)的操作。
[0069]由讀出掃描系統(tǒng)通過讀出操作而讀出的信號對應(yīng)于在上一次讀出操作或電子快門操作之后接收的光強度。從上一次讀出操作的讀出時刻或從電子快門操作的清除時刻到本次讀出操作的讀出時刻的時間周期是單位像素的光電荷的曝光時間。
[0070]從由垂直驅(qū)動部12選擇并掃描的像素行中的各單位像素輸出的信號通過對應(yīng)于各像素列的各垂直信號線17而被輸入至列處理部13中。針對像素陣列部11的各像素列，列處理部13對通過垂直信號線17從被選擇行中的各像素輸出的信號執(zhí)行預(yù)定的信號處理，并暫時保存經(jīng)過該信號處理之后的像素信號。
[0071]具體地，列處理部13至少執(zhí)行例如相關(guān)雙采樣(O)S-correlated couplesampling)處理等噪聲去除處理以作為信號處理。通過由列處理部13執(zhí)行的⑶S處理，去除像素所固有的固定模式噪聲，諸如復(fù)位噪聲或像素中的放大晶體管的閾值差異等。除了噪聲去除處理之外，列處理部13還具有例如模數(shù)(AD:analog-digital)轉(zhuǎn)換功能，并且還能夠?qū)⒛M像素信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號然后輸出該數(shù)字信號。
[0072]水平驅(qū)動部14是由移位寄存器或地址解碼器構(gòu)成的，并且順序地選擇與列處理部13的像素列對應(yīng)的單位電路。利用列處理部13經(jīng)歷了各單位電路的信號處理后的像素信號通過由水平驅(qū)動部14執(zhí)行的選擇掃描而被順序地輸出。
[0073]系統(tǒng)控制部15是由生成各種時序信號的時序發(fā)生器構(gòu)成的，并且基于由該時序發(fā)生器生成的各種時序信號而對垂直驅(qū)動部12、列處理部13和水平驅(qū)動部14執(zhí)行驅(qū)動控制。
[0074]信號處理部18至少具有算術(shù)處理功能，并對從列處理部13輸出的像素信號執(zhí)行諸如算術(shù)處理等各種信號處理。數(shù)據(jù)存儲部19暫時地存儲對于信號處理部18中的信號處理而言所必需的數(shù)據(jù)。
[0075]信號處理部18和數(shù)據(jù)存儲部19可以被安裝于與CMOS圖像傳感器10的基板為同一個的基板(半導(dǎo)體基板)上，或者可以被設(shè)置于與CMOS圖像傳感器10的基板不同的基板上。信號處理部18和數(shù)據(jù)存儲部19的各處理可以作為外部信號處理部的處理而被執(zhí)行，該外部信號處理部例如是被設(shè)置于與CMOS圖像傳感器10的基板不同的基板上的數(shù)字信號處理器(DSP -digital signal processor)電路或軟件。
[0076]在CMOS圖像傳感器10是背面照射型CMOS圖像傳感器的情況下，該CMOS圖像傳感器可以被構(gòu)造成通過將包括像素陣列部11的半導(dǎo)體基板和包括邏輯電路的半導(dǎo)體基板彼此粘合而獲得的層疊型CMOS圖像傳感器。
[0077]像素陣列部的像素陣列
[0078]接下來，將參照圖2來說明像素陣列部11中的像素排列。
[0079]如圖2所示，如黑方塊所示的多個攝像像素31在像素陣列部11中以矩陣方式呈二維地布置著。攝像像素31是由R像素、G像素和B像素形成的，并且這些像素沿著拜耳陣列而被規(guī)則地布置著。
[0080]如白方塊所示的多個相位差檢測像素32在像素陣列部11中被布置成分散于以矩陣方式呈二維地布置著的多個攝像像素31中。具體地，相位差檢測像素32取代了像素陣列部11的像素行之中的一個預(yù)定行中的一些攝像像素31，且因此被規(guī)則地布置成特定圖案。像素陣列部11中的攝像像素31和相位差檢測像素32的排列不局限于此，并且各像素可以被布置成其他圖案。
[0081]下文中，將說明像素陣列部11中的攝像像素31和相位差檢測像素32的實施例。
[0082]第一實施例的像素的構(gòu)造示例
[0083]圖3是示出了第一實施例的CMOS圖像傳感器10的像素的構(gòu)造示例的截面圖。圖3示出了 CMOS圖像傳感器10中的攝像像素31和相位差檢測像素32的截面圖。
