CN112385041A - 固体摄像元件和电子设备 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施例的固体摄像元件包括：半导体基板，其针对每个像素具有光电转换部；像素晶体管，其设置在半导体基板的一个表面上；和元件分离部，其设置在半导体基板上，包括具有不同构造的第一元件分离部和第二元件分离部，并且限定像素晶体管的活性区域。第二元件分离部在侧面上具有沿第二元件分离部的深度方向杂质浓度不同的第一半导体区域和第二半导体区域。

Description

固体摄像元件和电子设备
技术领域
本发明涉及包括像素间的元件分离部的固体摄像元件和包括该固体摄像元件的电子设备。
背景技术
在诸如电荷耦合器件(CCD：Charge Coupled Device)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器等固体摄像装置中，设置有固体摄像元件，该固体摄像元件针对每个像素包括光电转换部。例如，在专利文献1描述的固体摄像元件中，除了将晶体管间分离的浅元件分离部(Shallow TrenchIsolation：STI(浅沟槽隔离))以外，还公开了一种用于像素间的光学和电气分离的深元件分离部(Deep Trench Isolation：DTI(深沟槽隔离))，例如，元件分离膜被埋嵌在贯通半导体基板的沟槽中的结构。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未经审查的专利申请公开第2016-39315号
发明内容
顺便提及，在固体摄像元件中，需要提高像素间的光学和电气分离以及面积效率。
期望提供一种可以提高面积效率的固体摄像元件和电子设备。
根据本发明的实施例的固体摄像元件包括：半导体基板，其针对每个像素包括光电转换部；像素晶体管，其设置在半导体基板的一个表面上；和元件分离部，其设置在半导体基板中，并且包括具有互不相同的构造的第一元件分离部和第二元件分离部，元件分离部限定像素晶体管的活性区域，其中，第二元件分离部在侧面上具有沿第二元件分离部的深度方向杂质浓度互不相同的第一半导体区域和第二半导体区域。
根据本发明的实施例的电子设备包括根据本发明的实施例的固体摄像元件。
在本发明的相应实施例的固体摄像元件和电子设备中，在针对每个像素包括光电转换部的半导体基板中，设置有具有互不相同的构造的第一元件分离部和第二元件分离部，并且第一元件分离部和第二元件分离部构成用于限定像素晶体管的活性区域的元件分离部。杂质浓度互不相同的第一半导体区域和第二半导体区域形成在第二元件分离部的深度方向的侧面上。这防止因设置用于例如像素间的光学和电气分离的深元件分离部(DTI)而导致的面积效率降低。
在本发明的相应实施例的固体摄像元件和电子设备中，像素晶体管的活性区域由具有互不相同的构造的第一元件分离部和第二元件分离部限定，从而防止因设置用于例如像素间的光学和电气分离的深元件分离部(第二元件分离部)而导致的面积效率降低。因此，可以提供具有高面积效率的固体摄像元件和包括该固体摄像元件的电子设备。
需要注意，在此描述的效果不一定是限制性的，并且可以是本发明中描述的任何效果。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的固体摄像元件的主要部分的示意横截面图。
图2是图1所示的固体摄像元件的示意平面图。
图3A是图1所示的固体摄像元件的元件分离部的制造步骤的示例的说明性示意横截面图。
图3B是接续图3A的步骤的示意横截面图。
图3C是接续图3B的步骤的示意横截面图。
图3D是接续图3C的步骤的示意横截面图。
图3E是接续图3D的步骤的示意横截面图。
图4是一般的固体摄像元件的主要部分的示意横截面图。
图5是图4所示的一般的固体摄像元件的示意平面图。
图6是沿着图2所示的线III-III截取的示意横截面图。
图7是根据本发明的变形例1的固体摄像元件的主要部分的示意横截面图。
图8是图7所示的固体摄像元件的示意平面图。
图9是根据本发明的变形例2的固体摄像元件的主要部分的示意横截面图。
图10是图9所示的固体摄像元件的示意平面图。
图11是根据本发明的变形例3的固体摄像元件的主要部分的示意横截面图。
图12是图116所示的固体摄像元件的示意平面图。
图13A是根据本发明的变形例4的固体摄像元件的主要部分的一示意横截面图。
图13B是根据本发明的变形例4的固体摄像元件的主要部分的另一示意横截面图。
图14是图13A和图13B所示的固体摄像元件的示意平面图。
图15是根据本发明的变形例5的固体摄像元件的主要部分的示意横截面图。
图16是图15所示的固体摄像元件的示意平面图。
图17A是作为本发明的变形例6的图1所示的固体摄像元件的元件分离部的制造步骤的示例的说明性示意横截面图。
图17B是接续图17A的步骤的示意横截面图。
图17C是接续图17B的步骤的示意横截面图。
图17D是接续图17C的步骤的示意横截面图。
图17E是接续图17D的步骤的示意横截面图。
图18是根据本发明的第二实施例的固体摄像元件的一示例的示意平面图。
图19是图18所示的固体摄像元件的等效电路图。
图20是在相邻像素间并行布置的像素晶体管的说明图。
图21是根据本发明的第二实施例的固体摄像元件的另一示例的示意平面图。
图22是根据本发明的变形例7的固体摄像元件的示意平面图。
图23是图22所示的固体摄像元件的等效电路图。
图24是示出了包括图1所示的固体摄像元件的固体摄像装置的整体构造的框图。
图25是示出了使用图24所示的固体摄像元件的摄像装置(相机)的示例的功能框图。
图26是示出了体内信息获取系统的示意性构造的示例的框图。
图27是示出了内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
图28是示出了摄像头和相机控制单元(CCU：camera control unit)的功能构造的示例的框图。
图29是示出了车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
图30是辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
在下文中，参照附图详细描述本发明的实施例。以下描述仅是本发明的具体示例，并且本发明不应当限于以下方面。此外，本发明不限于附图所示的每个部件的布置、尺寸和尺寸比率等。需要注意，按照以下顺序进行描述。
1.第一实施例(像素晶体管的活性区域由不同构造的元件分离部限定的示例)
1-1.固体摄像元件的构造
1-2.固体摄像元件的制造方法
1-3.作用和效果
2.变形例
2-1.变形例1(用于限定像素晶体管的活性区域的元件分离部由p++区域和DTI构成的示例)
2-2.变形例2(用于限定像素晶体管的活性区域的元件分离部由p++区域和STI构成的示例)
2-3.变形例3(相邻像素间的元件分离部由STI和p++区域构成的示例)
2-4.变形例4(相邻像素间的元件分离部由STI和DTI区域构成的示例)
2-5.变形例5(传输晶体管和光电转换部在垂直方向上堆叠的示例)
2-6.变形例6(用于限定像素晶体管的活性区域的元件分离部的制造方法的另一示例)
3.第二实施例(像素晶体管在相邻像素间并行化的示例)
4.变形例
4-1.变形例7(像素晶体管在以2×2列布置的四个像素间并行化的示例)
5.应用例(电子设备的应用例)
<1.第一实施例>
(1-1.固体摄像元件的构造)
