CN115696074B - 光检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光检测装置。光检测装置包括：在横截面图中被布置在基板中的第一、第二和第三光电转换区域，第二、第三光电转换区域分别与第一光电转换区域相邻；第一沟槽，在横截面图中被布置在第一与第二光电转换区域之间；第二沟槽，在横截面图中被布置在第一与第三光电转换区域之间；第一遮光膜，在横截面图中被布置在第一沟槽上方；和第二遮光膜，在横截面图中被布置在第二沟槽上方；在横截面图中，第一光电转换区域的面积大于第二光电转换区域的面积，且大于第三光电转换区域的面积，第一遮光膜的中心部分在第一光电转换区域的中心部分与第一沟槽的中心部分之间，且第二遮光膜的中心部分在第一光电转换区域的中心部分与第二沟槽的中心部分之间。
Description
本申请是申请日为2020年12月8日、发明名称为“摄像元件、摄像元件驱动方法和电子装置”的申请号为202080078854.5的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及摄像元件、摄像元件驱动方法和电子装置。
背景技术
在包括光电转换元件的摄像装置中，例如，期望光电转换元件在照度低时具有高灵敏度，同时期望光电转换元件在照度高时不易饱和。因此，例如，专利文献1公开了如下技术：在单位像素中布置两个元件，即具有不同面积的大光电转换元件和小光电转换元件，并且将大面积的光电转换元件用作针对低照度情况的高灵敏度像素，将小面积的光电转换元件用作低灵敏度像素。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP 2017-163010 A
专利文献2：JP 2017-175345 A
专利文献3：JP 2017-191950 A
专利文献4：JP 2012-178457 A
发明内容
技术问题
在单位像素中布置有高灵敏度像素和低灵敏度像素的上述构造的情况下，高灵敏度像素和低灵敏度像素之间的灵敏度差异很大。因此，会导致可能发生从高灵敏度像素到低灵敏度像素的入射光泄漏(串扰)，并且可能导致拍摄图像的图像质量降低。
本发明的目的在于提供一种能够抑制像素之间的串扰的摄像元件、摄像元件驱动方法和电子装置。
解决问题的技术方案
为了解决上述问题，根据本发明一个方面的摄像元件具有：单位像素，其包括具有第一光电转换元件的第一像素和具有第二光电转换元件的第二像素，所述第二像素布置成与所述第一像素相邻；以及累积部，其累积由所述第二光电转换元件产生的电荷，并且将累积的所述电荷转换成电压，其中，所述累积部布置在所述单位像素和与该单位像素相邻的其他所述单位像素之间的边界处。
为了解决上述问题，根据本发明一个方面的摄像元件具有：像素阵列，其包括多个像素；以及遮光部，其设置在所述像素阵列中所包括的所述多个像素中的各像素之间，其中，所述遮光部在所述多个像素之中彼此相邻布置的两个像素之间的最窄部分的宽度是根据所述两个像素之间的灵敏度差而限定的宽度。
为了解决上述问题，根据本发明一个方面的摄像元件具有：像素阵列，其包括多个像素；以及沟槽遮光部，其设置在所述像素阵列中所包括的所述多个像素中的各像素周围，其中，所述沟槽遮光部无间隙地设置在所述多个像素之中的第一像素周围，并且所述沟槽遮光部以使设置在第二像素周围的所述沟槽遮光部与设置在所述第一像素周围的所述沟槽遮光部间隔开的方式设置在与所述第一像素相邻的所述第二像素周围。
为了解决上述问题，根据本发明一个方面的摄像元件具有：第一像素；第二像素，其布置成与所述第一像素相邻；沟槽遮光部，其设置在所述第一像素和所述第二像素中各者的周围；以及遮光壁，其在沟槽的深度方向上嵌入到沟槽遮光部的至少所述第一像素和所述第二像素之间的第一边界处，其中，所述遮光壁被形成为在更靠近所述第二像素的方向的位置处嵌入到所述第一边界中。
附图说明
图1是图示了根据本发明的各实施例的技术适用的电子装置的示例的构造的框图。
图2是图示了适用于各实施例的CMOS图像传感器的示意性构造例的框图。
图3是图示了适用于各实施例的单位像素的示意性构造例的电路图。
图4是图示了适用于各实施例的单位像素的平面布局示例的示意图。
图5是图示了适用于各实施例的单位像素的平面布局示例的示意图。
图6是图示了适用于各实施例的单位像素的平面布局示例的示意图。
图7是图示了适用于各实施例的单位像素的平面布局示例的示意图。
图8是图示了适用于各实施例的彩色滤光片阵列的平面布局示例的平面图。
图9是图示了适用于各实施例的单位像素的结构的图。
图10是图示了适用于各实施例的单位像素在开始曝光时的操作例的时序图。
图11是图示了适用于各实施例的单位像素在读出时的操作例的时序图。
图12A是示意性地图示了根据第一实施例的累积部的布置位置的像素的示例的平面图。
图12B是示意性地图示了根据第一实施例的累积部的布置位置的像素的示例的平面图。
图12C是示意性地图示了其中累积部布置在不当位置处的示例的平面图。
图13是示意性地图示了根据第一实施例的在累积部布置在适当位置处的情况下的像素的示例的结构的横截面图。
图14是示意性地图示了在累积部布置在不当位置处的情况下的像素的示例的结构的横截面图。
图15A是图示了像素阵列单元相对于行方向的视角比相对于列方向的视角宽的情况的示例的图。
图15B是图示了根据第一实施例的第一变形例的在相对于像素阵列单元的视角在行方向上较宽的情况下的累积部的布置示例的图。
图16A是图示了在像素阵列单元相对于列方向的视角比相对于行方向的视角宽的情况下的示例的视图。
图16B是图示了根据第一实施例的第一变形例的在相对于像素阵列单元11的视角在列方向上较宽的情况下的累积部的布置示例的图。
图17A是示意性地图示了根据第一实施例的第二变形例的沟槽遮光部的第一布置示例的平面图。
图17B是示意性地图示了根据第一实施例的第二变形例的沟槽遮光部的第二布置示例的平面图。
图18A是图示了根据第二实施例的像素间遮光部的布置的示意图。
图18B是图示了根据第二实施例的像素间遮光部的布置的示意图。
图19A是图示了根据第二实施例的第一变形例的像素间遮光部的布置的示意图。
图19B是图示了根据第二实施例的第一变形例的像素间遮光部的布置的示意图。
图20是图示了使用适用于第二实施例的第二变形例的RCCC阵列的像素阵列的示例的示意图。
图21是图示了根据第三实施例的沟槽遮光部的布置示例的平面图。
图22是示意性地图示了在未应用第三实施例的情况下的像素的示例的结构的横截面图。
图23是示意性地图示了在应用第三实施例的情况下的像素的示例的结构的横截面图。
图24是图示了根据第三实施例的第一变形例的沟槽遮光部的构造例的示意图。
图25是图示了根据第三实施例的第二变形例的沟槽遮光部的构造例的示意图。
图26是图示了沿着入射光的入射方向截取的根据已知技术的固态摄像元件的示例的横截面的横截面图。
图27是示意性地图示了根据第四实施例的单位像素的横截面的示意图。
图28是图示了根据第四实施例的遮光壁和第一沟槽遮光部之间以及遮光壁和第二沟槽遮光部之间的关系的示意图。
图29是图示了根据第四实施例的遮光壁的布置的示意图。
图30是图示了根据第四实施例的像素结构的遮光效果的示意图。
图31是图示了根据第四实施例的第一变形例的遮光壁的布置的示意图。
图32是图示了根据第四实施例的第二变形例的遮光壁的布置的示意图。
图33是示意性地图示了根据第四实施例的第三变形例的单位像素的横截面的示意图。
图34是图示了根据第四实施例的第三变形例的遮光壁的布置的示意图。
图35是示意性地图示了根据第四实施例的第四变形例的单位像素的横截面的示意图。
图36是图示了根据第四实施例的第五变形例的像素间遮光部和波导的布置的示意图。
图37是示意性地图示了根据第四实施例的第六变形例的单位像素的横截面的示意图。
图38是图示了应用本发明的技术的摄像装置的使用例的图。
图39是图示了内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
图40是图示了摄像头和CCU的功能构造的示例的框图。
图41是图示了车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
图42是图示了车外信息检测单元和摄像单元的安装位置的示例的图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的实施例。在以下各实施例中，相同的部件由相同的附图标记表示，并且将省略它们的重复描述。
在下文中，将按照以下顺序描述本发明的实施例。
1.适用于各实施例的技术
1-1.电子装置
1-2.CMOS图像传感器的示意性构造
1-3.单位像素
1-3-1.电路构造例
1-3-2.平面布局示例
1-3-2-1.第二表面的平面布局示例
1-3-2-2.第一表面和第二表面的平面布局
1-3-2-3.彩色滤光片的平面布局
1-3-3.结构示例
1-3-4.操作例
2.第一实施例
2-1.第一变形例
2-2.第二变形例
3.第二实施例
3-1.第一变形例
3-2.第二变形例
4.第三实施例
4-1.第一变形例
4-2.第二变形例
5.第四实施例
5-0.关于已知技术
5-1.关于第四实施例
5-1-1.第四实施例的概要
5-1-2.第四实施例的具体描述
5-2.第一变形例
5-3.第二变形例
5-4.第三变形例
5-5.第四变形例
5-6.第五变形例
5-7.第六变形例
5-8.其他变形例
6.第五实施例
6-1.本发明的技术的应用示例
6-2.内窥镜手术系统的应用示例
6-3.移动体的应用示例
[1.适用于各实施例的技术]
首先，为了便于理解，将概略地描述适用于各实施例的技术。
(1-1.电子装置)
首先，将描述根据本发明的各实施例的技术适用的电子装置。图1是图示了根据本发明的各实施例的技术适用的电子装置的示例的构造的框图。
在图1中，电子装置1000包括光学单元1010、摄像装置1011、信号处理电路1012、显示装置1013和存储介质1014。在图1中，将下面详细描述的作为根据本发明的摄像装置的摄像元件应用于摄像装置1011。该摄像元件包括：多个像素，各像素通过光电转换将入射光转换成电信号；以及驱动电路，其驱动该多个像素。这里，电子装置1000的适用示例包括数字静止照相机、数字摄像机、具有摄像功能的移动电话和智能手机。
光学单元1010包括一个或多个透镜、光圈机构和聚焦机构等，并在摄像装置1011的摄像表面上形成来自被摄体的图像光(入射光)的图像。通过这种结构，信号电荷在摄像装置1011中累积一定时段。信号处理电路1012对从摄像装置1011输出的像素信号执行包括图像处理的各种类型的信号处理。经过信号处理的像素信号可以存储在诸如闪存驱动器或硬盘驱动器等作为非易失性介质的存储介质1014中。此外，还可以将基于像素信号的图像输出到显示装置1013。
(1-2.CMOS图像传感器的示意性构造)
接下来，将描述作为根据本发明的摄像元件的互补金属氧化物半导体(CMOS：complementary metal-oxide-semiconductor)固态摄像装置的示意性构造。在以下描述中，将CMOS固态摄像装置简称为CMOS图像传感器。图2是图示了适用于各实施例的CMOS图像传感器的示意性构造例的框图。这里，CMOS图像传感器是通过应用或部分使用CMOS工艺而制造的图像传感器。例如，适用于各实施例的CMOS图像传感器包括背面照射型CMOS图像传感器。
在图2中，作为适用于各实施例的摄像元件的CMOS图像传感器10具有堆叠结构，例如，在该堆叠结构中，形成有像素阵列单元11的半导体芯片和形成有外围电路的半导体芯片堆叠。外围电路可以包括例如垂直驱动电路12、列处理电路13、水平驱动电路14和系统控制单元15。
CMOS图像传感器10还包括信号处理单元18和数据存储单元19。信号处理单元18和数据存储单元19可以与外围电路设置在相同的半导体芯片上，或者可以设置在不同的半导体芯片上。
像素阵列单元11具有如下构造：其中，单位像素(在下文中，在某些情况下，简单地描述为“像素”)布置在行方向和列方向上，即，布置成二维网格状的矩阵图案，各单位像素都具有产生并累积与接收的光量相对应的电荷的光电转换元件。这里，行方向是指像素行中像素的布置方向(即水平方向)，列方向是指像素列中像素的布置方向(即垂直方向)。下面将详细描述单位像素的具体电路构造和像素结构。
对于矩阵状的像素阵列，像素阵列单元11具有针对各个像素行在行方向上布线的像素驱动线LD，同时具有针对各个像素列在列方向上布线的垂直信号线VSL。当从像素读出信号时，像素驱动线LD传输用于进行驱动的驱动信号。尽管图1将像素驱动线LD图示为一条配线，但是其数量不限于一条。像素驱动线LD的一端连接到垂直驱动电路12的对应于各行的输出端子。
垂直驱动电路12包括移位寄存器和地址解码器等，并且同时或以行为单位驱动像素阵列单元11的所有像素。也就是说，垂直驱动电路12与控制垂直驱动电路12的系统控制单元15一起构成控制像素阵列单元11的各像素的操作的驱动单元。尽管未图示垂直驱动电路12的具体构造，但是垂直驱动电路通常包括读出扫描系统和清除扫描系统这两个扫描系统。
为了从单位像素读出信号，读出扫描系统以行为单位对像素阵列单元11的单位像素顺序地执行选择性扫描。从单位像素读出的信号是模拟信号。在比读出扫描提前曝光时间，清除扫描系统对由读出扫描系统执行读出扫描的读出行执行清除扫描。
通过清除扫描系统的清除扫描，从读出目标行的单位像素的光电转换元件中清除不必要的电荷，并复位光电转换元件。通过清除扫描系统清除(复位)不必要的电荷，执行电子快门操作。这里，电子快门操作是指丢弃光电转换元件的电荷并重新开始曝光(开始电荷累积)的操作。
读出扫描系统通过读出操作读出的信号对应于在紧接在前的读出操作或电子快门操作之后接收到的光量。随后，从紧接在前的读出操作的读出时序或电子快门操作的清除时序到当前读出操作的读出时序的时段对应于单位像素中的电荷累积时段(也称为曝光时段)。
从被垂直驱动电路12选择性扫描的像素行中的各单位像素输出的信号针对各像素列通过各垂直信号线VSL输入到列处理电路13。列处理电路13针对像素阵列单元11的各像素列对通过垂直信号线VSL从所选行的各像素输出的信号执行预定的信号处理，并在信号处理之后暂时保持像素信号。
具体地，作为信号处理，列处理电路13至少执行噪声去除处理，例如，相关双采样(CDS：correlated double sampling)处理或双数据采样(DDS：double data sampling)处理。例如，CDS处理去除诸如复位噪声和像素中放大晶体管的阈值变化等像素特有的固定模式噪声。列处理电路13还具有例如模数(AD)转换功能，并且将通过从光电转换元件读出而获得的模拟像素信号转换成数字信号，并输出数字信号。
