CN112204744A - 摄像元件和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及：能够增大电荷累积容量的摄像元件和电子设备。该摄像元件包括：基板；第一像素，其包括设置在基板中的第一光电转换区域；第二像素，其包括与第一光电转换区域相邻地设置在基板中的第二光电转换区域；第一分离部，其在第一光电转换区域与第二光电转换区域之间设置于基板中；以及第二分离部，其将彼此相邻的像素组分离，所述像素组至少包括第一像素和第二像素。在第一光电转换区域和第二光电转换区域中的至少一个光电转换区域中，存在有第一分离部的至少一个凸部。在所述凸部的侧面上层叠有p型杂质区域和n型杂质区域。本发明例如能够应用于图像传感器。

Description

摄像元件和电子设备
技术领域
本技术涉及摄像元件和电子设备，例如，涉及其中能够使光电二极管的电荷累积容量增大的摄像元件和电子设备。
背景技术
作为数码摄像机、数码相机、移动电话、智能手机或可穿戴设备等中的摄像装置，有如下这样的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器：该CMOS图像传感器通过MOS晶体管读出在作为光电转换元件的光电二极管(PD)的pn结电容中累积的光电荷。
近年来，在CMOS图像传感器中，伴随着器件的小型化，PD自身也需要小型化。然而，如果单纯地减小PD的光接收面积，则它的光接收灵敏度就会降低，并且难以实现高清图像质量。因此，在CMOS图像传感器中，需要在使PD小型化的同时提高光接收灵敏度。
作为用于提高使用硅基板的CMOS图像传感器的光接收灵敏度的技术，专利文献1和专利文献2提出了通过注入杂质(离子注入)在PD的深度方向上形成呈梳齿状的多个pn结区域的方法。专利文献3提出了通过注入杂质在PD内在横向方向上形成多个pn结区域的方法。
[文献引用列表]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利申请特开第JP 2008-16542A号
[专利文献2]日本专利申请特开第JP 2008-300826A号
[专利文献3]日本专利申请特开第JP 2016-111082A号
发明内容
[要解决的技术问题]
根据专利文献1至专利文献3，由于利用杂质注入在PD内形成pn结区域，因此难以以期望的浓度形成均匀的p型区域或n型区域，并且难以形成急剧的pn结区域，于是，要想实现灵敏度的充分提高是十分困难的。此外，需要高能量注入才能通过注入杂质在PD内的深处形成pn结区域。于是，通过注入杂质在PD内的深处形成pn结区域是十分困难的。
在如专利文献1至专利文献3中那样在PD内形成呈梳齿状的pn结区域的情况下，难以在PD的深处部分中形成pn结区域，并且难以以均匀的浓度形成多个pn结区域的p型区域和n型区域。因此，根据专利文献1至专利文献3，难以提高灵敏度。
此外，当注入杂质时，可能会损坏基板并且可能会形成缺陷。如果形成了上述缺陷，则可能加剧PD中的白点或白色划痕。
目前期望的是，在pn结区域的形成过程中能够在抑制对基板的损坏的同时，形成急剧的pn结并提高PD的灵敏度。
鉴于上述情况而做出了本技术，并且本技术被构造为能够提高PD的灵敏度。
[解决问题的方案]
根据本技术的一个方面的摄像元件包括：基板；第一像素，其包括设置在所述基板中的第一光电转换区域；第二像素，其包括与所述第一光电转换区域相邻地设置在所述基板中的第二光电转换区域；第一分离部，其在所述第一光电转换区域和所述第二光电转换区域之间设置于所述基板中；以及第二分离部，其将彼此相邻的像素组分离，所述像素组至少包括所述第一像素和所述第二像素。这里，在所述第一光电转换区域和所述第二光电转换区域中的至少一个光电转换区域中，存在有所述第一分离部的至少一个凸部，并且在所述凸部的侧面上层叠有p型杂质区域和n型杂质区域。
根据本技术的一个方面的电子设备包括摄像元件，所述摄像元件包括：基板；第一像素，其包括设置在所述基板中的第一光电转换区域；第二像素，其包括与所述第一光电转换区域相邻地设置在所述基板中的第二光电转换区域；第一分离部，其在所述第一光电转换区域和所述第二光电转换区域之间设置于所述基板中；以及第二分离部，其将彼此相邻的像素组分离，所述像素组至少包括所述第一像素和所述第二像素。这里，在所述第一光电转换区域和所述第二光电转换区域中的至少一个光电转换区域中，存在有所述第一分离部的至少一个凸部，并且在所述凸部的侧面上层叠有p型杂质区域和n型杂质区域。
在根据本技术的一个方面的摄像元件中，包括：基板；第一像素，其包括设置在基板中的第一光电转换区域；第二像素，其包括与第一光电转换区域相邻地设置在基板中的第二光电转换区域；第一分离部，其在第一光电转换区域和第二光电转换区域之间设置于基板中；以及第二分离部，其将彼此相邻的像素组分离，各像素组至少包括第一像素和第二像素。另外，在第一光电转换区域和第二光电转换区域中的至少一个光电转换区域中，存在有第一分离部的至少一个凸部，并且在该凸部的侧面上层叠有p型杂质区域和n型杂质区域。
根据本技术的一方面的电子设备被构造成包括上述摄像元件。
[本发明的有益效果]
根据本技术的一方面，可以提高PD的灵敏度。
另外，这里所记载的效果并非是限制性的，而是可以具有本公开中所记载的任何效果。
附图说明
图1是示出摄像装置的构造示例的图。
图2是示出摄像元件的构造示例的图。
图3是像素的电路图。
图4是示出本技术适用的像素的第一构造示例的前表面侧的平面图。
图5是示出本技术适用的像素的第一构造示例的垂直方向截面图。
图6是示出本技术适用的像素的第一实施例的垂直方向截面图。
图7是用于说明凸部的图。
图8是用于说明电荷累积容量增大的图。
图9是用于说明凸部的形成的图。
图10是用于说明凸部的形成的图。
图11是示出本技术适用的像素的第二构造示例的垂直方向截面图。
图12是示出本技术适用的像素的第三构造示例的垂直方向截面图。
图13是示出本技术适用的像素的第四构造示例的垂直方向截面图。
图14是示出本技术适用的像素的第五构造示例的垂直方向截面图。
图15是示出本技术适用的像素的第六构造示例的垂直方向截面图。
图16是示出本技术适用的像素的第七构造示例的垂直方向截面图。
图17是示出本技术适用的像素的第八构造示例的垂直方向截面图。
图18是示出本技术适用的像素的第九构造示例的垂直方向截面图。
图19是示出本技术适用的像素的第十构造示例的垂直方向截面图。
图20是示出本技术适用的像素的第十一构造示例的垂直方向截面图。
图21是示出本技术适用的像素的第十二构造示例的垂直方向截面图。
图22是示出本技术适用的像素的第十三构造示例的垂直方向截面图。
图23是示出本技术适用的像素的第十四构造示例的垂直方向截面图。
图24是示出内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
图25是示出摄像头和CCU(相机控制单元)的功能构造的示例的框图。
图26是示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
图27是示出车外信息检测单元和摄像单元的安装位置的示例的说明图。
具体实施方式
在下文中，将说明用于实施本技术的方式(以下称为“实施例”)。
由于本技术能够应用于摄像装置，因此将以本技术应用于摄像装置的情况为例进行说明。另外，尽管下面将以摄像装置为例进行说明，但是本技术不限于摄像装置的应用，并且能够应用于以下的使用摄像装置作为图像获取单元(光电转换单元)的所有电子设备，这些电子设备例如是：诸如数码相机和摄像机等摄像装置；诸如移动电话等具有摄像功能的移动终端设备；以及使用摄像装置作为图像读取单元的复印机等。此外，还存在着安装在电子设备中的模块状的模式，即，将相机模块用作摄像装置的情况。
图1是示出作为本公开的电子设备的示例的摄像装置的构造示例的框图。如图1所示，摄像装置10具有：包括透镜系统11等的光学系统、摄像元件12、作为相机信号处理单元的DSP电路13、帧存储器14、显示单元15、记录单元16、操作系统17和电源系统18等。
另外，DSP电路13、帧存储器14、显示单元15、记录单元16、操作系统17和电源系统18经由总线19相互连接。CPU 20控制摄像装置10中的各个部分。
透镜系统11获取来自被摄体的入射光(图像光)，并且在摄像元件12的摄像面上成像。摄像元件12把由透镜系统11在摄像面上成像的入射光的光量以像素为单位转换为电气信号，并将该电气信号作为像素信号输出。作为摄像元件12，能够使用包括稍后所述的像素的摄像元件。
显示单元15包括诸如液晶显示单元或有机电致发光(EL：electro luminescence)显示单元等面板型显示单元，并且显示由摄像元件12摄取的运动图像或静止图像。记录单元16将由摄像元件12摄取的运动图像或静止图像记录在诸如录像带或DVD(DigitalVersatile Disk：数字通用磁盘)等记录介质上。
操作系统17在用户的操作下发出用于本摄像装置的各种功能的操作指令。电源系统18把用作DSP电路13、帧存储器14、显示单元15、记录单元16和操作系统17的工作电源的各种电源适当地提供给这些供电目标。
<摄像元件的构造>
图2是示出摄像元件12的构造示例的框图。摄像元件12可以是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)图像传感器。
摄像元件12被构造为包括像素阵列部41、垂直驱动部42、列处理部43、水平驱动部44和系统控制部45。像素阵列部41、垂直驱动部42、列处理部43、水平驱动部44和系统控制部45形成在半导体基板(芯片)(未示出)上。
在像素阵列部41中，单位像素(例如，图4中的像素101)以矩阵方式二维地布置着，每个单位像素具有光电转换元件，该光电转换元件产生与入射光量相对应的电荷量的光电荷，并将该光电荷累积在该光电转换元件内部。另外，在下文中，可以将具有与入射光量相对应的电荷量的光电荷简称为“电荷”，可以将单位像素简称为“像素”。
此外，在像素阵列部41中，对于矩阵状的像素阵列，针对每行都沿着图2的左右方向(像素行中的像素的排列方向)形成有像素驱动线46，并且针对每列都沿着图2的上下方向(像素列中的像素的排列方向)形成有垂直信号线47。每个像素驱动线46的一端连接到垂直驱动部42的与各行相对应的输出端。
摄像元件12还包括信号处理部48和数据存储部49。信号处理部48和数据存储部49可以通过设置在与摄像元件12的基板不同的基板上的外部信号处理单元来处理，例如通过使用数字信号处理器(DSP)或软件来处理，也可以安装在与摄像元件12的基板为同一个的基板上。
垂直驱动部42是这样的像素驱动部：其包括移位寄存器和地址解码器等，并且针对像素阵列部41的各像素对所有像素同时进行驱动或以行为单位进行驱动。尽管未在图中具体示出，但是垂直驱动部42被构造为具有读出扫描系统、扫出扫描系统、或者批量扫出(batch sweep)和批量传输。
读出扫描系统针对像素阵列部41中的单位像素以行为单位依次进行选择并扫描，以便从单位像素读出信号。在行驱动(rolling shutter operation：卷帘快门操作)的情况下，关于扫出，是针对由读出扫描系统执行读出扫描的读出行、比该读出扫描提前一个快门速度的时间来执行扫出扫描。此外，在全局曝光(全局快门操作)的情况下，比批量传输提前一个快门速度的时间来执行批量扫出。