图1示出了根据本发明的第一实施例的固体摄像元件(固体摄像元件1)的主要部分(光接收单元10)的横截面构造。图2示出了图1所示的固体摄像元件1的平面构造。图1是沿着图2所示的线I-I截取的横截面图。固体摄像元件1构成诸如CCD图像传感器或CMOS图像传感器等固体摄像装置(固体摄像装置100)中的例如一个像素(例如，像素P)(参照图24)。固体摄像元件1是背面照射型，虽然未图示，但是固体摄像元件1具有如下构造：在包括光电转换部12的光接收单元10的光入射表面(背面；表面S1)的一侧设置有聚光部，并且在与光入射表面相反的一侧的表面(正面；表面S2)设置有配线层。在本实施例中，设置在各像素P中的各种像素晶体管的活性区域具有由例如元件分离部13(第一元件分离部；STI)和元件分离部14(第二元件分离部；DTI)限定的构造，其中，元件分离部13将设置在像素P中的各种像素晶体管电气分离，元件分离部14将相邻的像素间电气分离。
在下文中，进行固体摄像元件1的光接收单元10的构造的描述。需要注意，在本实施例中，对由光电转换产生的电子空穴对之中的电子被读取为信号电荷的情况(采用n型半导体区域作为光电转换层的情况)进行描述。此外，在附图中，附于“p”和“n”的“+(加号)”表示p型杂质浓度或n型杂质浓度高于周围的p型半导体区域或周围的n型半导体区域的杂质浓度。
(光接收单元)
光接收单元10包括例如半导体基板11、针对每个像素P埋设在半导体基板11中的光电转换部12、将设置在像素P中的各种像素晶体管电气分离的元件分离部13以及将相邻像素间电气分离的元件分离部14。此外，在光接收单元10中，各种像素晶体管被布置在半导体基板11的正面(表面S1)的一侧。
半导体基板11例如由杂质浓度在1×1014/cm2至1×1020/cm2的范围内的p型硅(Si)基板构成，并且包括构成光电二极管的n型半导体区域(n+)，该光电二极管在预定区域中用作光电转换部12。
在半导体基板11的正面(表面S2)附近，设置有作为像素晶体管的传输晶体管(TG)，该传输晶体管例如将在光电转换部22中产生的信号电荷传输至垂直信号线Lsig(参照图24)。信号电荷可以是由光电转换产生的电子或空穴；在此，以将电子读取为信号电荷的情况为例进行描述。在半导体基板11的表面S2附近，与传输晶体管(TG)一起设置有例如复位晶体管(RST)、放大晶体管(Amp)和选择晶体管(SEL)等。这种晶体管例如是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSEFT：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)，并且构成每个像素P的电路。电路分别可以具有例如包括传输晶体管(TG)、复位晶体管(RST)和放大晶体管(Amp)的三晶体管构造，或者可以具有除上述三者外还包括选择晶体管(SEL)的四晶体管构造。
光电转换部12例如由针对每个像素P在半导体基板11的厚度方向(Y轴方向)上形成的n型半导体区域(n+)构成，并且光电转换部12是在半导体基板11的正面和背面附近设置有p型半导体区域(p+)的pn结型的光电二极管。在半导体基板11中，n型半导体区域(n+)形成为以避开例如复位晶体管(RST)、放大晶体管(Amp)和选择晶体管(SEL)的沟道区域的方式部分弯曲，并且形成为以到达与表面S2的界面附近的方式延伸。此外，在元件分离部14靠近n型半导体区域(n+)的区域中形成有杂质浓度较高的p型半导体区域(p+++)。由于pn结被强化，因此这使光电转换部12具有增加的饱和信号量。
在本实施例中，如上所述，诸如传输晶体管(TG)、复位晶体管(RST)、放大晶体管(Amp)和选择晶体管(SEL)等的各像素晶体管的活性区域由元件分离部13和元件分离部14限定。
在此，如图2所示，像素晶体管的活性区域是指例如形成有构成各种晶体管中各者的栅极和源极-漏极的区域。具体地，如图1所示，形成在各种晶体管中各者的栅极下方的源极和漏极之间的沟道区域(例如形成在放大晶体管(Amp)的栅极GAmp下方的Amp沟道区域)具有被构造成由元件分离部13和元件分离部14限定的沟道长度(W)。
元件分离部13是设置在像素晶体管间的所谓的STI，例如元件分离部13设置在传输晶体管(TG)和复位晶体管(RST)、放大晶体管(Amp)与选择晶体管(SEL)中的每者之间，并且在像素P中由例如SiO2构成。
元件分离部14是设置在相邻像素间的所谓的DTI，并且被设置为例如围绕像素P。与将像素晶体管之间分离的元件分离部13相比，元件分离部14在半导体基板11的厚度方向(Y轴方向)上更深地形成，并且通过例如从正面(表面S2)到背面(表面S1)贯通半导体基板11而形成。
在本实施例中，如上所述，杂质浓度较高的p型半导体区域(p+++)形成在彼此靠近的n型半导体区域(n+)与元件分离部14之间的侧面上。p+++区域的杂质浓度优选在1×1017/cm2至1×1020/cm2的范围内。如上所述，n型半导体区域(n+)形成为以避开复位晶体管(RST)、放大晶体管(Amp)和选择晶体管(SEL)的沟道区域的方式部分弯曲，并且形成为以到达与表面S1的界面附近的方式延伸。也就是说，对于杂质浓度较高的p型半导体区域(在下文中，称为p+++区域)而言，未与复位晶体管(RST)、放大晶体管(Amp)和选择晶体管(SEL)的沟道区域接触的元件分离部14设置有在其整个侧面上形成的p+++区域。同时，与复位晶体管(RST)、放大晶体管(Amp)和选择晶体管(SEL)的沟道区域接触的元件分离部14设置有p+++区域(第二半导体区域)，该p+++区域选择性地形成在除沟道区域附近外的靠近n型半导体区域(n+)的侧面上。由于pn结被强化，这使光电转换部12具有增加的饱和信号量，而不损害像素晶体管特性。
此外，在本实施例中，除元件分离部14的靠近n型半导体区域(n+)的侧面外，将沟道区域附近的区域(第一半导体区域)设置为具有正常杂质浓度的p型半导体区域(p+)，因此可以充分确保p+++区域与像素晶体管的沟道区域之间的距离。这使得可以防止因强电场导致的漏电流等所引起的暗电流特性的劣化等。需要注意，p+++区域形成为在半导体基板11的正面(表面S2)上从未与像素晶体管的沟道区域接触的元件分离部14的侧面到元件分离部13延伸。
此外，如上所述，固体摄像元件1具有如下构造：聚光部设置在光接收单元10的光入射表面(背面；表面S1)的一侧，并且配线层设置在与光入射表面侧相反的一侧的表面(正面；表面S2)上。
聚光部具有如下构造：在光入射侧(表面S1侧)上，在作为光学功能层的每个像素P的光电转换部12中对向配置堆叠片上透镜和滤色器。例如，可以在像素间设置遮光膜。配线层具有隔着例如层间绝缘膜的多条配线。
需要注意，在光接收单元10和聚光部之间可以形成保护膜，该保护膜包括例如含有氧化铪(HfO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)和氧化钽(Ta2O5)等的固定电荷膜，例如，诸如氮化硅(Si2N3)、氧化硅(SiO2)和氮氧化硅(SiON)等的单层膜或其堆叠膜。
(1-2.固体摄像元件的制造方法)
本实施例的固体摄像元件1的元件分离部14例如可以如下制造。
首先，将例如Si基板用作半导体基板11，并通过离子注入在Si基板中形成p型杂质半导体区域(p阱，p+)。其后，通过蚀刻形成用作元件分离部14的沟槽11H。随后，如图3B所示，在Si基板的正面以及沟槽11H的侧面和底面上形成p++++膜之后，全面地涂覆抗蚀剂膜61以填充沟槽11H的内部，并且使用各向异性蚀刻来将抗蚀剂膜61去除至沟槽11H中的预定高度。
接下来，如图3C所示，使用例如湿蚀刻来蚀刻从抗蚀剂膜61露出的p++++膜，以去除Si基板的正面上和沟槽11H的上部中的p++++膜。随后，如图3D所示，通过加热将p++++膜扩散到Si基板中以形成p+++区域。最终，如图3E所示，去除p++++膜，并且用例如SiO2膜填充沟槽，从而形成元件分离部14。
(固体摄像元件的操作)
