(57)【要約】【課題】オートフォーカスの精度を向上させる。【解決手段】固体撮像素子は、光電変換膜と、所定の波長帯の光を反射する第１の反射部と、所定の波長帯の光を反射する第２の反射部とを備える。第１の反射部は、焦点検出に用いられる第１の画素の第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して第１の方向に偏った位置に配置され、第２の反射部は、焦点検出に用いられる第２の画素の第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して第１の方向と逆の第２の方向に偏った位置に配置されている。本技術は、例えば、CMOSイメージセンサ等の固体撮像素子に適用できる。【選択図】図２
2016127043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光電変換膜と、
所定の波長帯の光を反射する第１の反射部と、
前記所定の波長帯の光を反射する第２の反射部と
を備え、
前記第１の反射部は、焦点検出に用いられる第１の画素の前記第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して第１の方向に偏った位置に配置され、
前記第２の反射部は、焦点検出に用いられる第２の画素の前記第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第１の方向と逆の第２の方向に偏った位置に配置されている
固体撮像素子。
【請求項２】
前記所定の波長帯の光を透過する電極である上部電極と、
前記上部電極より下層において、前記所定の波長帯の光を透過する電極である下部電極と
をさらに備え、
前記第１の光電変換膜は、前記上部電極と前記下部電極の間に配置され、
前記第１の反射部及び前記第２の反射部は、前記下部電極より下層に配置されている
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項３】
前記第１の画素及び前記第２の画素において、前記上部電極及び前記下部電極のうち少なくとも一方が第１の電極及び第２の電極に分かれ、
前記第１の電極は、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置され、
前記第２の電極は、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置されている
請求項２に記載の固体撮像素子。
【請求項４】
前記第１の光電変換膜より下層に配置されている半導体基板と、
各画素において、前記半導体基板内に配置されている光電変換部と
をさらに備え、
前記第１の反射部及び前記第２の反射部は、前記第１の光電変換膜と前記半導体基板の間に配置されている
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項５】
前記所定の波長帯の光を反射する第３の反射部と、
前記所定の波長帯の光を反射する第４の反射部と
をさらに備え、
前記第３の反射部は、前記第１の画素の前記光電変換部より下層において、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置され、
前記第４の反射部は、前記第２の画素の前記光電変換部より下層において、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置されている
請求項４に記載の固体撮像素子。
【請求項６】
前記第１の画素において前記第１の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、前記第１の画素において前記光電変換部で発生した電荷に基づく信号、前記第２の画素において前記第１の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、及び、前記第２の画素において前記光電変換部で発生した電荷に基づく信号が、焦点検出に用いられる
請求項４に記載の固体撮像素子。
【請求項７】
前記第１の光電変換膜より下層に配置されている第２の光電変換膜を
さらに備え、
前記第１の反射部及び前記第２の反射部は、前記第１の光電変換膜と前記第２の光電変換膜の間に配置されている
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項８】
前記所定の波長帯の光を反射する第３の反射部と、
前記所定の波長帯の光を反射する第４の反射部と
をさらに備え、
前記第３の反射部は、前記第１の画素の前記第２の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置され、
前記第４の反射部は、前記第２の画素の前記第２の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置されている
請求項７に記載の固体撮像素子。
【請求項９】
前記第１の画素において前記第１の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、前記第１の画素において前記第２の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、前記第２の画素において前記第１の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、及び、前記第２の画素において前記第２の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号が、焦点検出に用いられる
請求項７に記載の固体撮像素子。
【請求項１０】
前記所定の波長帯の光を透過する電極である上部電極と、
前記上部電極より下層に配置され、前記所定の波長帯の光を反射する電極である下部電極と
をさらに備え、
前記第１の光電変換膜は、前記上部電極と前記下部電極の間に配置され、
前記下部電極が、前記第１の反射部及び前記第２の反射部を兼ねる
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１１】
前記第１の画素において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方が、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置され、
前記第２の画素において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方が、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置されている
請求項１０に記載の固体撮像素子。
【請求項１２】
前記第１の画素及び第２の画素において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方が第１の電極及び第２の電極に分かれ、
前記第１の電極は、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置され、
前記第２の電極は、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置されている
請求項１０に記載の固体撮像素子。
【請求項１３】
焦点検出に用いる画素とは異なる画素において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方が前記第１の電極及び前記第２の電極に分かれている
請求項１２に記載の固体撮像素子。
【請求項１４】
前記所定の波長帯の光を反射する第３の反射部と、
前記所定の波長帯の光を反射する第４の反射部と
をさらに備え、
前記第３の反射部は、焦点検出に用いられる第３の画素の前記第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第１の方向及び前記第２の方向と異なる第３の方向に偏った位置に配置され、
前記第４の反射部は、焦点検出に用いられる第４の画素の前記第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第３の方向と逆の第４の方向に偏った位置に配置されている
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１５】
各画素において前記第１の光電変換膜より上層に配置されているカラーフィルタを
さらに備え、
前記第１の画素及び前記第２の画素には、緑色の光を透過するカラーフィルタが配置されている
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１６】
焦点検出に用いられる画素とは異なる各画素において、前記第１の光電変換膜より上層にカラーフィルタが配置され、
前記焦点検出に用いられる画素において、カラーフィルタが配置されていない
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１７】
前記第１の反射部及び前記第２の反射部は、金属膜により形成される
請求項１に記載の固体撮像素子。
【請求項１８】
光電変換膜と、
所定の波長帯の光を反射する第１の反射部と、
前記所定の波長帯の光を反射する第２の反射部と
を備え、
前記第１の反射部は、焦点検出に用いられる第１の画素の前記光電変換膜より下層において、光軸に対して第１の方向に偏った位置に配置され、
前記第２の反射部は、焦点検出に用いられる第２の画素の前記光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第１の方向と逆の第２の方向に偏った位置に配置されている
固体撮像素子を含む電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、固体撮像素子及び電子機器に関し、特に、オートフォーカスの精度を向上させるようにした固体撮像素子及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の撮像装置のオートフォーカスの方式の１つに位相差ＡＦ方式がある。また、位相差ＡＦ方式の１つに、光の入射角に対する感度が非対称である焦点検出用画素を用いた瞳分割型位相差ＡＦ方式がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、半導体基板の上層に画像生成用の画像信号を取得するための光電変換膜を設け、半導体基板内に焦点検出用の位相差信号を取得するためのフォトダイオードを設けた構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０３３３５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、特許文献１に開示された構造では、フォトダイオードには光電変換膜で吸収されずに透過した光のみが入射するため、入射光が弱く、フォトダイオードの受光感度が低くなる。そのため、高精度のオートフォーカスを実現することが難しい。
【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、オートフォーカスの精度を向上させるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術の第１の側面の固体撮像素子は、第１の光電変換膜と、所定の波長帯の光を反射する第１の反射部と、前記所定の波長帯の光を反射する第２の反射部とを備え、前記第１の反射部は、焦点検出に用いられる第１の画素の前記第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して第１の方向に偏った位置に配置され、前記第２の反射部は、焦点検出に用いられる第２の画素の前記第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第１の方向と逆の第２の方向に偏った位置に配置されている。
【０００８】
前記所定の波長帯の光を透過する電極である上部電極と、前記上部電極より下層において、前記所定の波長帯の光を透過する電極である下部電極とさらに設けることができる。
【０００９】
前記第１の光電変換膜を、前記上部電極と前記下部電極の間に配置し、前記第１の反射部及び前記第２の反射部を、前記下部電極より下層に配置することができる。
【００１０】
前記第１の画素及び前記第２の画素において、前記上部電極及び前記下部電極のうち少なくとも一方を第１の電極及び第２の電極に分け、前記第１の電極を、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置し、前記第２の電極を、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置することができる。
【００１１】
前記第１の光電変換膜より下層に配置されている半導体基板と、各画素において、前記半導体基板内に配置されている光電変換部とをさらに設け、前記第１の反射部及び前記第２の反射部を、前記第１の光電変換膜と前記半導体基板の間に配置することができる。
【００１２】
前記所定の波長帯の光を反射する第３の反射部と、前記所定の波長帯の光を反射する第４の反射部とをさらに設け、前記第３の反射部を、前記第１の画素の前記光電変換部より下層において、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置し、前記第４の反射部を、前記第２の画素の前記光電変換部より下層において、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置することができる。
【００１３】
前記第１の画素において前記第１の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、前記第１の画素において前記光電変換部で発生した電荷に基づく信号、前記第２の画素において前記第１の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、及び、前記第２の画素において前記光電変換部で発生した電荷に基づく信号を、焦点検出に用いることができる。
【００１４】
前記第１の光電変換膜より下層に配置されている第２の光電変換膜をさらに設け、前記第１の反射部及び前記第２の反射部を、前記第１の光電変換膜と前記第２の光電変換膜の間に配置することができる。
