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WO2014157579A1 - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents

撮像素子および撮像装置 Download PDF

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WO2014157579A1
WO2014157579A1 PCT/JP2014/059018 JP2014059018W WO2014157579A1 WO 2014157579 A1 WO2014157579 A1 WO 2014157579A1 JP 2014059018 W JP2014059018 W JP 2014059018W WO 2014157579 A1 WO2014157579 A1 WO 2014157579A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pixel
light
film
light receiving
imaging device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/059018
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
剛志 柳田
齋藤　卓
小池　薫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Priority to KR1020157022345A priority patent/KR102210675B1/ko
Priority to KR1020217002663A priority patent/KR102350138B1/ko
Priority to JP2015508734A priority patent/JP6323448B2/ja
Priority to US14/778,738 priority patent/US9450005B2/en
Priority to CN201480013396.1A priority patent/CN105074928B/zh
Publication of WO2014157579A1 publication Critical patent/WO2014157579A1/ja
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Priority to US15/992,479 priority patent/US10192924B2/en
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    • H10F39/811—Interconnections

Definitions

  • This technology relates to an image sensor and an imaging device. Specifically, the present invention relates to an imaging element having a focus detection function and an imaging apparatus including the imaging element.
  • a semiconductor imaging device including an imaging element (solid-state imaging element) having a focus detection function by a phase difference detection method
  • the phase difference detection method performs focus detection by a pupil division method using a two-dimensional sensor in which an on-chip lens is provided in each pixel of the sensor.
  • Patent Document 1 discloses an imaging apparatus that improves both pupil division performance and sensitivity by providing an element isolation layer made of a non-transparent conductive material on the back surface of a silicon substrate on the light incident side.
  • Patent Document 2 discloses an imaging apparatus in which the height of the on-chip lens is changed for each imaging pixel and focus detection pixel to adjust the condensing position in each pixel.
  • an optical waveguide is provided between the photoelectric conversion unit of the imaging pixel and the on-chip lens, thereby satisfying the light receiving characteristics necessary for the imaging pixel and the focus detection pixel with the same lens shape.
  • the cost and manufacturing process may increase.
  • a back-illuminated imaging device that receives light from the back surface of a silicon substrate, it is preferable to reduce the thickness of the light-receiving member in order to suppress color mixing (in this case, the incident light is condensed).
  • the position is on the silicon substrate side. For this reason, sufficient autofocus characteristics (AF characteristics) cannot be obtained in the focus detection pixels.
  • an imaging device and an imaging apparatus that can achieve both the pixel characteristics of the imaging pixels and the AF characteristics of the image plane phase difference pixels with a simple configuration.
  • An imaging device includes a light receiving unit including a photoelectric conversion element and a light collecting unit that collects incident light toward the light receiving unit, and the first pixel and the first pixel adjacent to each other.
  • the first pixel and the second pixel have a step portion on the light receiving surface of the light receiving portion, and at least a part of the wall surface of the step portion is covered with the first light shielding portion.
  • the condensing unit may include a lens as an optical functional layer, and the lens of the first pixel and the second pixel may have the same shape.
  • the first lens and the second pixel can have the lens facing each light receiving portion.
  • the wall surface of the step portion can be vertical.
  • the second pixel may have a second light shielding part that shields a part of the light receiving surface between the light receiving part and the light collecting part.
  • the first pixel and the second pixel may have a third light shielding portion between adjacent pixels.
  • the first light-shielding portion, the second light-shielding portion, and the third light-shielding portion can be made of the same material.
  • the incident light in the first pixel can be condensed near the light receiving surface of the light receiving unit.
  • the incident light in the second pixel can be condensed at the same depth position as the second light shielding portion.
  • the stepped portion can be embedded with an organic film.
  • the material of the organic film can be polyimide resin, acrylic resin, styrene resin, or epoxy resin.
  • the first pixel and the second pixel may have a fixed charge film between the light receiving unit and the light collecting unit.
  • the first pixel and the second pixel may have a groove between adjacent pixels, and the groove may be provided with the fixed charge film along a wall surface and a bottom surface.
  • the insulating material can be embedded in the groove.
  • the insulating material and the first light shielding part, the second light shielding part, or the third light shielding part can be embedded in the groove.
  • a drive unit including a wiring layer is provided between the light collecting unit and the light receiving unit, and the wiring layer serves as the first light shielding unit, the second light shielding unit, and the third light shielding unit. be able to.
  • the condensing unit may include a red, green, blue, or white color filter, and the condensing unit of the second pixel may include a green or white color filter.
  • An inner lens can be provided in the stepped portion.
  • the inner lens may be an inner lens having a convex structure on the upper side or the lower side, or may be a rectangular inner lens.
  • An imaging device includes an imaging element, and each of the imaging elements includes a light receiving unit including a photoelectric conversion element and a light collecting unit that collects incident light toward the light receiving unit. And a first pixel and a second pixel adjacent to each other, wherein the first pixel and the second pixel have a stepped portion on a light receiving surface of the light receiving portion, and at least a part of the wall surface of the stepped portion is a first portion. 1 It is covered with a light shielding part.
  • An imaging element includes a light receiving unit including a photoelectric conversion element and a light collecting unit that collects incident light toward the light receiving unit, and includes a first pixel and a second pixel adjacent to each other.
  • the first pixel and the second pixel have a stepped portion on the light receiving surface of the light receiving portion, and at least a part of the side wall of the stepped portion is covered with the first light shielding portion.
  • the imaging device includes the imaging device of the present technology.
  • the present technology it is possible to collect incident light at positions suitable for the imaging pixel and the image plane phase difference pixel while reducing oblique incident light from adjacent pixels.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a peripheral circuit configuration of a light receiving unit illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 1 It is a cross-sectional schematic diagram showing the image sensor as a comparative example, and incident light. It is a characteristic view showing the relationship between the incident angle and light reception efficiency in the image sensor shown to FIG. 7A.
  • FIG. 7A It is a cross-sectional schematic diagram showing the image sensor shown in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an image sensor according to Modification Example 1.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an image sensor according to Modification 2.
  • FIG. It is sectional drawing showing an example of the image sensor which concerns on 2nd Embodiment of this indication. It is a sectional view showing other examples of an image sensor concerning a 2nd embodiment of this indication. It is a sectional view showing other examples of an image sensor concerning a 2nd embodiment of this indication. It is sectional drawing showing an example of the image sensor which concerns on 3rd Embodiment of this indication.
  • FIG. 12 is a functional block diagram illustrating an overall configuration according to application example 1 (imaging device).
  • FIG. It is a functional block diagram showing the whole structure concerning the application example 2 (capsule type endoscope camera). It is a functional block diagram showing the whole structure which concerns on the other example (insertion type
  • First Embodiment Back-illuminated image sensor; an example in which a step portion is provided between the first pixel and the second pixel, and a first light shielding portion is provided on the side wall of the step portion
  • Modification 1 (example in which grooves are provided between pixels and the grooves are embedded with an insulating material) 3.
  • Modification 2 (example in which a groove is provided between pixels and the groove is embedded with an insulating material and a light shielding portion) 4).
  • Second Embodiment Surface Irradiation Type Image Sensor; Example in which First Light Shielding Part is Formed by Wiring Layer
  • Second Embodiment Surface Irradiation Type Image Sensor; Example in which First Light Shielding Part is Formed by Wiring Layer
  • Third Embodiment Back-illuminated image sensor; an example in which a step portion is provided between the first pixel and the second pixel, a first light shielding portion is provided on the side wall of the step portion, and an inner lens is further provided ( 6).
  • Application example application example to electronic equipment
  • FIG. 1 illustrates a cross-sectional configuration of an image sensor (image sensor 1A) according to a first embodiment of the present disclosure.
  • the image sensor 1A is, for example, a back-illuminated (back-side light-receiving) solid-state imaging device (CCD (Charge Coupled Device Image Sensor), CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor)), and a plurality of images are provided on the substrate 21 (see FIG. 3).
  • CCD Charge Coupled Device Image Sensor
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • FIG. 1 shows a cross-sectional configuration taken along the line II shown in FIG.
  • the pixel 2 includes an imaging pixel 2A (first pixel) and an image plane phase difference pixel 2B (second pixel).
  • a stepped portion 20A is provided on the light receiving surface 20S of the adjacent imaging pixel 2A and image plane phase difference pixel 2B, and the side wall 20B of the stepped portion 20A is formed by the light shielding film 14A (first light shielding film). ).
  • FIG. 3 shows a detailed cross-sectional configuration of the pixel 2 (the imaging pixel 2A and the image plane phase difference pixel 2B).
  • Each of the imaging pixel 2A and the image plane phase difference pixel 2B includes a light receiving unit 20 including a photoelectric conversion element (photodiode 23) and a light collecting unit 10 that collects incident light toward the light receiving unit 20.
  • the imaging pixel 2 ⁇ / b> A generates a signal for image generation by photoelectrically converting the subject image formed by the photographing lens in the photodiode 23.
  • the image plane phase difference pixel 2B divides the pupil region of the photographing lens and photoelectrically converts the subject image from the divided pupil region to generate a phase difference detection signal.
  • the image plane phase difference pixels 2B are discretely arranged between the imaging pixels 2A as shown in FIG. Note that the image plane phase difference pixels 2B are not necessarily arranged independently as shown in FIG. 2, for example, as shown in FIG. 4, in the pixel portion 200 in a line shape like P1 to P7. You may arrange in parallel.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional configuration of the image sensor 1B along the line II-II shown in FIG. 4 when a plurality of image plane phase difference pixels 2B are arranged in a line.
  • the stepped portion 20A is formed on the light receiving surface 20S of the light receiving portion 20 of the image pickup pixel 2A and the image plane phase difference pixel 2B which are arranged adjacent to each other. That is, the light receiving surface 20S of the image plane phase difference pixel 2B is formed at a position one step lower than the imaging pixel 2A with respect to the exit surface 11S of the on-chip lens 11.
  • the height h of the stepped portion 20A depends on the curvature of the on-chip lens 11, it is preferably 0.05 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less, and more preferably 0.3 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less.
  • the side wall 20B of the stepped portion 20A is covered with a light shielding film 14 (light shielding film 14A) described later in order to prevent crosstalk of obliquely incident light between the adjacent imaging pixel 2A and image plane phase difference pixel 2B.
  • the light shielding film 14A is preferably provided on the entire surface of the side wall 20B of the stepped portion 20A, but the crosstalk of the oblique incident light can be reduced by covering at least a part of the side wall 20B.
  • the condensing part 10 is provided on the light-receiving surface 20S of the light-receiving part 20, and has an on-chip lens 11 disposed opposite to each pixel 2 as an optical functional layer on the light incident side. ing.
  • a color filter 12, a planarizing film 13, and a light shielding film 14 are provided between the on-chip lens 11 and the light receiving unit 20 in order from the on-chip lens 11 side.
  • an insulating film 15 is provided on the light receiving unit 20 side of the planarizing film 13 and the light shielding film 14.
  • the on-chip lens 11 has a function of condensing light toward the light receiving unit 20 (specifically, the photodiode 23 of the light receiving unit 20).
  • the lens diameter of the on-chip lens 11 is set to a value corresponding to the size of the pixel 2 and is, for example, 0.9 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the refractive index of the on-chip lens 11 is, for example, 1.1 to 1.8.
  • the lens is formed using, for example, an organic resin material.
  • the on-chip lenses 11 respectively provided in the imaging pixel 2A and the image plane phase difference pixel 2B have the same shape.
  • the same means the same material manufactured through the same process, and does not exclude variations due to various conditions during manufacturing.
  • the color filter 12 is, for example, one of a red (R) filter, a green (G) filter, a blue (B) filter, and a white filter (W), and is provided for each pixel 2, for example.
  • These color filters 12 are provided in a regular color arrangement (for example, a Bayer arrangement). By providing such a color filter 12, the image sensor 1 can obtain light reception data of a color corresponding to the color arrangement.
  • the color arrangement of the color filter 12 in the image plane phase difference pixel 2B is not particularly limited, but a green (G) filter or a white (W) filter is used so that the autofocus (AF) function can be used even in a dark place with a small amount of light. It is preferable. However, when a green (G) filter or a white (W) filter is assigned to the image plane phase difference pixel 2B, the photodiode 23 of the image plane phase difference pixel 2B is likely to be saturated in a bright place with a large amount of light. In this case, the overflow barrier of the light receiving unit 20 may be closed.
  • the planarizing film 13 embeds a recess provided by the step portion 20A and planarizes the light receiving surface 20S of the light receiving unit 20.
  • a material of the planarizing film 13 an inorganic material and an organic material can be used.
  • the inorganic material include an insulating film material, specifically, a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon nitride film (SiN), and a silicon oxynitride film (SiON).
  • the planarizing film 13 is composed of a single layer film or a laminated film made of any of the above.
  • the film thickness of the planarizing film 13 (film thickness in the imaging pixel 2A) is preferably set to, for example, 50 ⁇ m or more and 500 ⁇ m.
  • the organic film formed of the organic material has high adhesiveness, when the planarizing film 13 has a laminated structure of an inorganic film and an organic film, the color filter 12 side is made an organic film so that the color filter 12 Further, the occurrence of peeling of the on-chip lens 11 can be suppressed.
  • the light shielding film 14 is provided between the light shielding film 14A (second light shielding film) for dividing the pupil in the image plane phase difference pixel 2B and the adjacent pixels, in addition to the light shielding film 14A covering the side wall 20B of the stepped portion 20A as described above.
  • the light shielding film 14C (third light shielding film) is formed.
  • the light shielding film 14 (especially, the light shielding films 14A and 14C) suppresses color mixture due to crosstalk of obliquely incident light between adjacent pixels, and is provided in a lattice shape so as to surround each pixel 2 as shown in FIG. It has been.
  • the light shielding film 14 has a structure in which an opening 14 a is provided on the optical path of the on-chip lens 11.
  • the opening 14a in the image plane phase difference pixel 2B is provided at a position that is biased (eccentric) to one side of a light receiving region R described later of the pixel 2.
  • the light shielding film 14 is made of, for example, tungsten (W), aluminum (Al), or an alloy of Al and copper (Cu), and has a film thickness of, for example, 100 nm to 800 nm.
  • the light shielding film 14 can be formed, for example, by sputtering.
  • the light shielding film 14C provided between the adjacent imaging pixel 2A and the image plane phase difference pixel 2B and the light shielding provided on the side wall 20B of the step portion 20A.
  • the film 14A and the pupil dividing light-shielding film 14B can be provided continuously in the same material and in the same process.
  • the insulating film 15 is for preventing damage to the Si substrate 21 when the light shielding film 14 is processed, and is provided along the shape of the light receiving portion 20.
  • Examples of the material of the insulating film 15 include a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon nitride film (SiN), and a silicon oxynitride film (SiON).
  • the film thickness of the insulating film 15 is, for example, not less than 10 nm and not more than 1000 nm.
  • the light receiving unit 20 includes a wiring layer 22 including transistors and metal wirings on the surface (opposite to the light receiving surface 20S) of a silicon (Si) substrate 21, and a photodiode 23 embedded in the Si substrate 21.
  • the fixed charge film 24 is provided on the back surface (light receiving surface side) of the Si substrate 21. P-type impurities can be formed by ion implantation at the back surface interface of the Si substrate 21 and pinned. However, a negative fixed charge film 24 is formed and an inversion layer (not shown) is formed in the vicinity of the back surface of the Si substrate 21. ) May be formed.
  • the photodiode 23 is, for example, an n-type semiconductor region formed in the thickness direction of the Si substrate 21, and is a pn junction type photodiode including a p-type semiconductor region provided in the vicinity of the front surface and the back surface of the Si substrate 21. .
  • the n-type semiconductor region in which the photodiode 23 is formed is referred to as a photoelectric conversion region R.
  • the p-type semiconductor region facing the front and back surfaces of the Si substrate 21 also serves as a hole charge accumulation region for dark current suppression.
  • the Si substrate 21 also has a p-type semiconductor region between each pixel 2, and each pixel 2 is separated by this p-type semiconductor region.