由于该扫出，从读出行中的单位像素的光电转换元件扫出(重置)了不必要的电荷。然后，通过不必要的电荷的扫出(重置)，来执行所谓的电子快门操作。这里，电子快门操作是丢弃光电转换元件的光电荷并重新开始曝光(开始光电荷的累积)的操作。
通过由读出扫描系统执行的读出操作而读出的信号对应于在上一次读出操作或电子快门操作之后入射的光量。在行驱动的情况下，从上一次读出操作的读取时刻或电子快门操作的扫出时刻到当前读出操作的读出时刻的时间段是单位像素中的光电荷累积时段(曝光时段)。在全局曝光的情况下，从批量扫出到批量传输的时段变为累积时段(曝光时段)。
从由垂直驱动部42选择性地扫描的像素行中的各个单位像素输出的像素信号通过各垂直信号线47提供给列处理部43。针对像素阵列部41的各个像素列，列处理部43对从所选择的行中的各个单位像素经由垂直信号线47输出的像素信号执行预定的信号处理，并暂时保存经过信号处理之后的像素信号。
具体地，列处理部43至少执行作为信号处理的诸如相关双采样(CDS：correlateddouble sampling)处理等噪声去除处理。由于列处理部43执行的相关双采样，因此去除了诸如复位噪声和放大晶体管的阈值变化等像素固有的固定模式噪声。此外，列处理部43除了执行噪声去除处理之外，还可以具有例如模数(AD)转换功能，从而能够将信号电平作为数字信号输出。
水平驱动部44包括移位寄存器和地址解码器等，并且水平驱动部44依次选择列处理部43的与各像素列相对应的单位电路。通过由水平驱动部44执行的这种选择性扫描，由列处理部43进行了信号处理的像素信号被依次输出到信号处理部48。
系统控制部45包括用于产生各种时序信号的定时发生器等，并且系统控制部45基于由定时发生器产生的各种时序信号来执行垂直驱动部42、列处理部43和水平驱动部44等的驱动控制。
信号处理部48至少具有加法处理功能，并且信号处理部48对从列处理部43输出的像素信号执行诸如加法处理等各种信号处理。数据存储部49暂时地存储着当信号处理部48中进行信号处理时所必需的数据。
<摄像元件的电路>
图3是摄像元件12的电路图。在摄像元件12中，在稍后所述的布线层中形成多个晶体管，并且将说明这些晶体管的连接关系。
在摄像元件12中形成有传输晶体管72、浮动扩散部(FD)73、复位晶体管74、放大晶体管75和选择晶体管76。
光电二极管(PD)71产生与接收到的光量对应的电荷(信号电荷)并累积该电荷。PD71的阳极端子接地，并且其阴极端子经由传输晶体管72连接到FD 73。
当通过传输信号TR使传输晶体管72导通时，传输晶体管72读取在PD 71中产生的电荷，并将该电荷传输到FD 73。
FD 73保存从PD 71读取的电荷。当通过复位信号RST使复位晶体管74导通时，复位晶体管74通过将累积在FD 73中的电荷排出到漏极(恒压源Vdd)来复位FD 73的电位。
放大晶体管75输出与FD 73的电位对应的像素信号。即，放大晶体管75与经由垂直信号线47连接的作为恒流源的负载MOS(未示出)一起构成源极跟随器电路，并且表示与FD73中累积的电荷对应的电平的像素信号从放大晶体管75经由选择晶体管76和垂直信号线47输出到列处理部43(图2)。
当通过选择信号SEL选择像素101时，选择晶体管76导通，并且选择晶体管76将像素101的像素信号经由垂直信号线47输出到列处理部43。用于发送传输信号TR、选择信号SEL和复位信号RST的各个信号线对应于图2中的像素驱动线46。
像素能够如上所述地构造而成，但是该构造不限于此，并且能够采用其他构造。
<第一实施例中的像素的构造>
图4是示出在像素阵列部41中以矩阵形式布置的单位像素101的布置示例的图。将参照像素101a继续进行第一实施例中的像素101的说明。
在像素阵列部41中，多个单位像素101a以矩阵的形式布置。图4示出了布置在像素阵列部41中的2×2四个像素101a。
尽管在以下的说明中将以本技术应用于其中布置有用于输出红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)各色光的四个像素的摄像元件的情况为例进行说明，但是本技术还能够适用于其他颜色布置。例如，本技术能够适用于其中布置有用于输出白色的白色(W)像素的情况。当颜色布置包括W像素时，W像素用作具有全色性质的分光灵敏度的像素，并且R像素、G像素和B像素用作分别具有其各自颜色的特性的分光灵敏度的像素。
此外，本技术还能够适用于其中颜色布置为诸如黄色(Y)、青色(C)和品红色(M)等互补色系的情况。即，在应用本技术时分光灵敏度究竟如何并不受限制，这里，仅仅作为示例，将以其中颜色布置为红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的情况为例进行说明。
例如，如图4所示，将输出红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)各色光的四个像素以矩阵的形式布置在显示区域中。在图4中，每个矩形示意性地表示像素101a。另外，在每个矩形内部，示出了表示彩色滤光片的类型(从各个像素输出的颜色光)的符号。例如，“G”被附加到G像素，“R”被附加到R像素，并且“B”被附加到B像素。这同样适用于以下说明。
将图4所示的2×2四个像素101a作为一个像素组进行说明。一个像素组包括2×2四个像素101a，在图4所示的示例中，作为G像素的像素101a-1布置在左上方，作为R像素的像素101a-2布置在右上方，作为B像素的像素101a-3布置在左下方，并且作为G像素的像素101a-4布置在右下方。
尽管这里未示出，但是本技术还能够适用于以下情况：其中包括于一个像素组中的四个像素共用复位晶体管74、放大晶体管75和选择晶体管76，并且各像素也共用FD 73(全部如图3所示)。
此外，在不需要单独区分像素101a-1至101a-4的情况下，将这些像素简述为像素101a。其他部分将以相同的方式进行说明。
在图4中，一个四边形代表一个像素101a。像素101a被构造为包括光电二极管(PD)71。像素组分离区域105以围绕一个像素组的方式布置着。像素组分离区域105以在彼此相邻的像素组之间在深度方向上穿透或不穿透Si基板102(图5)的形状而被形成。
像素组分离区域105是被设置用于像素间电气分离的区域，并且像素组分离区域105可以是通过注入杂质而形成的区域，或者可以由物理结构形成。该物理结构可以是：通过形成沟槽或在该沟槽内用诸如SiO2或多晶硅等预定材料填充而形成的结构。此外，上述预定材料可以是诸如钨等金属，这稍后将在另一实施例中进行说明。通过用金属形成像素组分离区域105，像素组分离区域105还能够起到遮挡来自相邻像素的光的遮光膜的作用，从而能够减少混色。
彼此相邻的像素组由像素组分离区域105分离。像素组内的彼此相邻的像素通过像素分离区域103分离。例如，像素分离区域103通过用多晶硅填充沟槽而被形成。像素分离区域103形成在像素101a-1与像素101a-2之间、像素101a-1与像素101a-3之间、像素101a-2与像素101a-4之间以及像素101a-3和像素101a-4之间。
在每个像素101a中形成有传输晶体管72(图3)的传输栅极111a。传输栅极111a-1形成在像素101a-1中，传输栅极111a-2形成在像素101a-2中，传输栅极111a-3形成在像素101a-3中，并且传输栅极111a-4形成在像素101a-4中。
图5是应用了本技术的像素101的第一实施例的像素101a的垂直方向截面图，并且图5对应于图4中的线段A-B的位置。
尽管将以下面说明的像素101为背面照射型的情况为例进行说明，但是本技术也能够适用于前表面照射型。
在该图中，作为彼此相邻的两个像素，示出了作为G像素的像素101a-1和作为R像素的像素101a-2。由于像素101a-1和像素101a-2具有相同的基本构造，因此相同的部分将以像素101a-1为例来说明。
像素101a-1具有PD 71-1，该PD 71-1是各个像素的形成在Si基板102内部的光电转换元件。Si基板102的PD 71(71-1和71-2)是n型杂质区域，并且在该n型杂质区域内，形成有梳齿状的pn结区域104。此外，pn结区域104被形成在以梳齿状形成的像素分离区域103的侧面上。
像素分离区域103在图中的垂直方向以及水平方向上形成在像素101a-1和像素101a-2之间。在垂直方向上形成的像素分离区域103这个部分用作像素分离功能。在水平方向上形成的像素分离区域103这个部分具有在其侧面上形成的pn结区域104并且具有能够增大电荷累积容量的结构。例如，像素分离区域103由多晶硅作为材料而被形成。另外，像素分离区域103是p型区域。
在pn结区域104中，从像素分离区域103侧朝向PD 71依次形成了p型固相扩散层和n型固相扩散层。固相扩散层是使用稍后所述的制造方法来形成通过杂质掺杂而形成的p型层和n型层的层。
pn结区域104包括p型固相扩散层和n型固相扩散层，并且pn结区域104形成强电场区域并保存在PD 71中产生的电荷。此外，尽管将pn结区域104作为其中堆叠有p型固相扩散层和n型固相扩散层的区域进行说明，但是可以在p型固相扩散层和n型固相扩散层之间形成有耗尽层，在下面的说明中，将说明pn结区域104还包括其中存在耗尽层的情况。
像素组分离区域105形成在像素101a-1和与其相邻的像素组中的像素(未示出)之间。类似地，像素组分离区域105形成在像素101a-2和与其相邻的像素组中的像素(未示出)之间。
能够通过如下方式来构造出像素组分离区域105：如上所述，例如，在沟槽中形成SiO2作为侧壁膜，并且在该侧壁膜中用多晶硅作为填充材料进行填充。另外，可以采用SiN代替SiO2作为侧壁膜。而且，掺杂的多晶硅可以代替多晶硅用作填充材料。在用掺杂的多晶硅进行填充的情况下，或者在用多晶硅进行填充之后用n型杂质或p型杂质进行掺杂的情况下，通过向该结构施加例如大约-2V的负偏压，能够进一步改善暗特性。
在Si基板102的下层(图中的下侧)处形成有绝缘层106。在绝缘层106上形成有遮光膜107。遮光膜107被设置为防止光泄漏到相邻的像素中，并且被形成在彼此相邻的PD 71之间。此外，遮光膜107被形成在绝缘层106内的位于像素分离区域103下方的部分处。例如，遮光膜107由诸如钨(W)等金属材料制成。
在Si基板102的背面侧在绝缘层106上形成有彩色滤光片(CF)108，并且在CF 108上形成有将入射光收集到PD 71上的片上透镜(OCL：on-chip lens)109。OCL 109能够由无机材料形成，例如，能够使用SiN、SiO或SiOxNy(其中，0<x≤1且0<y≤1)。
尽管在图4中未示出，但是上述构造还可以是在OCL 109上粘附有盖玻璃或诸如树脂等透明板的结构。此外，CF 108针对每个像素都设置有多个彩色滤光片，并且该构造可以是使各彩色滤光片的颜色能够以例如拜耳阵列的方式布置着的构造。在图5所示的示例中，G(绿色)彩色滤光片形成在作为G像素的像素101a-1上，并且R(红色)彩色滤光片形成在作为R像素的像素101a-2上。
在Si基板102的前表面侧在PD 71的光入射侧的相反侧(其是该图中的上侧并且是前表面侧)上形成有绝缘膜110，并且在绝缘膜110上形成有布线层(未示出)。在布线层中形成有多个晶体管。图5示出了其中形成有传输晶体管72的传输栅极111的示例。传输栅极111由纵型晶体管形成。即，在传输栅极111中，开设纵型晶体管沟槽112，并且在纵型晶体管沟槽112中形成用于从PD 71读出电荷的传输栅极111。
