(57)【要約】【課題】  位相差検出画素の遮光層側壁面における入射光の反射を抑止する。【解決手段】  本開示の一側面で会える固体撮像装置は、画素信号を生成するための通常画素と、像面位相差AF用の位相差信号を生成するための位相差検出画素とが配置された固体撮像装置において、前記通常画素および前記位相差検出画素は、それぞれ光電変換層と前記光電変換層に入射光を集光するためのレンズを備え、前記位相差検出画素は、前記レンズの光軸に対して開口を偏らせた開口部を有する遮光層を備え、前記遮光層には、前記レンズ部により集光された前記入射光の反射を防ぐ反射防止部が形成されている。本開示は、裏面照射型CISに適用できる。【選択図】  図４
2016051746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素信号を生成するための通常画素と、像面位相差AF用の位相差信号を生成するための位相差検出画素とが配置された固体撮像装置において、
前記通常画素および前記位相差検出画素は、それぞれ光電変換層と前記光電変換層に入射光を集光するためのレンズを備え、
前記位相差検出画素は、前記レンズの光軸に対して開口を偏らせた開口部を有する遮光層を備え、
前記遮光層には、前記レンズ部により集光された前記入射光の反射を防ぐ反射防止部が形成されている
固体撮像装置。
【請求項２】
前記反射防止部は、前記開口部に面した前記遮光層の側壁面に形成された反射防止膜である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記反射防止部は、さらに、前記遮光層の前記レンズ側の上面に形成された前記反射防止膜である
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記遮光層は、金属からなり、
前記反射防止膜は、前記金属を酸化処理した金属酸化物からなる
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記遮光層は、Ｗからなり、
前記反射防止膜は、前記Ｗを酸化処理したＷＯｘからなる
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記反射防止部は、前記遮光層の厚さが前記開口部に近づくほど薄く形成されたテーパ加工部である
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記通常画素および前記位相差検出画素は、それぞれ前記光電変換層の前記レンズ側の上面に反射防止層をさらに備え、
前記位相差検出画素の前記反射防止層は、選択的に除去された箇所を表す除去部を有する
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記遮光層は、OPB領域に設けられている遮光膜に比較して薄く形成されている
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記固体撮像装置は、裏面照射型である
請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
固体撮像装置が搭載された電子装置において、
前記固体撮像装置は、画素信号を生成するための通常画素と、像面位相差AF用の位相差信号を生成するための位相差検出画素とが配置されており、
前記通常画素および前記位相差検出画素は、それぞれ光電変換層と前記光電変換層に入射光を集光するためのレンズを備え、
前記位相差検出画素は、前記レンズの光軸に対して開口を偏らせた開口部を有する遮光層を備え、
前記遮光層には、前記レンズ部により集光された前記入射光の反射を防ぐ反射防止部が形成されている
電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像装置、および電子装置に関し、特に、画素信号を得るための通常画素に加えて、像面位相差AF(Auto Focus)機能を実現するための位相差検出画素が配置される場合に用いて好適な固体撮像装置、および電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
AFの一方式として像面位相差AFが知られている（例えば、特許文献１参照）。像面位相差AFを実現する固体撮像素子には、画素信号を得るための通常画素に加えて、入射光を瞳分割するための位相差検出画素が所定の位置に配置されている。
【０００３】
図１は、位相差検出画素が配置された裏面照射型CIS(CMOS Image Sensor)の従来の構成の一例を示すブロック断面図である。なお、同図における左側が位相差検出画素１１、右側が通常画素１２である。