水平驱动电路14包括移位寄存器和地址解码器等，并且顺序地选择列处理电路13的与像素列相对应的读出电路(在下文中称为像素电路)。通过由水平驱动电路14执行的选择性扫描，顺序地输出在列处理电路13中针对各像素电路进行了信号处理的像素信号。
系统控制单元15包括产生各种时序信号的时序发生器等，并基于由时序发生器产生的各种时序对垂直驱动电路12、列处理电路13和水平驱动电路14等进行驱动控制。
信号处理单元18至少具有运算处理功能，并对从列处理电路13输出的像素信号执行诸如运算处理等各种信号处理。数据存储单元19在信号处理单元18中的信号处理时暂时存储该处理所需的数据。
注意，从信号处理单元18输出的输出图像例如可以在配备有CMOS图像传感器10的电子装置中的应用处理器等中进行预定处理，或者可以经由预定网络传输到外部装置。
(1-3.单位像素)
接下来，将更具体地描述上述单位像素。
(1-3-1.电路构造例)
图3是图示了适用于各实施例的单位像素的示意性构造例的电路图。如图3所示，单位像素100包括两个光电转换元件，即第一光电转换元件101和第二光电转换元件102。此外，为了驱动第一光电转换元件101和第二光电转换元件102，单位像素100包括第一传输晶体管103、第二传输晶体管104、第三传输晶体管105、第四传输晶体管106、浮动扩散(FD：floating diffusion)部107、复位晶体管108、放大晶体管109和选择晶体管110。
适用于各实施例的单位像素100中所包括的形成有第二光电转换元件102的像素被构造为FD累积型像素，这种像素通过在节点113中累积所产生的电荷来读取与由第二光电转换元件102产生的电荷相对应的信号，节点113是下面描述的浮动扩散层。
例如，第一传输晶体管103、第二传输晶体管104、第三传输晶体管105、第四传输晶体管106、复位晶体管108、放大晶体管109和选择晶体管110由n型MOS晶体管(在下文中，称为NMOS晶体管)形成。
在以下描述中，也将第一传输晶体管103、第二传输晶体管104、第三传输晶体管105、第四传输晶体管106、复位晶体管108、放大晶体管109和选择晶体管110简称为像素晶体管。
复位晶体管108和放大晶体管109连接到电源VDD。第一光电转换元件101包括被称为嵌入式光电二极管的器件，在该嵌入式光电二极管中，在形成于硅半导体基板中的p型杂质区域内部形成有n型杂质区域。类似地，第二光电转换元件102包括嵌入式光电二极管。第一光电转换元件101和第二光电转换元件102产生与接收的光量相对应的电荷，并将产生的电荷累积到一定量。
此外，单位像素100还包括电荷累积部111。电荷累积部111例如是金属氧化物半导体(MOS)电容或金属绝缘体半导体(MIS)电容。
在图3中，第一传输晶体管103、第二传输晶体管104、第三传输晶体管105和第四传输晶体管106串联连接在第一光电转换元件101和第二光电转换元件102之间。连接在第一传输晶体管103和第二传输晶体管104之间的浮动扩散层用作FD部107。FD部107包括寄生电容C10。
连接在第二传输晶体管104和第三传输晶体管105之间的浮动扩散层用作节点112。节点112包括寄生电容C11。连接在第三传输晶体管105和第四传输晶体管106之间的浮动扩散层用作节点113。电荷累积部111连接到节点113。
图3中例示的单位像素100针对各像素行连接到例如作为图2中描述的像素驱动线LD的多条驱动线。通过多条驱动线，从垂直驱动电路12供应各种驱动信号TRG、FDG、FCG、TGS、RST和SEL。例如，驱动信号TRG、FDG、FCG、TGS、RST和SEL可以分别是其中将高电平(例如，电源电压VDD)状态确定为活动状态且将低电平状态(例如，接地电位或负电位)确定为非活动状态的脉冲信号，或者可以分别是将各电平状态保持预定时间的信号。
驱动信号TRG被施加到第一传输晶体管103的栅极电极。当驱动信号TRG活动时，第一传输晶体管103变为导通，并且在第一光电转换元件101中累积的电荷经由第一传输晶体管103传输到FD部107。
驱动信号FDG被施加到第二传输晶体管104的栅极电极。驱动信号FDG活动且第二传输晶体管104导通的状态允许FD部107的电位和节点112的电位彼此耦合以形成一个电荷累积区域。
驱动信号FCG被施加到第三传输晶体管105的栅极电极。驱动信号FDG和驱动信号FCG活动且第二传输晶体管104和第三传输晶体管105导通的状态允许从FD部107到电荷累积部111的电位彼此耦合以形成一个电荷累积区域。
驱动信号TGS被施加到第四传输晶体管106的栅极电极。当驱动信号TGS活动时，第四传输晶体管106变为导通，并且在第二光电转换元件102中累积的电荷经由第四传输晶体管106传输到电荷累积部111。第四传输晶体管106、第三传输晶体管105和第二传输晶体管104活动的状态允许从电荷累积部111到FD部107的电位彼此耦合，然后将在第二光电转换元件102中累积的电荷传输到耦合的电荷累积区域。
此外，例如，与在第一传输晶体管103、第二传输晶体管104或第三传输晶体管105的栅极电极下方的沟道区域相比，在第四传输晶体管106的栅极电极下方的沟道区域具有在正方向上稍微偏移的电位(换句话说，电位稍微深一些)，因此形成了电荷的溢出路径。当第二光电转换元件102中的光电转换导致产生的电荷超过第二光电转换元件102的饱和电荷量时，超过饱和电荷量的电荷从第二光电转换元件102经由溢出路径溢出(流出)到电荷累积部111。溢出的电荷在电荷累积部111中累积。
在以下描述中，将形成在位于第四传输晶体管106的栅极电极下方的沟道区域中的溢出路径简称为第四传输晶体管106的溢出路径。
在图3中，在电荷累积部111中所包括的两个电极之中，第一电极是连接到位于第三传输晶体管105和第四传输晶体管106之间的节点113的节点电极。电荷累积部111中所包括的两个电极之中的第二电极是接地电极。
作为变形例，第二电极可以连接到接地电位以外的特定电位，例如电源电位。
在电荷累积部111是MOS电容或MIS电容的情况下，作为示例，第二电极是形成在硅基板上的杂质区域，并且形成电容的介电膜是形成在硅基板上的氧化物膜或氮化物膜。第一电极是由导电材料，例如多晶硅或金属形成的电极，并且第一电极位于第二电极和介电膜上方。
当将第二电极设定为接地电位时，第二电极可以是与设置在第一光电转换元件101或第二光电转换元件102中的p型杂质区域电连接的p型杂质区域。当将第二电极设定为接地电位以外的特定电位时，第二电极可以是形成在p型杂质区域中的n型杂质区域。
节点112还连接到复位晶体管108和第二传输晶体管104。复位晶体管进一步连接到特定电位，例如电源VDD。驱动信号RST被施加到复位晶体管108的栅极电极。当驱动信号RST活动时，复位晶体管108变为导通，并且节点112的电位被复位为电压VDD的电平。
当第二传输晶体管104的驱动信号FDG和第三传输晶体管105的驱动信号FCG在驱动信号RST活动时也活动时，电位耦合的节点112的电位、FD部107的电位和电荷累积部111的电位被复位为电压VDD的电平。
通过单独地控制驱动信号FDG和驱动信号FCG，FD部107和电荷累积部111的电位可以单独地(独立地)复位为电压VDD的电平。
作为浮动扩散层的FD部107具有将电荷转换成电压的功能。也就是说，当电荷传输到FD部107时，FD部107的电位根据传输的电荷量而变化。
放大晶体管109在其源极侧连接到与垂直信号线VSL的一端连接的电流源131，同时在其漏极侧连接到电源VDD，以便与它们一起形成源极跟随器电路。FD部107连接到放大晶体管109的栅极电极，并且其用作源极跟随器电路的输入。
选择晶体管110连接在放大晶体管109的源极和垂直信号线VSL之间。驱动信号SEL被施加到选择晶体管110的栅极电极。当驱动信号SEL活动时，选择晶体管110变为导通，从而将单位像素100转变为选择状态。
当电荷传输到FD部107时，FD部107的电位变为与传输的电荷量相对应的电位，并且该电位被输入到源极跟随器电路。当驱动信号SEL活动时，FD部107的与电荷量相对应的电位经由作为源极跟随器电路的输出的选择晶体管110输出到垂直信号线VSL。
第一光电转换元件101的光接收表面比第二光电转换元件102的光接收表面宽。也就是说，在各实施例中，第一光电转换元件101具有大面积，第二光电转换元件102具有小面积。在这种情况下，当在相同照度和相同曝光时间的条件下执行摄像时，在第一光电转换元件101中产生的电荷多于在第二光电转换元件102中产生的电荷。因此，在由第一光电转换元件101产生的电荷传输到FD部107之前和之后的电压变化大于在由第二光电转换元件102产生的电荷传输到FD部107之前和之后的电压变化。这表明，将第一光电转换元件101和第二光电转换元件102进行比较，第一光电转换元件101具有比第二光电转换元件102更高的灵敏度。
另一方面，即使当高照度光入射并且产生超过第二光电转换元件102的饱和电荷量的电荷时，第二光电转换元件102也可以在电荷累积部111中累积所产生的超过饱和电荷量的电荷。因此，当对在第二光电转换元件102中产生的电荷执行电荷电压转换时，可以在将第二光电转换元件102中累积的电荷和电荷累积部111中累积的电荷相加之后执行电荷电压转换。
通过这种构造，与第一光电转换元件101相比，第二光电转换元件102可以在更宽的照度范围内拍摄具有灰度的图像，换句话说，拍摄具有更宽动态范围的图像。
两个图像，即，使用第一光电转换元件101拍摄的具有高灵敏度的图像和使用第二光电转换元件102拍摄的具有宽动态范围的图像在例如CMOS图像传感器10中所包括的图像信号处理电路或连接到CMOS图像传感器10外部的图像信号处理装置中通过将两个图像合成为一个图像的宽动态范围图像合成处理而合成为一个图像。
(1-3-2.平面布局示例)
接下来，将描述适用于各实施例的单位像素100的平面布局示例。
(1-3-2-1.第二表面的平面布局示例)
图4是图示了根据本实施例的单位像素的平面布局示例的示意图。图4图示了单位像素100是被称为背面照射型CMOS图像传感器的器件的情况。
在背面照射型CMOS图像传感器10中，形成有第一光电转换元件101和第二光电转换元件102的硅基板包括第一表面和与第一表面相对的第二表面，第一表面用作光到光电二极管的入射表面。图4图示了与单位像素100相关的硅基板的第二表面的平面布局，这是与单位像素100相关的有源区域、光电转换元件、像素晶体管、电荷累积部以及连接这些部件的配线的平面布局。
如图4所示，第一光电转换元件101、第一传输晶体管103、FD部107、第二传输晶体管104、节点112的一部分、复位晶体管108和通向电源VDD的连接部形成在连续的第一有源区域上。
另一方面，第二光电转换元件102、第四传输晶体管106、节点113、第三传输晶体管105和节点112的另一部分形成在与第一有源区域不同的连续的第二有源区域上。
此外，通向垂直信号线VSL的连接部、选择晶体管110、放大晶体管109和通向电源VDD的连接部形成在与第一有源区域和第二有源区域不同的连续的第三有源区域上。
此外，电荷累积部111形成在与第一有源区域至第三有源区域不同的第四有源区域(未图示)上。由于第四有源区域具有其中形成有作为电荷累积部111的下电极的杂质区域的构造，在第四有源区域上布置有介电膜，并且在介电膜上进一步布置有上电极，因此图4仅图示了上电极。形成有下电极的第四有源区域布置在上电极下方。
在图4中，FD部107和放大晶体管109的栅极电极通过布置在栅极电极上方的配线而彼此连接。形成在第一有源区域中的节点112的一部分和形成在第二有源区域中的节点112的另一部分也通过布置在各栅极电极上方的配线而彼此连接。此外，节点113和电荷累积部111的上电极也通过布置在各栅极电极和电荷累积部111的上电极上方的配线而彼此连接。
注意，图4中由虚线包围的区域对应于图3所示的单位像素100的一个区域。因此，通过将单位像素100布置成二维网格状图案(矩阵图案)，第一光电转换元件101将布置成二维网格状图案。第二光电转换元件102布置在第一光电转换元件101之间，以便布置成二维网格状图案。
(1-3-2-2.第一表面和第二表面的平面布局)
图5是图示了根据本实施例的单位像素的平面布局示例的示意图，并且是其中硅基板的第二表面上的平面布局与第一表面上的平面布局叠加的示意图。也就是说，除了图4所示的第二表面的平面布局之外，图5还图示了形成在第一表面上的光电转换元件和片上透镜的平面布局。注意，图5中由虚线包围的区域对应于图3所示的单位像素100的一个区域。
如图5所示，第一光电转换元件101和第二光电转换元件102位于第二表面和第一表面上的相同区域中。
用于收集入射到第一光电转换元件101上的光的第一片上透镜151以覆盖第一光电转换元件101的方式被布置。类似地，用于收集入射到第二光电转换元件102上的光的第二片上透镜152以覆盖第二光电转换元件102的方式被布置。
可以根据像素设计中的因素适当地设定第一片上透镜151和第二片上透镜152的尺寸，这些因素例如是第一表面上的所收集的入射到光电转换元件上的光的范围；第二表面上的光电转换元件、像素晶体管和电荷累积部的尺寸以及一个像素的所得尺寸；或在将像素布置成阵列的情况下的像素间距。
例如，过大的片上透镜将导致诸如摄像装置的分辨率降低和在第二表面上出现其中未布置单位像素的部件的无用区域等的缺点。另一方面，过小的片上透镜将导致诸如入射到光电转换元件上的光减少和由此导致的灵敏度降低等的缺点。因此，在重新平衡灵敏度和分辨率的同时，优选适当地设计第一表面上的片上透镜的尺寸和第二表面上的单位像素的各部件的尺寸。
图5图示了示例性情况，其中，作为像素设计的结果，使第一片上透镜151的直径等于像素间距，第一片上透镜151在垂直方向和水平方向上布置成二维网格状图案，并且以第二片上透镜152适配在第一片上透镜151之间的间隙的区域内的方式设计第二片上透镜152的直径。
在这种情况下，距离ab、距离ac、距离bc、半径r1和半径r2之间具有由以下公式(1)至(3)表示的关系，其中，距离ab是从某一第一像素中所包括的第一片上透镜151的中心a到与该第一像素相邻的第二像素中所包括的第一片上透镜151的中心b的距离，距离ac是从第一像素中所包括的第一片上透镜151的中心a到第三像素中所包括的第二片上透镜152的中心c的距离，距离bc是从第二像素中所包括的第一片上透镜151的中心b到第三像素中所包括的第二片上透镜152的中心c的距离，半径r1是各像素中所包括的第一片上透镜151的半径，并且半径r2是各像素中所包括的第二片上透镜152的半径。
距离ab＝r1×2(1)