[0084]如圖3所示，在攝像像素31中，用于接收入射光且執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部52被形成于半導(dǎo)體基板51上，并且由S1等形成的絕緣層53被形成于半導(dǎo)體基板51的上層處。由Cu或Al形成的多個配線層54被形成于絕緣層53上。
[0085]由具有感光性的高折射率材料形成的高折射率膜55被形成于配線層54上。具有感光性的高折射率材料的示例包括Ti02、ZrO2, ZnO等。高折射率膜55的折射率被設(shè)定為從1.5到2.0范圍內(nèi)的值。具有與各攝像像素31對應(yīng)的光譜特性的彩色濾光片層56被形成于高折射率膜55上，并且微透鏡57被形成于彩色濾光片層56上。
[0086]同時，以與攝像像素31中一樣的方式，半導(dǎo)體基板51、光電轉(zhuǎn)換部52、絕緣層53、配線層54、彩色濾光片層56和微透鏡57也被形成于相位差檢測像素32中。
[0087]在相位差檢測像素32中，配線層54的一部分被形成為具有開口的遮光膜54a，該遮光膜54a遮擋向光電轉(zhuǎn)換部52入射的光的一部分，所述開口的尺寸是光電轉(zhuǎn)換部52的受光區(qū)域的大致一半。由不具有感光性的低折射率材料形成的低折射率膜58被形成于配線層54與彩色濾光片層56之間。作為不具有感光性的低折射率材料，例如，使用了中空二氧化硅(hollow silica)。低折射率膜58被形成得覆蓋住攝像像素31中的高折射率膜55，且在彩色濾光片層56被形成時還起到平坦化膜的作用。低折射率膜58的折射率被設(shè)定為從1.1到1.5范圍內(nèi)的值。
[0088]在相位差檢測像素32中，可以形成有用于使入射光量衰減至與通過彩色濾光片層56實現(xiàn)的程度相同的程度的光衰減濾波器，以此代替彩色濾光片層56。
[0089]在攝像像素31和相位差檢測像素32中，微透鏡57是以同一形式被形成的，即，微透鏡57以相同的形狀和相同的尺寸被形成，并且具有相同的聚光點，但是也能夠通過調(diào)節(jié)高折射率膜55或者低折射率膜58的折射率或膜厚來實施微透鏡57的特殊設(shè)置。
[0090]也就是說，能夠利用高折射率膜55而將攝像像素31中的微透鏡57的聚光點設(shè)定于光電轉(zhuǎn)換部52的受光表面上，且能夠利用低折射率膜58而將相位差檢測像素32中的微透鏡57的聚光點設(shè)定于遮光膜54a的上表面上。
[0091]根據(jù)該實施例的構(gòu)造，因為高折射率膜55被設(shè)置于攝像像素31中的光電轉(zhuǎn)換部52的上側(cè)且低折射率膜58被設(shè)置于相位差檢測像素32中的光電轉(zhuǎn)換部52的上側(cè)，所以在攝像像素31中微透鏡57的聚光點能夠被設(shè)定于光電轉(zhuǎn)換部52的受光表面上，并且在相位差檢測像素32中微透鏡57的聚光點能夠被設(shè)定于遮光膜54a的上表面上。即，能夠使攝像像素的敏感度和相位差檢測像素的AF性能最優(yōu)化。
[0092]因為微透鏡57以同一形式被形成于攝像像素31和相位差檢測像素32中，所以能夠容易地實施微透鏡的形成處理。
[0093]像素形成的流程
[0094]接下來，將參照圖4至圖6C說明本實施例的像素形成的流程。圖4是圖示了像素形成工藝的流程圖，且圖5A至圖6C是示出了像素形成步驟的截面圖。
[0095]下文中，如圖5A所示，將說明在形成配線層54之后的工藝。
[0096]在步驟Sll中，如圖5B所示，在配線層54上涂布具有感光性的高折射率材料55a。高折射率材料55a的膜厚例如被設(shè)定成400nm，但是這可以根據(jù)微透鏡57的聚光點而被調(diào)節(jié)。高折射率材料55a的折射率例如被設(shè)定成1.8，但是其只需要比稍后將要說明的低折射率材料的折射率高出0.1以上的值即可。
[0097]在涂布了高折射率材料55a之后，為了去除高折射率材料55a的溶劑且使高折射率材料55a硬化，在90°C下執(zhí)行加熱2分鐘。