【００１５】
前記所定の波長帯の光を反射する第３の反射部と、前記所定の波長帯の光を反射する第４の反射部とをさらに設け、前記第３の反射部を、前記第１の画素の前記第２の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置し、前記第４の反射部を、前記第２の画素の前記第２の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置することができる。
【００１６】
前記第１の画素において前記第１の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、前記第１の画素において前記第２の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、前記第２の画素において前記第１の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、及び、前記第２の画素において前記第２の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号を、焦点検出に用いることができる。
【００１７】
前記所定の波長帯の光を透過する電極である上部電極と、前記上部電極より下層に配置され、前記所定の波長帯の光を反射する電極である下部電極とをさらに設け、前記第１の光電変換膜を、前記上部電極と前記下部電極の間に配置し、前記下部電極に、前記第１の反射部及び前記第２の反射部を兼ねさせることができる。
【００１８】
前記第１の画素において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方を、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置し、前記第２の画素において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方を、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置することができる。
【００１９】
前記第１の画素及び第２の画素において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方を第１の電極及び第２の電極に分け、前記第１の電極を、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置し、前記第２の電極を、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置することができる。
【００２０】
焦点検出に用いる画素とは異なる画素において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方を前記第１の電極及び前記第２の電極に分けることができる。
【００２１】
前記所定の波長帯の光を反射する第３の反射部と、前記所定の波長帯の光を反射する第４の反射部とをさらに設け、前記第３の反射部を、焦点検出に用いられる第３の画素の前記第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第１の方向及び前記第２の方向と異なる第３の方向に偏った位置に配置し、前記第４の反射部を、焦点検出に用いられる第４の画素の前記第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第３の方向と逆の第４の方向に偏った位置に配置することができる。
【００２２】
各画素において前記第１の光電変換膜より上層に配置されているカラーフィルタをさらに設け、前記第１の画素及び前記第２の画素には、緑色の光を透過するカラーフィルタを配置することができる。
【００２３】
焦点検出に用いられる画素とは異なる各画素において、前記第１の光電変換膜より上層にカラーフィルタを配置し、前記焦点検出に用いられる画素において、カラーフィルタを配置しないようにすることができる。
【００２４】
前記第１の反射部及び前記第２の反射部を、金属膜により形成することができる。
【００２５】
本技術の第２の側面の電子機器は、光電変換膜と、所定の波長帯の光を反射する第１の反射部と、前記所定の波長帯の光を反射する第２の反射部とを備え、前記第１の反射部は、焦点検出に用いられる第１の画素の前記光電変換膜より下層において、光軸に対して第１の方向に偏った位置に配置され、前記第２の反射部は、焦点検出に用いられる第２の画素の前記光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第１の方向と逆の第２の方向に偏った位置に配置されている固体撮像素子を含む。
【００２６】
本技術の第１の側面又は第２の側面においては、第１の画素において、第１の光電変換膜を透過した光が第１の反射部により反射され、第２の画素において、前記第１の光電変換膜を透過した光が第２の反射部により反射される。
【発明の効果】
【００２７】
本技術の第１又は第２の側面によれば、オートフォーカスの精度を向上させることができる。
【００２８】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本技術を適用した固体撮像素子の構成例を示す図である。
【図２】画素の第１の構成例を模式的に示す断面図である。
【図３】反射部の第１の配置例を示す図である。
【図４】反射部の第２の配置例を示す図である。
【図５】反射部の第３の配置例を示す図である。
【図６】反射部の第４の配置例を示す図である。
【図７】画素の第２の構成例を模式的に示す断面図である。
【図８】画素の第３の構成例を模式的に示す断面図である。
【図９】画素の第４の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１０】画素の第５の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１１】画素の第６の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１２】画素の第７の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１３】画素の第８の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１４】画素の第９の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１５】画素の第１０の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１６】画素の第１１の構成例を模式的に示す断面図である。
【図１７】固体撮像素子の使用例を示す図である。
【図１８】電子機器の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．固体撮像素子の一実施の形態
２．画素の第１の構成例（焦点検出用画素に反射部を設けた例）
３．画素の第２の構成例（焦点検出用画素の下部電極を分割した例）
４．画素の第３の構成例（下部電極が反射部を兼ねる例）
５．画素の第４の構成例（焦点検出用画素の反射部を兼用する下部電極を分割した例）
６．画素の第５の構成例（撮像用画素の反射部を兼用する下部電極も分割した例）
７．画素の第６の構成例（カラーフィルタを用いた例）
８．画素の第７の構成例（焦点検出用画素にカラーフィルタを配置しない例）
９．画素の第８の構成例（半導体基板に光電変換部を設けた例）
１０．画素の第９の構成例（光電変換部の下層に反射部を設けた例）
１１．画素の第１０の構成例（半導体基板の光電変換部を２層構造にした例）
１２．画素の第１１の構成例（光電変換膜を３層構造にした例）
１３．変形例
１４．固体撮像素子の使用例
【００３１】
＜１．固体撮像素子の構成例＞
図１は、本技術に係る固体撮像素子の一実施の形態を示すブロック図である。
【００３２】
図１の固体撮像素子１は、例えば、瞳分割型位相差ＡＦ方式の裏面照射型のCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサからなる。固体撮像素子１は、例えばシリコンを用いた半導体基板１１に、画素１２が行列状に２次元配置されている画素アレイ部１３と、その周辺の周辺回路部とを有して構成される。周辺回路部には、制御回路１４、垂直駆動回路１５、カラム信号処理回路１６、水平駆動回路１７、出力回路１８等が含まれる。
【００３３】
画素１２は、入射光の光量に応じた画素信号を生成して出力する。画素１２には、図２等で後述するように、画像生成用の画素信号（以下、画像信号と称する）を生成する撮像用画素１２Ｘと、焦点検出用の画素信号（以下、位相差信号と称する）を生成する焦点検出用画素１２Ｐとがある。そして、画素アレイ部１３内の少なくとも一部の画素１２が、焦点検出用画素１２Ｐとなっている。すなわち、固体撮像素子１は、通常の撮像用画素１２Ｘの他に焦点検出用画素１２Ｐが埋め込まれた像面位相差ＡＦ（オートフォーカス）方式の固体撮像素子である。
【００３４】
画素１２は、例えば光電変換膜やフォトダイオードを用いた光電変換部と、複数の画素トランジスタ（いわゆるMOSトランジスタ）を有して成る。複数の画素トランジスタは、例えば、転送トランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタ、及び、増幅トランジスタの４つのMOSトランジスタで構成される。
【００３５】
また、画素１２は、共有画素構造とすることもできる。この共有画素構造は、複数の光電変換部と、複数の転送トランジスタと、共有される１つのフローティングディフージョン（浮遊拡散領域）と、共有される１つずつの他の画素トランジスタとから構成される。すなわち、共有画素構造では、複数の単位画素を構成する光電変換部及び転送トランジスタが、他の１つずつの画素トランジスタを共有して構成される。
【００３６】
制御回路１４は、動作モードなどを指令するデータ及び入力クロックを受け取り、固体撮像素子１の内部情報などのデータを出力する。すなわち、制御回路１４は、垂直同期信号、水平同期信号及びマスタクロックに基づいて、垂直駆動回路１５、カラム信号処理回路１６及び水平駆動回路１７など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１４は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路１５、カラム信号処理回路１６及び水平駆動回路１７等に出力する。
【００３７】
垂直駆動回路１５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１９を選択し、選択された画素駆動配線１９に画素１２を駆動するためのパルスを供給し、行単位で画素１２を駆動する。すなわち、垂直駆動回路１５は、画素アレイ部１３の各画素１２を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素１２の光電変換部において受光量に応じて生成された信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線２０を通してカラム信号処理回路１６に供給する。
【００３８】
カラム信号処理回路１６は、画素１２の列ごとに配置されており、１行分の画素１２から出力される信号に対して画素列ごとにノイズ除去などの信号処理を行う。例えば、カラム信号処理回路１６は、画素固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS（Correlated DoubleSampling：相関２重サンプリング）およびAD変換等の信号処理を行う。
【００３９】
水平駆動回路１７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１６の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路１６の各々から画素信号を水平信号線２１に出力させる。
【００４０】
出力回路１８は、カラム信号処理回路１６の各々から水平信号線２１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１８は、例えば、バファリングだけする場合もあるし、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。入出力端子２２は、外部と信号のやりとりをする。
【００４１】
以上のように構成される固体撮像素子１は、CDS処理とAD変換処理を行うカラム信号処理回路１６が画素列ごとに配置されたカラムAD方式と呼ばれるCMOSイメージセンサである。
【００４２】
＜２．画素１２の第１の構成例＞
次に、図２を参照して、図１の固体撮像素子１の画素１２の第１の構成例について説明する。
【００４３】
図２には、２つの撮像用画素１２Ｘ１、焦点検出用画素１２Ｐａ１、及び、焦点検出用画素１２Ｐｂ１の４つの画素の断面が模式的に示されている。焦点検出用画素１２Ｐａ１と焦点検出用画素１２Ｐｂ１は、位相差を比較する画素対として画素アレイ部１３内に配置される。
【００４４】
なお、図２では、便宜上、左から撮像用画素１２Ｘ１、焦点検出用画素１２Ｐａ１、焦点検出用画素１２Ｐｂ１、撮像用画素１２Ｘ１の順に並べられているが、各画素１２の画素アレイ部１３内の配置は任意に決定することができ、この例に限定されない。
【００４５】
なお、以下、図２内の上方向を、固体撮像素子１の積層方向における上方向とし、図２内の下方向を、固体撮像素子１の積層方向における下方向とする。被写体からの光は、上方向から入射する。また、以下、固体撮像素子１の各層の上側の面を入射面又は上面と称し、各層の下側の面を底面又は下面と称する。さらに、以下、固体撮像素子１の積層方向を、上下方向又は深さ方向とも称する。
【００４６】
半導体基板１１の上面には、層間絶縁膜１０１、下部電極１０３、光電変換膜１０４、上部電極１０５、層間膜１０６、オンチップレンズ１０７が、下から上に順番に積層されている。下部電極１０３及びオンチップレンズ１０７は、画素１２毎に個別に形成されている。光電変換膜１０４及び上部電極１０５は、各画素１２に共通に形成されている。
【００４７】