根据公式(1)，距离ab是第一片上透镜151的半径r1的两倍，因此距离ab等于第一片上透镜151的直径。此外，根据公式(2)，距离ac和距离bc是相同的距离，并且是通过将距离ab乘以所获得的值除以2而计算出的值。也就是说，距离ac(距离bc)是通过将第一片上透镜151的半径r1乘以/>而获得的值。根据公式(3)，第二片上透镜152的半径r2可以从公式(1)和(2)中导出，并且等于或小于通过将半径r1乘以通过从/>中减去1所获得的值而计算出的值。
图6是图示了适用于各实施例的单位像素的平面布局示例的示意图，并且是通过从图5中提取在第一表面上的第一光电转换元件101、第二光电转换元件102、第一片上透镜151和第二片上透镜152的平面布局而获得的图。注意，图6中由虚线包围的区域对应于图3所示的单位像素100的一个区域。
类似于图5，图6图示了示例性情况，其中，作为像素设计的结果，使第一片上透镜151的直径等于像素间距，第一片上透镜151在垂直方向和水平方向上布置成二维网格状图案，并且以第二片上透镜152适配在第一片上透镜151之间的间隙的区域内的方式设计第二片上透镜152的直径。
图7是图示了适用于各实施例的单位像素的平面布局示例的示意图，并且是通过提取除了图6所示的在第一表面上的第一光电转换元件101、第二光电转换元件102、第一片上透镜151和第二片上透镜152之外还包括在单位像素100的第一表面上的设置在各像素之间的部分的平面布局而获得的图。
如图7所示，设置像素间遮光部181以防止光泄漏到相邻像素中。在某一像素的第一片上透镜151和与该像素相邻的像素的第一片上透镜151彼此最接近的部分中，像素间遮光部181朝向这两个片上透镜的内侧方向以相同的宽度布置。
此外，在第一片上透镜151和第二片上透镜152彼此最接近的部分中，像素间遮光部181朝向这两个片上透镜的内侧方向以相同的宽度布置。
(1-3-2-3.彩色滤光片的平面布局)
图8是图示了适用于各实施例的彩色滤光片阵列的平面布局示例的平面图，并且是通过除了图7所示的在第一表面上的第一光电转换元件101、第二光电转换元件102、第一片上透镜151、第二片上透镜152和像素间遮光部181的平面布局之外，还提取在单位像素100的第一表面上的设置在各像素中的第一彩色滤光片121R、121G1、121G2和121B以及第二彩色滤光片122R、122G1至122G3、122B1和122B2的平面布局而获得的图。在以下描述中，当不彼此区分第一彩色滤光片时，将其附图标记设为121。类似地，当不彼此区分第二彩色滤光片时，将其附图标记设为122。
第一彩色滤光片121是针对构成作为第一像素的大像素的第一光电转换元件101设置的彩色滤光片，并且例如布置在各像素中的第一片上透镜151和第一光电转换元件101之间。
第二彩色滤光片122是针对构成作为第二像素的小像素的第二光电转换元件102设置的彩色滤光片，并且例如布置在各像素中的第二片上透镜和第二光电转换元件102之间。
从图4至图8以及基于上述公式(1)至(3)的第一片上透镜151和第二片上透镜152的尺寸可以看出，大像素的光接收表面的面积大于小像素的光接收表面的面积。
这里，将描述用于大像素的彩色滤光片的平面布局。如图8所示，用于大像素的第一彩色滤光片121例如根据拜耳阵列的规则在第一表面上布置成阵列。因此，在作为拜耳阵列的重复单位的2×2像素的总共四个大像素中，透射绿色(G)波长分量的两个第一彩色滤光片121G1和121G2呈对角线布置，而透射蓝色(B)波长分量的第一彩色滤光片121B和透射红色(R)波长分量的第一彩色滤光片121R以与上述两个第一彩色滤光片相交的方式呈对角线布置。
用于大像素的彩色滤光片的平面布局可以是其他类型的阵列，不限于拜耳阵列。
基本上类似于针对大像素设置的第一彩色滤光片121，针对小像素设置的第二彩色滤光片122包括例如透射与拜耳阵列和其他彩色滤光片阵列相同的波长分量的彩色滤光片的组合。例如，在将拜耳阵列应用于第二彩色滤光片122的情况下，阵列的重复单位包括透射绿色(G)波长分量的两个第二彩色滤光片122G1和122G2、透射红色(R)波长分量的一个第二彩色滤光片122R和透射蓝色(B)波长分量的一个第二彩色滤光片122B。
(1-3-3.结构示例)
接下来，将描述适用于各实施例的单位像素的结构示例。图9是与单位像素100相关的横截面的示意图，并且示意性地重复图示了在一个像素中第一片上透镜151和第二片上透镜152彼此最接近的部分和在相邻的两个像素中某一像素的第二片上透镜152和与其相邻的像素的第一片上透镜151彼此最接近的部分。
在图9中，各单位像素包括第一光电转换元件101的光电转换单元(第一光电转换单元101-11、101-12和101-13)、第二光电转换元件102的光电转换单元(第二光电转换单元102-11、102-12和102-13)、分别布置在这些光电转换单元上的第一片上透镜151-11、151-12和151-13以及第二片上透镜152-11、152-12和152-13、布置在光电转换单元和片上透镜之间的彩色滤光片201-11、201-12和201-13、布置在光电转换单元和彩色滤光片之间的具有负固定电荷的膜(被称为钉扎膜231的膜)、层间绝缘膜232以及布置在第一光电转换单元101-11、101-12和101-13以及第二光电转换单元102-11、102-12和102-13周围的像素间遮光部181-1、181-2、181-3、181-4、181-5、181-6和181-7。
图9图示了其中在水平方向上从左侧起布置有R像素、G像素和B像素的示例。R像素是设置有透射红色(R)波长分量的彩色滤光片201-11的像素。G像素是设置有透射绿色(G)波长分量的彩色滤光片201-12的像素。此外，B像素是设置有透射蓝色(B)波长分量的彩色滤光片201-13的像素。
例如，将参照位于中央的G像素给出描述。在G像素中，其中布置有配线272的配线层271堆叠在支撑基板273上。在配线层271上，形成有作为第一光电转换元件101中的光电转换单元的第一光电转换单元101-12和作为第二光电转换元件102中的光电转换单元的第二光电转换单元102-12。
第一光电转换单元101-12和第二光电转换单元102-12中的各者是包括P阱区域241和形成在P阱区域241中的n型杂质区域的光电二极管。此外，在第一光电转换单元101-12和配线层271之间形成有P型钉扎区域233-12，而在第二光电转换单元102-12和配线层271之间形成有P型钉扎区域235-12。
在第一光电转换单元101-12和第二光电转换单元102-12之间，设置有像素间遮光部181-4以防止光从第一光电转换单元101-12泄漏到第二光电转换单元102-12并且防止光从第二光电转换单元102-12泄漏到第一光电转换单元101-12。
此外，在G像素和左侧相邻的像素(图9中的R像素)之间的部分处设置有像素间遮光部181-3以防止光从左侧相邻的R像素泄漏和光向左侧相邻的R像素泄漏。
类似地，在G像素和右侧相邻的像素(图9中的B像素)之间的部分处设置有像素间遮光部181-5以防止光从右侧相邻的B像素泄漏和光向右侧相邻的B像素泄漏。
(1-3-4.操作例)
接下来，将描述适用于各实施例的单位像素的操作例。
(在开始曝光时的操作例)
图10是图示了单位像素在开始曝光时的操作例的时序图。首先，将参照图10的时序图和上述图3的电路图来描述单位像素100在开始曝光时的操作例。例如，针对像素阵列单元11的各像素行或针对每多个像素行以预定扫描顺序执行该操作的处理。注意，图10图示了水平同步信号XHS以及驱动信号SEL、RST、FDG、TRG、TGS和FCG的时序图。
首先，在时刻t1，输入水平同步信号XHS以开始单位像素100的曝光处理。
接下来，在时刻t2，驱动信号RST和FDG导通以分别导通复位晶体管108和第二传输晶体管104。因此，FD部107的电位和节点112的电位彼此耦合，并且耦合区域的电位被复位为电源电压VDD的电平。
接下来，在时刻t3，驱动信号TRG导通以导通第一传输晶体管103。通过该操作，在第一光电转换元件101的光电转换单元中累积的电荷经由第一传输晶体管103传输到FD部107的电位和节点112的电位耦合的区域，并且第一光电转换元件101的光电转换单元复位。
在以下描述中，除非另有规定，否则将第一光电转换元件101的光电转换单元简称为第一光电转换元件101。类似地，将第二光电转换元件102的光电转换单元简单地描述为第二光电转换元件102。
接下来，在时刻t4，驱动信号TRG截止以截止第一传输晶体管103。因此，开始在第一光电转换元件101中累积电荷以开始曝光时段。
接下来，在时刻t5，驱动信号TGS和FCG导通以分别导通第四传输晶体管106和第三传输晶体管105。结果，节点113的电位、FD部107的电位和节点112的电位被耦合。此外，在第二光电转换元件102中累积的电荷经由第四传输晶体管106传输到耦合区域，并且第二光电转换元件102和节点113复位。
接下来，在时刻t6，驱动信号TGS截止以截止第四传输晶体管106。因此，开始在第二光电转换元件102中累积电荷。
接下来，在时刻t7，驱动信号FCG截止以截止第三传输晶体管105。通过该操作，节点113开始累积从第二光电转换元件102溢出并经由第四传输晶体管106的溢出路径传输的电荷。
接下来，在时刻t8，驱动信号RST和FDG截止以分别截止复位晶体管108和第二传输晶体管104。
随后，在时刻t9，输入水平同步信号XHS。
(在读出时的操作例)
接下来，将参照图11的时序图描述在读出单位像素100的像素信号时的第一操作例。例如，在从执行图10的处理经过预定时间之后在像素阵列单元11中针对各像素行或每多个像素行以预定扫描顺序执行该操作的处理。注意，图11图示了水平同步信号XHS以及驱动信号SEL、RST、FDG、TRG、TGS和FCG的时序图。
首先，在时刻t21，输入水平同步信号XHS，并且开始单位像素100的读出时段。
接下来，在时刻t22，驱动信号SEL、RST和FDG导通以分别导通选择晶体管110、复位晶体管108和第二传输晶体管104。因此，将单位像素100设定为选择状态。还将FD部107的电位和节点112的电位彼此耦合，并且将耦合区域的电位复位为电源电压VDD的电平。
接下来，在时刻t23，驱动信号RST截止以截止复位晶体管108。
接下来，在时刻t23和时刻t24之间的时刻ta，基于FD部107的电位和节点112的电位耦合的区域的电位的信号NH2经由放大晶体管109和选择晶体管110输出到垂直信号线VSL。信号NH2是基于FD部107的电位和节点112的电位耦合的区域在复位状态下的电位的信号。
注意，在下文中，也将信号NH2称为高灵敏度复位信号NH2。
接下来，在时刻t24，驱动信号FDG截止以截止第二传输晶体管104。因此，消除FD部107和节点112之间的电位耦合。
接下来，在时刻t24和时刻t25之间的时刻tb，基于FD部107的电位的信号NH1经由放大晶体管109和选择晶体管110输出到垂直信号线VSL。信号NH1是基于FD部107在复位状态下的电位的信号。
注意，在下文中，也将信号NH1称为高灵敏度复位信号NH1。
接下来，在时刻t25，驱动信号TRG导通，并且导通第一传输晶体管103。通过该操作，在曝光时段期间在第一光电转换元件101中产生和累积的电荷经由第一传输晶体管103传输到FD部107。
在时刻t25，开始像素信号的读出，并且曝光时段结束。
接下来，在时刻t26，驱动信号TRG截止以截止第一传输晶体管103。因此，停止从第一光电转换元件101到FD部107的电荷传输。
接下来，在时刻t26和时刻t27之间的时刻tc，基于FD部107的电位的信号SH1经由放大晶体管109和选择晶体管110输出到垂直信号线VSL。信号SH1是基于FD部107在如下状态下的电位的信号：在曝光时段期间在第一光电转换元件101中产生和累积的电荷在FD部107中累积。
注意，在下文中，也将信号SH1称为高灵敏度数据信号SH1。
接下来，在时刻t27，驱动信号FDG和TRG导通以导通第二传输晶体管104和第一传输晶体管103。通过该操作，FD部107的电位和节点112的电位耦合，并且从时刻t25到时刻t26未被传输而残留在第一光电转换元件101中的电荷经由第一传输晶体管103传输到耦合区域。注意，在读出高灵敏度数据信号SH1时，用于电荷电压转换的电容相对于待处理的电荷量较小，因此，电荷残留在第一光电转换元件101中不会造成问题。只要在读出高灵敏度数据信号SH2时能够传输残留在第一光电转换元件101中的电荷，就不会因第一光电转换元件101中的电荷而造成损坏。
接下来，在时刻t28，驱动信号TRG截止以截止第一传输晶体管103。因此，停止从第一光电转换元件101到FD部107的电位和节点112的电位耦合的区域的电荷传输。
接下来，在时刻t28和时刻t29之间的时刻td，基于通过耦合FD部107的电位和节点112的电位而获得的区域的电位的信号SH2经由放大晶体管109和选择晶体管110输出到垂直信号线VSL。信号SH2是基于耦合区域在如下状态下的电位的信号：在曝光时段期间在第一光电转换元件101中产生和累积的电荷在FD部107的电位和节点112的电位耦合的区域中累积。因此，在读出信号SH2时用于电荷电压转换的电容是FD部107和节点112的总和电容，并且大于在时刻tc读出高灵敏度数据信号SH1时的用于电荷电压转换的电容。
注意，在下文中，也将信号SH2称为高灵敏度数据信号SH2。
接下来，在时刻t29，驱动信号RST导通，并且导通复位晶体管108。通过该操作，FD部107的电位和节点112的电位耦合的区域的电位被复位为电源电压VDD的电平。
接下来，在时刻t30，驱动信号SEL截止以截止选择晶体管110。因此，将单位像素100设定为非选择状态。
接下来，在时刻t31，驱动信号RST截止，并且截止复位晶体管108。
接下来，在时刻t32，驱动信号SEL、TGS和FCG导通，并且导通选择晶体管110、第四传输晶体管106和第三传输晶体管105。因此，将单位像素100设定为选择状态。此外，节点113的电位、FD部107的电位和节点112的电位耦合，并且在第二光电转换元件102中累积的电荷传输到耦合区域。通过该操作，在曝光时段期间在第二光电转换元件102和节点113中累积的电荷在耦合区域中累积。
接下来，在时刻t33，驱动信号TGS截止，并且截止第四传输晶体管106。因此，停止从第二光电转换元件102的电荷传输。
