CN115380381A - 固态摄像元件 - Google Patents

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桝田佳明
栗原槙一郎
黑木章悟
上坂祐介
坂元俊起
河野広行
岩本政利
寺田尚史
中食慎太郎
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Abstract

根据本发明的固态摄像元件(1)包括：半导体层(20)，用于接收可见光且进行光电转换的可见光像素(PDc)和用于接收红外光且进行光电转换的红外光像素(PDw)呈二维地排列在半导体层(20)中；浮动扩散区域(FD)，其设置于半导体层(20)中且由彼此相邻的可见光像素(PDc)和红外光像素(PDw)共用；贯穿像素分离区域(230)，其设置于可见光像素(PDc)和红外光像素(PDw)的像素间区域中的除了与浮动扩散区域(FD)对应的区域以外的区域中，并且在深度方向上贯穿半导体层(20)；以及非贯穿像素分离区域(231)，其设置于所述像素间区域中的与浮动扩散区域(FD)对应的区域中，且从半导体层(20)的光接收面到达深度方向上的中途部。

Description

固态摄像元件
技术领域
本公开涉及固态摄像元件。
背景技术
存在如下的一种固态摄像元件，其能够通过由在呈二维地排列有用于接收可见光且进行光电转换的多个光接收像素的半导体层中彼此相邻的多个光接收像素共用浮动扩散区域来实现微细化(例如，参见专利文献1)。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：国际申请WO 2017/187957 A
发明内容
要解决的技术问题
然而，在包括用于接收可见光的光接收像素和用于接收红外光的光接收像素的固态摄像元件中，难以进行微细化。
因此，本公开提出了一种包括用于接收可见光的光接收像素和用于接收红外光的光接收像素并且能够被微细化的固态摄像元件。
解决问题的技术方案
根据本公开，提供了一种固态摄像元件。该固态摄像元件包括半导体层、浮动扩散区域、贯穿像素分离区域和非贯穿像素分离区域。在所述半导体层中，用于接收可见光且进行光电转换的可见光像素和用于接收红外光且进行光电转换的红外光像素呈二维地排列着。所述浮动扩散区域被设置在所述半导体层中，并且由彼此相邻的所述可见光像素和所述红外光像素共用。所述贯穿像素分离区域被设置在所述可见光像素和所述红外光像素的像素间区域中的除了与所述浮动扩散区域对应的区域以外的区域中，并且在深度方向上贯穿所述半导体层。所述非贯穿像素分离区域被设置在所述像素间区域中的与所述浮动扩散区域对应的区域中，并且从所述半导体层的光接收面到达深度方向上的中途部。
附图说明
图1是示出根据本公开实施方案的固态摄像元件的示意性构造例的系统构造图。
图2是示出根据本公开实施方案的像素阵列部的一个示例的平面图。
图3是示出根据本公开实施方案的像素阵列部的另一示例的平面图。
图4是示意性地示出根据本公开实施方案的像素阵列部的构造的截面图。
图5A是根据本公开第一实施例的像素阵列部的平面图。
图5B是根据本公开第一实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。
图5C是根据本公开第一实施例的像素阵列部的沿着(C)-(D)线截取的截面图。
图6A是根据本公开第二实施例的像素阵列部的平面图。
图6B是根据本公开第二实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。
图6C是根据本公开第二实施例的像素阵列部的沿着(C)-(D)线截取的截面图。
图7A是根据本公开第三实施例的像素阵列部的平面图。
图7B是根据本公开第三实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。
图8A是根据本公开第四实施例的像素阵列部的平面图。
图8B是根据本公开第四实施例的像素阵列部的沿着(C)-(D)线截取的截面图。
图8C是根据本公开第四实施例的像素阵列部的沿着(E)-(F)线截取的截面图。
图9A是根据本公开第五实施例的像素阵列部的平面图。
图9B是根据本公开第五实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。
图10是根据本公开第六实施例的像素阵列部的平面图。
图11是根据本公开第七实施例的像素阵列部的平面图。
图12是根据本公开第八实施例的像素阵列部的平面图。
图13是根据本公开第九实施例的像素阵列部的平面图。
图14是根据本公开第十实施例的像素阵列部的平面图。
图15是根据本公开第十一实施例的像素阵列部的平面图。
图16A是根据本公开第十二实施例的像素阵列部的平面图。
图16B是根据本公开第十二实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。
图17是根据本公开第十三实施例的像素阵列部的平面图。
图18是根据本公开第十四实施例的像素阵列部的平面图。
图19是根据本公开第十五实施例的像素阵列部的平面图。
图20A是根据本公开第十六实施例的像素阵列部的平面图。
图20B是根据本公开第十六实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。
图20C是根据本公开第十六实施例的像素阵列部的平面图。
图21A是根据本公开第十七实施例的像素阵列部的平面图。
图21B是根据本公开第十七实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。
图21C是根据本公开第十七实施例的像素阵列部的平面图。
图22是根据本公开第十八实施例的像素阵列部的说明图。
图23是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例1的像素阵列部的构造的截面图。
图24是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例2的像素阵列部的构造的截面图。
图25是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例3的像素阵列部的构造的截面图。
图26是示出根据本公开实施方案的IR截止滤光片的分光特性的一个示例的曲线图。
图27是示出根据本公开实施方案的各单位像素的分光特性的示例的曲线图。
图28是示出根据本公开实施方案的IR截止滤光片的着色材料的示例的图。
图29是示出根据本公开实施方案的IR截止滤光片的分光特性的另一示例的曲线图。
图30是示出根据本公开实施方案的IR截止滤光片的分光特性的另一示例的曲线图。
图31是示出根据本公开实施方案的IR截止滤光片的分光特性的另一示例的曲线图。
图32是示出根据本公开实施方案的IR截止滤光片的分光特性的另一示例的曲线图。
图33是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例4的像素阵列部的构造的截面图。
图34是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例5的像素阵列部的构造的截面图。
图35是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例6的像素阵列部的构造的截面图。
图36是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例7的像素阵列部的构造的截面图。
图37是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例8的像素阵列部的构造的截面图。
图38是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例9的像素阵列部的构造的截面图。
图39是示意性地示出根据本公开实施方案的固态摄像元件的周边构造的截面图。
图40是根据本公开实施方案的固态摄像元件的平面结构的图。
图41是示出作为根据本公开的技术可适用的电子设备的摄像设备的构造例的框图。
图42是示出参考例的像素阵列部中的单元尺寸(cell size)和混色率(colormixing ratio)之间的关系的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图来详细说明本公开的实施方案。在以下各实施方案中，对相同的部分给出相同的附图标记，以省略重复说明。
近年来，能够同时获取可见光图像和红外图像的固态摄像元件是已知的。在这样的固态摄像元件中，用于接收可见光的光接收像素和用于接收红外光的光接收像素并排形成于同一像素阵列部中。
然而，当可见光接收像素和红外光接收像素形成于同一像素阵列部中时，向红外光接收像素入射的红外光可能会泄漏到邻接的光接收像素，并且在邻接的光接收像素中就可能会发生混色。
因为红外光比可见光具有更长的波长且由此具有更长的光程长度，所以通过光电二极管的红外光被下层的配线层反射并且往往就会泄漏到邻接的光接收像素中。
这里，将说明根据本公开的像素的定义。在平面图中具有正方形形状的像素以矩阵状排列于像素阵列部内的情况下，存在有如下几种像素阵列部：在一种像素阵列部中，在各个像素中都设置有芯片上透镜(on-chip lens)；在另一种像素阵列部中，在相邻的两个像素中设置有一个芯片上透镜；在又一种像素阵列部中，在沿矩阵方向相邻的四个像素中设置有一个芯片上透镜；在再一种像素阵列部中，在沿矩阵方向相邻的四个像素中设置有一个颜色滤光片(color filter)。在这些像素阵列部中，一个像素被定义为单个像素，并且单个像素的在平面图中的一边的长度被定义为单元尺寸。
此外，例如，当在平面图中具有正方形形状的像素被分成面积相等的在平面图中具有矩形形状的两个分割像素时，通过两个分割像素的组合而形成的在平面图中具有正方形形状的像素被定义为单个像素，并且单个像素的在平面图中的一边的长度被定义为单元尺寸。
此外，取决于固态摄像元件1，例如存在着如下的像素阵列部：在该像素阵列部内交替地且呈二维地排列有具有不同尺寸的两种类型像素。在这种情况下，对于较大像素和较小像素各者，彼此相对的边之间的距离最短的像素被定义为微细像素。
