WO2020012860A1 - 撮像素子および撮像素子の製造方法 - Google Patents

撮像素子および撮像素子の製造方法 Download PDF

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chip lens
pixel
common
phase difference
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祥生 西
博信 深川
加藤　英明
秋光 佐藤
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Definitions

  • the present disclosure relates to an imaging device and a method for manufacturing the imaging device. More specifically, the present invention relates to an image sensor for detecting an image plane phase difference and a method for manufacturing the image sensor.
  • an image sensor that performs autofocus has been used.
  • an image sensor that performs autofocus by arranging a phase difference pixel for detecting an image plane phase difference, detecting a focus position of a subject, and adjusting a position of a photographing lens according to the detected focus position is used.
  • the phase difference pixel is constituted by a pair of pixels.
  • Light transmitted through different positions of the photographing lens, for example, right and left sides of the photographing lens is incident on each of a pair of phase difference pixels to perform imaging, thereby generating image signals.
  • the focus position can be detected by detecting the phase difference of the image based on each of the generated image signals.
  • Such a method of dividing the light transmitted through the taking lens into two is called pupil division.
  • an image sensor that forms a phase difference pixel by disposing a common on-chip lens for two adjacent pixels and performs pupil division is used.
  • a common on-chip lens for two adjacent pixels and performs pupil division.
  • an imaging element has been proposed in which a first microlens and a film covering the first microlens are formed for each pixel, and a second microlens is formed on the surface of the film of the focus detection pixel (for example, an imaging device has been proposed).
  • Patent Document 1. Patent Document 1.
  • a micro lens and a focus detection pixel correspond to an on-chip lens and a phase difference pixel, respectively.
  • the film on the surface of the first microlens is used as an etching stopper when the second microlens is formed by etching.
  • the focus point is adjusted in order to improve the performance of the autofocus of the focus detection pixel.
  • the focusing point is adjusted by forming an on-chip lens and a film on the phase difference pixel and then forming a second on-chip lens that covers the on-chip lenses of the two phase difference pixels in common.
  • the on-chip lens of the phase difference pixel is formed by performing the on-chip lens twice, there is a problem that the forming process of the on-chip lens becomes complicated.
  • the present disclosure has been made in view of the above-described problems, and has as its object to simplify a process of forming an on-chip lens of a phase difference pixel.
  • the present disclosure has been made in order to solve the above-described problems, and a first aspect of the present disclosure is that a pixel that performs photoelectric conversion in accordance with incident light and a pixel that is disposed adjacent to and detects a phase difference is provided.
  • a plurality of phase difference pixels that are pixels, and a pixel array portion in which the phase difference pixel adjacent pixel that is the pixel adjacent to the phase difference pixel is two-dimensionally arranged; and the incident light that is arranged for each pixel and
  • An individual on-chip lens that individually condenses the pixels, a common on-chip lens that is arranged in common for the plurality of phase difference pixels and condenses the incident light in common, and is arranged for each pixel adjacent to the phase difference pixel Then, the incident light is individually focused on the pixel adjacent to the phase difference pixel, and an adjacent on-chip lens having a size different from that of the individual on-chip lens in order to adjust the shape of the common on-chip lens.
  • Preparation That is an image pickup device.
  • the adjacent on-chip lens may be configured to be larger in size than the individual on-chip lens.
  • the adjacent on-chip lens may be configured to have a larger bottom width than the individual on-chip lens.
  • the adjacent on-chip lens adjacent to the common on-chip lens at the vertex may be configured to have a larger size than the adjacent on-chip lens adjacent to the common on-chip lens at a side. .
  • the individual on-chip lens is arranged such that a position with respect to the pixel is shifted in accordance with an incident angle of the incident light. Position is shifted in accordance with the incident angle of the incident light, and the common on-chip lens is arranged such that the position with respect to the phase difference pixel is shifted in accordance with the incident angle of the incident light. Good.
  • the peripheral edge adjacent on-chip lenses that are adjacent on-chip lenses that are adjacent to the peripheral edge common on-chip lens that is the common on-chip lens that is disposed on the peripheral edge of the pixel array unit may be different.
  • the peripheral edge adjacent on-chip lens that is close to the optical center of the pixel array unit is symmetrical with respect to the peripheral edge common on-chip lens. It may be configured to be smaller in size than the on-chip lens adjacent to the peripheral portion adjacent to the end of the pixel array portion to be arranged.
  • the peripheral portion adjacent on-chip lens which is the peripheral portion adjacent on-chip lens disposed between the peripheral portion common on-chip lens and the optical center of the pixel array portion
  • the peripheral part adjacent on-chip lens which is the peripheral part adjacent on-chip lens symmetrically disposed with respect to the peripheral part common on-chip lens, may be configured to be smaller in size than the peripheral part remote adjacent on-chip lens.
  • the on-chip lens adjacent to the peripheral portion may be configured to have a smaller size than the individual on-chip lens adjacent to the on-chip lens adjacent to the peripheral portion.
  • the peripheral portion far-adjacent on-chip lens may be configured to be larger in size than the individual on-chip lens adjacent to the peripheral portion far-adjacent on-chip lens.
  • the adjacent on-chip lens may be formed at a different height from a bottom of a region adjacent to the common on-chip lens and a bottom of a region adjacent to the individual on-chip lens.
  • the adjacent on-chip lens may be configured to have a shape of a bottom surface different from that of the phase difference pixel adjacent pixel.
  • the common on-chip lens may collect the incident light in common to the two phase difference pixels.
  • the common on-chip lens may collect the incident light in common to the four phase difference pixels.
  • the plurality of phase difference pixels may detect a phase difference by pupil-dividing the incident light.
  • a second aspect of the present disclosure is directed to a pixel that performs photoelectric conversion in accordance with incident light, a plurality of phase difference pixels that are arranged adjacently and are pixels that detect a phase difference, and the phase difference pixel.
  • a step of forming a pixel array section in which adjacent pixels, which are phase difference pixels and adjacent pixels, are two-dimensionally arranged; and individual on-chip arranged for each pixel and individually condensing the incident light on the pixel Forming a lens, forming a common on-chip lens that is arranged in common to the plurality of phase difference pixels and collects the incident light in common, and that is arranged for each pixel adjacent to the phase difference pixel.
  • the adjacent on-chip lens by configuring the adjacent on-chip lens to have a size different from that of the individual on-chip lens, an effect of adjusting the shape of the common on-chip lens is provided. It is envisioned that individual on-chip lenses, adjacent on-chip lenses, and common on-chip lenses will be manufactured by a common process.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging element according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an on-chip lens according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an imaging device according to a first embodiment of the present disclosure.
  • 1 is a diagram illustrating a configuration example of a color filter according to an embodiment of the present disclosure.
  • 1 is a diagram illustrating a configuration example of a color filter according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating another configuration example of the color filter according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing an imaging device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing an imaging device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing an on-chip lens according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an imaging element according to a modification example of the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating another configuration example of an imaging element according to a modification example of the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of an on-chip lens according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an imaging device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of an on-chip lens according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an imaging device according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of an on-chip lens according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of an on-chip lens according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an imaging device according to a third embodiment of the present disclosure.
  • 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a camera that is an example of an imaging device to which the present disclosure can be applied.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an imaging device according to an embodiment of the present disclosure. 1 includes a pixel array unit 10, a vertical drive unit 20, a column signal processing unit 30, and a control unit 40.
  • the pixel array unit 10 is configured by arranging the pixels 100 in a two-dimensional lattice.
  • the pixel 100 generates an image signal corresponding to the irradiated light.
  • the pixel 100 has a photoelectric conversion unit that generates a charge according to the emitted light.
  • the pixel 100 further includes a pixel circuit. This pixel circuit generates an image signal based on the charge generated by the photoelectric conversion unit. The generation of the image signal is controlled by a control signal generated by a vertical drive unit 20 described later.
  • signal lines 11 and 12 are arranged in an XY matrix.
  • the signal line 11 is a signal line for transmitting a control signal of a pixel circuit in the pixel 100, is arranged for each row of the pixel array unit 10, and is commonly wired to the pixels 100 arranged in each row.
  • the signal line 12 is a signal line that transmits an image signal generated by the pixel circuit of the pixel 100, is arranged for each column of the pixel array unit 10, and is wired in common to the pixels 100 arranged in each column. You. These photoelectric conversion units and pixel circuits are formed on a semiconductor substrate.
  • the vertical drive section 20 generates a control signal for the pixel circuit of the pixel 100.
  • the vertical drive section 20 transmits the generated control signal to the pixel 100 via the signal line 11 in FIG.
  • the column signal processing unit 30 processes an image signal generated by the pixel 100.
  • the column signal processing unit 30 processes an image signal transmitted from the pixel 100 via the signal line 12 in FIG.
  • the processing in the column signal processing unit 30 corresponds to, for example, analog-to-digital conversion for converting an analog image signal generated in the pixel 100 into a digital image signal.
  • the image signal processed by the column signal processing unit 30 is output as an image signal of the image sensor 1.
  • the control unit 40 controls the entire image sensor 1.
  • the control unit 40 controls the image sensor 1 by generating and outputting control signals for controlling the vertical drive unit 20 and the column signal processing unit 30.
  • the control signal generated by the control unit 40 is transmitted to the vertical drive unit 20 and the column signal processing unit 30 via signal lines 41 and 42, respectively.
  • phase difference pixel 300 is a pixel for detecting an image plane phase difference.
  • the phase difference pixels 300 are, for example, arranged adjacently on the left and right to perform pupil division. A plurality of such left and right adjacent phase difference pixels 300 are linearly arranged in the pixel array unit 10.
  • the image signals generated by the plurality of phase difference pixels 300 are output from the image sensor 1 and processed by a device such as a camera using the image sensor 1.
  • an image is generated by light transmitted through the right and left sides of the photographing lens, based on the image signals generated by the phase difference pixels 300 adjacent to the left and right.
  • the focus position of the subject is detected by detecting the phase difference between these images, the position of the taking lens is adjusted based on the detected focus position, and auto focus is performed.
  • the phase difference pixel adjacent pixel 200 is a pixel that is arranged adjacent to and surrounds the two phase difference pixels 300.
  • a photoelectric conversion unit and a pixel circuit having the same configuration as the pixel 100 are arranged in the phase difference pixel 300 and the phase difference pixel adjacent pixel 200. That is, the phase difference pixel 300 and the phase difference pixel adjacent pixel 200 can have the same configuration as the pixel 100 such as the diffusion region of the semiconductor substrate.
  • on-chip lenses having different shapes are arranged in each of the pixel 100, the phase difference pixel 300, and the pixel 200 adjacent to the phase difference pixel.
  • the on-chip lens is a lens that collects light from a subject on a photoelectric conversion unit such as the pixel 100.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the on-chip lens according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the pixel array unit 10, and is a diagram illustrating a configuration example of on-chip lenses in the pixel 100, the phase difference pixel adjacent pixel 200, and the phase difference pixel 300.
  • the pixel array unit 10 is configured by arranging the phase difference pixel adjacent pixels 200 and the phase difference pixels 300 in the plurality of pixels 100.
  • the solid square represents the on-chip lens 110 of the pixel 100.
  • a solid-line hexagon hatched with hatching indicates an on-chip lens (hereinafter, referred to as a common on-chip lens) 310 that is commonly arranged in the two phase difference pixels 300.
  • Other solid squares hatched with oblique lines represent on-chip lenses of the adjacent pixels 200 of the phase difference pixels.
  • the on-chip lens of the pixel 200 adjacent to the phase difference pixel is referred to as an adjacent on-chip lens.
  • adjacent on-chip lenses 210 to 219 are arranged around a common on-chip lens 310.
  • the on-chip lens 110 is an example of an individual on-chip lens described in the claims.
  • the on-chip lens 110 is formed in substantially the same shape as the pixel 100 in a plan view, and has a rectangular bottom surface. A curved surface is formed in a convex shape from the bottom surface to form a lens shape, and collects incident light.
  • the phase difference pixel 300 and the pixel 200 adjacent to the phase difference pixel have substantially the same shape as the pixel 100. Dotted lines in the figure represent the phase difference pixel adjacent pixel 200 and the phase difference pixel 300.
  • the common on-chip lens 310 is configured to have a smaller area than the total area of the two phase difference pixels 300.
  • the common on-chip lens 310 has a hexagonal shape that divides a long side into two parts and narrows in a tapered shape toward a short side with respect to a rectangular shape formed by two phase difference pixels 300, and has an elliptical shape. Is formed on the bottom surface approximating. Further, the common on-chip lens 310 is configured in a shape in which the size in the long side direction described above is reduced. By configuring the common on-chip lens 310 to have such a shape, the separation accuracy of pupil division in the phase difference pixel 300 can be improved, and the phase difference detection accuracy can be improved. Details of the shape of the common on-chip lens 310 will be described later.
  • the adjacent on-chip lenses 210 to 219 disposed around the common on-chip lens 310 have a different shape and size from the on-chip lens 110.
  • each of the adjacent on-chip lenses 210 to 219 has a shape in which a region adjacent to the phase difference pixel 300 projects to the phase difference pixel 300, and has a larger size than the on-chip lens 110.
  • the adjacent on-chip lenses 211, 214, 216 and 219 adjacent to the common on-chip lens 310 at the vertices are adjacent on-chip lenses 210 adjacent to the common on-chip lens 310 at the sides. , 212, 213, 215, 217 and 218.
  • the adjacent on-chip lenses 210 to 219 are configured such that a region adjacent to the vicinity of the above-described short side of the common on-chip lens 310 projects toward the phase difference pixel 300.
  • the shape of the common on-chip lens 310 is adjusted by extending the adjacent on-chip lenses. By configuring the adjacent on-chip lenses 210 to 219 to be larger in size than the on-chip lens 110, the shape of the common on-chip lens 310 can be adjusted.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the imaging element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the image sensor 1 (pixel array unit 10) along the line AA ′ in FIG.
  • the imaging device 1 shown in FIG. 1 includes a semiconductor substrate 150, a wiring region 160, a color filter 141, a light shielding film 142, a flattening film 130, an on-chip lens 110, and a support substrate 170.
  • a common on-chip lens 310 is disposed instead of the on-chip lens 110.