接下来，在时刻t33和时刻t34之间的时刻te，基于节点113的电位、FD部107的电位和节点112的电位耦合的区域的电位的信号SL经由放大晶体管109和选择晶体管110输出到垂直信号线VSL。信号SL是基于耦合区域在如下状态下的电位的信号：在曝光时段期间在第二光电转换元件102中产生并在第二光电转换元件102和节点113中累积的电荷在节点113的电位、FD部107的电位和节点112的电位耦合的区域中累积。因此，在读出信号SL时用于电荷电压转换的电容是节点113、FD部107和节点112的总和电容。该电容大于在时刻tc读出高灵敏度数据信号SH1时和在时刻td读出高灵敏度数据信号SH2时的用于电荷电压转换的电容。
注意，也将信号SL称为低灵敏度数据信号SL。
接下来，在时刻t34，驱动信号RST导通以导通复位晶体管108。结果，节点113的电位、FD部107的电位和节点112的电位耦合的区域复位。
接下来，在时刻t35，驱动信号SEL和FCG截止以分别截止选择晶体管110和第三传输晶体管105。因此，将单位像素100设定为非选择状态。此外，节点113的电位与FD部107和节点112的电位分离。
接下来，在时刻t36，驱动信号RST截止以截止复位晶体管108。
接下来，在时刻t37，驱动信号SEL和FCG导通以分别导通选择晶体管110和第三传输晶体管105。因此，将单位像素100设定为选择状态。此外，节点113的电位与FD部107和节点112的电位耦合。
接下来，在时刻t37和时刻t38之间的时刻tf，基于节点113的电位、FD部107的电位和节点112的电位耦合的区域的电位的信号NL经由放大晶体管109和选择晶体管110输出到垂直信号线VSL。信号NL是基于节点113的电位、FD部107的电位和节点112的电位耦合的区域在复位状态下的电位的信号。
注意，也将信号NL称为低灵敏度复位信号NL。
接下来，在时刻t38，驱动信号SEL、FDG和FCG截止，以分别截止选择晶体管110、第二传输晶体管104和第三传输晶体管105。因此，将单位像素100设定为非选择状态。此外，消除节点113、FD部107和节点112之间的电位耦合。
接下来，在时刻t39，输入水平同步信号XHS，并且结束单位像素100的像素信号的读出时段。
[2.第一实施例]
接下来，将描述本发明的第一实施例。第一实施例涉及作为上述摄像元件的CMOS图像传感器10，并且涉及累积电荷的累积部在单位像素100中的布置，特别是涉及节点113在包括第二光电转换元件102的像素中的布置，节点113是将在第二光电转换元件102中产生的电荷累积的浮动扩散层。在下文中，也将节点113称为累积部。
此外，与包括第二光电转换元件102的小像素相比，包括第一光电转换元件101的大像素的光接收表面的面积更大，因此例如对入射光的灵敏度更高。因此，除非另有规定，否则在单位像素100内，将大像素描述为高灵敏度像素，将小像素描述为低灵敏度像素。
在FD累积型像素结构中，光或电子直接进入FD部会导致串扰和寄生光灵敏度(PLS)的显著劣化。特别是在出于支持高动态范围的目的而将具有不同灵敏度的像素组合的像素结构中使用FD累积型低灵敏度像素的情况下，光从高灵敏度像素直接入射到低灵敏度像素的FD部可能导致特性的显著劣化。
例如，在专利文献2中，通过将MOS电容连接到低灵敏度像素来形成FD累积型像素结构。然而，由于专利文献2中没有给出关于与FD部相关的位置的描述，因此认为难以避免如上所述的特性劣化。
通过在单位像素100中将累积部布置在适当位置处，第一实施例可以抑制由于已经入射到高灵敏度像素上的光入射到低灵敏度像素而导致的特性劣化。
图12A、图12B和图12C是像素示例的平面图，并且示意性地图示了累积部的布置位置。图12A和图12B是图示了根据第一实施例的累积部的适当布置的示例的图。相比之下，图12C是示意性地图示了累积部布置在不当位置处的示例的平面图。图12A至图12C及后续类似的平面图是从像素入射表面的相反侧(例如，图9中的配线层271侧)观察的示意图。在图12A至图12C中，将附图中的垂直方向定义为像素阵列单元11的列方向，并且将水平方向定义为像素阵列单元11的行方向。
注意，这些附图省略了图9所示的各种颜色的第一彩色滤光片121和第二彩色滤光片122以及累积部以外的构造，并且根据需要包括对应于像素间遮光部181的构造。将第一彩色滤光片121和第二彩色滤光片122简单地描述为彩色滤光片。
在图12A至图12C中，高灵敏度像素300a和低灵敏度像素301a构成一个单位像素，设置有透射相同波长分量(例如绿色)的彩色滤光片，并且彼此相邻布置。累积部302a对应于图3和图4中的节点113，并且与低灵敏度像素301a相对应地设置。类似地，彼此相邻布置的高灵敏度像素300c和低灵敏度像素301c的组以及高灵敏度像素300d和低灵敏度像素301d的组分别构成一个单位像素，各组设置有绿色的彩色滤光片。此外，累积部302c和302d分别与单位像素的低灵敏度像素301c和301d相对应地设置。此外，高灵敏度像素300b和低灵敏度像素301b构成一个单位像素，设置有透射相同波长分量(例如红色)的彩色滤光片，并且彼此相邻布置。累积部302b与低灵敏度像素301b相对应地设置。
包括高灵敏度像素300b和低灵敏度像素301b的单位像素与包括高灵敏度像素300a和低灵敏度像素301a的单位像素在列方向上相邻布置。此时，在各单位像素中，高灵敏度像素300a的一边和高灵敏度像素300b的一边在边界310处彼此接触，同时低灵敏度像素301a的一边和高灵敏度像素300b的另一边彼此接触。
相对于包括高灵敏度像素300a和低灵敏度像素301a的单位像素，在连接高灵敏度像素300a的中心和低灵敏度像素301a的中心的线的方向上相邻地布置包括高灵敏度像素300c和低灵敏度像素301c的单位像素以及包括高灵敏度像素300d和低灵敏度像素301d的单位像素。
在作为累积部的适当的第一布置示例的图12A中，与低灵敏度像素301a相对应的累积部302a布置在与边界310相对应的位置处，在该边界310处高灵敏度像素300a和高灵敏度像素300b在列方向上彼此接触。例如，作为与边界310相对应的位置，累积部302a布置在跨越边界310的位置处。类似地，其他累积部302b、302c和302d布置在分别包括对应的低灵敏度像素301b、301c和301d的单位像素的高灵敏度像素300b、300c和300d和在列方向上与高灵敏度像素300b、300c和300d相邻的高灵敏度像素之间的边界处。
在以下描述中，当不需要区分高灵敏度像素300a至300d时，将高灵敏度像素300a至300d中的各者适当地描述为高灵敏度像素300。此外，在不需要区分低灵敏度像素301a至301d的情况下，将低灵敏度像素301a至301d中的各者适当地描述为低灵敏度像素301。类似地，当不需要区分累积部302a至302d时，将累积部302a至302d中的各者适当地描述为累积部302。
在作为累积部的适当的第二布置示例的图12B中，包括高灵敏度像素300c和低灵敏度像素301c的单位像素与包括高灵敏度像素300b和低灵敏度像素301b的单位像素在行方向上相邻。在图12B的示例中，与低灵敏度像素301b相对应的累积部302b布置在与边界311相对应的位置处，在该边界311处高灵敏度像素300b和高灵敏度像素300c在行方向上彼此接触。类似地，其他累积部302a、302c和302d布置在分别包括对应的低灵敏度像素301a、301c和301d的单位像素的高灵敏度像素300a、300c和300d和在行方向上与高灵敏度像素300a、300c和300d相邻的高灵敏度像素之间的边界处。
相比之下，根据作为累积部的不当布置示例的图12C，例如，累积部302a布置在与边界312相对应的位置处，在该边界312处高灵敏度像素300a和低灵敏度像素301a彼此接触。类似地，其他累积部302b、302c和302d分别布置在对应的低灵敏度像素301b、301c和301d与对应的高灵敏度像素300b、300c和300d彼此接触的边界处。
这里，连接高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的方向是从高灵敏度像素到低灵敏度像素的第二光电转换元件102的入射光泄漏(串扰)最多的方向。此外，在低灵敏度像素301的累积部302沿着连接高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的方向布置的情况下，从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的累积部302的串扰最多。在图12C的示例中，从高灵敏度像素到低灵敏度像素的第二光电转换元件102的串扰最多的方向与从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的累积部302的串扰最多的方向对齐。
相比之下，在图12A和图12B的示例中，从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的第二光电转换元件102的串扰等同于图12C的示例中的串扰。然而，在图12A和图12B的示例中，低灵敏度像素301的累积部302的布置位置不在从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的累积部302的串扰最差的方向上。因此，与图12C的布置相比，图12A和图12B中的布置在从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的累积部302的串扰方面是有利的。
在下文中，将“从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的第二光电转换元件102的串扰”适当地描述为“从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的串扰”。
图13是示意性地图示了根据第一实施例的在累积部302布置在适当位置处的情况下的像素的示例的结构的横截面图。图13对应于上述图12A。图13中的右图图示了图12A的布置中的A-A’横截面和B-B’横截面的位置。
图13中的左图是图示了A-A’横截面的图，该A-A’横截面是在图13中的右图的构造中沿着连接像素单元中的高灵敏度像素的中心和低灵敏度像素的中心的线截取的横截面。此外，图13中的中央图是图示了B-B’横截面的图，该B-B’横截面是在图13中的右图的构造中沿着连接在列方向上对齐的高灵敏度像素的中心的线截取的横截面。
如图13中沿着线A-A’和线B-B’截取的横截面图所示，配线层271(参照图9)堆叠在支撑基板(未图示)上，并且包括P阱区域241(参照图9)的半导体层330进一步堆叠在配线层271上。在半导体层330的入射表面侧设置有彩色滤光片320，并且在彩色滤光片320的入射表面侧设置有片上透镜322。
如沿着线A-A’截取的横截面图所示，在高灵敏度像素300a与低灵敏度像素301a之间和高灵敏度像素300a与低灵敏度像素301d之间的边界312处，设置有与上述像素间遮光部181相对应的沟槽遮光部303，作为在层方向上向下挖掘的部分。类似地，如沿着线B-B’截取的横截面图所示，在高灵敏度像素300a和高灵敏度像素300b之间的边界310处，设置有沟槽遮光部303作为在层方向上向下挖掘的部分。
这里，在低灵敏度像素301a的区域中布置与低灵敏度像素301a相对应的累积部302a在面积限制方面将是困难的。因此，累积部302a的布置位置是重点。在第一实施例中，累积部302a布置在像素之间的边界处。由于沟槽遮光部303设置在边界处，因此可以抑制从相邻像素到累积部302a的直接光入射(由图中的路径S表示)和晕染(blooming)。
注意，同样在上述的图12B中，累积部302布置在与高灵敏度像素之间的边界相对应的部分中。因此，类似于图13中的中央图的示例，可以通过设置在边界处的沟槽遮光部303来抑制从相邻像素到累积部的直接光入射和晕染。
图14是示意性地图示了在累积部302布置在不当位置处的情况下的像素的示例的结构的横截面图。图14对应于上述图12C。图14中的右图图示了图12C的布置中的A-A’横截面和B-B’横截面的位置。
在该示例中，例如，累积部302a布置在高灵敏度像素300a和低灵敏度像素301a之间的边界312处。这里，如上所述，由于难以将累积部302a布置在低灵敏度像素301a的区域中，因此例如，累积部302a实际上布置得更靠近高灵敏度像素300a侧。因此，当从高灵敏度像素300a侧观察时，累积部302a布置在设置于边界312处的沟槽遮光部303的前侧。因此，该布置可能会使来自高灵敏度像素300a的光直接入射到累积部302a上(由图中的路径T表示)，并且可能发生晕染。
注意，根据布局，也可以想到，类似于图13中的中央图，累积部302a可以布置在与作为高灵敏度像素300a和低灵敏度像素301a之间的边界的边界312相对应的位置处。在这种情况下，即使将累积部302a布置在边界312中，也可以抑制从相邻像素到累积部302a的直接光入射和晕染的发生。
注意，同样在这种情况下，如参照图12A和图12B所述，通过不是在连接高灵敏度像素300a和低灵敏度像素301a的线的方向上而是在高灵敏度像素300a和与该高灵敏度像素300a相邻的其他高灵敏度像素之间的边界处布置累积部302a，可以获得更高的效果。如上所述，该效果是因为从高灵敏度像素300a到低灵敏度像素301a的第二光电转换元件102的串扰最差的方向与从高灵敏度像素300a到低灵敏度像素301a的累积部302a的串扰最差的方向之间未对齐。
(2-1.第一变形例)
接下来，将描述第一实施例的第一变形例。第一实施例的第一变形例是如下示例：其中，累积部302布置在与相对于单位像素布置成矩阵阵列的像素阵列单元11的视角方向相对应的位置处。注意，当像素阵列单元11安装在摄像装置等上时，主透镜在光轴与像素阵列单元11的中心对齐的情况下布置在入射表面侧。
图15A是图示了像素阵列单元11相对于行方向的视角比相对于列方向的视角宽的情况的示例的图。也就是说，图15A所示的像素阵列单元11在行方向上具有长边。在图15A中，在像素阵列单元11中，在行方向上的边是长边，因此在像素阵列单元11的端部处的入射角θH大于在列方向上的端部处的入射角θV。因此，与列方向相比，入射光对相邻像素的串扰在行方向上将更加不利。
图15B是图示了根据第一实施例的第一变形例的图15A所示的累积部302相对于像素阵列单元11的布置的示例的图。尽管图15B是与上述的图12A相同的图示，但是这里重复地使用该图作为参照。在这种情况下，如上所述，与列方向相比，入射光对相邻像素的串扰在行方向上更加不利，因此，低灵敏度像素301的累积部302布置在沿着列方向相邻布置的高灵敏度像素300的边界处。在图15B的示例中，低灵敏度像素301b、301a、…的累积部302b、302a、…针对与沿着列方向顺序地相邻的各高灵敏度像素300b、300a、…接触的各边界310布置。