这里，在根据本发明实施方案的像素阵列部10中，单元尺寸优选为2.2μm以下。更优选地，像素阵列部10较佳地具有1.45μm以下的单元尺寸。图42是示出了参考例的像素阵列部中的单元尺寸和混色率之间的关系的图。
如图42所示，在参考例的像素阵列部中，当单元尺寸为2.2μm以下时，混色率显著增大，并且当单元尺寸为1.45μm以下时，混色率进一步急剧增大。换句话说，在参考例的像素阵列部中，当单元尺寸微细化到2.2μm以下的范围甚至进一步微细化到1.45μm以下的范围时，混色率是急剧增大的。因此，像素阵列部的微细化是极其困难的。
根据本发明实施方案的像素阵列部10可以通过采用以下所说明的构造来抑制混色的发生，并且籍此，即使当单元尺寸微细化到2.2μm以下甚至进一步微细化到1.45μm以下时，也能够获得在实用中没有任何妨碍的图像。
<固态摄像元件的构造>
图1是示出根据本公开实施方案的固态摄像元件1的示意性构造例的系统构造图。如图1所示，作为CMOS图像传感器的固态摄像元件1包括像素阵列部10、系统控制部12、垂直驱动部13、列读出电路部14、列信号处理部15、水平驱动部16和信号处理部17。
像素阵列部10、系统控制部12、垂直驱动部13、列读出电路部14、列信号处理部15、水平驱动部16和信号处理部17被设置在同一半导体基板上或电气连接起来的多个层叠着的半导体基板上。
在像素阵列部10中，有效单位像素(在下文中也被称为“单位像素”)11以矩阵状呈二维地排列着，并且有效单位像素具有如下的光电转换元件(例如，光电二极管PD(参见图4))，该光电转换元件能够通过光电转换得到与入射光量对应的电荷量、将该电荷量累积于内部且将该电荷量作为信号而输出。
此外，像素阵列部10除了包括有效单位像素11之外，还可以包括其中虚设单位像素或遮光单位像素等成行和/或成列地排列着的区域。所述虚设单位像素具有未设置有光电二极管PD等的结构。在所述遮光单位像素中，通过对光接收面进行遮光来遮挡从外部入射的光。
注意，除了具有光接收面的遮光结构以外，遮光单位像素可以具有与有效单位像素11相同的构造。此外，在以下说明中，具有与入射光量对应的电荷量的光电荷也被简称为“电荷”，并且单位像素11也被简称为“像素”。
在像素阵列部10中，对于矩阵状的像素阵列，针对各行而沿着图1中的左右方向(像素行中的像素的排列方向)形成有像素驱动线LD，并且针对各列而沿着图1中的上下方向(像素列中的像素的排列方向)形成有垂直像素配线LV。像素驱动线LD的一端连接到垂直驱动部13的与各行对应的输出端。
列读出电路部14至少包括：针对像素阵列部10内的所选行中的单位像素11逐列地提供恒定电流的电路；电流镜电路；和用于切换作为读出对象的单位像素11的开关。
列读出电路部14与像素阵列部10内的所选像素中的晶体管一起构成放大器，将光电荷信号转换为电压信号，并且将电压信号输出到垂直像素配线LV。
垂直驱动部13包括移位寄存器和地址解码器，并且针对像素阵列部10的各单位像素11同时驱动所有像素或以行为单位进行驱动。虽然图中未示出垂直驱动部13的具体构造，但垂直驱动部13具有包括读出扫描系统和扫出扫描系统或者者批量扫出(batchsweep)及批量传输(batch transfer)系统的构造。
为了从单位像素11读出像素信号，读出扫描系统对像素阵列部10中的单位像素11以行为单位依次进行选择和扫描。在行驱动(滚动快门操作)的情况下，关于扫出，是对由读出扫描系统执行读出扫描的读出行比上述读出扫描提前一个与快门速度相应的时间来执行扫出扫描。
另外，在全局曝光(全局快门操作)的情况下，比批量传输提前一个与快门速度相应的时间来执行批量扫出。通过这样的扫出，从读出行的单位像素11的光电二极管PD等中把不必要的电荷扫出(复位)。于是，通过把不必要的电荷扫出(复位)来执行所谓的电子快门操作。
这里，电子快门操作是指丢弃直到前一次为止累积于光电二极管PD等中的不必要光电荷并且重新开始曝光(开始累积光电荷)的操作。
通过读出扫描系统的读出操作而被读出的信号对应于在前一次读出操作或电子快门操作之后的入射光量。在行驱动的情况下，从前一次读出操作的读出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期间是单位像素11中的光电荷累积时间(曝光时间)。在全局曝光的情况下，从批量扫出到批量传输的时间是累积时间(曝光时间)。
像素信号从由垂直驱动部13选择性地扫描到的像素行中的各单位像素11输出，并且经由各个垂直像素配线LV被提供给列信号处理部15。针对像素阵列部10的各像素列，列信号处理部15对从所选行中的各单位像素11经由垂直像素配线LV输出过来的像素信号执行预定的信号处理，并且临时地保持经过信号处理之后的像素信号。
具体地，作为上述信号处理，列信号处理部15至少执行诸如相关双采样(CDS：Correlated Double Sampling)处理等噪声去除处理。由列信号处理部15执行的CDS处理去除了诸如复位噪声和放大晶体管AMP的阈值差异等像素固有的固定模式噪声。
注意，列信号处理部15可以被构造为除了能够进行噪声去除处理之外还具有例如AD转换功能，并且能够将像素信号作为数字信号输出。
水平驱动部16包括移位寄存器和地址解码器，并依次选择与列信号处理部15的像素列相对应的单位电路。通过水平驱动部16的选择性扫描，把经过了列信号处理部15的信号处理后的像素信号依次输出到信号处理部17。
系统控制部12包括用于生成各种时序信号的时序生成器，并且基于由时序生成器生成的各种时序信号执行垂直驱动部13、列信号处理部15、水平驱动部16等的驱动控制。
固态摄像元件1还包括信号处理部17和数据存储部(未示出)。信号处理部17至少具有加法处理功能，并对从列信号处理部15输出的像素信号进行诸如加法处理等各种信号处理。
数据存储部临时存储信号处理部17中的信号处理所需的数据。信号处理部17和数据存储部可以是设置在与固态摄像元件1所处的基板不同的基板上的诸如数字信号处理器(DSP：Digital Signal Processor)或软件等外部信号处理部，或者可以安装在与固态摄像元件1所处的基板为同一个的基板上。
<像素阵列部的构造>
接下来，将参照图2至图4来说明像素阵列部10的详细构造。图2是示出根据本公开实施方案的像素阵列部10的一个示例的平面图。
如图2所示，在根据本发明实施方案的像素阵列部10中，多个单位像素11以矩阵状排列着。多个单位像素11包括接收红色光的R像素11R、接收绿色光的G像素11G、接收蓝色光的B像素11B和接收红外光的IR像素11IR。
R像素11R、G像素11G和B像素11B是第一光接收像素的示例，并且在下文也被统称为“可见光像素”。此外，IR像素11IR也被称为“红外光像素”或“非可见光像素”。
此外，像素分离区域23被设置在彼此相邻的单位像素11之间。像素分离区域23在平面图中以格子形状排列于像素阵列部10中。
在根据本发明实施方案的像素阵列部10中，例如，如图2所示，同一类型的可见光像素可以被排列成L形，并且IR像素11IR可以被布置在剩余部位中。
注意，像素阵列部10中的可见光像素和IR像素11IR的排列不限于图2中的示例。例如，如图3所示，IR像素11IR可以被排列成棋格图案，并且三种类型的可见光像素可以被布置在剩余部位中。图3是示出根据本公开实施方案的像素阵列部10的另一示例的平面图。
图4是示意性地示出根据本公开实施方案的像素阵列部10的构造的截面图，并且是与沿图2的A-A线截取的截面图相对应的图。
如图4所示，根据本发明实施方案的像素阵列部10包括半导体层20、配线层30和光学层40。于是，在像素阵列部10中，从来自外部的光L进行入射的一侧(在下文中也被称为“光入射侧”)开始，光学层40、半导体层20和配线层30按此顺序层压着。
半导体层20包括第一导电类型(例如，P型)的半导体区域21和第二导电类型(例如，N型)的半导体区域22。于是，在第一导电类型的半导体区域21内，第二导电类型的半导体区域22以像素为单位予以形成，从而通过PN结形成光电二极管PD。光电二极管PD是光电转换部的示例。
此外，在半导体层20中设置有上述像素分离区域23。像素分离区域23将彼此相邻的单位像素11的光电二极管PD分离开。此外，像素分离区域23设置有遮光壁24和金属氧化膜25。
遮光壁24是在平面图中沿像素分离区域23设置着的壁状膜，用于遮蔽从相邻的单位像素11倾斜入射过来的光。通过设置有这样的遮光壁24，能够抑制透过相邻的单位像素11的光的侵入，从而抑制混色的发生。
遮光壁24由诸如各种金属(钨、铝、银、铜及其合金)或黑色有机膜等具有遮光性的材料制成。此外，在本发明实施方案中，遮光壁24未贯穿半导体层20，并且从半导体层20的光入射侧的表面延伸到半导体层20的中途。
金属氧化物膜25被设置成覆盖像素分离区域23中的遮光壁24。金属氧化物膜25还被设置成覆盖半导体区域21的光入射侧的表面。金属氧化膜25例如由具有固定电荷的材料(例如，氧化铪、氧化钽或氧化铝)构成。
在本发明实施方案中，在金属氧化膜25和遮光壁24之间可以另外还设置有防反射膜、绝缘膜等。
配线层30被布置在半导体层20的与光入射侧相反的一侧的表面上。配线层30通过在层间绝缘膜31中形成有多层配线32和多个像素晶体管33来予以构成。多个像素晶体管33执行累积于光电二极管PD中的电荷的读出等。
另外，根据本发明实施方案的配线层30还包括金属层34，该金属层34由包含钨作为主要成分的金属构成。金属层34被设置在各单位像素11中的多层配线32的光入射侧上。
光学层40被布置在半导体层20的光入射侧的表面(下文中也被称为“光接收面”)上。光学层40包括IR截止滤光片41、平坦化膜42、颜色滤光片43和芯片上透镜(OCL)44。
IR截止滤光片41由被添加有作为有机着色材料的近红外线吸收性色素的有机材料形成。IR截止滤光片41在可见光像素(R像素11R、G像素11G和B像素11B)中被布置在半导体层20的光入射侧的表面上，并且在红外光像素(IR像素11IR)中未被布置在半导体层20的光入射侧的表面上。稍后将详细说明IR截止滤光片41。
设置有平坦化膜42，以便使得上面将要形成有颜色滤光片43和OCL44的表面被平坦化，并且使得能够避免在形成颜色滤光片43和OCL 44时的旋转涂布过程中产生的不均匀性。