光電変換膜１０４は、下部電極１０３と上部電極１０５の間に挟まれており、下部電極１０３、光電変換膜１０４、及び、上部電極１０５により光電変換部が構成される。光電変換膜１０４は、例えば、有機光電変換材料で形成される。下部電極１０３及び上部電極１０５は、例えば、ＩＴＯ（インジウム−リン−スズ酸化膜）等の可視光を透過する材料からなる透明電極である。
【００４８】
焦点検出用画素１２Ｐａ１の半導体基板１１と下部電極１０３との間には、反射部１０２ａが形成されている。焦点検出用画素１２Ｐｂ１の半導体基板１１と下部電極１０３との間には、反射部１０２ｂが形成されている。反射部１０２ａ及び反射部１０２ｂは、例えば、タングステンやアルミニウム等の可視光を反射する金属膜からなる。反射部１０２ａ及び反射部１０２ｂは、例えば、下部電極１０３から電荷を出力するための配線（不図示）と同一の材料の膜を用いて形成することが可能である。従って、反射部１０２ａ及び反射部１０２ｂは、配線形成工程において形成することができる。
【００４９】
図３は、反射部１０２ａ及び反射部１０２ｂの配置例を示している。なお、図３には、画素アレイ部１３の画素１２の一部が示されている。四角の各マスは画素１２を表し、画素１２内のＰ（ｘ，ｙ）は各画素１２の座標を示している。また、マス内に反射部１０２ａが示される画素１２が、焦点検出用画素１２Ｐａ１であり、マス内に反射部１０２ｂが示される画素１２が、焦点検出用画素１２Ｐｂ１である。マス内に反射部１０２ａ及び反射部１０２ｂが示されていない画素１２は、撮像用画素１２Ｘ１である。
【００５０】
この例では、焦点検出用画素１２Ｐａ１と焦点検出用画素１２Ｐｂ１が、左右に隣接するとともに、上下方向に並んでいる。より具体的には、焦点検出用画素１２Ｐａ１は、座標Ｐ（２，１）、座標Ｐ（２，２）、座標Ｐ（２，３）、及び、座標Ｐ（２，４）に配置されている。焦点検出用画素１２Ｐｂ１は、座標Ｐ（３，１）、座標Ｐ（３，２）、座標Ｐ（３，３）、及び、座標Ｐ（３，４）に配置されている。その他の座標には、撮像用画素１２Ｘ１が配置されている。
【００５１】
反射部１０２ａは、縦長の矩形の形状を有し、焦点用検出画素１２Ｐａ１において、オンチップレンズ１０７の光軸に対して左方向に偏った位置に配置されている。また、反射部１０２ａは、積層方向において、焦点用検出画素１２Ｐａ１のオンチップレンズ１０７を透過した入射光が光電変換膜１０４に入射する領域（以下、入射領域と称する）のほぼ左半分と重なるように配置されている。
【００５２】
反射部１０２ｂは、縦長の矩形の形状を有し、焦点用検出画素１２Ｐｂ１において、オンチップレンズ１０７の光軸に対して右方向に偏った位置に配置されている。また、反射部１０２ｂは、積層方向において、焦点用検出画素１２Ｐｂ１のオンチップレンズ１０７を透過した入射光が光電変換膜１０４に入射する領域（入射領域）のほぼ右半分と重なるように配置されている。
【００５３】
このように、反射部１０２ａと反射部１０２ｂとは、光軸に対して互いに逆方向に配置される。
【００５４】
図２に戻り、半導体基板１１の下には、層間絶縁膜１０８が形成されている。層間絶縁膜１０８内には、配線層（不図示）が形成されている。
【００５５】
撮像用画素１２Ｘ１においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光が、光電変換膜１０４で光電変換される。そして、上部電極１０５及び下部電極１０３に所定の電圧が印加され、上部電極１０５及び下部電極１０３を介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極１０３との間の領域で発生した電荷が下部電極１０３から出力される。従って、光電変換膜１０４に直接入射した光により発生した電荷に基づく画像信号が、撮像用画素１２Ｘ１から出力される。
【００５６】
焦点検出用画素１２Ｐａ１においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光が、光電変換膜１０４で光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち反射部１０２ａにより反射された光が、光電変換膜１０４に再入射し、光電変換される。そして、上部電極１０５及び下部電極１０３を介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極１０３との間の領域で発生した電荷が下部電極１０３から出力される。従って、光電変換膜１０４に直接入射した光により発生した電荷、及び、反射部１０２ａによる反射光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐａ１から出力される。
【００５７】
焦点検出用画素１２Ｐｂ１においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光が、光電変換膜１０４で光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち反射部１０２ｂにより反射された光が、光電変換膜１０４に再入射し、光電変換される。そして、上部電極１０５及び下部電極１０３を介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極１０３との間の領域で発生した電荷が下部電極１０３から出力される。従って、光電変換膜１０４に直接入射した光により発生した電荷、及び、反射部１０２ｂによる反射光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐｂ１から出力される。
【００５８】
従って、焦点検出用画素１２Ｐａ１と焦点検出用画素１２Ｐｂ１とでは、同じ強さの入射光が入射しても、入射角により光電変換膜１０４の受光量が異なり、感度に差が生じる。例えば、図２内において右上から左下方向に斜めに傾いた光が入射した場合、焦点検出用画素１２Ｐａ１においては、反射部１０２ａに入射し、光電変換膜１０４の方向に反射される反射光が増えるため、発生する電荷量が増える。そのため、焦点検出用画素１２Ｐａ１の感度が上がる。一方、焦点検出用画素１２Ｐｂ１においては、反射部１０２ｂに入射し、光電変換膜１０４の方向に反射される反射光がほとんど増えないため、発生する電荷量はほとんど変化しない。そのため、焦点検出用画素１２Ｐｂ１の感度はほとんど変化しない。図２内において左上から右下方向に斜めに傾いた光が入射する場合は、この逆となる。
【００５９】
このように、反射部１０２ａと反射部１０２ｂとを光軸に対して互いに逆方向に配置することにより、焦点検出用画素１２Ｐａ１と焦点検出用画素１２Ｐｂ１とで感度の入射角特性に差が生じる。その結果、固体撮像素子１を用いた撮像装置の焦点が合っていない場合、焦点検出用画素１２Ｐａ１からの位相差信号により形成される像と、焦点検出用画素１２Ｐｂ１からの位相差信号により形成される像との間にズレが生じる。そして、この像のズレ量（位相ズレ量）に基づいて焦点位置のズレ量（デフォーカス量）が算出される。さらに、デフォーカス量に応じて、撮像装置のレンズの位置を調整することにより、撮像装置の焦点の自動調整（すなわち、オートフォーカス）が行われる。
【００６０】
また、焦点検出用画素１２Ｐａ１において、反射部１０２ａからの反射光が光電変換膜１０４に再入射することにより、焦点検出用画素１２Ｐａ１の感度が向上する。焦点検出用画素１２Ｐｂ１において、反射部１０２ｂからの反射光が光電変換膜１０４に再入射することにより、焦点検出用画素１２Ｐｂ１の感度が向上する。その結果、焦点検出用画素１２Ｐａ１及び焦点検出用画素１２Ｐｂ１の位相差信号のＳＮ比が向上し、オートフォーカスの精度が向上する。
【００６１】
さらに、上述したように、反射部１０２ａ及び反射部１０２ｂは、固体撮像素子１の配線形成工程において形成することが可能である。従って、反射部１０２ａ及び反射部１０２ｂを形成することによる製造工数の増加がほとんど生じない。
【００６２】
また、反射部１０２ａ及び反射部１０２ｂが占めるスペースは小さいため、例えば、上述した特許文献１に開示されているように、半導体基板１１内に焦点検出用のフォトダイオードを形成する場合と比べて、レイアウトの自由度が増す。そのため、例えば、信号の読み出し回路等の配置やサイズの制約により生じる回路特性の劣化が防止される。
【００６３】
なお、以上の説明では、オンチップレンズ１０７の光軸に対して、反射部１０２ａが左方向に偏った位置に配置され、反射部１０２ｂが右方向に偏った位置に配置される例を示したが、この例に限定されるものではない。図４乃至図６は、反射部１０２ａ及び反射部１０２ｂの配置の変形例を示している。図４乃至図６には、図３と同様に、画素アレイ部１３の画素１２の一部が示されている。
【００６４】
図４の例では、焦点検出用画素１２Ｐａ１と焦点検出用画素１２Ｐｂ１が、上下に隣接するとともに、左右方向に並んでいる。より具体的には、焦点検出用画素１２Ｐａ１は、座標Ｐ（１，２）、座標Ｐ（２，２）、座標Ｐ（３，２）、及び、座標Ｐ（４，２）に配置されている。焦点検出用画素１２Ｐｂ１は、座標Ｐ（１，３）、座標Ｐ（２，３）、座標Ｐ（３，３）、及び、座標Ｐ（４，３）に配置されている。その他の座標には、撮像用画素１２Ｘ１が配置されている。
【００６５】
反射部１０２ａは、横長の矩形の形状を有し、焦点用検出画素１２Ｐａ１において、オンチップレンズ１０７の光軸に対して上方向に偏った位置に配置され、積層方向において、焦点用検出画素１２Ｐａ１の入射領域のほぼ上半分と重なっている。反射部１０２ｂは、横長の矩形の形状を有し、焦点用検出画素１２Ｐｂ１において、オンチップレンズ１０７の光軸に対して下方向に偏った位置に配置され、積層方向において、焦点用検出画素１２Ｐｂ１の入射領域のほぼ下半分と重なっている。
【００６６】
図５の例では、焦点検出用画素１２Ｐａ１と焦点検出用画素１２Ｐｂ１が、互いに直交するように斜め方向に配置されている。より具体的には、焦点検出用画素１２Ｐａ１は、座標Ｐ（４，１）、座標Ｐ（３，２）、座標Ｐ（２，３）、及び、座標Ｐ（１，４）に配置されている。焦点検出用画素１２Ｐｂ１は、座標Ｐ（１，１）、座標Ｐ（２，２）、座標Ｐ（３，３）、及び、座標Ｐ（４，４）に配置されている。その他の座標には、撮像用画素１２Ｘ１が配置されている。
【００６７】
反射部１０２ａは、直角二等辺三角形の形状を有し、焦点用検出画素１２Ｐａ１において、オンチップレンズ１０７の光軸に対して左上方向に偏った位置に配置され、積層方向において、焦点用検出画素１２Ｐａ１の入射領域のほぼ左上半分と重なっている。反射部１０２ｂは、直角二等辺三角形の形状を有し、焦点用検出画素１２Ｐｂ１において、オンチップレンズ１０７の光軸に対して右下方向に偏った位置に配置され、積層方向において、焦点用検出画素１２Ｐｂ１の入射領域のほぼ右下半分と重なっている。
【００６８】
図６の例では、焦点検出用画素１２Ｐａ１と焦点検出用画素１２Ｐｂ１が、互いに直交するように斜め方向に配置されている。より具体的には、焦点検出用画素１２Ｐａ１は、座標Ｐ（４，１）、座標Ｐ（３，２）、座標Ｐ（２，３）、及び、座標Ｐ（１，４）に配置されている。焦点検出用画素１２Ｐｂ１は、座標Ｐ（１，１）、座標Ｐ（２，２）、座標Ｐ（３，３）、及び、座標Ｐ（４，４）に配置されている。その他の座標には、撮像用画素１２Ｘ１が配置されている。
【００６９】
反射部１０２ａは、直角二等辺三角形の形状を有し、焦点用検出画素１２Ｐａ１において、オンチップレンズ１０７の光軸に対して右上方向に偏った位置に配置され、積層方向において、焦点用検出画素１２Ｐａ１の入射領域のほぼ右上半分と重なっている。反射部１０２ｂは、直角二等辺三角形の形状を有し、焦点用検出画素１２Ｐｂ１において、オンチップレンズ１０７の光軸に対して左下方向に偏った位置に配置され、積層方向において、焦点用検出画素１２Ｐｂ１の入射領域のほぼ左下半分と重なっている。
【００７０】
なお、焦点検出用画素１２Ｐａ１及び焦点検出用画素１２Ｐｂ１の位置は、図３乃至図６に示した例に限定されるものではなく、任意の位置に配置することが可能である。
【００７１】
また、図３乃至図６に示した配置例のうち２以上を組み合わせることも可能である。例えば、反射部１０２ａが図３に示される位置に配置された焦点検出用画素１２Ｐａ１、反射部１０２ａが図４に示される位置に配置された焦点検出用画素１２Ｐａ１、反射部１０２ｂが図３に示される位置に配置された焦点検出用画素１２Ｐｂ１、反射部１０２ｂが図４に示される位置に配置された焦点検出用画素１２Ｐｂ１を、１つの固体撮像素子１内に設けることも可能である。
【００７２】
さらに、図３乃至図６に示される位置と異なる位置であって、オンチップレンズ１０７の光軸に対して互いに逆方向に偏った位置に、反射部１０２ａ及び反射部１０２ｂを配置することも可能である。
【００７３】
また、反射部１０２ａ及び反射部１０２ｂが、焦点用検出画素１２Ｐａ１又は焦点用検出画素１２Ｐｂ１の入射領域と重なる領域は、入射領域の一部であれば、必ずしも入射領域の半分でなくてもよい。
【００７４】
＜３．画素１２の第２の構成例＞
次に、図７を参照して、図１の固体撮像素子１の画素１２の第２の構成例について説明する。なお、図中、図２と対応する部分には同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略する。
【００７５】
図７には、２つの撮像用画素１２Ｘ２、焦点検出用画素１２Ｐａ２、及び、焦点検出用画素１２Ｐｂ２の４つの画素の断面が、図２と同様に模式的に示されている。焦点検出用画素１２Ｐａ２と焦点検出用画素１２Ｐｂ２は、位相差を比較する画素対として画素アレイ部１３内に配置される。
【００７６】
なお、図７では、便宜上、左から撮像用画素１２Ｘ２、焦点検出用画素１２Ｐａ２、焦点検出用画素１２Ｐｂ２、撮像用画素１２Ｘ２の順に並べられているが、各画素１２の画素アレイ部１３内の配置は任意に決定することができ、この例に限定されない。
【００７７】
撮像用画素１２Ｘ２は、図２の撮像用画素１２Ｘ１と同様の構成を有している。一方、焦点検出用画素１２Ｐａ２及び焦点検出用画素１２Ｐｂ２は、図２の焦点検出用画素１２Ｐａ１及び焦点検出用画素１２Ｐｂ１と構成が一部異なっている。
【００７８】
具体的には、焦点検出用画素１２Ｐａ２は、焦点検出用画素１２Ｐａ１と比較して、下部電極１０３の代わりに下部電極２０３ａ及び下部電極２０３ｂが設けられている点が異なる。焦点検出用画素１２Ｐｂ２は、焦点検出用画素１２Ｐｂ１と比較して、下部電極１０３の代わりに下部電極２０３ａ及び下部電極２０３ｂが設けられている点が異なる。
【００７９】