  • adjacent on-chip lenses 210 and 215 are arranged instead of the on-chip lens 110.
  • the semiconductor substrate 150 is a semiconductor substrate on which a photoelectric conversion portion such as the pixel 100 and a semiconductor element portion of a pixel circuit are formed. Further, on the semiconductor substrate 150, semiconductor elements such as the vertical drive unit 20 described with reference to FIG. 1 are further formed. In the figure, a photoelectric conversion unit among these semiconductor elements is shown. An element such as a photoelectric conversion unit is formed in a well region 151 formed in the semiconductor substrate 150. For the sake of convenience, it is assumed that the semiconductor substrate 150 shown in the figure forms a p-type well region 151. In the p-type well region 151, an n-type semiconductor region 152 is formed for each pixel.
  • a pn junction formed at the interface between the n-type semiconductor region 152 and the p-type well region 151 around the n-type semiconductor region 152 forms a photodiode.
  • This photodiode corresponds to the photoelectric conversion unit.
  • a separating portion 153 is arranged at a boundary between the pixels 100 and the like.
  • the separation section 153 is made of an insulating film or the like, and electrically separates the pixels 100 and the like.
  • the wiring area 160 is an area where wiring such as a pixel circuit is formed. This wiring region is constituted by a wiring layer 162 and an insulating layer 161.
  • the wiring layer 162 is a wiring made of metal or the like and transmitting a signal such as an image signal.
  • the insulating layer 161 insulates the wiring layer 162.
  • the wiring layer 162 and the insulating layer 161 can be configured in multiple layers.
  • the support substrate 170 is a substrate that supports the image sensor 1. By disposing the support substrate 170, the strength of the image sensor 1 can be improved in the manufacturing process of the image sensor 1.
  • the color filter 141 is an optical filter that transmits light having a predetermined wavelength among incident light.
  • a color filter 141 that transmits red light, green light and blue light can be used.
  • the light-shielding film 142 is disposed on the boundary between the adjacent color filters 141 and shields incident light that passes through the color filters 141 at an angle. By arranging the light shielding film 142, color mixing can be prevented.
  • the light-shielding film 142 can be formed of a material having a light-shielding property, for example, a metal such as aluminum or tungsten.
  • the flattening film 130 is a film that flattens the surface of the pixel 100 or the like.
  • the flattening film 130 can be made of a resin or the like, and can be made of the same material as an on-chip lens 110 described later.
  • the on-chip lens 110, the adjacent on-chip lenses 210 and 215, and the common on-chip lens 310 are lenses that condense incident light to the pixels 100 and the like as described above.
  • the on-chip lens 110 condenses incident light near the surface of the n-type semiconductor region 152 of the pixel 100.
  • the adjacent on-chip lenses 210 and 215 collect incident light near the surface of the n-type semiconductor region 152 of the pixel 200 adjacent to the phase difference pixel.
  • the on-chip lens 110, the adjacent on-chip lenses 210 and 215, and the common on-chip lens 310 are made of, for example, an organic material such as a styrene resin, an acrylic resin, a styrene-acryl copolymer resin, and a siloxane resin. Can be. Further, it can be made of an inorganic material such as silicon nitride or silicon oxynitride. Note that the image sensor 1 shown in the figure corresponds to a back-illuminated image sensor in which incident light is applied to a back surface, which is a surface different from the surface on which the wiring region 160 of the semiconductor substrate 150 is arranged.
  • the common on-chip lens 310 is disposed over the two phase difference pixels 300. Therefore, light transmitted mainly through the right side of the photographing lens enters the n-type semiconductor region 152a of the phase difference pixel 300 on the left side in FIG. Light transmitted mainly through the left side of the photographing lens enters the n-type semiconductor region 152b of the phase difference pixel 300 on the right side of FIG. Thereby, pupil division in the left-right direction can be performed.
  • the defocus amount can be measured, and the focal position of the photographing lens can be detected.
  • the common on-chip lens 310 is configured to have a smaller size than a region where the two phase difference pixels 300 are combined, and the curvature of the common on-chip lens 310 is increased to form a hemispherical shape.
  • the curvature of the common on-chip lens 310 can be increased.
  • the adjacent on-chip lenses 210 and 215 in the same figure are formed so that the ends adjacent to the common on-chip lens 310 project in the direction of the common on-chip lens 310 and have a larger bottom surface width than the on-chip lens 110.
  • the adjacent on-chip lenses 210 and 215 are formed at the same depth as the end 301 of the common on-chip lens 310. Thereby, the shape of the common on-chip lens 310 can be adjusted as described above.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the imaging element according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a cross section of the imaging device 1 along a line B-B ′ in FIG. 2, and is a diagram illustrating a configuration near a boundary between two phase difference pixels 300.
  • the on-chip lens 110 corresponds to a cross section of a region where the two on-chip lenses 110 are in contact with each other, the on-chip lens 110 has a smaller thickness than that of FIG.
  • the common on-chip lens 310 has the same thickness as the common on-chip lens 310 of FIG.
  • the adjacent on-chip lenses 213 and 217 have substantially the same width as the adjacent pixels 200 of the phase difference pixels, and have a shape in contact with the common on-chip lens 310.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the color filter according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the arrangement of the color filters 141 in the pixel array unit 10 described in FIG. In this figure, the description of the same reference numerals as those in FIG. 2 is omitted.
  • the characters described in the drawing represent the type of the color filter 141 to be arranged. “R”, “G”, and “B” in the figure represent the color filters 141 corresponding to red light, green light, and blue light, respectively.
  • four pixels 100 in two rows and two columns in which the same type of color filters 141 are arranged are arranged in a Bayer array.
  • the Bayer arrangement is an arrangement in which color filters 141 corresponding to green light are arranged in a checkered pattern, and color filters 141 corresponding to red light and blue light are arranged between color filters corresponding to green light. .
  • ⁇ Circle around (a) ⁇ in the figure shows an example in which the phase difference pixel 300 is arranged at the position of the pixel where the color filter 141 corresponding to green is arranged according to the Bayer arrangement.
  • the phase difference pixels 300 can be arranged without disturbing the arrangement of the color filters 141 in the pixel array unit 10.
  • ⁇ Circle over (b) ⁇ in the figure represents an example in which a color filter 141 corresponding to green light is arranged in the phase difference pixel 300.
  • the pixel array unit 10 can be formed by giving priority to the arrangement of the phase difference pixels 300.
  • ⁇ Circle around (c) ⁇ in the figure represents an example in which the arrangement of the color filters 141 in the phase difference pixels 300 is omitted.
  • a thickened flattening film 130 can be arranged in the region where the color filter 141 is arranged in the phase difference pixel 300.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another configuration example of the color filter according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 shows an example in which pixels 100 arranged in two rows and two columns are arranged in a Bayer array.
  • “a” represents an example in which different color filters 141 are arranged in two phase difference pixels 300, respectively.
  • “B” in FIG. 3 illustrates an example in which a color filter 141 corresponding to green light is disposed in the phase difference pixel 300.
  • FIG. 3C shows an example in which the arrangement of the color filters 141 in the phase difference pixels 300 is omitted.
  • FIGS. 7 and 8 are diagrams illustrating an example of a method for manufacturing an imaging device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 7 and 8 are diagrams illustrating an example of a manufacturing process of the imaging device 1.
  • a p-type well region 151 is formed in a semiconductor substrate 150, and an n-type semiconductor region 152 is formed.
  • a wiring region 160 is formed on the semiconductor substrate 150, and the support substrate 170 is bonded.
  • the back surface of the semiconductor substrate 150 is ground and thinned.
  • a p-type isolation region is formed between the pixels 100. This can be done by ion implantation.
  • a trench is formed in the isolation region, and the isolation portion 153 is arranged in the trench.
  • the light-shielding film 142 and the color filter 141 are arranged on the back surface of the semiconductor substrate 150 (a in FIG. 7). Thereby, the pixel array unit 10 can be formed.
  • This step is an example of the pixel array section forming step described in the claims.
  • an on-chip lens material 401 serving as a material for the on-chip lens 110 and the like is arranged on the surface of the color filter 141 (b in FIG. 7).
  • a resist 402 is arranged on the surface of the on-chip lens material 401 (c in FIG. 7).
  • the resist 402 is patterned to form resists 403 and 404. This patterning can be performed by exposing and developing the resist 402 into a quadrangular prism shape.
  • a resist 403 having a bottom surface smaller than the pixel 100 is arranged in a region where the on-chip lens 110 and the adjacent on-chip lenses 210 to 219 are formed.
  • a resist 404 configured to be longer than the resist 403 is arranged (d in FIG. 8).
  • the image sensor 1 is heated to a temperature equal to or higher than the softening point of the resists 403 and 404.
  • This heating can be performed by a reflow furnace.
  • the resists 403 and 404 are softened to form a curved surface, and the ends of the adjacent resists 403 adhere to each other to form the resist 405 (e in FIG. 8).
  • the resist 405 and the on-chip lens material 401 are etched. This etching can be performed by dry etching (f in FIG. 8). Thereby, the shape of the resist 405 can be transferred to the on-chip lens material 401, and the on-chip lens 110, the adjacent on-chip lenses 210 to 219, and the common on-chip lens 310 can be formed simultaneously.
  • the step of forming the common on-chip lens 310 is an example of the common on-chip lens forming step described in the claims.
  • the step of forming the adjacent on-chip lenses 210 to 219 is an example of the adjacent on-chip lens forming step described in the claims.
  • the step of forming the on-chip lens 110 is an example of the individual on-chip lens forming step described in the claims.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing an on-chip lens according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of the resists 403 and 404 described in d in FIG.
  • a gap 406 is formed between the adjacent resists 403.
  • the resist 404 has a shorter side having the same width as the resist 403, and has a longer side having a relatively short length.
  • a gap 407 wider than the gap 406 is formed between the short side and the adjacent resist 403. That is, a relatively wide gap 407 is formed between the resist 403 disposed at a position corresponding to the adjacent on-chip lenses 210 to 219 and the resist 404 corresponding to the common on-chip lens 310.
  • the resists 403 and 404 are softened by performing reflow heating, the corners of the resist 403 and the like are eluted in the region of the gap 406 to form the curved surface of the on-chip lens 110. Thereby, the resist 405 of e in FIG. 8 can be generated. Some of the softened resists 403 and 404 also flow into the gap 407. However, since the gap 407 is wider than the gap 406, the shape of the resist after flowing in is different from that of the resist 403 adjacent to the gap 406. The arrows in the figure represent the flow of the resists 403 and 404 into the gap 407.
  • the resist 403 corresponding to the adjacent on-chip lenses 210 to 219 flows into a position protruding in the direction of the phase difference pixel 300.
  • the shape of the resist 404 near the short side is adjusted by the inflow of the adjacent resist 403.
  • the resist 405 described with reference to e in FIG. 8 can be formed.
  • the light-shielding film 142 is omitted and the separation unit 153 is arranged between the phase difference pixels 300.
  • the separation unit 153 is arranged between the phase difference pixels 300.
  • another configuration may be adopted.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an imaging element according to a modification of the first embodiment of the present disclosure.
  • “A” in FIG. 7 shows an example in which the light shielding film 142 is arranged between the phase difference pixels 300.
  • “b” in FIG. 9 illustrates an example in which the separation unit 153 between the phase difference pixels 300 is omitted and only the separation region 154 is arranged. Note that, in the image sensor 1 of b in the same drawing, a configuration in which the light-shielding film 142 is disposed may be adopted.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating another configuration example of the imaging element according to the modified example of the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 illustrates an example in which a gap 155 is formed in the separation section 152 disposed in the phase difference pixel 300.
  • the separation unit 152 is arranged to separate the two phase difference pixels 300.
  • the light incident on the phase difference pixel 300 may be scattered by the separation unit 152, and the pupil division accuracy may be reduced.
  • by forming the gap 155 scattering of incident light can be reduced.
  • the configuration of the imaging device 1 according to the first embodiment of the present disclosure is not limited to this example.
  • the common on-chip lens 310 described with reference to FIG. 2 is commonly arranged in the two phase difference pixels 300, but a common on-chip lens commonly arranged in the four phase difference pixels 300 may be used. it can.
  • the imaging device 1 may be a surface-illuminated imaging device that irradiates incident light from the wiring region 160 side of the semiconductor substrate 150.
  • the image sensor 1 according to the first embodiment of the present disclosure is configured such that the adjacent on-chip lenses 210 to 219 are configured to have a different size from the on-chip lens 110 so that the shape of the common on-chip lens 310 is different. To adjust. This makes it possible to simplify the manufacturing process of the common on-chip lens 310 and the like while improving the separation accuracy in the pupil division of the phase difference pixel 300.
  • the on-chip lens 110 and the like of the pixel array unit 10 are arranged at the same position with respect to the pixel 100 and the like.
  • the imaging device 1 according to the second embodiment of the present disclosure is different from the above-described first embodiment in that the on-chip lens 110 and the like are displaced according to the incident angle of incident light to the pixel 100 and the like. This is different from the first embodiment.
  • the image sensor 1 is arranged in a camera or the like, and is irradiated with light from a subject via a photographing lens.
  • the camera lens including this photographing lens is arranged at a position where its own optical axis coincides with the optical center of the pixel array unit 10.
  • the optical center is the center of the region of the image sensor 1 (pixel array unit 10) to which light from the subject is irradiated.
  • the pixel array section 10 of the image sensor 1 is configured to be flat, light from a subject is obliquely incident on an end of the pixel array section 10. For this reason, the light condensing position by the on-chip lens 110 or the like is shifted.
  • the on-chip lenses 110 and the like are arranged so as to be shifted from the center of the pixels 100 in accordance with the incident angle of the incident light, and the light-condensing position is shifted. Is corrected.
  • Such correction of displacing the on-chip lens in accordance with the incident angle of the incident light is called pupil correction.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of an on-chip lens according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the figure shows a configuration example of the on-chip lens 110 and the like of the pixel 100 and the like arranged near the left end side among the pixels 100 and the like arranged at the peripheral portion of the pixel array unit 10 described in FIG. FIG. 2 differs from the pixel array unit 10 described in FIG. 2 in the following points.