此外，尽管未示出，但是在Si基板102的前表面侧形成有诸如复位晶体管74、放大晶体管75和选择晶体管76等像素晶体管。
例如，像素101的尺寸可以是1μm的横向宽度和3μm的深度。例如，横向宽度可以是图5中的像素分离区域103的中心与像素组分离区域105的中心之间的距离，并且该距离例如可以是1μm。例如，深度可以是图5中的Si基板102的厚度，并且该厚度例如可以是3μm。
此外，在PD 71中进行物理加工而形成的具有梳齿状结构的一个梳齿的厚度可以是200nm(0.2μm)。一个梳齿的厚度是从pn结区域104的下边到上边的厚度，即，像素分离区域103在横向方向上的突起部分的物理加工的厚度，换句话说，填充在加工部分中的多晶硅的厚度，并且该厚度例如可以是200nm。
此外，尽管图5示出了梳齿状结构的部分具有三个梳齿(换句话说，三个突起)，但是突起的数量并不限于三个，并且可以是任何其他数量。如稍后所述的那样，能够根据像素101的尺寸(换句话说，根据Si基板102的厚度)来设定数量。即，在Si基板102较薄的情况下，能够减少梳齿状结构中的突起的数量，而在Si基板102较厚的情况下，能够增多梳齿状结构中的突起的数量。
如图5所示，像素分离区域103具有从垂直方向的中心(像素之间的中心)在图中的左右方向上突起的形状。换句话说，像素分离区域103具有其中像素101-1和像素101-2分别具有突起的形状。此外，这些突起被形成为在横向方向上呈直线形状。
pn结区域104形成在像素分离区域103的具有梳齿状结构的部分处的突起的表面上。该pn结区域104的杂质浓度大约为1017～1018/cm3。此外，pn结区域104通过固相扩散或等离子体掺杂而被形成。
另外，尽管能够使用杂质注入法(离子注入)形成pn结区域104，但是当使用杂质注入法形成pn结区域104时，其在像素101的深度方向上具有浓度梯度。例如，在图5所示的像素101a中，在三个突起从图中的上侧开始依次是第一突起、第二突起和第三突起的情况下，第一突起的pn结区域104的浓度、第二突起的pn结区域104的浓度和第三突起的pn结区域104的浓度可以彼此不同。
此外，在使用杂质注入法形成pn结区域104的情况下，由于第一突起和第三突起在像素中具有不同的深度，因此，第一突起的pn结区域104的浓度和第三突起的pn结区域104的浓度之间的浓度差可能增大。
此外，当在更深侧的突起上形成pn结区域104时，需要进行高能量注入，因此，与在较浅侧的突起上形成pn结区域104时相比，更深侧的突起上的pn结区域104的形成更加困难。
由于这些原因，在使用杂质注入法形成pn结区域104的情况下，难以以期望的浓度形成均匀的p型区域或n型区域，难以形成急剧的pn结区域，因此不容易实现灵敏度的充分提高。
在使用固相扩散或等离子体掺杂形成pn结区域104的情况下，能够使浓度梯度在像素的深度方向上基本均匀。在这种情况下，能够基本均匀地形成第一突起的pn结区域104的浓度、第二突起的pn结区域104的浓度和第三突起的pn结区域104的浓度。
因此，通过使用固相扩散或等离子体掺杂形成pn结区域104，可以以期望的浓度形成均匀的p型区域或n型区域，并且可以形成急剧的pn结区域，从而能够实现灵敏度的充分提高。
在图5所示的像素101a中，像素分离区域103为p型，在p型像素分离区域103的周围形成有pn结区域104，并且在pn结区域104的周围形成有n型Si基板102。通过向像素分离区域103施加负偏压(例如，-2V)并将Si基板102侧设定为零偏压，能够创建出从p到n的急剧的电场梯度，从而能够提高电荷累积容量。
PD 71中产生的电荷从p型区域传输到n型区域，并且经由纵型晶体管112和传输栅极111传输到浮动扩散区域(图5中未示出)。在图5中，电子由“e”表示，并且用箭头表示其运动。
这里，示出了读出电子的情况的构造，但是其也可以是读出空穴的构造。图6示出了在读出空穴的情况下像素101a的构造。用于读出空穴的像素101a与图5所示的用于读出电子的像素101a具有相同的构造，但是不同之处在于，像素分离区域103由n型杂质区域形成，并且Si基板102由p型杂质区域形成。
此外，用于读出空穴的像素101a的情况的不同之处在于，将正偏压(例如，+2V)施加到像素分离区域103。向Si基板102施加零偏压。通过以这种方式构造，在PD 71中产生的空穴从n型区域传输到p型区域，并且经由纵型晶体管112和传输栅极111传输到浮动扩散区域(图6中未示出)。在图6中，空穴由“h”表示，并且用箭头表示其运动。
在下面的说明中，尽管将以与图5所示的像素101a一样的用于读出电子的构造为例进行说明，但是本技术也能够适用于与图6所示的像素101a一样的用于读出空穴的构造。
这里，将参照图7对像素分离区域103的突起的部分进行说明。在下面的说明中，像素分离区域103的突起部分将被称为凸部131。
凸部131可以是凸部或凹部，这取决于被设定作为基准的表面(以下称为基准面)的位置。此外，由于在凸部131上形成有pn结区域104，因此可以说，pn结区域104是具有凹凸结构的区域。该凹凸结构形成在Si基板102中。因此，上述基准面可以是Si基板102的预定面，在此，下面以将Si基板102的一部分用作基准面的情况为例进行说明。
图7是凸部131附近的放大图。在凸部131中，作为该凸部131与pn结区域104的边界部分并且靠近像素分离区域103侧的表面将被称为右侧表面131-1。另外，在凸部131中，作为该凸部131与pn结区域104的边界部分并且靠近Si基板102的表面将被称为左侧表面131-2。
假设基准面A是形成有右侧表面131-1的面，基准面C是形成有左侧表面131-2的面。此外，假设基准面B是位于基准面A和基准面C之间的面，换句话说，基准面B是位于右侧表面131-1和左侧表面131-2之间的面。
在将基准面A用作基准的情况下，凸部131的形状变成相对于基准面A具有凸部的形状。即，在将基准面A用作基准的情况下，左侧表面131-2位于相对于基准面A(＝右侧表面131-1)向左侧突出的位置，并且凸部131变成其中形成有凸部的区域。
在将基准面C用作基准的情况下，凸部131的形状变成相对于基准面C具有凹部的形状。即，在将基准面C用作基准的情况下，右侧表面131-1位于相对于基准面C(＝左侧表面131-2)向右侧凹陷的位置，并且凸部131变成其中形成有凹部的区域。
在将基准面B用作基准的情况下，凸部131的形状变成相对于基准面B具有凹部和凸部的形状。即，在将基准面B用作基准的情况下，左侧表面131-2位于相对于基准面B(＝右侧表面131-1和左侧表面131-2之间的中间位置处的表面)向左侧突出的位置，因此能够说，凸部131是形成有凸部的区域。
另一方面，在将基准面B用作基准的情况下，右侧表面131-1位于相对于基准面B向右侧凹陷的位置，因此能够说，凸部131是形成有凹部的区域。
因此，在像素101的截面图中，根据基准面的设定位置，凸部131是能够表示为由凹部形成的区域、由凸部形成的区域或由凹部和凸部形成的区域的区域。
在下面的说明中，基于将基准面A(即，右侧表面131-1)用作基准面的情况来说明凸部131，并且将假设凸部131是形成有凸部的区域继续进行说明。
如图7所示，pn结区域104形成在像素分离区域103的凸部131的侧面上，换句话说，形成在与凸部131接触的Si基板102上。由于在PD71中形成有多个凸部131，因此在PD 71中形成有多个突起形状的pn结区域104。以这种方式，通过在PD 71中形成多个突起形状的pn结区域104，能够增大PD 71的电荷累积容量。
将参照图8说明PD 71的电荷累积容量的增大。图8A示出了当整个凸部131’(以下，带撇号进行说明，以便与本实施例适用的凸部131区分开)是pn结区域104’时该pn结区域104’的面积，图8B是示出当通过采用本技术在凸部131周围形成pn结区域104时该pn结区域104的面积的图。
如图8A所示，在pn结区域104’的水平长度为长度a(单位为nm，下文同样适用)并且其垂直长度为长度b的情况下，pn结区域104’的大小(面积)为ab。
另一方面，如图8B所示，在凸部131的周围形成pn结区域104的情况下，pn结区域104包括长度为a的两边和长度为b的一边，因此，pn结区域104的面积为2a+b。
例如，在a＝2且b＝1的情况下，pn结区域104’的面积＝ab＝2，并且pn结区域104的面积＝2a+b＝5。此外，例如，在a＝4且b＝2的情况下，pn结区域104’的面积＝ab＝8并且pn结区域104的面积＝2a+b＝10。
在任一种情形下，在如图8B所示的应用本技术的情况下pn结区域104的面积都大于在如图8A所示的不应用本技术的情况下pn结区域104’的面积。pn结区域104是具有急剧的浓度变化的pn结，并且能够增大这种pn结区域104的面积，从而能够增大电荷累积容量。此外，可以扩展其动态范围。
<关于像素的制造>
接下来，将参照图9和图10说明像素101a的制造，特别是凸部131和pn结区域104的制造。
在步骤S11中，在Si基板102中形成具有预定尺寸的纵向凹槽。例如，使用Si(111)基板作为Si基板102。在Si基板102上涂覆开设有与要形成的凹槽的宽度一致的开口的抗蚀剂(PR)掩模201，使用CF系的混合气体，并且以低损伤进行干法蚀刻。例如，凹槽的宽度(即，在PR掩模201中开设的开口的宽度)可以是200nm。
在步骤S12中，在形成纵向凹槽之后去除PR掩模201。在去除PR掩模201之后，例如使用化学气相沉积(CVD：Chemical Vapor Deposition)在Si基板102上形成SiO2膜。此外，进行蚀刻并且让Si表面露出。该状态是SiO2膜保留在纵向凹槽中的状态。
为了使凹槽中的SiO2膜具有预定的厚度，使用PR掩模和仅能够蚀刻SiO2的CF系的混合气体将SiO2膜蚀刻至预定的厚度。例如，如图9的步骤S12所示，在凹槽的底部形成了具有预定膜厚度的SiO2膜202。例如，SiO2膜202的膜厚度可以是500nm。
在步骤S13中，在Si基板102上形成PR掩模或有机膜。在成膜之后，进行蚀刻并且使Si基板102露出。该状态是PR掩模或有机膜保留在凹槽中的状态。这里，将假设形成了有机膜而继续进行说明。
为了使凹槽中的有机膜具有预定的厚度，使用PR掩模以及使用仅能够蚀刻有机膜的气体来对有机膜进行干法蚀刻，直到有机膜具有预定厚度。例如，如图9的步骤S13所示，在凹槽中的SiO2膜202上形成了具有预定膜厚度的有机膜203。例如，有机膜203的厚度可以是200nm。
在步骤S14中，反复形成SiO2膜202和有机膜203，以填充凹槽的内部。即，通过重复步骤S12和步骤S13中的处理，反复形成SiO2膜202和有机膜203，并且在凹槽中交替地层叠SiO2膜202和有机膜203。
在步骤S15中，在SiO2膜202和有机膜203交替层叠而成的多层膜中形成纵向凹槽。使用PR掩模，并且通过干法蚀刻形成具有比在步骤S11中所形成的纵向凹槽窄的宽度的凹槽，例如宽度为150nm的凹槽。
在步骤S16(图10)中，通过进行灰化去除有机膜203。如图10的步骤S16所示，去除了有机膜203，因此仅SiO2膜202保留在凹槽的侧壁上。