  • the photodiode 23 is likely to be saturated.
  • the potential barrier may be closed so as to increase saturation by increasing the impurity concentration of the overflow path (here, the concentration of p-type impurity).
  • the fixed charge film 24 is provided between the light collecting unit 10 (specifically, the insulating film 15) and the Si substrate 21 in order to fix the electric charge at the interface between the light collecting unit 10 and the light receiving unit 20.
  • a high refractive index material having a negative charge can be used as the material of the fixed charge film 24 .
  • hafnium oxide (HfO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) film, Tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) or titanium oxide (TiO 2 ) can be used.
  • Examples of the method for forming the fixed charge film 24 include chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD (Chemical Vapor Deposition)), sputtering, atomic layer deposition (hereinafter referred to as ALD (Atomic Layer Deposition)). Can be mentioned. If the ALD method is used, the interface state is reduced during film formation.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • the SiO 2 film can be simultaneously formed to a thickness of about 1 nm.
  • materials other than the above lanthanum oxide (La 2 O 3 ), praseodymium oxide (Pr 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), promethium oxide (Pm 2 O 3) ) And the like.
  • the above materials include samarium oxide (Sm 2 O 3 ), europium oxide (Eu 2 O 3 ), gadolinium oxide ((Gd 2 O 3 ), terbium oxide (Tb 2 O 3 ), dysprosium oxide (Dy 2 O 3 ) and the like.
  • the film having a negative fixed charge can be formed using a hafnium nitride film, an aluminum nitride film, a hafnium oxynitride film, or an aluminum oxynitride film. .
  • the film thickness is, for example, 4 nm or more and 100 nm or less.
  • FIG. 6 is a functional block diagram showing the peripheral circuit configuration of the pixel unit 200 of the light receiving unit 20.
  • the light receiving unit 20 includes a vertical (V) selection circuit 206, an S / H (sample / hold) / CDS (Correlated Sampling) circuit 207, a horizontal (H) selection circuit 208, and a timing generator (TG) 209. , An AGC (Automatic Gain Control) circuit 210, an A / D conversion circuit 211, and a digital amplifier 212, which are mounted on the same Si substrate (chip) 21.
  • V vertical
  • S / H sample / hold
  • CDS Correlated Sampling
  • H horizontal
  • TG timing generator
  • Such an image sensor 1A (and 1B) can be manufactured as follows, for example.
  • ions are implanted into the Si substrate 21 to provide a conductive impurity semiconductor layer, and a photodiode 23 is formed.
  • the Si substrate 21 is polished to form the light receiving surface 20S.
  • a stepped portion 20A is formed at a predetermined position in a region (pixel portion 200) where the pixel 2 is formed on the back surface (light receiving surface 20S) of the Si substrate 21 by using, for example, dry etching.
  • the side wall 20B of the stepped portion 20A is formed perpendicular to the plane direction of the Si substrate 21, but it is not necessarily perpendicular, and has an inclination as in the case where it is formed using, for example, wet etching. It may be.
  • a wiring layer 22 having a multilayer wiring structure is formed on the surface (front surface) opposite to the light receiving surface 20S of the Si substrate 21.
  • a fixed charge film 24 is formed on the back surface of the Si substrate 21 by depositing a HfO 2 film, for example, by 60 nm, for example, by sputtering.
  • the insulating film 15 and the light shielding film 14 are sequentially formed on the fixed charge film 24 by using, for example, the CVD method and the sputtering method.
  • the Bayer array color filter 12 and the on-chip lens 11 are sequentially formed. In this way, the image sensor 1A can be obtained.
  • the back-illuminated image sensor 1A (or 1B) as in the present embodiment has a laminated film on the light incident side (condenser 10) (in order to suppress color mixing between adjacent pixels). For example, it is preferable to reduce the thickness of the color filter 12 and the planarizing film 13).
  • the highest pixel characteristics can be obtained by aligning the condensing point of the incident light to the photodiode 23, whereas in the image plane phase difference pixel 2B, the incident light is collected on the light shielding film 14B for pupil division.
  • the highest AF characteristics can be obtained by matching the light spots.
  • FIG. 7A schematically shows a cross-sectional configuration of an image sensor 100 as a comparative example of the present disclosure and incident light incident on a pixel 102 constituting the image sensor 100.
  • the stacked film (color filter 112 and flattening film 113) of the light collecting unit 110 is reduced in height, and each pixel 102 has an on-chip lens 111 having the same shape.
  • the light receiving surface 120S of the surface phase difference pixel 102B is provided on the same plane.
  • the condensing position of the light emitted from the on-chip lens 111 becomes deeper and closer to the Si substrate 121.
  • the imaging pixel 102 ⁇ / b> A having the wide opening 114 a due to the light shielding film 114, almost all the light flux of the incident light transmitted through the on-chip lens 111 is irradiated to the photodiode 123.
  • the image plane phase difference pixel 102B having the opening 114a decentered by pupil division, a part of the light beam is blocked by the light shielding film 114 and is not irradiated to the photodiode 123.
  • the incident angle characteristics in the image plane phase difference pixel 102B are shown in FIG. 7B.
  • FIG. 8A schematically shows a cross-sectional configuration of the image sensor 1B according to the present embodiment and incident light incident on the pixels 2A and 2B.
  • the stepped portion 20A is provided between the adjacent imaging pixel 2A and the image plane phase difference pixel 2B, and the light receiving surface 20S of the image plane phase difference pixel 2B is arranged from the light receiving surface 20S of the imaging pixel 2A. Is also located one step lower.
  • the incident light in the imaging pixel 2A is designed to be condensed in the vicinity of the light receiving surface 20S, and the incident light in the image plane phase difference pixel 2B is condensed at the same depth position as the pupil division light shielding film 14B.
  • the image plane phase difference pixel 2 ⁇ / b> B as well as the imaging pixel 2 ⁇ / b> A, almost all the light flux of the incident light transmitted through the on-chip lens 11 is irradiated to the photodiode 23.
  • the incident angle characteristics in the image plane phase difference pixel 2B are shown in FIG. 8B.
  • the horizontal axis indicates the incident angle
  • the vertical axis indicates the light receiving efficiency. Comparing the characteristic diagrams of FIGS. 7A and 8B, the image plane phase difference pixel 2B in which the light receiving surface 20S is arranged at a position deeper than the imaging pixel 2A has higher light receiving efficiency. In other words, the characteristics of the pupil intensity distribution are higher. Become sharp. That is, the image plane phase difference pixel 2B of the image sensor 1 according to the present embodiment performs phase difference detection more accurately than the image plane phase difference pixel 102B of the image sensor 100 which is the comparative example. Can be generated.
  • the present embodiment by providing the light shielding film 14A on the side wall 20B of the stepped portion 20A, color mixing due to crosstalk of oblique incident light between adjacent pixels is suppressed.
  • the step portion 20A is provided in the light receiving portion 20 of the adjacent imaging pixel 2A and image plane phase difference pixel 2B having the light collecting portion 10 and the light receiving portion 20, and the step portion 20A
  • the side wall 20B was covered with the light shielding film 14A.
  • FIG. 9 illustrates a cross-sectional configuration of an image sensor (image sensor 1C) according to the first modification. Similar to the image sensor 1A (and 1B) of the first embodiment, the image sensor 1C is a back-illuminated solid-state imaging device, and has a structure in which a plurality of pixels 2 are two-dimensionally arranged.
  • Each pixel 2 includes an imaging pixel 2A and an image plane phase difference pixel 2B, and the light receiving surface 20S of the light receiving unit 20 of the adjacent imaging pixel 2A and the image plane phase difference pixel 2B has the above-described embodiment. Similarly, a step portion 20A is provided. However, in the image sensor 1C in this modification, the groove 21A is provided between the adjacent pixels 2 on the light receiving surface 20S side of the light receiving unit 20 regardless of the imaging pixel 2A and the image plane phase difference pixel 2B. This is different from the first embodiment.
  • the groove 21A provided in the light receiving unit 20 of this modification separates each pixel 2 on the light receiving surface 20S side.
  • the groove 21A is provided in the Si substrate 21 of the light receiving unit 20, and the depth (D) of the groove 21A provided between the adjacent image plane phase difference pixels 2B is, for example, 0.1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • a fixed charge film 24 formed continuously from the surface of the Si substrate 21 is provided on the wall surface and bottom surface of the groove 21A.
  • An insulating film 15 is embedded in the groove 21 ⁇ / b> A covered with the fixed charge film 24.
  • the grooves 21A are provided between the pixels 2 and the insulating material for forming the fixed charge film 24 and the insulating film 15 is embedded in the grooves 21A. Color mixing due to crosstalk can be further reduced. In addition, there is an effect of preventing charge overflow to the photodiode 23 of the adjacent pixel due to saturation.
  • FIG. 10 illustrates a cross-sectional configuration of an image sensor (image sensor 1D) according to Modification 2.
  • the image sensor 1D is a back-illuminated solid-state imaging device, and has a structure in which a plurality of pixels 2 are two-dimensionally arranged.
  • the image sensor 1D in the present modification has a groove on the light receiving surface 20S side of the light receiving unit 20 between the adjacent pixels 2 regardless of the imaging pixel 2A and the image plane phase difference pixel 2B.
  • 21A is different from Modification 1 in that the light shielding film 14 is embedded in the groove 21A in addition to the fixed charge film 24 and the insulating film 15.
  • the fixed charge film 24 and the insulating film 15 provided on the Si substrate 21 are continuously formed along the wall surface and bottom surface of the groove 21A.
  • the light shielding film 14 provided between the pixels 2 (specifically, the light shielding film 14C between the adjacent imaging pixels (2A-2A)).
  • a light shielding film 14A is embedded between the imaging pixel and the image plane phase difference pixel (2A-SB), and a light shielding film 14B is embedded in the image plane phase difference pixel (2B-2B).
  • the light shielding film 14 is embedded in the groove 21A provided between the pixels 2 in addition to the fixed charge film 24 and the insulating film 15. Thereby, crosstalk of obliquely incident light between adjacent pixels can be further reduced as compared with the first modification.
  • FIG. 11 illustrates an example of a cross-sectional configuration of an image sensor (image sensor 1E) according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the image sensor 1E is, for example, a surface irradiation type (surface light receiving type) solid-state imaging device, and a plurality of pixels 2 are two-dimensionally arranged.
  • the pixel 2 includes an image pickup pixel 2A and an image plane phase difference pixel 2B. Similar to the first embodiment and the first and second modifications, the image pickup pixel 2A and the image plane phase difference pixel 2B are adjacent to each other. A step portion 20A is provided on the light receiving surface 20S. However, since the image sensor 1E of the present embodiment is a surface irradiation type, a wiring layer 22 is provided between the light collecting unit 10 and the Si substrate 21 constituting the light receiving unit 20, and this wiring layer 22 is provided.
  • the metal film 22 ⁇ / b> B that constitutes also serves as the light shielding film 14 in the first embodiment and the like.
  • the wiring layer 22 provided on the surface of the Si substrate 21 opposite to the surface on which the light collecting portion 10 is provided is the light collecting portion 10.
  • the metal film 22 ⁇ / b> B constituting the wiring layer 22 is used as the light shielding film 14.
  • the light shielding film 14 and the insulating film 15 described in the first embodiment and the like are omitted, and the light condensing unit 10 in the present embodiment is composed of an on-chip lens 11 and a color filter 12. Further, the fixed charge film 24 is also omitted.
  • the step portion 20A formed in the light receiving portion 20 is provided on the light collecting portion 10 side of the Si substrate 21 having the photodiode 23, and the Si substrate on which the step portion 20A is provided.
  • the surface of 21 is defined as a light receiving surface 20S.
  • the wiring layer 22 is provided between the light collecting unit 10 and the Si substrate 21 and, for example, two layers (22B 1 , 22B 2 ; (FIG. 11)) or 3 of metal films 22B are interposed between the interlayer insulating films 22A. It has a multilayer wiring structure composed of layers or more (22B 1 , 22B 2 , 22B 3 ,).
  • the metal film 22B is a metal wiring of a transistor or a peripheral circuit. In a general surface irradiation type image sensor, the aperture ratio of a pixel is ensured and a light beam emitted from an optical functional layer such as an on-chip lens is shielded. It is provided between each pixel so that it does not.
  • the metal film 22B1 provided closest to the Si substrate 21 is used as the light shielding film.
  • Interlayer insulating film 22A is provided between the metal film 22B 1 and the metal film 22B 2 (22A 2), between the Si substrate 21 and the metal film 22B1 (22A 1) and the metal film 22B2 and a condensing section 10 (specifically Is provided between the color filter 12) (22A 3 ) and flattens the recess of the Si substrate 21 formed by the stepped portion 20A.
  • an inorganic material is used as the material of the interlayer insulating film 22A.
  • a silicon oxide film (SiO), a silicon nitride film (SiN), a silicon oxynitride film (SiON), a hafnium oxide film (HfO) is used.
  • the film thickness of the interlayer insulating film 22A, specifically, the film thickness in the imaging pixel 2A is, for example, 100 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the metal film 22B (22B 1 , 22B 2 ) is an electrode that constitutes a driving transistor corresponding to each pixel 2, for example, and the material thereof is, for example, aluminum (Al), chromium (Cr), gold (Au) , Platinum (Pt), nickel (Ni), copper (Cu), tungsten (W), silver (Ag), or other elemental elements or alloys.
  • the metal film 22B generally secures the aperture ratio of the pixels 2 and prevents the light emitted from the optical function layer such as the on-chip lens 11 from being shielded between the pixels 2.
  • Each size is appropriate.
  • the metal film 22B 1 formed on the Si substrate 21 side also functions of the light shielding film 14, the interlayer insulating film 22A 1 formed by the step portion 20A, as shown FIG. 11 It is formed so as to cover the wall surface 22C along the step.
  • the metal film 22B 1 provided between the image plane phase difference pixel 2B is expanded to a predetermined position of the light receiving region R of the image plane phase difference pixel 2B to serve as the function of the light shielding film 14B for pupil division It is formed.
  • the metal film 22B 1 provided between the imaging pixels 2A, between the imaging pixel 2A and the image plane phase difference pixel 2B, and on the side where the pupil division light shielding film for the adjacent image plane phase difference pixel 2B is not formed is also provided. Each is formed in a predetermined size so as to function as the light shielding film 14C.
  • the formation positions in the stacking direction of the metal film 22B 1 of each layer of the light-shielding film 14, in particular, the formation position of a metal film B 1 as the light-shielding film 14B between the image plane phase difference pixel 2B is the image plane phase difference pixel 2B It is preferable to form such that the incident light transmitted through the on-chip lens 11 is at a depth position where the incident light is collected, that is, substantially the same position as the surface of the Si substrate 21 in the imaging pixel 2A.
  • Forming position of the metal film 22B 1 on the image plane phase difference pixel 2B is higher than the condensing position of the incident light, part of the light beam of the incident light is lowered AF characteristics is shielded by the metal film 22B 1 It will be. Forming position of the metal film 22B 1 on the image plane phase difference pixel 2B is also lower than the condensing position of the incident light.
  • Such a wiring layer 22 is formed using, for example, the following manufacturing method.
  • a Si substrate 21 having the step portion 20A is provided, for example, by a CVD method, for example, after forming the SiO 2 film, an interlayer insulating film 22A 1 etching or by polishing.
  • the interlayer insulating film 22A together with a step corresponding to the step portion 20A provided between the imaging pixel 2A and the image plane phase difference pixel 2B, the height of the SiO 2 film on the image plane phase difference pixel 2B Is about the same as the Si substrate 21.
  • the interlayer insulating film 22A for example, by a sputtering method or a vacuum evaporation method, for example, after forming the A1 film, patterning is performed using photolithography and etching, the metal film which also serves as a light shielding film 14 to form a 22B 1.
  • the metal film which also serves as a light shielding film 14 to form a 22B 1.
  • a metal film 22B 1 is not limited thereto, but may be formed for example by plating.
  • Figure 12 is one in which a metal film 22B 1, showing the cross-sectional configuration of an image sensor 1F formed by plating.