【０００４】
位相差検出画素１１および通常画素１２は、共通する構成として、上層側（光の入射面側）から順に、オンチップレンズ２１、反射防止層２４、光電変換層２５、および配線層２６が配置されている。
【０００５】
位相差検出画素１１には、オンチップレンズ２１と反射防止層２４の間に、オンチップレンズ２１の光軸に対して開口を偏らせた開口部２２ａを有する遮光層２２が形成されている。
【０００６】
一方、通常画素１２には、オンチップレンズ２１と反射防止層２４の間にカラーフィルタ２３が設けられている。なお、位相差検出画素１１にもカラーフィルタ２３を設けることがある。
【０００７】
位相差検出画素１１においては、理想的には、図１に示されるように、遮光すべき入射光は遮光層２２にて完全に遮光し、受光すべき入射光は開口部２２ａから光電変換層２５に入射することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１５７６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら実際には、図２に示すように、遮光層２２の側壁面２２ｂで反射する入射光が存在し、入射光Ｌ１のように、その反射光が該位相差検出画素１１の光電変換層２５に入射した場合には位相差検出性能を悪化させることになる。また、入射光Ｌ２のように、その反射光が隣接する通常画素１２の光電変換層２５に入射した場合には混色の原因となってしまう。
【００１０】
なお、上述した位相差検出画素１１の遮光層２２の側壁面２２ｂにおける入射光の反射は、表面照射型CISに比較して裏面照射型CIS１０の方がより顕著である。ここで、比較のために、表面照射型CISの構成の一例を示す。
【００１１】
図３は、位相差検出画素が配置された表面照射型CISの従来の構成の一例を示すブロック断面図である。同図においては、左側が位相差検出画素３１、右側が通常画素３２である。
【００１２】
位相差検出画素３１および通常画素３２は、共通する構成として、上層側（光の入射面側）から順に、オンチップレンズ３３、配線層３５、反射防止層３７、および光電変換層３８が配置されている。
【００１３】
位相差検出画素３１には、配線層３５の内部にオンチップレンズ３３の光軸に対して開口を偏らせた開口部３６ａを有する遮光層３６が配置されている。一方、通常画素３２には、オンチップレンズ３３と配線層３５の間にカラーフィルタ３４が設けられている。なお、位相差検出画素３１にもカラーフィルタ３４を設けることがある。
【００１４】
図示するように、表面照射型CIS３０では、オンチップレンズ３３で集光された入射光が配線層３５を介して光電変換層３８に入射されるため、裏面照射型CIS１０に比較してオンチップレンズ３３から光電変換層３８までの距離が長くなる。このため、入射光の主光線Ｌ１１の光軸に対する角度は、裏面照射型CIS１０におけるそれに比較して小さくなる。また、オンチップレンズ３３は、裏面照射型CIS１０のオンチップレンズ２１の曲率に比較して小さく設計されているので、入射光の周辺光線Ｌ１２のオンチップレンズ３３の光軸に対する角度も、裏面照射型CIS１０におけるそれに比較して小さくなる。
【００１５】
換言すれば、裏面照射型CIS１０は、表面照射型CIS３０に比較して、配線層２６によるケラレがなく入射光の斜め入射耐性が良いので、入射光の主光線Ｌ１の光軸に対する角度は、裏面照射型CIS１０におけるそれに比較して大きい。また、オンチップレンズ２１の曲率は表面照射型CIS３０のオンチップレンズ３３よりも大きいので、入射光の周辺光線Ｌ２のオンチップレンズ２１の光軸に対する角度も、表面照射型CIS３０におけるそれに比較して大きい。
【００１６】
したがって、裏面照射型CIS１０は、表面照射型CIS３０に比較して、位相差検出画素１１の遮光層２２の側壁面２２ｂにおける入射光の反射が発生し易いといえる。よって、これに対する何らかの対策が必要となる。
【００１７】
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、位相差検出画素の遮光層側壁面における入射光の反射を抑止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】
【００１８】
本開示の第１の側面である固体撮像装置は、画素信号を生成するための通常画素と、像面位相差AF用の位相差信号を生成するための位相差検出画素とが配置された固体撮像装置において、前記通常画素および前記位相差検出画素は、それぞれ光電変換層と前記光電変換層に入射光を集光するためのレンズを備え、前記位相差検出画素は、前記レンズの光軸に対して開口を偏らせた開口部を有する遮光層を備え、前記遮光層には、前記レンズ部により集光された前記入射光の反射を防ぐ反射防止部が形成されている。