在步骤S17中，使用保留在纵向凹槽的侧壁上的SiO2膜202作为掩模进行蚀刻。在步骤S17中，使用诸如KOH(氢氧化钾)等碱性水溶液进行湿法蚀刻。通过该蚀刻，在水平方向上选择性地蚀刻Si基板102。
通过进行这种蚀刻，形成了要成为凸部131的横向凹槽。例如，该横向凹槽可以被形成为大约600nm的尺寸。
在步骤S18中，使用例如氢氟酸等溶液去除留在纵向凹槽的侧壁上的SiO2膜202。
在步骤S19中，通过硼或磷的固相扩散在Si基板102上形成pn结区域104。可替代地，通过使用等离子体掺杂将硼或磷扩散到Si基板102中来形成pn结区域104。
在通过固相扩散形成pn结区域104的情况下，在开口的凹槽的内侧形成了含有作为n型杂质的P(磷)的SiO2膜。通过该膜的成膜过程，在纵向凹槽和横向凹槽的各自侧壁上都形成了SiO2膜。在形成SiO2膜之后，进行热处理，例如，在1000℃下进行退火，以将P(磷)从SiO2膜掺杂到Si基板102侧。
在掺杂之后，去除所形成的含有P的SiO2膜，然后再次进行热处理，以将P(磷)扩散至Si基板102的内部，从而形成与当前的凹槽形状自对准的n型固相扩散层，在这种情况下，就是形成了与形成于纵向和横向上的凹槽自对准的n型固相扩散层。
接下来，在凹槽的内部形成含有作为p型杂质的B(硼)的SiO2膜，然后进行热处理，并且使B(硼)从SiO2膜固相扩散至Si基板102侧，由此形成与凹槽的形状自对准的p型固相扩散层。
之后，去除形成于凹槽的内壁上的含有B(硼)的SiO2膜。
通过上述步骤，能够沿着凹槽的形状，在这种情况下，就是沿着像素分离区域103的形状，形成了包括n型固相扩散层和p型固相扩散层的pn结区域104。
在步骤S20中，用诸如多晶硅等预定的填充物填充中空的纵向凹槽和横向凹槽。
如上所述，以低损伤在一个像素中形成了多个pn结区域104。
<第二实施例中的像素的结构>
图11是示出第二实施例中的像素101b的构造示例的图。由于图11所示的像素101b的基本构造与图5所示的像素101a的基本构造相同，因此相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其说明。
不同之处在于，图11所示的像素101b的PD 71b的尺寸大于图5所示的像素101a的PD 71a的尺寸(以下将像素101a的PD 71称为PD 71a)。
再次参照图5中所示的像素101a，已经示出了如下情况：其中，像素101a的PD 71a的深度(图中的垂直长度)例如大约为3μm，并且像素分离区域103中的梳齿状结构的梳齿的数量(即，凸部131的数量)为三个。另一方面，在图11所示的像素101b中，PD 71b的深度(图中的垂直长度)例如被构造成大约为10μm。
通过使PD 71b更深，能够增加像素分离区域103中的梳齿状结构的梳齿的数量，即，凸部131的数量，并且如图11所示，例如，能够形成五个梳齿。通过增加凸部131的数量，也增加了形成在凸部131的侧面上的pn结区域104的数量，因此能够进一步增大电荷累积容量。
此外，由于PD 71b形成得更深，所以纵型晶体管112b也形成得更深。例如，在PD71b被构造为大约10μm的情况下，纵型晶体管112b被构造为大约9.5μm。另外，纵型晶体管112b的深度可以不具有这里示出的值，只要能够在没有遗漏的情况下提取在入射光侧的表面层中生成的电子即可。
如上所述，深的PD 71b例如适合应用于接收诸如红外线等具有长波长的光的摄像元件。尽管在图11中示出了其中CF 108是G(绿色)和R(红色)的情况，但是CF 108也包括适合于要接收的光的颜色的彩色滤光片。
如根据第一实施例的像素101a那样，同样地，在根据第二实施例的像素101b中，能够增大具有急剧的浓度变化的pn结区域104的面积，并且能够增大电荷累积容量。另外，还可以扩展动态范围。
<第三实施例中的像素的结构>
图12是示出根据第三实施例的像素101c的构造示例的图。由于图12所示的像素101c的基本结构与图5所示的像素101a的基本结构相同，因此相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其说明。
不同之处在于，图12所示的像素101c的PD 71c的尺寸小于图5所示的像素101a的PD 71a的尺寸。
在图12所示的像素101c中，由于PD 71c的深度(图中的纵向长度)形成得较浅，因此像素分离区域103中的梳齿状结构的梳齿的数量(即，凸部131的数量)较小。图12示出了形成有一个凸部131的示例。此外，通过形成浅的PD 71c，能够获得其中可以不形成纵型晶体管112的构造。图12所示的像素101c被构造为使得传输晶体管包括传输栅极111c并且不存在纵型晶体管112。
如上所述，通过形成较浅的PD 71c，能够减小像素101c的高度。当PD 71c形成为较浅时，可以减少像素分离区域103中的梳齿状结构的梳齿的数量(凸部131的数量)，但是如参照图8所述的那样，pn结区域104的面积可以被形成为大于未应用本技术的PD 71的面积。
因此，同样地，在根据第三实施例的像素101c中，如根据第一实施例的像素101a那样，可以增大具有急剧的浓度变化的pn结区域104的面积，因此能够增大电荷累积容量。此外，还可以扩展动态范围。
<第四实施例中的像素的结构>
图13是示出根据第四实施例的像素101d的构造示例的图。由于图13所示的像素101d的基本构造与图5所示的像素101a的基本构造相同，因此相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其说明。
图13所示的像素101d的像素分离区域103与图5所示的像素101a的像素分离区域103的不同之处在于，图13所示的像素101d的像素分离区域103具有其中添加了遮光壁301以更可靠地遮挡从相邻像素泄漏的光的构造。
像素101d的像素分离区域103的纵向凹槽中被填充有多晶硅和具有遮光性的诸如钨(W)等金属或诸如SiO2等氧化膜。填充有具有遮光性的材料的部分用作遮挡来自相邻像素的杂散光的遮光壁301。
遮光壁301的长度与Si基板102的长度相同或稍短，例如，在Si基板102以大约3μm的深度形成的情况下，遮光壁301的长度能够为3μm或略短的长度，例如，大约2.7μm。另外，遮光壁301的长度当然可以是除了这里作为示例给出的数值以外的值，只要该长度能够有效地防止混色即可。
如上所述，通过设置遮光壁301，能够进一步抑制各像素之间的混色。另外，如根据第一实施例的像素101a那样，同样地，在根据第四实施例的像素101d中，也可以增大具有急剧的浓度变化的pn结区域104的面积，并且能够增大电荷累积容量。此外，还可以扩展动态范围。
另外，尽管这里以在根据第一实施例的像素101a中设置有遮光壁301的情况为例进行了说明，但是上述构造也可以是这样：在根据第二实施例的像素101b中设置有遮光壁301，或者在根据第三实施例的像素101c中设置有遮光壁301。
<第五实施例中的像素的结构>
图14是示出根据第五实施例的像素101e的构造示例的图。由于图14所示的像素101e的基本构造与图13所示的像素101d的基本构造相同，因此相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其说明。
图14所示的像素101e的像素分离区域103的不同之处在于，在根据图13所示的实施例的像素101d的像素组分离区域105中增加了遮光壁311，而其他部分相同。
像素101e的像素组分离区域105e中被填充有诸如钨(W)等金属或诸如SiO2等氧化膜。填充有具有遮光性的材料的部分用作遮挡来自相邻像素组的像素的杂散光的遮光壁311。
在像素组分离区域105e例如是通过注入杂质而被形成的区域的情况下，可以保留这样的杂质区域，并且可以在杂质区域中形成遮光壁311。可替代地，如稍后将作为第六实施例予以说明的像素101f那样，像素组分离区域105可以由遮光壁311(图15中的遮光壁321)形成。
例如，在Si基板102形成为具有大约3μm的深度的情况下，遮光壁311能够形成为具有比Si基板102稍短的长度，例如，大约为2.7μm。另外，遮光壁311的长度当然可以是除了这里作为示例给出的数值以外的值，只要该长度能够有效地防止混色即可。
如上所述，通过设置遮光壁311，能够进一步抑制各像素(像素组)之间的混色。另外，如根据第一实施例的像素101a那样，同样地，在根据第五实施例的像素101e中，也可以增大具有急剧的浓度变化的pn结区域104的面积，并且能够增大电荷累积容量。此外，还可以扩展动态范围。
另外，尽管这里以在根据第四实施例的像素101d中设置有遮光壁311的情况为例进行说明，但是上述构造也可以是在根据第一至第三实施例的像素101a至101c中的任意一种像素中设置有遮光壁311的构造。即，上述构造可以是在像素分离区域103中未设置有遮光壁311的像素101的像素组分离区域105中设置遮光壁311的构造。
<第六实施例中的像素的结构>
图15是示出根据第六实施例的像素101f的构造示例的图。由于图15所示的像素101f的基本构造与图14所示的像素101e的基本构造相同，因此相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其说明。
图15所示的像素101f的像素组分离区域105与图14所示的像素101e的不同之处在于，图15所示的像素101f的像素组分离区域105仅形成有遮光壁321。在像素101f中，像素组分离区域105由诸如钨(W)等金属或诸如SiO2等氧化膜形成。由于填充了具有遮光性的材料，因此，其用作遮挡来自相邻像素的杂散光的遮光壁321。
此外，与像素101e(图14)相似，在图15所示的像素101f的像素分离区域103的纵向上形成有遮光壁301。此外，在从光入射面侧形成于像素101f的像素分离区域103中的梳齿状结构的最深侧(与光入射面侧和布线层侧相反的那侧)的梳齿(凸部)的部分处形成有遮光层322。与遮光壁301相同，遮光层322也由诸如钨(W)等金属或诸如SiO2等氧化膜形成，并且具有遮光性，能够遮挡泄漏到布线层侧的光。
如图15所示，在截面图中，像素101f的PD 71在除了光入射面侧以外的三个侧面上分别形成有遮光壁301、遮光壁321和遮光层322。因此，能够遮挡来自相邻像素的杂散光，并且能够减小混色的影响。
另外，如图15中的箭头所示，通过让光被遮光壁反射，能够使得在没有遮光壁的情况下泄漏到相邻像素或布线层侧的光入射到PD 71上，因此，能够增大入射到PD 71上的入射光量。
参照图15，例如，倾斜入射到像素101f-2上的光被遮光壁301遮挡而不会泄漏到像素101f-1，并且该光被遮光壁301反射到像素101f-2中。在遮光壁301上反射的反射光进一步被遮光层322反射到像素101f-2中而不会泄漏到布线层侧。
由于入射光在这种遮光壁(遮光层)上反射，因此反射光也能够被吸收到PD 71(pn结区域104)中。因此，可以改善反射光的倾斜入射特性并增大入射光的光路长度，从而能够提高检测灵敏度，并且能够增大接收光量。
另外，如根据第一实施例的像素101a那样，同样地，在根据第六实施例的像素101f中，可以增大具有急剧的浓度变化的pn结区域104的面积，并且能够增大电荷累积容量。此外，还可以扩展动态范围。
<第七实施例中的像素的结构>
图16是示出根据第七实施例的像素101g的构造示例的图。由于图16所示的像素101g的基本结构与图5所示的像素101a的基本结构相同，因此相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其说明。