  • the metal film 22B1 of the wiring layer 22 of the present embodiment is formed by using a plating method, the thickness of the metal film 22B1 on the image plane phase difference pixel 2B is increased as shown in FIG. Have
  • the metal film 22B has been described with the wiring layer 22 having a two-layer structure, the present invention is not limited to this, and a multilayer wiring structure having three or more layers may be used.
  • FIG. 13 illustrates another example of the image sensor (image sensor 1G) in the present embodiment.
  • the metal film 22B of the wiring layer 22 has a three-layer structure (22B 1 , 22B 2 , 22B 3 ), and the light shielding films 14A and 14C that cover the step portion 20A of the first embodiment and the like. Are formed separately from different layers of metal films 22B 1 and 22B 2 .
  • Such a wiring layer 22 is formed using, for example, the following manufacturing method.
  • a Si substrate 21 having the step portion 20A is provided, for example, by a CVD method, for example, after forming the SiO 2 film, an interlayer insulating film 22A 1 etching or by polishing.
  • an interlayer insulating film 22A 1 etching or by polishing.
  • a predetermined position on the interlayer insulating film 22A for example, by a sputtering method or a vacuum evaporation method, for example, after forming an Al film and patterned using photolithography and etching, the light shielding film 14 A metal film 22B1 is also formed.
  • the position corresponding to the light shielding film 14A covering the side wall 20B of the stepped portion 20A and the position corresponding to the pupil dividing light shielding film 14B and the normal light shielding film 14C between the adjacent image plane phase difference pixels 2B. forming a metal film 22B 1 to.
  • a metal film 22B 1 to form an interlayer insulating film 22A 2 on the interlayer insulating film 22A 1 and the metal film 22B 1, to form a metal film 22B 2 into a predetermined shape by using a similar method.
  • the wiring layer 22 is completed.
  • the light shielding film 14 in the form like the first embodiment as described above it is formed by two layers of metal film 22B 1 and the metal film 22B 2 provided on different layers .
  • Metal film 22B 1 corresponding to the light shielding film 14A covering the side wall 20B of the order step portion 20A has a cut shape to the metal film 22B 2 which also serves as a light shielding film 14C provided on an imaging pixel 2A .
  • the light shielding film 14 in the form like the first embodiment of the first layer is formed of a metal film 22B 1 is Since the light shielding films 14A and 14C in the step portion 20A are continuously formed, high light shielding performance can be obtained.
  • a metal film 22B 1 and the metal film 22B 2 of the light-shielding film 14 as shown in FIG. 13 two layers, each layer of the wiring layer 22, an interlayer insulating film 22A (22A 1, 22A 2, 22A 3 , 22A 4 ) and the metal film 22B (22B 1 , 22B 2 , 22B 3 ) can be easily formed.
  • the present disclosure is applicable not only to the back-illuminated image sensor but also to the front-illuminated image sensor. Even in the case of the front-illuminated type, the present disclosure is equivalent to the first embodiment. The effect of can be obtained.
  • a back-illuminated image sensor is provided.
  • a step portion is provided between the first pixel and the second pixel, a first light shielding portion is provided on a side wall of the step portion, and an inner lens is further provided.
  • the case will be described as an example.
  • the incident light in the imaging pixel 2A is in the vicinity of the light receiving surface 20S, and the image plane phase difference is detected.
  • the incident light in the pixel 2B is designed to be condensed at the same depth position as the pupil division light shielding film 14B.
  • the image plane phase difference pixel 2B is configured such that almost all the light flux of the incident light transmitted through the on-chip lens 11 is irradiated to the photodiode 23.
  • the image plane phase difference pixel 2B in which the light receiving surface 20S is disposed at a position deeper than the imaging pixel 2A is obtained. It can be seen that the light receiving efficiency is higher, in other words, the characteristics of the pupil intensity distribution become sharper. That is, the image plane phase difference pixel 2B of the image sensor 1 according to the present embodiment performs phase difference detection more accurately than the image plane phase difference pixel 102B of the image sensor 100 which is the comparative example. Can be generated.
  • the present embodiment by providing the light shielding film 14A on the side wall 20B of the stepped portion 20A, color mixing due to crosstalk of oblique incident light between adjacent pixels is suppressed.
  • the image pickup characteristics of the image plane phase difference pixel 2B may be affected.
  • the image plane phase difference pixel 2B has a larger digging amount of the Si substrate 21 than the image pickup pixel 2A. Therefore, the photodiode 23 of the image plane phase difference pixel 2B is a photo of the image pickup pixel 2A. It is configured smaller than the diode 23.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of the pixel 2 according to the third embodiment.
  • the wiring layer 22 is not illustrated and the configuration of the light collecting unit 10 is simplified for the sake of explanation.
  • the image plane phase difference pixel 2 ⁇ / b> B shown in FIG. 14 is configured to include an inner lens 17.
  • the inner lens 17 is provided between the on-chip lens 11 and the photodiode 23.
  • the inner lens 17 is provided in the image plane phase difference pixel 2B and is not provided in the imaging pixel 2A.
  • the inner lens 17 is used in common for the plurality of image plane phase difference pixels 2B. It is also good.
  • the light collected by the on-chip lens 11 is further condensed by the inner lens 17 as shown in FIG.
  • the light receiving surface 20S of the image surface phase difference pixel 2B is on the upper side (ON) compared to the light receiving surface 20S of the image surface phase difference pixel 2B having the configuration in which the inner lens 17 illustrated in FIG. 3 is not provided. It can be provided on the chip lens 11 side.
  • the digging amount of the Si substrate 21 in the image plane phase difference pixel 2B can be made smaller than that in the image plane phase difference pixel 2B having the configuration in which the inner lens 17 shown in FIG. 3 is not provided.
  • the size of the photodiode 23 of the image plane phase difference pixel 2B can be made larger than that of the photodiode 23 of the image plane phase difference pixel 2B without the inner lens 17 provided.
  • the image plane phase difference pixel 2B that can suppress the reduction in the amount of saturation electrons of the photodiode of the image plane phase difference pixel 2B and the deterioration of the imaging characteristics.
  • the configuration is basically the same as that of the image plane phase difference pixel 2B shown in FIG. 3 except that the inner lens 17 is provided, the effect obtained by the image plane phase difference pixel 2B shown in FIG. It can also be obtained in the image plane phase difference pixel 2B shown in FIG. That is, for example, in the image plane phase difference pixel 2B as well as the imaging pixel 2A, it is possible to configure so that almost all the light flux of the incident light transmitted through the on-chip lens 11 is irradiated to the photodiode 23. It becomes possible to generate a signal for phase difference detection with high accuracy.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration of the pixel 2 when the inner lens 17 is provided in the image plane phase difference pixel 2B shown in FIG.
  • the insulating film 15 is provided up to a predetermined height of the light shielding film 14B between the light shielding films 14B, in other words, in the stepped portion 20A.
  • the description is continued with an example in which the insulating film 15 is provided on the lower side and the upper side of the light shielding film 14A.
  • the insulating film 15 may be provided on the lower side, and the planarizing film 13 may be provided on the upper side.
  • examples of the material of the insulating film 15 include a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon nitride film (SiN), a silicon oxynitride film (SiON), and the like. Examples thereof include a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon nitride film (SiN), and a silicon oxynitride film (SiON).
  • a film made of the same material is formed below and above the light shielding film 14A. It will be.
  • the lower film of the light shielding film 14 ⁇ / b> A has a function of preventing damage to the Si substrate 21 when the light shielding film 14 is processed, and the upper film is formed of the light receiving unit 20.
  • the light receiving surface 20S is planarized and the lower surface of the inner lens 17 is planarized.
  • An inner lens 17 is formed on the insulating film 15 formed between the light shielding films 14B.
  • the material of the inner lens 17 include a silicon nitride film (SiN).
  • a siloxane resin (refractive index 1.7) or a high refractive index resin such as polyimide may be used.
  • the above resin contains metal oxide fine particles such as titanium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, tungsten oxide, zirconium oxide, zinc oxide, indium oxide, hafnium oxide, and the refractive index is increased. You may make it.
  • the color filter 12 is formed on the inner lens 17. As described above, in the image plane phase difference pixel 2B shown in FIG. 15, the color filter 12 is formed on the inner lens 17, but as shown in FIG. 16, a single flat organic film 18 is provided. The color filter 12 may be formed.
  • a planarized organic film 18 is formed between the inner lens 17 and the color filter 12.
  • a planarized organic film 18 may be provided under the color filter 12 as in the image plane phase difference pixel 2B illustrated in FIG. 16, or as in the image plane phase difference pixel 2B illustrated in FIG.
  • the inner lens 17 may be directly provided under the color filter 12 without providing the planarizing organic film 18.
  • the configuration of the inner lens 17 may be a rectangular shape (box type) as shown in FIG. 17 instead of the curved surface shape (structure having a convex shape on the upper side) shown in FIGS.
  • the inner lens 17 ′ shown in FIG. 17 has a rectangular cross section.
  • the rectangular inner lens 17 ′ has a feature that light can be condensed in a reduced pixel.
  • the rectangular inner lens 17 ′ is easier to manufacture than the curved inner lens 17.
  • the explanation has been given by taking the curved inner lens 17 and the rectangular inner lens 17 'as an example, but the inner lens may have other shapes.
  • the inner lens has been described as an example in which one inner lens is provided in the vertical direction, in other words, one inner lens is provided between the color filter 12 and the photodiode 23. Not only the inner lens but also a configuration in which a plurality of inner lenses are stacked may be employed. Moreover, when it is set as the structure provided with a some inner lens, it is good also as a structure used combining the inner lens of a different shape.
  • the inner lens shown in FIGS. 15 to 17 is provided on the photodiode 23 side
  • the inner lens 19 may be provided on the color filter 12 side as shown in FIG. .
  • the stepped portion 20A of the image plane phase difference pixel 2B shown in FIG. 18 is filled with a planarized organic film 18 '.
  • the image plane phase difference pixel 2B has the S substrate 21 dug corresponding to the stepped portion 20A. Therefore, when the flattening organic film 18 ′ is formed using the dug. It is also possible to manufacture so that a depression is formed.
  • the formed inner lens 19 is an inner lens having a structure in which the lower side is convex (the lower side is curved).
  • the stepped portion 20 ⁇ / b> A of the image plane phase difference pixel 2 ⁇ / b> B is filled with the planarized organic film 18 ′, but the image plane position shown in FIGS. 15 to 17 is shown.
  • a configuration in which the insulating film 15 is filled, or a configuration in which the insulating film 15 and the planarized organic film 18 are filled may be employed.
  • a mask 31 is formed on the light receiving surface side of the back-illuminated solid-state imaging device.
  • the mask 31 is formed in a portion other than the pixel portion that is the image plane phase difference pixel 2B. Then, the Si substrate 21 corresponding to the image plane phase difference pixel 2B is etched.
  • etching plasma etching or wet etching can be used.
  • hydrofluoric acid or alkali it is preferable to use hydrofluoric acid or alkali.
  • a hard mask of oxide film or nitride film Is preferably used.
  • step S2 the mask 31 is peeled off after the Si substrate 21 is etched.
  • ashing or sulfuric acid / hydrogen peroxide is used, and in the case of an oxide film or nitride film hard mask, hydrofluoric acid is used.
  • the fixed charge film 24, the insulating film 15, and the light shielding film 14 are formed on the surface of the Si substrate 21, respectively.
  • the fixed charge film 24 may be an antireflection film.
  • the antireflection film (fixed charge film 24) include hafnium oxide (HfO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) film, tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), and titanium oxide ( TiO 2 ) or a laminated film thereof can be used.
  • the insulating film 15 is formed.
  • the insulating film 15 also functions as an interlayer film provided between the fixed charge film 24 and the light shielding film 14.
  • a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon nitride film (SiN), a silicon oxynitride film (SiON), etc. Is used.
  • a CVD method or an ALD method is used as a method of forming the insulating film 15, but a film forming method with good side coverage is selected in order to form a film on the side wall of the step portion 20A of the image plane phase difference pixel 2B. Is preferred.
  • the light shielding film 14 is formed.
  • the light shielding film 14 for example, tungsten (W), aluminum (Al), an alloy of Al and copper (Cu), or the like is used.
  • a PDV method, a CVD method, an ALD method, or the like is used as a method for forming the light shielding film 14, but a method for forming a film with good side coverage because the film is also formed on the side wall of the step portion 20A of the image plane phase difference pixel 2B. Is preferably selected.
  • step S5 shown in FIG. 20 unnecessary light shielding film 14 is removed, and lithography for processing the light shielding film 14 is performed. Since the step portion 20A exists in the image plane phase difference pixel 2B portion, it is preferable to use an exposure method in which both the bottom surface and the top surface of the step portion 20A are focused.
  • step S5 the light shielding film 14 is processed by dry etching.
  • the resist is removed by ashing to form the light shielding film 14A, the light shielding film 14B, and the light shielding film 14C.
  • step S6 a part of the insulating film 15 is formed.
  • an insulating film 15 for filling the stepped portion 20A of the image plane phase difference pixel 2B and providing the inner lens on the flattened film is formed.
  • the formation of the insulating film 15 in the step S6 is preferably performed using an HDP (High Density Plasma) method because the step 20A of the image plane phase difference pixel 2B is preferably flattened in the next step S7. It is preferred to be membraned.
  • HDP High Density Plasma
  • the insulating film 15 formed in step S ⁇ b> 6 has a stepped portion 20 ⁇ / b> A at the image plane phase difference pixel 2 ⁇ / b> B, so that a depression is generated at the image plane phase difference pixel 2 ⁇ / b> B portion.
  • the film is formed in a simple shape.
  • step S7 planarization of the oxide film is performed using CMP (Chemical Mechanical Polishing). As shown in FIG. 20, planarization is performed by polishing up to the upper surface portion of the light shielding film 14C.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • step S8 a portion other than the stepped portion 20A of the image plane phase difference pixel 2B is covered with the resist mask 33, and etch back is performed by dry etching, thereby forming a condensing structure in the stepped portion 20A of the image plane phase difference pixel 2B. Space (space for forming the inner lens) is secured.
  • steps S6 to S8 as shown in FIG. 18, when the planarized organic film 18 ′ is filled in the stepped portion 20A, the planarized organic film 18 ′ is first formed in step S6.
  • the planarized organic film 18 ′ it can be formed by the same method as the formation of the insulating film 15 described above.
  • planarized organic film 18 ′ when the planarized organic film 18 ′ is formed, as shown in FIG. 20, since there is a step portion 20A in the image plane phase difference pixel 2B portion, a depression is formed in the image plane phase difference pixel 2B portion.
  • the film is formed in such a shape as to cause The inner lens 19 (FIG. 18) can be formed by using this depression.
  • step S6 when the planarized organic film 18 ′ is formed in the step S6, the recess is formed with a predetermined depth, and when the polishing is performed in the step S7, the inner lens 19 (FIG. 18) is formed. If the polishing is performed in a state where the space to be left is left, a space for forming the inner lens 19 can be formed. In this case, step S8 can be omitted.
  • step S8 it is also possible to form a recess for forming such an inner lens 19.
  • the position, size, curvature, depth, and the like of the recess for forming the inner lens 19 can be arbitrarily controlled by opening the resist mask, etching time, and the like.
  • step S8 when a space for forming the inner lens is created in step S8, the process proceeds to step S9 shown in FIG.
  • a material having a high refractive index for example, a silicon nitride (SiN) film 34 is formed.
  • This silicon nitride film 34 is formed as an inner lens material.
  • the silicon nitride film 34 is taken as an example, but a film of a material suitable for the inner lens to be formed is formed in step S9.
  • step S10 lithography of the inner lens is performed on the step portion 20A of the image plane phase difference pixel 2B.
  • a mask 35 corresponding to the shape of the inner lens to be created is formed.
  • step S11 by performing dry etching, the inner lens 17 is formed on the step portion 20A of the image plane phase difference pixel 2B.
  • step S10 when the mask 35 has a curved shape as shown in FIG. 21, the curved inner lens 17 shown in FIG. 15 or 16 is formed.