【００１９】
前記反射防止部は、前記開口部に面した前記遮光層の側壁面に形成された反射防止膜とすることができる。
【００２０】
前記反射防止部は、さらに、前記遮光層の前記レンズ側の上面に形成された前記反射防止膜とすることができる。
【００２１】
前記遮光層は、金属からなるようにすることができ、前記反射防止膜は、前記金属を酸化処理した金属酸化物からなるようにすることができる。
【００２２】
前記遮光層は、Ｗからなるようにすることができ、前記反射防止膜は、前記Ｗを酸化処理したＷＯｘからなるようにすることができる。
【００２３】
前記反射防止部は、前記遮光層の厚さが前記開口部に近づくほど薄く形成されたテーパ加工部とすることができる。
【００２４】
前記通常画素および前記位相差検出画素は、それぞれ前記光電変換層の前記レンズ側の上面に反射防止層をさらに備えることができ、前記位相差検出画素の前記反射防止層は、選択的に除去された箇所を表す除去部を有するようにすることができる。
【００２５】
前記遮光層は、OPB領域に設けられている遮光膜に比較して薄く形成されているようにすることができる。
【００２６】
前記固体撮像装置は、裏面照射型とすることができる。
【００２７】
本開示の第２の側面である電子装置は、固体撮像装置が搭載された電子装置において、前記固体撮像装置は、画素信号を生成するための通常画素と、像面位相差AF用の位相差信号を生成するための位相差検出画素とが配置されており、前記通常画素および前記位相差検出画素は、それぞれ光電変換層と前記光電変換層に入射光を集光するためのレンズを備え、前記位相差検出画素は、前記レンズの光軸に対して開口を偏らせた開口部を有する遮光層を備え、前記遮光層には、前記レンズ部により集光された前記入射光の反射を防ぐ反射防止部が形成されている。
【００２８】
本開示の第１および第２の側面においては、遮光層に形成された反射防止部により、レンズ部により集光された入射光の反射が抑止される。
【発明の効果】
【００２９】
本開示の第１および第２の側面によれば、レンズ部により集光された入射光が遮光層で反射されて光電変換層に入射することを抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】位相差検出画素が配置された裏面照射型CISの従来の構成の一例を示すブロック断面図である。
【図２】図１の裏面照射型CISにおける遮光層側壁面での入射光の反射を説明する図である。
【図３】位相差検出画素が配置された表面照射型CISの従来の構成の一例を示すブロック断面図である。
【図４】本開示を適用した裏面照射型CISの第１の構成例を示すブロック断面図である。
【図５】本開示を適用した裏面照射型CISの第２の構成例を示すブロック断面図である。
【図６】本開示を適用した裏面照射型CISの第３の構成例を示すブロック断面図である。
【図７】本開示を適用した裏面照射型CISの第４の構成例を示すブロック断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本開示を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と称する）について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３２】
＜本実施の形態である裏面照射型CISの第１の構成例＞
図４は、本実施の形態である、位相差検出画素が配置された裏面照射型CISの第１の構成例を示すブロック断面図である。同図においては、左側が位相差検出画素５１、右側が通常画素５２である。
【００３３】
位相差検出画素５１および通常画素５２は、共通する構成として、上層側（光の入射面側）から順に、オンチップレンズ５３、反射防止層５７、光電変換層５８、および配線層５９が配置されている。
【００３４】
位相差検出画素５１には、オンチップレンズ５３と反射防止層５７の間に、オンチップレンズ５３の光軸に対して開口を偏らせた開口部５５ａを有する遮光層５５が配置されている。
【００３５】
遮光層５５は、入射光を透過させないＷ（タングステン）などの金属材料によって形成冴される。遮光層５５の側壁面５５ｂおよび上面５５ｃは、金属材料に対する酸化処理によってＷＯｘなどの金属酸化物からなる反射防止膜５６に加工されている。
【００３６】
一方、通常画素５２には、オンチップレンズ５３と反射防止層５７の間にカラーフィルタ５４が設けられている。なお、位相差検出画素５１にもカラーフィルタ５４を設けてもよい。
【００３７】