平坦化膜42例如由有机材料(例如，丙烯酸树脂)形成。注意，平坦化膜42不限于由有机材料形成，也可以由氧化硅、氮化硅等形成。
此外，如上所述，由于IR截止滤光片41未设置在IR像素11IR中，因此在IR像素11IR中，平坦化膜42是与半导体层20的金属氧化膜25直接接触的。
颜色滤光片43是允许由OCL 44会聚的光L之中的具有预定波长的光透过的滤光片。颜色滤光片43在可见光像素(R像素11R、G像素11G和B像素11B)中被布置在平坦化膜42的光入射侧的表面上。
颜色滤光片43包括例如让红色光透过的颜色滤光片43R、让绿色光透过的颜色滤光片43G和让蓝色光透过的颜色滤光片43B。
在本发明实施方案中，颜色滤光片43R被设置在R像素11R中，颜色滤光片43G被设置在G像素11G中，并且颜色滤光片43B被设置在B像素11B中。此外，在本发明实施方案中，在红外光像素(IR像素11IR)中未布置有颜色滤光片43。
OCL 44是被设置在每个单位像素11中并且用于将光L会聚到各单位像素11的光电二极管PD上的透镜。OCL 44例如由丙烯酸树脂构成。此外，如上所述，由于颜色滤光片43未设置在红外光像素(IR像素11IR)中，因此在红外光像素(IR像素11IR)中，OCL 44是与平坦化膜42直接接触的。
此外，在IR截止滤光片41或平坦化膜42与半导体层20之间的界面中，在与像素分离区域23相对应的位置处设置有遮光壁45。遮光壁45是用于遮蔽从相邻的单位像素11倾斜入射过来的光的壁状膜，并且被设置成与遮光壁24是连续的。
通过设置有遮光壁45，能够抑制透过相邻的单位像素11的IR截止滤光片41及平坦化膜42的光的侵入。因此，能够抑制混色。遮光壁45由例如铝或钨等构成。
此外，在图4所示的示例中，像素分离区域23从半导体层20的光接收面延伸到深度方向上的中途部。然而，这仅仅是一个示例，并且也可以采取各种各样的结构。如上所述，红外光比可见光具有更长的波长，并且由此具有更长的光程长度。例如，当红外光在倾斜方向上入射时，该红外光可能被透过到光电二极管PD中的较深位置，并且泄漏到相邻的光电二极管PD中从而引起混色。
因此，从防止发生混色的观点来看，像素分离区域23优选被构造为贯穿于半导体层20的正面与背面之间。然而，在这种构造的情况下，各光接收像素与相邻的光接收像素是光学分离的，但也是电气分离的。因此，它们每一者都需要分别设置有像素晶体管33和浮动扩散区域。结果，微细化就变得困难。
对照而言，在图4所示的构造的情况下，像素晶体管33和浮动扩散区域可以设置在可见光像素和红外光像素的像素间区域中的像素分离区域23的正下方。结果，由于彼此相邻的可见光像素和红外光像素可以共用像素晶体管33及浮动扩散区域，因此可以实现微细化，但前述的混色问题仍然存在。
因此，根据本公开的像素阵列部10在可见光像素和红外光像素的像素间区域中包括具有不同深度的像素分离区域23，从而能够在抑制混色的发生的同时实现微细化。
在下文中，将参照图5A至图22来说明根据本公开的像素分离区域23的实施例。在图5A至图15中，平面图示出了在矩阵方向上相邻的四个像素的部分，并且截面图示出了相邻的两个像素的部分。
此外，图16A至图22示出了相邻的两个像素的部分。注意，这里，可见光像素被称为可见光像素PDc，红外光像素被称为红外光像素PDw，像素晶体管33的栅极被称为栅极G，阱接触部被称为阱接触部Wlc，并且传输栅极被称为TG。
<第一实施例>
图5A是根据本公开第一实施例的像素阵列部的平面图。图5B是根据本公开第一实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。图5C是根据本公开第一实施例的像素阵列部的沿着(C)-(D)线截取的截面图。
如图5A所示，在根据第一实施例的像素阵列部中，浮动扩散区域FD被设置在沿矩阵方向相邻的四个像素的中央处。浮动扩散区域是通过在半导体基板上形成杂质区域来设置成的。用于把传输过来的电荷读出的浮动扩散区域接触部FDc被连接到浮动扩散区域FD。浮动扩散区域接触部FDc进一步连接到配线层30中的配线32，并且该配线连接到放大晶体管。
在四个像素之中，两个可见光像素PDc在对角线上彼此相邻。此外，两个红外光像素PDw在对角线上彼此相邻。在可见光像素PDc和红外光像素PDw每一者中都设置有阱接触部Wlc。
阱接触部Wlc是接地的。由此，设置有半导体层20的基板的电位被维持在0V。另外，阱接触部Wlc在半导体层20的面方向上均匀排列着。结果，抑制了各像素的特性差异。此外，像素晶体管33分别与可见光像素PDc和红外光像素PDw各者相邻。
在像素阵列部中，通过向各传输栅极TG依次施加预定电压，由可见光像素PDc和红外光像素PDw光电转换而得到的电荷依次被传输到浮动扩散区域FD。以这种方式，浮动扩散区域FD由围绕该浮动扩散区域FD的四个像素共用。
在该像素阵列部中，由于浮动扩散区域FD被设置在可见光像素PDc和红外光像素PDw的像素间区域中的四个像素中央处，因此无法设置贯穿于半导体层20的正面与背面之间的像素分离槽。这里，像素分离槽是指通过挖掘基板而设置出来的例如沟槽结构。
因此，在根据第一实施例的像素阵列部中，深沟槽部230被设置在像素间区域中的除了与浮动扩散区域FD对应的区域以外的区域中，并且浅沟槽部231被设置在像素间区域中的与浮动扩散区域FD对应的区域中。
深沟槽部230表示其中在半导体层20的深度方向上的长度比浅沟槽部231更长(更深)的沟槽结构。浅沟槽部231构成了从半导体层20的光接收面到达深度方向上的中途部的非贯穿像素分离区域。结果，像素阵列部就可以设置有位于由在矩阵方向上相邻的四个像素包围着的位置处的浮动扩散区域FD。
如图5B所示，深沟槽部230从半导体层20的光接收面朝向半导体层20的与光接收面相反的表面延伸。此外，深沟槽部230与从半导体层20的与光接收面相反的表面朝向半导体层20的光接收面延伸的浅沟槽隔离部(STI：shallow trench isolation part)232接触。深沟槽部230和STI 232一起构成在深度方向上贯穿半导体层20的贯穿像素分离区域。这里，STI 232例如是为了使诸如晶体管等元件彼此的活性区域分隔开而设置的元件隔离结构。
结果，在根据第一实施例的像素阵列部中，由于像素间区域中的除了与浮动扩散区域FD对应的区域以外的区域被贯穿像素分离区域遮光，因此即使当红外光透过到半导体层20中的深处时，也可以抑制混色的发生。
另一方面，如图5C所示，浅沟槽部231从半导体层20的光接收面到达浮动扩散区域FD，并且浮动扩散区域FD被设置在浅沟槽部231的正下方。如上所述，在根据第一实施例的像素阵列部中，由四个像素共用的浮动扩散区域FD就可以设置在半导体层20中的在矩阵方向上相邻的四个像素的中央处。
结果，在根据第一实施例的像素阵列部中，与针对各像素都设置有浮动扩散区域FD的情况相比，可以实现像素的微细化。例如，在根据第一实施例的像素阵列部中，即使当可见光像素PDc和红外光像素PDw的在平面图中彼此相对的边之间的最短距离微细化到2.2微米以下时，也能够抑制混色的发生率。
此外，在根据第一实施例的像素阵列部中，由于与浮动扩散区域FD没有被共用的情况相比，可见光像素PDc和红外光像素PDw的光接收面积可以被扩大，因此能够提高饱和电子量、光电转换效率、灵敏度和S/N比。
另外，为了形成深沟槽部230和浅沟槽部231，首先在将掩模层叠到半导体层20的光接收面上的浅沟槽部231的形成位置处的状态下，通过在半导体层20的光接收面上的深沟槽部230的形成位置处进行蚀刻来形成浅沟槽。
然后，从浅沟槽部231的形成位置上去除掩模，在浅沟槽部231的形成位置和深沟槽部230的形成位置处同时进行蚀刻，并且将遮光部件埋入沟槽中，由此同时形成了深沟槽部230和浅沟槽部231。
这里，由于用于形成浅沟槽部231的蚀刻时间比用于形成深沟槽部230的蚀刻时间更短，因此浅沟槽部231在平面图中的宽度比深沟槽部230在平面图中的宽度更窄。结果，根据第一实施例的像素阵列部可以扩大可见光像素PDc和红外光像素PDw的面积，并且由此能够提高饱和电子量、光电转换效率、灵敏度和S/N比。
<第二实施例>
图6A是根据本公开第二实施例的像素阵列部的平面图。图6B是根据本公开第二实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。图6C是根据本公开第二实施例的像素阵列部的沿着(C)-(D)线截取的截面图。
如图6A所示，根据第二实施例的像素阵列部的平面图中各组件的布置与根据第一实施例的像素阵列部类似，但截面结构与根据第一实施例的像素阵列部不同。
如图6B和图6C所示，根据第二实施例的深沟槽部230与第一实施例的不同之处在于，在共用浮动扩散区域FD的可见光像素PDc和红外光像素PDw之间执行像素分离的部分在深度方向上贯穿半导体层20。
此外，在根据第二实施例的像素阵列部中，类似于第一实施例，可以抑制混色并且可以实现微细化。另外，可见光像素PDc和红外光像素PDw的面积可以扩大，并且由此可以提高饱和电子量、光电转换效率、灵敏度和S/N比。
<第三实施例>
图7A是根据本公开第三实施例的像素阵列部的平面图。图7B是根据本公开第三实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。如图7A所示，在根据第三实施例的像素阵列部中，阱接触部Wlc被设置于共用浮动扩散区域FD的可见光像素PDc和红外光像素PDw与跟它们相邻的未示出的可见光像素PDc和红外光像素PDw之间。在图7A所示的示例中，阱接触部Wlc被设置于已示出的四个像素与行方向上跟它们相邻的未示出的四个像素之间。
然后，在根据第三实施例的像素阵列部中，浅沟槽部231被设置在像素间区域中的与阱接触部Wlc对应的区域中。其他布置与根据第二实施例的像素阵列部类似。注意，图7A所示的像素阵列部的沿着(C)-(D)线截取的截面具有与图6C所示的截面相同的构造。
如图7B所示，浅沟槽部231从半导体层20的光接收面到达深度方向上的中途部。具体地，浅沟槽部231从半导体层20的光接收面到达与阱接触部Wlc连接的且在半导体层20内的杂质扩散区域(阱区域)Wl。
结果，在根据第三实施例的像素阵列部中，由于阱接触部Wlc可以由围绕该阱接触部Wlc的四个像素共用，因此与针对可见光像素PDc和红外光像素PDw中的每一者都设置有阱接触部Wlc的情况相比，能够实现微细化。