  • step S10 if the mask 35 is not shown, but has a rectangular shape, the rectangular inner lens 17 'shown in FIG. 17 is formed.
  • the mask 35 matching the shape of the inner lens to be formed is formed, and etching is performed to form a curved or rectangular inner lens.
  • step S12 the color filter 12 is formed on the formed inner lens 17 and insulating film 15, and the on-chip lens 11 is formed thereon. In this way, the image sensor 1A including the image plane phase difference pixel 2B shown in FIG. 15 is formed.
  • a planarized organic film 18 is formed on the inner lens 17 (or inner lens 17 ′) in step S12. After that, the color filter 12 is formed, and the on-chip lens 11 is formed.
  • the image sensor 1A including the image plane phase difference pixel 2B including the inner lens can be manufactured.
  • the saturation electron amount of the image plane phase difference pixel 2B can be reduced without impairing the focus detection accuracy of the image plane phase difference pixel 2B. Deterioration of imaging characteristics can be suppressed.
  • the image plane phase difference pixel 2B is also used as an image pickup pixel, it is possible to obtain an image sensor 1A in which a difference in image pickup characteristics is small compared to the image pickup pixel 2A and image correction can be easily performed. It becomes.
  • FIG. 22 is a functional block diagram illustrating the overall configuration of the imaging apparatus (imaging apparatus 300).
  • the imaging device 300 is, for example, a digital still camera or a digital video camera, and includes an optical system 310, a shutter device 320, an image sensor 1 (for example, the image sensor 1A), and a signal processing circuit 330 (image processing circuit 340, AF processing).
  • a circuit 350 a drive circuit 360, and a control unit 370.
  • the optical system 310 includes one or a plurality of imaging lenses that form image light (incident light) from a subject on the imaging surface of the image sensor 1.
  • the shutter device 320 controls a light irradiation period (exposure period) and a light shielding period to the image sensor 1.
  • the drive circuit 360 drives the shutter device 320 to open and close and drives the exposure operation and the signal readout operation in the image sensor 1.
  • the signal processing circuit 330 performs predetermined signal processing, such as demosaic processing and white balance adjustment processing, on the output signals (SG1, SG2) from the image sensor 1.
  • the control unit 370 is composed of, for example, a microcomputer, and controls the shutter driving operation and the image sensor driving operation in the driving circuit 360 and controls the signal processing operation in the signal processing circuit 330.
  • the image sensor 1 when incident light is received by the image sensor 1 via the optical system 310 and the shutter apparatus 320, the image sensor 1 accumulates signal charges based on the amount of received light.
  • the signal charge accumulated in each pixel 2 of the image sensor 1 is read out by the drive circuit 360 (the electric signal SG1 obtained from the imaging pixel 2A and the electric signal SG2 obtained from the image plane phase difference pixel 2B).
  • the outputted electrical signals SG1 and SG2 are output to the image processing circuit 340 and the AF processing circuit 350 of the signal processing circuit 330.
  • the output signal output from the image sensor 1 is subjected to predetermined signal processing in the signal processing circuit 330 and is output to the outside (a monitor or the like) as a video signal Dout, or a storage unit (memory) such as a memory (not shown). Medium).
  • FIG. 23 is a functional block diagram illustrating an overall configuration of an endoscope camera (capsule endoscope camera 400A) according to application example 2.
  • the capsule endoscope camera 400A includes an optical system 410, a shutter device 420, an image sensor 1, a drive circuit 440, a signal processing circuit 430, a data transmission unit 450, a drive battery 460, and a posture (direction). , Angle) sensing gyro circuit 470.
  • the optical system 410, the shutter device 420, the drive circuit 440, and the signal processing circuit 430 have the same functions as the optical system 310, the shutter device 320, the drive circuit 360, and the signal processing circuit 330 described in the imaging device 300.
  • the optical system 410 is capable of photographing in a plurality of directions (for example, all directions) in a four-dimensional space, and is configured by one or a plurality of lenses.
  • the video signal D1 after the signal processing in the signal processing circuit 430 and the attitude detection signal D2 output from the gyro circuit 470 are transmitted to an external device by wireless communication through the data transmission unit 450. ing.
  • the endoscopic camera to which the image sensor in the above embodiment can be applied is not limited to the capsule type as described above, but an insertion type endoscope camera (insertion type) as shown in FIG. 24, for example. It may be an endoscopic camera 400B).
  • the insertion-type endoscope camera 400B has an optical system 410, a shutter device 420, an image sensor 1, a drive circuit 440, a signal processing circuit 430, and a data transmission unit 450, as in part of the configuration of the capsule endoscope camera 400A. It has. However, the insertion-type endoscope camera 400B is further provided with an arm 480a that can be stored inside the apparatus and a drive unit 480 that drives the arm 480a. Such an insertion type endoscope camera 400B is connected to a cable 490 having a wiring 490A for transmitting the arm control signal CTL to the drive unit 480 and a wiring 490B for transmitting the video signal Dout based on the photographed image. Has been.
  • FIG. 25 is a functional block diagram illustrating an overall configuration of a vision chip (vision chip 500) according to Application Example 3.
  • the vision chip 500 is an artificial retina used by being embedded in a part of a wall on the back side of the eyeball E1 of the eye (the retina E2 having a visual nerve).
  • the vision chip 500 is embedded in a part of any one of the ganglion cells C1, horizontal cells C2, and photoreceptor cells C3 in the retina E2, for example, the image sensor 1, the signal processing circuit 510, and the stimulation electrode. Part 520.
  • the stimulation electrode unit 520 has a function of applying stimulation (electric signal) to the visual nerve in accordance with the input control signal.
  • Another optical functional layer may be provided between the on-chip lens and the light receiving unit.
  • a multiple lens structure in which a lens (so-called inner lens) is further formed below the on-chip lens 11, specifically, between the on-chip lens 11 and the light receiving unit 20 may be used.
  • Each includes a light receiving unit including a photoelectric conversion element and a light collecting unit that collects incident light toward the light receiving unit, and includes a first pixel and a second pixel adjacent to each other, and the first pixel and the second pixel
  • the second pixel has a step portion on a light receiving surface of the light receiving portion, and at least a part of a wall surface of the step portion is covered with a first light shielding portion.
  • the condensing unit includes a lens as an optical functional layer, and the lenses of the first pixel and the second pixel have the same shape.
  • the imaging device according to (1) The lens is opposed to each light receiving portion of each of the first pixel and the second pixel, The imaging device according to (2).
  • the wall surface of the step portion is vertical.
  • the second pixel has a second light shielding part that shields a part of the light receiving surface between the light receiving part and the light collecting part.
  • the first pixel and the second pixel have a third light shielding portion between adjacent pixels, The imaging device according to any one of (1) to (5).
  • the first light shielding part, the second light shielding part, and the third light shielding part are formed of the same material, The imaging device according to (6).
  • Incident light in the first pixel is condensed near the light receiving surface of the light receiving unit, The imaging device according to any one of (1) to (7).
  • Incident light in the second pixel is collected at the same depth position as the second light shielding part,