  • the pixel 100 shown in the figure includes an on-chip lens 112 instead of the on-chip lens 110.
  • the adjacent pixel 200 of the phase difference pixel in FIG. 9 includes adjacent on-chip lenses 220 to 229 instead of the adjacent on-chip lenses 210 to 219.
  • the phase difference pixel 300 of FIG. 10 includes a common on-chip lens 320 instead of the common on-chip lens 310.
  • the on-chip lens 112, the adjacent on-chip lenses 220 to 229, and the common on-chip lens 320 of FIG. 3 are arranged such that the on-chip lens 110 and the like are shifted from the center of the pixel 100 and the like according to the incident angle of incident light. .
  • the on-chip lens 112, the adjacent on-chip lenses 220 to 229, and the common on-chip lens 320 are arranged so as to be shifted rightward, which is the direction of the optical center of the pixel array unit 10.
  • the adjacent on-chip lenses 224 to 226 near the optical center of the pixel array unit 10 and the adjacent on-chip lenses 220, 221 and 229 near the end of the pixel array unit 10 Is configured in a different size.
  • the adjacent on-chip lenses 224 to 226 are configured to be smaller in size than the adjacent on-chip lenses 220, 221 and 229 that are arranged symmetrically with respect to the common on-chip lens 320.
  • the adjacent on-chip lens 224 is configured to have a smaller size than the adjacent on-chip lens 229.
  • the adjacent on-chip lens 225 has a smaller size than the adjacent on-chip lens 220
  • the adjacent on-chip lens 226 has a smaller size than the adjacent on-chip lens 221.
  • the common on-chip lens 320 is an example of the peripheral common on-chip lens described in the claims.
  • the adjacent on-chip lenses 220 to 229 are examples of a peripheral edge adjacent on-chip lens described in the claims.
  • the on-chip lens 112 is an example of an individual on-chip lens described in the claims.
  • the adjacent on-chip lens 225 disposed between the common on-chip lens 320 and the optical center of the pixel array unit 10 is smaller than the adjacent on-chip lens 220 symmetrically disposed with respect to the common on-chip lens 320. Configured to size. Further, the adjacent on-chip lens 225 is configured to have a smaller size than the on-chip lens 112 adjacent to the adjacent on-chip lens 225. Further, the adjacent on-chip lens 220 is configured to have a larger size than the on-chip lens 112 adjacent to the adjacent on-chip lens 220. Note that the adjacent on-chip lens 225 is an example of an on-chip lens near the peripheral portion described in the claims. The adjacent on-chip lens 220 is an example of an on-chip lens far from the peripheral portion described in the claims.
  • the adjacent on-chip lens arranged closer to the optical center of the pixel array section 10 is closer to the end of the pixel array section 10 than the adjacent on-chip lens arranged.
  • Composed of small size the adjacent on-chip lens 225 disposed between the common on-chip lens 320 and the optical center of the pixel array unit 10 is configured to have the smallest size, and is disposed at the adjacent on-chip lens 112 or at an opposing position. It is configured to be smaller in size than the adjacent on-chip lens 220.
  • the adjacent on-chip lenses 220 to 229 are respectively adjusted to have asymmetric shapes. This is to level the sensitivity of the adjacent on-chip lenses 220 to 229 to the incident light.
  • the adjacent on-chip lenses 220 to 229 are arranged so as to be shifted in the direction of the optical center of the pixel array unit 10 for pupil correction.
  • the adjacent on-chip lenses 220 to 229 have the same shape as the adjacent on-chip lenses 210 to 219 described in FIG. 2, the adjacent on-chip lenses and the pixel array arranged near the optical center of the pixel array unit 10 are arranged. It has a different sensitivity characteristic from the adjacent on-chip lens arranged near the end of the part 10. For example, an adjacent on-chip lens 225 that does not perform the above adjustment has a higher sensitivity than an adjacent on-chip lens 220 that does not perform the same adjustment.
  • the effect of the pupil correction differs depending on the position of the adjacent on-chip lens over the common on-chip lens 320 since the adjacent on-chip lens is formed to protrude in the region of the phase difference pixel 300. Further, as described with reference to FIG. 3, the adjacent on-chip lenses have different pupil correction effects due to the difference in depth between the end adjacent to the common on-chip lens 320 and the end adjacent to the on-chip lens 112. Cause.
  • the sensitivity can be leveled by adjusting the shape like the adjacent on-chip lenses 220 to 229 described above.
  • the common on-chip lens 320 and the adjacent on-chip lenses 220 to 229 can be formed by changing the shapes and positions of the resists 403 and 404 described in FIG.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an imaging device according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of a cross section of the image sensor 1 along the line C-C ′ in FIG. As shown in the figure, adjacent on-chip lenses 220 and 225 are configured in different shapes.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of an on-chip lens according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an on-chip lens of the pixel 100 and the like arranged near the upper edge of the pixels 100 and the like arranged in the peripheral portion of the pixel array unit 10 described in FIG. is there. 2 differs from the pixel array unit 10 described in FIG. 2 in the following points.
  • the pixel 100 shown in the figure includes an on-chip lens 113 instead of the on-chip lens 110.
  • the phase difference pixel adjacent pixel 200 of FIG. 9 includes adjacent on-chip lenses 230 to 239 instead of the adjacent on-chip lenses 210 to 219.
  • the phase difference pixel 300 of FIG. 9 includes a common on-chip lens 330 instead of the common on-chip lens 310.
  • the on-chip lens 113, the adjacent on-chip lenses 230 to 239, and the common on-chip lens 330 shown in the same drawing are arranged to be shifted downward in the direction of the optical center of the pixel array unit 10. Also, of the adjacent on-chip lenses 230 to 239, the adjacent on-chip lenses 236 to 239 near the optical center of the pixel array unit 10 and the adjacent on-chip lenses 231 to 234 near the end of the pixel array unit 10 Configured in different sizes. For example, the adjacent on-chip lenses 236 to 239 are configured to have a smaller size than the adjacent on-chip lenses 231 to 234 arranged symmetrically with respect to the common on-chip lens 330.
  • adjacent on-chip lenses 236 and 239 are configured to be smaller in size than the adjacent on-chip lenses 231 and 234, respectively.
  • adjacent on-chip lenses 237 and 238 are configured to be smaller in size than adjacent on-chip lenses 232 and 233, respectively.
  • the common on-chip lens 330 is an example of the peripheral common on-chip lens described in the claims.
  • the adjacent on-chip lenses 230 to 239 are examples of the peripheral-edge adjacent on-chip lenses described in the claims.
  • the on-chip lens 113 is an example of the individual on-chip lens described in the claims.
  • the adjacent on-chip lenses 237 and 238 disposed between the common on-chip lens 330 and the optical center of the pixel array section 10 are adjacent on-chip lenses symmetrically disposed with respect to the common on-chip lens 330, respectively. It is configured to be smaller than 232 and 233. Further, the adjacent on-chip lenses 237 and 238 are configured to be smaller in size than the adjacent on-chip lens 113. Further, the adjacent on-chip lenses 232 and 233 are configured to be larger in size than the adjacent on-chip lens 113. Note that the adjacent on-chip lenses 237 and 238 are examples of an on-chip lens near the peripheral portion described in the claims. The adjacent on-chip lenses 232 and 233 are examples of the peripheral edge far-neighboring on-chip lenses described in the claims.
  • the adjacent on-chip lens arranged closer to the optical center of the pixel array unit 10 is closer than the adjacent on-chip lens arranged closer to the end of the pixel array unit 10. Composed of small size.
  • the adjacent on-chip lenses 237 and 238 disposed between the common on-chip lens 330 and the optical center of the pixel array unit 10 are configured to have the smallest size, and are disposed at the adjacent on-chip lens 113 or at a position facing the same.
  • the adjacent on-chip lenses 232 and 233 are smaller in size. As in the case of the adjacent on-chip lenses 220 to 229 described in FIG.
  • the sensitivity of the adjacent on-chip lenses 230 to 239 to the incident light can be leveled by forming the adjacent on-chip lenses 230 to 239 in an asymmetric shape. Can be.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an imaging element according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the imaging device 1 along the line D-D ′ in FIG. As shown in the figure, adjacent on-chip lenses 233 and 237 are configured in different shapes.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration example of an on-chip lens according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an on-chip lens of the pixel 100 and the like arranged near the upper left corner among the pixels 100 and the like arranged in the peripheral portion of the pixel array unit 10 described in FIG. . 2 differs from the pixel array unit 10 described in FIG. 2 in the following points.
  • the pixel 100 shown in the figure includes an on-chip lens 114 instead of the on-chip lens 110.
  • the adjacent pixel 200 of the phase difference pixel in FIG. 9 includes adjacent on-chip lenses 240 to 249 instead of the adjacent on-chip lenses 210 to 219.
  • the phase difference pixel 300 of FIG. 9 includes a common on-chip lens 340 instead of the common on-chip lens 310.
  • the on-chip lens 114, the adjacent on-chip lenses 240 to 249, and the common on-chip lens 340 are shifted from the optical center of the pixel array unit 10 to the lower right direction.
  • the adjacent on-chip lenses 240 to 249, the adjacent on-chip lenses 245 to 247 near the optical center of the pixel array unit 10 and the adjacent on-chip lenses 240 to 242 near the end of the pixel array unit 10 Configured in different sizes.
  • the adjacent on-chip lenses 245 to 247 have a smaller size than the adjacent on-chip lenses 240 to 242 arranged symmetrically with respect to the common on-chip lens 340.
  • the adjacent on-chip lens 245 has a smaller size than the adjacent on-chip lens 240.
  • the adjacent on-chip lens 246 has a smaller size than the adjacent on-chip lens 241.
  • the adjacent on-chip lens 247 has a smaller size than the adjacent on-chip lens 242.
  • the common on-chip lens 340 is an example of the peripheral common on-chip lens described in the claims.
  • the adjacent on-chip lenses 240 to 249 are examples of a peripheral edge adjacent on-chip lens described in the claims.
  • the on-chip lens 114 is an example of an individual on-chip lens described in the claims.
  • the adjacent on-chip lens 246 arranged between the common on-chip lens 340 and the optical center of the pixel array unit 10 is smaller than the adjacent on-chip lens 241 arranged symmetrically with respect to the common on-chip lens 340. Configured to size. Further, the adjacent on-chip lens 246 is configured to be smaller in size than the adjacent on-chip lens 114. Further, the adjacent on-chip lens 241 is configured to be larger in size than the adjacent on-chip lens 114. Note that the adjacent on-chip lens 246 is an example of an on-chip lens near the peripheral portion described in the claims. The adjacent on-chip lens 241 is an example of an on-chip lens adjacent to the peripheral edge portion described in the claims.
  • the adjacent on-chip lens arranged closer to the optical center of the pixel array unit 10 is closer than the adjacent on-chip lens arranged closer to the end of the pixel array unit 10. Composed of small size.
  • the adjacent on-chip lens 246 disposed between the common on-chip lens 340 and the optical center of the pixel array unit 10 is configured to have the smallest size, and the adjacent on-chip lens 114 or the adjacent on-chip lens disposed at the opposing position. The size is smaller than the on-chip lens 241. As in the case of the adjacent on-chip lenses 220 to 229 described in FIG.
  • the sensitivity to incident light can be leveled by forming the adjacent on-chip lenses 240 to 249 in an asymmetric shape. Note that, at the corners of the pixel array unit 10 other than the vicinity of the upper left corner, an on-chip lens or the like in which the on-chip lens 114 or the like in FIG.
  • the configuration of the image sensor 1 other than the above is the same as the configuration of the image sensor 1 described in the first embodiment of the present disclosure, and a description thereof will not be repeated.
  • the image sensor 1 when performing pupil correction, adjusts the shapes of the common on-chip lens and the adjacent on-chip lens to adjust the shape of the adjacent on-chip lens. Sensitivity can be leveled. Thus, it is possible to prevent the image quality from deteriorating.
  • the adjacent on-chip lenses 210 to 219 have a larger size than the on-chip lens 110.
  • the image sensor 1 according to the third embodiment of the present disclosure has the above-described configuration in which some of the adjacent on-chip lenses 210 to 219 have a larger size than the on-chip lens 110. This is different from the first embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example of an on-chip lens according to the third embodiment of the present disclosure. 2 differs from the pixel array unit 10 described in FIG. 2 in the following points.
  • the phase difference pixel adjacent pixel 200 of FIG. 9 includes adjacent on-chip lenses 250 to 259 instead of the adjacent on-chip lenses 210 to 219.
  • the phase difference pixel 300 of FIG. 9 includes a common on-chip lens 350 instead of the common on-chip lens 310.
  • the common on-chip lens 350 has a longer side shorter and a shorter side shorter than the rectangular shape of the two phase difference pixels 300. It is composed of a long hexagon. For this reason, the common on-chip lens 350 can have a bottom shape close to a circle, and can improve the separation accuracy of pupil division.
  • Such a shape of the common on-chip lens 350 can be configured by making the sizes of the adjacent on-chip lenses 252, 253, 257, and 258 smaller than that of the on-chip lens 110.
  • the adjacent on-chip lenses 250, 251, 254 to 256, and 259 are configured to be larger in size than the on-chip lens 110, like the adjacent on-chip lens 210 in FIG. It is formed.
  • the adjacent on-chip lenses 252, 253, 257, and 258 are configured to have a small size, the common on-chip lens 350 protrudes into the region of the phase difference pixel adjacent pixel 200 corresponding to these adjacent on-chip lenses. It is formed. Therefore, the shape of the bottom surface of the common on-chip lens 350 can be approximated to a circular shape.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an imaging element according to the third embodiment of the present disclosure.
  • 17A is a diagram illustrating a configuration of a cross section of the imaging device 1 along the line EE ′ in FIG.
  • adjacent on-chip lenses 250 and 255 are configured to have a larger size than on-chip lens 110.
  • 17B is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the imaging device along the line FF ′ in FIG.
  • the adjacent on-chip lenses 252 and 257 are configured to be smaller in size than the on-chip lens 110.
  • ⁇ Circle around (c) ⁇ is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the image sensor along line G-G ′ in FIG. 17, and illustrates a cross-sectional configuration of the common on-chip lens 350 in an oblique direction.