在本实施例的固体摄像元件1中，例如，作为固体摄像装置100的像素P，如下获取信号电荷(在此为电子)。当光经由片上透镜进入固体摄像元件1时，光穿过滤色器等以被每个像素P中的光电转换部12检测(吸收)，并且红色光、绿色光或蓝色光被光电转换。在光电转换部12产生的电子空穴对中，电子向半导体基板11(例如，Si基板中的n型半导体区域)移动并累积在半导体基板11中，而空穴向p型半导体区域移动并被排出。
(1-3.作用和效果)
图4示意性地示出了一般的固体摄像元件1000的主要部分(光接收单元10)的横截面构造，并且图5示意性地示出了图4所示的固体摄像元件1000的平面构造。需要注意，图4是沿着图5所示的线II-II截取的横截面图。如上所述，针对每个像素包括光电转换部1012的固体摄像元件(例如，固体摄像元件1000)采用如下结构：除了将设置在像素中的晶体管间电气分离的浅元件分离部1013(STI)以外，还在像素间形成用于将像素间光学和电气分离的深元件分离部1014(DTI)。然而，在形成元件分离部1014的情况下，如图4和图5所示，因形成元件分离部1014而出现以下问题：能够布置有效元件的像素尺寸变小，且由此面积效率降低。
相比之下，在本实施例中，用于限定设置在像素P中的像素晶体管的活性区域的元件分离部由将各种像素晶体管电气分离的元件分离部13和将相邻像素间电气分离的元件分离部14构成。如上所述，这使得可以防止因设置用于像素间的光学和电气分离的深元件分离部(DTI)而导致的面积效率降低。
如上所述，在本实施例的固体摄像元件1中，设置在像素P中的像素晶体管的活性区域由将各种像素晶体管电气分离的元件分离部13和将相邻像素间电气分离的元件分离部14限定。这使得可以防止因设置与上述DTI对应的元件分离部14而导致的面积效率降低。因此，可以提供具有高面积效率的固体摄像元件1和包括固体摄像元件1的固体摄像装置100。
此外，在本实施例中，具有较高杂质浓度的p+++区域形成在用于限定像素晶体管的活性区域的元件分离部14的下部，具体地，形成在靠近构成光电转换部12的n型半导体区域(n+)的区域中。这使得由元件分离部14的界面态(interface state)等引起的电子能够被再结合，从而防止泄漏到光电转换部12。此外，与构成光电转换部12的n型半导体区域(n+)的强化pn结能够使饱和信号量增加，从而改善传感器特性。
此外，在本实施例中，相对于设置在用于限定像素晶体管的活性区域的元件分离部14的n型半导体区域(n+)附近的p+++区域，将像素晶体管的沟道区域周围的区域设置为正常p型半导体区域(p+)，该正常p型半导体区域的杂质浓度比p+++区域的杂质浓度低。图6示出了与图1所示的线III-III对应的横截面构造。如图6所示，例如，在于限定像素晶体管的活性区域的元件分离部14的整个侧面上形成p+++区域的情况下，例如，构成复位晶体管(RST)和放大晶体管(Amp)的源极-漏极的n型半导体区域(在下文中，称为n+++区域)与p+++区域接触。这使得存在会在n+++区域和p+++区域之间产生强电场的可能性。此外，由于p+++区域中的p型杂质浓度高，且因此p型杂质会扩散，这会导致由元件分离部13和元件分离部14限定的活性区域(沟道长度W)可能被缩短。因此，如在本实施例中，通过充分确保p+++区域与像素晶体管的沟道区域之间的距离，使得可以防止因强电场而导致的暗电流特性劣化等。
在下文中，进行本发明的变形例(变形例1至7)和第二实施例的描述。需要注意，与前述第一实施例的部件相同的部件由相同的附图标记表示，并且省略其描述。
<2.变形例>
(2-1.变形例1)
图7示出了根据本发明的变形例1的固体摄像元件(固体摄像元件2)的主要部分(光接收单元10)的横截面构造。图8示出了图7所示的固体摄像元件2的平面构造。图7是沿着图8所示的线IV-IV截取的横截面图。在本变形例的固体摄像元件2中，元件分离部23由p型半导体区域(p++)构成。
构成元件分离部23的p型半导体区域的杂质浓度高于整个半导体基板11的p型杂质浓度，并且低于形成在元件分离部14的侧面上的具有高浓度的p型半导体区域(p+++区域)的杂质浓度。具体地，元件分离部23的杂质浓度优选在例如1×1016/cm2至1×1018/cm2的范围内。当栅极电位接通时，这抑制在栅极下方形成反转层，从而能够用于元件分离。
(2-2.变形例2)
图9示出了根据本发明的变形例2的固体摄像元件(固体摄像元件3)的主要部分(光接收单元10)的横截面构造。图10示出了图9所示的固体摄像元件3的平面构造。图9是沿着图10所示的线V-V截取的横截面图。本变形例的固体摄像元件3具有如下构造：元件分离部23与前述变形例1类似地由p型半导体区域(p++)构成，并且元件分离部34由STI构成。
(2-3.变形例3)
图11示出了根据本发明的变形例3的固体摄像元件(固体摄像元件4)的主要部分(光接收单元10)的横截面构造。图12示出了图11所示的固体摄像元件4的平面构造。图11是沿着图12所示的线VI-VI截取的横截面图。在本变形例的固体摄像元件4中，元件分离部23与前述变形例1类似地由p型半导体区域(p++)构成，并且与元件分离部23一起限定像素晶体管的活性区域的元件分离部44中的元件分离部44A由STI构成，并且另一区域中的元件分离部44B由p型半导体区域(p++)构成。
在本变形例的固体摄像元件4中，无需蚀刻与构成光电转换部12的n型半导体区域接触的部分，因此使得可以减少因蚀刻损伤而导致的暗电流发生。
(2-4.变形例4)
图13A示出了根据本发明的变形例4的固体摄像元件(固体摄像元件5)的主要部分(光接收单元10)的一横截面构造，并且图13B示出了固体摄像元件5的光接收单元10的另一横截面构造。图14示出了图13A和图13B所示的固体摄像元件5的平面构造。需要注意，图13A是沿着图14所示的线VII-VII截取的横截面图，并且图13B是沿着图14所示的线VIII-VIII截取的横截面图。本变形例的固体摄像元件5具有如下构造：元件分离部54的在X轴方向上延伸的部分与前述第一实施例类似地由STI形成，并且元件分离部54的在Z轴方向上延伸的部分由STI形成。以这种方式，设置在相邻像素间的元件分离部可以在X轴方向和Y轴方向上具有不同的构造。
(2-5.变形例5)
图15示出了根据本发明的变形例5的固体摄像元件(固体摄像元件6)的主要部分(光接收单元10)的横截面构造。图16示出了图15所示的固体摄像元件6的平面构造。图15是沿着图16所示的线IX-IX截取的横截面图。在本变形例的固体摄像元件6中，构成光电转换部12的n型半导体区域(n+)仅形成在半导体基板11的背面(表面S1)侧。这使得可以进一步提高像素P中的像素晶体管的面积效率。需要注意，在这种结构中，优选地使用嵌入式传输电极VG将传输晶体管(TG)和光电转换部12电气连接。
(2-6.变形例6)
图17A至图17E分别是按照步骤顺序的根据本发明的变形例6的固体摄像元件1的元件分离部14的制造步骤的另一示例的示意横截面图。
首先，将例如Si基板用作半导体基板11，并且通过离子注入在Si基板中形成p型杂质半导体区域(p阱)；其后，如图17A所示，在Si基板上形成硬掩模62，并且蚀刻Si基板以形成开口11H1。其后，在硬掩模62的正面以及开口11H1的侧面和底面上形成例如SiO2膜63。
随后，如图17B所示，通过各向异性蚀刻选择性地蚀刻设置在硬掩模62上和开口11H1的底面上的SiO2膜63，从而仅在开口11H1的侧面上留下SiO2膜63。接下来，如图17C所示，使用硬掩模62进一步蚀刻Si基板以形成用于构成元件分离部14的沟槽11H。随后，如图17D所示，使用例如气相扩散或等离子体掺杂将p型杂质扩散到沟槽11H中以形成p+++区域。最终，如图17E所示，用例如SiO2膜填充沟槽，从而形成元件分离部14。
<3.第二实施例>