  • the step is embedded with an organic film;
  • the material of the organic film is polyimide resin, acrylic resin, styrene resin, epoxy resin,
  • (12) The first pixel and the second pixel have a fixed charge film between the light receiving unit and the light collecting unit, The imaging device according to any one of (1) to (11).
  • the first pixel and the second pixel have a groove between adjacent pixels, and the groove is provided with the fixed charge film along a wall surface and a bottom surface.
  • An insulating material is embedded in the groove, The imaging device according to (13).
  • An insulating material and the first light shielding part, the second light shielding part or the third light shielding part are embedded in the groove, The imaging device according to (13).
  • a driving unit including a wiring layer between the light collecting unit and the light receiving unit, wherein the wiring layer also serves as the first light shielding unit, the second light shielding unit, and the third light shielding unit;
  • the condensing unit includes a red, green, blue or white color filter, and the condensing unit of the second pixel has a green or white color filter.
  • the step portion is provided with an inner lens,
  • the imaging device according to any one of (1) to (17).
  • the inner lens is an inner lens having a convex structure on the upper side or the lower side, or an inner lens having a rectangular shape.
  • the imaging device according to (18). (20) Including an image sensor,
  • Each of the imaging elements includes a light receiving unit including a photoelectric conversion element and a condensing unit that collects incident light toward the light receiving unit, and includes a first pixel and a second pixel adjacent to each other, The first pixel and the second pixel have a step portion on a light receiving surface of the light receiving portion, and at least a part of a wall surface of the step portion is covered with a first light shielding portion.

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

　本開示の撮像素子は、それぞれが、光電変換素子を含む受光部と入射光を受光部に向けて集光する集光部とを有すると共に、互いに隣接する第１画素および第２画素を備え、第１画素および前記第２画素は、受光部の受光面に段差部を有し、段差部の側壁の少なくとも一部は第１遮光部によって覆われている。

Description

撮像素子および撮像装置
　本技術は、撮像素子および撮像装置に関する。詳しくは、焦点検出機能を有する撮像素子およびこれを備えた撮像装置に関する。
　近年、位相差検出方式による焦点検出機能を有する撮像素子（固体撮像素子）を備えた半導体イメージングデバイス（撮像装置）が用いられている。位相差検出方式は、センサの各画素にオンチップレンズが設けられた２次元のセンサを用いて瞳分割方式の焦点検出を行うものである。
　このような撮像装置では、撮像用の画素（撮像画素）および焦点検出用の画素（像面位相差画素）に必要な受光特性を満たす技術の開発がなされている。例えば、特許文献１では、光入射側のシリコン基板の裏面に、非透明導電性材料からなる素子分離層を設けることにより瞳分割性能および感度を共に向上させた撮像装置が開示されている。
　また、例えば、特許文献２では、撮像画素および焦点検出画素毎にオンチップレンズの高さを変えて各画素における集光位置を調製した撮像装置が開示されている。
　さらに、例えば、特許文献３では、撮像用画素の光電変換部とオンチップレンズとの間に光導波路を設けることにより、同じレンズ形状で撮像用画素および焦点検出用画素に必要な受光特性を満たした撮像装置が開示されている。
特開２０１２－８４８１６号公報 特開２００７－２８１２９６号公報 特開２０１１－２９９３２号公報
　しかしながら、オンチップレンズの形状を撮像画素および焦点検出画素毎に設計したり、素子分離層や光導波路を設ける場合にはコストや製造工程が増加する可能性があった。また、特にシリコン基板の裏面から受光する裏面照射型の撮像装置では、混色抑制のために受光側の部材を薄く形成（低背化）することが好ましいが、この場合には入射光の集光位置がシリコン基板側となる。このため焦点検出画素における十分なオートフォーカス特性（ＡＦ特性）が得られなかった。
　従って、簡易な構成で撮像画素の画素特性および像面位相差画素のＡＦ特性を両立することが可能な撮像素子および撮像装置を提供することが望ましい。
　本技術の一実施形態の撮像素子は、それぞれが、光電変換素子を含む受光部と入射光を前記受光部に向けて集光する集光部とを有すると共に、互いに隣接する第１画素および第２画素を備え、前記第１画素および前記第２画素は、前記受光部の受光面に段差部を有し、前記段差部の壁面の少なくとも一部は第１遮光部によって覆われている。
　前記集光部は光学機能層としてレンズを含み、前記第１画素および前記第２画素の前記レンズは同一形状を有するようにすることができる。
　前記第１画素および前記第２画素それぞれの各受光部に対向して前記レンズを有するようにすることができる。
　前記段差部の壁面は垂直であるようにすることができる。
　前記第２画素は前記受光部と前記集光部との間に、前記受光面の一部を遮蔽する第２遮光部を有するようにすることができる。
　前記第１画素および前記第２画素は隣り合う画素間に第３遮光部を有するようにすることができる。
　前記第１遮光部、前記第２遮光部および前記第３遮光部は同一材料によって形成されているようにすることができる。
　前記第１画素における入射光は、前記受光部の前記受光面近傍に集光するようにすることができる。
　前記第２画素における入射光は前記第２遮光部と同じ深さ位置に集光するようにすることができる。
　前記段差部は有機膜によって埋設されているようにすることができる。
　前記有機膜の材料はポリイミド樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂であるようにすることができる。
　前記第１画素および前記第２画素は前記受光部と前記集光部との間に、固定電荷膜を有するようにすることができる。
　前記第１画素および前記第２画素は隣り合う画素間に溝を有し、前記溝は壁面および底面に沿って前記固定電荷膜が設けられているようにすることができる。
　前記溝には絶縁材料が埋設されているようにすることができる。
　前記溝には絶縁材料と前記第１遮光部、第２遮光部または第３遮光部とが埋設されているようにすることができる。
　前記集光部と前記受光部との間に配線層を含む駆動部を有し、前記配線層が前記第１遮光部、前記第２遮光部および前記第３遮光部を兼ねているようにすることができる。
　前記集光部は赤色、緑色、青色または白色のカラーフィルタを含み、前記第２画素の前記集光部は緑色または白色のカラーフィルタを有するようにすることができる。
　前記段差部に、インナーレンズを備えるようにすることができる。
　前記インナーレンズは、上側または下側に凸構造のインナーレンズであるか、矩形形状のインナーレンズであるようにすることができる。
　本技術の一実施形態の撮像装置は、撮像素子を含み、前記撮像素子は、それぞれが、光電変換素子を含む受光部と入射光を前記受光部に向けて集光する集光部とを有すると共に、互いに隣接する第１画素および第２画素を備え、前記第１画素および前記第２画素は、前記受光部の受光面に段差部を有し、前記段差部の壁面の少なくとも一部は第１遮光部によって覆われている。
　本技術の一実施形態の撮像素子は、光電変換素子を含む受光部と入射光を受光部に向けて集光する集光部とを有すると共に、互いに隣接する第１画素および第２画素が備えられ、第１画素および第２画素は、受光部の受光面に段差部を有し、段差部の側壁の少なくとも一部は第１遮光部によって覆われている。
　本技術の一実施形態の撮像装置においては、上記本技術の撮像素子が備えられる。
　本技術の一実施形態によれば、隣接画素からの斜入射光を低減しつつ、入射光が撮像画素および像面位相差画素にそれぞれ適した位置に集光させることが可能となる。また、簡易な構成によって撮像画素の画素特性および像面位相差画素のＡＦ特性を両立させることが可能となる。
　なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
本開示の第１の実施の形態に係るイメージセンサの一例を表す断面図である。 図１に示したイメージセンサの平面図である 図１に示したイメージセンサの詳細構成を表す断面図である。 本開示の第１の実施の形態に係るイメージセンサにおける他の配置構成を表す平面図である。 図４に示したイメージセンサの断面図である。 図１に示した受光部の周辺回路構成を表すブロック図である。 比較例としてのイメージセンサおよび入射光を表す断面模式図である。 図７Ａに示したイメージセンサにおける入射角度と受光効率との関係を表す特性図である。 図１に示したイメージセンサおよび入射光を表す断面模式図である。 図８Ａに示したイメージセンサにおける入射角度と受光効率との関係を表す特性図である。 変形例１に係るイメージセンサの断面図である。 変形例２に係るイメージセンサの断面図である。 本開示の第２の実施の形態に係るイメージセンサの一例を表す断面図である。 本開示の第２の実施の形態に係るイメージセンサの他の例を表す断面図である。 本開示の第２の実施の形態に係るイメージセンサの他の例を表す断面図である。 本開示の第３の実施の形態に係るイメージセンサの一例を表す断面図である。 本開示の第３の実施の形態に係るイメージセンサの一例を表す断面図である。 本開示の第３の実施の形態に係るイメージセンサの一例を表す断面図である。 本開示の第３の実施の形態に係るイメージセンサの一例を表す断面図である。 本開示の第３の実施の形態に係るイメージセンサの一例を表す断面図である。 本開示の第３の実施の形態に係るイメージセンサの製造について説明するための図である。 本開示の第３の実施の形態に係るイメージセンサの製造について説明するための図である。 本開示の第３の実施の形態に係るイメージセンサの製造について説明するための図である。 適用例１（撮像装置）に係る全体構成を表す機能ブロック図である。 適用例２（カプセル型内視鏡カメラ）に係る全体構成を表す機能ブロック図である。 内視鏡カメラの他の例（挿入型内視鏡カメラ）に係る全体構成を表す機能ブロック図である。 適用例３（ビジョンチップ）に係る全体構成を表す機能ブロック図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（裏面照射型イメージセンサ；第１画素と第２画素との間に段差部を設けると共に、段差部の側壁に第１遮光部を設けた例）
２．変形例１（画素間に溝を設け、溝を絶縁材料で埋設した例）
３．変形例２（画素間に溝を設け、溝を絶縁材料および遮光部で埋設した例）
４．第２の実施の形態（表面照射型イメージセンサ；第１遮光部を配線層によって形成した例）
５．第３の実施の形態（裏面照射型イメージセンサ；第１画素と第２画素との間に段差部を設けると共に、段差部の側壁に第１遮光部を設け、さらにインナーレンズを設けた例）
６．適用例（電子機器への適用例）
　＜１．第１の実施の形態＞
　図１は、本開示の第１の実施の形態に係るイメージセンサ（イメージセンサ１Ａ）の断面構成を表したものである。イメージセンサ１Ａは、例えば裏面照射型（裏面受光型）の固体撮像素子（ＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor），ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor））であり、基板２１（図３参照）上に複数の画素２が図２に示したように２次元配列されている。
　なお、図１は、図２に示したＩ－Ｉ線における断面構成を表したものである。画素２は、撮像画素２Ａ（第１画素）と像面位相差画素２Ｂ（第２画素）とから構成されている。本実施の形態では、隣り合う撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂの受光面２０Ｓには、段差部２０Ａが設けられており、この段差部２０Ａの側壁２０Ｂは遮光膜１４Ａ（第１遮光膜）によって覆われている。
　図３は、画素２（撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂ）の詳細な断面構成を表したものである。撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂは、それぞれ、光電変換素子（フォトダイオード２３）を含む受光部２０と、入射光を受光部２０へ向けて集光させる集光部１０とを備えている。撮像画素２Ａは、撮影レンズによって結像された被写体像をフォトダイオード２３において光電変換して画像生成用の信号を生成するものである。
　像面位相差画素２Ｂは、撮影レンズの瞳領域を分割し、分割された瞳領域からの被写体像を光電変換して位相差検出用の信号を生成するものである。この像面位相差画素２Ｂは、図２に示したように撮像画素２Ａの間に離散的に配置されている。なお、像面位相差画素２Ｂは、必ずしも図２に示したようにそれぞれ独立して配置する必要はなく、例えば図４に示したように画素部２００内にＰ１～Ｐ７のようにライン状に並列配置してもよい。図５は、複数の像面位相差画素２Ｂをライン状に並べて配置した際の、図４に示したＩＩ－ＩＩ線におけるイメージセンサ１Ｂの断面構成を表したものである。
　本実施の形態では、上述したように、隣接配置された撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂの受光部２０の受光面２０Ｓに段差部２０Ａが形成されている。即ち、像面位相差画素２Ｂの受光面２０Ｓは、オンチップレンズ１１の射出面１１Ｓに対して撮像画素２Ａよりも一段低い位置に形成されている。段差部２０Ａの高さｈはオンチップレンズ１１の曲率等にもよるが、例えば０．０５μｍ以上２μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは０．３μｍ以上１μｍ以下である。
　段差部２０Ａの側壁２０Ｂは、隣接する撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂ間における斜入射光のクロストークを防ぐために、後述する遮光膜１４（遮光膜１４Ａ）によって覆われている。なお、この遮光膜１４Ａは段差部２０Ａの側壁２０Ｂの全面に設けられていることが好ましいが、少なくとも側壁２０Ｂの一部を覆うことによって斜入射光のクロストークを低減することができる。
　（集光部１０）集光部１０は、受光部２０の受光面２０Ｓ上に設けられると共に、光入射側には、光学機能層として画素２毎に対向配置されたオンチップレンズ１１を有している。集光部１０には、オンチップレンズ１１と受光部２０との間に、オンチップレンズ１１の側から順に、カラーフィルタ１２、平坦化膜１３および遮光膜１４が設けられている。また、平坦化膜１３および遮光膜１４の受光部２０側には絶縁膜１５が設けられている。
　オンチップレンズ１１は、受光部２０（具体的には受光部２０のフォトダイオード２３）に向かって光を集光させる機能を有するものである。このオンチップレンズ１１のレンズ径は、画素２のサイズに応じた値に設定されており、例えば０．９μｍ以上３μｍ以下である。また、このオンチップレンズ１１の屈折率は、例えば１．１～１．８である。レンズは、例えば有機樹脂材料を用いて形成される。
　本実施の形態では、撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂにそれぞれ設けられたオンチップレンズ１１は共に同一の形状を有する。ここで、同一とは同一材料を用い、同一工程を経て製造されたものを指し、製造時の各種条件によるばらつきを排除するものではない。
　カラーフィルタ１２は、例えば赤色（Ｒ）フィルタ、緑色（Ｇ）フィルタ、青色（Ｂ）フィルタおよび白色フィルタ（Ｗ）のいずれかであり、例えば画素２毎に設けられている。これらのカラーフィルタ１２は、規則的な色配列（例えばベイヤー配列）で設けられている。このようなカラーフィルタ１２を設けることにより、イメージセンサ１では、その色配列に対応したカラーの受光データが得られる。
　なお、像面位相差画素２Ｂにおけるカラーフィルタ１２の配色は特に限定されないが、光量の少ない暗所でもオートフォーカス（ＡＦ）機能を使用できるように緑色（Ｇ）フィルタまたは白色（Ｗ）フィルタを用いることが好ましい。但し、像面位相差画素２Ｂに緑色（Ｇ）フィルタまたは白色（Ｗ）フィルタを割り当てる場合には、光量の多い明所では像面位相差画素２Ｂのフォトダイオード２３が飽和しやすくなる。この場合には、受光部２０のオーバーフローバリアを閉めるようにしてもよい。
