路３０５は、シェーディング関数G(x,y,i)を用いずに、シェーディング補正の対象となる撮像画素に最も近接する同色の撮像画素の出力を用いて、シェーディングを補正するようにしてもよい。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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）
行列状に２次元配置された複数の撮像画素と、前記撮像画素の中に散在して配置された位相差検出画素とを有する固体撮像装置であって、
前記撮像画素毎に形成された第１のマイクロレンズと、
前記第１のマイクロレンズ上に形成された、前記第１のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜と、
前記位相差検出画素の前記平坦化膜上のみに形成された第２のマイクロレンズと
を備える固体撮像装置。
（２）
前記位相差検出画素にも、前記第１のマイクロレンズが形成される
（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記平坦化膜の屈折率は1.5以下とされ、かつ、前記第１および第２のマイクロレンズの屈折率は1.4以上とされる
（１）または（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記第２のマイクロレンズは、前記平坦化膜と同一の組成である
（１）乃至（３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（５）
前記平坦化膜は、アクリル系樹脂またはシロキサン系樹脂に、フッ素または中空シリカが添加されてなる
（１）乃至（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）
前記第１および第２のマイクロレンズは、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、またはシロキサン系樹脂の有機材料よりなる
（１）乃至（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（７）
前記第１および第２のマイクロレンズは、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル共重合系樹脂、シロキサン系樹脂、またはポリイミド樹脂中にTiO微粒子を分散させた有機・無機ハイブリッド材料からなる
（１）乃至（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（８）
前記第１および第２のマイクロレンズは、SiN系またはSiON系の無機材料からなる
（１）乃至（５）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（９）
前記平坦化膜における前記位相差画素と前記撮像画素との境界部分に、遮光壁が形成された
（１）乃至（８）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１０）
受光面側の空隙が、シールガラスおよびシール樹脂によって封止されている
（１）乃至（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１１）
前記第２のマイクロレンズ上にさらに、前記第１および第２のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜が形成され、
前記平坦化膜上の前記空隙が、前記シールガラスおよび前記シール樹脂によって封止されている
（１０）に記載の固体撮像装置。
（１２）
前記第２のマイクロレンズ上の前記空隙が、前記シールガラスおよび前記シール樹脂によって封止されており、
前記第２のマイクロレンズの屈折率は、前記シール樹脂の屈折率より十分高い
（１０）に記載の固体撮像装置。
（１３）
前記第２のマイクロレンズは、前記平坦化膜上に形成された凹部に、前記平坦化膜より高い屈折率の前記シール樹脂が封止されることによって形成される
（１０）に記載の固体撮像装置。
（１４）
前記シール樹脂は、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、またはエポキシ系樹脂よりなる
（１０）乃至（１３）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１５）
行列状に２次元配置された複数の撮像画素と、前記撮像画素の中に散在して配置された位相差検出画素とを有する固体撮像装置の製造方法であって、
前記撮像画素毎に第１のマイクロレンズを形成し、
前記第１のマイクロレンズ上に、前記第１のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜を形成し、
前記位相差検出画素の前記平坦化膜上のみに第２のマイクロレンズを形成する
ステップを含む固体撮像装置の製造方法。
（１６）
行列状に２次元配置された複数の撮像画素と、前記撮像画素の中に散在して配置された位相差検出画素とを有する固体撮像装置であって、
前記撮像画素毎に形成された第１のマイクロレンズと、
前記第１のマイクロレンズ上に形成された、前記第１のマイクロレンズより屈折率の低い平坦化膜と、
前記位相差検出画素の前記平坦化膜上のみに形成された第２のマイクロレンズと
を備える固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される出力信号を処理する信号処理回路と、
入射光を前記固体撮像装置に入射するレンズと
を備える電子機器。
（１７）
前記信号処理回路は、前記位相差画素の近傍に配置されている前記撮像画素において生じるシェーディングを補正する
（１６）に記載の電子機器。
（１８）
前記信号処理回路は、予め求められた、シェーディング補正の対象となる前記撮像画素の配置に対応したシェーディングの度合を表すシェーディング関数を用いて、前記シェーディングを補正する
（１７）に記載の電子機器。
（１９）
前記シェーディング関数は、前記レンズ部のレンズパラメータに応じて求められる
（１８）に記載の電子機器。
（２０）
前記信号処理回路は、シェーディング補正の対象となる前記撮像画素に最も近接する同色の前記撮像画素の出力を用いて、前記シェーディングを補正する
（１７）に記載の電子機器。
【符号の説明】
【０１７７】
２０  固体撮像装置，  ２３  撮像画素，  ２４  位相差検出画素，  ４３  マイクロレンズ，  ４４  低ｎ平坦化膜，  ４５  層上マイクロレンズ，  ６０  固体撮像装置，  ６１  位相差検出画素，  ７０  固体撮像装置，  ７１  位相差検出画素，  ７２  層上マイクロレンズ，  ８０  固体撮像装置，  ８１  位相差検出画素，  １００  固体撮像装置，  １０１  位相差検出画素，  １０２  遮光壁，  ２００  固体撮像装置，  ２０１  低ｎ平坦化膜，  ２０２  シール樹脂，  ２０３  シールガラス，  ２１０  固体撮像装置，  ２２０  固体撮像装置，  ２３０  固体撮像装置，  ２４０  固体撮像装置，  ２４１  位相差検出画素，  ２４２  層上マイクロレンズ，  ２５０  固体撮像装置，  ２５１  位相差検出画素，  ３００  電子機器，  ３０１  固体撮像装置，  ３０５  信号処理回路
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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