[0098]在步驟S12中，利用光刻法來形成攝像像素31的區(qū)域中的高折射率材料55a的圖案。例如，高折射率材料55a的圖案被形成為具有與像素尺寸大致相同的尺寸(在像素尺寸的±15%之內(nèi)的尺寸)。因此，如圖5C所示，形成了高折射率膜55。
[0099]在形成高折射率膜55之后，為了使高折射率膜55硬化，在200°C下執(zhí)行加熱5分鐘。
[0100]在步驟S13中，如圖6A所示，通過旋涂法來涂布不具有感光性的低折射率材料58a，從而覆蓋高折射率膜55。低折射率材料58a的膜厚例如被設(shè)定為600nm，但是這可以根據(jù)微透鏡57的聚光點而被調(diào)節(jié)。低折射率材料58a的折射率例如被設(shè)定成1.2，但是其只需要比上述的高折射率材料55a的折射率低0.1以上的值即可。
[0101]因而，在相位差檢測像素32的區(qū)域中形成了低折射率膜58。因為低折射率材料58a被涂布得覆蓋了高折射率膜55，所以低折射率材料58a還對于在稍后階段的工藝中形成的彩色濾光片層56起到了平坦化膜的作用。
[0102]在涂布了低折射率材料58a之后，為了去除低折射率材料58a中的溶劑且使低折射率材料58a硬化，在230°C下執(zhí)行加熱5分鐘。
[0103]在步驟S14中，如圖6B所示，對應(yīng)于各像素形成彩色濾光片層56。
[0104]在步驟S15中，如圖6C所示，在攝像像素31和相位差檢測像素32兩者中以同一形式形成微透鏡57。通過旋涂法，將微透鏡材料形成為膜，然后，通過光刻步驟，對該微透鏡材料進行回蝕刻，且因此，形成了微透鏡57。
[0105]通過這樣做，攝像像素31和相位差檢測像素32被形成。
[0106]根據(jù)上述的工藝，因為高折射率膜55被形成于攝像像素31中的光電轉(zhuǎn)換部52的上側(cè)且低折射率膜58被形成于相位差檢測像素32中的光電轉(zhuǎn)換部52的上側(cè)，所以在攝像像素31中微透鏡57的聚光點能夠被設(shè)定于光電轉(zhuǎn)換部52的受光表面上，并且在相位差檢測像素32中微透鏡57的聚光點能夠被設(shè)定于遮光膜54a的上表面上。即，能夠使攝像像素的敏感度和相位差檢測像素的AF性能最優(yōu)化。
[0107]在上述的工藝中，因為微透鏡是以同一形式被形成的，所以能夠抑制由于聚光特性的差異而引起的圖像劣化。
[0108]像素的其他構(gòu)造示例
[0109]如上所述，攝像像素31中的高折射率膜55的截面形狀被設(shè)置為矩形，但是如圖7所示，可以通過光刻而將高折射率膜55的截面形狀形成為凸透鏡的形狀。
[0110]第二實施例的像素的構(gòu)造示例
[0111]接下來，將參照圖8說明第二實施例的像素的構(gòu)造示例。
[0112]圖8所示的攝像像素31和相位差檢測像素32的以與圖3所示的攝像像素31和相位差檢測像素32相同的方式而被形成的部分將會省略其說明。
[0113]如圖8所示，在攝像像素31中，由不具有感光性的高折射率材料形成的高折射率膜71被形成于配線層54與彩色濾光片層56之間。不具有感光性的高折射率材料的示例包括Ti02、Zr02、ZnO等。高折射率膜71被形成得覆蓋相位差檢測像素32中的低折射率膜72，并且還在彩色濾光片層56被形成時起到平坦化膜的作用。
[0114]在相位差檢測像素32中，由具有感光性的低折射率材料形成的低折射率膜72被形成于配線層54與彩色濾光片層56之間。作為具有感光性的低折射率材料，例如，使用中空二氧化硅。在圖8中，低折射率膜72被形成得使其截面形狀被形成為凸透鏡的形狀，但是也可以被形成得使其截面形狀被設(shè)置為矩形。
[0115]而且，在本實施例中，在攝像像素31和相位差檢測像素32中，微透鏡57是以同一形式被形成的，即，微透鏡57以相同的形狀和相同的尺寸被形成，并且具有相同的聚光點，但是也能夠通過調(diào)節(jié)高折射率膜71或者低折射率膜72的折射率或膜厚來實施微透鏡57的特殊設(shè)置。
[0116]也就是說，攝像像素31中的微透鏡57的聚光點能夠利用高折射率膜71而被設(shè)定于光電轉(zhuǎn)換部52的受光表面上，并且相位差檢測像素32中的微透鏡57的聚光