下部電極２０３ａ及び下部電極２０３ｂは、図２の下部電極１０３を左右にほぼ２等分した形状を有している。下部電極２０３ａは、オンチップレンズ１０７の光軸に対して左方向に偏った位置に配置され、下部電極２０３ｂは、オンチップレンズ１０７の光軸に対して右方向に偏った位置に配置されている。また、下部電極２０３ａは、図３の反射部１０２ａとほぼ同じ形状となり、積層方向において反射部１０２ａとほぼ重なっている。下部電極２０３ｂは、図３の反射部１０２ｂとほぼ同じ形状となり、積層方向において反射部１０２ｂとほぼ重なっている。
【００８０】
焦点検出用画素１２Ｐａ２においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光が、光電変換膜１０４で光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち反射部１０２ｂにより反射された光が、光電変換膜１０４に再入射し、光電変換される。そして、上部電極１０５及び下部電極２０３ａを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極２０３ａとの間の領域で発生した電荷が下部電極２０３ａから出力される。また、上部電極１０５及び下部電極２０３ｂを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極２０３ｂとの間の領域で発生した不要電荷が、下部電極２０３ｂから外部に排出される。
【００８１】
従って、光電変換膜１０４に直接入射した光により発生した電荷、及び、反射部１０２ｂによる反射光により発生した電荷のうち、上部電極１０５と下部電極２０３ａとの間の領域で発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐａ２から出力される。
【００８２】
焦点検出用画素１２Ｐｂ２においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光が、光電変換膜１０４で光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち反射部１０２ａにより反射された光が、光電変換膜１０４に再入射し、光電変換される。そして、上部電極１０５及び下部電極２０３ｂを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極２０３ｂとの間の領域で発生した電荷が下部電極２０３ｂから出力される。また、上部電極１０５及び下部電極２０３ａを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極２０３ａとの間の領域で発生した不要電荷が、下部電極２０３ｂから外部に排出される。
【００８３】
従って、光電変換膜１０４に直接入射した光により発生した電荷、及び、反射部１０２ａによる反射光により発生した電荷のうち、上部電極１０５と下部電極２０３ｂとの間の領域で発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐｂ２から出力される。
【００８４】
このように、反射部１０２ａ及び反射部１０２ｂだけでなく、下部電極２０３ａ及び下部電極２０３ｂにより位相差信号用の電荷の検出領域を規定することにより、焦点検出用画素１２Ｐａ２と焦点検出用画素１２Ｐｂ２との感度の入射角特性の差がより大きくなる。また、焦点検出用画素１２Ｐａ２及び焦点検出用画素１２Ｐｂ２において、焦点検出に用いられない不要電荷が外部に排出され、位相差信号への混入が防止される。その結果、位相ズレ量の検出精度、及び、オートフォーカスの精度が向上する。
【００８５】
なお、下部電極２０３ａ及び下部電極２０３ｂを、オンチップレンズ１０７の光軸に対して左右以外の互いに逆方向に配置することも可能である。例えば、下部電極２０３ａ及び下部電極２０３ｂを、図２の下部電極１０３を上下にほぼ２等分した形状とすることが可能である。この場合、下部電極２０３ａは、オンチップレンズ１０７の光軸に対して上方向に偏った位置に配置され、下部電極２０３ｂは、オンチップレンズ１０７の光軸に対して下方向に偏った位置に配置される。また、下部電極２０３ａは、図４の反射部１０２ａとほぼ同じ形状となり、下部電極２０３ｂは、図４の反射部１０２ｂとほぼ同じ形状となる。
【００８６】
また、反射部１０２ａは、下部電極２０３ａの形状及び位置に合わせて、積層方向において、下部電極２０３ａとほぼ重なるように形成される。反射部１０２ｂは、下部電極２０３ｂの形状及び位置に合わせて、積層方向において、下部電極２０３ｂとほぼ重なるように形成される。
【００８７】
＜４．画素の第３の構成例＞
次に、図８を参照して、図１の固体撮像素子１の画素１２の第３の構成例について説明する。なお、図中、図７と対応する部分には同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略する。
【００８８】
図８には、２つの撮像用画素１２Ｘ３、焦点検出用画素１２Ｐａ３、及び、焦点検出用画素１２Ｐｂ３の４つの画素の断面が、図７と同様に模式的に示されている。焦点検出用画素１２Ｐａ３と焦点検出用画素１２Ｐｂ３は、位相差を比較する画素対として画素アレイ部１３内に配置される。
【００８９】
なお、図８では、便宜上、左から撮像用画素１２Ｘ３、焦点検出用画素１２Ｐａ３、焦点検出用画素１２Ｐｂ３、撮像用画素１２Ｘ３の順に並べられているが、各画素１２の画素アレイ部１３内の配置は任意に決定することができ、この例に限定されない。
【００９０】
図８の構成例を図７の構成例と比較すると、下部電極１０３、下部電極２０３ａ、及び、下部電極２０３ｂの代わりに、下部電極３０３ａ乃至３０３ｃが設けられ、反射部１０２ａ及び反射部１０２ｂが設けられていない点が異なっている。
【００９１】
下部電極３０３ａは、図７の下部電極１０３とほぼ同じ形状であり、撮像用画素１２Ｘ３において、図７の下部電極１０３とほぼ同じ位置に配置される。下部電極３０３ａは、例えば、可視光を反射する金属膜により形成され、反射部を兼ねる。
【００９２】
下部電極３０３ｂは、図７の下部電極２０３ａとほぼ同じ形状であり、焦点検出用画素１２Ｐａ３において、図７の下部電極２０３ａとほぼ同じ位置に配置される。下部電極３０３ａは、例えば、可視光を反射する金属膜により形成され、反射部を兼ねる。
【００９３】
下部電極３０３ｃは、図７の下部電極２０３ｂとほぼ同じ形状であり、焦点検出用画素１２Ｐｂ３において、図７の下部電極２０３ｂとほぼ同じ位置に配置される。下部電極３０３ａは、例えば、可視光を反射する金属膜により形成され、反射部を兼ねる。
【００９４】
撮像用画素１２Ｘ３においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光が、光電変換膜１０４で光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち下部電極３０３ａにより反射された光が、光電変換膜１０４に再入射し、光電変換される。そして、上部電極１０５及び下部電極３０３ａを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極３０３ａとの間の領域で発生した電荷が下部電極３０３ａから出力される。従って、光電変換膜１０４に直接入射した光により発生した電荷、及び、下部電極３０３ａによる反射光により発生した電荷に基づく画像信号が、撮像用画素１２Ｘ３から出力される。
【００９５】
焦点検出用画素１２Ｐａ３においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光が、光電変換膜１０４により光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち下部電極３０３ｂにより反射された光が、光電変換膜１０４に再入射し、光電変換される。そして、上部電極１０５及び下部電極３０３ｂを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極３０３ｂとの間の領域で発生した電荷が下部電極３０３ｂから出力される。従って、光電変換膜１０４に直接入射した光により発生した電荷、及び、下部電極３０３ｂによる反射光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐａ３から出力される。
【００９６】
焦点検出用画素１２Ｐｂ３においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光が、光電変換膜１０４により光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち下部電極３０３ｃにより反射された光が、光電変換膜１０４に再入射し、光電変換される。そして、上部電極１０５及び下部電極３０３ｃを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極３０３ｃとの間の領域で発生した電荷が下部電極３０３ｃから出力される。従って、光電変換膜１０４に直接入射した光により発生した電荷、及び、下部電極３０３ｃによる反射光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐｂ３から出力される。
【００９７】
このように、反射部を設けなくても、焦点検出用画素１２Ｐａ３及び焦点検出用画素１２Ｐｂ３において、図７の焦点検出用画素１２Ｐａ２及び焦点検出用画素１２Ｐｂ２とほぼ同等の位相差信号を得ることができる。
【００９８】
また、反射部を削除することによりレイアウトの自由度が増す。
【００９９】
さらに、撮像用画素１２Ｘ３は、下部電極３０３ａからの反射光を受光することにより感度が向上する。従って、固体撮像素子１により得られる画像の画質が向上する。
【０１００】
なお、下部電極３０３ａ及び下部電極３０３ｂは、オンチップレンズ１０７の光軸に対して左右以外の互いに逆方向に配置することも可能である
【０１０１】
＜５．画素の第４の構成例＞
次に、図９を参照して、図１の固体撮像素子１の画素１２の第４の構成例について説明する。なお、図中、図８と対応する部分には同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略する。
【０１０２】
図９には、２つの撮像用画素１２Ｘ４、焦点検出用画素１２Ｐａ４、及び、焦点検出用画素１２Ｐｂ４の４つの画素の断面が、図８と同様に模式的に示されている。焦点検出用画素１２Ｐａ４と焦点検出用画素１２Ｐｂ４は、位相差を比較する画素対として画素アレイ部１３内に配置される。
【０１０３】
なお、図９では、便宜上、左から撮像用画素１２Ｘ４、焦点検出用画素１２Ｐａ４、焦点検出用画素１２Ｐｂ４、撮像用画素１２Ｘ４の順に並べられているが、各画素１２の画素アレイ部１３内の配置は任意に決定することができ、この例に限定されない。
【０１０４】
撮像用画素１２Ｘ４は、図８の撮像用画素１２Ｘ３と同様の構成を有している。一方、焦点検出用画素１２Ｐａ４及び焦点検出用画素１２Ｐｂ４は、図８の焦点検出用画素１２Ｐａ３及び焦点検出用画素１２Ｐｂ３と構成が一部異なっている。
【０１０５】
焦点検出用画素１２Ｐａ４は、焦点検出用画素１２Ｐａ３と比較して、下部電極３０３ｃが追加されている点が異なる。焦点検出用画素１２Ｐｂ４は、焦点検出用画素１２Ｐｂ３と比較して、下部電極３０３ｂが追加されている点が異なる。すなわち、焦点検出用画素１２Ｐａ４と焦点検出用画素１２Ｐｂ４は、同じ構成を有しており、ともに下部電極３０３ａ及び下部電極３０３ｂが形成されている。また、焦点検出用画素１２Ｐａ４と焦点検出用画素１２Ｐｂ４の下部電極は、図７の焦点検出用画素１２Ｐａ２と焦点検出用画素１２Ｐｂ２の下部電極とほぼ同じ形状及び位置となる。
【０１０６】
焦点検出用画素１２Ｐａ４においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光が、光電変換膜１０４で光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち下部電極３０３ｂ及び下部電極３０３ｃにより反射された光が、光電変換膜１０４に再入射し、光電変換される。そして、上部電極１０５及び下部電極３０３ｂを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極３０３ｂとの間の領域で発生した電荷が下部電極３０３ｂから出力される。また、上部電極１０５及び下部電極３０３ｃを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極３０３ｃとの間の領域で発生した不要電荷が、下部電極３０３ｃから外部に排出される。
【０１０７】
従って、光電変換膜１０４に直接入射した光により発生した電荷、及び、下部電極３０３ｂ及び下部電極３０３ｃによる反射光により発生した電荷のうち、上部電極１０５と下部電極３０３ｂとの間の領域で発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐａ４から出力される。
【０１０８】
焦点検出用画素１２Ｐｂ４においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光が、光電変換膜１０４で光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち下部電極３０３ｂ及び下部電極３０３ｃにより反射された光が、光電変換膜１０４に再入射し、光電変換される。そして、上部電極１０５及び下部電極３０３ｃを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極３０３ｃとの間の領域で発生した電荷が下部電極３０３ｃから出力される。また、上部電極１０５及び下部電極３０３ｂを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極３０３ｂとの間の領域で発生した不要電荷が、下部電極３０３ｂから外部に排出される。
【０１０９】
従って、光電変換膜１０４に直接入射した光により発生した電荷、及び、下部電極３０３ｂ及び下部電極３０３ｃによる反射光により発生した電荷のうち、上部電極１０５と下部電極３０３ｃとの間の領域で発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐｂ４から出力される。
【０１１０】