图18示意性地示出了根据本发明的第二实施例的固体摄像元件(固体摄像元件8A)的平面构造。图19示出了图18所示的固体摄像元件8A的等效电路。如在前述第一实施例中描述的固体摄像元件1，在诸如复位晶体管(RST)、放大晶体管(Amp)和选择晶体管(SEL)等像素晶体管的活性区域由元件分离部13和元件分离部14限定的情况下，优选地，如在本实施例中，像素晶体管在相邻像素间并行布置，并且相应像素晶体管的栅极在像素间共享，以使相邻像素间的像素晶体管并行化。在本实施例中，复位晶体管(RST)、放大晶体管(Amp)和选择晶体管(SEL)被构造为在相邻像素间并行化。
如上所述，在本实施例中，像素晶体管在相邻像素间并行布置，并且相应像素晶体管的栅极在像素间共享。因此，例如，如图20所示，即使在将元件分离部13的形成位置例如从(A)至(B)偏移形成时，也可以用例如并行布置的放大晶体管(AmpA)的沟道长度WA和放大晶体管(AmpB)的沟道长度WB来抵消元件分离部13的位置偏移。也就是说，可以降低因形成元件分离部13和元件分离部14时的位置偏移而导致的相邻像素间的元件特性的分散。需要注意，图20所示的示意横截面图表示沿着图18所示的线X-X截取的横截面。
此外，通过在像素间跨元件分离部14布置晶体管的栅极并且在相邻像素间共享栅极，可不需要分离相邻栅极用的空间，从而使得可以进一步提高面积效率。
此外，虽然针对图18所示的固体摄像元件8A给出示例，在该示例中，跨像素形成在邻接像素间相邻布置的像素晶体管的栅极，从而使设置在各个像素P中的像素晶体管并行化；然而，这不是限制性的。例如，如在图21所示的固体摄像元件8B中，可以通过使用配线将布置在远离位置处的像素晶体管连接来实现并行化。此外，虽然图18示出了复位晶体管(RST)、放大晶体管(AMP)和选择晶体管(SEL)这三个晶体管的栅极被共享的示例；然而，这不是限制性的。例如，还可以共享传输晶体管(TG)。
<4.变形例>
(4-1.变形例7)
图22示意性地示出了根据本发明的变形例7的固体摄像元件(固体摄像元件9)的平面构造。图23示出了图22所示的固体摄像元件9的等效电路。在本变形例的固体摄像元件9中，如图23所示，在以2×2列布置的四个像素P间各种像素晶体管被并行化。以这种方式，不仅可以如在前述第二实施例中在单轴方向(例如，X轴方向)上实现相邻像素间像素晶体管的并行化，而且还可以在其他方向(例如，Z轴方向)上实现相邻像素间像素晶体管的并行化。
<5.应用例>
(应用例1)
图24示出了例如固体摄像装置100的整体构造，其中，前述实施例等中描述的固体摄像元件1(或固体摄像元件2至9中的各者)被用于每个像素。固体摄像装置100是CMOS摄像传感器。固体摄像装置100包括作为半导体基板21上的摄像区域的像素部1a，并且包括例如位于像素部1a的外围区域中的由行扫描器131、水平选择器133、列扫描器134和系统控制器132构成的外围电路部130。
像素部1a包括例如以矩阵形式二维布置的多个单位像素P(对应于例如固体摄像元件1)。对于单位像素P而言，例如，像素驱动线Lread(具体地，行选择线和复位控制线)以像素行为基础配线，并且垂直信号线Lsig以像素列为基础配线。像素驱动线Lread传输用于从像素读取信号的驱动信号。像素驱动线Lread的一端连接至行扫描器131的与各行对应的输出端子。
行扫描器131由移位寄存器、地址解码器等构成。行扫描器131例如是像素驱动器，其以行为单位驱动像素部1a中的各个单位像素P。从被行扫描器131选择性地扫描的像素行中的各个单位像素P输出的信号经由相应的垂直信号线Lsig被供应给水平选择器133。水平选择器133由针对每条垂直信号线Lsig设置的放大器、水平选择开关等构成。
列扫描器134由移位寄存器、地址解码器等构成。列扫描器134在扫描水平选择器133中的各个水平选择开关的同时，顺序驱动水平选择器133中的各个水平选择开关。作为列扫描器134的选择性扫描的结果，将经由各条垂直信号线Lsig传输的相应像素的信号依次输出至水平信号线135，并通过水平信号线135传输至半导体基板21的外部。
由行扫描器131、水平选择器133、列扫描器134和水平信号线135构成的电路部可以直接形成在半导体基板21上，或者可以布置在外部控制IC中。可替代地，电路部可以形成在使用电缆等连接的另一基板上。
系统控制器132接收从半导体基板21的外部供应的时钟、指示操作模式的数据等。系统控制器132还输出诸如固体摄像装置100的内部信息等的数据。系统控制器132还包括产生各种时序信号的时序发生器，并且基于由时序发生器产生的各种时序信号来执行诸如行扫描器131、水平选择器133和列扫描器134等的外围电路的驱动控制。
(应用例2)
上述固体摄像装置100可应用于具有摄像功能的任何类型的电子设备，例如，诸如数码相机和摄像机等的相机系统以及具有摄像功能的移动电话。图25示出了作为示例的相机200的概要构造。该相机200是例如能够拍摄静止图像或拍摄运动图像的摄像机。相机200包括例如固体摄像装置100、光学系统(光学透镜)310、快门装置311、驱动部313和信号处理部312，其中，驱动部313驱动固体摄像装置100和快门装置311。
光学系统310将来自被摄体的图像光(入射光)引导至固体摄像装置100中的像素部1a。光学系统310可以由多个光学透镜构成。快门装置311控制相对于固体摄像装置100的光照射周期和遮光周期。驱动部313控制固体摄像装置100的传输操作和快门装置311的快门操作。信号处理部312对从固体摄像装置100输出的信号执行各种类型的信号处理。信号处理后的视频信号Dout被存储在诸如存储器等存储介质中，或者被输出至监视器等。
(应用例3)
<体内信息获取系统的实际应用例>
此外，根据本发明的实施例的技术(本技术)可应用于各种产品。例如，可以将根据本发明的实施例的技术应用于内窥镜手术系统。
图26是示出了能够应用根据本发明的实施例的技术(本技术)的使用胶囊式内窥镜的患者的体内信息获取系统的示意性构造的示例的框图。
体内信息获取系统10001包括胶囊式内窥镜10100和外部控制装置10200。
患者在检查时吞下胶囊式内窥镜10100。胶囊式内窥镜10100具有摄像功能和无线通信功能，并且在被患者自然排出之前的一段时间内，胶囊式内窥镜10100在通过蠕动运动在器官内部移动的同时，以预定间隔顺序地拍摄诸如胃或肠等器官的内部图像(在下文中，称为体内图像)。然后，胶囊式内窥镜10100通过无线传输将体内图像的信息顺序地传输到体外的外部控制装置10200。
外部控制装置10200整体地控制体内信息获取系统10001的操作。此外，外部控制装置10200接收从胶囊式内窥镜10100传输过来的体内图像的信息，并且基于接收到的体内图像的信息产生用于将体内图像显示在显示装置(未示出)上的图像数据。
在体内信息获取系统10001中，在从吞下胶囊式内窥镜10100后到将其排出的一段时间内，能够以这种方式随时获取对患者体内的状态进行摄像的体内图像。
下面，将更详细地描述胶囊式内窥镜10100和外部控制装置10200的构造和功能。
胶囊式内窥镜10100包括胶囊式壳体10101，并且在壳体10101中容纳有光源单元10111、摄像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114、馈电单元10115、电源单元10116和控制单元10117。
光源单元10111包括诸如发光二极管(LED：light emitting diode)等的光源，并且将光照射在摄像单元10112的摄像视场上。
摄像单元10112包括摄像元件和设置在摄像元件前级处的包括多个透镜的光学系统。照射在作为观察目标的身体组织上的光的反射光(在下文中，称为观察光)由光学系统会聚，且被引入到摄像元件中。在摄像单元10112中，入射的观察光通过摄像元件被光电转换，由此产生与观察光对应的图像信号。摄像单元10112产生的图像信号被提供给图像处理单元10113。