此外，在根据第三实施例的像素阵列部中，可以使用图6A所示的设置有阱接触部Wlc的区域作为光电转换区域。结果，由于在该像素阵列部中可以扩大可见光像素PDc和红外光像素PDw的面积，因此可以提高饱和电子量、光电转换效率、灵敏度和S/N比。
此外，在根据第三实施例的像素阵列部中，由于在像素间区域中的除了与阱接触部Wlc及浮动扩散区域FD对应的区域以外的区域中设置有由深沟槽部230和STI 232实现的贯穿像素分离区域，因此可以抑制混色。
注意，根据第三实施例的像素阵列部可以具有其中在像素间区域中的除了与阱接触部Wlc对应的区域以外的区域中设置有由深沟槽部230和STI 232实现的贯穿像素分离区域的构造。在这种情况下，在根据第三实施例的像素阵列部中，针对可见光像素PDc和红外光像素PDw中的每一者都设置有浮动扩散区域FD。
在该像素阵列部中，同样地，阱接触部Wlc由围绕该阱接触部Wlc的四个像素共用，并且因此，相应地，能够实现微细化。此外，在像素阵列部中，由深沟槽部230和STI 232实现的贯穿像素分离区域被扩大。因此，改善了抑制混色的功能。
<第四实施例>
图8A是根据本公开第四实施例的像素阵列部的平面图。图8B是根据本公开第四实施例的像素阵列部的沿着(C)-(D)线截取的截面图。图8C是根据本公开第四实施例的像素阵列部的沿着(E)-(F)线截取的截面图。
如图8A、图8B和图8C所示，在根据第四实施例的像素阵列部中，浅沟槽部231被设置在像素间区域中的与像素晶体管33对应的区域中。其他布置与根据第三实施例的像素阵列部类似。注意，图8A所示的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面具有与图7B所示的截面相同的构造。
在根据第四实施例的像素阵列部中，像素晶体管33可以由可见光像素PDc和红外光像素PDw共用。例如，像素晶体管33由图8A所示的共用浮动扩散区域FD的可见光像素PDc和红外光像素PDw的两个像素共用。
此外，像素晶体管33可以由与图8A所示的四个像素在列方向上相邻的可见光像素PDc和红外光像素PDw共用。换句话说，像素晶体管33可以由夹着像素晶体管33而设置于列方向上的两侧处的四个像素共用。
注意，根据第四实施例的像素阵列部可以具有这样的构造：其中，由深沟槽部230和STI 232实现的贯穿像素分离区域被设置在像素间区域中的除了与像素晶体管33对应的区域以外的区域中。
在这种情况下，在根据第四实施例的像素阵列部中，针对可见光像素PDc和红外光像素PDw中的每一者都设置有浮动扩散区域FD，并且针对可见光像素PDc和红外光像素PDw中的每一者都设置有阱接触部Wlc。
在该像素阵列部中，同样地，像素晶体管由在矩阵方向上相邻的两个像素或在矩阵方向上相邻的四个像素共用，并且由此可以实现微细化。此外，在像素阵列部中，由深沟槽部230和STI 232实现的贯穿像素分离区域被扩大。因此，改善了抑制混色的功能。
此外，如图8A和图8C所示，第四实施例中利用深沟槽部230和STI 232构造而成的贯穿像素分离区域在共用像素晶体管33的可见光像素PDc和红外光像素PDw与跟它们相邻的像素之间延伸。
具体地，第四实施例的贯穿像素分离区域在由可见光像素PDc和红外光像素PDw共用的像素晶体管33与由跟可见光像素PDc和红外光像素PDw相邻的另一可见光像素PDc和另一红外光像素PDw共用的像素晶体管33之间延伸。
结果，根据第四实施例的像素阵列部可以通过抑制来自像素晶体管33的泄漏光侵入到相邻的像素晶体管33中来抑制混色的发生。
此外，如图8B所示，第四实施例的浅沟槽部231被设置为从半导体层20的光接收面到达未与像素晶体管33接触的深度。结果，在根据第四实施例的像素阵列部中，在形成浅沟槽部231的步骤中，就不再需要蚀刻停止层(etching stopper)。因此，可以让制造过程变得容易。
<第五实施例>
图9A是根据本公开第五实施例的像素阵列部的平面图。图9B是根据本公开第五实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。注意，图9A所示的像素阵列部的沿着(C)-(D)线截取的截面具有与图8B所示的截面相同的构造。
如图9A和图9B所示，根据第五实施例的像素阵列部与根据第四实施例的像素阵列部的不同之处在于，浅沟槽部231在共用像素晶体管33的可见光像素PDc和红外光像素PDw与跟它们相邻的像素之间延伸的构造。其他布置与根据第四实施例的像素阵列部类似。
具体地，第五实施例的设置在与像素晶体管33对应的区域中的浅沟槽部231在由可见光像素PDc和红外光像素PDw共用的像素晶体管33与由跟可见光像素PDc和红外光像素PDw相邻的另一可见光像素PDc和另一红外光像素PDw共用的像素晶体管33之间延伸。
结果，在根据第五实施例的像素阵列部中，由于深沟槽部230的区域比根据第四实施例的像素阵列部中的相应区域更窄，因此可以抑制由于深沟槽部230的形成而由半导体层20的表面粗糙度引起的暗电流。
<第六实施例>
图10是根据本公开第六实施例的像素阵列部的平面图。如图10所示，在根据第六实施例的像素阵列部中，设置在共用浮动扩散区域FD的可见光像素PDc和红外光像素PDw之间的深沟槽部230在纵向方向上的长度比根据第五实施例的深沟槽部230在纵向方向上的长度更短。其他布置与根据第五实施例的像素阵列部类似。
结果，在第六实施例的像素阵列部中，由于深沟槽部230的区域减小，因此可以抑制由于深沟槽部230的形成而由半导体层20的表面粗糙度引起的暗电流。
注意，在第六实施例的像素阵列部中，如上所述，深沟槽部230在纵向方向上的长度较短，但是由于在平面图中深沟槽部230和浅沟槽部231接触并且是连续的，因此可以抑制泄漏光侵入到相邻像素中。
<第七实施例>
图11是根据本公开第七实施例的像素阵列部的平面图。如图11所示，根据第七实施例的像素阵列部与根据第六实施例的像素阵列部的不同之处在于，在平面图中深沟槽部230和浅沟槽部231彼此不接触。其他布置与根据第六实施例的像素阵列部类似。
结果，在第七实施例的像素阵列部中，即使在形成深沟槽部230和浅沟槽部231的过程中发生若干的错位时，也可以利用深沟槽部230和浅沟槽部231之间的间隙来容许该错位。
<第八实施例>
图12是根据本公开第八实施例的像素阵列部的平面图。如图12所示，根据第八实施例的像素阵列部与根据第六实施例的像素阵列部的不同之处在于，浅沟槽部231不是设置在像素间区域中的与阱接触部Wlc对应的区域中。其他布置与根据第六实施例的像素阵列部类似。
<第九实施例>
图13是根据本公开第九实施例的像素阵列部的平面图。如图13所示，根据第九实施例的像素阵列与根据第八实施例的像素阵列的不同之处在于，在与浮动扩散区域FD对应的区域中未设置有相交叉的浅沟槽部231之中的列方向上的浅沟槽部231。其他布置与根据第八实施例的像素阵列部类似。
<第十实施例>
图14是根据本公开第十实施例的像素阵列部的平面图。如图14所示，根据第十实施例的像素阵列部与根据第八实施例的像素阵列的不同之处在于，在与浮动扩散区域FD对应的区域中未设置有相交叉的浅沟槽部231。其他布置与根据第八实施例的像素阵列部类似。
在根据第八实施例至10的像素阵列部中，由于浅沟槽部231的区域变小，因此可以抑制由于浅沟槽部231的形成而由半导体层20的表面粗糙度引起的暗电流。
<第十一实施例>
图15是根据本公开第十一实施例的像素阵列部的平面图。如图15所示，根据第十一实施例的像素阵列部与根据第八实施例的像素阵列部的不同之处在于，阱接触部Wlc被设置在四个像素中的一个红外光像素PDw中。
此外，在根据第十一实施例的像素阵列中，深沟槽部230被设置在像素间区域中的除了与浮动扩散区域FD及像素晶体管33对应的区域以外的区域中。
在根据第十一实施例的像素阵列部中，未设置有阱接触部Wlc的可见光像素PDc和红外光像素PDw的面积可以扩大，并且由此可以提高饱和电子量、光电转换效率、灵敏度和S/N比。
<第十二实施例>
图16A是根据本公开第十二实施例的像素阵列部的平面图。图16B是根据本公开第十二实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。如图16A所示，根据第十二实施例的像素阵列部包括在列方向上相邻的可见光像素PDc和红外光像素PDw之间的被共用的浮动扩散区域FD。此外，根据第十二实施例的像素阵列部包括在列方向上相邻的可见光像素PDc和红外光像素PDw之间的阱接触部Wlc。
然后，在根据第十二实施例的像素阵列部中，如图16A和图16B所示，浅沟槽部231被设置在像素间区域中的与浮动扩散区FD、阱接触部Wlc和像素晶体管33对应的区域中。
此外，在根据第十二实施例的像素阵列部中，深沟槽部230被设置在共用浮动扩散区域FD的像素与相邻的共用另一个浮动扩散区域FD的像素之间。深沟槽部230也被设置在共用浮动扩散区域FD的像素之间。
如上所述，在根据第十二实施例的像素阵列部中，一个浮动扩散区域FD和一个阱接触部Wlc由两个像素共用。结果，由于根据第十二实施例的像素阵列部可以微细化并且可以扩大像素面积，因此可以提高饱和电子量、光电转换效率、灵敏度和S/N比。此外，在根据第十二实施例的像素阵列部中，可以利用深沟槽部230在可见光像素PDc和红外光像素PDw之间的遮光来抑制混色。
<第十三实施例>
图17是根据本公开第十三实施例的像素阵列部的平面图。如图17所示，根据第十三实施例的像素阵列部与根据第十二实施例的像素阵列部的不同之处在于，共用浮动扩散区域FD的可见光像素PDc和红外光像素PDw被浅沟槽部231实施像素分离。其他布置与根据第十二实施例的像素阵列部类似。
根据第十三实施例的像素阵列部可以在抑制混色的同时实现微细化，并且还可以扩大可见光像素PDc和红外光像素PDw的面积。因此，可以提高饱和电子量、光电转换效率、灵敏度和S/N比。
另外，在根据第十三实施例的像素阵列中，由于深沟槽部230和浅沟槽部231在平面图中的所有形状都是直线状的，因此可以使用简单图案的掩模来形成摄像素分离区域，并且由此使制造过程更容易。
<第十四实施例>
图18是根据本公开第十四实施例的像素阵列部的平面图。如图18所示，在根据第十四实施例的像素阵列部中，浅沟槽部231被设置在与由可见光像素PDc和红外光像素PDw共用的阱接触部Wlc对应的区域中。