  • the common on-chip lens 350 extends over the region of the phase difference pixel adjacent pixel 200.
  • the common on-chip lens 350 and the adjacent on-chip lenses 251 and 256 are configured in such a shape that their ends do not contact.
  • the shape of the bottom surface of the common on-chip lens 350 can be approximated to a circular shape.
  • the configuration of the image sensor 1 other than the above is the same as the configuration of the image sensor 1 described in the first embodiment of the present disclosure, and a description thereof will not be repeated.
  • the image sensor 1 according to the third embodiment of the present disclosure is configured such that some of the adjacent on-chip lenses 250 to 259 have a larger size than the on-chip lens 110. Then, the other adjacent on-chip lenses are configured to have a small size. Accordingly, the shape of the common on-chip lens 350 can be adjusted to improve the separation accuracy of the pupil-divided phase difference pixels 300, and the focus detection accuracy can be improved.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the present technology may be realized as an imaging device mounted on an imaging device such as a camera.
  • FIG. 19 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a camera that is an example of an imaging device to which the present technology can be applied.
  • the camera 1000 shown in the figure includes a lens 1001, an imaging element 1002, an imaging control unit 1003, a lens driving unit 1004, an image processing unit 1005, an operation input unit 1006, a frame memory 1007, a display unit 1008, A recording unit 1009.
  • the lens 1001 is a photographing lens of the camera 1000.
  • the lens 1001 collects light from a subject and makes it incident on an image sensor 1002 described later to form an image of the subject.
  • the image sensor 1002 is a semiconductor device that captures light from a subject collected by the lens 1001.
  • the image sensor 1002 generates an analog image signal corresponding to the emitted light, converts the image signal into a digital image signal, and outputs the digital image signal.
  • the imaging control unit 1003 controls imaging by the imaging device 1002.
  • the imaging control unit 1003 controls the image sensor 1002 by generating a control signal and outputting the control signal to the image sensor 1002. Further, the imaging control unit 1003 can perform autofocus in the camera 1000 based on the image signal output from the imaging element 1002.
  • the auto focus is a system that detects the focal position of the lens 1001 and automatically adjusts it.
  • a method of detecting a focus position by detecting an image plane phase difference by a phase difference pixel arranged in the image sensor 1002 (image plane phase difference autofocus) can be used. Further, a method of detecting the position where the contrast of the image becomes the highest as the focal position (contrast autofocus) can be applied.
  • the imaging control unit 1003 adjusts the position of the lens 1001 via the lens driving unit 1004 based on the detected focal position, and performs autofocus.
  • the imaging control unit 1003 can be configured by, for example, a DSP (Digital Signal Processor) equipped with firmware.
  • DSP Digital Signal Processor
  • the lens driving unit 1004 drives the lens 1001 based on the control of the imaging control unit 1003.
  • the lens driving unit 1004 can drive the lens 1001 by changing the position of the lens 1001 using a built-in motor.
  • the image processing unit 1005 processes an image signal generated by the image sensor 1002. This processing includes, for example, demosaicing for generating an image signal of a missing color among image signals corresponding to red, green, and blue for each pixel, noise reduction for removing noise of the image signal, and encoding of the image signal. Applicable.
  • the image processing unit 1005 can be configured by, for example, a microcomputer equipped with firmware.
  • the operation input unit 1006 receives an operation input from a user of the camera 1000.
  • a push button or a touch panel can be used for the operation input unit 1006 .
  • the operation input received by the operation input unit 1006 is transmitted to the imaging control unit 1003 and the image processing unit 1005. Thereafter, a process corresponding to the operation input, for example, a process such as imaging of a subject is started.
  • the frame memory 1007 is a memory for storing a frame which is an image signal for one screen.
  • the frame memory 1007 is controlled by the image processing unit 1005, and holds frames in the course of image processing.
  • the display unit 1008 displays an image processed by the image processing unit 1005.
  • a liquid crystal panel can be used for the display portion 1008, for example.
  • the recording unit 1009 records an image processed by the image processing unit 1005.
  • a memory card or a hard disk can be used for the recording unit 1009.
  • the camera to which the present invention can be applied has been described above.
  • the present technology can be applied to the image sensor 1002 among the configurations described above.
  • the imaging device 1 described in FIG. 1 can be applied to the imaging device 1002.
  • autofocus using the phase difference pixel 300 of the image sensor 1 can be performed.
  • the technology according to the present invention may be applied to, for example, a monitoring device or the like.
  • the present technology may have the following configurations.
  • a pixel that performs photoelectric conversion according to incident light a plurality of phase difference pixels that are arranged adjacent to each other and that detects the phase difference, and a phase difference that is the pixel adjacent to the phase difference pixel
  • a pixel array section in which pixel adjacent pixels are two-dimensionally arranged An individual on-chip lens arranged for each pixel and individually condensing the incident light on the pixel, A common on-chip lens that is arranged in common to the plurality of phase difference pixels and collects the incident light in common;
  • the incident light is arranged for each of the phase-difference pixel adjacent pixels and individually focused on the phase-difference pixel adjacent pixel.
  • An imaging device comprising an adjacent on-chip lens configured.
  • the individual on-chip lens is arranged such that a position with respect to the pixel is shifted according to an incident angle of the incident light
  • the adjacent on-chip lens, the position with respect to the phase difference pixel adjacent pixel is arranged to be shifted according to the incident angle of the incident light
  • the imaging device according to any one of (1) to (4), wherein the common on-chip lens is arranged such that a position with respect to the phase difference pixel is shifted according to an incident angle of the incident light.
  • the pixel array unit includes The imaging device according to (5), wherein the peripheral portion adjacent on-chip lens that is close to an optical center and the peripheral portion adjacent on-chip lens that is close to an end of the pixel array unit have different sizes.
  • the imaging device according to (6) which is configured to have a size smaller than that of the on-chip lens adjacent to the peripheral portion adjacent to the end of the portion.
  • the peripheral portion adjacent on-chip lens which is the peripheral portion adjacent on-chip lens disposed between the peripheral portion common on-chip lens and the optical center of the pixel array section, is the peripheral portion common on-chip lens.
  • the imaging device according to (6) which is configured to be smaller in size than the peripheral portion adjacent on-chip lens, which is the peripheral portion adjacent on-chip lens symmetrically disposed with respect to the lens.