图像处理单元10113包括诸如中央处理单元(CPU：central processing unit)或图形处理单元(GPU：graphics processing unit)等的处理器，并且对由摄像单元10112产生的图像信号执行各种信号处理。图像处理单元10113将已经由此被执行信号处理的图像信号作为RAW数据提供给无线通信单元10114。
无线通信单元10114对已经被图像处理单元10113进行信号处理的图像信号执行诸如调制处理等的预定处理，并且通过天线10114A将所得的图像信号传输到外部控制装置10200。此外，无线通信单元10114通过天线10114A从外部控制装置10200接收与胶囊式内窥镜10100的驱动控制有关的控制信号。无线通信单元10114将从外部控制装置10200接收的控制信号提供给控制单元10117。
馈电单元10115包括用于电力接收的天线线圈、用于基于在天线线圈中产生的电流再生电力的电力再生电路和升压电路等。馈电单元10115使用非接触充电原理来产生电力。
电源单元10116包括二次电池，并且存储由馈电单元10115产生的电力。在图26中，为了避免复杂的图示，省略指示电源单元10116的电力供应目的地的箭头标记等。然而，存储在电源单元10116中的电力被供应给光源单元10111、摄像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和控制单元10117，并且可以用于驱动这些部件。
控制单元10117包括诸如CPU等的处理器，并且根据从外部控制装置10200传输过来的控制信号适当地控制光源单元10111、摄像单元10112、图像处理单元10113、无线通信单元10114和馈电单元10115的驱动。
外部控制装置10200包括诸如CPU或GPU等的处理器、或将处理器和诸如存储器等存储元件混合搭载的微型计算机或控制板等。外部控制装置10200通过天线10200A向胶囊式内窥镜10100的控制单元10117传输控制信号以控制胶囊式内窥镜10100的操作。在胶囊式内窥镜10100中，可以根据例如来自外部控制装置10200的控制信号来改变光源单元10111对观察目标照射光的照射条件。此外，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号来改变摄像条件(例如，摄像单元10112的帧频或曝光值等)。此外，可以根据来自外部控制装置10200的控制信号来改变图像处理单元10113的处理的内容或从无线通信单元10114传输图像信号的条件(例如，传输间隔或传输的图像数量等)。
此外，外部控制装置10200对从胶囊式内窥镜10100传输过来的图像信号执行各种图像处理，以产生用于在显示装置上显示所拍摄的体内图像的图像数据。作为图像处理，可以执行各种信号处理，诸如例如显影处理(去马赛克处理)、图像质量改善处理(带宽增强处理、超分辨率处理、降噪(NR：Noise Reduction)处理和/或图像稳定处理等)和/或放大处理(电子变焦处理)等。外部控制装置10200控制显示装置的驱动，以使显示装置基于所生成的图像数据来显示所拍摄的体内图像。可替代地，外部控制装置10200也可以控制记录装置(未示出)以记录所生成的图像数据，或控制打印装置(未示出)以通过打印来输出所生成的图像数据。
上面已经描述了可以应用根据本发明的实施例的技术的体内信息获取系统的一个示例。根据本发明的实施例的技术可应用于例如上述构造之中的摄像单元10112。这使得可以提高检测精度。
(应用例4)
<内窥镜手术系统的实际应用例>
根据本发明的实施例的技术(本技术)可应用于各种产品。例如，可以将根据本发明的实施例的技术应用于内窥镜手术系统。
图27是示出了能够应用根据本发明的实施例的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
在图27中，示出了外科医生(医师)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量装置11112等的其他手术工具11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120、以及搭载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，其具有要插入到患者11132的体腔中的从其远端起预定长度的区域；以及摄像头11102，其被连接到镜筒11101的近端。在所示的示例中，将内窥镜11100示出为包括具有硬型镜筒11101的刚性内窥镜。然而，内窥镜11100可以另外地包括具有柔型镜筒11101的柔性内窥镜。
镜筒11101在其远端处具有开口，在该开口中安装有物镜。光源装置11203被连接到内窥镜11100，使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内部延伸的光导件被引入到镜筒11101的远端，并且该光通过物镜朝向患者11132的体腔中的观察目标照射。需要注意，内窥镜11100可以是前视内窥镜，或者可以是斜视内窥镜或侧视内窥镜。
光学系统和摄像元件被设置在摄像头11102内部，使得来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统被会聚在摄像元件上。观察光被摄像元件光电转换，以产生与观察光对应的电信号，即，与观察图像对应的图像信号。该图像信号作为RAW数据被传输到CCU11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)等，并且整体地控制内窥镜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例如显影处理(去马赛克处理)等各种图像处理以显示基于图像信号的图像。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202在其上显示基于已经被CCU 11201执行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)等的光源，并且在对手术区域进行摄像时向内窥镜11100供应照射光。
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执行输入到内窥镜手术系统11000的各种信息或指令的输入。例如，用户可以输入指令等以改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、放大倍率或焦距等)。
治疗工具控制装置11205控制用于组织烧灼或切割、或血管封闭等的能量装置11112的驱动。气腹装置11206通过气腹管11111将气体馈送到患者11132的体腔中以使体腔膨胀，以便确保内窥镜11100的视场并保证外科医生的工作空间。记录器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、图像或图形等的各种形式打印与手术有关的各种信息的装置。
需要注意，在对手术区域进行摄像时向内窥镜11100供应照射光的光源装置11203可以包括白色光源，白色光源包括例如LED、激光光源或二者的组合。在白色光源包括红色、绿色和蓝色(RGB)激光光源的组合的情况下，由于能够针对各种颜色(各种波长)高精度地控制输出强度和输出时序，因此光源装置11203能够执行拍摄图像的白平衡调节。此外，在这种情况下，如果来自各个RGB激光光源的激光束以时分的方式照射在观察目标上并且以与照射时序同步的方式控制摄像头11102的摄像元件的驱动，则也能够以时分的方式对分别与R、G和B颜色对应的图像进行拍摄。根据该方法，即使针对摄像元件未设置滤色器，也能够获得彩色图像。