此外，在根据第十四实施例的像素阵列部中，深沟槽部230被设置在像素间区域中的除了与阱接触部Wlc对应的区域以外的区域中。注意，在可见光像素PDc和红外光像素PDw中的每一者中，浮动扩散区域和像素晶体管33彼此相邻地设置着。
<第十五实施例>
图19是根据本公开第十五实施例的像素阵列部的平面图。根据第十五实施例的像素阵列部与根据第十四实施例的像素阵列部的不同之处在于，在与由可见光像素PDc和红外光像素PDw共用的阱接触部Wlc对应的区域中未设置有浅沟槽部231。其他布置与根据第十四实施例的像素阵列部类似。
在根据第十四实施例和第十五实施例的像素阵列部中，相邻的可见光像素PDc和红外光像素PDw的像素间区域中的除了与共用的阱接触部Wlc对应的区域以外的所有区域都利用成为贯穿像素分离区域的深沟槽部230进行像素分离。结果，根据第十四实施例和第十五实施例的像素阵列部可以更可靠地抑制混色。
<第十六实施例>
图20A是根据本公开第十六实施例的像素阵列部的平面图。图20B是根据本公开第十六实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。图20C是根据本公开第十六实施例的像素阵列部的平面图。
如图20A和图20B所示，在根据第十六实施例的像素阵列部中，浅沟槽部231被设置于把在平面图中具有正方形形状的光接收像素分割成面积相等且在平面图中具有矩形形状的两个可见光像素PDc(L)和PDc(R)的位置处。注意，在平面图中具有矩形形状的一对光接收像素可以是红外光像素PDw(L)和PDw(R)。
把被共用的浮动扩散区FD和阱接触部Wlc设置在一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)之间。此外，被共用的像素晶体管33与一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)相邻设置着。
此外，在根据第十六实施例的像素阵列部中，深沟槽部230被设置在一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)与相邻像素之间。此外，根据第十六实施例的像素阵列部包括处于一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)的光接收面上的芯片上透镜44。芯片上透镜44在平面图中具有圆形形状，并且围绕一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)。如图20C所示，所述一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)以矩阵状排列为多个。
可见光像素PDc(L)例如摄取由人的左眼在视觉上观看的图像的各像素。可见光像素PDc(R)例如摄取由人的右眼在视觉上观看的图像的各像素。结果，根据第十六实施例的像素阵列部可以使用左右视差来摄取三维(3D)图像。
如上所述，在根据第十六实施例的像素阵列部中，浅沟槽部231被设置在一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)之间。结果，在根据第十六实施例的像素阵列部中，可以延长一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)的光程长度，并且由此可以提高灵敏度。
此外，由于根据第十六实施例的像素阵列部可以用一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)来共用浮动扩散区域FD和阱接触部Wlc，因此可以实现微细化。
此外，在根据第十六实施例的像素阵列部中，由于深沟槽部230被设置在一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)周围，因此可以抑制将要摄取的三维(3D)图像中的混色。
<第十七实施例>
图21A是根据本公开第十七实施例的像素阵列部的平面图。图21B是根据本公开第十七实施例的像素阵列部的沿着(A)-(B)线截取的截面图。图21C是根据本公开第十七实施例的像素阵列部的平面图。
如图21A和图21B所示，根据第十七实施例的像素阵列部包括处于一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)中的各者的光接收面上的芯片上透镜44。芯片上透镜44在平面图中具有椭圆形状并且围绕可见光像素PDc(L)和PDc(R)各者。其他布置与根据第十六实施例的像素阵列部类似。如图21C所示，可见光像素PDc(L)和PDc(R)以矩阵状排列为多个。
在根据第十七实施例的像素阵列部中，同样地，浅沟槽部231被设置在一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)之间。结果，在根据第十七实施例的像素阵列部中，可以延长一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)的光程长度，并且由此可以提高灵敏度。
此外，由于根据第十七实施例的像素阵列部可以用一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)来共用浮动扩散区域FD和阱接触部Wlc，因此可以实现微细化。
此外，在根据第十七实施例的像素阵列部中，由于深沟槽部230被设置在一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)周围，因此可以抑制将要摄取的3D图像中的混色。
<第十八实施例>
图22是根据本公开第十八实施例的像素阵列部的说明图。如图22所示，在根据第十八实施例的像素阵列部中，导体被埋入在深沟槽部230和浅沟槽部231的内部，并且通过从外部施加负电压来将空穴收集到深沟槽部230和浅沟槽部231的表面上。
结果，根据第十八实施例的像素阵列部可以通过让由于深沟槽部230和浅沟槽部231与半导体层20之间的界面上的界面态和缺陷而产生的电子和空穴进行再结合，来抑制被称为白点的缺陷像素和暗电流。
<变形例1>
图23是示意性示出根据本公开实施方案的变形例1的像素阵列部10的构造的截面图。如图23所示，在变形例1的像素阵列部10中，像素分离区域23的遮光壁24被设置为贯穿半导体层20。
此外，变形例1设置了遮光部35，该遮光部35从遮光壁24的末端在光入射方向上贯穿到配线层30中的配线32。遮光部35包括遮光壁35a和金属氧化膜35b。
遮光壁35a是在平面图中沿分离区域23设置着并屏蔽从相邻的单位像素11侵入的光的壁状膜。金属氧化物膜35b被设置为覆盖遮光部35中的遮光壁35a。遮光壁35a由与遮光壁24相同的材料制成，并且金属氧化膜35b由与金属氧化膜25相同的材料制成。
如图23所示，通过设置有与遮光壁24的末端连接的遮光部35，可以进一步抑制从IR像素11IR泄漏到相邻的单位像素11的杂散光。因此，变形例1可以进一步抑制混色的发生。
<变形例2>
图24是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例2的像素阵列部10的构造的截面图。如图24所示，在变形例2的像素阵列部10中，分离区域23的遮光壁24被设置成贯穿半导体层20。
此外，变形例2设置有一对遮光部35，该一对遮光部35从与遮光壁24的末端相邻的位置在光入射方向上贯穿到配线层30中的配线32。换句话说，根据变形例2的像素阵列部10被构造为使得遮光壁24的末端被一对遮光部35围绕。
这也可以进一步抑制杂散光从IR像素11IR向相邻的单位像素11的泄漏和混杂。因此，变形例2可以进一步抑制混色的发生。注意，在图24的示例中，遮光壁24可以不一定被形成为贯穿半导体层20。
<变形例3>
图25是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例3的像素阵列部10的构造的截面图。如图25所示，在变形例3的像素阵列部10中，分离区域23的遮光壁24被设置为贯穿半导体层20并且还到达配线层30中的金属层34。
此外，变形例3设置有遮光部35，该遮光部35从金属层34的与设有遮光壁24的位置不同的位置在光入射方向上贯穿到配线层30中的配线32。换句话说，在变形例3中，遮光壁24、金属层34和遮光部35被构造为一体化的具有遮光功能的部位。
这也可以进一步抑制杂散光从IR像素11IR向相邻的单位像素11的泄漏和混杂。因此，变形例3可以进一步抑制混色的发生。
<IR截止滤光片的细节>
接下来，将参照图26至图32和上述图4说明设置在可见光像素中的IR截止滤光片41的细节。图26是示出根据本公开实施方案的IR截止滤光片41的分光特性的示例的曲线图。
如图26所示，IR截止滤光片41具有其中在700nm以上的波长域中透过率为30％以下的分光特性，特别地，在850nm附近的波长域中具有极大吸收波长。
然后，如图4所示，在根据本实施方案的像素阵列部10中，IR截止滤光片41在可见光像素中被布置在半导体层20的光入射侧的表面上，而在IR像素11IR中未被布置在半导体层20的光入射侧的表面上。
此外，在根据本发明实施方案的像素阵列部10中，让红色光透过的颜色滤光片43R被布置在R像素11R中，并且让绿色光透过的颜色滤光片43G被布置在G像素11G中。此外，在根据本发明实施方案的像素阵列部10中，让蓝色光透过的颜色滤光片43B被布置在B像素11B中。
通过这些滤光片，入射到R像素11R、G像素11G、B像素11B和IR像素11IR的光电二极管PD上的光的分光特性将如图27中的曲线图所示。图27是示出根据本公开实施方案的各单位像素的分光特性的示例的曲线图。
如图27所示，在根据本发明实施方案的像素阵列部10中，R像素11R、G像素11G和B像素11B的分光特性在波长为约750nm至850nm的红外光区域中具有低的透过率。
换句话说，在本实施方案中，通过在可见光像素中设置有IR截止滤光片41，可以降低红外光入射至可见光像素的影响。因此，可以降低从可见光像素的光电二极管PD输出的信号的噪声。