  • the imaging device according to (8), wherein the on-chip lens adjacent to the peripheral portion is smaller in size than the individual on-chip lens adjacent to the on-chip lens adjacent to the peripheral portion.
  • the imaging device according to any one of (1) to (12), wherein the common on-chip lens collects the incident light commonly to the two phase difference pixels.
  • the imaging device according to any one of (1) to (12), wherein the common on-chip lens collects the incident light commonly to the four phase difference pixels.
  • the plurality of phase difference pixels detect a phase difference by pupil-dividing the incident light.
  • a pixel that performs photoelectric conversion in accordance with incident light a plurality of phase difference pixels that are arranged adjacent to each other and that detects the phase difference, and a phase difference that is the pixel adjacent to the phase difference pixel
  • the incident light is arranged for each of the phase-difference pixel adjacent pixels and individually focused on the phase-difference pixel adjacent pixel. Forming an adjacent on-chip lens to be configured.

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Abstract

位相差画素のオンチップレンズの形成工程を簡略化する。　撮像素子は、画素アレイ部、個別オンチップレンズ、共通オンチップレンズおよび隣接オンチップレンズを具備する。画素アレイ部は、入射光に応じて光電変換を行う画素と、隣接して配置されて位相差を検出する画素である複数の位相差画素と、位相差画素に隣接する画素である位相差画素隣接画素とが２次元に配置される。個別オンチップレンズは、画素毎に配置されて入射光を画素に個別に集光する。共通オンチップレンズは、複数の位相差画素に共通に配置されて入射光を共通に集光する。隣接オンチップレンズは、位相差画素隣接画素毎に配置されて入射光を位相差画素隣接画素に個別に集光するとともに共通オンチップレンズの形状を調整するために個別オンチップレンズとは異なるサイズに構成される。

Description

撮像素子および撮像素子の製造方法
　本開示は、撮像素子および撮像素子の製造方法に関する。詳しくは、像面位相差を検出する撮像素子および当該撮像素子の製造方法に関する。
　従来、オートフォーカスを行う撮像素子が使用されている。例えば、像面位相差を検出する位相差画素を配置して被写体の焦点位置を検出し、検出した焦点位置に応じて撮影レンズの位置を調整することによりオートフォーカスを行う撮像素子が使用されている。この際、位相差画素は、一対の画素により構成される。撮影レンズの異なる位置、例えば、撮影レンズの右側および左側を透過した光を一対の位相差画素にそれぞれ入射させて撮像を行い、それぞれ画像信号を生成する。この生成されたそれぞれの画像信号に基づく画像の位相差を検出することにより、焦点位置を検出することができる。このように撮影レンズを透過した光を２つに分割する方式は、瞳分割と称される。
　このような撮像素子として、隣接する２つの画素に共通のオンチップレンズを配置することにより位相差画素を構成し、瞳分割を行う撮像素子が使用されている。共通に配置されたオンチップレンズを介して被写体からの光を２つの画素に集光することにより、これらの画素に対して撮影レンズの異なる位置を透過した光を照射させることができる。例えば、画素毎に第１のマイクロレンズと当該第１のマイクロレンズを被覆する膜を形成し、焦点検出画素の膜の表面に第２のマイクロレンズを形成する撮像素子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この従来技術において、マイクロレンズおよび焦点検出画素は、それぞれオンチップレンズおよび位相差画素に対応する。また、第１のマイクロレンズの表面の膜は第２のマイクロレンズをエッチングにより形成する際のエッチングストッパとして使用される。
特開２０１６－００１６８２号公報
　上述の従来技術は、焦点検出画素のオートフォーカスの性能を向上させるため、集光ポイントの調整を行う。この集光ポイントの調整は、位相差画素にオンチップレンズおよび膜を形成した後、２つの位相差画素のオンチップレンズを共通に被覆する第２のオンチップレンズを形成することにより行われる。このように上述の従来技術では、２度のオンチップレンズ形成工程により位相差画素のオンチップレンズを形成するため、オンチップレンズの形成工程が複雑になるという問題がある。
　本開示は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、位相差画素のオンチップレンズの形成工程を簡略化することを目的としている。
　本開示は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の態様は、入射光に応じて光電変換を行う画素と、隣接して配置されて位相差を検出する上記画素である複数の位相差画素と、上記位相差画素に隣接する上記画素である位相差画素隣接画素とが２次元に配置される画素アレイ部と、上記画素毎に配置されて上記入射光を上記画素に個別に集光する個別オンチップレンズと、上記複数の位相差画素に共通に配置されて上記入射光を共通に集光する共通オンチップレンズと、上記位相差画素隣接画素毎に配置されて上記入射光を上記位相差画素隣接画素に個別に集光するとともに上記共通オンチップレンズの形状を調整するために上記個別オンチップレンズとは異なるサイズに構成される隣接オンチップレンズとを具備する撮像素子である。
　また、この第１の態様において、上記隣接オンチップレンズは、上記個別オンチップレンズより大きなサイズに構成されてもよい。
　また、この第１の態様において、上記隣接オンチップレンズは、上記個別オンチップレンズより大きな底部の幅に構成されてもよい。
　また、この第１の態様において、頂点において上記共通オンチップレンズに隣接する上記隣接オンチップレンズは、辺において上記共通オンチップレンズに隣接する上記隣接オンチップレンズより大きなサイズに構成されてもよい。
　また、この第１の態様において、上記個別オンチップレンズは、上記画素に対する位置が上記入射光の入射角度に応じて偏移して配置され、上記隣接オンチップレンズは、上記位相差画素隣接画素に対する位置が上記入射光の入射角度に応じて偏移して配置され、上記共通オンチップレンズは、上記位相差画素に対する位置が上記入射光の入射角度に応じて偏移して配置されてもよい。
　また、この第１の態様において、上記画素アレイ部の周縁部に配置される上記共通オンチップレンズである周縁部共通オンチップレンズに隣接する隣接オンチップレンズである周縁部隣接オンチップレンズのうち、上記画素アレイ部の光学的中心に近接する上記周縁部隣接オンチップレンズと上記画素アレイ部の端部に近接する上記周縁部隣接オンチップレンズとは異なるサイズに構成されてもよい。
　また、この第１の態様において、上記周縁部隣接オンチップレンズのうち上記画素アレイ部の光学的中心に近接する上記周縁部隣接オンチップレンズは、上記周縁部共通オンチップレンズに対して対称に配置される上記画素アレイ部の端部に近接する上記周縁部隣接オンチップレンズより小さなサイズに構成されてもよい。
　また、この第１の態様において、上記周縁部共通オンチップレンズと上記画素アレイ部の光学的中心との間に配置される上記周縁部隣接オンチップレンズである周縁部近隣接オンチップレンズは、上記周縁部共通オンチップレンズに対して対称に配置される上記周縁部隣接オンチップレンズである周縁部遠隣接オンチップレンズより小さなサイズに構成されてもよい。
　また、この第１の態様において、上記周縁部近隣接オンチップレンズは、当該周縁部近隣接オンチップレンズに隣接する上記個別オンチップレンズより小さなサイズに構成されてもよい。
　また、この第１の態様において、上記周縁部遠隣接オンチップレンズは、当該周縁部遠隣接オンチップレンズに隣接する上記個別オンチップレンズより大きなサイズに構成されてもよい。
　また、この第１の態様において、上記隣接オンチップレンズは、上記共通オンチップレンズに隣接する領域の底部と上記個別オンチップレンズに隣接する領域の底部とが異なる高さに形成されてもよい。
また、この第１の態様において、上記隣接オンチップレンズは、底面の形状が上記位相差画素隣接画素とは異なる形状に構成されてもよい。
　また、この第１の態様において、上記共通オンチップレンズは、２つの上記位相差画素に対して共通に上記入射光を集光してもよい。
　また、この第１の態様において、上記共通オンチップレンズは、４つの上記位相差画素に対して共通に上記入射光を集光してもよい。
　また、この第１の態様において、上記複数の位相差画素は、上記入射光を瞳分割して位相差を検出してもよい。
　また、本開示の第２の態様は、入射光に応じて光電変換を行う画素と、隣接して配置されて位相差を検出する上記画素である複数の位相差画素と、上記位相差画素に隣接する上記画素である位相差画素隣接画素とが２次元に配置される画素アレイ部を形成する工程と、上記画素毎に配置されて上記入射光を上記画素に個別に集光する個別オンチップレンズを形成する工程と、上記複数の位相差画素に共通に配置されて上記入射光を共通に集光する共通オンチップレンズを形成する工程と、上記位相差画素隣接画素毎に配置されて上記入射光を上記位相差画素隣接画素に個別に集光するとともに上記共通オンチップレンズの形状を調整するために上記個別オンチップレンズとは異なるサイズに構成される隣接オンチップレンズを形成する工程とを具備する撮像素子の製造方法である。
　上述の態様においては、隣接オンチップレンズを個別オンチップレンズとは異なるサイズに構成することにより、共通オンチップレンズの形状を調整するという作用をもたらす。個別オンチップレンズ、隣接オンチップレンズおよび共通オンチップレンズの共通の工程による製造が想定される。
　本開示によれば、位相差画素のオンチップレンズの形成工程を簡略化するという優れた効果を奏する。
本開示の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。 本開示の第１の実施の形態に係るオンチップレンズの構成例を示す図である。 本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。 本開示の実施の形態に係るカラーフィルタの構成例を示す図である。 本開示の実施の形態に係るカラーフィルタの構成例を示す図である。 本開示の実施の形態に係るカラーフィルタの他の構成例を示す図である。 本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子の製造方法の一例を示す図である。 本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子の製造方法の一例を示す図である。 本開示の第１の実施の形態に係るオンチップレンズの製造方法の一例を示す図である。 本開示の第１の実施の形態の変形例に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。 本開示の第１の実施の形態の変形例に係る撮像素子の他の構成例を示す断面図である。 本開示の第２の実施の形態に係るオンチップレンズの構成例を示す図である。 本開示の第２の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。 本開示の第２の実施の形態に係るオンチップレンズの構成例を示す図である。 本開示の第２の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。 本開示の第２の実施の形態に係るオンチップレンズの構成例を示す図である。 本開示の第３の実施の形態に係るオンチップレンズの構成例を示す図である。 本開示の第３の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。 本開示が適用され得る撮像装置の一例であるカメラの概略的な構成例を示すブロック図である。
　次に、図面を参照して、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）を説明する。以下の図面において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は、模式的なものであり、各部の寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることは勿論である。また、以下の順序で実施の形態の説明を行う。
　１．第１の実施の形態
　２．第２の実施の形態
　３．第３の実施の形態
　４．カメラへの応用例
　＜１．第１の実施の形態＞
　［撮像素子の構成］
　図１は、本開示の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。同図の撮像素子１は、画素アレイ部１０と、垂直駆動部２０と、カラム信号処理部３０と、制御部４０とを備える。
　画素アレイ部１０は、画素１００が２次元格子状に配置されて構成されたものである。ここで、画素１００は、照射された光に応じた画像信号を生成するものである。この画素１００は、照射された光に応じた電荷を生成する光電変換部を有する。また画素１００は、画素回路をさらに有する。この画素回路は、光電変換部により生成された電荷に基づく画像信号を生成する。画像信号の生成は、後述する垂直駆動部２０により生成された制御信号により制御される。画素アレイ部１０には、信号線１１および１２がＸＹマトリクス状に配置される。信号線１１は、画素１００における画素回路の制御信号を伝達する信号線であり、画素アレイ部１０の行毎に配置され、各行に配置される画素１００に対して共通に配線される。信号線１２は、画素１００の画素回路により生成された画像信号を伝達する信号線であり、画素アレイ部１０の列毎に配置され、各列に配置される画素１００に対して共通に配線される。これら光電変換部および画素回路は、半導体基板に形成される。
　垂直駆動部２０は、画素１００の画素回路の制御信号を生成するものである。この垂直駆動部２０は、生成した制御信号を同図の信号線１１を介して画素１００に伝達する。カラム信号処理部３０は、画素１００により生成された画像信号を処理するものである。このカラム信号処理部３０は、同図の信号線１２を介して画素１００から伝達された画像信号の処理を行う。カラム信号処理部３０における処理には、例えば、画素１００において生成されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換するアナログデジタル変換が該当する。カラム信号処理部３０により処理された画像信号は、撮像素子１の画像信号として出力される。制御部４０は、撮像素子１の全体を制御するものである。この制御部４０は、垂直駆動部２０およびカラム信号処理部３０を制御する制御信号を生成して出力することにより、撮像素子１の制御を行う。制御部４０により生成された制御信号は、信号線４１および４２により垂直駆動部２０およびカラム信号処理部３０に対してそれぞれ伝達される。
　上述の画素アレイ部１０には、画素１００のほかに位相差画素３００および位相差画素隣接画素２００がさらに配置される。同図において、網掛けによるハッチングが付された画素および斜線によるハッチングが付された画素がそれぞれ位相差画素３００および位相差画素隣接画素２００に該当する。位相差画素３００は、像面位相差を検出するための画素である。この位相差画素３００は、例えば、左右に隣接して配置されて瞳分割を行う。画素アレイ部１０には、このような左右に隣接する位相差画素３００が、線状に複数配置される。これら複数の位相差画素３００により生成された画像信号が撮像素子１から出力され、撮像素子１を使用するカメラ等の機器において処理される。具体的には、左右に隣接する位相差画素３００により生成された画像信号により、撮影レンズの右側および左側を透過した光による画像が生成される。これらの画像の位相差を検出することにより被写体の焦点位置が検出され、検出された焦点位置に基づいて撮影レンズの位置が調整されて、オートフォーカスが実行される。
　また、位相差画素隣接画素２００は、２つの位相差画素３００の周囲を囲うように隣接して配置される画素である。これら、位相差画素３００および位相差画素隣接画素２００には、画素１００と同じ構成の光電変換部および画素回路が配置される。すなわち、位相差画素３００および位相差画素隣接画素２００は、半導体基板の拡散領域等を画素１００と同じ構成にすることができる。後述するように、画素１００、位相差画素３００および位相差画素隣接画素２００には、それぞれ異なる形状のオンチップレンズが配置される。ここで、オンチップレンズとは、画素１００等の光電変換部に被写体からの光を集光するレンズである。
　［オンチップレンズの構成］