以这种方式，当相对于像素阵列单元11的行方向上的视角大于列方向上的视角时，低灵敏度像素301的累积部302布置在沿着列方向顺序地相邻的高灵敏度像素300的各边界310处。换句话说，各边界310在像素阵列单元11的长边方向上延伸，并且累积部302沿着像素阵列单元11的长边方向布置在边界310处。通过这种布置，与在沿着行方向顺序地相邻的各高灵敏度像素300的各边界311处布置累积部302的情况相比，入射光相对于各累积部302的入射角θV可以设定为相对于入射角θH相对较低的角度。
图16A是图示了在像素阵列单元11相对于列方向的视角比相对于行方向的视角宽的情况下的示例的视图。也就是说，图16A所示的像素阵列单元11在列方向上具有长边。在图16A中，在像素阵列单元11中，在列方向上的边是长边，并且来自在像素阵列单元11端部处的主透镜的入射光的入射角θ的特征在于：在列方向上的端部处的入射角θV大于在行方向上的端部处的入射角θH。因此，与行方向相比，入射光对相邻像素的串扰在列方向上更加不利。
图16B是图示了根据第一实施例的第一变形例的在图16A所示的相对于像素阵列单元11的视角在列方向上较宽的情况下的累积部302的布置示例的图。尽管图16B是与上述的图12B相同的图示，但是这里重复地使用该图作为参照。在这种情况下，如上所述，与行方向相比，入射光对相邻像素的串扰在列方向上更加不利，因此，低灵敏度像素301的累积部302布置在沿着行方向相邻布置的高灵敏度像素300的边界处。在图16B的示例中，低灵敏度像素301的累积部302针对与沿着行方向顺序地相邻的各高灵敏度像素300接触的各边界311布置。在这种情况下，边界311也在像素阵列单元11的长边方向上延伸，并且累积部302沿着像素阵列单元11的长边方向布置在边界311处。
同样在这种情况下，类似于上述的图15A和图15B的情况，低灵敏度像素301的累积部302布置在沿着行方向顺序地相邻的高灵敏度像素300的各边界311处。因此，与在沿着列方向顺序地相邻的各高灵敏度像素300的各边界310处布置累积部302的情况相比，入射光相对于各累积部302的入射角θH可以设定为相对于入射角θV相对较低的角度。因此，可以抑制来自高灵敏度像素300的对低灵敏度像素301的累积部302的串扰。
(2-2.第二变形例)
接下来，将描述第一实施例的第二变形例。第一实施例的第二变形例是与沟槽遮光部303的布置相关的示例。图17A是示意性地图示了根据第一实施例的第二变形例的沟槽遮光部303的第一布置示例的平面图。图17B是示意性地图示了根据第一实施例的第二变形例的沟槽遮光部303的第二布置示例的平面图。如上所述，图17A和图17B是当从图9中的配线层271侧观察时的平面图。
各低灵敏度像素301的累积部302布置在一个高灵敏度像素300和与该高灵敏度像素300相邻的其他高灵敏度像素300之间的边界310处。期望在布置有累积部302的边界310处设置沟槽遮光部303。在图17A所示的第一示例中，沟槽遮光部303在各高灵敏度像素300和各低灵敏度像素301周围无间隙地设置。
本发明不限于此，并且如作为第二示例的图17B所示，通过将沟槽遮光部303仅设置在至少高灵敏度像素300的布置有累积部302的边(即，边界310)处，也可以抑制从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的累积部302的串扰等。
以这种方式，在第一实施例及其变形例中，低灵敏度像素301的累积部302布置在单位像素之间的边界处，使得可以抑制入射光从高灵敏度像素300泄漏到累积部302。因此，可以抑制从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的累积部302的串扰和由此导致的晕染，从而提高视角内的颜色特性。
[3.第二实施例]
接下来，将描述本发明的第二实施例。第二实施例涉及像素间遮光部181(参照图7至图9)，其被设置用于在作为上述摄像元件的CMOS图像传感器10中防止光泄漏到相邻像素。
例如，专利文献1公开了一种具有像素单元的像素结构，该像素单元包括具有不同面积的高灵敏度像素和低灵敏度像素。在该像素结构中，由于高灵敏度像素和低灵敏度像素的灵敏度差异很大，因此可能发生从高灵敏度像素到低灵敏度像素的串扰。作为针对该串扰的对策，专利文献1公开了在低灵敏度像素侧增大像素间遮光宽度的示例。然而，在这种情况下，低灵敏度像素的灵敏度将显著降低，因此需要执行包括与高灵敏度像素的灵敏度比的设计。此外，低灵敏度像素对倾斜入射光的特性劣化和低灵敏度像素中的灵敏度降低可能导致来自高灵敏度像素的串扰率增加的问题。
在本发明的第二实施例中，将布置在相邻的两个像素之间的像素间遮光部的宽度设定为根据这两个像素之间的灵敏度差的宽度。
图18A和图18B是图示了根据第二实施例的像素间遮光部的布置的示意图。图18A是像素的平面图，图18B是图示了图18A中的A-A’横截面和B-B’横截面的视图。注意，图18A是从像素的入射表面的相反侧(例如，从图9中的配线层271侧)观察的示意图。在图18A中，包括高灵敏度像素300a和低灵敏度像素301a的单位像素以及包括高灵敏度像素300b和低灵敏度像素301b的单位像素在行方向上彼此相邻布置。
在图18A中，针对各高灵敏度像素300和各低灵敏度像素301设置构成像素间遮光部的像素间遮光膜321。像素间遮光膜321的适用材料的示例包括钨、钛、氮化钛、SiO2和树脂。
在像素间遮光膜321中，与高灵敏度像素300和低灵敏度像素301相对应地分别设置开口361和362。照射到各高灵敏度像素300和各低灵敏度像素301的光分别从开口361和362入射到各高灵敏度像素300和各低灵敏度像素301中所包括的第一光电转换元件101和第二光电转换元件102上。
此外，在图18A的示例中，在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的各个像素之间设置沟槽遮光部303。更具体地，在高灵敏度像素300之间的边界311处设置沟槽遮光部303bg，而在各低灵敏度像素301周围设置沟槽遮光部303sml。如图18B的沿着线A-A’截取的横截面图所示，沟槽遮光部303bg是通过将特定材料嵌入到从高灵敏度像素300之间的边界311的位置沿着层方向向下挖掘的凹槽中而形成的。嵌入到沟槽遮光部303中的适用材料的示例包括SiO2、钨、铝、钛、氮化钛、镁钛合金、镁镍合金和氧化钽。
在第二实施例中，在相邻的两个像素之间的灵敏度差较大的边界处的像素间遮光膜321的宽度大于在其他像素之间的边界处的像素间遮光膜321的宽度。也就是说，高灵敏度像素300之间和低灵敏度像素301之间的像素间灵敏度差较小。相比之下，与高灵敏度像素300之间和低灵敏度像素301之间的像素间灵敏度差相比，高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的像素间灵敏度差较大。因此，在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的边界312处的像素间遮光膜321的宽度大于在高灵敏度像素300之间的边界311(在图18A的像素布置中，低灵敏度像素301彼此不接触。)处的像素间遮光膜321的宽度。
将参照图18A给出更具体的描述。参照图18A，将考虑在行方向上相邻的高灵敏度像素300a和300b以及与高灵敏度像素300a和300b两者接触的低灵敏度像素301a。
在像素间遮光膜321的设置在高灵敏度像素300a和高灵敏度像素300b之间的部分中，将在最窄宽度位置处从像素间边界311到高灵敏度像素300a(具体地，其开口361)的宽度定义为宽度W1。在图18A的示例中，由于高灵敏度像素300a的开口361相对于边界311倾斜地布置，因此最窄宽度位置是开口361的边界311侧的角部。类似地，将在最窄宽度位置处从像素间边界311到高灵敏度像素300b(具体地，其开口361)的宽度定义为宽度W2。
像素间边界可以被设定为在没有光瞳校正的状态下针对在像素阵列单元11的中央部分的像素设置的沟槽遮光部303的中心线。
此外，在像素间遮光膜321的设置在高灵敏度像素300b和与该高灵敏度像素300b的一边接触的低灵敏度像素301a之间的部分中，将在宽度最窄的位置处从作为基点的像素间边界312到高灵敏度像素300b(具体地，其开口361)的宽度定义为宽度W3。在图18A的示例中，高灵敏度像素300b的在与低灵敏度像素301a接触的一侧的开口361的边和低灵敏度像素301a的在与高灵敏度像素300b接触的一侧的开口362的边彼此平行地布置。因此，宽度最窄的位置是低灵敏度像素301a的在与高灵敏度像素300b接触的一侧的开口362的边的范围。类似地，将在该部分中宽度最窄的位置处从作为基点的像素间边界312到低灵敏度像素301a(具体地，其开口362)的宽度定义为宽度W4。
在这种情况下，关于宽度W1至W4，以满足以下公式(1)的方式形成像素间遮光膜321。
W3+W4>W1+W2 (1)
此外，在第一实施例中，关于上述的宽度W1和宽度W2以及宽度W3和宽度W4，以满足以下公式(2)和(3)的条件的方式形成像素间遮光膜321。公式(2)的条件在第二实施例中不是必需的。此外，可以想到，宽度W4例如是在不应用第二实施例的情况下的宽度。
W1＝W2 (2)
W3>W4 (3)
公式(3)表明，像素间遮光膜321在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间设置成更靠近高灵敏度像素300。因此，在不损害低灵敏度像素301的开口362的面积的情况下，可以使高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的像素间遮光膜321的宽度大于高灵敏度像素300之间的像素间遮光膜321的宽度。
结果，在低灵敏度像素301中，可以在针对具有已知结构的低灵敏度像素抑制灵敏度降低和斜入射灵敏度降低并且抑制高灵敏度像素300的灵敏度降低的同时，抑制从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的串扰。
(3-1.第一变形例)
接下来，将描述第二实施例的第一变形例。在上述第二实施例中，沟槽遮光部303设置在像素之间的边界处。相比之下，第二实施例的第一变形例是在像素之间的边界处不设置沟槽遮光部303的示例。
图19A和图19B是图示了根据第二实施例的第一变形例的像素间遮光部的布置的示意图。图19A和图19B是分别对应于上述图18A和图18B的视图。图19A是像素的平面图，图19B是图示了图19A中的A-A’横截面和B-B’横截面的横截面图。
如图19A和图19B所示，在高灵敏度像素300之间或高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间未设置沟槽遮光部303。另一方向，将设置在高灵敏度像素300之间的像素间遮光膜321的分别从边界311起的在高灵敏度像素300a和300b的各侧的宽度W1和W2以及设置在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的像素间遮光膜321的从边界312起的在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的各侧的宽度W3和W4设定为满足上述公式(1)至(3)的条件。
即使在如第二实施例的第一变形例中那样在像素之间的边界处未设置沟槽遮光部303的情况下，通过以满足上述公式(1)至(3)的条件的方式形成像素间遮光膜321，仍然可以获得与上述第二实施例的效果等同的效果。
顺便提及地，在第二实施例的第一变形例中，可以将像素之间的边界定义为注入到硅基板中的杂质浓度的周期性图案的边界。
(3-2.第二变形例)
接下来，将描述第二实施例的第二变形例。在上述的第二实施例及其第一变形例中，像素以包括高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的像素为单位布置。然而，适用于第二实施例的像素布置不限于此单位。第二实施例的第二变形例是将第二实施例应用于像素的RCCC阵列的示例。
RCCC阵列具有如下构造：该构造包括例如以2像素×2像素布置的四个像素，在这四个像素中，在一个像素中布置红色的彩色滤光片，在其他三个像素中布置无色(透明)的彩色滤光片。作为示例，在将RCCC阵列应用于车载摄像装置的情况下，例如，能够实现在较低照度下进行摄像，并且有助于识别车辆的前照灯和尾灯。
图20是图示了使用适用于第二实施例的第二变形例的RCCC阵列的像素阵列的示例的示意图。在图20的示例中，以2×2像素的阵列布置的像素3000至3003构成一个像素组，并且像素组在像素阵列中布置成矩阵阵列。在像素组中所包括的各像素3000之中，像素3000设置有选择性地透射红色波长分量的光的滤光片，而像素3001至3003设置有无色滤光片，即透射整个可见光区域的光的滤光片。
这里，由于红色波长分量以外的波长分量的光被彩色滤光片衰减，因此与像素3001至3003相比，像素3000具有低灵敏度。因此，像素3001至3003对应于上述高灵敏度像素300，并且像素3000对应于低灵敏度像素301。此外，在像素组的区域中，具体在像素3000至3003中各者的开口以外的区域中，设置有像素间遮光膜3010。在这种构造的情况下，存在入射光从与像素3000相邻的像素3001和3002泄漏到像素3000的可能性。
这里，通过定义在行方向上将像素组区域平分为两个的边界3020和在列方向上将像素组区域平分为两个的边界3021，获得划分后的各区域作为像素区域。在图20的示例中，像素3000和3003分别布置在该像素区域的中央处。此外，像素3001以长边在列方向上延伸的方式布置在像素区域的中央处，而像素3002以长边在行方向上延伸的方式布置在像素区域的中央处。
在该布置中，在像素间遮光膜3010的设置在像素3000和像素3001之间的部分中，像素3000的开口的右端和边界3020之间的宽度对应于上述宽度W4，而像素3001的开口的左端和边界3020之间的宽度对应于上述宽度W3。类似地，像素3000的开口的下端和边界3021之间的宽度对应于上述宽度W4，而像素3002的开口的上端和边界3021之间的宽度对应于上述宽度W3。
同样在这种情况下，通过设定宽度W3和W4以满足上述公式(3)的条件，可以抑制作为低灵敏度像素的像素3000的灵敏度降低和斜入射灵敏度降低，抑制作为高灵敏度像素的像素3001和3002的灵敏度降低，并且抑制从像素3001和3002到像素3000的串扰。