此外，在根据本发明实施方案的像素阵列部10中，由于在IR像素11IR中未设置IR截止滤光片41，因此如图27所示，IR像素11IR的分光特性在红外光区域中维持高的透过率。
换句话说，在本实施方案中，由于更多的红外光可以进入IR像素11IR，因此可以增加从IR像素11IR输出的信号的强度。
如上所述，在根据本发明实施方案的像素阵列部10中，通过仅在可见光像素中设置IR截止滤光片41，可以提高从像素阵列部10输出的信号的质量。
此外，在本发明实施方案中，如图4所示，由于在IR像素11IR中未设置IR截止滤光片41，因此在IR像素11IR中平坦化膜42与半导体层20的金属氧化膜25直接接触。
如上所述，通过使具有与金属氧化膜25的折射率接近的折射率的平坦化膜42与金属氧化膜25直接接触，可以抑制金属氧化膜25的表面上的反射和衍射。
因此，根据本发明实施方案，可以增加透过金属氧化膜25的表面并进入IR像素11IR的光电二极管PD的光L的量。因此，可以进一步增加从IR像素11IR输出的信号的强度。
IR截止滤光片41由添加了作为有机着色材料的近红外线吸收性色素的有机材料形成。近红外线吸收性色素的示例包括吡咯并吡咯色素、铜化合物、花青类色素、酞菁类化合物、亚铵化合物、硫醇络合物类化合物和过渡金属氧化物类化合物。
另外，例如，作为用于IR截止滤光片41的近红外线吸收性色素，也可以使用方酸色素、萘酞菁类色素、季四烯类色素、二硫醇金属络合物类色素、克酮化合物等。
对于根据本发明实施方案的IR像素11IR，IR截止滤光片41的着色材料优选地是由图28中的化学式表示的吡咯并吡咯色素。图28示出了根据本公开实施方案的IR截止滤光片41的着色材料的示例。
在图28中，每个R1a和R1b各自表示烷基、芳基或杂芳基。每个R2和R3各自表示氢原子或取代基，并且R2和R3中的至少一者是电子吸引性基团。R2和R3可以相互键合以形成环。
R4表示氢原子、烷基、芳基、杂芳基、取代的硼或金属原子。R4可以与R1a、R1b和R3中的至少一种进行共价键合或配位键合。
在图26中的示例中，IR截止滤光片41的分光特性在850nm附近的波长域中具有极大吸收波长，但在700nm以上的波长域中透过率可以为30％以下。
图29至图32是示出根据本公开实施方案的IR截止滤光片41的分光特性的另一示例的曲线图。例如，如图29所示，IR截止滤光片41的分光特性在800nm以上的波长域中可以具有20％的透过率。
此外，如图30所示，IR截止滤光片41的分光特性可以在950nm附近的波长域中具有极大吸收波长。此外，如图31所示，IR截止滤光片41的分光特性可以使得在750nm以上的整个波长域中透过率为20％以下。
此外，如图32所示，IR截止滤光片41的分光特性除了可以透过可见光外之外，还可以透过具有800nm至900nm的波长的红外光。
如上所述，通过决定添加到IR截止滤光片41的着色材料的极大吸收波长，IR截止滤光片41可以是选择性地吸收可见光像素的预定波长域中的红外光的滤光片。此外，IR截止滤光片41的极大吸收波长可以根据固态摄像元件1的用途来适当地决定。
<变形例4>
至此为止所说明的实施方案和各种变形例给出了其中IR截止滤光片41被设置在半导体层20的光入射侧的表面上的示例。然而，本公开中的IR截止滤光片41的布置不限于此。图33是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例4的像素阵列部10的构造的截面图。
如图33所示，在变形例4的像素阵列部10中，IR截止滤光片41和颜色滤光片43在布置上被调换。换句话说，在变形例4中，颜色滤光片43在可见光像素(R像素11R、G像素11G、B像素11B)中被布置半导体层20的光入射侧的表面上。
另外，设置有平坦化膜42以使得上面将要形成有IR截止滤光片41和OCL 44的表面平坦化，以避免在形成IR截止滤光片41和OCL 44时的旋转涂布过程中可能会出现的不均匀性。
然后，IR截止滤光片41在可见光像素(R像素11R、G像素11G和B像素11B)中被布置在平坦化膜42的光入射侧的表面上。
结果，通过仅在可见光像素中设置IR截止滤光片41，也可以提高从像素阵列部10输出的信号的质量。
<变形例5>
图34是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例5的像素阵列部10的构造的截面图。如图34所示，在变形例5的像素阵列部10中，省略了用于在形成IR截止滤光片41之后使其表面平坦化的平坦化膜42。
换句话说，在变形例5中，颜色滤光片43在可见光像素(R像素11R、G像素11G、B像素11B)中被布置在IR截止滤光片41的光入射侧的表面上。
结果，通过仅在可见光像素中设置IR截止滤光片41，也可以提高从像素阵列部10输出的信号的质量。
<变形例6>
图35是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例6的像素阵列部10的构造的截面图。如图35所示，类似于上述变形例5，在变形例6的像素阵列部10中，省略了用于在形成IR截止滤光片41之后使其表面平坦化的平坦化膜42。
此外，变形例6在IR像素11IR中在半导体层20的金属氧化膜25和OCL 44之间设置有透明材料46。透明材料46具有至少让红外光透过的光学特性，并且它是在形成IR截止滤光片41之后通过光刻过程形成的。
结果，通过仅在可见光像素中设置IR截止滤光片41，也可以提高从像素阵列部10输出的信号的质量。
<变形例7>
图36是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例7的像素阵列部10的构造的截面图。如图36所示，在变形例7的像素阵列部10中，IR截止滤光片41具有多层(图中为两层)。
多层的IR截止滤光片41可以例如通过重复用于形成单层的IR截止滤光片41的过程和用平坦化膜42使表面平坦化的过程来形成。
这里，假如较大膜厚度的一层IR截止滤光片41被平坦化膜42平坦化，当形成平坦化膜42时，平坦化膜42中可能会出现不均匀性。
然而，在变形例7中，由于具有小的膜厚度的IR截止滤光片41被平坦化膜42平坦化，因此可以抑制平坦化膜42中的不均匀性的出现。此外，在变形例7中，可以通过将IR截止滤光片41设置为多层，来增加IR截止滤光片41的总膜厚度。
因此，根据变形例7，可以以高精度形成像素阵列部10，并且可以进一步提高从像素阵列部10输出的信号的质量。
<变形例8>
图37是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例8的像素阵列部10的构造的截面图。如图37所示，在变形例8的像素阵列部10中，遮光壁45被设置成贯穿IR截止滤光片41。
结果，可以进一步抑制透过相邻单位像素11的IR截止滤光片41和平坦化膜42的光的侵入，并且由此可以进一步抑制混色的发生。
<变形例9>
图38是示意性地示出根据本公开实施方案的变形例9的像素阵列部10的构造的截面图。如图38所示，在变形例9的像素阵列部10中，光学壁47被设置在遮光壁45的光入射侧上。然后，在变形例9中，遮光壁45和光学壁47一体化地被设置成贯穿IR截止滤光片41。
光学壁47由具有低折射率(例如，n≤1.6)的材料，例如由诸如氧化硅或具有低折射率的有机材料等制成。
这还可以进一步抑制透过相邻单位像素11的IR截止滤光片41和平坦化膜42的光的侵入，并且由此可以进一步抑制混色的发生。
<固态摄像元件的周边结构>
图39是示意性地示出根据本公开实施方案的固态摄像元件1的周边构造的截面图。图39主要示出了固态摄像元件1的周边的截面结构。如图39所示，固态摄像元件1包括像素区域R1、周边区域R2和焊盘区域R3。
像素区域Rl是设置有单位像素11的区域。在像素区域R1中，多个单位像素11以二维格子图案排列着。此外，如图40所示，周边区域R2是被设置为围绕像素区域R1的四个边的区域。图40是示出根据本公开实施方案的固态摄像元件1的平面结构的图。
此外，如图39所示，遮光层48被设置在周边区域R2中。遮光层48是用于遮挡从周边区域R2斜射进入像素区域R1的光的膜。
通过设置有遮光层48，可以抑制光L从周边区域R2侵入到像素区域Rl中的单位像素11。因此，可以抑制混色的发生。遮光层48例如由铝或钨等制成。
如图40所示，焊盘区域R3是被设置在周边区域R2周围的区域。如图39所示，焊盘区域R3具有接触孔H。在接触孔H的底部设置有接合焊盘(未示出)。
然后，通过将接合线等经由接触孔H接合到接合焊盘上，像素阵列部10和固态摄像元件1的各部分可以电气连接起来。
这里，在本发明实施方案中，如图39所示，IR截止滤光片41优选地不仅形成在像素区域R1中，而且还形成在周边区域R2和焊盘区域R3中。
结果，可以进一步抑制红外光从周边区域R2和焊盘区域R3侵入到像素区域R1中的单位像素11。因此，根据本发明实施方案，可以进一步抑制混色的发生。
此外，在本发明实施方案中，通过将IR截止滤光片41也形成在周边区域R2和焊盘区域R3中，使得在形成平坦化膜42时可以抑制在周边区域R2和焊盘区域R3中的平坦化膜42中不均匀的出现。因此，根据本发明实施方案，可以高精度地形成固态摄像元件1。
上述实施方案和各种变形例给出了其中可见光像素(R像素11R、G像素11G和B像素11B)和IR像素11IR被并排排列在像素阵列部10中的示例。然而，具有其他功能的光接收像素可以被添加到像素阵列部10。
例如，用于相位差检测的光接收像素(在下文中也被称为相位差像素)可以被添加到根据本发明实施方案的像素阵列部10，并且在相位差像素中可以设置有包含作为主要成分的钨的金属层34。
结果，可以抑制因IR像素11IR而在相位差像素中引起的混色。因此，可以提高固态摄像元件1的自动聚焦性能。
此外，用于使用飞行时间(ToF：Time of Flight)原理进行测距的光接收像素(在下文中也被称为测距像素)可以被添加到根据本发明实施方案的像素阵列部10，并且在测距像素中可以设置有包含作为主要成分的钨的金属层34。
结果，可以抑制因IR像素11IR而在测距像素中引起的混色。因此，可以提高固态摄像元件1的测距性能。
<效果>