　図２は、本開示の第１の実施の形態に係るオンチップレンズの構成例を示す図である。同図は、画素アレイ部１０の構成例を表す図であり、画素１００、位相差画素隣接画素２００および位相差画素３００におけるオンチップレンズの構成例を表す図である。図１において説明したように、画素アレイ部１０は、位相差画素隣接画素２００および位相差画素３００が複数の画素１００の中に配置されて構成される。同図において、実線の正方形は、画素１００のオンチップレンズ１１０を表す。網掛けのハッチングが付された実線の六角形は、２つの位相差画素３００に共通に配置されるオンチップレンズ（以下、共通オンチップレンズと称する。）３１０を表す。これ以外の斜線のハッチングが付された実線の四角は、位相差画素隣接画素２００のオンチップレンズを表す。この位相差画素隣接画素２００のオンチップレンズを隣接オンチップレンズと称する。同図においては、隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９が共通オンチップレンズ３１０の周囲に配置される。なお、オンチップレンズ１１０は、請求の範囲に記載の個別オンチップレンズの一例である。
　オンチップレンズ１１０は、平面視において画素１００と略同じ形状に構成され、矩形形状の底面を有する。この底面から凸状に曲面が形成されてレンズ形状に構成され、入射光を集光する。また、位相差画素３００および位相差画素隣接画素２００は、画素１００と略同じ形状に構成される。同図の点線は、位相差画素隣接画素２００および位相差画素３００を表す。同図に表したように、共通オンチップレンズ３１０は、２つ分の位相差画素３００の面積の合計より小さな面積の形状に構成される。また、共通オンチップレンズ３１０は、２つ分の位相差画素３００による長方形の形状に対し、長辺を２分割するとともに短辺に向かってテーパ状にすぼまった六角形に構成され、楕円に近似した底面に構成される。また、共通オンチップレンズ３１０は、上述の長辺方向のサイズを縮小した形状に構成される。共通オンチップレンズ３１０をこのような形状に構成することにより、位相差画素３００における瞳分割の分離精度を向上させ、位相差の検出精度を向上させることができる。共通オンチップレンズ３１０の形状の詳細については後述する。
　この共通オンチップレンズ３１０の周囲に配置される隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９は、オンチップレンズ１１０とは異なる形状およびサイズに構成される。具体的には、隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９は、位相差画素３００に隣接する領域が位相差画素３００に張り出す形状に構成され、オンチップレンズ１１０より大きなサイズに構成される。また、隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９のうち、頂点において共通オンチップレンズ３１０に隣接する隣接オンチップレンズ２１１、２１４、２１６および２１９は、辺において共通オンチップレンズ３１０に隣接する隣接オンチップレンズ２１０、２１２、２１３、２１５、２１７および２１８より大きなサイズに構成される。これらにより、隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９は、共通オンチップレンズ３１０における上述の短辺近傍に隣接する領域が位相差画素３００側に張り出す形状に構成される。この隣接オンチップレンズの張出しにより、共通オンチップレンズ３１０の形状が調整される。隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９をオンチップレンズ１１０より大きなサイズに構成することにより、共通オンチップレンズ３１０の形状の調整が可能となる。
　［撮像素子の構成］
　図３は、本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。同図は、図２におけるＡ－Ａ’線に沿った撮像素子１（画素アレイ部１０）の断面の構成を表す図である。同図の撮像素子１は、半導体基板１５０と、配線領域１６０と、カラーフィルタ１４１と、遮光膜１４２と、平坦化膜１３０と、オンチップレンズ１１０と、支持基板１７０とにより構成される。なお、位相差画素３００においては、オンチップレンズ１１０の代わりに共通オンチップレンズ３１０が配置される。位相差画素隣接画素２００においては、オンチップレンズ１１０の代わりに隣接オンチップレンズ２１０および２１５が配置される。
　半導体基板１５０は、画素１００等の光電変換部や画素回路の半導体素子部分が形成される半導体の基板である。また、半導体基板１５０には、図１において説明した垂直駆動部２０等の半導体素子がさらに形成される。同図においては、これらの半導体素子のうち光電変換部を記載した。光電変換部等の素子は、半導体基板１５０に形成されたウェル領域１５１に形成される。便宜上、同図の半導体基板１５０はｐ型のウェル領域１５１を構成するものと想定する。このｐ型のウェル領域１５１にｎ型半導体領域１５２が画素毎に形成される。このｎ型半導体領域１５２とｎ型半導体領域１５２の周囲のｐ型のウェル領域１５１との界面に形成されたｐｎ接合によりフォトダイオードが構成される。このフォトダイオードが光電変換部に該当する。半導体基板１５０には、画素１００等の境界に分離部１５３が配置される。この分離部１５３は、絶縁膜等により構成され、画素１００等の間を電気的に分離するものである。
　配線領域１６０は、画素回路等の配線が形成される領域である。この配線領域は、配線層１６２および絶縁層１６１により構成される。配線層１６２は、金属等により構成され、画像信号等の信号を伝達する配線である。絶縁層１６１は、配線層１６２を絶縁するものである。この配線層１６２および絶縁層１６１は、多層に構成することができる。
　支持基板１７０は、撮像素子１を支持する基板である。この支持基板１７０を配置することにより、撮像素子１の製造工程において、撮像素子１の強度を向上させることができる。　
　カラーフィルタ１４１は、入射光のうち所定の波長の光を透過する光学的なフィルタである。このカラーフィルタ１４１として赤色光、緑色光および青色光を透過するカラーフィルタ１４１を使用することができる。遮光膜１４２は、隣接するカラーフィルタ１４１の境界に配置されて、カラーフィルタ１４１を斜めに透過する入射光を遮光するものである。この遮光膜１４２を配置することにより、混色を防止することができる。遮光膜１４２は、遮光性を有する材料、例えば、アルミニウムやタングステン等の金属により構成することができる。
　平坦化膜１３０は、画素１００等の表面を平坦化する膜である。この平坦化膜１３０は、樹脂等により構成することができ、後述するオンチップレンズ１１０等と同じ材料により構成することができる。
　オンチップレンズ１１０、隣接オンチップレンズ２１０および２１５ならびに共通オンチップレンズ３１０は、前述のように画素１００等に入射光を集光するレンズである。オンチップレンズ１１０は、画素１００のｎ型半導体領域１５２の表面近傍に入射光を集光する。同様に、隣接オンチップレンズ２１０および２１５は、位相差画素隣接画素２００のｎ型半導体領域１５２の表面近傍に入射光を集光する。これらオンチップレンズ１１０、隣接オンチップレンズ２１０および２１５ならびに共通オンチップレンズ３１０は、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およびシロサン系樹脂等の有機材料により構成することができる。また、窒化シリコンや酸窒化シリコン等の無機材料により構成することもできる。なお、同図の撮像素子１は、半導体基板１５０における配線領域１６０が配置される面である表面とは異なる面である裏面に入射光が照射される裏面照射型の撮像素子に該当する。
　共通オンチップレンズ３１０は、２つの位相差画素３００にまたがって配置される。このため、同図の左側の位相差画素３００のｎ型半導体領域１５２ａには、撮影レンズの主に右側を透過した光が入射する。同図の右側の位相差画素３００のｎ型半導体領域１５２ｂには、撮影レンズの主に左側を透過した光が入射する。これにより、左右方向の瞳分割を実行することができる。これら２つの位相差画素３００の画像信号による画像の位相差を検出することにより、デフォーカス量を計測することができ、撮影レンズの焦点位置を検出することができる。
　焦点位置を精密に検出するためには、瞳分割された位相差画素３００の分離精度を向上させる必要がある。このためには、共通オンチップレンズ３１０の集光位置を２つの位相差画素３００の中央に配置するとともに集光される領域を円形状の領域に縮小する必要がある。そこで、２つの位相差画素３００を合わせた領域より小さなサイズに共通オンチップレンズ３１０を構成するとともに共通オンチップレンズ３１０の曲率を高くし、半球形状に構成する。同図に表したように共通オンチップレンズ３１０の端部３０１をオンチップレンズ１１０の端部１０１より深い位置に構成することにより、共通オンチップレンズ３１０の曲率を高くすることができる。このように共通オンチップレンズ３１０の形状を調整することにより、点形状の集光領域を構成することができ、瞳分割の分離精度を向上させることができる。
　同図の隣接オンチップレンズ２１０および２１５は、共通オンチップレンズ３１０に隣接する端部が共通オンチップレンズ３１０の方向に張り出して形成され、オンチップレンズ１１０より大きな底面の幅に構成される。また、隣接オンチップレンズ２１０および２１５は、共通オンチップレンズ３１０の端部３０１と同じ深さに構成される。これにより、共通オンチップレンズ３１０の形状を上述のように調整することができる。
図４は、本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。同図は、図２におけるＢ－Ｂ’線に沿った撮像素子１の断面の構成を表す図であり、２つの位相差画素３００の境界の近傍の構成を表す図である。２つのオンチップレンズ１１０が接する領域の断面に相当するため、オンチップレンズ１１０は、図３と比較して薄い厚さになる。これに対し、共通オンチップレンズ３１０は、図３の共通オンチップレンズ３１０と同じ厚さに構成される。隣接オンチップレンズ２１３および２１７は、位相差画素隣接画素２００と略同じ幅に構成され、共通オンチップレンズ３１０と接する形状に構成される。
　［カラーフィルタの構成］
　図５は、本開示の実施の形態に係るカラーフィルタの構成例を示す図である。同図は、図２において説明した画素アレイ部１０におけるカラーフィルタ１４１の配置の一例を表した図である。同図においては、図２と同一となる部分の符号の記載を省略した。同図に記載された文字は、配置されるカラーフィルタ１４１の種類を表す。同図の「Ｒ」、「Ｇ」および「Ｂ」は、それぞれ赤色光、緑色光および青色光に対応するカラーフィルタ１４１を表す。また、同図は、同じ種類のカラーフィルタ１４１が配置された２行２列の４つの画素１００がベイヤー配列に構成されたものである。ここでベイヤー配列とは、緑色光に対応するカラーフィルタ１４１が市松形状に配置され、赤色光および青色光に対応するカラーフィルタ１４１が緑色光に対応するカラーフィルタの間に配置される配列である。
　同図におけるａは、ベイヤー配列に従って緑色に対応するカラーフィルタ１４１が配置された画素の位置に位相差画素３００を配置する場合の例を表したものである。画素アレイ部１０におけるカラーフィルタ１４１の配列を乱すことなく位相差画素３００を配置することができる。
　同図におけるｂは、位相差画素３００に緑色光に対応するカラーフィルタ１４１を配置する場合の例を表したものである。位相差画素３００の配置を優先して画素アレイ部１０を形成することができる。
　同図におけるｃは、位相差画素３００におけるカラーフィルタ１４１の配置を省略する場合の例を表したものである。この場合、位相差画素３００におけるカラーフィルタ１４１を配置する領域には、例えば、厚膜化した平坦化膜１３０を配置することができる。
　図６は、本開示の実施の形態に係るカラーフィルタの他の構成例を示す図である。同図は、ベイヤー配列に構成された２行２列の画素１００が配列される場合の例を表したものである。同図におけるａは、２つの位相差画素３００にそれぞれ異なるカラーフィルタ１４１を配置する場合の例を表したものである。同図におけるｂは、位相差画素３００に緑色光に対応するカラーフィルタ１４１を配置する場合の例を表したものである。同図におけるｃは、位相差画素３００におけるカラーフィルタ１４１の配置を省略する場合の例を表したものである。
　［撮像素子の製造方法］
　図７および８は、本開示の第１の実施の形態に係る撮像素子の製造方法の一例を示す図である。この図７および８は、撮像素子１の製造工程の一例を表す図である。まず、半導体基板１５０にｐ型のウェル領域１５１を形成し、ｎ型半導体領域１５２を形成する。次に半導体基板１５０に配線領域１６０を形成し、支持基板１７０を接着する。次に、半導体基板１５０の裏面を研削して薄肉化する。次に、画素１００の間にｐ型の分離領域を形成する。これはイオン打込みにより行うことができる。次に、分離領域にトレンチを形成し、このトレンチに分離部１５３を配置する。次に、半導体基板１５０の裏面に遮光膜１４２およびカラーフィルタ１４１を配置する（図７におけるａ）。これにより、画素アレイ部１０を形成することができる。なお、当該工程は、請求の範囲に記載の画素アレイ部形成工程の一例である。
　次に、カラーフィルタ１４１の表面にオンチップレンズ１１０等の材料となるオンチップレンズ材４０１を配置する（図７におけるｂ）。次に、オンチップレンズ材４０１の表面にレジスト４０２を配置する（図７におけるｃ）。次に、レジスト４０２をパターニングしてレジスト４０３および４０４を形成する。このパターニングは、レジスト４０２を四角柱の形状に露光および現像することにより行うことができる。この際、オンチップレンズ１１０および隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９を形成する領域には、画素１００より小さな底面を有するレジスト４０３を配置する。一方、共通オンチップレンズ３１０を形成する領域には、レジスト４０３より横長に構成されたレジスト４０４を配置する（図８におけるｄ）。
　次に、レジスト４０３および４０４の軟化点以上の温度に撮像素子１を加熱する。この加熱は、リフロー炉により行うことができる。これにより、レジスト４０３および４０４が軟化して曲面が形成されるとともに隣接するレジスト４０３の端部同士が付着してレジスト４０５が形成される（図８におけるｅ）。次に、レジスト４０５およびオンチップレンズ材４０１をエッチングする。このエッチングは、ドライエッチングにより行うことができる（図８におけるｆ）。これにより、オンチップレンズ材４０１にレジスト４０５の形状を転写することができ、オンチップレンズ１１０、隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９および共通オンチップレンズ３１０を同時に形成することができる。
　なお、共通オンチップレンズ３１０を形成する工程は、請求の範囲に記載の共通オンチップレンズ形成工程の一例である。隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９を形成する工程は、請求の範囲に記載の隣接オンチップレンズ形成工程の一例である。オンチップレンズ１１０を形成する工程は、請求の範囲に記載の個別オンチップレンズ形成工程の一例である。
　［オンチップレンズの製造方法］
　図９は、本開示の第１の実施の形態に係るオンチップレンズの製造方法の一例を示す図である。同図は、図８におけるｄにおいて説明した、レジスト４０３および４０４の構成例を表す図である。同図に表したように、隣接するレジスト４０３の間には、隙間４０６が形成される。レジスト４０４は、レジスト４０３と同じ幅の短辺に構成されるとともに長辺側を比較的短い長さに構成する。これにより、短辺において隣接するレジスト４０３との間に隙間４０６より広い隙間４０７が形成される。すなわち、隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９に対応する位置に配置されるレジスト４０３と共通オンチップレンズ３１０に対応するレジスト４０４との間は比較的広い隙間４０７が形成される。
　次に、リフロー加熱を行ってレジスト４０３および４０４を軟化させると、レジスト４０３等の角部が隙間４０６の領域に溶出してオンチップレンズ１１０の曲面が形成される。これにより、図８におけるｅのレジスト４０５を生成することができる。隙間４０７においても軟化したレジスト４０３および４０４の一部が流入する。しかし、隙間４０７は隙間４０６より広いため、流入後のレジストの形状が隙間４０６に隣接するレジスト４０３とは異なる形状となる。同図の矢印は、隙間４０７におけるレジスト４０３および４０４の流入の様子を表したものである。隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９に対応するレジスト４０３は、位相差画素３００の方向に張り出した位置に流入する。一方、レジスト４０４は、隣接するレジスト４０３の流入により短辺の近傍の形状が調整される。これにより、図８におけるｅにおいて説明したレジスト４０５を形成することができる。
　［変形例］　上述の撮像素子１は、位相差画素３００の間において、遮光膜１４２を省略するとともに分離部１５３を配置していたが、他の構成にすることもできる。
　図１０は、本開示の第１の実施の形態の変形例に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。同図におけるａは、位相差画素３００の間に遮光膜１４２を配置した場合の例を表したものである。また、同図におけるｂは、位相差画素３００の間の分離部１５３を省略し、分離領域１５４のみを配置した場合の例を表したものである。なお、同図におけるｂの撮像素子１において、遮光膜１４２を配置する構成にすることもできる。
　図１１は、本開示の第１の実施の形態の変形例に係る撮像素子の他の構成例を示す断面図である。同図は、位相差画素３００に配置された分離部１５２に隙間１５５を形成した場合の例を表したものである。図４において説明した位相差画素３００は、分離部１５２が配置されて２つの位相差画素３００が分離される。しかし、この分離部１５２により位相差画素３００の入射光が散乱されて瞳分割の精度が低下する場合がある。このような場合には、隙間１５５を形成することにより、入射光の散乱を低減することができる。