　平坦化膜１３は、段差部２０Ａによって設けられた窪みを埋設すると共に、受光部２０の受光面２０Ｓを平坦化するものである。平坦化膜１３の材料としては、無機材料および有機材料を用いることができる。無機材料としては、絶縁膜材料、具体的には、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）が挙げられる。
　有機材料としては、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。平坦化膜１３は上記いずれかよりなる単層膜または、積層膜により構成されている。平坦化膜１３の膜厚（撮像画素２Ａにおける膜厚）は、例えば５０μｍ以上５００μｍとすることが好ましい。なお、有機材料によって形成された有機膜は接着性が高いため、平坦化膜１３を無機膜および有機膜の積層構造とする場合には、カラーフィルタ１２側を有機膜とすることによりカラーフィルタ１２やオンチップレンズ１１の剥がれの発生を抑えることができる。
　遮光膜１４は、上記のように段差部２０Ａの側壁２０Ｂを覆う遮光膜１４Ａの他、像面位相差画素２Ｂにおける瞳分割用の遮光膜１４Ｂ（第２遮光膜）および隣接画素間にそれぞれ設けられた遮光膜１４Ｃ（第３遮光膜）から構成されている。
　遮光膜１４（特に遮光膜１４Ａ，１４Ｃ）は、隣接画素間における斜入射光のクロストークによる混色を抑制するものであり、図２に示したように各画素２を囲むように格子状に設けられている。換言すると、遮光膜１４はオンチップレンズ１１の光路上に開口１４ａが設けられた構造となっている。
　なお、像面位相差画素２Ｂにおける開口１４ａは、画素２の後述する受光領域Ｒの一方に偏った（偏心した）位置に設けられている。遮光膜１４は、例えばタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）またはＡｌと銅（Ｃｕ）の合金よりなり、膜厚は例えば１００ｎｍ以上８００ｎｍである。
　なお、遮光膜１４は、例えばスパッタ等により形成することができ、隣接する撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂ間に設けられた遮光膜１４Ｃと、段差部２０Ａの側壁２０Ｂに設けられた遮光膜１４Ａと、瞳分割用の遮光膜１４Ｂは同一材料および同一工程において連続して設けることができる。
　絶縁膜１５は、遮光膜１４を加工する際にＳｉ基板２１の損傷を防ぐためのものであり、受光部２０の形状に沿って設けられている。絶縁膜１５の材料としては、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）等が挙げられる。絶縁膜１５の膜厚は、例えば１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
　（受光部２０）受光部２０は、シリコン（Ｓｉ）基板２１の表面（受光面２０Ｓとは反対側）にトランジスタや金属配線を含む配線層２２と、Ｓｉ基板２１に埋設されたフォトダイオード２３と、Ｓｉ基板２１の裏面（受光面側）に設けられた固定電荷膜２４とから構成されている。Ｓｉ基板２１の裏面界面にＰ型不純物をイオン注入で形成し、ピニングすることも可能であるが、負の固定電荷膜２４を成膜してＳｉ基板２１の裏面近傍に反転層（図示せず）を形成するようにしてもよい。
　フォトダイオード２３は、Ｓｉ基板２１の厚み方向に形成された、例えばｎ型半導体領域であり、Ｓｉ基板２１の表面および裏面近傍に設けられたｐ型半導体領域とによるｐｎ接合型のフォトダイオードである。本実施の形態では、フォトダイオード２３が形成されたｎ型半導体領域を光電変換領域Ｒとする。
　なお、Ｓｉ基板２１の表面および裏面に臨むｐ型半導体領域は暗電流抑制のための正孔電荷蓄積領域を兼ねている。また、Ｓｉ基板２１は各画素２間にもｐ型半導体領域を有し、このｐ型半導体領域によって各画素２は分離されている。
　なお、像面位相差画素２Ｂのカラーフィルタ１２として緑色（Ｇ）フィルタまたは白色（Ｗ）フィルタを用いる場合にはフォトダイオード２３が飽和しやすくなる。この場合には、オーバーフローパスの不純物濃度（ここではｐ型不純物の濃度）を上げ、飽和が大きくなるようにポテンシャルバリアを閉めるようにしてもよい。
　固定電荷膜２４は、集光部１０と受光部２０との界面に電荷を固定するために、集光部１０（具体的には、絶縁膜１５）とＳｉ基板２１との間に設けられている。固定電荷膜２４の材料としては、負の電荷を有する高屈折率材料を用いることができ、例えば、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）膜、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、もしくは酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いることができる。
　固定電荷膜２４の成膜方法としては、例えば、化学気相成長法（以下、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法）、スパッタリング法、原子層蒸着法（以下、ＡＬＤ(Atomic Layer Deposition)法）等が挙げられる。ＡＬＤ法を用いれば、成膜中に界面準位を低減する。
　ＳｉＯ２膜を同時に１ｎｍ程度の膜厚に形成することができる。また、上記以外の材料としては、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化プラセオジム（Ｐｒ２Ｏ３）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）、酸化プロメチウム（Ｐｍ２Ｏ３）等が挙げられる。さらに、上記材料としては、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、酸化ユウロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）、酸化ガドリニウム（（Ｇｄ２Ｏ３）、酸化テルビウム（Ｔｂ２Ｏ３）、酸化ジスプロシウム（Ｄｙ２Ｏ３）等が挙げられる。
　この他、酸化ホルミウム（Ｈｏ２Ｏ３）、酸化ツリウム（Ｔｍ２Ｏ３）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３）、酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等を用いてもよい。なお、本実施の形態のように負の固定電荷を有する膜（固定電荷膜２４）は、窒化ハフニウム膜、窒化アルンミニウム膜、酸窒化ハフニウム膜または酸窒化アルミニウム膜で形成することも可能である。その膜厚は、例えば４ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
　図６は、受光部２０の画素部２００の周辺回路構成を表した機能ブロック図である。受光部２０は、垂直（Ｖ）選択回路２０６，Ｓ／Ｈ（サンプル／ホールド）・ＣＤＳ(Correlated Double Sampling:相関二重サンプリング)回路２０７，水平（Ｈ）選択回路２０８，タイミングジェネレータ（ＴＧ）２０９，ＡＧＣ(Automatic Gain Control)回路２１０，Ａ ／Ｄ変換回路２１１およびデジタルアンプ２１２を有し、これらが同一のＳｉ基板（チップ）２１に搭載されている。
　このようなイメージセンサ１Ａ（および１Ｂ）は、例えば以下のようにして製造することができる。
　（製造方法）まず、例えばＳｉ基板２１へイオン注入することにより導電型不純物半導体層を設け、フォトダイオード２３を形成する。続いて、Ｓｉ基板２１の表面に多層配線層２２を形成したのち、Ｓｉ基板２１を研磨し受光面２０Ｓを形成する。次に、Ｓｉ基板２１の裏面（受光面２０Ｓ）の画素２を形成する領域（画素部２００）に、例えばドライエッチングを用いて所定の位置に段差部２０Ａを形成する。ここで、段差部２０Ａの側壁２０ＢはＳｉ基板２１の平面方向に対して垂直に形成されているが必ずしも垂直である必要はなく、例えばウェットエッチングを用いて形成した場合のように傾斜を有していてもよい。
　次に、Ｓｉ基板２１の受光面２０Ｓとは反対側の面（表面）に、多層配線構造を有する配線層２２を形成する。続いて、Ｓｉ基板２１の裏面に、例えばスパッタリング法によってＨｆＯ２膜を、例えば６０ｎｍ成膜して固定電荷膜２４を形成する。
　続いて、固定電荷膜２４上に、例えばＣＶＤ法を用いて絶縁膜１５およびスパッタリング法を用いて遮光膜１４を順に形成する。次に、平坦化膜１３により段差部２０Ａの窪みを埋め込むと共に、受光部２０を平坦化したのち、例えばベイヤー配列のカラーフィルタ１２およびオンチップレンズ１１を順に形成する。このようにしてイメージセンサ１Ａを得ることができる。
　（作用・効果）本実施の形態のような裏面照射型のイメージセンサ１Ａ（または１Ｂ）は、隣接画素間における混色の発生を抑制するために光入射側（集光部１０）の積層膜（例えば、カラーフィルタ１２および平坦化膜１３等）の厚みを低背化することが好ましい。また、撮像画素２Ａではフォトダイオード２３に入射光の集光点を合わせることで最も高い画素特性が得られるのに対し、像面位相差画素２Ｂでは瞳分割用の遮光膜１４Ｂに入射光の集光点を合わせることで最も高いＡＦ特性が得られる。
　図７Ａは、本開示の比較例としてのイメージセンサ１００の断面構成およびイメージセンサ１００を構成する画素１０２に入射する入射光を模式的に表したものである。このイメージセンサ１００は、集光部１１０の積層膜（カラーフィルタ１１２および平坦化膜１１３）が低背化され、各画素１０２はそれぞれ同一形状のオンチップレンズ１１１を有し、撮像画素１０２Ａおよび像面位相差画素１０２Ｂの受光面１２０Ｓが同一平面上に設けられている。
　このようなイメージセンサ１００では、オンチップレンズ１１１から射出された光の集光位置は深くなり、Ｓｉ基板１２１寄りとなる。このため、遮光膜１１４による開口１１４ａが広い撮像画素１０２Ａでは、オンチップレンズ１１１を透過した入射光のほぼ全ての光束がフォトダイオード１２３に照射されることとなる。これに対し、瞳分割によって偏心した開口１１４ａを有する像面位相差画素１０２Ｂでは、光束の一部が遮光膜１１４によって遮られフォトダイオード１２３に照射されない。この像面位相差画素１０２Ｂにおける入射角特性を図７Ｂに示した。
　図８Ａは、本実施の形態のイメージセンサ１Ｂの断面構成および各画素２Ａ，２Ｂに入射する入射光を模式的に表したものである。イメージセンサ１Ａでは、上述したように、隣り合う撮像画素２Ａと像面位相差画素２Ｂと間に段差部２０Ａを設け、像面位相差画素２Ｂの受光面２０Ｓを撮像画素２Ａの受光面２０Ｓよりも一段低い位置に設けている。
　具体的には、撮像画素２Ａにおける入射光は受光面２０Ｓの近傍に、像面位相差画素２Ｂにおける入射光は瞳分割用の遮光膜１４Ｂと同じ深さ位置に集光するように設計する。これにより、撮像画素２Ａと同様に像面位相差画素２Ｂでも、オンチップレンズ１１を透過した入射光のほぼ全ての光束がフォトダイオード２３に照射されることとなる。この像面位相差画素２Ｂにおける入射角特性を図８Ｂに示した。
　図７Ｂおよび図８Ｂに示した入射角特性図は、横軸が入射角度、縦軸が受光効率を示している。図７Ａおよび図８Ｂの特性図を比較すると、受光面２０Ｓを撮像画素２Ａよりも深い位置に配置した像面位相差画素２Ｂの方がより受光効率が高い、換言すると瞳強度分布の特性がより先鋭となる。即ち、本実施の形態のイメージセンサ１の像面位相差画素２Ｂは、比較例であるイメージセンサ１００の像面位相差画素１０２Ｂよりも位相差検出を行う上で、より高精度な位相差検出用の信号を生成することが可能となる。
　また、本実施の形態では、段差部２０Ａの側壁２０Ｂに遮光膜１４Ａを設けることにより、隣接画素間における斜入射光のクロストークによる混色が抑制される。
　以上のように本実施の形態では、集光部１０と受光部２０とを有する、隣り合う撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂの受光部２０に段差部２０Ａを設け、この段差部２０Ａの側壁２０Ｂを遮光膜１４Ａによって覆うようにした。これにより、隣接する画素２間における斜入射光によるクロストークを抑制しつつ、各画素２の受光部２０に対向するオンチップレンズ１１を透過した入射光を、撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂのそれぞれに適した深さ位置に集光させることが可能となる。よって、撮像画素２Ａの画素特性を維持しつつ、像面位相差画素２ＢのＡＦ特性を向上させることができる。即ち、簡易な構成によって撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂの各特性を両立した撮像装置を提供することが可能となる。
　以下、上記第１の実施の形態の変形例（変形例１，２）および第２の実施の形態について説明する。上記第１の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
　＜２．変形例１＞
　図９は、変形例１に係るイメージセンサ（イメージセンサ１Ｃ）の断面構成を表したものである。イメージセンサ１Ｃは、上記第１の実施の形態のイメージセンサ１Ａ（および１Ｂ）と同様に、裏面照射型の固体撮像素子であり、複数の画素２が二次元配列された構造を有する。
　各画素２は、撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂから構成されており、隣り合う撮像画素２Ａと像面位相差画素２Ｂとの受光部２０の受光面２０Ｓには、上記実施の形態と同様に段差部２０Ａが設けられている。但し、本変形例におけるイメージセンサ１Ｃでは、撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂに関わらず、受光部２０の受光面２０Ｓ側の隣り合う画素２間に溝２１Ａが設けられている点が第１の実施の形態とは異なる。
　本変形例の受光部２０に設けられた溝２１Ａは、各画素２を受光面２０Ｓ側において分離するものである。溝２１Ａは受光部２０のＳｉ基板２１に設けられており、隣接する像面位相差画素２Ｂ間に設けられた溝２１Ａの深さ（Ｄ）は、例えば０．１μｍ以上５μｍ以下である。溝２１Ａの壁面および底面には、Ｓｉ基板２１の表面から連続して形成された固定電荷膜２４が設けられている。また、固定電荷膜２４によって被覆された溝２１Ａには絶縁膜１５が埋設されている。
　このように、本変形例では画素２間にそれぞれ溝２１Ａを設け、この溝２１Ａに固定電荷膜２４および絶縁膜１５を形成する絶縁材料を埋設するようにしたので、隣接画素間における斜入射光のクロストークによる混色をより低減することができる。また、飽和による隣接画素のフォトダイオード２３への電荷のオーバーフローを防ぐという効果を奏する。
　＜３．変形例２＞
　図１０は、変形例２に係るイメージセンサ（イメージセンサ１Ｄ）の断面構成を表したものである。イメージセンサ１Ｄは、上記イメージセンサ１Ａ～１Ｃと同様に、裏面照射型の固体撮像素子であり、複数の画素２が二次元配列された構造を有する。本変形例におけるイメージセンサ１Ｄは、変形例１のイメージセンサ１Ｃと同様に、撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂに関わらず、隣り合う画素２間の受光部２０の受光面２０Ｓ側に溝２１Ａを有するが、この溝２１Ａに固定電荷膜２４および絶縁膜１５に加えて、遮光膜１４が埋設されている点が変形例１とは異なる。
　本変形例における溝２１Ａは、具体的には、Ｓｉ基板２１上に設けられた固定電荷膜２４および絶縁膜１５が溝２１Ａの壁面および底面に沿って連続して形成されている。固定電荷膜２４および絶縁膜１５によって被覆された各溝２１Ａに、各画素２の間に設けられた遮光膜１４（具体的には、それぞれ隣り合う撮像画素（２Ａ－２Ａ）間では遮光膜１４Ｃ、撮像画素－像面位相差画素（２Ａ－ＳＢ）間では遮光膜１４Ａ、像面位相差画素（２Ｂ－２Ｂ）では遮光膜１４Ｂ）がそれぞれ埋設されている。
　このように本変形例では、画素２間に設けた溝２１Ａに固定電荷膜２４および絶縁膜１５に加えて遮光膜１４を埋設するようにした。これにより、上記変形例１よりもさらに隣接画素間における斜入射光のクロストークを低減することができる。
　＜４．第２の実施の形態＞
　図１１は、本開示の第２の実施の形態に係るイメージセンサ（イメージセンサ１Ｅ）の断面構成の一例を表したものである。このイメージセンサ１Ｅは、例えば表面照射型（表面受光型）の固体撮像素子であり、複数の画素２が２次元配列されている。
　画素２は、撮像画素２Ａと像面位相差画素２Ｂとから構成されており、上記第１の実施の形態および変形例１，２と同様に、隣り合う撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂの受光面２０Ｓに段差部２０Ａが設けられている。但し、本実施の形態のイメージセンサ１Ｅは表面照射型であるため、集光部１０と受光部２０を構成するＳｉ基板２１との間には配線層２２が設けられており、この配線層２２を構成する金属膜２２Ｂが第１の実施の形態等における遮光膜１４を兼ねている。
　本実施の形態では、上述したように、第１の実施の形態においてＳｉ基板２１の集光部１０が設けられた面とは反対側の面に設けられていた配線層２２が集光部１０とＳｉ基板２１との間に設けられており、配線層２２を構成する金属膜２２Ｂを遮光膜１４として用いている。
　このため、第１の実施の形態等で説明した遮光膜１４および絶縁膜１５は省略され、本実施の形態における集光部１０はオンチップレンズ１１とカラーフィルタ１２とから構成されている。また、固定電荷膜２４も省略されている。受光部２０に形成された段差部２０Ａは、イメージセンサ１Ａ等と同様に、フォトダイオード２３を有するＳｉ基板２１の集光部１０側に設けられており、この段差部２０Ａが設けられたＳｉ基板２１の表面を受光面２０Ｓとする。
　配線層２２は、集光部１０とＳｉ基板２１との間に設けられると共に、層間絶縁膜２２Ａを間に、例えば金属膜２２Ｂが２層（２２Ｂ１，２２Ｂ２；（図１１））あるいは３層以上（２２Ｂ１，２２Ｂ２，２２Ｂ３、・・・）で構成された多層配線構造を有する。この金属膜２２Ｂはトランジスタや周辺回路の金属配線であり、一般的な表面照射型のイメージセンサでは、画素の開口率を確保すると共に、オンチップレンズ等の光学機能層から射出された光束を遮蔽しないように各画素の間に設けられている。本実施の形態では、この多層配線（金属膜２２）のうち、最もＳｉ基板２１側に設けられた金属膜２２Ｂ1を遮光膜１４として用いている。
　層間絶縁膜２２Ａは、金属膜２２Ｂ１と金属膜２２Ｂ２との間（２２Ａ２）、Ｓｉ基板２１と金属膜２２Ｂ１との間（２２Ａ１）および金属膜２２Ｂ２と集光部１０（具体的には、カラーフィルタ１２）との間（２２Ａ３）に設けられると共に、段差部２０Ａによって形成されたＳｉ基板２１の窪みを平坦化するものである。
　層間絶縁膜２２Ａの材料としては、例えば無機材料が用いられ、具体的には、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ），シリコン窒化膜（ＳｉＮ），シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ），ハフニウム酸化膜（ＨｆＯ），アルミニウム酸化膜（ＡｌＯ），窒化アルミニウム膜（ＡｌＮ），タンタル酸化膜（ＴａＯ），ジルコニウム酸化膜（ＺｒＯ），ハフニウム酸窒化膜，ハフニウムシリコン酸窒化膜，アルミニウム酸窒化膜，タンタル酸窒化膜およびジルコニウム酸窒化膜等が挙げられる。層間絶縁膜２２Ａの膜厚、具体的には撮像画素２Ａにおける膜厚は、例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下である。