图16所示的像素101g与图5所示的像素101a的不同之处在于，像素分离区域401被填充有透明材料(能够让光透过的材料)。作为填充在像素分离区域401中的透明材料，例如，能够使用ITO(Indium Tin Oxide：铟锡氧化物)或IZO(Indium Zinc Oxide：铟锌氧化物)等。
再次参照图5所示的像素101a，例如，像素101a的像素分离区域103被填充有作为填充材料的多晶硅。从OCL 109侧入射的光的一部分会被多晶硅吸收，并且就会减少到达形成于凸部131中的pn结区域104的光量。
根据图16所示的像素101g，由于像素101g的像素分离区域401被填充有透明材料，因此从OCL 109侧入射的光能够穿过像素分离区域401并到达形成在凸部131中的pn结区域104。因此，能够增大到达pn结区域104的光量，并且能够增大电荷累积容量。此外，还可以扩展动态范围。
通过将第二实施例的像素101b(图11)应用于第七实施例的像素101g，可以增加凸部131的数量。此外，上述构造可以是通过将第三实施例的像素101c(图12)应用于第七实施例的像素101g来减少凸部131的数量并且可以不形成纵型晶体管112的构造。
<第八实施例中的像素的结构>
图17是示出根据第八实施例的像素101h的构造示例的图。由于图17所示的像素101h的基本构造与图16所示的像素101g的基本构造相同，因此相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其说明。
图17所示的像素101h与图16所示的像素101g的不同之处在于，在像素分离区域401中添加了用于可靠地遮挡从相邻像素泄漏的光的遮光壁411。
像素101h的像素分离区域401的纵向凹槽中被填充有透明材料(在下文中，将以ITO为例进行说明)和具有遮光性的诸如钨(W)等金属或诸如SiO2等氧化膜。填充有具有遮光性的材料的部分用作遮挡来自相邻像素的杂散光的遮光壁411。
遮光壁411能够被形成为具有与Si基板102相同或稍短的长度，并且例如，在Si基板102形成为具有大约3μm的深度的情况下，遮光壁411也能够形成为具有3μm或略短的长度，例如，大约2.7μm。另外，遮光壁411的长度当然可以是除了这里作为示例给出的数值以外的值，只要该长度能够有效地防止混色即可。
如上所述，在像素分离区域401由透明材料制成的情况下，向相邻像素中的漏光可能会增加，但是通过设置遮光壁411，能够抑制像素之间的混色，并且能够增大像素中的电荷累积容量。
另外，如根据第一实施例的像素101a那样，同样地，在根据第八实施例的像素101h中，可以增大具有急剧的浓度变化的pn结区域104的面积，并且能够增大电荷累积容量。此外，还可以扩展动态范围。
<第九实施例中的像素的结构>
图18是示出根据第九实施例的像素101i的构造示例的图。由于图18所示的像素101i的基本构造与图17所示的像素101h的基本构造相同，因此相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其说明。
图18所示的像素101i的像素组分离区域105i的不同之处在于，在根据图17所示的实施例的像素101h的像素组分离区域105中添加了遮光壁421，而其他部分相同。
像素101i的像素组分离区域105i中被填充有诸如钨(W)等金属或诸如SiO2等氧化膜。填充有具有遮光性的材料的部分用作遮挡来自相邻像素的杂散光的遮光壁421。
在像素组分离区域105i例如是通过注入杂质形成的区域的情况下，可以保留这样的杂质区域，并且可以在杂质区域中形成遮光壁421。
遮光壁421能够被形成为具有比Si基板102的长度稍短的长度，并且例如，在Si基板102形成为具有大约3μm的深度的情况下，例如，遮光壁421能够形成为具有大约2.7μm的长度。另外，遮光壁421的长度当然可以是除了这里作为示例给出的数值以外的值，只要该长度能够有效地防止混色即可。
如上所述，通过设置遮光壁411和遮光壁421，能够抑制像素之间以及像素组之间的混色。此外，通过用诸如IOT等透明材料形成像素分离区域401，能够接收更多的入射光。
另外，如根据第一实施例的像素101a那样，同样地，在根据第九实施例的像素101i中，可以增大具有急剧的浓度变化的pn结区域104的面积，并且能够增大电荷累积容量。此外，还可以扩展动态范围。
<第十实施例中的像素的结构>
图19是示出根据第十实施例的像素101j的构造示例的图。由于图19所示的像素101j的基本构造与图18所示的像素101i的基本构造相同，因此相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其说明。
图19所示的像素101j与图18所示的像素101h的不同之处在于，在像素组分离区域105中仅形成有遮光壁431。在像素101j中，像素组分离区域105由诸如钨(W)等金属或诸如SiO2等氧化膜形成。由于填充了具有遮光性的材料，因此，像素组分离区域105用作遮挡来自相邻像素组的像素的杂散光的遮光壁431。
另外，与像素101i(图18)一样，在图19所示的像素101j的像素分离区域401的纵向上形成有遮光壁411。此外，在从光入射面侧形成于像素101j的像素分离区域401中的梳齿状结构的最深侧(与光入射面侧和布线层侧相反的那侧)的梳齿(凸部)的部分处形成有遮光层432。与遮光壁411相同，遮光层432也由诸如钨(W)等金属或诸如SiO2等氧化膜形成，并且具有遮光性，而且遮挡泄漏到布线层侧的光。
如图19所示，在截面图中，像素101j的PD 71在除了光入射面侧以外的三个侧面上分别形成有遮光壁411、遮光壁431和遮光层432。因此，即使当像素分离区域401由透明材料制成时，也能够遮挡来自相邻像素的杂散光，并且能够减小混色的影响。
此外，与图15所示的像素101f那样，光被遮光壁和遮光层反射，就可以使如果不存在遮光壁或遮光层时泄漏到相邻像素或布线层侧的光入射到PD 71上，因此能够增大入射在PD 71上的入射光量。
例如，倾斜入射到像素101j-2的光被遮光壁411遮挡而不会泄漏到像素101j-1，并且该光被遮光壁411反射到像素101j-2中。在遮光壁411上反射的反射光被遮光层432进一步反射到像素101j-2，而不会泄漏到布线层侧。
由于入射光被这种遮光壁或遮光层反射，因此反射光也能够进入PD71中(pn结区域104)。因此，可以改善倾斜入射特性并增大入射光的光路长度，从而还能够提高检测灵敏度，并且可以增大接收光量。
另外，如根据第一实施例的像素101a那样，同样地，在根据第十实施例的像素101j中，可以增大具有急剧的浓度变化的pn结区域104的面积，并且能够增大电荷累积容量。此外，还可以扩展动态范围。
<第十一实施例中的像素的结构>
图20是示出根据第十一实施例的像素101k的构造示例的图。由于图20所示的像素101k的基本构造与图19所示的像素101j的基本构造相同，因此相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其说明。
图20所示的像素101k与图19所示的像素101j的不同之处在于，设置有等离子体滤波器501来代替彩色滤光片108和OCL 109，而其他部分相同。
等离子体滤波器501是透射具有预定的窄波长带(窄带域)的窄带域光的光学滤波器。此外，等离子体滤波器501是一种使用由诸如铝等金属制成的薄膜的金属薄膜滤波器，并且是使用表面等离子体的窄带域滤波器。
图20示出具有光栅结构的等离子体滤波器501的截面图。具有光栅结构的等离子体滤波器501是由金属制成的薄膜，为此，能够使用具有光栅结构的等离子体滤波器(几十纳米至100nm)。在具有光栅结构的等离子体滤波器501中，根据光栅结构的尺寸来设定将要选择(透射)的波长。
具有光栅结构的等离子体滤波器501被构造为使得在表面上产生入射光的驻波，并且所产生的驻波穿过贯通孔到达光电二极管71侧。例如，在等离子体滤波器501中形成的孔可以具有大约100nm的直径。
例如，在如图19所示的像素101j那样设置有彩色滤光片108和OCL109的情况下，彩色滤光片108和OCL 109的膜厚度为约1μm至2μm，但是由于等离子体滤波器501能够形成为具有1μm至2μm或更小的膜厚度，因此能够减小像素的高度。
另外，通过减小高度，能够进一步抑制混色。此外，通过将孔定位在形成有pn结区域104的区域中，能够将入射光有效地引导到pn结区域104，并且能够进一步提高灵敏度。
尽管这里以具有光栅结构的等离子体滤波器501为例进行了说明，但是也能够将孔阵列结构、点阵列结构或具有称为牛眼(Bull’s eye)形状的结构应用于等离子体滤波器501。
此外，尽管这里以将等离子体滤波器501应用于第十实施例的像素101j的情况为例进行了说明，但是也可以将等离子体滤波器501应用于根据第一至第九实施例的像素101a至101i。
如根据第一实施例的像素101a那样，同样地，在根据第十一实施例的像素101k中，可以增大具有急剧的浓度变化的pn结区域104的面积，并且能够增大电荷累积容量。此外，还可以扩展动态范围。
<第十二实施例中的像素的结构>
图21是示出根据第十二实施例的像素101m的构造示例的图。由于图21所示的像素101m的基本构造与图5所示的像素101a的基本构造相同，因此相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略其说明。
图21所示的像素101m与图5所示的像素101a的不同之处在于，图21所示的像素101m具有光接收区域601和存储区域602。光接收区域601是接收从OCL 109侧入射的光并累积电荷的区域。存储区域602暂时保存累积在光接收区域601中的电荷。通过设置光接收区域601和存储区域602，能够添加全局快门功能。
根据全局快门功能，由于在存储区域602中执行了所有像素的同时读出之后可以进行顺序读取，因此能够使曝光时刻对于各个像素都是共同的，并且能够抑制图像的失真。
像素101m被构造为在一个像素中具有光接收区域601和存储区域602，并且为了将一个像素划分为光接收区域601和存储区域602，在光接收区域601与存储区域602之间设置有遮光层603。
遮光层603形成在使像素101m在上下方向上分离的位置处。图21所示的像素101m具有凸部131-1至131-3，并且遮光层603形成在凸部131-2的位置处。
遮光层603是通过用钨(W)或氧化膜填充像素分离区域103的凸部131-2的部分而形成的。遮光层603具有遮光功能和防止电荷从光接收区域601泄漏到存储区域602的功能。能够实现上述功能的任何材料都能够用作遮光层603的材料。
像素101m具有用于将累积在光接收区域601中的电荷传输到存储区域602的传输栅极111m。由传输栅极111m读取的电荷通过写入栅极611被写入存储区域602。写入到存储区域602中的电荷(累积电荷)通过读取栅极612读取，并被传输到放大晶体管75(图3)。
在像素101m的存储区域602中，pn结区域621形成在其中形成有写入栅极611和读取栅极612的区域附近，并且被构造为能够维持和提高存储区域602的电荷保存能力。