位相差検出画素５１においては、遮光層５５の側壁面５５ｂにも入射光が当たり得るが、側壁面５５ｂは反射防止膜５６に加工されているので、入射光の反射は抑止される。よって、その反射光が光電変換層５８に入射してしまうことを抑止でき、該位相差検出画素５１の位相差検出性能の悪化や、隣接する通常画素５２での混色を抑止できる。
【００３８】
また、遮光層５５の上面５５ｃも反射防止膜５６に加工されているので、入射光の遮光層５５の上面５５ｃでの反射に起因する迷光も抑止できる。
【００３９】
＜本実施の形態である裏面照射型CISの第２の構成例＞
次に図５は、本実施の形態である、位相差検出画素が配置された裏面照射型CISの第２の構成例を示すブロック断面図である。なお、該裏面照射型CIS６０と、図４に示された第１の構成例である裏面照射型CIS５０との共通する構成要素については、同一の符号を付しているのでその説明は適宜省略する。
【００４０】
第２の構成例である該裏面照射型CIS６０の位相差検出画素５１には、オンチップレンズ５３と反射防止層５７の間に、オンチップレンズ５３の光軸に対して開口を偏らせた開口部６１ａを有する遮光層６１が配置されている。
【００４１】
遮光層６１は、入射光を透過させないＷなどの金属材料によって形成されている。遮光層６１は、開口部６１ａに近いほどその厚みが薄くなるように形成れたテーパ加工部６２を有する。
【００４２】
位相差検出画素５１においては、遮光層６１にテーパ加工部６２が設けられたことにより、ケラレが抑制されて受光感度が改善される。また、遮光層６１の側壁面の面積が狭くなるので、そこでの入射光の反射が抑止される。よって、該位相差検出画素５１の位相差検出性能の悪化や、隣接する通常画素５２での混色を抑止できる。
【００４３】
＜本実施の形態である裏面照射型CISの第３の構成例＞
次に、図６は、本実施の形態である、位相差検出画素が配置された裏面照射型CISの第３の構成例を示すブロック断面図である。なお、該裏面照射型CIS７０と、図４に示された第１の構成例である裏面照射型CIS５０との共通する構成要素については、同一の符号を付しているのでその説明は適宜省略する。
【００４４】
第３の構成例である該裏面照射型CIS７０の位相差検出画素５１には、オンチップレンズ５３と反射防止層５７の間に、オンチップレンズ５３の光軸に対して開口を偏らせた開口部７１ａを有する遮光層７１が配置されている。
【００４５】
遮光層７１は、入射光を透過させないＷなどの金属材料によって形成されており、その厚みは、該裏面照射型CIS７０のOPB領域（不図示）の通常画素に設けられている遮光層に比較して薄く形成されている。
【００４６】
位相差検出画素５１においては、遮光層７１が薄く形成されたことにより、ケラレが抑制されて受光感度が改善される。また、遮光層７１の側壁面の面積が狭くなるので、そこでの入射光の反射が抑止される。よって、該位相差検出画素５１の位相差検出性能の悪化や、隣接する通常画素５２での混色を抑止できる。
【００４７】
＜本実施の形態である裏面照射型CISの第４の構成例＞
次に、図７は、本実施の形態である、位相差検出画素が配置された裏面照射型CISの第４の構成例を示すブロック断面図である。なお、該裏面照射型CIS８０と、図４に示された第１の構成例である裏面照射型CIS５０との共通する構成要素については、同一の符号を付しているのでその説明は適宜省略する。
【００４８】
第４の構成例である該裏面照射型CIS８０の位相差検出画素５１には、光電変換層５８の上面に反射防止層８１が形成されている。ただし、反射防止層８１には、選択的に除去された箇所（除去部８１ａ）が設けられている。
【００４９】
位相差検出画素５１においては、反射防止層８１に除去部８１ａが設けられていることにより、光電変換層５８に入射させたくない反射光などを該除去部８１ａで反射することができるので、該位相差検出画素５１の位相差検出性能の悪化や、隣接する通常画素５２での混色を抑止できる。
【００５０】
＜まとめ＞
上述した裏面照射型CIS５０，６０，７０、および８０は、適宜組み合わせることが可能である。例えば、裏面照射型６０の遮光層６１や、裏面照射型７０の遮光層７１などの表面を酸化処理して反射防止膜に加工したり、裏面照射型８０の除去部８１ａを有する反射防止層８１を裏面照射型CIS５０，６０または７０に設けたりすることができる。
【００５１】
なお、本実施の形態である裏面照射型CIS５０，６０，７０、および８０は、カメラなどの撮像装置は勿論、撮像機能を有するあらゆる種類の電子装置に適用できる。
【００５２】
本開示は、裏面照射型CISだけでなく、表面照射型CISに適用することができる。また、本開示を適用した裏面照射型CISおよび表面照射型CISは、３トランジスタ型または４トランジスタ型のどちらであってもよい。