[4.第三实施例]
将描述本发明的第三实施例。第三实施例涉及在作为上述摄像元件的CMOS图像传感器10中的沟槽遮光部303的构造。
这里是使用由一对高灵敏度像素和低灵敏度像素形成的单位像素的像素结构的示例性情况，在该像素结构中，用于抑制串扰的沟槽遮光部没有任何间隙地布置在低灵敏度像素周围和高灵敏度像素之间。在这种情况下，该构造使将高灵敏度像素之间的沟槽遮光部和低灵敏度像素周围的沟槽遮光部连接的连接部分的宽度增大，从而由于微负载效应而导致连接部分处的沟槽遮光部的深度局部增大。
另一方面，众所周知，如果加深沟槽遮光部，则将会由于在底层的FD耗尽层区域上重叠沟槽遮光部或因向下挖掘造成的损害累积的原因而使暗时间特性劣化，从而导致沟槽遮光部的深度受到该深度的限制。
如上所述，在无间隙地布置沟槽遮光部的构造中，沟槽遮光部的深度不是在最期望抑制串扰的高灵敏度像素和低灵敏度像素之间的部分处而是在像素间遮光部之间的连接部分处最大化，从而导致无法进行有效遮光。例如，尽管专利文献3将嵌入有绝缘膜的元件隔离部描述为对应于沟槽遮光部的部分，但是关于元件隔离部的布局的描述仅包括该部分布置成网格状形状以便包围像素这一点，而没有关于针对微负载效应等的对策的描述。
图21是图示了根据第三实施例的沟槽遮光部303的构造例的示意图。图21是像素的平面图。注意，图21是当从像素的入射表面的相反侧(例如，图9中的配线层271侧)观察时的示意图。
在图21中，图中的水平方向定义为行方向，垂直方向定义为列方向，单位像素，即包括高灵敏度像素300a和低灵敏度像素301a的单位像素、包括高灵敏度像素300b和低灵敏度像素301b的单位像素、包括高灵敏度像素300d和低灵敏度像素301d的单位像素以及包括高灵敏度像素300b和低灵敏度像素301b的单位像素在行方向上彼此相邻布置。此外，包括高灵敏度像素300d和低灵敏度像素301d的单位像素在列方向上与包括高灵敏度像素300b和低灵敏度像素301b的单位像素相邻布置。
在图21中，出于说明目的，将重点描述高灵敏度像素300a和300b以及低灵敏度像素301a。在低灵敏度像素301a的周围，无间隙地布置，换句话说，连续地布置沟槽遮光部303sml。另一方面，在高灵敏度像素300a和在行方向上与该高灵敏度像素300a相邻的高灵敏度像素300b之间设置沟槽遮光部303bg。此时，沟槽遮光部303bg和沟槽遮光部303sml以间隙Gp彼此间隔地布置而非彼此连接。
根据该布置，在沟槽遮光部303bg和沟槽遮光部303sml之间不存在连接部分。因此，可以避免由于微负载效应而使沟槽遮光部303bg的线宽局部增大并且形成深度局部增大的部分的情况。因此，可以使沟槽遮光部303bg的深度整体上一致，从而实现更高的遮光效果。
注意，只要间隙Gp是在沟槽遮光部303bg和沟槽遮光部303sml之间断开的间隔，则间隙Gp的间隔就没有特别限制。
在以下描述中，当不需要特别区分沟槽遮光部303bg和沟槽遮光部303sml时，将沟槽遮光部303bg和沟槽遮光部303sml适当地统称为沟槽遮光部303。
将参照图22和图23的横截面图给出更具体的描述。注意，如图22的右上角所示，图22和图23图示了与图21所示的布置等同的像素布置中的A-A’横截面、B-B’横截面和C-C’横截面。
这里，横截面A-A’是沿着连接低灵敏度像素301a和301d的中央部分的线的横截面。横截面B-B’是沿着在行方向上连接高灵敏度像素300a和300b的中央部分的线的横截面。此外，横截面C-C’是沿着穿过与低灵敏度像素301d的紧邻部分而在行方向上连接高灵敏度像素300a和300b的线的横截面。
图22是示意性地图示了在未应用第三实施例的情况下的像素的示例的结构的横截面图。在图22中，C-C’横截面中所示的沟槽遮光部303bg连接到布置在低灵敏度像素301d周围的沟槽遮光部303sml，因此由于微负载效应而形成得较深。其他沟槽遮光部303bg和303sml的深度受到该沟槽遮光部303bg的深度的限制，并且形成得比该沟槽遮光部303bg的深度浅(参照A-A’横截面和B-B’横截面)。因此，例如，如A-A’横截面的图所示，存在倾斜入射到高灵敏度像素300b上的光从浅沟槽遮光部303sml下方泄漏到相邻低灵敏度像素301d的可能性(参照路径U1)。类似地，如B-B’横截面的图所示，存在倾斜入射到高灵敏度像素300a上的光从浅沟槽遮光部303bg下方泄漏到相邻高灵敏度像素300b的可能性(参照路径U2)。
图23是示意性地图示了在应用第三实施例的情况下的像素的示例的结构的横截面图。在这种情况下，在布置于低灵敏度像素301周围的沟槽遮光部303sml和布置在高灵敏度像素300之间的沟槽遮光部303bg之间设置间隙Gp，从而使沟槽遮光部303sml和沟槽遮光部303bg彼此断开。因此，如A-A’横截面、B-B’横截面和C-C’横截面所示，各沟槽遮光部303bg和各沟槽遮光部303sml可以形成至基本上一致的深度。因此，可以将各沟槽遮光部303bg和各沟槽遮光部303sml形成至期望的深度，例如，具有更高遮光效果且对暗时间特性的影响更小的深度。
在图23的示例中，如A-A’横截面的图所示，抑制了从高灵敏度像素300b到低灵敏度像素301d的入射光泄漏(参照路径V1)。此外，如B-B’横截面的图所示，抑制了高灵敏度像素300a和300b之间的入射光泄漏(参照路径V2)。此外，如C-C’横截面的图所示，即使在低灵敏度像素301周围的与沟槽遮光部303sml紧邻的位置处，也抑制了高灵敏度像素300a和300b之间的入射光泄漏。
注意，入射到高灵敏度像素300上的光例如由设置在高灵敏度像素300中的片上透镜322收集到中央部分，因此，在沟槽遮光部303bg和沟槽遮光部303sml之间设置空隙Gp将具有较小的影响。
以这种方式，根据第三实施例，在使用具有期望深度的沟槽遮光部303sml而没有间隙地包围低灵敏度像素301之间的具有较大串扰影响的部分的同时，也可以在高灵敏度像素300之间形成有效的沟槽遮光部303bg。因此，可以抑制从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的串扰，并且抑制高灵敏度像素300之间的串扰。
(4-1.第一变形例)
接下来，将描述第三实施例的第一变形例。图24是图示了根据第三实施例的第一变形例的沟槽遮光部303的构造例的示意图。图24是从像素的入射表面的相反侧(例如，图9中的配线层271侧)观察的平面图。由于各高灵敏度像素300和各低灵敏度像素301的布置与上述图21所示的布置相同，因此这里将省略其描述。
在图24中，类似于上述图21，设置在高灵敏度像素300之间的沟槽遮光部303bg布置成与设置在低灵敏度像素301周围的沟槽遮光部303sml隔开空隙Gp。
此外，在第三实施例的第一变形例中，布置在各低灵敏度像素301周围的沟槽遮光部303sml的宽度W5形成为比布置在高灵敏度像素300之间的沟槽遮光部303bg的宽度厚。也就是说，在第三实施例的第一变形例中，在光刻阶段，预先将最需要抑制串扰的高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的沟槽遮光部303sml的宽度W5形成得较厚。因此，可以有意地将沟槽遮光部303sml的深度形成得较深。
作为示例，虽然加深高灵敏度像素300之间的沟槽遮光部303bg会由于与布置在配线层271上方的浮动扩散层(例如，图12A等所示的累积部302)的位置的关系而使暗时间特性劣化，但是在某些情况下，加深高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的沟槽遮光部303sml不会使暗时间特性劣化。在这种情况下，可以增大布置在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的沟槽遮光部303sml的深度，而不会受到布置在高灵敏度像素300之间的沟槽遮光部303bg的深度的限制。因此，可以有效地抑制从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的串扰。
(4-2.第二变形例)
接下来，将描述第三实施例的第二变形例。在第三实施例的第二变形例中，与上述第三实施例的第一变形例相比，除了由于高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的面积差而导致的灵敏度差之外，还根据由于其他因素而导致的灵敏度差来改变布置在像素之间的沟槽遮光部303的宽度。
图25是图示了根据第三实施例的第二变形例的沟槽遮光部303的构造例的示意图。图25是从像素的入射表面的相反侧(例如，图9中的配线层271侧)观察的平面图。
在图25的示例中，高灵敏度像素300R1和300R2以及低灵敏度像素301R1和301R2是分别设置有透射红色波长分量的光的彩色滤光片的红色像素。一个单位像素由一组高灵敏度像素300R1和低灵敏度像素301R1构成，并且由一组高灵敏度像素300R2和低灵敏度像素301R2构成。
此外，高灵敏度像素300G1和300G2以及低灵敏度像素301G1和301G3是分别设置有透射绿色波长分量的光的彩色滤光片的绿色像素。分别由一组高灵敏度像素300G1和低灵敏度像素301G1以及一组高灵敏度像素300G3和低灵敏度像素301G3构成一个单位像素。此外，高灵敏度像素300B1和300B2以及低灵敏度像素301B1分别是设置有透射蓝色波长分量的光的彩色滤光片的蓝色像素。一组高灵敏度像素300B1和低灵敏度像素301B1构成一个单位像素。
在图25中，包括高灵敏度像素300B2和与高灵敏度像素300B2相对应的低灵敏度像素(未图示)的单位像素、包括高灵敏度像素300G1和低灵敏度像素301G1的单位像素以及包括高灵敏度像素300B1和低灵敏度像素301B1的单位像素在列方向上顺序地彼此相邻布置。此外，包括高灵敏度像素300R1和低灵敏度像素301R1的单位像素、包括高灵敏度像素300G1和低灵敏度像素301G1的单位像素以及包括高灵敏度像素300R2和低灵敏度像素301R2的单位像素在行方向上顺序地彼此相邻布置。
这里，在各高灵敏度像素300和各低灵敏度像素301中，不仅由于尺寸的差异而且还由于例如彩色滤光片的差异而产生灵敏度差。例如，在将具有相同面积和结构的像素进行比较时，具体地，在将设置有透射绿色波长分量的光的彩色滤光片的像素(在下文中称为G像素)和设置有透射蓝色波长分量的光的彩色滤光片的像素(在下文中称为B像素)进行比较时，G像素通常具有更高的灵敏度。此外，在将G像素和具有透射红色波长分量的光的彩色滤光片的像素(在下文中称为R像素)进行比较时，G像素通常具有更高的灵敏度。R像素、G像素和B像素的灵敏度的顺序例如是“G像素>R像素>B像素”。
作为示例，在光刻阶段，预先将从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的串扰最突出的布置在作为高灵敏度G像素的高灵敏度像素300和作为低灵敏度R像素的低灵敏度像素301之间的像素边界处的沟槽遮光部303sml的宽度形成得较厚。通过该构造，类似于上述第三实施例的第一变形例的情况，也可以在最期望抑制串扰的部分处选择性地形成深的沟槽遮光部303，并且通过将其他部分形成得较浅，也可以改善暗时间特性。
作为示例，在图25中，例如，在彼此相邻的高灵敏度像素300和低灵敏度像素301中设置有透射相同波长分量的光的彩色滤光片的情况下，将布置在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的边界处的沟槽遮光部303sml的宽度视为参照。在图25的示例中，将在作为R像素的高灵敏度像素300R1和低灵敏度像素301R1彼此相邻的边界处的沟槽遮光部303sml2的宽度W11和在作为G像素的高灵敏度像素300G1和低灵敏度像素301G1的边界处的沟槽遮光部303sml1的宽度定义为基准宽度。
作为第一示例，将描述在低灵敏度像素301中设置使用低灵敏度颜色的彩色滤光片并且在高灵敏度像素300中设置使用高灵敏度颜色的彩色滤光片的情况。在这种情况下，由于彩色滤光片而导致的灵敏度差被添加到由于高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的面积差而导致的灵敏度差中，因此高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的灵敏度差增大。
在图25的示例中，布置在作为B像素的低灵敏度像素301B1周围的沟槽遮光部303sml3的宽度W13，具体地，布置在与作为G像素的高灵敏度像素300G1相邻的边界处的部分的宽度W13形成为大于基准宽度。类似地，布置在作为R像素的低灵敏度像素301R1周围的沟槽遮光部303sml2的宽度W10，具体地，布置在与作为G像素的高灵敏度像素300G1和300G2相邻的边界处的部分的宽度W10形成为大于基准宽度。
作为第二示例，将描述在低灵敏度像素301中设置使用高灵敏度颜色的彩色滤光片并且在高灵敏度像素300中设置使用低灵敏度颜色的彩色滤光片的情况。在这种情况下，因为由于高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的面积差而导致的灵敏度差在一定程度上被由于彩色滤光片而导致的灵敏度差抵消，因此高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的灵敏度差减小。
在图25的示例中，布置在作为G像素的低灵敏度像素301G3周围的沟槽遮光部303sml4的宽度W12，具体地，布置在与作为R像素的高灵敏度像素300R1相邻的边界处的部分的宽度W12形成为等于基准宽度W11。类似地，布置在作为G像素的低灵敏度像素301G1周围的沟槽遮光部303sml1的宽度，具体地，布置在与作为B像素的高灵敏度像素300B2相邻的边界处的部分的宽度形成为等于基准宽度W11。
注意，在相邻的两个高灵敏度像素300中的一者中设置使用高灵敏度颜色的彩色滤光片并且在另一者中设置使用低灵敏度颜色的彩色滤光片的情况下，不用改变布置在高灵敏度像素300之间的沟槽遮光部303bg的宽度。
[5.第四实施例]
接下来，将描述本发明的第四实施例。第四实施例涉及在作为上述摄像元件的CMOS图像传感器10中的被设置成防止光泄露至相邻像素的构造。
(5-0.关于已知技术)
首先，将描述与第四实施例相关的已知技术。专利文献4公开了一种通过改进像素之间的遮光结构来提高抑制相邻像素之间的混色的效果(抑制串扰的效果)的技术。将参照图26描述作为现有技术的根据专利文献4的像素间遮光结构的示例。