根据本公开的固态摄像元件1包括半导体层20、浮动扩散区域FD、贯穿像素分离区域(深沟槽部230及STI 232)和非贯穿像素分离区域(浅沟槽部231)。在半导体层20中，用于接收可见光且进行光电转换的可见光像素PDc和用于接收红外光且进行光电转换的红外光像素PDw呈二维地排列着。浮动扩散区域FD被设置在半导体层20中，并且由彼此相邻的可见光像素PDc和红外光像素PDw共用。贯穿像素分离区域(深沟槽部230及STI 232)被设置在可见光像素PDc和红外光像素PDw的像素间区域中的除了与浮动扩散区域FD对应的区域以外的区域中，并且在深度方向上贯穿半导体层20。非贯穿像素分离区域(浅沟槽部231)被设置在像素间区域中的与浮动扩散区域FD对应的区域中，并且从半导体层20的光接收面到达深度方向上的中途部。
结果，浮动扩散区域FD被可见光像素PDc和红外光像素PDw共用，并且由此可以使固态摄像元件1微细化。此外，在固态摄像元件1中，可见光像素PDc和红外光像素PDw被贯穿像素分离区域分离，并且由此可以抑制混色。
非贯穿像素分离区域(浅沟槽部231)从半导体层20的光接收面到达浮动扩散区域FD。结果，固态摄像元件1可以抑制由于来自浮动扩散区域FD部分的泄漏光而导致的混色。
浮动扩散区域FD由在矩阵方向上相邻的四个像素共用。结果，与其中在四个像素的每一者中都分别设置有浮动扩散区域FD的情况相比，可以使固态摄像元件1微细化。
浮动扩散区域FD由相邻的两个像素共用。结果，与其中在两个像素的每一者中都分别设置有浮动扩散区域FD的情况相比，可以使固态摄像元件1微细化。
根据本公开的固态摄像元件1包括半导体层20、像素晶体管33、贯穿像素分离区域(深沟槽部230及STI 232)和非贯穿像素分离区域(浅沟槽部231)。在半导体层20中，接收可见光且进行光电转换的可见光像素PDc和接收红外光且进行光电转换的红外光像素PDw呈二维地排列着。像素晶体管33被设置在半导体层20中，并且由彼此相邻的可见光像素PDc和红外光像素PDw共用。贯穿像素分离区域(深沟槽部230及STI 232)被设置在可见光像素PDc和红外光像素PDw的像素间区域中的除了与像素晶体管33对应的区域以外的区域中，并且在深度方向上贯穿半导体层20。非贯穿像素分离区域(浅沟槽部231)被设置在像素间区域中与像素晶体管33对应的区域，并且从半导体层20的光接收面到达深度方向上的中途部。
结果，在固态摄像元件1中，像素晶体管33由可见光像素PDc和红外光像素PDw共用，并且由此可以实现微细化。此外，在固态摄像元件1中，可见光像素PDc和红外光像素PDw被贯穿像素分离区域分离，并且由此可以抑制混色。
贯穿像素分离区域(深沟槽部230及STI 232)在由可见光像素PDc和红外光像素PDw共用的像素晶体管33与由跟该可见光像素PDc和红外光像素PDw相邻的可见光像素PDc和红外光像素PDw共用的像素晶体管33之间延伸。结果，固态摄像元件1可以通过抑制泄漏光从像素晶体管33侵入到相邻的像素晶体管33来抑制混色的发生。
非贯穿像素分离区域(浅沟槽部231)在由可见光像素PDc和红外光像素PDw共用的像素晶体管33与由跟该可见光像素PDc和红外光像素PDw相邻的可见光像素PDc和红外光像素PDw共用的像素晶体管33之间延伸。结果，在固态摄像元件1中，深沟槽部230的区域变窄，并且由此可以抑制由于深沟槽部230的形成而由半导体层20的表面粗糙度引起的暗电流。
像素晶体管33由在矩阵方向上相邻的四个像素共用。结果，与其中在四个像素的每一者中都分别设置有像素晶体管33的情况相比，可以使固态摄像元件1微细化。
像素晶体管33由相邻的两个像素共用。结果，与其中在两个像素的每一者中都分别设置有像素晶体管33的情况相比，可以使固态摄像元件1微细化。
根据本公开的固态摄像元件1包括半导体层20、阱接触部Wlc、贯穿像素分离区域(深沟槽部230及STI 232)和非贯穿像素分离区域(浅沟槽部231)。在半导体层20中，接收可见光且进行光电转换的可见光像素PDc和接收红外光且进行光电转换的红外光像素PDw呈二维地排列着。阱接触部Wlc被设置在半导体层20中，并且由彼此相邻的可见光像素PDc和红外光像素PDw共用。贯穿像素分离区域(深沟槽部230及STI 232)被设置在可见光像素PDc和红外光像素PDw的像素间区域中的除了与阱接触部Wlc对应的区域以外的区域中，并且在深度方向上贯穿半导体层20。非贯穿像素分离区域(浅沟槽部231)被设置在像素间区域中的与阱接触部Wlc对应的区域中，并且从半导体层20的光接收面到达深度方向上的中途部。
结果，由于阱接触部Wlc由可见光像素PDc和红外光像素PDw共用，因此可以使固态摄像元件1微细化。此外，在固态摄像元件1中，可见光像素PDc和红外光像素PDw被贯穿像素分离区域分离，并且由此可以抑制混色。
非贯穿像素分离区域(浅沟槽部231)从半导体层20的光接收面到达与阱接触部Wlc连接的且在半导体层20内的杂质扩散区域Wl。结果，固态摄像元件1可以抑制由于来自阱接触部Wlc部分的泄漏光引起的混色。
阱接触部Wlc由在矩阵方向上相邻的四个像素共用。结果，与其中在四个像素的每一者中都分别设置有阱接触部Wlc的情况相比，可以使固态摄像元件1微细化。
阱接触部Wlc由彼此相邻的两个像素共用。结果，与其中在两个像素中的每一者中都分别设置有阱接触部Wlc的情况相比，可以使固态摄像元件1微细化。
贯穿像素分离区域(深沟槽部230及STI 232)包括深沟槽部230和元件隔离结构(STI 232)。沟槽部(深沟槽部230)从半导体层的光接收面朝向半导体层的与光接收面相反的表面延伸。元件隔离结构(STI 232)从半导体层的与光接收面相反的表面朝向光接收面延伸，并且与沟槽部(深沟槽部230)接触。结果，固态摄像元件1可以通过贯穿像素分离区域(深沟槽部230及STI 232)更可靠地在可见光像素PDc和红外光像素PDw之间的遮光。
非贯穿像素分离区域(浅沟槽部231)与贯穿像素分离区域(深沟槽部230及STI232)接触。结果，在固态摄像元件1中，在平面图中深沟槽部230和浅沟槽部231相互接触并且是连续的，并且由此可以抑制泄漏光进入到相邻的像素。
非贯穿像素分离区域(浅沟槽部231)不与贯穿像素分离区域(深沟槽部230及STI232)接触。结果，在固态摄像元件1中，即使在形成深沟槽部230和浅沟槽部231的过程中发生若干的错位时，也可以利用深沟槽部230和浅沟槽部231之间的间隙来容许该错位。
在可见光像素PDc和红外光像素PDw中，在平面图中彼此相对的边之间的最短距离为2.2微米以下。结果，固态摄像元件1可以在抑制混色的同时被充分地小型化。
负电压被施加到贯穿像素分离区域(深沟槽部230及STI 232)和非贯穿像素分离区域(浅沟槽部231)。固态摄像元件1可以通过让因在深沟槽部230和浅沟槽部231与半导体层20之间的界面上的界面态和缺陷而产生的电子和空穴进行再结合，来抑制被称为白点的缺陷像素和暗电流。
非贯穿像素分离区域(浅沟槽部231)被设置于把在平面图中具有正方形形状的可见光像素PDc和红外光像素PDw分割为光接收面积相等且在平面图中具有矩形形状的两个区域(PDc(L)和PDw(R))的位置处。结果，固态摄像元件1可以延长一对可见光像素PDc(L)和PDc(R)中的光程长度，并且由此可以提高灵敏度。
<电子设备>
注意，本公开不限于应用到固态摄像元件。换句话说，本发明除了可以应用到固态摄像元件之外，还可以适用于如下的采用了固态摄像元件的电子设备全体：诸如相机模块等摄像设备；具有摄像功能的移动终端设备；或在图像读出部中使用了固态摄像元件的复印机等。
摄像设备的示例包括数码相机和摄像机。具有摄像功能的移动终端设备的示例包括智能手机和平板终端。
图41是示出作为应用了根据本公开的技术的电子设备100的摄像设备的构造例的框图。图41中的电子设备100例如是下列的电子设备，其可以是：诸如数码相机或摄像机等摄像设备，或者是诸如智能手机或平板终端等移动终端设备。
在图41中，电子设备100包括透镜组101、固态摄像元件102、DSP电路103、帧存储器104、显示部105、记录部106、操作部107和电源部108。
此外，在电子设备100中，DSP电路103、帧存储器104、显示部105、记录部106、操作部107和电源部108经由总线109相互连接。
透镜组101摄取来自被摄体的入射光(像光)并在固态摄像元件102的摄像面上成像。固态摄像元件102对应于根据上述实施方案的固态摄像元件1，并把由透镜组101在摄像面上成像的入射光的光量以像素单位转换为电信号，并将电信号作为像素信号而输出。
DSP电路103是处理从固态摄像元件102提供过来的信号的相机信号处理电路。帧存储器104以帧为单位临时保持由DSP电路103处理后的图像数据。
显示部105例如包括诸如液晶面板或有机电致发光(EL：Electro Luminescence)面板等面板型显示装置，并且显示由固态摄像元件102摄取的运动图像或静止图像。记录部106将由固态摄像元件102摄取的运动图像或静止图像的图像数据记录在诸如半导体存储器或硬盘等记录介质上。
操作部107根据用户的操作发出用于电子设备100的各种功能的操作命令。电源部108将用作DSP电路103、帧存储器104、显示部105、记录部106和操作部107的操作电源的各种电源适当地提供给这些供应对象。
在如上所述构造而成的电子设备100中，可以通过将上述实施方案的任一者中的固态摄像元件1应用为固态摄像元件102来抑制由IR像素11IR导致的混色的发生。
本公开的技术范围不限于上述实施方案，并且可以在不脱离本公开的主旨的情况下进行各种变形。另外，可以适当地组合不同实施方案和变形例的组件。
注意，在本说明书中所述的效果仅仅是示例而非限制性的，并且可以提供其他效果。
注意，本技术还可以具有以下构成。
(1)固态摄像元件，包括：
半导体层，用于接收可见光且进行光电转换的可见光像素和用于接收红外光且进行光电转换的红外光像素呈二维地排列于所述半导体层中；
浮动扩散区域，其被设置在所述半导体层中并且由彼此相邻的所述可见光像素和所述红外光像素共用；
贯穿像素分离区域，其被设置在所述可见光像素和所述红外光像素的像素间区域中的除了与所述浮动扩散区域对应的区域以外的区域中，所述贯穿像素分离区域在深度方向上贯穿所述半导体层；和
非贯穿像素分离区域，其被设置在所述像素间区域中的与所述浮动扩散区域对应的所述区域中，所述非贯穿像素分离区域从所述半导体层的光接收面到达所述深度方向上的中途部。