従って、焦点検出用画素１２Ｐａ４と焦点検出用画素１２Ｐｂ４において、焦点検出に用いられない不要電荷が外部に排出され、位相差信号への混入が防止される。その結果、位相ズレ量の検出精度、及び、オートフォーカスの精度が向上する。
【０１１１】
また、図８の構成例と比較して、下部電極の配置が密になるため、下部電極が形成される層の平坦性が向上する。これにより、下部電極より上の層の平坦性も向上し、固体撮像素子１の生産性が向上する。
【０１１２】
なお、図７の下部電極２０３ａ及び下部電極２０３ｂと同様に、下部電極３０３ａ及び下部電極３０３ｂをオンチップレンズ１０７の光軸に対して左右以外の互いに逆方向に配置することも可能である
【０１１３】
＜６．画素の第５の構成例＞
次に、図１０を参照して、図１の固体撮像素子１の画素１２の第５の構成例について説明する。なお、図中、図９と対応する部分には同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略する。
【０１１４】
図１０には、２つの撮像用画素１２Ｘ５、焦点検出用画素１２Ｐａ５、及び、焦点検出用画素１２Ｐｂ５の４つの画素の断面が、図９と同様に模式的に示されている。焦点検出用画素１２Ｐａ５と焦点検出用画素１２Ｐｂ５は、位相差を比較する画素対として画素アレイ部１３内に配置される。
【０１１５】
なお、図１０では、便宜上、左から撮像用画素１２Ｘ５、焦点検出用画素１２Ｐａ５、焦点検出用画素１２Ｐｂ５、撮像用画素１２Ｘ５の順に並べられているが、各画素１２の画素アレイ部１３内の配置は任意に決定することができ、この例に限定されない。
【０１１６】
焦点検出用画素１２Ｐａ５及び焦点検出用画素１２Ｐｂ５は、図９の焦点検出用画素１２Ｐａ４及び焦点検出用画素１２Ｐｂ４と同様の構成を有している。一方、撮像用画素１２Ｘ５は、図９の撮像用画素１２Ｘ５と構成が一部異なっている。
【０１１７】
撮像用画素１２Ｘ５は、図９の撮像用画素１２Ｘ４と比較して、下部電極３０３ａの代わりに、下部電極３０３ｂ及び下部電極３０３ｃが設けられている点が異なる。従って、撮像用画素１２Ｘ５は、焦点検出用画素１２Ｐａ５及び焦点検出用画素１２Ｐｂ５と同様の構成を有している。
【０１１８】
撮像用画素１２Ｘ５においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光が、光電変換膜１０４で光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち下部電極３０３ｂ及び下部電極３０３ｃにより反射された光が、光電変換膜１０４に再入射し、光電変換される。そして、上部電極１０５及び下部電極３０３ｂに所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極３０３ｂとの間の領域で発生した電荷が下部電極３０３ｂから出力される。また、上部電極１０５及び下部電極３０３ｃに所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極３０３ｃとの間の領域で発生した電荷が、下部電極３０３ｃから出力される。そして、下部電極３０３ｂから出力された電荷と下部電極３０３ｃから出力された電荷とを足し合わせた電荷に基づく画像信号が、撮像用画素１２Ｘ５から出力される。
【０１１９】
このように、図１０の構成例では、撮像用画素１２Ｘ５、焦点検出用画素１２Ｐａ５、及び、焦点検出用画素１２Ｐｂ５が同じ構成を有している。従って、例えば、固体撮像素子１の駆動時の設定により、画素アレイ部１３の任意の画素１２を焦点検出用画素１２Ｐａ５及び焦点検出用画素１２Ｐｂ５に用いることができる。
【０１２０】
また、例えば、オートフォーカス時のみ、一部又は全ての画素１２を焦点検出用画素１２Ｐａ５及び焦点検出用画素１２Ｐｂ５に用い、通常の撮影時には、全ての画素１２を撮像用画素１２Ｘ５に用いることができる。これにより、全ての画素から画像信号を得ることができ、焦点検出用画素を設けることによる画素の欠陥の発生が防止される。
【０１２１】
なお、図７の下部電極２０３ａ及び下部電極２０３ｂと同様に、下部電極３０３ａ及び下部電極３０３ｂをオンチップレンズ１０７の光軸に対して左右以外の互いに逆方向に配置することも可能である
【０１２２】
＜７．画素の第６の構成例＞
次に、図１１を参照して、図１の固体撮像素子１の画素１２の第６の構成例について説明する。なお、図中、図７と対応する部分には同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略する。
【０１２３】
図１１には、２つの撮像用画素１２Ｘ６、焦点検出用画素１２Ｐａ６、及び、焦点検出用画素１２Ｐｂ６の４つの画素の断面が、図７と同様に模式的に示されている。焦点検出用画素１２Ｐａ６と焦点検出用画素１２Ｐｂ６は、位相差を比較する画素対として画素アレイ部１３内に配置される。
【０１２４】
なお、図１１では、便宜上、左から撮像用画素１２Ｘ６、焦点検出用画素１２Ｐａ６、焦点検出用画素１２Ｐｂ６、撮像用画素１２Ｘ６の順に並べられているが、各画素１２の画素アレイ部１３内の配置は任意に決定することができ、この例に限定されない。
【０１２５】
図１１の構成例を図７の構成例と比較すると、カラーフィルタ６０９Ｒ、カラーフィルタ６０９Ｇ、及び、カラーフィルタ６０９Ｂが、各画素１２の層間膜１０６内に設けられている点が異なる。カラーフィルタ６０９Ｒは赤色の光を透過し、カラーフィルタ６０９Ｇは緑色の光を透過し、カラーフィルタ６０９Ｂは青色の光を透過する。また、光電変換膜１０４には、可視光の全ての波長域に対して感度を有する膜が用いられる。
【０１２６】
撮像用画素１２Ｘ６においては、層間膜１０６内にカラーフィルタ６０９Ｒ、カラーフィルタ６０９Ｇ、又は、カラーフィルタ６０９Ｂのいずれかが配置されている。ただし、図１１には、カラーフィルタ６０９Ｇが配置された撮像用画素１２Ｘ６は、図示されていない。カラーフィルタ６０９Ｒが配置された撮像用画素１２Ｘ６は、赤色の光を検出し、カラーフィルタ６０９Ｇが配置された撮像用画素１２Ｘ６は、緑色の光を検出し、カラーフィルタ６０９Ｂが配置された撮像用画素１２Ｘ６は、青色の光を検出する。
【０１２７】
一方、焦点検出用画素１２Ｐａ６及び焦点検出用画素１２Ｐｂ６の各々には、カラーフィルタ６０９Ｇのみが配置され、カラーフィルタ６０９Ｒ及びカラーフィルタ６０９Ｂは配置されない。
【０１２８】
人間の目は緑色に対する感度が最も高く、通常の固体撮像素子は、緑色の光に対する感度が高くなるように設計されている。このため、焦点検出用画素１２Ｐａ６及び焦点検出用画素１２Ｐｂ６にカラーフィルタ６０９Ｇを設け、最も感度が高い緑色の光により位相差信号を生成することで、位相差信号のＳＮ比が向上し、オートフォーカスの精度が向上する。
【０１２９】
なお、例えば、赤色の被写体を撮影する場合には、赤色の信号の強度が高くなり、青色の被写体を撮影する場合には、青色の信号強度が高くなる。そこで、例えば、被写体の色や照明の色等に合わせて、焦点検出用画素１２Ｐａ６及び焦点検出用画素１２Ｐｂ６のカラーフィルタの色を任意に選択できるようにしてもよい。
【０１３０】
＜８．画素の第７の構成例＞
次に、図１２を参照して、図１の固体撮像素子１の画素１２の第７の構成例について説明する。なお、図中、図１１と対応する部分には同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略する。
【０１３１】
図１２には、２つの撮像用画素１２Ｘ７、焦点検出用画素１２Ｐａ７、及び、焦点検出用画素１２Ｐｂ７の４つの画素の断面が、図１１と同様に模式的に示されている。焦点検出用画素１２Ｐａ７と焦点検出用画素１２Ｐｂ７は、位相差を比較する画素対として画素アレイ部１３内に配置される。
【０１３２】
なお、図１２では、便宜上、左から撮像用画素１２Ｘ７、焦点検出用画素１２Ｐａ７、焦点検出用画素１２Ｐｂ７、撮像用画素１２Ｘ７の順に並べられているが、各画素１２の画素アレイ部１３内の配置は任意に決定することができ、この例に限定されない。
【０１３３】
撮像用画素１２Ｘ７は、図１１の撮像用画素１２Ｘ６と同様の構成を有している。一方、焦点検出用画素１２Ｐａ７及び焦点検出用画素１２Ｐｂ７は、図１１の焦点検出用画素１２Ｐａ６及び焦点検出用画素１２Ｐｂ６と構成が一部異なっている。具体的には、焦点検出用画素１２Ｐａ７及び焦点検出用画素１２Ｐｂ７は、焦点検出用画素１２Ｐａ６及び焦点検出用画素１２Ｐｂ６と比較して、カラーフィルタが設けられていない点が異なる。
【０１３４】
従って、焦点検出用画素１２Ｐａ７及び焦点検出用画素１２Ｐｂ７は、全ての波長の光を受光できるようになり、感度が向上する。その結果、位相差信号のＳＮ比が向上し、オートフォーカスの精度が向上する。
【０１３５】
＜９．第８の実施の形態＞
次に、図１３を参照して、図１の固体撮像素子１の画素１２の第８の構成例について説明する。なお、図中、図７と対応する部分には同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略する。
【０１３６】
図１３には、２つの撮像用画素１２Ｘ８、焦点検出用画素１２Ｐａ８、及び、焦点検出用画素１２Ｐｂ８の４つの画素の断面が、図７と同様に模式的に示されている。焦点検出用画素１２Ｐａ８と焦点検出用画素１２Ｐｂ８は、位相差を比較する画素対として画素アレイ部１３内に配置される。
【０１３７】
なお、図１３では、便宜上、左から撮像用画素１２Ｘ８、焦点検出用画素１２Ｐａ８、焦点検出用画素１２Ｐｂ８、撮像用画素１２Ｘ８の順に並べられているが、各画素１２の画素アレイ部１３内の配置は任意に決定することができ、この例に限定されない。
【０１３８】
図１３の構成例を図７の構成例と比較すると、各画素１２の半導体基板１１内に光電変換部８１０が形成されている点が異なる。光電変換部８１０は、例えば、フォトダイオードからなる。
【０１３９】
撮像用画素１２Ｘ８においては、光電変換部８１０は、積層方向において下部電極１０３とほぼ重なるように配置されている。焦点検出用画素１２Ｐａ８及び焦点検出用画素１２Ｐｂ８においては、光電変換部８１０は、積層方向におい下部電極２０３ａ及び下部電極２０３ｂとほぼ重なるように形成されている。すなわち、各画素１２において、光電変換膜１０４と光電変換部８１０の２層の光電変換部が積層されている。
【０１４０】
また、光電変換膜１０４は、例えば、所定の波長域Ｗ１の光に対して感度を有している。光電変換部８１０は、例えば、波長域Ｗ１とは異なる所定の波長域Ｗ２の光に対して感度を有している。なお、波長域Ｗ１及び波長域Ｗ２は、任意に設定することができる。
【０１４１】
撮像用画素１２Ｘ８においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光のうち波長域Ｗ１の光が、光電変換膜１０４で光電変換される。そして、上部電極１０５及び下部電極１０３を介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極１０３との間の領域で発生した電荷が下部電極１０３から出力される。
【０１４２】
一方、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光は、光電変換部８１０に入射する。光電変換部８１０は、入射光のうち波長域Ｗ２の光を光電変換し、光電変換により発生した電荷を出力する。
【０１４３】
従って、光電変換膜１０４に直接入射した光のうち波長域Ｗ１の光により発生した電荷に基づく画像信号が、撮像用画素１２Ｘ８から出力される。また、光電変換膜１０４を透過し、光電変換部８１０に入射した光のうち波長域Ｗ２の光により発生した電荷に基づく画像信号が、撮像用画素１２Ｘ８から出力される。
【０１４４】
焦点検出用画素１２Ｐａ８においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光のうち波長域Ｗ１の光が、光電変換膜１０４で光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち反射部１０２ａに入射した光が、反射部１０２ａにより反射され、光電変換膜１０４に再入射する。そして、再入射した光のうち波長域Ｗ１の光が、光電変換膜１０４で光電変換される。上部電極１０５及び下部電極２０３ａを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極２０３ａとの間の領域で発生した電荷が下部電極２０３ａから出力される。また、上部電極１０５及び下部電極２０３ｂを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極２０３ｂとの間の領域で発生した不要電荷が、下部電極２０３ｂから外部に排出される。
【０１４５】
一方、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光の一部が、光電変換部８１０に入射する。このとき、反射部１０２ａは、遮光版として機能し、透過光の光電変換部８１０への入射領域を、オンチップレンズ１０７の光軸に対して右方向に偏った領域に制限する。光電変換部８１０は、入射光のうち波長域Ｗ２の光を光電変換し、光電変換により発生した電荷を出力する。
【０１４６】
従って、光電変換膜１０４に直接入射した光及び反射部１０２ａによる反射光のうち、波長域Ｗ１の光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐａ８から出力される。また、光電変換膜１０４を透過し、反射部１０２ａにより入射領域が制限された光のうち、波長域Ｗ２の光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐａ８から出力される。
【０１４７】
焦点検出用画素１２Ｐｂ８においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光のうち波長域Ｗ１の光が、光電変換膜１０４で光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち反射部１０２ｂに入射した光が、反射部１０２ｂにより反射され、光電変換膜１０４に再入射する。そして、再入射した光のうち波長域Ｗ１の光が、光電変換膜１０４で光電変換される。上部電極１０５及び下部電極２０３ｂを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極２０３ｂとの間の領域で発生した電荷が下部電極２０３ｂから出力される。また、上部電極１０５及び下部電極２０３ａを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極２０３ａとの間の領域で発生した不要電荷が、下部電極２０３ａから外部に排出される。