此外，可以控制光源装置11203，使得针对各预定时间来改变待输出的光的强度。通过以与光强度的变化的时序同步的方式控制摄像头11102的摄像元件的驱动，并以时分的方式获取图像且合成图像，能够产生没有曝光不足的遮挡阴影和曝光过度的高光的高动态范围图像。
此外，光源装置11203可以被构造成供应为特殊光观察准备的预定波段的光。在特殊光观察中，例如，通过利用身体组织中光吸收的波长依赖性来照射与普通观察时的照射光(即白光)相比的窄带光，能够执行以高对比度对诸如粘膜的表层部分的血管等预定组织进行摄像的窄带观察(窄带摄像)。可替代地，在特殊光观察中，可以执行荧光观察，以基于通过激发光的照射而产生的荧光来获得图像。在荧光观察中，可以通过将激发光照射在身体组织上来执行来自身体组织的荧光的观察(自发荧光观察)，或者可以通过将诸如吲哚菁绿(ICG：indocyanine green)等的试剂局部地注入到身体组织中并将与该试剂的荧光波长对应的激发光照射到该身体组织上来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造成供应适合于如上所述的特殊光观察的这种窄带光和/或激发光。
图28是示出了图27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包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和CCU11201通过传输电缆11400连接以彼此通信。
透镜单元11401是光学系统，其被设置在与镜筒11101的连接位置处。从镜筒11101的远端获取的观察光被引导到摄像头11102，并被引入到透镜单元11401中。透镜单元11401包括多个透镜的组合，该多个透镜包括变焦透镜和聚焦透镜。
摄像单元11402包括的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或多个(多板型)。在摄像单元11402被构造为多板型摄像单元的情况下，例如，摄像元件产生与R、G和B分别对应的图像信号，并且可以合成图像信号以获得彩色图像。摄像单元11402还可以被构造成具有一对摄像元件，以分别获取为三维(3D)显示准备的左眼用图像信号和右眼用图像信号。如果执行3D显示，则外科医生11131能够更准确地理解手术区域中活体组织的深度。需要注意，在摄像单元11402被构造为立体式摄像单元的情况下，以与各个摄像元件对应的方式设置多个系统的透镜单元11401。
此外，摄像单元11402不必设置在摄像头11102上。例如，摄像单元11402可以在镜筒11101内部紧接在物镜后方设置。
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使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，能够适当地调节由摄像单元11402拍摄的图像的放大倍率和焦点。
通信单元11404包括通信装置，以将各种信息传输到CCU 11201并从CCU 11201接收各种信息。通信单元11404通过传输电缆11400将从摄像单元11402获取的图像信号作为RAW数据传输到CCU 11201。
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，并且将该控制信号供应给摄像头控制单元11405。控制信号包括与摄像条件有关的信息，诸如指定拍摄图像的帧频的信息、指定摄像时的曝光值的信息和/或指定拍摄图像的放大倍率和焦点的信息等。
需要注意，诸如帧频、曝光值、放大倍率或焦点等的摄像条件可以由用户指定，或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于获取的图像信号来自动设置。在后一种情况下，可以将自动曝光(AE：Auto Exposure)功能、自动聚焦(AF：Auto Focus)功能和自动白平衡(AWB：Auto White Balance)功能并入内窥镜11100中。
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收的来自CCU11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411包括通信装置，以将各种信息传输到摄像头11102并从摄像头11102接收各种信息。通信单元11411通过传输电缆11400接收从摄像头11102传输过来的图像信号。
此外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号传输到摄像头11102。图像信号和控制信号能够通过电气通信或光学通信等被传输。
图像处理单元11412对从摄像头11102传输过来的RAW数据形式的图像信号执行各种图像处理。
控制单元11413执行与内窥镜11100对手术区域等的摄像和通过手术区域等的摄像而获得的拍摄图像的显示有关的各种控制。例如，控制单元11413生成用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
此外，控制单元11413基于已经被图像处理单元11412执行图像处理的图像信号来控制显示装置11202，以显示摄像有手术区域等的拍摄图像。于是，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别拍摄图像中的各种物体。例如，控制单元11413能够通过检测拍摄图像中所包括的物体的边缘的形状和颜色等来识别诸如钳子等的手术工具、特定的活体区域、出血和使用能量装置11112时的薄雾等。当控制显示装置11202以显示拍摄图像时，控制单元11413可以利用识别结果使各种手术支持信息以重叠方式与手术区域的图像一起显示。在以重叠方式显示手术支持信息并将其呈现给外科医生11131的情况下，可以减轻外科医生11131的负担，并且外科医生11131能够确定无疑地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201彼此连接的传输电缆11400是为电信号通信准备的电信号电缆、为光学通信准备的光纤或为电气通信和光学通信两者准备的复合电缆。
这里，虽然在所示的示例中，通过使用传输电缆11400的有线通信来执行通信，但是可以通过无线通信执行摄像头11102与CCU 11201之间的通信。
上面已经描述了可以应用根据本发明的实施例的技术的内窥镜手术系统的一个示例。根据本发明的实施例的技术可应用于例如上述构造之中的摄像单元11402。将根据本发明的实施例的技术应用于摄像单元11402使得可以提高检测精度。
需要注意，虽然这里已经以内窥镜手术系统为例进行了描述，但是还可以将根据本发明的实施例的技术应用于例如显微手术系统等。
(应用例5)
<移动体的实际应用例>
根据本发明的实施例的技术(本技术)可应用于各种产品。例如，根据本发明的实施例的技术可以被实现为搭载在任何种类的移动体上的装置的形式。移动体的非限制性示例可以包括汽车、电动汽车、混合电动汽车、摩托车、自行车、任何个人移动设备、飞机、无人驾驶飞行器(无人机)、船舶、机器人、建筑机械和农业机械(拖拉机)。
图29是示出了作为能够应用根据本发明的实施例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的示例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图29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和集成控制单元12050。此外，将微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053示出为集成控制单元12050的功能构造。