【００５３】
さらに、本開示は、複数の画素で電極やFDなどを共有する複数画素共有型CISに対しても適用できる。
【００５４】
またさらに、本開示は、センサ回路が形成された基板と、論理回路が形成された基板とが積層されている積層型CISに対しても適用できる。
【００５５】
本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示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。
【００５６】
本開示は以下のような構成も取ることができる。
（１）
画素信号を生成するための通常画素と、像面位相差AF用の位相差信号を生成するための位相差検出画素とが配置された固体撮像装置において、
前記通常画素および前記位相差検出画素は、それぞれ光電変換層と前記光電変換層に入射光を集光するためのレンズを備え、
前記位相差検出画素は、前記レンズの光軸に対して開口を偏らせた開口部を有する遮光層を備え、
前記遮光層には、前記レンズ部により集光された前記入射光の反射を防ぐ反射防止部が形成されている
固体撮像装置。
（２）
前記反射防止部は、前記開口部に面した前記遮光層の側壁面に形成された反射防止膜である
前記（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記反射防止部は、さらに、前記遮光層の前記レンズ側の上面に形成された前記反射防止膜である
前記（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記遮光層は、金属からなり、
前記反射防止膜は、前記金属を酸化処理した金属酸化物からなる
前記（２）または（３）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記遮光層は、Ｗからなり、
前記反射防止膜は、前記Ｗを酸化処理したＷＯｘからなる
前記（２）から（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）
前記反射防止部は、前記遮光層の厚さが前記開口部に近づくほど薄く形成されたテーパ加工部である
前記（１）に記載の固体撮像装置。
（７）
前記通常画素および前記位相差検出画素は、それぞれ前記光電変換層の前記レンズ側の上面に反射防止層をさらに備え、
前記位相差検出画素の前記反射防止層は、選択的に除去された箇所を表す除去部を有する
前記（１）から（６）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（８）
前記遮光層は、OPB領域に設けられている遮光膜に比較して薄く形成されている
前記（１）から（７）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（９）
前記固体撮像装置は、裏面照射型である
前記（１）から（８）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１０）
固体撮像装置が搭載された電子装置において、
前記固体撮像装置は、画素信号を生成するための通常画素と、像面位相差AF用の位相差信号を生成するための位相差検出画素とが配置されており、
前記通常画素および前記位相差検出画素は、それぞれ光電変換層と前記光電変換層に入射光を集光するためのレンズを備え、
前記位相差検出画素は、前記レンズの光軸に対して開口を偏らせた開口部を有する遮光層を備え、
前記遮光層には、前記レンズ部により集光された前記入射光の反射を防ぐ反射防止部が形成されている
電子装置。
【符号の説明】
【００５７】
５０  裏面照射型CIS，  ５１  位相差検出画素，  ５２  通常画素，  ５３  オンチップレンズ，  ５４  カラーフィルタ，  ５５  遮光膜，５１Ｂ  側壁面，  ５６  反射防止膜，  ５７  反射防止層，  ５８  光電変換層，  ５９  配線層，  ６０  裏面照射型CIS，  ６１  遮光層，  ６２  テーパ加工部，  ７０  裏面照射型CIS，  ７１  遮光層，  ８０  裏面照射型CIS，  ８１  反射防止層，  ８１ａ  除去部
【図１】
2016051746.tif 000003
【図２】
2016051746.tif 000004
【図３】
2016051746.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016051746.tif 000007
【図６】
2016051746.tif 000008
【図７】
2016051746.tif 000009