尽管这里以将第一实施例的像素101a与第十二实施例组合的构造以及在一个像素中设置光接收区域601和存储区域602的构造为例进行了说明，但是也可以将第十二实施例与第二至第十一实施例中的任何一个实施例组合，并且可以具有其中像素101b至像素101k都包括光接收区域601和存储区域602的构造。
如根据第一实施例的像素101a那样，同样地，在根据第十二实施例的像素101m中，可以增大具有急剧的浓度变化的pn结区域104的面积，并且能够增大光接收区域601的电荷累积容量。此外，还可以扩展动态范围。此外，通过设置光接收区域601和存储区域602，能够实现全局快门功能，并且能够拍摄其中抑制了失真的图像。
<第十三实施例中的像素的结构>
图22是示出根据第十三实施例的像素101n的构造示例的图。
根据第十三实施例的像素101n包括具有梳齿状结构的PD(以下称为梳齿状PD)和不应用梳齿状结构的PD(以下称为非梳齿状PD)，并且一个像素组由形状不同的两个像素构成。
在图22中，图中左侧所示的像素101n-1由非梳齿状PD 71n-1形成，图中右侧所示的像素101n-2由梳齿状PD 71n-2形成。在非梳齿状PD71n-1和梳齿状PD 71n-2之间形成有像素分离区域103n-1。像素分离区域103n-1具有与遮光膜107连续的结构，并且像素分离区域103n-1例如由钨或氧化膜形成。
像素分离区域103n-1设置在非梳齿状PD 71n-1和梳齿状PD 71n-2之间，以防止电荷泄漏并防止杂散光。像素分离区域103n-2也形成在非梳齿状PD 71n-1和梳齿状PD 71n-2之间。如根据第一实施例的像素101a的像素分离区域103那样，该像素分离区域103n-2具有凸部131，并且被构造为填充有诸如多晶硅等材料的区域。
如上所述，通过用非梳齿状PD 71n和梳齿状PD 71n构成一个像素组，用于构成一个像素组的像素(在这种情况下为两个像素)能够由具有不同的电荷累积容量的像素形成。梳齿状PD 71n具有比非梳齿状PD71n更大的电荷累积容量。
通过利用电荷累积容量的这种差异，例如，上述构造可以是这样：具有大的电荷累积容量的梳齿状PD 71n用于接收容易饱和的颜色的像素，而非梳齿状PD 71n用于接收难以饱和的颜色的像素。例如，在以拜耳阵列的形式布置有R(红色)像素、G(绿色)像素和B(蓝色)像素的情况下，由于R像素比G像素和B像素更容易饱和，因此R像素能够由梳齿状PD 71n形成，并且G像素和B像素能够包括非梳齿状PD 71n。
尽管这里以将根据第一实施例的像素101a与第十三实施例组合并利用非梳齿状PD 71n和梳齿状PD 71n来构成一个像素组为例进行了说明，但是上述构造也可以是这样：将第十三实施例与第二至第十二实施例中的任何一个实施例组合，并将像素101b至像素101n构造为包括非梳齿状PD 71n和梳齿状PD 71n。
<第十四实施例中的像素的结构>
图23是示出根据第十四实施例的像素101p的构造示例的图。
通过以其中两个像素形成一个像素组并且两个像素具有一个梳齿状pn结区域104的情况为示例，说明了上述根据第一实施例至第十二实施例的像素101。如图23所示，也可以采用其中一个像素101p具有一个梳齿状pn结区域104的结构。
图23所示的像素101p的PD 71p在一个像素中具有中心轴和梳齿状pn结区域104p，该pn结区域104p在该中心轴的左侧和右侧分别具有凸部131p。以这种方式，通过在一个像素101p中设置梳齿状pn结区域104p，可以增大具有急剧的浓度变化的pn结区域104的面积，并且能够增大电荷累积容量。此外，还可以扩展动态范围。
在图23所示的像素101p中，如根据第六实施例的像素101f(图15)那样，在布线层侧(图中的上侧)形成有遮光层322p。另外，在上述实施例中，在与像素组分离区域105对应的部分处形成有像素间分离区域701。该像素间分离区域701被形成为使彼此相邻的像素101p分离，并且该像素间分离区域701由钨或氧化膜等作为其材料形成。利用这种构造，能够改善倾斜入射特性，能够增大入射光的光路长度，并且能够提高检测灵敏度。
与根据第十四实施例的像素101p一样，能够将根据第一至第十三实施例的像素101a至像素101n构造为一个像素。例如，诸如IOT等透明材料可以作为图23所示的像素101p的像素分离区域103p的材料进行填充。
根据本技术，可以在像素的深度方向上形成多个急剧的pn结区域。此外，由于在像素的深度方向上形成多个急剧的pn结区域，因此能够增大电荷累积容量。由于这些原因，即使在小型化的像素中，也能够显著提高灵敏度。此外，可以扩展动态范围。
此外，当在像素的深度方向上形成多个急剧的pn结区域时，由于pn结区域不是通过杂质注入形成的，因此即使在像素的较深位置也能够容易地形成pn结区域。此外，能够在所形成的pn结区域中均匀地形成p型杂质的浓度和n型杂质的浓度。此外，由于pn结区域不是通过杂质注入形成的，因此可以减少在杂质注入期间可能发生的对基板的损坏，从而能够抑制白点或白色划痕的发生，并且能够防止图像质量的劣化。
<内窥镜手术系统的应用例>
此外，例如，根据本公开的技术(本技术)可以适用于内窥镜手术系统。
图24是示出可以应用根据本公开的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
图24示出了手术人员(医生)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的情形。如图所示，内窥镜手术系统11000包括：内窥镜11100；诸如气腹管(pneumoperitoneum tube)11111和能量处置工具11112等其它手术器械11110；支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120；以及安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括：镜筒11101，从镜筒11101的尖端起具有预定长度的区域被插入患者11132的体腔中；和摄像头11102，该摄像头11102连接到镜筒11101的基端。在所示的示例中，示出了被构造为具有刚性镜筒11101的所谓刚性镜的内窥镜11100，但是内窥镜11100也可以构造为具有柔性镜筒的所谓柔性镜。
在镜筒11101的尖端设有其中安装有物镜的开口部。光源装置11203连接到内窥镜11100，并且由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内部延伸的光导件被引导至镜筒的尖端，并且该光通过物镜照射患者11132体腔中的观察对象。另外，内窥镜11100可以是直视内窥镜(direct-viewing endoscope)，或者可以是透视内窥镜(perspectiveendoscope)或侧视内窥镜(side-viewing endoscope)。
在摄像头11102的内部设置有光学系统和摄像元件，并且来自观察对象的反射光(观察光)通过该光学系统会聚在该摄像元件上。通过该摄像元件对观察光进行光电转换，并且产生与观察光对应的电气信号，即，与观察图像对应的图像信号。该图像信号作为RAW数据被发送到相机控制单元(CCU：Camera Control Unit)11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU：Central Processing Unit)和图形处理单元(GPU：Graphics Processing Unit)等，并且全面地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201从摄像头11102接收图像信号，并且对该图像信号执行诸如显影处理(去马赛克处理)等用来使基于该图像信号的图像被显示出来的各种图像处理。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202显示出基于由CCU 11201进行了图像处理的图像信号的图像。
光源装置11203包括诸如发光二极管(LED：light emitting diode)等光源，并且将对手术部位等进行摄像时的照射光提供给内窥镜11100。
输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入接口。用户能够通过输入装置11204向内窥镜手术系统11000输入各种信息和指令。例如，用户输入指令以改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、倍率、焦距等)。
处置工具控制装置11205控制能量处置工具11112的驱动，以进行组织的烧灼、切开或血管的封止等。气腹装置11206通过气腹管11111将气体输送到患者11132的体腔中以使体腔膨胀，从而确保内窥镜11100的视野和手术人员的作业空间。记录仪11207是能够记录与手术有关的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像或图形等各种格式打印与手术有关的各种信息的装置。
另外，将对手术部位进行摄像时的照射光提供给内窥镜11100的光源装置11203例如能够包括LED、激光光源或由其组合构成的白光源。在白光源包括RGB激光光源的组合的情况下，能够以高精度控制各颜色(各波长)的输出强度和输出时刻，因此光源装置11203能够调节所拍摄图像的白平衡。此外，在这种情况下，以时分方式(time division)用来自RGB激光光源各者的激光照射观察对象，并且与照射时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动，从而也可以以时分方式拍摄出分别对应于R、G和B的图像。根据这种方法，在摄像元件上未设置有彩色滤光片的情况下，也能够获得彩色图像。
另外，可以控制光源装置11203的驱动，并且使输出光的强度以预定时间间隔发生变化。通过与光强度的变化时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动并以时分方式获取图像，并且合成这些图像，可以产生不存在所谓的曝光不足暗影(blackunderexposure)和曝光过度(overexposure)的高动态范围图像。
此外，光源装置11203可以被构造成能够提供与特殊光观察对应的预定波长带域的光。在特殊光观察中，例如，利用人体组织中光吸收的波长依赖性并且照射具有比普通观察时的照射光(即，白光)窄的带域的光，从而执行所谓的窄带域光观察(窄带域摄像)，在该窄带域观察中，以高的对比度对诸如黏膜表层中的血管等预定组织进行摄像。可替代地，在特殊光观察中，可以执行荧光观察，其中通过照射激发光而产生的荧光来获得图像。在荧光观察中，可以用激发光照射人体组织并且观察来自该人体组织的荧光(自发荧光观察)，或者可以通过将诸如吲哚菁绿(ICG：indocyanine green)等试剂局部注射到人体组织中并且用与该试剂的荧光波长对应的激发光照射该人体组织来获得荧光图像等。光源装置11203可以被构造成能够提供与这种特殊光观察对应的窄带域光和/或激发光。
图25是示出图24所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。