驱动系统控制单元12010根据各种程序控制与车辆的驱动系统有关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010用作以下装置的控制装置：用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置，诸如内燃机或驱动电机等；用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆转向角的转向机构；和用于产生车辆制动力的制动装置等。
车身系统控制单元12020根据各种程序控制设置于车身的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动窗装置、或诸如车头灯、车尾灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，从替代钥匙的移动装置传输来的无线电波或各种开关的信号能够输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动窗装置或灯等。
车外信息检测单元12030检测包括车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031对车辆外部的图像进行摄像并且接收摄像的图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以执行诸如人、车辆、障碍物、标志或路面上的文字等物体的检测处理，或可以执行与上述物体之间的距离的检测处理。
摄像部12031是光学传感器，其接收光并且输出与接收的光的光量对应的电信号。摄像部12031能够将电信号作为图像输出，或者能够将电信号作为有关测距的信息输出。此外，摄像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等的不可见光。
车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括用于对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的专注程度，或者可以判断驾驶员是否正在打瞌睡。
基于车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部或内部的信息，微型计算机12051能够计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且将控制命令输出到驱动系统控制单元12010。例如，微型计算机12051能够执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：Advanced Driver Assistance System)的功能的协同控制，该功能包括车辆的碰撞规避或冲击缓和、基于车间距离的跟车驾驶、车辆速度保持驾驶、车辆碰撞警告或车辆偏离车道警告等。
此外，基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部或内部的信息，微型计算机12051能够通过控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等来执行旨在自动驾驶等的协同控制，自动驾驶使车辆自主行驶而不依赖于驾驶员的操作。
此外，基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息，微型计算机12051能够将控制命令输出到车身系统控制单元12020。例如，通过例如根据由车外信息检测单元12030检测到的前行车辆或对向车辆的位置来控制车头灯以从远光变为近光，微型计算机12051能够执行旨在防止眩光的协同控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中至少一者的输出信号传输到输出装置，该输出装置能够将信息以视觉或听觉的方式通知车辆的乘员或车辆的外部。在图29的示例中，将音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063示出为输出装置。例如，显示部12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。
图30是示出了摄像部12031的安装位置的示例的图。
在图30中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
摄像部12101、12102、12103、12104和12105例如被布置在车辆12100的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门的位置处以及车内挡风玻璃的上部位置处。设置在前鼻上的摄像部12101和设置在车内挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置在侧视镜的摄像部12102和12103主要获得车辆12100侧面的图像。设置在后保险杠或后门的摄像部12104主要获得车辆12100后方的图像。设置在车内挡风玻璃的上部的摄像部12105主要用于检测前行车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志或车道等。
顺便提及，图30示出了摄像部12101至12104的摄影范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜的摄像部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的摄像部12104的摄像范围。例如，通过将摄像部12101至12104摄像的图像数据叠加，获得了从上方观察的车辆12100的鸟瞰图像。
摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一者可以是由多个摄像元件构成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051能够确定与摄像范围12111至12114内的各个三维物体之间的距离以及该距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，由此特别地提取如下的最近三维物体作为前行车辆：该三维物体存在于车辆12100的行驶路径上，并且该三维物体以预定速度(例如，等于或大于0km/h)在与车辆12100大致相同的方向上行驶。此外，微型计算机12051能够预先设置与前行车辆的前方要保持的车间距离，并且能够执行自动制动控制(包括跟随停止控制)或自动加速控制(包括跟随启动控制)等。因此，可以执行旨在使车辆不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051能够将三维物体上的三维物体数据分类为两轮车、标准尺寸车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据，提取分类后的三维物体数据，并且使用提取的三维物体数据以自动规避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够视觉识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以视觉识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定表示与各个障碍物碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或高于设定值并因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或规避转向。由此，微型计算机12051能够辅助驾驶以规避碰撞。