　なお、本開示の第１の実施の形態の撮像素子１の構成は、この例に限定されない。例えば、図２において説明した共通オンチップレンズ３１０は、２つの位相差画素３００に共通に配置されていたが、４つの位相差画素３００に共通に配置される共通オンチップレンズを使用することもできる。また、撮像素子１を半導体基板１５０の配線領域１６０の側から入射光を照射する表面照射型の撮像素子にすることもできる。
　以上説明したように、本開示の第１の実施の形態の撮像素子１は、隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９をオンチップレンズ１１０とは異なるサイズに構成することにより、共通オンチップレンズ３１０の形状を調整する。これにより、位相差画素３００の瞳分割における分離精度を向上しつつ共通オンチップレンズ３１０等の製造工程を簡略化することができる。
　＜２．第２の実施の形態＞
　上述の第１の実施の形態の撮像素子１は、画素アレイ部１０のオンチップレンズ１１０等が画素１００等に対して同じ位置に配置されていた。これに対し、本開示の第２の実施の形態の撮像素子１は、入射光の画素１００等への入射角度に応じてオンチップレンズ１１０等を偏移させて配置する点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
　前述のように、撮像素子１は、カメラ等に配置され、撮影レンズを介して被写体からの光が照射される。この撮影レンズを含むカメラレンズは、自身の光軸が画素アレイ部１０の光学的中心と一致する位置に配置されることとなる。ここで、光学的中心とは、被写体からの光が照射される撮像素子１（画素アレイ部１０）の領域の中心である。しかし、撮像素子１の画素アレイ部１０は平面に構成されるため、画素アレイ部１０の端部においては、被写体からの光が斜めに入射する。このため、オンチップレンズ１１０等による集光位置がずれることとなる。そこで、画素アレイ部１０の周辺部に配置される画素１００等においては、入射光の入射角度に応じてオンチップレンズ１１０等を画素１００の中心から偏移させて配置し、集光位置のずれを補正する。このような、入射光の入射角度に応じてオンチップレンズをずらして配置する補正は、瞳補正と称される。
　［画素アレイ部の左端近傍におけるオンチップレンズの構成］
　図１２は、本開示の第２の実施の形態に係るオンチップレンズの構成例を示す図である。同図は、図１において説明した画素アレイ部１０の周縁部に配置された画素１００等のうち、左端の辺の近傍に配置される画素１００等のオンチップレンズ１１０等の構成例を表した図である。同図の画素アレイ部１０は、次の点で、図２において説明した画素アレイ部１０と異なる。同図の画素１００は、オンチップレンズ１１０の代わりにオンチップレンズ１１２を備える。同図の位相差画素隣接画素２００は、隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９の代わりに、隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９を備える。同図の位相差画素３００は、共通オンチップレンズ３１０の代わりに共通オンチップレンズ３２０を備える。
　同図のオンチップレンズ１１２、隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９および共通オンチップレンズ３２０は、入射光の入射角度に応じてオンチップレンズ１１０等を画素１００等の中心から偏移させて配置される。具体的には、オンチップレンズ１１２、隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９および共通オンチップレンズ３２０は、画素アレイ部１０の光学的中心の方向である右方向に偏移して配置される。また、隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９のうち、画素アレイ部１０の光学的中心に近接する隣接オンチップレンズ２２４乃至２２６と画素アレイ部１０の端部に近接する隣接オンチップレンズ２２０、２２１および２２９とは異なるサイズに構成される。例えば、隣接オンチップレンズ２２４乃至２２６は、共通オンチップレンズ３２０に対して対称に配置される隣接オンチップレンズ２２０、２２１および２２９より小さなサイズに構成される。具体的には、隣接オンチップレンズ２２４は隣接オンチップレンズ２２９より小さなサイズに構成される。同様に、隣接オンチップレンズ２２５は隣接オンチップレンズ２２０より小さなサイズに構成され、隣接オンチップレンズ２２６は隣接オンチップレンズ２２１より小さなサイズに構成される。
　なお、共通オンチップレンズ３２０は、請求の範囲に記載の周縁部共通オンチップレンズの一例である。隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９は、請求の範囲に記載の周縁部隣接オンチップレンズの一例である。オンチップレンズ１１２は、請求の範囲に記載の個別オンチップレンズの一例である。
　また、共通オンチップレンズ３２０と画素アレイ部１０の光学的中心との間に配置される隣接オンチップレンズ２２５は、共通オンチップレンズ３２０に対して対称に配置される隣接オンチップレンズ２２０より小さなサイズに構成される。また、隣接オンチップレンズ２２５は、隣接オンチップレンズ２２５に隣接するオンチップレンズ１１２より小さなサイズに構成される。また、隣接オンチップレンズ２２０は、隣接オンチップレンズ２２０に隣接するオンチップレンズ１１２より大きなサイズに構成される。なお、隣接オンチップレンズ２２５は、請求の範囲に記載の周縁部近隣接オンチップレンズの一例である。隣接オンチップレンズ２２０は、請求の範囲に記載の周縁部遠隣接オンチップレンズの一例である。
　このように、隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９のうち、画素アレイ部１０の光学的中心寄りに配置される隣接オンチップレンズは、画素アレイ部１０の端部寄りに配置される隣接オンチップレンズより小さなサイズに構成される。特に、共通オンチップレンズ３２０と画素アレイ部１０の光学的中心との間に配置される隣接オンチップレンズ２２５は、最も小さなサイズに構成され、隣接するオンチップレンズ１１２や対向する位置に配置される隣接オンチップレンズ２２０より小さなサイズに構成される。このように、隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９は、それぞれ非対称な形状に調整される。これは、隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９の入射光に対する感度を平準化するためである。
　前述のように、瞳補正のため、隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９は、画素アレイ部１０の光学的中心の方向に偏移して配置される。この際、隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９を図２において説明した隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９と同様の形状にすると、画素アレイ部１０の光学的中心寄りに配置された隣接オンチップレンズと画素アレイ部１０の端部寄りに配置された隣接オンチップレンズとは異なる感度特性を有する。例えば、上述の調整を行わない隣接オンチップレンズ２２５は、同様に調整を行わない隣接オンチップレンズ２２０より高い感度となる。隣接オンチップレンズは、位相差画素３００の領域に張り出して形成されるため、共通オンチップレンズ３２０に対する位置に応じて瞳補正の効果が異なるためである。また、図３において説明したように、隣接オンチップレンズは、共通オンチップレンズ３２０に隣接する端部とオンチップレンズ１１２に隣接する端部との深さが異なることも瞳補正の効果が異なる原因となる。
　そこで、上述の隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９のように形状を調整することにより、感度を平準化することができる。なお、画素アレイ部１０の右端近傍においては、同図のオンチップレンズ１１２等を左右反転した形状のオンチップレンズ等にすることができる。共通オンチップレンズ３２０および隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９は、図９において説明したレジスト４０３および４０４の形状および位置を変更することにより形成することができる。
　図１３は、本開示の第２の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。同図は、図１２におけるＣ－Ｃ’線に沿った撮像素子１の断面の構成を表す図である。同図に表したように、隣接オンチップレンズ２２０および２２５は、異なる形状に構成される。
　［画素アレイ部の上端近傍におけるオンチップレンズの構成］
　図１４は、本開示の第２の実施の形態に係るオンチップレンズの構成例を示す図である。同図は、図１において説明した画素アレイ部１０の周縁部に配置された画素１００等のうち、上端の辺の近傍に配置される画素１００等のオンチップレンズの構成例を表した図である。同図の画素アレイ部１０は、次の点で、図２において説明した画素アレイ部１０と異なる。同図の画素１００は、オンチップレンズ１１０の代わりにオンチップレンズ１１３を備える。同図の位相差画素隣接画素２００は、隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９の代わりに、隣接オンチップレンズ２３０乃至２３９を備える。同図の位相差画素３００は、共通オンチップレンズ３１０の代わりに共通オンチップレンズ３３０を備える。
　同図のオンチップレンズ１１３、隣接オンチップレンズ２３０乃至２３９および共通オンチップレンズ３３０は、画素アレイ部１０の光学的中心の方向である下方向に偏移して配置される。また、隣接オンチップレンズ２３０乃至２３９のうち、画素アレイ部１０の光学的中心に近接する隣接オンチップレンズ２３６乃至２３９と画素アレイ部１０の端部に近接する隣接オンチップレンズ２３１乃至２３４とは異なるサイズに構成される。例えば、隣接オンチップレンズ２３６乃至２３９は、共通オンチップレンズ３３０に対して対称に配置される隣接オンチップレンズ２３１乃至２３４より小さなサイズに構成される。具体的には、隣接オンチップレンズ２３６および２３９は、それぞれ隣接オンチップレンズ２３１および２３４より小さなサイズに構成される。同様に、隣接オンチップレンズ２３７および２３８は、それぞれ隣接オンチップレンズ２３２および２３３より小さなサイズに構成される。
　なお、共通オンチップレンズ３３０は、請求の範囲に記載の周縁部共通オンチップレンズの一例である。隣接オンチップレンズ２３０乃至２３９は、請求の範囲に記載の周縁部隣接オンチップレンズの一例である。オンチップレンズ１１３は、請求の範囲に記載の個別オンチップレンズの一例である。
　また、共通オンチップレンズ３３０と画素アレイ部１０の光学的中心との間に配置される隣接オンチップレンズ２３７および２３８は、共通オンチップレンズ３３０に対してそれぞれ対称に配置される隣接オンチップレンズ２３２および２３３より小さなサイズに構成される。また、隣接オンチップレンズ２３７および２３８は、隣接するオンチップレンズ１１３より小さなサイズに構成される。また、隣接オンチップレンズ２３２および２３３は、隣接するオンチップレンズ１１３より大きなサイズに構成される。なお、隣接オンチップレンズ２３７および２３８は、請求の範囲に記載の周縁部近隣接オンチップレンズの一例である。隣接オンチップレンズ２３２および２３３は、請求の範囲に記載の周縁部遠隣接オンチップレンズの一例である。
　このように、隣接オンチップレンズ２３０乃至２３９のうち、画素アレイ部１０の光学的中心寄りに配置される隣接オンチップレンズは、画素アレイ部１０の端部寄りに配置される隣接オンチップレンズより小さなサイズに構成される。共通オンチップレンズ３３０と画素アレイ部１０の光学的中心との間に配置される隣接オンチップレンズ２３７および２３８は、最も小さなサイズに構成され、隣接するオンチップレンズ１１３や対向する位置に配置される隣接オンチップレンズ２３２および２３３より小さなサイズに構成される。図１２において説明した隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９と同様に、隣接オンチップレンズ２３０乃至２３９を非対称な形状に構成することにより、隣接オンチップレンズ２３０乃至２３９の入射光に対する感度を平準化することができる。なお、画素アレイ部１０の下端近傍においては、同図のオンチップレンズ１１３等を上下反転した形状のオンチップレンズ等にすることができる。
　図１５は、本開示の第２の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。同図は、図１４におけるＤ－Ｄ’線に沿った撮像素子１の断面の構成を表す図である。同図に表したように、隣接オンチップレンズ２３３および２３７は、異なる形状に構成される。
　［画素アレイ部の左上隅近傍におけるオンチップレンズの構成］
　図１６は、本開示の第２の実施の形態に係るオンチップレンズの構成例を示す図である。同図は、図１において説明した画素アレイ部１０の周縁部に配置された画素１００等のうち、左上隅の近傍に配置される画素１００等のオンチップレンズの構成例を表した図である。同図の画素アレイ部１０は、次の点で、図２において説明した画素アレイ部１０と異なる。同図の画素１００は、オンチップレンズ１１０の代わりにオンチップレンズ１１４を備える。同図の位相差画素隣接画素２００は、隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９の代わりに、隣接オンチップレンズ２４０乃至２４９を備える。同図の位相差画素３００は、共通オンチップレンズ３１０の代わりに共通オンチップレンズ３４０を備える。
　同図のオンチップレンズ１１４、隣接オンチップレンズ２４０乃至２４９および共通オンチップレンズ３４０は、画素アレイ部１０の光学的中心の方向である右下方向に偏移して配置される。また、隣接オンチップレンズ２４０乃至２４９のうち、画素アレイ部１０の光学的中心に近接する隣接オンチップレンズ２４５乃至２４７と画素アレイ部１０の端部に近接する隣接オンチップレンズ２４０乃至２４２とは異なるサイズに構成される。例えば、隣接オンチップレンズ２４５乃至２４７は、共通オンチップレンズ３４０に対して対称に配置される隣接オンチップレンズ２４０乃至２４２より小さなサイズに構成される。具体的には、隣接オンチップレンズ２４５は、隣接オンチップレンズ２４０より小さなサイズに構成される。同様に、隣接オンチップレンズ２４６は、隣接オンチップレンズ２４１より小さなサイズに構成される。隣接オンチップレンズ２４７は、隣接オンチップレンズ２４２より小さなサイズに構成される。
　なお、共通オンチップレンズ３４０は、請求の範囲に記載の周縁部共通オンチップレンズの一例である。隣接オンチップレンズ２４０乃至２４９は、請求の範囲に記載の周縁部隣接オンチップレンズの一例である。オンチップレンズ１１４は、請求の範囲に記載の個別オンチップレンズの一例である。
また、共通オンチップレンズ３４０と画素アレイ部１０の光学的中心との間に配置される隣接オンチップレンズ２４６は、共通オンチップレンズ３４０に対して対称に配置される隣接オンチップレンズ２４１より小さなサイズに構成される。また、隣接オンチップレンズ２４６は、隣接するオンチップレンズ１１４より小さなサイズに構成される。また、隣接オンチップレンズ２４１は、隣接するオンチップレンズ１１４より大きなサイズに構成される。なお、隣接オンチップレンズ２４６は、請求の範囲に記載の周縁部近隣接オンチップレンズの一例である。隣接オンチップレンズ２４１は、請求の範囲に記載の周縁部遠隣接オンチップレンズの一例である。
　このように、隣接オンチップレンズ２４０乃至２４９のうち、画素アレイ部１０の光学的中心寄りに配置される隣接オンチップレンズは、画素アレイ部１０の端部寄りに配置される隣接オンチップレンズより小さなサイズに構成される。共通オンチップレンズ３４０と画素アレイ部１０の光学的中心との間に配置される隣接オンチップレンズ２４６は、最も小さなサイズに構成され、隣接するオンチップレンズ１１４や対向する位置に配置される隣接オンチップレンズ２４１より小さなサイズに構成される。図１２において説明した隣接オンチップレンズ２２０乃至２２９と同様に、隣接オンチップレンズ２４０乃至２４９を非対称な形状に構成することにより、入射光に対する感度を平準化することができる。なお、左上隅近傍以外の画素アレイ部１０の隅部においては、同図のオンチップレンズ１１４等を対称に反転した形状のオンチップレンズ等にすることができる。
　これ以外の撮像素子１の構成は本開示の第１の実施の形態において説明した撮像素子１の構成と同様であるため、説明を省略する。
　以上説明したように、本開示の第２の実施の形態の撮像素子１は、瞳補正を行う場合において、共通オンチップレンズおよび隣接オンチップレンズの形状を調整することにより、隣接オンチップレンズの感度を平準化することができる。これにより、画質の劣化を防止することができる。
　＜３．第３の実施の形態＞
　上述の第１の実施の形態の撮像素子１は、隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９をオンチップレンズ１１０より大きなサイズに構成していた。これに対し、本開示の第３の実施の形態の撮像素子１は、隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９の一部の隣接オンチップレンズをオンチップレンズ１１０より大きなサイズに構成する点で、上述の第１の実施の形態と異なる。
　［オンチップレンズの構成］