图26是图示了沿着入射光H的入射方向截取的根据已知技术的固态摄像元件的示例的横截面的横截面图。如图26所示，固态摄像元件包括在半导体基板2000内部的构成像素P的光电二极管2004和像素隔离部2020。这里，部件设置在由薄膜化的单晶硅形成的半导体基板2000上。在半导体基板2000的后表面(图26中的上表面)上，设置有诸如彩色滤光片CF和微透镜ML等构件。例如，像素P以网格状阵列布置，并且构成像素阵列。
另一方面，半导体基板2000的前表面(图26中的下表面)设置有配线/电路层2010，在该配线/电路层2010上设置有像素电路和配线(未图示)。在配线/电路层2010中，在与半导体基板2000侧相反的表面上设置支撑基板(未图示)。
光电二极管2004接收从半导体基板2000的后表面(图26中的上表面)侧入射的入射光H。如图26所示，彩色滤光片(光学滤光片)CF和微透镜ML设置在光电二极管2004的上方，并且顺序地通过这些单元入射的入射光H被光接收表面JS接收并进行光电转换。
在光电二极管2004中，在半导体基板2000的p型半导体区域2000pa和2000pc内部设置有形成为累积电荷的电荷累积区域的n型半导体区域2000n。
在固态摄像装置中，微透镜ML设置在半导体基板2000的后表面(图26中的上表面)侧的彩色滤光片CF的上表面上。微透镜ML以对应于各像素P的方式布置为多个。微透镜ML是由诸如树脂等有机材料形成并且在半导体基板2000的后表面侧以凸形形状突出的凸透镜，并且被构造为将入射光H收集到各像素P的光电二极管2004。
在半导体基板2000内部，包括将多个像素P彼此电隔离的像素隔离部2020，并且光电二极管2004设置在由像素隔离部2020分割出的像素P的区域中。
将描述像素隔离部2020。在固态摄像装置中，像素隔离部2020以在半导体基板2000内部分割多个像素P的方式形成。此外，像素隔离部2020将多个像素P彼此电隔离。也就是说，像素P的光电二极管2004彼此电分离。
在位于多个像素P之间的像素隔离部2020中，在构成光电二极管2004的电荷累积区域的n型半导体区域2000n之间设置有p型半导体区域2000pa和2000pc。在半导体基板2000中，在位于入射光H进入的后表面(上表面)侧且位于光电二极管2004侧的部分中设置有沟槽TR。
具体地，沟槽TR以包括第一沟槽TR1和第二沟槽TR2的方式形成。这里，第一沟槽TR1设置在半导体基板2000的较深部分中。
第二沟槽TR2在半导体基板2000中形成在比第一沟槽TR1浅的部分中。也就是说，沟槽TR形成为使得第二沟槽TR2具有从半导体基板2000的后表面(上表面)垂直地向下延伸的侧面，并且第一沟槽TR1具有从第二沟槽TR2的底表面的中心部分垂直地向下延伸的侧面。此外，第二沟槽TR2形成为比第一沟槽TR1更宽(更厚)。
此外，在该示例中，沟槽TR形成为在多个像素P之间在沿着半导体基板2000的后表面(上表面)的方向上对称。
像素隔离部2020包括钉扎层2003、绝缘膜2002和遮光层2001，并且这些部分设置在沟槽TR内部。绝缘膜2002形成为在半导体基板2000的较浅部分中覆盖形成在第一沟槽TR1上方的第二沟槽TR2的内侧表面。绝缘膜2002形成为除了在像素隔离部2020中之外，还在半导体基板2000的后表面(上表面)上隔着钉扎层2003覆盖光接收表面JS。
遮光层2001形成为在半导体基板2000的较浅部分中隔着钉扎层2003和绝缘膜2002填充第二沟槽TR2的内部。遮光层2001由诸如钨(W)或铝(Al)等具有高遮光性能的金属材料形成。
以这种方式，专利文献4中建议的结构是像素间遮光结构(在下文中称为B-后部深沟槽隔离(B-RDTI))，其在像素P之间具有宽度不同的两种类型的沟槽TR(第一沟槽TR1和第二沟槽TR2)，其中，在比较沟槽TR时，在后表面侧(图26中的上表面)的第二沟槽TR2的宽度比在半导体基板2000的较深侧的第一沟槽TR1的宽度宽。将遮光层2001嵌入到第二沟槽TR2内部能够增强混色抑制效果。注意，在专利文献4中，所应用的像素布局仅限于其中各个像素以矩阵阵列布置的网格状布局。
在专利文献4的技术中，虽然通过遮光层2001增强了混色抑制效果，但是为了嵌入遮光层2001，需要相对于第一沟槽TR1加宽第二沟槽TR2的宽度。因此，像素P的开口面积(光接收表面的面积)的减小和光电二极管2004的体积的减小将降低像素P的灵敏度和光电二极管2004的饱和特性。
(5-1.关于第四实施例)
(5-1-1.第四实施例的概要)
鉴于此，本发明的第四实施例将上述已知技术应用于根据本发明的高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的结构，并且布置其中嵌入有遮光层2001的第一沟槽TR1和第二沟槽TR2，使得它们的位置关系相对于高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的边界不对称。因此，可以在抑制诸如像素灵敏度和光电二极管(即，第一光电转换元件101(参照图3和图4))的饱和特性等重要特性的劣化的同时，改善在布置有高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的情况下成为课题的混色抑制效果。
此外，在本发明的第四实施例中，第二沟槽TR2布置成更靠近低灵敏度像素301侧。因此，可以抑制由于因嵌入遮光层所导致的第二沟槽TR2的宽度增大而导致的高灵敏度像素300的像素灵敏度的降低和第一光电转换元件101的饱和特性的降低。
也就是说，通过将其中嵌入有遮光膜的第二沟槽TR2布置成更靠近低灵敏度像素301侧，可以抑制高灵敏度像素300的灵敏度和第一光电转换元件101的饱和特性的劣化。另一方面，低灵敏度像素301被设计成具有低灵敏度，并且光电二极管(第二光电转换元件102)的饱和特性由像素内电容，即电荷累积部111(参照图3和图4)决定。因此，通过将第二沟槽TR2布置成更靠近低灵敏度像素301而导致的开口面积(光接收表面的面积)的减小和第二光电转换元件102的体积的减小对低灵敏度像素301的影响较小。
因此，通过应用根据第四实施例的构造，可以抑制在使用高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的构造中很重要的对高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的灵敏度比的影响，从而获得更高的混色抑制效果。
此外，由根据第四实施例的构造获得的其他效果是：可以在光学黑色区域(例如，像素间遮光部181)中使用相对于高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的边界的非对称布局，而无需考虑由于入射光倾斜地入射到光电转换元件上而导致的斜入射特性劣化。因此，例如，可以提高关于诸如高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的灵敏度比等特性的调整的设计自由度。
更具体地，根据已知技术，需要在充分考虑斜输入特性和灵敏度比特性之间的权衡的情况下设计光学黑色区域的布局。根据第四实施例的构造的应用使得可以省略对这种权衡的考虑。
(5-1-2.第四实施例的具体描述)
接下来，将具体描述第四实施例。图27是示意性地图示了根据第四实施例的单位像素的横截面的示意图。图27示意性地图示了高灵敏度像素300和低灵敏度像素301在对齐方向上的横截面，并且省略了与第四实施例的描述不密切相关的部分的图示。
类似于图26，图27将半导体层330的上侧定义为后表面侧，将下侧定义为前表面侧。在半导体层330的前表面侧设置有配线层271。在半导体层330的后表面侧，隔着层间绝缘膜323设置有光学滤光片(本示例中的彩色滤光片CF)和片上透镜322。
通过相对于各彩色滤光片CF的边界(即，高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的各边界)从层间绝缘膜323朝向半导体层330的前表面侧在层方向上向下挖掘来设置沟槽遮光部303a、303b和303c。在图27中，在半导体层330中，由沟槽遮光部303a和沟槽遮光部303b分割出的区域对应于第二光电转换元件102，并且由沟槽光遮光部303b和沟槽遮光部303c分割出的区域对应于第一光电转换元件101。
在各沟槽遮光部303a、303b和303c的底部(图27中的上端)处，对应于上述像素间遮光部181的像素间遮光部351被设置为光学黑色区域，并且通过从像素间遮光部351在层方向上向下挖掘来设置遮光壁350。遮光壁350对应于图26中的遮光层2001，并且例如由作为材料的钨(W)形成。该材料不限于此，并且遮光壁350可以由诸如铝(Al)等具有高遮光性能的其他材料形成。
这里，在各沟槽遮光部303a、303b和303c中，将不包括遮光壁350的部分称为第一沟槽遮光部303TR1，并且将包括遮光壁350的部分称为第二沟槽遮光部303TR2。在各沟槽遮光部303a、303b和303c中，第二沟槽遮光部303TR2的宽度(厚度)比第一沟槽遮光部303TR1的宽度(厚度)大(厚)。
此外，在各第二沟槽遮光部303TR2中，各遮光壁350设置成靠近低灵敏度像素301侧。在图27的示例中，对于沟槽遮光部303a而言，高灵敏度像素300(未图示)位于图中的左侧，而低灵敏度像素301位于右侧。在沟槽遮光部303a的第二沟槽遮光部303TR2中，遮光壁350设置成相对于高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的边界310更靠近右侧。
类似地，对于沟槽遮光部303b而言，高灵敏度像素300位于图中的右侧，而低灵敏度像素301位于左侧。在沟槽遮光部303b的第二沟槽遮光部303TR2中，遮光壁350设置成相对于高灵敏度像素300和低灵敏度像素301之间的边界310更靠近左侧。
图28是图示了根据第四实施例的遮光壁350和第一沟槽遮光部303TR1之间以及遮光壁350和第二沟槽遮光部303TR2之间的关系的示意图。在图28中，高灵敏度像素300位于右侧，而低灵敏度像素301位于左侧。此外，将第一沟槽遮光部303TR1的宽度(厚度)设定为宽度w20，将第二沟槽遮光部303TR2的宽度(厚度)设定为宽度w21。
遮光壁350和第一沟槽遮光部303TR1和第二沟槽遮光部303TR2需要满足以下关系。
(1)宽度w20和宽度w21之间的关系需要为[w20<w21]。
(2)第二沟槽遮光部303TR2中与第一沟槽遮光部303TR1的宽度差为(w21-w20)的部分相对于第一沟槽遮光部303TR1朝向低灵敏度像素301突出，而不是朝向高灵敏度像素300突出。
因此，抑制了在上述图26的示例中发生的高灵敏度像素300中的灵敏度劣化和第一光电转换元件101的饱和特性劣化的发生。
(3)此外，遮光壁350设置成使得其在高灵敏度像素300侧的端部至少与第一沟槽遮光部303TR1的低灵敏度像素301侧的外边缘的延长线370接触。遮光壁350可以在延长线370上重叠。
(4)此外，需要将遮光壁350设置成不超过第一沟槽遮光部303TR1的宽度(厚度)。
注意，遮光壁350的长度(深度)根据包括高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的尺寸在内的各种条件来决定。作为示例，参照图27，在高灵敏度像素300的尺寸例如使得沟槽遮光部303a和沟槽遮光部303b之间的长度和高度(深度)分别为3[μm]的情况下，可以想到将遮光壁350的长度(深度)设定为若干个100[nm]，例如，大约300[nm]至400[nm]。
图29是图示了根据第四实施例的遮光壁350的布置的示意图。图29是从光接收表面侧观察的以预定方式布置的高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的平面图。在图29的示例中，在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301中各者的整个周缘(circumference)上设置作为光学黑色区域的像素间遮光部351。换句话说，以对应于高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的所有边的方式连续地设置像素间遮光部351。
注意，这里的高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的“边”表示在将直到边界310的像素定义为像素的情况下的像素的边。
在第四实施例中，遮光壁350设置在低灵敏度像素301的整个周缘上。对于高灵敏度像素300，遮光壁350在高灵敏度像素300彼此相邻的边上隔离地设置。换句话说，在高灵敏度像素300彼此相邻的边中，遮光壁350在该边的两端处设置有间隙。以这种方式，通过设置在边的两端处具有间隙的遮光壁350，可以防止设置在相邻边上的遮光壁350和设置在低灵敏度像素301的整个周缘上的遮光壁350之间的交叉，从而可以抑制由于微负载效应导致的遮光壁350的深度和宽度的局部增大。
图30是图示了根据第四实施例的像素结构的遮光效果的示意图。在图30中，部分(a)图示了没有根据第四实施例的遮光壁350的根据已知技术的像素结构的示例，而部分(b)图示了具有根据第四实施例的遮光壁350的像素结构的示例。
注意，类似于上述图27，图30中的部分(a)和(b)分别示意性地图示了高灵敏度像素300和低灵敏度像素301在对齐方向上的横截面，并且省略了与第四实施例的描述不密切相关的部分的图示。
在图30的部分(a)中，各沟槽遮光部303a’、303b’和303c’具有像素间遮光部351，但是不包括遮光壁350。这里，例如，将检查如箭头A所示的倾斜方向上的光(倾斜入射光)通过彩色滤光片CF入射到高灵敏度像素300上的情况。在这种情况下，倾斜入射光通过沟槽遮光部303b’入射到相邻的低灵敏度像素301上。因此，在低灵敏度像素301中，由于倾斜入射光通过设置在高灵敏度像素300中的彩色滤光片CF入射到通过设置在低灵敏度像素301中的彩色滤光片CF入射的光上，可能会发生混色。
相比之下，在图30的部分(b)中，类似地，例如，通过由钨等形成的遮光壁350，可以抑制如箭头B所示的通过彩色滤光片CF在倾斜方向上入射到高灵敏度像素300上的倾斜入射光入射到低灵敏度像素301上。此外，也可以通过遮光壁350抑制入射到高灵敏度像素300上的倾斜入射光入射到与该高灵敏度像素300相邻的其他高灵敏度像素300上。