摄像头11102包括透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。CCU 11201具有通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102连接到CCU11201并能够通过传输线缆11400通信。
透镜单元11401是设置在与镜筒11101的连接部分处的光学系统。从镜筒11101的尖端获取的观察光被引导至摄像头11102并且进入透镜单元11401。透镜单元11401通过组合包括变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜而构成。
构成摄像单元11402的摄像元件的数量可以是一个(所谓的单板型)或多个(所谓的多板型)。在将摄像单元11402构造为多板型的情况下，例如，通过各摄像元件生成分别与R、G和B对应的图像信号，并且可以通过合成这些信号来获得彩色图像。可替代地，摄像单元11402可以被构造为包括一对摄像元件，用于分别获取与3D(三维)显示对应的右眼图像信号和左眼图像信号。通过执行3D显示，手术人员11131能够更准确地掌握手术部位中生物组织的深度。另外，在将摄像单元11402构造为多板型的情况下，可以与各摄像元件相对应地设置多个透镜单元11401。
此外，摄像单元11402并非必须设置在摄像头11102中。例如，摄像单元11402可以设置在镜筒11101内且紧跟在物镜的后方。
驱动单元11403包括致动器，并且在摄像头控制单元11405的控制下，驱动单元11403将透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，能够适当地调整摄像单元11402的所拍摄图像的倍率和焦点。
通信单元11404包括用于向CCU 11201发送各种信息以及从CCU11201接收各种信息的通信装置。通信单元11404将从摄像单元11402获得的图像信号作为RAW(原始)数据经由传输电缆11400发送到CCU11201。
此外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并将其提供给摄像头控制单元11405。例如，该控制信号包括与摄像条件相关的信息，这些信息例如是：用于指定所拍摄图像的帧速率的信息、用于指定摄像时的曝光值的信息、和/或用于指定所拍摄图像的倍率及焦点的信息等。
此外，诸如帧速率、曝光值、倍率和焦点等摄像条件可以由用户适当地指定，或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于所获取的图像信号自动地设定。在后一种情况下，在内窥镜11100中设置有所谓的AE(Auto Exposure：自动曝光)功能、AF(Auto Focus：自动聚焦)功能和AWB(Auto White Balance：自动白平衡)功能。
摄像头控制单元11405基于经由通信单元11404接收到的来自CCU11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411包括用于向摄像头11102发送各种信息和从摄像头11102接收各种信息的通信装置。通信单元11411接收从摄像头11102经由传输线缆11400发送来的图像信号。
此外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号发送到摄像头11102。上述图像信号和上述控制信号能够通过电气通信或光通信等进行传输。
图像处理单元11412对从摄像头11102发送过来的作为RAW数据的图像信号进行各种类型的图像处理。
控制单元11413执行与通过内窥镜11100对手术部位等进行摄像以及通过对手术部位等进行摄像而获得的所拍摄图像的显示有关的各种控制。例如，控制单元11413产生用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
此外，基于已经由图像处理单元11412进行了图像处理的图像信号，控制单元11413使显示装置11202显示出手术部位等的拍摄图像。在这种情况下，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别所拍摄图像中的各种物体。例如，控制单元11413能够检测所拍摄图像中所包括的物体的边缘的形状和颜色，从而识别出诸如镊子等手术器械、特定的活体部位、出血和在使用能量处置工具11112时的薄雾等。当在显示装置11202上显示出所拍摄图像时，控制单元11413可以利用识别结果，在手术部位的图像上叠加并显示各种手术辅助信息。通过以叠加的方式显示手术辅助信息并将该手术辅助信息呈现给手术人员11131，能够减轻手术人员11131的负担，并且手术人员11131能够稳妥地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201连接起来的传输线缆11400是与电气信号通信兼容的电气信号线缆、与光通信兼容的光纤、或者电气信号线缆和光纤的复合线缆。
这里，在示出的示例中，使用传输线缆11400进行有线通信，但是也可以以无线的方式进行摄像头11102与CCU 11201之间的通信。
此外，尽管这里以内窥镜手术系统为例进行了说明，但是根据本公开的技术例如还可以适用于显微手术系统等。
<移动体的应用例>
此外，例如，根据本公开的技术可以被实现为安装在以下任何类型的移动体上的装置，所述移动体例如是：汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶、机器人等。
图26是示出作为能够应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构造示例的框图。
车辆控制系统12000包括通过通信网络12001连接起来的多个电子控制单元。在图26所示的示例中，车辆控制系统12000包括：驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040以及集成控制单元12050。此外，作为集成控制单元12050的功能构造，示出了微型计算机12051、声音和图像输出单元12052以及车载网络I/F(Interface：接口)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统有关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元12010起到下述各设备的控制装置的作用，这些设备是：诸如内燃机或驱动电机等用于产生车辆的驱动力的驱动力产生设备；用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆的转向角的转向机构；用于产生车辆的制动力的制动设备等。
车身系统控制单元12020根据各种程序来控制安装在车体上的各种设备的操作。例如，车身系统控制单元12020起到下述各设备的控制装置的作用，这些设备是：无钥匙进入系统；智能钥匙系统；电动车窗装置；或者诸如前照灯、后灯、刹车灯、转向灯或雾灯等各种灯。在这种情况下，车身系统控制单元12020可以接收从代替钥匙的便携式设备发送的无线电波或各种开关的信号。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、和灯等。
车外信息检测单元12030检测安装有车辆控制系统12000的车辆的外部的信息。例如，摄像单元12031连接到车外信息检测单元12030。车外信息检测单元12030使摄像单元12031拍摄车辆外部的图像，并且接收所拍摄的图像。车外信息检测单元12030可以基于所接收到的图像对行人、车辆、障碍物、标志、或路面上的文字执行物体检测处理或距离检测处理。
摄像单元12031是用于接收光并且输出与接收的光量相对应的电气信号的光学传感器。摄像单元12031能够将该电气信号作为图像或测距信息输出。摄像单元12031接收的光可以是可见光或诸如红外线等非可见光。
车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，检测驾驶员状态的驾驶员状态检测单元12041连接到车内信息检测单元12040。例如，驾驶员状态检测单元12041包括用于对驾驶员进行摄像的相机，并且基于从驾驶员状态检测单元12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算出驾驶员的疲劳程度或专注程度，或者可以判定驾驶员是否在打瞌睡。
微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车辆外部和内部的信息，计算出驱动力产生设备、转向机构或制动设备的控制目标值，并且能够向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051能够执行用于实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：Advanced Driver Assistance System)功能的协同控制，所述高级驾驶员辅助功能包括：车辆的碰撞规避或撞击减轻、基于车间距离的追随行驶、车速维持行驶、车辆的碰撞警告、以及车辆的车道偏离警告等。
此外，微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获取的车辆周围的信息，来控制驱动力产生设备、转向机构或制动设备等，从而执行以不依赖驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等为目的的协同控制。
另外，基于由车外信息检测单元12030获取的车辆外部的信息，微型计算机12051能够向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051能够根据由车外信息检测单元12030检测到的前车或对面来车的位置来控制前灯，从而执行以防眩光为目的的协同控制，例如，从远光灯切换到近光灯。
声音和图像输出单元12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送到输出设备，该输出设备能够在视觉上或在听觉上向车上的乘客或车辆外部通知信息。在图26的示例中，作为输出设备，示出了音频扬声器12061、显示单元12062和仪器面板12063。例如，显示单元12062可以包括板载显示器(onboard display)和平视显示器(head-up display)中的至少一者。
图27是示出摄像单元12031的安装位置的示例的图。
在图27中，摄像单元12031包括摄像单元12101、12102、12103、12104和12105。
摄像单元12101、12102、12103、12104和12105被设置于如下位置：例如，车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠、后门和车厢内的挡风玻璃的上部。设置在前鼻处的摄像单元12101和设置在车厢内的挡风玻璃的上部处的摄像单元12105主要获取车辆12100前方的图像。设置在侧视镜处的摄像单元12102和12103主要获取车辆12100侧面的图像。设置在后保险杠或后门处的摄像单元12104主要获取车辆12100后方的图像。设置在车厢内的挡风玻璃的上部处的摄像单元12105主要用于检测前车、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志或车道等。