(2)根据(1)所述的固态摄像元件，其中
所述非贯穿像素分离区域从所述半导体层的所述光接收面到达所述浮动扩散区域。
(3)根据(1)或(2)所述的固态摄像元件，其中
所述浮动扩散区域由在矩阵方向上相邻的四个像素共用。
(4)根据(1)或(2)所述的固态摄像元件，其中
所述浮动扩散区域由彼此相邻的两个像素共用。
(5)固态摄像元件，包括：
半导体层，用于接收可见光且进行光电转换的可见光像素和用于接收红外光且进行光电转换的红外光像素呈二维地排列于所述半导体层中；
像素晶体管，其被设置在所述半导体层中并且由彼此相邻的所述可见光像素和所述红外光像素共用；
贯穿像素分离区域，其被设置在所述可见光像素和所述红外光像素的像素间区域中的除了与所述像素晶体管对应的区域以外的区域中，所述贯穿像素分离区域在深度方向上贯穿所述半导体层；和
非贯穿像素分离区域，其被设置在所述像素间区域中的与所述像素晶体管对应的区域中，所述非贯穿像素分离区域从所述半导体层的光接收面到达所述深度方向上的中途部。
(6)根据(5)所述的固态摄像元件，其中
所述贯穿像素分离区域在由所述可见光像素和所述红外光像素共用的所述像素晶体管和由与所述可见光像素和所述红外光像素相邻的所述可见光像素和所述红外光像素共用的像素晶体管之间延伸。
(7)根据(5)所述的固态摄像元件，其中
所述非贯穿像素分离区域在由所述可见光像素和所述红外光像素共用的所述像素晶体管和由与所述可见光像素和所述红外光像素相邻的所述可见光像素和所述红外光像素共用的像素晶体管之间延伸。
(8)根据(5)至(7)中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述像素晶体管由在矩阵方向上相邻的四个像素共用。
(9)根据(5)至(7)中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述像素晶体管由彼此相邻的两个像素共用。
(10)固态摄像元件，包括：
半导体层，用于接收可见光且进行光电转换的可见光像素和用于接收红外光且进行光电转换的红外光像素呈二维地排列于所述半导体层中；
阱接触部，其被设置在所述半导体层中并且由彼此相邻的所述可见光像素和所述红外光像素共用；
贯穿像素分离区域，其被设置在所述可见光像素和所述红外光像素的像素间区域中的除了与所述阱接触部对应的区域以外的区域中，所述贯穿像素分离区域在深度方向上贯穿所述半导体层；和
非贯穿像素分离区域，其被设置在所述像素间区域中的与所述阱接触部对应的所述区域中，所述非贯穿像素分离区域从所述半导体层的光接收面到达所述深度方向上的中途部。
(11)根据(10)所述的固态摄像元件，其中
所述非贯穿像素分离区域从所述半导体层的所述光接收面到达与所述阱接触部连接的且在所述半导体层内的杂质扩散区域。
(12)根据(10)或(11)所述的固态摄像元件，其中
所述阱接触部由在矩阵方向上相邻的四个像素共用。
(13)根据(10)或(11)所述的固态摄像元件，其中
所述阱接触部由彼此相邻的两个像素共用。
(14)根据(1)至(13)中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述贯穿像素分离区域包括：
沟槽部，其从所述光接收面朝向与所述半导体层的所述光接收面相反的表面延伸，
元件隔离结构，其从与所述光接收面相反的所述表面朝着所述光接收面延伸，并且与所述沟槽部接触。
(15)根据(1)至(14)中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述非贯穿像素分离区域与所述贯穿像素分离区域接触。
(16)根据(1)至(14)中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述非贯穿像素分离区域不与所述贯穿像素分离区域接触。
(17)根据(1)至(16)中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述可见光像素和所述红外光像素的在平面图中彼此相对的边之间的最短距离为2.2微米以下。
(18)根据(1)至(17)中任一项所述的固态摄像元件，其中
负电压被施加到所述贯穿像素分离区域和所述非贯穿像素分离区域。
(19)根据(1)至(18)中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述非贯穿像素分离区域被设置于把在平面图中具有正方形形状的所述可见光像素和所述红外光像素各者分割为光接收面积相等且在平面图中具有矩形形状的两个区域的位置处。
附图标记列表
1 固态摄像元件
10 像素阵列部
11 单位像素
11R R像素
11G G像素
11B B像素
11IR IR像素
PDc 可见光像素
PDw 红外光像素
230 深沟槽部
231 浅沟槽部
232 STI
FD 浮动扩散区域
WLc 阱接触部
20 半导体层
30 配线层
32 配线
33 像素晶体管
100 电子设备
PD 光电二极管

Claims (19)

1.固态摄像元件，包括：
半导体层，用于接收可见光且进行光电转换的可见光像素和用于接收红外光且进行光电转换的红外光像素呈二维地排列于所述半导体层中；
浮动扩散区域，其被设置在所述半导体层中并且由彼此相邻的所述可见光像素和所述红外光像素共用；
贯穿像素分离区域，其被设置在所述可见光像素和所述红外光像素的像素间区域中的除了与所述浮动扩散区域对应的区域以外的区域中，所述贯穿像素分离区域在深度方向上贯穿所述半导体层；以及
非贯穿像素分离区域，其被设置在所述像素间区域中的与所述浮动扩散区域对应的区域中，所述非贯穿像素分离区域从所述半导体层的光接收面到达所述深度方向上的中途部。
2.根据权利要求1所述的固态摄像元件，其中
所述非贯穿像素分离区域从所述半导体层的所述光接收面到达所述浮动扩散区域。
3.根据权利要求1或2所述的固态摄像元件，其中
所述浮动扩散区域由在矩阵方向上相邻的四个像素共用。
4.根据权利要求1或2所述的固态摄像元件，其中
所述浮动扩散区域由彼此相邻的两个像素共用。
5.固态摄像元件，包括：
半导体层，用于接收可见光且进行光电转换的可见光像素和用于接收红外光且进行光电转换的红外光像素呈二维地排列于所述半导体层中；
像素晶体管，其被设置在所述半导体层中并且由彼此相邻的所述可见光像素和所述红外光像素共用；
贯穿像素分离区域，其被设置在所述可见光像素和所述红外光像素的像素间区域中的除了与所述像素晶体管对应的区域以外的区域中，所述贯穿像素分离区域在深度方向上贯穿所述半导体层；以及
非贯穿像素分离区域，其被设置在所述像素间区域中的与所述像素晶体管对应的区域中，所述非贯穿像素分离区域从所述半导体层的光接收面到达所述深度方向上的中途部。
6.根据权利要求5所述的固态摄像元件，其中
所述贯穿像素分离区域在由所述可见光像素和所述红外光像素共用的所述像素晶体管和由与所述可见光像素和所述红外光像素相邻的所述可见光像素和所述红外光像素共用的像素晶体管之间延伸。
7.根据权利要求5所述的固态摄像元件，其中
所述非贯穿像素分离区域在由所述可见光像素和所述红外光像素共用的所述像素晶体管和由与所述可见光像素和所述红外光像素相邻的所述可见光像素和所述红外光像素共用的像素晶体管之间延伸。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述像素晶体管由在矩阵方向上相邻的四个像素共用。
9.根据权利要求5至7中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述像素晶体管由彼此相邻的两个像素共用。
10.固态摄像元件，包括：
半导体层，用于接收可见光且进行光电转换的可见光像素和用于接收红外光且进行光电转换的红外光像素呈二维地排列于所述半导体层中；
阱接触部，其被设置在所述半导体层中并且由彼此相邻的所述可见光像素和所述红外光像素共用；
贯穿像素分离区域，其被设置在所述可见光像素和所述红外光像素的像素间区域中的除了与所述阱接触部对应的区域以外的区域中，所述贯穿像素分离区域在深度方向上贯穿所述半导体层；以及
非贯穿像素分离区域，其被设置在所述像素间区域中的与所述阱接触部对应的所述区域中，所述非贯穿像素分离区域从所述半导体层的光接收面到达所述深度方向上的中途部。
11.根据权利要求10所述的固态摄像元件，其中
所述非贯穿像素分离区域从所述半导体层的所述光接收面到达与所述阱接触部连接的且在所述半导体层内的杂质扩散区域。
12.根据权利要求10或11所述的固态摄像元件，其中
所述阱接触部由在矩阵方向上相邻的四个像素共用。
13.根据权利要求10或11所述的固态摄像元件，其中
所述阱接触部由彼此相邻的两个像素共用。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述贯穿像素分离区域包括：
沟槽部，其从所述半导体层的所述光接收面朝着与所述光接收面相反的表面延伸，
元件隔离结构，其从与所述光接收面相反的所述表面朝着所述光接收面延伸，并且与所述沟槽部接触。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述非贯穿像素分离区域与所述贯穿像素分离区域接触。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述非贯穿像素分离区域与所述贯穿像素分离区域不接触。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述可见光像素和所述红外光像素的在平面图中彼此相对的边之间的最短距离为2.2微米以下。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述贯穿像素分离区域和所述非贯穿像素分离区域被施加有负电压。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的固态摄像元件，其中
所述非贯穿像素分离区域被设置于把在平面图中具有正方形形状的所述可见光像素和所述红外光像素各者分割为光接收面积相等且在平面图中具有矩形形状的两个区域的位置处。
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