　金属膜２２Ｂ（２２Ｂ１，２２Ｂ２）は、例えば各画素２に対応する駆動用トランジスタを構成する電極であり、その材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ），クロム（Ｃｒ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），ニッケル（Ｎｉ），銅（Ｃｕ），タングステン（Ｗ）あるいは銀（Ａｇ）等の金属元素の単体または合金が挙げられる。
　なお、上述したように金属膜２２Ｂは、一般的には画素２の開口率を確保すると共に、オンチップレンズ１１等の光学機能層から射出された光を遮蔽しないように、各画素２間にそれぞれ適した大きさとする。但し、本実施の形態では、Ｓｉ基板２１側に形成された金属膜２２Ｂ１は遮光膜１４の機能を兼ねるため、図１１に示したように段差部２０Ａによって形成された層間絶縁膜２２Ａ１の段差に沿って、その壁面２２Ｃを覆うように形成される。
　これにより、隣り合う撮像画素２Ａおよび像面位相差画素２Ｂのそれぞれオンチップレンズ１１を透過した光の隣接する画素２Ｂ，２Ａのフォトダイオード２３への入射が抑制される。また、像面位相差画素２Ｂ間に設けられた金属膜２２Ｂ１は、瞳分割用の遮光膜１４Ｂの機能を兼ねるように像面位相差画素２Ｂの受光領域Ｒの所定の位置まで拡大して形成される。
　撮像画素２Ａ間、撮像画素２Ａと像面位相差画素２Ｂとの間および隣接配置された像面位相差画素２Ｂの瞳分割用の遮光膜が形成されない側に設けられる金属膜２２Ｂ１もまた、遮光膜１４Ｃの機能を兼ねるように、それぞれ所定の大きさに形成される。
　なお、遮光膜１４としての金属膜２２Ｂ１の各層の積層方向における形成位置、特に、像面位相差画素２Ｂ間の遮光膜１４Ｂとしての金属膜Ｂ１の形成位置は、像面位相差画素２Ｂのオンチップレンズ１１を透過した入射光が集光する深さ位置、即ち、撮像画素２ＡにおけるＳｉ基板２１の表面とほぼ同じ位置になるように形成することが好ましい。
　像面位相差画素２Ｂ上の金属膜２２Ｂ１の形成位置が入射光の集光位置よりも高い場合には、入射光の光束の一部が金属膜２２Ｂ１によって遮蔽されてＡＦ特性が低下することとなる。像面位相差画素２Ｂ上の金属膜２２Ｂ１の形成位置が入射光の集光位置よりも低い場合も同様である。
　このような配線層２２は、例えば、以下の製造方法を用いて形成する。まず、段差部２０Ａが設けられたＳｉ基板２１上に、例えばＣＶＤ法を用いて、例えばＳｉＯ２膜を形成したのち、エッチング、もしくは研磨によって層間絶縁膜２２Ａ１を形成する。この層間絶縁膜２２Ａ１は、撮像画素２Ａと像面位相差画素２Ｂとの間に設けられた段差部２０Ａに対応する段差を有すると共に、像面位相差画素２Ｂ上のＳｉＯ２膜の高さがＳｉ基板２１と同程度である。
　続いて、層間絶縁膜２２Ａ１上に、例えばスパッタリング法や真空蒸着法を用いて、例えばＡ１膜を成膜したのち、フォトリソグラフィやエッチングを用いてパターニングを行い、遮光膜１４を兼ねた金属膜２２Ｂ１を形成する。次に、層間絶縁膜２２Ａ１および金属膜２２Ｂ１上に層間絶縁膜２２Ａ２を形成したのち、同様の方法を用いて金属膜２２Ｂ２を所定の形状に形成する。最後に、層間絶縁膜２２Ａ２および金属膜２２Ｂ２上に層間絶縁膜２２Ａ３を形成することにより、配線層２２が完成する。
　なお、ここでは金属膜２２Ｂ１をスパッタリング法あるいは真空蒸着法を用いて成膜したが、これに限らず、例えばメッキ法を用いて成膜しても構わない。図１２は金属膜２２Ｂ１を、メッキ法を用いて形成したイメージセンサ１Ｆの断面構成を表したものである。本実施の形態の配線層２２の金属膜２２Ｂ1を、メッキ法を用いて形成した場合には図１２に示したように像面位相差画素２Ｂ上の金属膜２２Ｂ1の膜厚が厚くなるという特徴を有する。
　また、これまで金属膜２２Ｂが２層構造の配線層２２を挙げて説明したが、これに限らず、３層以上の多層配線構造としてもよい。
　図１３は、本実施の形態におけるイメージセンサ（イメージセンサ１Ｇ）の他の例を表したものである。このイメージセンサ１Ｇは配線層２２の金属膜２２Ｂを３層構造（２２Ｂ１，２２Ｂ２，２２Ｂ３）としたものであり、第１の実施の形態等の段差部２０Ａを覆う遮光膜１４Ａ，１４Ｃを異なる層の金属膜２２Ｂ１，２２Ｂ２で別々に形成したものである。
　このような配線層２２は、例えば、以下の製造方法を用いて形成する。まず、段差部２０Ａが設けられたＳｉ基板２１上に、例えばＣＶＤ法を用いて、例えばＳｉＯ２膜を形成したのち、エッチング、もしくは研磨によって層間絶縁膜２２Ａ１を形成する。続いて、層間絶縁膜２２Ａ１上の所定の位置に、例えばスパッタリング法や真空蒸着法を用いて、例えばＡｌ膜を成膜したのち、フォトリソグラフィやエッチングを用いてパターニングを行い、遮光膜１４を兼ねた金属膜２２Ｂ1を形成する。
　具体的には、段差部２０Ａの側壁２０Ｂを覆う遮光膜１４Ａに対応する位置および隣接配置された像面位相差画素２Ｂ間の瞳分割用の遮光膜１４Ｂおよび通常の遮光膜１４Ｃに対応する位置に金属膜２２Ｂ１を形成する。次に、層間絶縁膜２２Ａ１および金属膜２２Ｂ１上に層間絶縁膜２２Ａ２を形成したのち、同様の方法を用いて金属膜２２Ｂ２を所定の形状に形成する。さらに、層間絶縁膜２２Ａ３および金属膜２２Ｂ３を形成する。最後に、層間絶縁膜２２Ａ２および金属膜２２Ｂ２上に層間絶縁膜２２Ａ４を形成することにより、配線層２２が完成する。
　図１３に示したイメージセンサ１Ｇでは、上述したように第１の実施の形態等における遮光膜１４は、異なる層に設けられた金属膜２２Ｂ１および金属膜２２Ｂ２の２層によって形成されている。このため段差部２０Ａの側壁２０Ｂを覆う遮光膜１４Ａに対応する金属膜２２Ｂ１は、撮像画素２Ａ上に設けられた遮光膜１４Ｃを兼ねた金属膜２２Ｂ２とは切断された形状となっている。
　なお、図１１，１２に示したように、第１の実施の形態等における遮光膜１４を１層の（換言すると、同一工程内で形成される）金属膜２２Ｂ１によって形成した場合には、段差部２０Ａにおける遮光膜１４Ａ，１４Ｃが連続して形成されるため、高い遮光性能が得られる。一方、図１３に示したように遮光膜１４を２層の金属膜２２Ｂ１および金属膜２２Ｂ２によって形成する場合には、配線層２２の各層、層間絶縁膜２２Ａ（２２Ａ１，２２Ａ２，２２Ａ３，２２Ａ４）および金属膜２２Ｂ（２２Ｂ１，２２Ｂ２，２２Ｂ３）を簡易に形成することが可能となる。
　また、本実施の形態における像面位相差画素２Ｂのカラーフィルタ１２は、第１の実施の形態と同様に緑色（Ｇ）または白色（Ｗ）を割り当てることが好ましいが、光量の高い光が入射された場合にはフォトダイオード２３において電荷が飽和しやすくなる。このとき、表面照射型では過剰な電荷はＳｉ基板２１の下方（基板２１側）から排出される。このため、像面位相差画素２Ｂに対応する位置のＳｉ基板２１の下方、具体的にはフォトダイオード２３の下部に、より高濃度のＰ型不純物をドーピングしてオーバーフローバリアを高くするようにしてもよい。
　このように、本開示は裏面照射型のイメージセンサに限らず、表面照射型のイメージセンサにも適用可能であり、表面照射型の場合であっても、上記第１の実施の形態等と同等の効果を得ることができる。
　＜５．第３の実施の形態＞
　第３の実施の形態として、裏面照射型イメージセンサであり、第１画素と第２画素との間に段差部を設けると共に、段差部の側壁に第１遮光部を設け、さらにインナーレンズを設けた場合を例に挙げて説明を行う。
　図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、および図８Ｂを参照して説明したように、例えば図３に示した画素２には、撮像画素２Ａにおける入射光は受光面２０Ｓの近傍に、像面位相差画素２Ｂにおける入射光は瞳分割用の遮光膜１４Ｂと同じ深さ位置に集光するように設計されている。これにより、撮像画素２Ａと同様に像面位相差画素２Ｂでも、オンチップレンズ１１を透過した入射光のほぼ全ての光束がフォトダイオード２３に照射されるように構成されている。
　図７Ｂおよび図８Ｂを参照して説明したように、図７Ａおよび図８Ｂの特性図を比較することにより、受光面２０Ｓを撮像画素２Ａよりも深い位置に配置した像面位相差画素２Ｂの方がより受光効率が高い、換言すると瞳強度分布の特性がより先鋭となることがわかる。即ち、本実施の形態のイメージセンサ１の像面位相差画素２Ｂは、比較例であるイメージセンサ１００の像面位相差画素１０２Ｂよりも位相差検出を行う上で、より高精度な位相差検出用の信号を生成することが可能となる。
　また、本実施の形態では、段差部２０Ａの側壁２０Ｂに遮光膜１４Ａを設けることにより、隣接画素間における斜入射光のクロストークによる混色が抑制される。
　しかしながら、像面位相差画素２Ｂの受光面２０Ｓを撮像画素２Ａの受光面２０Ｓよりも深い位置に配置することで、像面位相差画素２Ｂの撮像特性に影響をおよぼす可能性がある。図３を再度参照するに、像面位相差画素２Ｂは、撮像画素２Ａに比べてＳｉ基板２１の掘り込み量が多いため、像面位相差画素２Ｂのフォトダイオード２３は、撮像画素２Ａのフォトダイオード２３よりも小さく構成される。
　このように構成されることで、像面位相差画素２Ｂのフォトダイオード２３は、撮像画素２Ａのフォトダイオード２３よりも飽和電子数が低下してしまうなど、撮像特性が劣化してしまう可能性がある。
　そこで、図１４に示すように、像面位相差画素２Ｂにインナーレンズを設けた構成とする。図１４は、第３の実施の形態における画素２の構成を示す図である。図１４では、説明のため、配線層２２は図示せず、また集光部１０の構成を簡略化して図示してある。
　図１４に示した像面位相差画素２Ｂは、インナーレンズ１７を備える構成とされている。インナーレンズ１７は、オンチップレンズ１１とフォトダイオード２３の間に設けられている。また、インナーレンズ１７は、像面位相差画素２Ｂに設けられ、撮像画素２Ａには設けられない。インナーレンズ１７は、例えば、図５に示したように複数の像面位相差画素２Ｂが連続して設けられているような場合、それら複数の像面位相差画素２Ｂに共通して用いられる構成としても良い。
　このようにインナーレンズ１７を設けることで、図１４に示したように、オンチップレンズ１１で集光された光が、さらに、インナーレンズ１７で集光される構成となる。このような構成とすることで、像面位相差画素２Ｂの受光面２０Ｓを、図３に示したインナーレンズ１７を設けない構成の像面位相差画素２Ｂの受光面２０Ｓに比べて上側（オンチップレンズ１１側）に設けることができる。
　すなわち、像面位相差画素２ＢにおけるＳｉ基板２１の掘り込み量を、図３に示したインナーレンズ１７を設けない構成の像面位相差画素２Ｂよりも少なくすることが可能となる。このことにより、像面位相差画素２Ｂのフォトダイオード２３の大きさを、インナーレンズ１７を設けない像面位相差画素２Ｂのフォトダイオード２３よりも大きくすることが可能となる。
　よって、像面位相差画素２Ｂのフォトダイオードの飽和電子量が低減してしまい撮像特性が劣化してしまうといったことを抑制することができる像面位相差画素２Ｂとすることが可能となる。
　また、インナーレンズ１７を設けた以外は、基本的に、図３に示した像面位相差画素２Ｂと同様の構成のため、図３に示した像面位相差画素２Ｂにより得られる効果は、図１４に示した像面位相差画素２Ｂにおいても得ることが可能である。すなわち例えば、撮像画素２Ａと同様に像面位相差画素２Ｂでも、オンチップレンズ１１を透過した入射光のほぼ全ての光束がフォトダイオード２３に照射されるように構成することが可能であり、より高精度な位相差検出用の信号を生成することが可能となる。
　図１５は、図３に示した像面位相差画素２Ｂに、インナーレンズ１７を設けた場合の画素２の構成を示す図である。
　図１５に示した像面位相差画素２Ｂは、遮光膜１４Ｂの間、換言すれば、段差部２０Ａの部分に、遮光膜１４Ｂの所定の高さまで絶縁膜１５が設けられている。なおここでは、絶縁膜１５が、遮光膜１４Ａの下側と上側に設けられる例を挙げて説明を続けるが、例えば、図３に示した像面位相差画素２Ｂのように、遮光膜１４Ａの下側には、絶縁膜１５が設けられ、上側には、平坦化膜１３が設けられているように構成することも可能である。
　上記したように、絶縁膜１５の材料としては、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）等が挙げられ、平坦化膜１３の材料としては、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）が挙げられる。絶縁膜１５と平坦化膜１３に、同一の材料を用いた場合、図１５に示したように、遮光膜１４Ａの下側と上側には、同一の材料で構成される膜が成膜されることになる。
　このような違いは、製造工程や用いる材料により異なり、ここでは、まず、遮光膜１４Ａの下側と上側には、同一の材料で構成される膜が成膜される例を挙げて説明し、その膜を、絶縁膜１５と称して説明を続ける。
　なおこの場合、機能的には、遮光膜１４Ａの下側の膜は、遮光膜１４を加工する際にＳｉ基板２１の損傷を防ぐための機能を有し、上側の膜は、受光部２０の受光面２０Ｓを平坦化し、インナーレンズ１７の下面を平坦化するための機能を有する。
　遮光膜１４Ｂの間に形成された絶縁膜１５上に、インナーレンズ１７が形成される。インナーレンズ１７の材料としては、例えば、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）などが挙げられる。また例えば、シロキサン系樹脂（屈折率１．７）、あるいはポリイミドなどの高屈折率樹脂でもよい。さらに、上記の樹脂中に、例えば酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ハフニウムなどの金属酸化物微粒子が含有されており、屈折率が高められているようにしても良い。
　インナーレンズ１７上には、カラーフィルタ１２が形成されている。このように、図１５に示した像面位相差画素２Ｂは、インナーレンズ１７上に、カラーフィルタ１２が形成されているが、図１６に示すように、平坦化有機膜１８を１層設けて、カラーフィルタ１２が形成されるような構成とすることも可能である。
　図１６に示した像面位相差画素２Ｂにおいては、インナーレンズ１７とカラーフィルタ１２との間に、平坦化有機膜１８が形成されている。図１６に示した像面位相差画素２Ｂのように、カラーフィルタ１２の下に、平坦化有機膜１８を設ける構成としても良いし、図１５に示した像面位相差画素２Ｂのように、カラーフィルタ１２の下に、平坦化有機膜１８を設けずに、インナーレンズ１７を直接設ける構成としても良い。
　またインナーレンズ１７の構成は、図１５、図１６に示した曲面形状（上側が凸形状の構造）ではなく、図１７に示すような矩形形状（ボックス型）でも良い。図１７に示したインナーレンズ１７’は、断面が矩形形状である。矩形形状のインナーレンズ１７’は、縮小化された画素においては、光を集光することができるという特徴がある。また、矩形形状のインナーレンズ１７’は、曲面形状のインナーレンズ１７に比べて製造が容易である。
　ここでは、曲面形状のインナーレンズ１７と矩形形状のインナーレンズ１７’ を例に挙げて説明を行ったが、インナーレンズの形状は、これ以外の形状であっても良い。
　またここでは、インナーレンズは、縦方向、換言すれば、カラーフィルタ１２とフォトダイオード２３の間に、１個のインナーレンズが設けられている例を、例に挙げて説明したが、１個のインナーレンズに限らず、複数のインナーレンズが重ねられた状態で設けられる構成としても良い。また複数のインナーレンズが設けられる構成とする場合、異なる形状のインナーレンズが組み合わされて用いられる構成としても良い。
　図１５乃至図１７に示したインナーレンズは、フォトダイオード２３側に設けた例を示したが、図１８に示すように、カラーフィルタ１２側にインナーレンズ１９を設ける構成とすることも可能である。
　図１８に示した像面位相差画素２Ｂの段差部２０Ａには、平坦化有機膜１８’が充填されている。撮像画素２Ａに対して、像面位相差画素２Ｂは、段差部２０Ａの分だけ、Ｓ基板２１が掘り込まれているため、その掘り込みを利用し、平坦化有機膜１８’を形成する際、窪みが形成されるように製造することも可能である。
　例えば、像面位相差画素２Ｂにセルフアラインで凹みを形成し、その凹みの部分に、インナーレンズ１９を形成するようにすることも可能である。形成されるインナーレンズ１９は、図１８に示したように、下側が凸形状（下側が曲面形状）の構造を有するインナーレンズとなる。
　なお、図１８に示した例では、像面位相差画素２Ｂの段差部２０Ａに、平坦化有機膜１８’が充填されている例を示したが、図１５乃至図１７に示した像面位相差画素２Ｂの段差部２０Ａに示したように、絶縁膜１５が充填されている構成や、絶縁膜１５と平坦化有機膜１８が充填されている構成とすることも可能である。
　＜第３の実施の形態における撮像素子の製造について＞
　図１４乃至図１８を参照して説明したインナーレンズを備える像面位相差画素２Ｂを含むイメージセンサ１Ａの製造について、図１９乃至図２１を参照して説明する。なおここでは、図１６に示した像面位相差画素２Ｂを含むイメージセンサ１Ａが製造される場合を例に挙げて説明する。
　図１９に示した工程Ｓ１において、裏面照射型固体撮像素子の受光面側に、マスク３１が形成される。このマスク３１は、像面位相差画素２Ｂとされる画素の部分以外に形成される。そして、像面位相差画素２Ｂに該当するＳｉ基板２１がエッチングされる。
　このエッチングには、プラズマエッチングやウェットエッチングを用いることが可能であるが、シリコンのウェットエッチングを行うには、フッ硝酸やアルカリを用いることが好ましく、その場合には酸化膜や窒化膜のハードマスクが用いられるのが好ましい。
　工程Ｓ２において、Ｓｉ基板２１のエッチング後にマスク３１が剥離される。レジストマスクの場合には、アッシングや硫酸過水が用いられ、酸化膜や窒化膜のハードマスクの場合には、フッ酸が用いられる。
　工程Ｓ３において、Ｓｉ基板２１の表面に固定電荷膜２４、絶縁膜１５、遮光膜１４が、それぞれ成膜される。固定電荷膜２４は、反射防止膜としてもよい。反射防止膜（固定電荷膜２４）には、例えば、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）膜、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、もしくはそれらの積層膜を用いることが可能である。
　固定電荷膜２４が成膜された後、絶縁膜１５が成膜される。絶縁膜１５は、固定電荷膜２４と遮光膜１４との間に設けられる層間膜としても機能し、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）等が用いられる。
　絶縁膜１５の成膜方法としてＣＶＤ方式やＡＬＤ方式が用いられるが、像面位相差画素２Ｂの段差部２０Ａの側壁にも成膜するために、サイドカバレッチの良い成膜方法が選択されるのが好ましい。
　絶縁膜１５が成膜された後、遮光膜１４が成膜される。遮光膜１４には、例えばタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、Ａｌと銅（Ｃｕ）の合金などが用いられる。遮光膜１４の成膜方法としてＰＤＶ方式、ＣＶＤ方式、ＡＬＤ方式などが用いられるが、像面位相差画素２Ｂの段差部２０Ａの側壁にも成膜するために、サイドカバレッチの良い成膜方法が選択されるのが好ましい。