【０１４８】
一方、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光の一部が、光電変換部８１０に入射する。このとき、反射部１０２ｂは、遮光版として機能し、透過光の光電変換部８１０への入射領域を、オンチップレンズ１０７の光軸に対して左方向に偏った領域に制限する。光電変換部８１０は、入射光のうち波長域Ｗ２の光を光電変換し、光電変換により発生した電荷を出力する。
【０１４９】
従って、光電変換膜１０４に直接入射した光及び反射部１０２ｂによる反射光のうち、波長域Ｗ１の光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐｂ８から出力される。また、光電変換膜１０４を透過し、反射部１０２ｂにより入射領域が制限された光のうち、波長域Ｗ２の光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐｂ８から出力される。
【０１５０】
ここで、焦点検出用画素１２Ｐａ８の反射部１０２ａと、焦点検出用画素１２Ｐｂ８の反射部１０２ｂとが、光軸に対して互いに逆方向に配置されているため、同じ強さの入射光が入射しても、入射角により光電変換膜１０４及び光電変換部８１０の受光量が異なる。その結果、焦点検出用画素１２Ｐａ８と焦点検出用画素１２Ｐｂ８とでは、光電変換膜１０４及び光電変換部８１０の感度の入射角特性に差が生じる。そして、光電変換膜１０４により得られる電荷に基づく位相差信号と、光電変換部８１０により得られる電荷に基づく位相差信号の両方を用いることにより、位相ズレ量の検出精度、及び、オートフォーカスの精度がさらに向上する。
【０１５１】
＜１０．第９の実施の形態＞
次に、図１４を参照して、図１の固体撮像素子１の画素１２の第９の構成例について説明する。なお、図中、図１３と対応する部分には同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略する。
【０１５２】
図１４には、２つの撮像用画素１２Ｘ９、焦点検出用画素１２Ｐａ９、及び、焦点検出用画素１２Ｐｂ９の４つの画素の断面が、図１３と同様に模式的に示されている。焦点検出用画素１２Ｐａ９と焦点検出用画素１２Ｐｂ９は、位相差を比較する画素対として画素アレイ部１３内に配置される。
【０１５３】
なお、図１４では、便宜上、左から撮像用画素１２Ｘ９、焦点検出用画素１２Ｐａ９、焦点検出用画素１２Ｐｂ９、撮像用画素１２Ｘ９の順に並べられているが、各画素１２の画素アレイ部１３内の配置は任意に決定することができ、この例に限定されない。
【０１５４】
撮像用画素１２Ｘ９は、図１３の撮像用画素１２Ｘ８と同様の構成を有している。一方、焦点検出用画素１２Ｐａ９及び焦点検出用画素１２Ｐｂ９は、図１３の焦点検出用画素１２Ｐａ８及び焦点検出用画素１２Ｐｂ８と構成が一部異なっている。
【０１５５】
具体的には、焦点検出用画素１２Ｐａ９は、焦点検出用画素１２Ｐａ８と比較して、反射部９１１ａが層間絶縁膜１０８内に形成されている点が異なる。反射部９１１ａは、積層方向において下部電極２０３ｂとほぼ重なる位置に形成されている。焦点検出用画素１２Ｐｂ９は、焦点検出用画素１２Ｐｂ８と比較して、反射部９１１ｂが層間絶縁膜１０８内に形成されている点が異なる。反射部９１１ｂは、積層方向において下部電極２０３ａとほぼ重なる位置に形成されている。
【０１５６】
焦点検出用画素１２Ｐａ９においては、図１３の焦点検出用画素１２Ｐａ８と比較して、光電変換部８１０で吸収されずに透過した光のうち反射部９１１ａに入射した光が、反射部９１１ａにより反射され、光電変換部８１０に再入射する点が異なる。そして、再入射した光のうち波長域Ｗ２の光が、光電変換部８１０で光電変換される。従って、光電変換部８１０の感度が向上する。
【０１５７】
焦点検出用画素１２Ｐｂ９においては、図１３の焦点検出用画素１２Ｐｂ８と比較して、光電変換部８１０で吸収されずに透過した光のうち反射部９１１ｂに入射した光が、反射部９１１ａにより反射され、光電変換部８１０に再入射する点が異なる。そして、再入射した光のうち波長域Ｗ２の光が、光電変換部８１０で光電変換される。従って、光電変換部８１０の感度が向上する。
【０１５８】
このように、焦点検出用画素１２Ｐａ９及び焦点検出用画素１２Ｐｂ９の光電変換部８１０の感度が向上することにより、位相差信号のＳＮ比が向上し、オートフォーカスの精度が向上する。
【０１５９】
なお、例えば、撮像用画素１２Ｘ９の層間絶縁膜１０８内にも反射部を形成するようにしてもよい。この場合、撮像用画素１２Ｘ９の反射部は、例えば、積層方向において上部電極１０５と重なるように形成される。これにより、撮像用画素１２Ｘ９の光電変換部８１０の感度が向上し、画質が向上する。
【０１６０】
＜１１．第１０の実施の形態＞
次に、図１５を参照して、図１の固体撮像素子１の画素１２の第１０の構成例について説明する。なお、図中、図１３と対応する部分には同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略する。
【０１６１】
図１５には、２つの撮像用画素１２Ｘ１０、焦点検出用画素１２Ｐａ１０、及び、焦点検出用画素１２Ｐｂ１０の４つの画素の断面が、図１３と同様に模式的に示されている。焦点検出用画素１２Ｐａ１０と焦点検出用画素１２Ｐｂ１０は、位相差を比較する画素対として画素アレイ部１３内に配置される。
【０１６２】
なお、図１５では、便宜上、左から撮像用画素１２Ｘ１０、焦点検出用画素１２Ｐａ１０、焦点検出用画素１２Ｐｂ１０、撮像用画素１２Ｘ１０の順に並べられているが、各画素１２の画素アレイ部１３内の配置は任意に決定することができ、この例に限定されない。
【０１６３】
図１５の構成例を図１３の構成例と比較すると、各画素１２の半導体基板１１内に、光電変換部８１０の代わりに、光電変換部１０１２Ａ及び光電変換部１０１２Ｂが形成されている点が異なる。例えば、光電変換部１０１２Ａ及び光電変換部１０１２Ｂは、フォトダイオードからなる。
【０１６４】
各画素１２の半導体基板１１内において、光電変換部１０１２Ａ及び光電変換部１０１２Ｂは、積層方向において所定の間隔を空けて積層されている。撮像用画素１２Ｘ１０においては、光電変換部１０１２Ａ及び光電変換部１０１２Ｂは、積層方向において下部電極１０３とほぼ重なるように形成されている。焦点検出用画素１２Ｐａ１０及び焦点検出用画素１２Ｐｂ１０においては、光電変換部１０１２Ａ及び光電変換部１０１２Ｂは、積層方向において下部電極２０３ａ及び下部電極２０３ｂとほぼ重なるように形成されている。すなわち、各画素１２において、光電変換膜１０４、光電変換部１０１２Ａ、及び、光電変換部１０１２Ｂの３層の光電変換部が積層されている。
【０１６５】
また、光電変換膜１０４は、所定の波長域Ｗ１１の光に対して感度を有している。光電変換部１０１２Ａは、波長域Ｗ１１と異なる所定の波長域Ｗ１２の光に対して感度を有している。光電変換部１０１２Ｂは、波長域Ｗ１１及び波長域Ｗ１２と異なる所定の波長域Ｗ１３の光に対して感度を有している。なお、波長域Ｗ１１乃至Ｗ１３は、任意に設定することができる。例えば、波長域Ｗ１１は緑色の光の波長域に設定され、波長域Ｗ１２は青色の光の波長域に設定され、波長域Ｗ１３は赤色の光の波長域に設定される。
【０１６６】
撮像用画素１２Ｘ１０においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光のうち波長域Ｗ１１の光が、光電変換膜１０４で光電変換される。そして、上部電極１０５及び下部電極１０３を介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極１０３との間の領域で発生した電荷が下部電極１０３から出力される。
【０１６７】
一方、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光が、光電変換部１０１２Ａに入射する。光電変換部１０１２Ａは、入射光のうち波長域Ｗ１２の光を光電変換し、光電変換により発生した電荷を出力する。
【０１６８】
さらに、光電変換部１０１２Ａで吸収されずに透過した光が、光電変換部１０１２Ｂに入射する。光電変換部１０１２Ｂは、入射光のうち波長域Ｗ１３の光を光電変換し、光電変換により発生した電荷を出力する。
【０１６９】
従って、光電変換膜１０４に直接入射した光のうち波長域Ｗ１１の光により発生した電荷に基づく画像信号が、撮像用画素１２Ｘ１０から出力される。また、光電変換膜１０４を透過し、光電変換部１０１２Ａに入射した光のうち波長域Ｗ１２の光により発生した電荷に基づく画像信号が、撮像用画素１２Ｘ１０から出力される。さらに、光電変換膜１０４及び光電変換部１０１２Ａを透過し、光電変換部１０１２Ｂに入射した光のうち波長域Ｗ１３の光により発生した電荷に基づく画像信号が、撮像用画素１２Ｘ１０から出力される。
【０１７０】
焦点検出用画素１２Ｐａ１０においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光のうち波長域Ｗ１１の光が、光電変換膜１０４で光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち反射部１０２ａに入射した光が、反射部１０２ａにより反射され、光電変換膜１０４に再入射する。そして、再入射した光のうち波長域Ｗ１１の光が、光電変換膜１０４で光電変換される。上部電極１０５及び下部電極２０３ａを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極２０３ａとの間の領域で発生した電荷が下部電極２０３ａから出力される。また、上部電極１０５及び下部電極２０３ｂを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極２０３ｂとの間の領域で発生した不要電荷が、下部電極２０３ｂから外部に排出される。
【０１７１】
一方、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光の一部が、光電変換部１０１２Ａに入射する。このとき、反射部１０２ａは、遮光版として機能し、透過光の光電変換部１０１２Ａへの入射領域を、オンチップレンズ１０７の光軸に対して右方向に偏った領域に制限する。光電変換部１０１２Ａは、入射光のうち波長域Ｗ１２の光を光電変換し、光電変換により発生した電荷を出力する。
【０１７２】
さらに、光電変換部１０１２Ａで吸収されずに透過した光が、光電変換部１０１２Ｂに入射する。このとき、透過光の光電変換部１０１２Ｂへの入射領域は、オンチップレンズ１０７の光軸に対して右方向に偏った領域に制限される。光電変換部１０１２Ｂは、入射光のうち波長域Ｗ１３の光を光電変換し、光電変換により発生した電荷を出力する。
【０１７３】
従って、光電変換膜１０４に直接入射した光及び反射部１０２ａによる反射光のうち、波長域Ｗ１１の光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐａ１０から出力される。また、光電変換膜１０４を透過し、反射部１０２ａにより入射領域が制限された光のうち、波長域Ｗ１２の光により発生した電荷に基づく位相差信号、及び、波長域Ｗ１３の光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐａ１０から出力される。
【０１７４】
焦点検出用画素１２Ｐｂ１０においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４に入射した光のうち波長域Ｗ１１の光が、光電変換膜１０４で光電変換される。また、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光のうち反射部１０２ｂに入射した光が、反射部１０２ｂにより反射され、光電変換膜１０４に再入射する。そして、再入射した光のうち波長域Ｗ１１の光が、光電変換膜１０４で光電変換される。上部電極１０５及び下部電極２０３ｂを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極２０３ｂとの間の領域で発生した電荷が下部電極２０３ｂから出力される。また、上部電極１０５及び下部電極２０３ａを介して光電変換膜１０４に所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４の上部電極１０５と下部電極２０３ａとの間の領域で発生した不要電荷が、下部電極２０３ａから外部に排出される。
【０１７５】
一方、光電変換膜１０４で吸収されずに透過した光の一部が、光電変換部１０１２Ａに入射する。このとき、反射部１０２ｂは、遮光版として機能し、透過光の光電変換部１０１２Ａへの入射領域を、オンチップレンズ１０７の光軸に対して左方向に偏った領域に制限する。光電変換部１０１２Ａは、入射光のうち波長域Ｗ１２の光を光電変換し、光電変換により発生した電荷を出力する。
【０１７６】
さらに、光電変換部１０１２Ａで吸収されずに透過した光が、光電変換部１０１２Ｂに入射する。このとき、透過光の光電変換部１０１２Ｂへの入射領域は、オンチップレンズ１０７の光軸に対して左方向に偏った領域に制限される。光電変換部１０１２Ｂは、入射光のうち波長域Ｗ１３の光を光電変換し、光電変換により発生した電荷を出力する。
【０１７７】
従って、光電変換膜１０４に直接入射した光及び反射部１０２ｂによる反射光のうち、波長域Ｗ１１の光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐｂ１０から出力される。また、光電変換膜１０４を透過し、反射部１０２ｂにより入射領域が制限された光のうち、波長域Ｗ１２の光により発生した電荷に基づく位相差信号、及び、波長域Ｗ１３の光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐｂ１０から出力される。
【０１７８】