　図１７は、本開示の第３の実施の形態に係るオンチップレンズの構成例を示す図である。同図の画素アレイ部１０は、次の点で、図２において説明した画素アレイ部１０と異なる。同図の位相差画素隣接画素２００は、隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９の代わりに、隣接オンチップレンズ２５０乃至２５９を備える。同図の位相差画素３００は、共通オンチップレンズ３１０の代わりに共通オンチップレンズ３５０を備える。
　図２において説明した隣接オンチップレンズ２１０乃至２１９と同様に、同図の隣接オンチップレンズ２５０乃至２５９は、オンチップレンズ１１０とは異なるサイズに構成される。一方、図２において説明した共通オンチップレンズ３１０と比較して、共通オンチップレンズ３５０は、２つ分の位相差画素３００による長方形の形状に対して長辺側を短くするとともに短辺側を長くした六角形に構成される。このため、共通オンチップレンズ３５０は、底面の形状を円に近い形状にすることができ、瞳分割の分離精度を向上させることができる。このような、共通オンチップレンズ３５０の形状は、隣接オンチップレンズ２５２、２５３、２５７および２５８のサイズをオンチップレンズ１１０より小さくすることにより構成することができる。
　隣接オンチップレンズ２５０、２５１、２５４乃至２５６および２５９は、図２の隣接オンチップレンズ２１０等と同様に、オンチップレンズ１１０より大きなサイズに構成されるため、位相差画素３００の領域に張り出して形成される。これに対し、隣接オンチップレンズ２５２、２５３、２５７および２５８は小さなサイズに構成されるため、共通オンチップレンズ３５０がこれらの隣接オンチップレンズに対応する位相差画素隣接画素２００の領域に張り出して形成される。このため、共通オンチップレンズ３５０の底面の形状を円形状に近似させることができる。
　［撮像素子の構成］
　図１８は、本開示の第３の実施の形態に係る撮像素子の構成例を示す断面図である。同図におけるａは、図１７におけるＥ－Ｅ’線に沿った撮像素子１の断面の構成を表す図である。同図におけるａにおいて、隣接オンチップレンズ２５０および２５５は、オンチップレンズ１１０より大きなサイズに構成される。また、同図におけるｂは、図１７におけるＦ－Ｆ’線に沿った撮像素子の断面の構成を表す図である。同図におけるｂにおいて、隣接オンチップレンズ２５２および２５７はオンチップレンズ１１０より小さなサイズに構成される。
　また、同図におけるｃは、図１７におけるＧ－Ｇ’線に沿った撮像素子の断面の構成を表す図であり、共通オンチップレンズ３５０の斜め方向の断面の構成を表したものである。上述のように、隣接オンチップレンズ２５２および２５７はオンチップレンズ１１０より小さなサイズに構成されるため、共通オンチップレンズ３５０が位相差画素隣接画素２００の領域に張り出すこととなる。同図おけるｃに表したように、共通オンチップレンズ３５０と隣接オンチップレンズ２５１および２５６とは、端部が接触しない形状に構成される。このように、隣接オンチップレンズ２５０乃至２５９の形状を調整することにより、共通オンチップレンズ３５０の底面の形状を円形状に近似させることができる。
　これ以外の撮像素子１の構成は本開示の第１の実施の形態において説明した撮像素子１の構成と同様であるため、説明を省略する。
　以上説明したように、本開示の第３の実施の形態の撮像素子１は、オンチップレンズ１１０に対して、隣接オンチップレンズ２５０乃至２５９の一部の隣接オンチップレンズをより大きなサイズに構成し、他の隣接オンチップレンズを小さなサイズに構成する。これにより、共通オンチップレンズ３５０の形状を調整して瞳分割された位相差画素３００の分離精度を向上させることができ、焦点検出精度を向上させることができる。
　＜４．カメラへの応用例＞
　本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品に応用することができる。例えば、本技術は、カメラ等の撮像装置に搭載される撮像素子として実現されてもよい。
　図１９は、本技術が適用され得る撮像装置の一例であるカメラの概略的な構成例を示すブロック図である。同図のカメラ１０００は、レンズ１００１と、撮像素子１００２と、撮像制御部１００３と、レンズ駆動部１００４と、画像処理部１００５と、操作入力部１００６と、フレームメモリ１００７と、表示部１００８と、記録部１００９とを備える。
　レンズ１００１は、カメラ１０００の撮影レンズである。このレンズ１００１は、被写体からの光を集光し、後述する撮像素子１００２に入射させて被写体を結像させる。
　撮像素子１００２は、レンズ１００１により集光された被写体からの光を撮像する半導体素子である。この撮像素子１００２は、照射された光に応じたアナログの画像信号を生成し、デジタルの画像信号に変換して出力する。
　撮像制御部１００３は、撮像素子１００２における撮像を制御するものである。この撮像制御部１００３は、制御信号を生成して撮像素子１００２に対して出力することにより、撮像素子１００２の制御を行う。また、撮像制御部１００３は、撮像素子１００２から出力された画像信号に基づいてカメラ１０００におけるオートフォーカスを行うことができる。ここでオートフォーカスとは、レンズ１００１の焦点位置を検出して、自動的に調整するシステムである。このオートフォーカスとして、撮像素子１００２に配置された位相差画素により像面位相差を検出して焦点位置を検出する方式（像面位相差オートフォーカス）を使用することができる。また、画像のコントラストが最も高くなる位置を焦点位置として検出する方式（コントラストオートフォーカス）を適用することもできる。撮像制御部１００３は、検出した焦点位置に基づいてレンズ駆動部１００４を介してレンズ１００１の位置を調整し、オートフォーカスを行う。なお、撮像制御部１００３は、例えば、ファームウェアを搭載したＤＳＰ（Digital Signal Processor）により構成することができる。
　レンズ駆動部１００４は、撮像制御部１００３の制御に基づいて、レンズ１００１を駆動するものである。このレンズ駆動部１００４は、内蔵するモータを使用してレンズ１００１の位置を変更することによりレンズ１００１を駆動することができる。
　画像処理部１００５は、撮像素子１００２により生成された画像信号を処理するものである。この処理には、例えば、画素毎の赤色、緑色および青色に対応する画像信号のうち不足する色の画像信号を生成するデモザイク、画像信号のノイズを除去するノイズリダクションおよび画像信号の符号化等が該当する。画像処理部１００５は、例えば、ファームウェアを搭載したマイコンにより構成することができる。
　操作入力部１００６は、カメラ１０００の使用者からの操作入力を受け付けるものである。この操作入力部１００６には、例えば、押しボタンやタッチパネルを使用することができる。操作入力部１００６により受け付けられた操作入力は、撮像制御部１００３や画像処理部１００５に伝達される。その後、操作入力に応じた処理、例えば、被写体の撮像等の処理が起動される。
　フレームメモリ１００７は、１画面分の画像信号であるフレームを記憶するメモリである。このフレームメモリ１００７は、画像処理部１００５により制御され、画像処理の過程におけるフレームの保持を行う。
　表示部１００８は、画像処理部１００５により処理された画像を表示するものである。この表示部１００８には、例えば、液晶パネルを使用することができる。
　記録部１００９は、画像処理部１００５により処理された画像を記録するものである。この記録部１００９には、例えば、メモリカードやハードディスクを使用することができる。
　以上、本発明が適用され得るカメラについて説明した。本技術は以上において説明した構成のうち、撮像素子１００２に適用され得る。具体的には、図１において説明した撮像素子１は、撮像素子１００２に適用することができる。撮像素子１００２に撮像素子１を適用することにより、撮像素子１の位相差画素３００を使用したオートフォーカスを行うことができる。
なお、ここでは、一例としてカメラについて説明したが、本発明に係る技術は、その他、例えば監視装置等に適用されてもよい。
　最後に、上述した各実施の形態の説明は本開示の一例であり、本開示は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）入射光に応じて光電変換を行う画素と、隣接して配置されて位相差を検出する前記画素である複数の位相差画素と、前記位相差画素に隣接する前記画素である位相差画素隣接画素とが２次元に配置される画素アレイ部と、
　前記画素毎に配置されて前記入射光を前記画素に個別に集光する個別オンチップレンズと、
　前記複数の位相差画素に共通に配置されて前記入射光を共通に集光する共通オンチップレンズと、
　前記位相差画素隣接画素毎に配置されて前記入射光を前記位相差画素隣接画素に個別に集光するとともに前記共通オンチップレンズの形状を調整するために前記個別オンチップレンズとは異なるサイズに構成される隣接オンチップレンズと
を具備する撮像素子。
（２）前記隣接オンチップレンズは、前記個別オンチップレンズより大きなサイズに構成される前記（１）に記載の撮像素子。
（３）前記隣接オンチップレンズは、前記個別オンチップレンズより大きな底部の幅に構成される前記（２）に記載の撮像素子。
（４）頂点において前記共通オンチップレンズに隣接する前記隣接オンチップレンズは、辺において前記共通オンチップレンズに隣接する前記隣接オンチップレンズより大きなサイズに構成される前記（２）に記載の撮像素子。
（５）前記個別オンチップレンズは、前記画素に対する位置が前記入射光の入射角度に応じて偏移して配置され、
　前記隣接オンチップレンズは、前記位相差画素隣接画素に対する位置が前記入射光の入射角度に応じて偏移して配置され、
　前記共通オンチップレンズは、前記位相差画素に対する位置が前記入射光の入射角度に応じて偏移して配置される
前記（１）から（４）の何れかに記載の撮像素子。
（６）前記画素アレイ部の周縁部に配置される前記共通オンチップレンズである周縁部共通オンチップレンズに隣接する隣接オンチップレンズである周縁部隣接オンチップレンズのうち、前記画素アレイ部の光学的中心に近接する前記周縁部隣接オンチップレンズと前記画素アレイ部の端部に近接する前記周縁部隣接オンチップレンズとは異なるサイズに構成される前記（５）に記載の撮像素子。
（７）前記周縁部隣接オンチップレンズのうち前記画素アレイ部の光学的中心に近接する前記周縁部隣接オンチップレンズは、前記周縁部共通オンチップレンズに対して対称に配置される前記画素アレイ部の端部に近接する前記周縁部隣接オンチップレンズより小さなサイズに構成される前記（６）に記載の撮像素子。
（８）前記周縁部共通オンチップレンズと前記画素アレイ部の光学的中心との間に配置される前記周縁部隣接オンチップレンズである周縁部近隣接オンチップレンズは、前記周縁部共通オンチップレンズに対して対称に配置される前記周縁部隣接オンチップレンズである周縁部遠隣接オンチップレンズより小さなサイズに構成される前記（６）に記載の撮像素子。
（９）前記周縁部近隣接オンチップレンズは、当該周縁部近隣接オンチップレンズに隣接する前記個別オンチップレンズより小さなサイズに構成される前記（８）に記載の撮像素子。
（１０）前記周縁部遠隣接オンチップレンズは、当該周縁部遠隣接オンチップレンズに隣接する前記個別オンチップレンズより大きなサイズに構成される前記（８）に記載の撮像素子。
（１１）前記隣接オンチップレンズは、前記共通オンチップレンズに隣接する領域の底部と前記個別オンチップレンズに隣接する領域の底部とが異なる高さに形成される前記（１）から（１０）の何れかに記載の撮像素子。
（１２）前記隣接オンチップレンズは、底面の形状が前記位相差画素隣接画素とは異なる形状に構成される前記（１）から（１１）の何れかに記載の撮像素子。
（１３）前記共通オンチップレンズは、２つの前記位相差画素に対して共通に前記入射光を集光する前記（１）から（１２）の何れかに記載の撮像素子。
（１４）前記共通オンチップレンズは、４つの前記位相差画素に対して共通に前記入射光を集光する前記（１）から（１２）の何れかに記載の撮像素子。
（１５）前記複数の位相差画素は、前記入射光を瞳分割して位相差を検出する前記（１）から（１４）の何れかに記載の撮像素子。
（１６）入射光に応じて光電変換を行う画素と、隣接して配置されて位相差を検出する前記画素である複数の位相差画素と、前記位相差画素に隣接する前記画素である位相差画素隣接画素とが２次元に配置される画素アレイ部を形成する工程と、
　前記画素毎に配置されて前記入射光を前記画素に個別に集光する個別オンチップレンズを形成する工程と、
　前記複数の位相差画素に共通に配置されて前記入射光を共通に集光する共通オンチップレンズを形成する工程と、
　前記位相差画素隣接画素毎に配置されて前記入射光を前記位相差画素隣接画素に個別に集光するとともに前記共通オンチップレンズの形状を調整するために前記個別オンチップレンズとは異なるサイズに構成される隣接オンチップレンズを形成する工程と
を具備する撮像素子の製造方法。
　１　撮像素子
　１０　画素アレイ部
　１００　画素
　１０１、３０１　端部
　１１０、１１２～１１４　オンチップレンズ
　１４１　カラーフィルタ
　１４２　遮光膜
　１５２　分離部
　１５４　分離領域
　１５５、４０６、４０７　隙間
　２００　位相差画素隣接画素
　２１０～２５９　隣接オンチップレンズ
　３００　位相差画素
　３１０、３２０、３３０、３４０、３５０　共通オンチップレンズ
　４０３～４０５　レジスト
　１００２　撮像素子
　１００５　画像処理部

Claims (16)

  1. 　入射光に応じて光電変換を行う画素と、隣接して配置されて位相差を検出する前記画素である複数の位相差画素と、前記位相差画素に隣接する前記画素である位相差画素隣接画素とが２次元に配置される画素アレイ部と、
    　前記画素毎に配置されて前記入射光を前記画素に個別に集光する個別オンチップレンズと、
    　前記複数の位相差画素に共通に配置されて前記入射光を共通に集光する共通オンチップレンズと、
    　前記位相差画素隣接画素毎に配置されて前記入射光を前記位相差画素隣接画素に個別に集光するとともに前記共通オンチップレンズの形状を調整するために前記個別オンチップレンズとは異なるサイズに構成される隣接オンチップレンズと
    を具備する撮像素子。
  2. 　前記隣接オンチップレンズは、前記個別オンチップレンズより大きなサイズに構成される請求項１記載の撮像素子。
  3. 　前記隣接オンチップレンズは、前記個別オンチップレンズより大きな底部の幅に構成される請求項２記載の撮像素子。
  4. 　頂点において前記共通オンチップレンズに隣接する前記隣接オンチップレンズは、辺において前記共通オンチップレンズに隣接する前記隣接オンチップレンズより大きなサイズに構成される請求項２記載の撮像素子。
  5. 　前記個別オンチップレンズは、前記画素に対する位置が前記入射光の入射角度に応じて偏移して配置され、
    　前記隣接オンチップレンズは、前記位相差画素隣接画素に対する位置が前記入射光の入射角度に応じて偏移して配置され、
    　前記共通オンチップレンズは、前記位相差画素に対する位置が前記入射光の入射角度に応じて偏移して配置される
    請求項１記載の撮像素子。
  6. 　前記画素アレイ部の周縁部に配置される前記共通オンチップレンズである周縁部共通オンチップレンズに隣接する隣接オンチップレンズである周縁部隣接オンチップレンズのうち、前記画素アレイ部の光学的中心に近接する前記周縁部隣接オンチップレンズと前記画素アレイ部の端部に近接する前記周縁部隣接オンチップレンズとは異なるサイズに構成される請求項５記載の撮像素子。
  7. 　前記周縁部隣接オンチップレンズのうち前記画素アレイ部の光学的中心に近接する前記周縁部隣接オンチップレンズは、前記周縁部共通オンチップレンズに対して対称に配置される前記画素アレイ部の端部に近接する前記周縁部隣接オンチップレンズより小さなサイズに構成される請求項６記載の撮像素子。
  8. 　前記周縁部共通オンチップレンズと前記画素アレイ部の光学的中心との間に配置される前記周縁部隣接オンチップレンズである周縁部近隣接オンチップレンズは、前記周縁部共通オンチップレンズに対して対称に配置される前記周縁部隣接オンチップレンズである周縁部遠隣接オンチップレンズより小さなサイズに構成される請求項６記載の撮像素子。
  9. 　前記周縁部近隣接オンチップレンズは、当該周縁部近隣接オンチップレンズに隣接する前記個別オンチップレンズより小さなサイズに構成される請求項８記載の撮像素子。
  10. 　前記周縁部遠隣接オンチップレンズは、当該周縁部遠隣接オンチップレンズに隣接する前記個別オンチップレンズより大きなサイズに構成される請求項８記載の撮像素子。
  11. 　前記隣接オンチップレンズは、前記共通オンチップレンズに隣接する領域の底部と前記個別オンチップレンズに隣接する領域の底部とが異なる高さに形成される請求項１記載の撮像素子。
  12. 　前記隣接オンチップレンズは、底面の形状が前記位相差画素隣接画素とは異なる形状に構成される請求項１記載の撮像素子。
  13. 　前記共通オンチップレンズは、２つの前記位相差画素に対して共通に前記入射光を集光する請求項１記載の撮像素子。
  14. 　前記共通オンチップレンズは、４つの前記位相差画素に対して共通に前記入射光を集光する請求項１記載の撮像素子。
  15. 　前記複数の位相差画素は、前記入射光を瞳分割して位相差を検出する請求項１記載の撮像素子。
  16. 　入射光に応じて光電変換を行う画素と、隣接して配置されて位相差を検出する前記画素である複数の位相差画素と、前記位相差画素に隣接する前記画素である位相差画素隣接画素とが２次元に配置される画素アレイ部を形成する工程と、
    　前記画素毎に配置されて前記入射光を前記画素に個別に集光する個別オンチップレンズを形成する工程と、
    　前記複数の位相差画素に共通に配置されて前記入射光を共通に集光する共通オンチップレンズを形成する工程と、
    　前記位相差画素隣接画素毎に配置されて前記入射光を前記位相差画素隣接画素に個別に集光するとともに前記共通オンチップレンズの形状を調整するために前記個別オンチップレンズとは異なるサイズに構成される隣接オンチップレンズを形成する工程と
    を具備する撮像素子の製造方法。
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