　図２０に示した工程Ｓ５において、不必要な遮光膜１４を除去し、遮光膜１４を加工するためのリソグラフィーが行われる。像面位相差画素２Ｂ部には段差部２０Ａが存在するので、段差部２０Ａの底面と上面の両方にフォーカスが合わせられる露光方法が用いられるのが好ましい。
　工程Ｓ５において、ドライエッチングで遮光膜１４が加工される。その加工は、例えば、ドライエッチング後に、アッシングでレジスト剥離が行われることで、遮光膜１４Ａ、遮光膜１４Ｂ，遮光膜１４Ｃが形成される。
　工程Ｓ６において、絶縁膜１５の一部が成膜される。既に成膜されている絶縁膜１５上に、像面位相差画素２Ｂの段差部２０Ａ内を充填し、インナーレンズを平坦化された膜上に設けるための絶縁膜１５が成膜される。
　工程Ｓ６における絶縁膜１５の成膜は、次工程である工程Ｓ７において、像面位相差画素２Ｂの段差部２０Ａを平坦化することが好ましいため、ＨＤＰ(High Density Plasma)方式が用いられて成膜されるのが好ましい。
　工程Ｓ６において成膜される絶縁膜１５は、図２０に示したように、像面位相差画素２Ｂの部分で、段差部２０Ａがあるため、像面位相差画素２Ｂの部分で窪みが生じるような形状で成膜される。
　工程Ｓ７において、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）を用いて、酸化膜の平坦化が行われる。図２０に示したように、遮光膜１４Ｃの上面の部分まで研磨されることで、平坦化が行われる。
　工程Ｓ８において、像面位相差画素２Ｂの段差部２０Ａ以外がレジストマスク３３で覆われ、ドライエッチングによるエッチバックが行われることで、像面位相差画素２Ｂの段差部２０Ａに集光構造を形成するスペース（インナーレンズを形成するスペース）が確保される。
　工程Ｓ６乃至Ｓ８において、図１８に示したように、平坦化有機膜１８’が段差部２０Ａに充填されるような構成とした場合、まず工程Ｓ６において、平坦化有機膜１８’が成膜される。平坦化有機膜１８’を成膜する場合も、上記した絶縁膜１５の成膜と同じ方法で、成膜することができる。
　また、平坦化有機膜１８’を成膜する場合も、図２０に示したように、像面位相差画素２Ｂの部分で、段差部２０Ａがあるため、像面位相差画素２Ｂの部分で窪みが生じるような形状で成膜される。この窪みを利用して、インナーレンズ１９（図１８）を形成することが可能である。
　すなわち、例えば、工程Ｓ６において、平坦化有機膜１８’を成膜するとき、窪みが所定の深さで形成されるようにし、工程Ｓ７において研磨を行うとき、インナーレンズ１９（図１８）を形成するスペースを残した状態で研磨を行えば、インナーレンズ１９を形成するスペースを形成することができる。この場合、工程Ｓ８を省略することも可能となる。
　また、工程Ｓ８において、このようなインナーレンズ１９を形成する窪みを形成するようにすることも可能である。インナーレンズ１９を形成するための窪みの位置、大きさ、曲率、深さ等は、レジストマスクの開口、エッチング時間等により任意に制御することができる。
　図２０を参照した製造に関する説明に戻り、工程Ｓ８において、インナーレンズを形成するスペースが作成されると、図２１に示した工程Ｓ９に処理は進められる。
　工程Ｓ９において、屈折率の高い材料、例えば、シリコン窒化（SiN）膜３４が成膜される。この成膜されるシリコン窒化膜３４は、インナーレンズの材料とされる。ここでは、シリコン窒化膜３４を例に挙げたが、形成されるインナーレンズに合った材料の膜が、工程Ｓ９において成膜される。
　工程Ｓ１０において、像面位相差画素２Ｂの段差部２０Ａにインナーレンズのリソグラフィーが行われる。作成したいインナーレンズの形状にあったマスク３５が形成される。
　工程Ｓ１１において、ドライエッチングが行われることで、像面位相差画素２Ｂの段差部２０Ａにインナーレンズ１７が形成される。
　工程Ｓ１０において、マスク３５を、図２１に示したような曲面形状とした場合、図１５や図１６に示した曲面形状のインナーレンズ１７が形成される。工程Ｓ１０において、マスク３５を、図示はしないが、矩形形状とした場合、図１７に示した矩形形状のインナーレンズ１７’が形成される。
　このように、形成されるインナーレンズの形状に合ったマスク３５が形成され、エッチングが行われることで、曲面形状や矩形形状のインナーレンズが形成される。
　工程Ｓ１２において、形成されたインナーレンズ１７や絶縁膜１５上に、カラーフィルタ１２が形成され、その上にオンチップレンズ１１が形成される。このようにして、図１５に示した像面位相差画素２Ｂを含むイメージセンサ１Ａが形成される。
　図１６または図１７に示した像面位相差画素２Ｂを含むイメージセンサ１Ａを形成する場合、工程Ｓ１２において、インナーレンズ１７（またはインナーレンズ１７’）上に、平坦化有機膜１８が成膜された後、カラーフィルタ１２が成膜され、オンチップレンズ１１が形成される。
　このようにして、インナーレンズを含む構成の像面位相差画素２Ｂを含むイメージセンサ１Ａを製造することができる。
　このような像面位相差画素２Ｂに、インナーレンズを設ける構成とすることで、像面位相差画素２Ｂの焦点検出精度を損なうことなく、像面位相差画素２Ｂの飽和電子量の低減等の撮像特性の劣化を抑制することができる。
　また、像面位相差画素２Ｂを撮像用の画素としても用いるようにした場合、撮像画素２Ａと比較して撮像特性の差分が少なく、画像の補正が簡単にできるイメージセンサ１Ａとすることが可能となる。
　＜６．適用例＞
　以下、上記第１，第２，第３の実施の形態において説明したイメージセンサ１の適用例について説明する。上記実施の形態におけるイメージセンサ１はいずれも、様々な分野における電子機器に適用可能である。ここでは、その一例として、撮像装置（カメラ）、内視鏡カメラ、ビジョンチップ（人工網膜）について説明する。
　（適用例１）
　図２２は、撮像装置（撮像装置３００）の全体構成を表した機能ブロック図である。撮像装置３００は、例えばデジタルスチルカメラまたはデジタルビデオカメラであり、光学系３１０と、シャッタ装置３２０と、イメージセンサ１（例えば、イメージセンサ１Ａ）と、信号処理回路３３０（画像処理回路３４０，ＡＦ処理回路３５０）と、駆動回路３６０と、制御部３７０とを備えている。
　光学系３１０は、被写体からの像光（入射光）をイメージセンサ１の撮像面上に結像させる１または複数の撮像レンズを含むものである。シャッタ装置３２０は、イメージセンサ１への光照射期間（露光期間）および遮光期間を制御するものである。駆動回路３６０は、シャッタ装置３２０の開閉駆動を行うと共に、イメージセンサ１における露光動作および信号読み出し動作を駆動するものである。
　信号処理回路３３０は、イメージセンサ１からの出力信号（ＳＧ１，ＳＧ２）に対して、所定の信号処理、例えばデモザイク処理やホワイトバランス調整処理等の各種補正処理を施すものである。制御部３７０は、例えばマイクロコンピュータから構成され、駆動回路３６０におけるシャッタ駆動動作およびイメージセンサ駆動動作を制御すると共に、信号処理回路３３０における信号処理動作を制御するものである。
　この撮像装置３００では、入射光が、光学系３１０、シャッタ装置３２０を介してイメージセンサ１において受光されると、イメージセンサ１では、その受光量に基づく信号電荷が蓄積される。駆動回路３６０により、イメージセンサ１の各画素２に蓄積された信号電荷が読み出し（撮像画素２Ａから得られた電気信号ＳＧ１および像面位相差画素２Ｂから得られた電気信号ＳＧ２）がなされ、読み出された電気信号ＳＧ１，ＳＧ２は信号処理回路３３０の画像処理回路３４０およびＡＦ処理回路３５０へ出力される。
　イメージセンサ１から出力された出力信号は、信号処理回路３３０において所定の信号処理が施され、映像信号Ｄoutとして外部（モニタ等）へ出力されるが、あるいは、図示しないメモリ等の記憶部（記憶媒体）に保持される。
　（適用例２）
　図２３は、適用例２に係る内視鏡カメラ（カプセル型内視鏡カメラ４００Ａ）の全体構成を表す機能ブロック図である。カプセル型内視鏡カメラ４００Ａは、光学系４１０と、シャッタ装置４２０と、イメージセンサ１と、駆動回路４４０と、信号処理回路４３０と、データ送信部４５０と、駆動用バッテリー４６０と、姿勢（方向、角度）感知用のジャイロ回路４７０とを備えている。
　これらのうち、光学系４１０、シャッタ装置４２０、駆動回路４４０および信号処理回路４３０は、上記撮像装置３００において説明した光学系３１０、シャッタ装置３２０、駆動回路３６０および信号処理回路３３０と同様の機能を有している。但し、光学系４１０は、４次元空間における複数の方位（例えば全方位）での撮影が可能となっていることが望ましく、１つまたは複数のレンズにより構成されている。但し、本例では、信号処理回路４３０における信号処理後の映像信号Ｄ１およびジャイロ回路４７０から出力された姿勢感知信号Ｄ２は、データ送信部４５０を通じて無線通信により外部の機器へ送信されるようになっている。
　なお、上記実施の形態におけるイメージセンサを適用可能な内視鏡カメラとしては、上記のようなカプセル型のものに限らず、例えば図２４に示したような挿入型の内視鏡カメラ（挿入型内視鏡カメラ４００Ｂ）であってもよい。
　挿入型内視鏡カメラ４００Ｂは、上記カプセル型内視鏡カメラ４００Ａにおける一部の構成と同様、光学系４１０、シャッタ装置４２０、イメージセンサ１、駆動回路４４０、信号処理回路４３０およびデータ送信部４５０を備えている。但し、この挿入型内視鏡カメラ４００Ｂは、さらに、装置内部に格納可能なアーム４８０ａと、このアーム４８０ａを駆動する駆動部４８０とが付設されている。このような挿入型内視鏡カメラ４００Ｂは、駆動部４８０へアーム制御信号ＣＴＬを伝送するための配線４９０Ａと、撮影画像に基づく映像信号Ｄoutを伝送するための配線４９０Ｂとを有するケーブル４９０に接続されている。
　（適用例３）
　図２５は、適用例３に係るビジョンチップ（ビジョンチップ５００）の全体構成を表す機能ブロック図である。ビジョンチップ５００は、眼の眼球Ｅ１の奥側の壁（視覚神経を有する網膜Ｅ２）の一部に、埋め込まれて使用される人口網膜である。このビジョンチップ５００は、例えば網膜Ｅ２における神経節細胞Ｃ１、水平細胞Ｃ２および視細胞Ｃ３のうちのいずれかの一部に埋設されており、例えばイメージセンサ１と、信号処理回路５１０と、刺激電極部５２０とを備えている。
　これにより、眼への入射光に基づく電気信号をイメージセンサ１において取得し、その電気信号を信号処理回路５１０において処理することにより、刺激電極部５２０へ所定の制御信号を供給する。刺激電極部５２０は、入力された制御信号に応じて視覚神経に刺激（電気信号）を与える機能を有するものである。
　以上、第１，第２，第３の実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。オンチップレンズと受光部との間に他の光学機能層を備えてもよい。また、オンチップレンズ１１の下方、具体的にはオンチップレンズ１１と受光部２０との間にさらにレンズ（所謂、インナーレンズ）を形成した多重レンズ構造としてもよい。
　なお、本技術は以下のような構成をとることも可能である。
（１）
　それぞれが、光電変換素子を含む受光部と入射光を前記受光部に向けて集光する集光部とを有すると共に、互いに隣接する第１画素および第２画素を備え、前記第１画素および前記第２画素は、前記受光部の受光面に段差部を有し、前記段差部の壁面の少なくとも一部は第１遮光部によって覆われている
　撮像素子。
（２）
　前記集光部は光学機能層としてレンズを含み、前記第１画素および前記第２画素の前記レンズは同一形状を有する、
　前記（１）に記載の撮像素子。
（３）
　前記第１画素および前記第２画素それぞれの各受光部に対向して前記レンズを有する、
　前記（２）に記載の撮像素子。
（４）
　前記段差部の壁面は垂直である、
　前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の撮像素子。
（５）
　前記第２画素は前記受光部と前記集光部との間に、前記受光面の一部を遮蔽する第２遮光部を有する、
　前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の撮像素子。
（６）
　前記第１画素および前記第２画素は隣り合う画素間に第３遮光部を有する、
　前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の撮像素子。
（７）
　前記第１遮光部、前記第２遮光部および前記第３遮光部は同一材料によって形成されている、
　前記（６）に記載の撮像素子。
（８）
　前記第１画素における入射光は、前記受光部の前記受光面近傍に集光する、
　前記（１）乃至（７）のいずれかに記載の撮像素子。
（９）
　前記第２画素における入射光は前記第２遮光部と同じ深さ位置に集光する、
　前記（１）乃至（８）のいずれかに記載の撮像素子。
（１０）
　前記段差部は有機膜によって埋設されている、
　前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の撮像素子。
（１１）
　前記有機膜の材料はポリイミド樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂である、
　前記（１０）に記載の撮像素子。
（１２）
　前記第１画素および前記第２画素は前記受光部と前記集光部との間に、固定電荷膜を有する、
　前記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の撮像素子。
（１３）
　前記第１画素および前記第２画素は隣り合う画素間に溝を有し、前記溝は壁面および底面に沿って前記固定電荷膜が設けられている、
　前記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の撮像素子。
（１４）
　前記溝には絶縁材料が埋設されている、
　前記（１３）に記載の撮像素子。
（１５）
　前記溝には絶縁材料と前記第１遮光部、第２遮光部または第３遮光部とが埋設されている、
　前記（１３）に記載の撮像素子。
（１６）
　前記集光部と前記受光部との間に配線層を含む駆動部を有し、前記配線層が前記第１遮光部、前記第２遮光部および前記第３遮光部を兼ねている、
　前記（１）乃至（１５）のいずれかに記載の撮像素子。
（１７）
　前記集光部は赤色、緑色、青色または白色のカラーフィルタを含み、前記第２画素の前記集光部は緑色または白色のカラーフィルタを有する、
　前記（１）乃至（１６）のいずれかに記載の撮像素子。
（１８）
　前記段差部に、インナーレンズを備える、
　前記（１）乃至（１７）のいずれかに記載の撮像素子。
（１９）
　前記インナーレンズは、上側または下側に凸構造のインナーレンズであるか、矩形形状のインナーレンズである、
　前記（１８）に記載の撮像素子。
（２０）
　撮像素子を含み、
　前記撮像素子は、それぞれが、光電変換素子を含む受光部と入射光を前記受光部に向けて集光する集光部とを有すると共に、互いに隣接する第１画素および第２画素を備え、前記第１画素および前記第２画素は、前記受光部の受光面に段差部を有し、前記段差部の壁面の少なくとも一部は第１遮光部によって覆われている
　撮像装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０１３年３月２９日に出願された日本特許出願番号２０１３－７３０５４号および２０１４年３月１２日に出願された日本特許出願番号２０１４－４９０４９号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (20)

  1. 　それぞれが、光電変換素子を含む受光部と入射光を前記受光部に向けて集光する集光部とを有すると共に、互いに隣接する第１画素および第２画素を備え、
    　前記第１画素および前記第２画素は、前記受光部の受光面に段差部を有し、
    　前記段差部の壁面の少なくとも一部は第１遮光部によって覆われている
    　撮像素子。
  2. 　前記集光部は光学機能層としてレンズを含み、前記第１画素および前記第２画素の前記レンズは同一形状を有する、
    　請求項１に記載の撮像素子。
  3. 　前記第１画素および前記第２画素それぞれの各受光部に対向して前記レンズを有する、
    　請求項２に記載の撮像素子。
  4. 　前記段差部の壁面は垂直である、
    　請求項１に記載の撮像素子。
  5. 　前記第２画素は前記受光部と前記集光部との間に、前記受光面の一部を遮蔽する第２遮光部を有する、
    　請求項１に記載の撮像素子。
  6. 　前記第１画素および前記第２画素は隣り合う画素間に第３遮光部を有する、
    　請求項１に記載の撮像素子。
  7. 　前記第１遮光部、前記第２遮光部および前記第３遮光部は同一材料によって形成されている、
    　請求項６に記載の撮像素子。
  8. 　前記第１画素における入射光は、前記受光部の前記受光面近傍に集光する、
    　請求項１に記載の撮像素子。
  9. 　前記第２画素における入射光は前記第２遮光部と同じ深さ位置に集光する、
    　請求項１に記載の撮像素子。
  10. 　前記段差部は有機膜によって埋設されている、
    　請求項１に記載の撮像素子。
  11. 　前記有機膜の材料はポリイミド樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂である、
    　請求項１０に記載の撮像素子。
  12. 　前記第１画素および前記第２画素は前記受光部と前記集光部との間に、固定電荷膜を有する、
    　請求項１に記載の撮像素子。
  13. 　前記第１画素および前記第２画素は隣り合う画素間に溝を有し、前記溝は壁面および底面に沿って前記固定電荷膜が設けられている、
    　請求項１に記載の撮像素子。
  14. 前記溝には絶縁材料が埋設されている、
    　請求項１３に記載の撮像素子。
  15. 　前記溝には絶縁材料と前記第１遮光部、第２遮光部または第３遮光部とが埋設されている、
    　請求項１３に記載の撮像素子。
  16. 　前記集光部と前記受光部との間に配線層を含む駆動部を有し、前記配線層が前記第１遮光部、前記第２遮光部および前記第３遮光部を兼ねている、
    　請求項１に記載の撮像素子。
  17. 　前記集光部は赤色、緑色、青色または白色のカラーフィルタを含み、前記第２画素の前記集光部は緑色または白色のカラーフィルタを有する、
    　請求項１に記載の撮像素子。
  18. 　前記段差部に、インナーレンズを備える、
    　請求項１に記載の撮像素子。
  19. 　前記インナーレンズは、上側または下側に凸構造のインナーレンズであるか、矩形形状のインナーレンズである、
    　請求項１８に記載の撮像素子。
  20. 　撮像素子を含み、
    　前記撮像素子は、それぞれが、光電変換素子を含む受光部と入射光を前記受光部に向けて集光する集光部とを有すると共に、互いに隣接する第１画素および第２画素を備え、
    　前記第１画素および前記第２画素は、前記受光部の受光面に段差部を有し、
    　前記段差部の壁面の少なくとも一部は第１遮光部によって覆われている
    　撮像装置。
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