摄像部12101至12104中的至少一者可以是用于检测红外线的红外相机。微型计算机12051能够例如通过判断摄像部12101至12104的摄像图像中是否存在行人来识别行人。通过例如如下的过程执行这种行人识别：在作为红外相机的摄像部12101至12104的摄像图像中提取特征点的过程；以及通过对表示物体轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理来判断是否是行人的过程。当微型计算机12051判断摄像部12101至12104的摄像图像中存在行人并因此识别出行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得以叠加在识别出的行人上的方式显示用于强调的矩形轮廓线。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062，使得在期望的位置处显示表示行人的图标等。
在上文中，已经参照第一实施例和第二实施例以及变形例1至7进行了描述。然而，本发明的内容不限于前述实施例等，并且可以以各种各样的方式进行修改，并且不必包括前述实施例等中描述的所有构成要素，并且可以包括任何其他构成要素。
需要注意，本发明还可以具有以下构造。
(1)一种固体摄像元件，其包括：
半导体基板，所述半导体基板针对每个像素包括光电转换部；
像素晶体管，所述像素晶体管设置在所述半导体基板的一个表面上；和
元件分离部，所述元件分离部设置在所述半导体基板中，并且包括具有互不相同的构造的第一元件分离部和第二元件分离部，所述元件分离部限定所述像素晶体管的活性区域，
所述第二元件分离部在侧面上具有沿所述第二元件分离部的深度方向杂质浓度互不相同的第一半导体区域和第二半导体区域。
(2)根据(1)所述的固体摄像元件，其中
所述第一元件分离部和所述第二元件分离部具有互不相同的深度，并且
所述第二元件分离部比所述第一元件分离部深。
(3)根据(1)或(2)所述的固体摄像元件，其中
所述第二半导体区域具有比所述第一半导体区域高的杂质浓度，并且
所述第二半导体区域形成在与所述光电转换部对应的区域中。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的固体摄像元件，其中，所述像素晶体管的沟道长度被所述第一元件分离部和所述第二元件分离部限定。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的固体摄像元件，其中，所述第一元件分离部和所述第二元件分离部由绝缘膜或杂质区域形成。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的固体摄像元件，其中
所述像素晶体管包括传输晶体管，并且
所述传输晶体管包括延伸到所述光电转换部的传输栅极。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的固体摄像元件，其中
所述像素晶体管还包括复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管，并且
所述复位晶体管、所述放大晶体管和所述选择晶体管中的至少一者在相邻像素间并行布置。
(8)根据(7)所述的固体摄像元件，其中，在所述相邻像素间并行布置的所述像素晶体管通过配线连接。
(9)一种电子设备，其包括固体摄像元件，所述固体摄像元件包括：
半导体基板，所述半导体基板针对每个像素包括光电转换部；
像素晶体管，所述像素晶体管设置在所述半导体基板的一个表面上；和
元件分离部，所述元件分离部设置在所述半导体基板中，并且包括具有互不相同的构造的第一元件分离部和第二元件分离部，所述元件分离部限定所述像素晶体管的活性区域，
所述第二元件分离部在侧面上具有沿所述第二元件分离部的深度方向杂质浓度互不相同的第一半导体区域和第二半导体区域。
本申请要求2018年7月13日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP2018-133271的权益，因此将其全部内容通过引用并入本文中。
本领域技术人员应该理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种变形、组合、子组合和替代，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内即可。

Claims (9)

1.一种固体摄像元件，其包括：
半导体基板，所述半导体基板针对每个像素包括光电转换部；
像素晶体管，所述像素晶体管设置在所述半导体基板的一个表面上；和
元件分离部，所述元件分离部设置在所述半导体基板中，并且包括具有互不相同的构造的第一元件分离部和第二元件分离部，所述元件分离部限定所述像素晶体管的活性区域，
所述第二元件分离部在侧面上具有沿所述第二元件分离部的深度方向杂质浓度互不相同的第一半导体区域和第二半导体区域。
2.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中
所述第一元件分离部和所述第二元件分离部具有互不相同的深度，并且
所述第二元件分离部比所述第一元件分离部深。
3.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中
所述第二半导体区域具有比所述第一半导体区域高的杂质浓度，并且
所述第二半导体区域形成在与所述光电转换部对应的区域中。
4.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中，所述像素晶体管的沟道长度被所述第一元件分离部和所述第二元件分离部限定。
5.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中，所述第一元件分离部和所述第二元件分离部由绝缘膜或杂质区域形成。
6.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中
所述像素晶体管包括传输晶体管，并且
所述传输晶体管包括延伸到所述光电转换部的传输栅极。
7.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其中
所述像素晶体管还包括复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管，并且
所述复位晶体管、所述放大晶体管和所述选择晶体管中的至少一者在相邻像素间并行布置。
8.根据权利要求7所述的固体摄像元件，其中，在所述相邻像素间并行布置的所述像素晶体管通过配线连接。
9.一种电子设备，其包括固体摄像元件，所述固体摄像元件包括：
半导体基板，所述半导体基板针对每个像素包括光电转换部；
像素晶体管，所述像素晶体管设置在所述半导体基板的一个表面上；和
元件分离部，所述元件分离部设置在所述半导体基板中，并且包括具有互不相同的构造的第一元件分离部和第二元件分离部，所述元件分离部限定所述像素晶体管的活性区域，
所述第二元件分离部在侧面上具有沿所述第二元件分离部的深度方向杂质浓度互不相同的第一半导体区域和第二半导体区域。
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