ここで、焦点検出用画素１２Ｐａ１０の反射部１０２ａと、焦点検出用画素１２Ｐｂ１０の反射部１０２ｂとが、光軸に対して互いに逆方向に配置されているため、同じ強さの入射光が入射しても、入射角により光電変換膜１０４、光電変換部１０１２Ａ、及び、光電変換部１０１２Ｂの受光量が異なる。その結果、焦点検出用画素１２Ｐａ１０と焦点検出用画素１２Ｐｂ１０とでは、光電変換膜１０４、光電変換部１０１２Ａ、及び、光電変換部１０１２Ｂの感度の入射角特性に差が生じる。そして、光電変換膜１０４により得られる電荷に基づく位相差信号、光電変換部１０１２Ａにより得られる電荷に基づく位相差信号、及び、光電変換部１０１２Ｂにより得られる電荷に基づく位相差信号を用いることにより、位相ズレ量の検出精度、及び、オートフォーカスの精度がさらに向上する。
【０１７９】
＜１２．第１１の実施の形態＞
次に、図１６を参照して、図１の固体撮像素子１の画素１２の第１１の構成例について説明する。なお、図中、図２と対応する部分には同一の符号を付してあり、その部分の説明は適宜省略する。
【０１８０】
図１６には、２つの撮像用画素１２Ｘ１１、焦点検出用画素１２Ｐａ１１、及び、焦点検出用画素１２Ｐｂ１１の４つの画素の断面が、図２と同様に模式的に示されている。焦点検出用画素１２Ｐａ１１と焦点検出用画素１２Ｐｂ１１は、位相差を比較する画素対として画素アレイ部１３内に配置される。
【０１８１】
なお、図１６では、便宜上、左から撮像用画素１２Ｘ１１、焦点検出用画素１２Ｐａ１１、焦点検出用画素１２Ｐｂ１１、撮像用画素１２Ｘ１１の順に並べられているが、各画素１２の画素アレイ部１３内の配置は任意に決定することができ、この例に限定されない。
【０１８２】
図１６の構成例を図２の構成例と比較すると、半導体基板１１と層間膜１０６の間の構成が異なる。具体的には、層間絶縁膜１０１、下部電極１０３、光電変換膜１０４、及び、上部電極１０５の代わりに、層間絶縁膜１０１Ａ乃至１０１Ｃ、下部電極１０３Ａ乃至１０３Ｃ、光電変換膜１０４Ａ乃至１０４Ｃ、及び、上部電極１０５Ａ乃至１０５Ｃが形成されている。
【０１８３】
半導体基板１１と層間膜１０６の間には、層間絶縁膜１０１Ｃ、下部電極１０３Ｃ、光電変換膜１０４Ｃ、上部電極１０５Ｃ、層間絶縁膜１０１Ｂ、下部電極１０３Ｂ、光電変換膜１０４Ｂ、上部電極１０５Ｂ、層間絶縁膜１０１Ａ、下部電極１０３Ａ、光電変換膜１０４Ａ、及び、上部電極１０５Ａが、下から上に順番に積層されている。下部電極１０３Ａ乃至１０３Ｃは、画素１２毎に個別に形成されている。光電変換膜１０４Ａ乃至１０４Ｃ、及び、上部電極１０５Ａ乃至１０５Ｃは、各画素１２に共通に形成されている。
【０１８４】
光電変換膜１０４Ａは、下部電極１０３Ａと上部電極１０５Ａの間に挟まれており、下部電極１０３Ａ、光電変換膜１０４Ａ、及び、上部電極１０５Ａにより光電変換部が構成される。光電変換膜１０４Ｂは、下部電極１０３Ｂと上部電極１０５Ｂの間に挟まれており、下部電極１０３Ｂ、光電変換膜１０４Ｂ、及び、上部電極１０５Ｂにより光電変換部が構成される。光電変換膜１０４Ｃは、下部電極１０３Ｃと上部電極１０５Ｃの間に挟まれており、下部電極１０３Ｃ、光電変換膜１０４Ｃ、及び、上部電極１０５Ｃにより光電変換部が構成される。すなわち、光電変換膜により構成される光電変換部が、３層構造になっている。
【０１８５】
光電変換膜１０４Ａ乃至１０４Ｃは、例えば、有機光電変換材料で形成される。下部電極１０３Ａ乃至１０３Ｃ、及び、上部電極１０５Ａ乃至１０５Ｃは、例えば、ＩＴＯなどの可視光を透過する材料で形成されている透明電極である。
【０１８６】
反射部１０２ａ、反射部１０２ｂ、及び、下部電極１０３Ａは、図２の反射部１０２ａ、反射部１０２ｂ、及び、下部電極１０３とほぼ同じ位置に配置されている。下部電極１０３Ｂ及び下部電極１０３Ｃは、それぞれ積層方向において下部電極１０３Ａとほぼ重なる位置に配置されている。
【０１８７】
また、光電変換膜１０４Ａは、所定の波長域Ｗ２１の光に対して感度を有している。光電変換膜１０４Ｂは、波長域Ｗ２１とは異なる所定の波長域Ｗ２２の光に対して感度を有している。光電変換膜１０４Ａは、波長域Ｗ２１及び波長域Ｗ２２とは異なる所定の波長域Ｗ２３の光に対して感度を有している。なお、波長域Ｗ２１乃至Ｗ２３は、任意に設定することができる。例えば、波長域Ｗ２１は緑色の光の波長域に設定され、波長域Ｗ２２は青色の光の波長域に設定され、波長域Ｗ２３は赤色の光の波長域に設定される。
【０１８８】
撮像用画素１２Ｘ１１においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４Ａに入射した光のうち波長域Ｗ２１の光が、光電変換膜１０４Ａで光電変換される。そして、上部電極１０５Ａ及び下部電極１０３Ａを介して光電変換膜１０４Ａに所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４Ａの上部電極１０５Ａと下部電極１０３Ａとの間の領域で発生した電荷が下部電極１０３Ａから出力される。
【０１８９】
一方、光電変換膜１０４Ａで吸収されずに透過した光は、光電変換膜１０４Ｂに入射し、光電変換膜１０４Ｂに入射した光のうち波長域Ｗ２２の光が、光電変換膜１０４Ｂで光電変換される。そして、上部電極１０５Ｂ及び下部電極１０３Ｂを介して光電変換膜１０４Ｂに所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４Ｂの上部電極１０５Ｂと下部電極１０３Ｂとの間の領域で発生した電荷が下部電極１０３Ｂから出力される。
【０１９０】
また、光電変換膜１０４Ｂで吸収されずに透過した光は、光電変換膜１０４Ｃに入射し、光電変換膜１０４Ｃに入射した光のうち波長域Ｗ２３の光が、光電変換膜１０４Ｃで光電変換される。そして、上部電極１０５Ｃ及び下部電極１０３Ｃを介して光電変換膜１０４Ｃに所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４Ｃの上部電極１０５Ｃと下部電極１０３Ｃとの間の領域で発生した電荷が下部電極１０３Ｃから出力される。
【０１９１】
従って、光電変換膜１０４Ａに直接入射した光のうち波長域Ｗ２１の光により発生した電荷に基づく画像信号が、撮像用画素１２Ｘ１１から出力される。また、光電変換膜１０４Ａを透過し、光電変換膜１０４Ｂに入射した光のうち、波長域Ｗ２２の光により発生した電荷に基づく画像信号が、撮像用画素１２Ｘ１１から出力される。さらに、光電変換膜１０４Ａ及び光電変換膜１０４Ｂを透過し、光電変換膜１０４Ｃに入射した光のうち、波長域Ｗ２３の光により発生した電荷に基づく画像信号が、撮像用画素１２Ｘ１１から出力される。
【０１９２】
焦点検出用画素１２Ｐａ１１においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４Ａに入射した光のうち波長域Ｗ２１の光が、光電変換膜１０４Ａで光電変換される。また、光電変換膜１０４Ａで吸収されずに透過した光のうち反射部１０２ａに入射した光が、反射部１０２ａにより反射され、光電変換膜１０４Ａに再入射する。そして、再入射した光のうち波長域Ｗ２１の光が、光電変換膜１０４Ａで光電変換される。上部電極１０５Ｃ及び下部電極１０３Ａを介して光電変換膜１０４Ａに所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４Ａの上部電極１０５Ａと下部電極１０３Ａとの間の領域で発生した電荷が下部電極１０３Ａから出力される。
【０１９３】
一方、光電変換膜１０４Ａで吸収されずに透過した光の一部が、光電変換膜１０４Ｂに入射する。このとき、反射部１０２ａは、遮光版として機能し、透過光の光電変換膜１０４Ｂへの入射領域を、オンチップレンズ１０７の光軸に対して右方向に偏った領域に制限する。そして、光電変換膜１０４Ｂに入射した光のうち波長域Ｗ２２の光が、光電変換膜１０４Ｂで光電変換される。上部電極１０５Ｂ及び下部電極１０３Ｂを介して光電変換膜１０４Ｂに所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４Ｂの上部電極１０５Ｂと下部電極１０３Ｂとの間の領域で発生した電荷が下部電極１０３Ｂから出力される。
【０１９４】
さらに、光電変換膜１０４Ｂで吸収されずに透過した光が、光電変換膜１０４Ｃに入射する。このとき、透過光の光電変換膜１０４Ｃへの入射領域は、オンチップレンズ１０７の光軸に対して右方向に偏った領域に制限される。そして、光電変換膜１０４Ｃに入射した光のうち波長域Ｗ２３の光が、光電変換膜１０４Ｃで光電変換される。そして、上部電極１０５Ｃ及び下部電極１０３Ｃを介して光電変換膜１０４Ｃに所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４Ｃの上部電極１０５Ｃと下部電極１０３Ｃとの間の領域で発生した電荷が下部電極１０３Ｃから出力される。
【０１９５】
従って、光電変換膜１０４Ａに直接入射した光及び反射部１０２ａによる反射光のうち、波長域Ｗ２１の光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐａ１１から出力される。また、光電変換膜１０４Ａを透過し、反射部１０２ａにより入射領域が制限された光のうち、波長域Ｗ２２の光により発生した電荷に基づく位相差信号、及び、波長域Ｗ２３の光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐａ１１から出力される。
【０１９６】
焦点検出用画素１２Ｐｂ１１においては、オンチップレンズ１０７を介して光電変換膜１０４Ａに入射した光のうち波長域Ｗ２１の光が、光電変換膜１０４Ａで光電変換される。また、光電変換膜１０４Ａで吸収されずに透過した光のうち反射部１０２ｂに入射した光が、反射部１０２ｂにより反射され、光電変換膜１０４Ａに再入射する。そして、再入射した光のうち波長域Ｗ２１の光が、光電変換膜１０４Ａで光電変換される。上部電極１０５Ｃ及び下部電極１０３Ａを介して光電変換膜１０４Ａに所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４Ａの上部電極１０５Ａと下部電極１０３Ａとの間の領域で発生した電荷が下部電極１０３Ａから出力される。
【０１９７】
一方、光電変換膜１０４Ａで吸収されずに透過した光の一部が、光電変換膜１０４Ｂに入射する。このとき、反射部１０２ｂは、遮光版として機能し、透過光の光電変換膜１０４Ｂへの入射領域を、オンチップレンズ１０７の光軸に対して左方向に偏った領域に制限する。そして、光電変換膜１０４Ｂに入射した光のうち波長域Ｗ２２の光が、光電変換膜１０４Ｂで光電変換される。上部電極１０５Ｂ及び下部電極１０３Ｂを介して光電変換膜１０４Ｂに所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４Ｂの上部電極１０５Ｂと下部電極１０３Ｂとの間の領域で発生した電荷が下部電極１０３Ｂから出力される。
【０１９８】
さらに、光電変換膜１０４Ｂで吸収されずに透過した光が、光電変換膜１０４Ｃに入射する。このとき、透過光の光電変換膜１０４Ｃへの入射領域は、オンチップレンズ１０７の光軸に対して左方向に偏った領域に制限される。そして、光電変換膜１０４Ｃに入射した光のうち波長域Ｗ２３の光が、光電変換膜１０４Ｃで光電変換される。そして、上部電極１０５Ｃ及び下部電極１０３Ｃを介して光電変換膜１０４Ｃに所定の電圧が印加されると、光電変換膜１０４Ｃの上部電極１０５Ｃと下部電極１０３Ｃとの間の領域で発生した電荷が下部電極１０３Ｃから出力される。
【０１９９】
従って、光電変換膜１０４Ａに直接入射した光及び反射部１０２ｂによる反射光のうち、波長域Ｗ２１の光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐｂ１１から出力される。また、光電変換膜１０４Ａを透過し、反射部１０２ｂにより入射領域が制限された光のうち、波長域Ｗ２２の光により発生した電荷に基づく位相差信号、及び、波長域Ｗ２３の光により発生した電荷に基づく位相差信号が、焦点検出用画素１２Ｐｂ１１から出力される。
【０２００】
ここで、焦点検出用画素１２Ｐａ１１の反射部１０２ａと、焦点検出用画素１２Ｐｂ１１の反射部１０２ｂとが、光軸に対して互いに逆方向に配置されているため、同じ強さの入射光が入射しても、入射角により光電変換膜１０４Ａ乃至１０４Ｃの受光量が異なる。その結果、焦点検出用画素１２Ｐａ１１と焦点検出用画素１２Ｐｂ１１とでは、光電変換膜１０４Ａ乃至１０４Ｃの感度の入射角特性に差が生じる。そして、光電変換膜１０４Ａにより得られる電荷に基づく位相差信号、光電変換膜１０４Ｂにより得られる電荷に基づく位相差信号、及び、光電変換膜１０４Ｃにより得られる電荷に基づく位相差信号を用いることにより、位相ズレ量の検出精度、及び、オートフォーカスの精度がさらに向上する。
【０２０１】
＜１３．変形例＞
以下、上述した本技術の実施の形態の変形例について説明する。
【０２０２】
｛画素１２の各構成例の組み合わせについて｝
上述した画素１２の各構成例は、可能な範囲で組み合わせることが可能である。
【０２０３】
例えば、図１１乃至図１５の構成例において、下部電極２０３ａ及び下部電極２０３ｂの代わりに、図２の下部電極１０３を設けるようにしてもよい。
【０２０４】
また、例えば、図８乃至図１０の構成例において、図１１又は図１２の画素１２の構成例のように、カラーフィルタを設けるようにしてもよい。
【０２０５】
さらに、例えば、図１６の構成例において、図７の画素１２の構成例のように、各層の下部電極を２分割するようにしてもよい。
【０２０６】
また、例えば、図１６の構成例において、光電変換膜を光電変換膜１０４Ａ及び光電変換膜１０４Ｂの２層構造にするようにしてもよい。そして、図１４の構成例のように、焦点検出用画素１２Ｐａ１１の下部電極１０３Ｂの下層に反射部９１１ａを設け、焦点検出用画素１２Ｐｂ１１の下部電極１０３Ｂの下層に反射部９１１ｂを設けるようにしてもよい。
【０２０７】
｛上部電極及び下部電極に関する変形例｝
上述した画素１２の各構成例では、上部電極を各画素に共通に形成し、下部電極を画素毎に形成する例を示したが、例えば、下部電極を各画素に共通に形成し、上部電極を画素毎に形成したり、上部電極及び下部電極の両方を画素毎に形成したりすることも可能である。
【０２０８】
また、例えば、下部電極を各画素に共通に形成し、上部電極を画素毎に形成する場合、図７及び図９乃至１５の焦点検出用画素において、下部電極の代わりに上部電極を２分割するようにすればよい。さらに、例えば、下部電極を各画素に共通に形成し、上部電極を画素毎に形成する場合、図８の焦点検出用画素において、下部電極の代わりに上部電極を光軸に対して偏って配置するようにすればよい。また、例えば、下部電極を各画素に共通に形成し、上部電極を画素毎に形成する場合、図１６の焦点検出用画素において、上部電極を２分割するようにすることが可能である。