另外，图27示出了摄像单元12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻处的摄像单元12101的摄像范围，摄像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜处的摄像单元12102和12103的摄像范围，摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门处的摄像单元12104的摄像范围。例如，通过叠加由摄像单元12101至12104拍摄到的图像数据，能够获得从上方看到的车辆12100的俯瞰图像。
摄像单元12101至12104中的至少一者可以具有获取距离信息的功能。例如，摄像单元12101至12104中的至少一者可以是包括多个摄像元件的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
例如，微型计算机12051能够基于从摄像单元12101至12104获得的距离信息，来获得与摄像范围12111至12114内的各个立体物相距的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而将尤其是在行进道路上最靠近车辆12100的立体物、在与车辆12100大致相同的方向上以预定速度(例如，大于或等于0km/h)行驶的立体物提取为前车。此外，微型计算机12051能够设定与前车的后方要预先确保的车间距离，并且能够执行自动制动控制(包括跟车停止控制)和自动加速控制(包括跟随启动控制)等。以这种方式，可以执行以不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等为目的的协同控制。
例如，基于从摄像单元12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051能够将与立体物有关的立体物数据分类为摩托车、普通车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他立体物并进行提取，并且能够使用上述这些数据来自动避开障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员可以看见的障碍物和难以看见的障碍物。然后，微型计算机12051能够判定用于表示与各个障碍物发生碰撞的风险的碰撞风险，并且当碰撞风险在设定值以上并存在碰撞可能性时，微型计算机12051能够通过音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶员输出警告，或者通过驱动系统控制单元12010执行强制减速和避让转向，从而执行用于避免碰撞的驾驶辅助。
摄像单元12101至12104中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051能够通过判定由摄像单元12101至12104拍摄的图像中是否存在行人来识别出该行人。例如，通过如下过程来执行这种对行人的识别：提取作为红外相机的摄像单元12101至12104拍摄的图像中的特征点的过程；以及通过对表示物体轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理来判定该物体是否是行人的过程。当微型计算机12051判定由摄像单元12101至12104拍摄的图像中存在行人并识别出该行人时，声音和图像输出单元12052控制显示单元12062，使得在所识别出的行人上叠加地显示出用于强调的矩形轮廓线。此外，声音和图像输出单元12052可以控制显示单元12062，使得在所期望的位置处显示出用于表示行人的图标等。
另外，根据本技术的实施例并不限于上述实施例，并且能够在不脱离本技术的范围的情况下进行各种修改。
本技术还可以具有如下构造。
(1)一种摄像元件，包括：
基板；
第一像素，其包括第一光电转换区域，所述第一光电转换区域设置在所述基板中；
第二像素，其包括第二光电转换区域，所述第二光电转换区域与所述第一光电转换区域相邻地设置在所述基板中；
第一分离部，其设置在所述基板中，且位于所述第一光电转换区域与所述第二光电转换区域之间；和
第二分离部，其将彼此相邻的像素组分离，所述像素组至少包括所述第一像素和所述第二像素；
其中，
在所述第一光电转换区域和所述第二光电转换区域中的至少一个光电转换区域中，存在有所述第一分离部的至少一个凸部，并且
在所述凸部的侧面上层叠有p型杂质区域和n型杂质区域。
(2)根据以上(1)所述的摄像元件，其中，
所述第一分离部包括所述第一光电转换区域侧的所述凸部和所述第二光电转换区域侧的所述凸部。
(3)根据以上(2)所述的摄像元件，其中，
所述第一光电转换区域侧的所述凸部和所述第二光电转换区域侧的所述凸部形成为直线形状。
(4)根据以上(1)至(3)中任一项所述的摄像元件，其中，
所述第一分离部包括钨层或氧化膜。
(5)根据以上(1)至(4)中任一项所述的摄像元件，其中，
所述第一分离部由能够让光透过的材料形成。
(6)根据以上(1)至(5)中任一项所述的摄像元件，其中，
用于形成所述第一分离部的第一材料和用于形成所述第二分离部的第二材料是不同的材料。
(7)根据以上(1)至(6)中任一项所述的摄像元件，其中，
所述第二分离部包括钨层或氧化膜。
(8)根据以上(1)至(7)中任一项所述的摄像元件，还包括：
金属层，所述金属层位于光入射面侧的相反侧。
(9)根据以上(1)至(8)中任一项所述的摄像元件，还包括：
等离子体滤波器，所述等离子体滤波器位于光入射面侧。
(10)根据以上(1)至(9)中任一项所述的摄像元件，其中，
所述第一像素包括所述第一光电转换区域和存储区域，所述存储区域保存累积在所述第一光电转换区域中的电荷，并且
所述第一光电转换区域和所述存储区域由所述凸部分隔。
(11)根据以上(10)所述的摄像元件，还包括：
传输单元，其将累积在所述第一光电转换区域中的电荷传输到所述存储区域；和
读取单元，其读取传输到所述存储区域的电荷。
(12)一种电子设备，其包括摄像元件，所述摄像元件包括：
基板；
第一像素，其包括第一光电转换区域，所述第一光电转换区域设置在所述基板中；
第二像素，其包括第二光电转换区域，所述第二光电转换区域与所述第一光电转换区域相邻地设置在所述基板中；
第一分离部，其设置在所述基板中，并位于所述第一光电转换区域与所述第二光电转换区域之间；和
第二分离部，其将彼此相邻的像素组分离，所述像素组至少包括所述第一像素和所述第二像素；
其中，
在所述第一光电转换区域和所述第二光电转换区域中的至少一个光电转换区域中，存在有所述第一分离部的至少一个凸部，并且
在所述凸部的侧面上层叠有p型杂质区域和n型杂质区域。
[附图标记说明]
10 摄像装置
11 透镜系统
12 摄像元件
112b 纵型晶体管
13 DSP电路
14 帧存储器
15 显示单元
16 记录单元
17 操作系统
18 电源系统
19 总线
20 CPU
31 像素
41 像素阵列部
42 垂直驱动部
43 列处理部
44 水平驱动部
45 系统控制部
46 像素驱动线
47 垂直信号线
48 信号处理部
49 数据存储部
70 Si基板
71 光电二极管
72 传输晶体管
74 复位晶体管
75 放大晶体管
76 选择晶体管
80 传输晶体管
92 复位晶体管
93 放大晶体管
94 选择晶体管
101 像素
102 Si基板
103 像素分离区域
104 pn结区域
105 像素组分离区域
106 绝缘层
107 遮光膜
108 彩色滤光片
110 绝缘膜
131 凸部
202 SiO2膜
203 有机膜
301 遮光壁
311 遮光壁
321 遮光壁
322 遮光层
401 像素分离区域
411 遮光壁
421 遮光壁
431 遮光壁
432 遮光层
501 等离子体滤波器
601 光接收区域
602 存储区域
603 遮光层
611 写入栅极
612 读取栅极
621 pn结区域
701 像素间分离区域

Claims (12)

1.一种摄像元件，包括：
基板；
第一像素，其包括设置在所述基板中的第一光电转换区域；
第二像素，其包括与所述第一光电转换区域相邻地设置在所述基板中的第二光电转换区域；
第一分离部，其在所述第一光电转换区域和所述第二光电转换区域之间设置于所述基板中；以及
第二分离部，其将彼此相邻的像素组分离，所述像素组至少包括所述第一像素和所述第二像素；
其中，在所述第一光电转换区域和所述第二光电转换区域中的至少一个光电转换区域中，存在有所述第一分离部的至少一个凸部，并且
在所述凸部的侧面上层叠有p型杂质区域和n型杂质区域。
2.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述第一分离部包括所述第一光电转换区域侧的所述凸部和所述第二光电转换区域侧的所述凸部。
3.根据权利要求2所述的摄像元件，其中，
所述第一光电转换区域侧的所述凸部和所述第二光电转换区域侧的所述凸部形成为直线形状。
4.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述第一分离部包括钨层或氧化膜。
5.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述第一分离部由能够让光透过的材料形成。
6.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
用于形成所述第一分离部的第一材料和用于形成所述第二分离部的第二材料是不同的材料。
7.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述第二分离部包括钨层或氧化膜。
8.根据权利要求1所述的摄像元件，还包括：
金属层，所述金属层位于光入射面侧的相反侧。
9.根据权利要求1所述的摄像元件，还包括：
等离子体滤波器，所述等离子体滤波器位于光入射面侧。
10.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述第一像素包括所述第一光电转换区域和存储区域，所述存储区域保存累积在所述第一光电转换区域中的电荷，并且
所述第一光电转换区域和所述存储区域由所述凸部分隔。
11.根据权利要求10所述的摄像元件，还包括：
传输单元，其将累积在所述第一光电转换区域中的电荷传输到所述存储区域；和
读取单元，其读取传输到所述存储区域的电荷。
12.一种电子设备，其包括摄像元件，所述摄像元件包括：
基板；
第一像素，其包括设置在所述基板中的第一光电转换区域；
第二像素，其包括与所述第一光电转换区域相邻地设置在所述基板中的第二光电转换区域；
第一分离部，其在所述第一光电转换区域与所述第二光电转换区域之间设置于所述基板中；以及
第二分离部，其将彼此相邻的像素组分离，所述像素组至少包括所述第一像素和所述第二像素；
其中，在所述第一光电转换区域和所述第二光电转换区域中的至少一个光电转换区域中，存在有所述第一分离部的至少一个凸部，并且
在所述凸部的侧面上层叠有p型杂质区域和n型杂质区域。
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