【０２０９】
さらに、例えば、上部電極及び下部電極の両方を画素毎に形成する場合、図７及び図９乃至１６の焦点検出用画素において、上部電極及び下部電極の少なくとも一方を２分割するようにすればよい。また、例えば、上部電極及び下部電極の両方を画素毎に形成する場合、図８の焦点検出用画素において、上部電極及び下部電極のうち少なくとも一方を光軸に対して偏って配置するようにすればよい。さらに、例えば、上部電極及び下部電極の両方を画素毎に形成する場合、図１６の焦点検出用画素において、上部電極及び下部電極の少なくとも一方を２分割するようにしてもよい。
【０２１０】
｛その他の変形例｝
以上の説明では、可視光による像の撮像を行う例を示したが、例えば、可視光の波長帯の一部の光による像、可視光以外の波長帯の光（例えば、赤外光）による像、又は、可視光の波長帯の少なくとも一部、及び、可視光以外の波長帯を含む波長帯の光による像の撮像を行う場合にも本技術を適用することが可能である。そして、例えば、透過型の上部電極及び下部電極に、撮像対象となる波長帯の光を透過する膜を用い、反射型の下部電極及び反射部に、撮像対象となる波長帯の光を反射する膜を用いるようにすればよい。
【０２１１】
また、図１５の画素１２の構成例では、光電変換部を２層にする例を示したが、３層以上にすることも可能である。
【０２１２】
さらに、図１６の画素１２の構成例では、光電変換膜を３層にする例を示したが、２層又は４層以上にすることも可能である。
【０２１３】
また、本技術は、CMOSイメージセンサ以外の光電変換膜を用いる固体撮像素子にも適用することが可能である。
【０２１４】
さらに、本技術は、裏面照射型の固体撮像素子だけでなく、表面照射型の固体撮像素子にも適用することができる。
【０２１５】
＜１４．固体撮像素子の使用例＞
図１７は、上述の固体撮像素子の使用例を示す図である。
【０２１６】
上述した固体撮像素子は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
【０２１７】
・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
【０２１８】
｛撮像装置｝
図１８は、本技術を適用した電子機器の一例である撮像装置（カメラ装置）１３０１の構成例を示すブロック図である。
【０２１９】
図１８に示すように、撮像装置１３０１は、レンズ群１３１１などを含む光学系、撮像素子１３１２、カメラ信号処理部であるＤＳＰ回路１３１３、フレームメモリ１３１４、表示装置１３１５、記録装置１３１６、操作系１３１７、及び、電源系１３１８等を有している。そして、ＤＳＰ回路１３１３、フレームメモリ１３１４、表示装置１３１５、記録装置１３１６、操作系１３１７、及び、電源系１３１８がバスライン１３１９を介して相互に接続された構成となっている。
【０２２０】
レンズ群１３１１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像素子１３１２の撮像面上に結像する。撮像素子１３１２は、レンズ群１３１１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
【０２２１】
表示装置１３１５は、液晶表示装置や有機ＥＬ（electro luminescence）表示装置等のパネル型表示装置から成り、撮像素子１３１２で撮像された動画または静止画を表示する。記録装置１３１６は、撮像素子１３１２で撮像された動画または静止画を、メモリカードやビデオテープやＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記録媒体に記録する。
【０２２２】
操作系１３１７は、ユーザによる操作の下に、本撮像装置１３０１が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源系１３１８は、ＤＳＰ回路１３１３、フレームメモリ１３１４、表示装置１３１５、記録装置１３１６、及び、操作系１３１７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
【０２２３】
このような撮像装置１３０１は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ、更には、スマートフォン、携帯電話機等のモバイル機器向けカメラモジュールに適用される。そして、この撮像装置１３０１において、撮像素子１３１２として、上述した各実施形態に係る固体撮像素子を用いることができる。これにより、撮像装置１３０１の画質を向上させることができる。
【０２２４】
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。
【０２２５】
例えば、上述した各実施の形態は、可能な範囲で組み合わせることができる。
【０２２６】
また、例えば、本技術は以下のような構成も取ることができる。
【０２２７】
（１）
第１の光電変換膜と、
所定の波長帯の光を反射する第１の反射部と、
前記所定の波長帯の光を反射する第２の反射部と
を備え、
前記第１の反射部は、焦点検出に用いられる第１の画素の前記第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して第１の方向に偏った位置に配置され、
前記第２の反射部は、焦点検出に用いられる第２の画素の前記第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第１の方向と逆の第２の方向に偏った位置に配置されている
固体撮像素子。
（２）
前記所定の波長帯の光を透過する電極である上部電極と、
前記上部電極より下層において、前記所定の波長帯の光を透過する電極である下部電極と
をさらに備え、
前記第１の光電変換膜は、前記上部電極と前記下部電極の間に配置され、
前記第１の反射部及び前記第２の反射部は、前記下部電極より下層に配置されている
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（３）
前記第１の画素及び前記第２の画素において、前記上部電極及び前記下部電極のうち少なくとも一方が第１の電極及び第２の電極に分かれ、
前記第１の電極は、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置され、
前記第２の電極は、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置されている
前記（２）に記載の固体撮像素子。
（４）
前記第１の光電変換膜より下層に配置されている半導体基板と、
各画素において、前記半導体基板内に配置されている光電変換部と
をさらに備え、
前記第１の反射部及び前記第２の反射部は、前記第１の光電変換膜と前記半導体基板の間に配置されている
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（５）
前記所定の波長帯の光を反射する第３の反射部と、
前記所定の波長帯の光を反射する第４の反射部と
をさらに備え、
前記第３の反射部は、前記第１の画素の前記光電変換部より下層において、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置され、
前記第４の反射部は、前記第２の画素の前記光電変換部より下層において、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置されている
前記（４）に記載の固体撮像素子。
（６）
前記第１の画素において前記第１の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、前記第１の画素において前記光電変換部で発生した電荷に基づく信号、前記第２の画素において前記第１の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、及び、前記第２の画素において前記光電変換部で発生した電荷に基づく信号が、焦点検出に用いられる
前記（４）又は（５）に記載の固体撮像素子。
（７）
前記第１の光電変換膜より下層に配置されている第２の光電変換膜を
さらに備え、
前記第１の反射部及び前記第２の反射部は、前記第１の光電変換膜と前記第２の光電変換膜の間に配置されている
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（８）
前記所定の波長帯の光を反射する第３の反射部と
前記所定の波長帯の光を反射する第４の反射部と
をさらに備え、
前記第３の反射部は、前記第１の画素の前記第２の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置され、
前記第４の反射部は、前記第２の画素の前記第２の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置されている
前記（７）に記載の固体撮像素子。
（９）
前記第１の画素において前記第１の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、前記第１の画素において前記第２の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、前記第２の画素において前記第１の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号、及び、前記第２の画素において前記第２の光電変換膜で発生した電荷に基づく信号が、焦点検出に用いられる
前記（７）又は（８）に記載の固体撮像素子。
（１０）
前記所定の波長帯の光を透過する電極である上部電極と、
前記上部電極より下層に配置され、前記所定の波長帯の光を反射する電極である下部電極と
をさらに備え、
前記第１の光電変換膜は、前記上部電極と前記下部電極の間に配置され、
前記下部電極が、前記第１の反射部及び前記第２の反射部を兼ねる
前記（１）に記載の固体撮像素子。
（１１）
前記第１の画素において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方が、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置され、
前記第２の画素において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方が、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置されている
前記（１０）に記載の固体撮像素子。
（１２）
前記第１の画素及び第２の画素において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方が第１の電極及び第２の電極に分かれ、
前記第１の電極は、光軸に対して前記第１の方向に偏った位置に配置され、
前記第２の電極は、光軸に対して前記第２の方向に偏った位置に配置されている
前記（１０）に記載の固体撮像素子。
（１３）
焦点検出に用いる画素とは異なる画素において、前記上部電極及び前記下部電極の少なくとも一方が前記第１の電極及び前記第２の電極に分かれている
前記（１２）に記載の固体撮像素子。
（１４）
前記所定の波長帯の光を反射する第３の反射部と、
前記所定の波長帯の光を反射する第４の反射部と
をさらに備え、
前記第３の反射部は、焦点検出に用いられる第３の画素の前記第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第１の方向及び前記第２の方向と異なる第３の方向に偏った位置に配置され、
前記第４の反射部は、焦点検出に用いられる第４の画素の前記第１の光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第３の方向と逆の第４の方向に偏った位置に配置されている
前記（１）乃至（１３）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１５）
各画素において前記第１の光電変換膜より上層に配置されているカラーフィルタを
さらに備え、
前記第１の画素及び前記第２の画素には、緑色の光を透過するカラーフィルタが配置されている
前記（１）乃至（１４）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１６）
焦点検出に用いられる画素とは異なる各画素において、前記第１の光電変換膜より上層にカラーフィルタが配置され、
前記焦点検出に用いられる画素において、カラーフィルタが配置されていない
前記（１）乃至（１４）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１７）
前記第１の反射部及び前記第２の反射部は、金属膜により形成される
前記（１）乃至（１６）のいずれかに記載の固体撮像素子。
（１８）
光電変換膜と、
所定の波長帯の光を反射する第１の反射部と、
前記所定の波長帯の光を反射する第２の反射部と
を備え、
前記第１の反射部は、焦点検出に用いられる第１の画素の前記光電変換膜より下層において、光軸に対して第１の方向に偏った位置に配置され、
前記第２の反射部は、焦点検出に用いられる第２の画素の前記光電変換膜より下層において、光軸に対して前記第１の方向と逆の第２の方向に偏った位置に配置されている
固体撮像素子を含む電子機器。
【符号の説明】
【０２２８】
１  固体撮像素子，  １１  半導体基板，  １２  画素，  １２Ｘ１乃至１２Ｘ１１  撮像用画素，  １２Ｐａ１乃至１２Ｐａ１１，１２Ｐｂ１乃至１２Ｐｂ１１  焦点検出用画素，  １３  画素アレイ部，  １０２ａ，１０２ｂ  反射部，  １０３，１０３Ａ乃至１０３Ｃ  下部電極，  １０４，１０４Ａ乃至１０４Ｃ  光電変換膜，  １０５，１０５Ａ乃至１０５Ｃ  上部電極，  １０７  オンチップレンズ，  ２０３ａ，２０３ｂ，３０３ａ乃至３０３ｃ  下部電極，  ６０９Ｒ，６０９Ｇ，６０９Ｂ  カラーフィルタ，  ８１０  光電変換部，  １３０１  撮像装置，  １３１２  撮像素子
【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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