因此，根据第四实施例的像素结构可以抑制由于倾斜入射光而导致的混色。同时，在根据第四实施例的像素结构中，高灵敏度像素300中的光接收表面的面积(开口面积)没有减小，并且第一光电转换元件101的体积没有减小，使得当将高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的组合用作单位像素时，可以抑制灵敏度的劣化和饱和特性的劣化，从而获得更高质量的图像。
(5-2.第一变形例)
接下来，将描述第四实施例的第一变形例。与根据上述第四实施例的像素结构相比，第四实施例的第一变形例例如是如下示例：其中，仅在低灵敏度像素301的整个周缘上设置遮光壁350，并且在高灵敏度像素300彼此相邻的边上未设置遮光壁350。
图31是图示了根据第四实施例的第一变形例的遮光壁350的布置的示意图。如图31所示，在第四实施例的第一变形例中，在低灵敏度像素301的整个周缘上，即在低灵敏度像素301的所有边上设置遮光壁350。即使在这种情况下，也类似于上述第四实施例，以更靠近低灵敏度像素301的方式在低灵敏度像素301的整个周缘上设置遮光壁350。
另一方面，在高灵敏度像素300中，在高灵敏度像素300彼此相邻的边上未设置遮光壁350。由于遮光壁350设置在低灵敏度像素301的整个周缘上，因此遮光壁350将设置在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301彼此相邻的边上。此外，针对该边设置的遮光壁350被布置成更靠近低灵敏度像素301。
注意，类似于上述第四实施例，在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301中各者的整个周缘上设置作为光学黑色区域的像素间遮光部351。此外，如参照图28所述，沟槽遮光部303设置成不朝向高灵敏度像素300突出。
即使通过这种结构，也可以抑制由于上述的从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的倾斜入射光而导致的混色。此外，由于高灵敏度像素300中的光接收表面的面积(开口面积)没有减小，并且第一光电转换元件101的体积没有减小，因此可以获得更高质量的图像。
(5-3.第二变形例)
接下来，将描述第四实施例的第二变形例。与根据上述第四实施例的像素结构相比，第四实施例的第二变形例例如是如下示例：其中，遮光壁350在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的周围连接。
图32是图示了根据第四实施例的第二变形例的遮光壁350的布置的示意图。如图32所示，在第四实施例的第二变形例中，在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301中各者的整个周缘上设置遮光壁350，并且设置在高灵敏度像素300的整个周缘上的遮光壁350和设置在低灵敏度像素301的整个周缘上的遮光壁350彼此连接。同样在这种情况下，设置在低灵敏度像素301的整个周缘上的遮光壁350被布置成更靠近低灵敏度像素301。
注意，类似于上述第四实施例，在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301中各者的整个周缘上设置作为光学黑色区域的像素间遮光部351。此外，如参照图28所述，沟槽遮光部303设置成不朝向高灵敏度像素300突出。
即使通过这种结构，也可以抑制由于上述的从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的倾斜入射光而导致的混色。此外，遮光壁350也可以抑制入射到高灵敏度像素300上的倾斜入射光入射到与该高灵敏度像素300相邻的其他高灵敏度像素300上。此外，由于高灵敏度像素300中的光接收表面的面积(开口面积)没有减小，并且第一光电转换元件101的体积没有减小，因此可以获得更高质量的图像。
(5-4.第三变形例)
接下来，将描述第四实施例的第三变形例。与根据上述第四实施例的像素结构相比，第四实施例的第三变形例例如是如下示例：其中，像素间遮光部351相对于高灵敏度像素300和低灵敏度像素301中各者的边界310不对称地设置。
图33是示意性地图示了根据第四实施例的第三变形例的单位像素的横截面的示意图。类似于上述图27，图33示意性地图示了高灵敏度像素300和低灵敏度像素301在对齐方向上的横截面，并且省略了与第四实施例的第三变形例的描述不密切相关的部分的图示。
在图33的示例中，类似于上述第四实施例等，在各第二沟槽遮光部303TR2中，遮光壁350被设置成更靠近低灵敏度像素301。另一方面，像素间遮光部351相对于各像素的边界310不对称地设置。更具体地，在图33的示例中，例如，与沟槽遮光部303b的位置相对应的像素间遮光部351相对于边界310设置在右侧，并且在该示例中，设置成位置偏向高灵敏度像素300侧。此外，与沟槽遮光部303c的位置相对应的像素间遮光部351相对于边界310设置在左侧，并且在该示例中，设置成位置偏向高灵敏度像素300侧。
图34是图示了根据第四实施例的第三变形例的像素间遮光部351的布置的示意图。在图34的示例中，类似于上述第四实施例的第二变形例，遮光壁350设置成连接到高灵敏度像素300和低灵敏度像素301中各者的整个周缘。另一方面，作为光学黑色区域的像素间遮光部351设置成在高灵敏度像素300中朝向像素的内侧突出。相反，在低灵敏度像素301中，像素间遮光部351设置成偏向像素的外侧。
尽管图33和图34是其中像素间遮光部351在边界310处设置成偏向高灵敏度像素300，并且像素间遮光部351朝向高灵敏度像素300的内侧突出的示例性情况，但是布置不限于此示例。例如，像素间遮光部351可以设置成在边界310处偏向低灵敏度像素301侧，并且像素间遮光部351可以朝向低灵敏度像素301的内侧突出。
也就是说，根据第四实施例的第三变形例，遮光壁350抑制从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的倾斜入射光的入射，并且抑制从高灵敏度像素300到与该高灵敏度像素300相邻的其他高灵敏度像素300的倾斜入射光的入射。因此，可以通过关注诸如像素的灵敏度比等特性，而不考虑像素之间的混色来决定像素间遮光部351的布局。在这种情况下，灵敏度比的示例包括高灵敏度像素300和相邻的低灵敏度像素301之间的灵敏度比，以及一个高灵敏度像素300和与该高灵敏度像素300相邻且设置有与该高灵敏度像素300不同的颜色的彩色滤光片CF的其他高灵敏度像素300之间的灵敏度比。
即使通过这种结构，也可以抑制由于上述的从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的倾斜入射光而导致的混色。此外，由于还可以通过遮光壁350抑制入射到高灵敏度像素300上的倾斜入射光入射到与该高灵敏度像素300相邻的其他高灵敏度像素300上，从而获得高质量的图像。此外，由于遮光壁350抑制了倾斜入射光入射到相邻像素上，因此可以提高像素间遮光部351的布局等的设计自由度。
(5-5.第四变形例)
接下来，将描述第四实施例的第四变形例。第四实施例的第四变形例是使用波导而不是上述第四实施例中的像素间遮光部351作为光学黑色区域的示例。
图35是示意性地图示了根据第四实施例的第四变形例的单位像素的横截面的示意图。类似于上述图27，图35示意性地图示了高灵敏度像素300和低灵敏度像素301在对齐方向上的横截面，并且省略了与第四实施例的第四变形例的描述不密切相关的部分的图示。
在图35的示例中，在彩色滤光片CF和与该彩色滤光片CF相邻的其他彩色滤光片之间设置波导360，而不设置像素间遮光部351。波导360由折射率低于彩色滤光片CF的折射率的材料(即，低折射率材料)形成。由于波导360完全反射以预定入射角或更大入射角从相邻彩色滤光片CF入射的光，因此波导360可以用作光学黑色区域，并且可以实现与遮光壁350的功能等同的功能。
用于形成波导360的适用低折射率材料的示例包括空气(Air-gap，气隙)、SiN、四乙氧基硅烷(TEOS：tetraethoxysilane)或树脂(聚硅氧烷基树脂或硅基树脂)。
在这种情况下，可以通过遮光壁350和波导360抑制由于上述的从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的倾斜入射光而导致的混色。此外，遮光壁350和波导360也抑制了入射到一个高灵敏度像素300上的倾斜入射光入射到与该高灵敏度像素300相邻的其他高灵敏度像素300上。因此，可以获得更高质量的图像。
此外，由于在彩色滤光片CF之间设置波导360，因此与如上所述使用由钨等形成的像素间遮光部351的情况相比，可以有效地利用高灵敏度像素300和低灵敏度像素301的开口部分(光接收表面)。
(5-6.第五变形例)
接下来，将描述第四实施例的第五变形例。第四实施例的第五变形例是如下示例：其中，组合使用由钨等形成的像素间遮光部351和第四实施例的第四变形例中描述的波导360作为执行像素之间的遮光的光学黑色区域的结构。
图36是图示了根据第四实施例的第五变形例的像素间遮光部351和波导360的布置的示意图。注意，在图36的示例中，类似于上述第四实施例的第二变形例，遮光壁350被图示为在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301中各者的整个周缘上是连续的。
在图36的示例中，针对低灵敏度像素301的整个周缘(即，低灵敏度像素301和与该低灵敏度像素301相邻的高灵敏度像素300之间的各边界310)设置作为光学黑色区域的波导360。此外，在一个高灵敏度像素300和与该高灵敏度像素300相邻的其他高灵敏度像素300之间的各边界310处设置作为光学黑色区域的像素间遮光部351。
图36所示的像素间遮光部351和波导360的布置是一个示例，并且不限于此示例。例如，还可以逆转像素间遮光部351和波导360的布置，使得在低灵敏度像素301的整个周缘上设置像素间遮光部351，并在高灵敏度像素300之间设置波导360，或者也可以使用其他组合。
即使在这种结构中，也可以通过波导360和遮光壁350共同抑制由于上述的从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的倾斜入射光而导致的混色，并且能够获得更高质量的图像。
(5-7.第六变形例)
接下来，将描述第四实施例的第六变形例。图37是示意性地图示了根据第四实施例的第六变形例的单位像素的横截面的示意图。类似于上述图27，图37示意性地图示了高灵敏度像素300和低灵敏度像素301在对齐方向上的横截面，并且省略了与第四实施例的第六变形例的描述不密切相关的部分的图示。
在上述第四实施例中，彩色滤光片CF直接设置在层间绝缘膜323上。相比之下，在第四实施例的第六变形例中，如图37所示，在层间绝缘膜323上设置有平坦化膜324，并且彩色滤光片CF设置在平坦化膜324上。在图37的示例中，平坦化膜324设置成覆盖层间绝缘膜323和像素间遮光部351。
即使通过这种结构，也可以抑制由于上述的从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的倾斜入射光而导致的混色。此外，由于还可以通过遮光壁350抑制入射到高灵敏度像素300上的倾斜入射光入射到与该高灵敏度像素300相邻的其他高灵敏度像素300上，从而获得高质量的图像。
(5-8.其他变形例)
接下来，将描述第四实施例的其他变形例。在上述描述中，作为第一类别，已经针对上层结构(例如，彩色滤光片CF的结构)描述了以下两种结构。
(A)将彩色滤光片CF直接设置在层间绝缘膜323上的结构(第四实施例)
(B)将彩色滤光片CF设置在层间绝缘膜323上的平坦化膜324上的结构(第四实施例的第六变形例)
此外，作为第二类别，已经针对遮光壁350的布局图案描述了以下三种图案。
(a)高灵敏度像素300之间的遮光壁350被隔离的图案(第四实施例)
(b)仅在低灵敏度像素301的整个周缘上设置遮光壁350的图案(第四实施例的第一变形例)
(c)在高灵敏度像素300和低灵敏度像素301中各者的整个周缘上连续设置遮光壁350的图案(第四实施例的第二变形例)
此外，作为第三类别，已经将以下三种结构描述为光学黑色区域的结构。
(A)通常使用由钨等形成的像素间遮光部351的光学黑色区域(第四实施例)
(B)使用波导360的光学黑色区域(第四实施例的第四变形例)
(C)组合像素间遮光部351和波导360的光学黑色区域(第四实施例的第五变形例)
此外，作为第四类别，已经将以下两种图案描述为光学黑色区域的布局图案。
(α)相对于像素之间的边界310的对称图案(第四实施例)
(β)相对于像素之间的边界310的不对称图案(第四实施例的第三变形例)
针对第一类别的两种结构、第二类别的三种图案、第三类别的三种图案和第四类别的两种图案，可以任意地从各类别中各选择一个并组合。也就是说，通过组合而形成的变形例的图案总数为(第一类别的两种结构)×(第二类别的三种图案)×(第三类别的三种图案)×(第四类别的两种图案)＝36种图案。
在这36种图案中的任一者中，可以在不降低高灵敏度像素300的灵敏度和饱和特性的情况下，获得至少抑制了由于从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的倾斜入射光而导致的混色的效果。
[6.第五实施例]
(6-1.本发明的技术的应用示例)
接下来，作为第五实施例，将描述根据第一实施例、第二实施例、第三实施例和第四实施例以及根据本发明的各个实施例的变形例的摄像元件(CMOS图像传感器10)的应用示例。图38是图示了作为使用根据上述的第一实施例、第二实施例、第三实施例、第四实施例和各个实施例的变形例的摄像元件的示例的使用例的图。
例如，在如下对诸如可见光、红外线、紫外线和X射线等光进行感测的各种情况下，能够使用根据上述的第一实施例、第二实施例、第三实施例、第四实施例和各个实施例的变形例的摄像元件。
-用于拍摄鉴赏用的图像的设备，诸如数码相机和具有相机功能的移动设备等
-用于交通的设备，诸如：为了确保包括自动停车等的安全驾驶和识别驾驶员的状态等而拍摄车辆的前方、后方、四周和内部等的车载传感器；用于监视行驶车辆和道路的监视相机；以及进行车辆之间的距离测量的测距传感器等。
-用于包括TV、冰箱或空调等的家用电器以对用户的手势进行摄像并根据该手势进行设备的操作的设备。
-用于医疗和保健的设备，诸如内窥镜和通过接收红外线而进行血管造影的设备等。
-用于安保的设备，诸如用于防止犯罪的监视相机和用于人员身份验证的相机等。
-用于美容的设备，诸如用于对皮肤进行摄像的皮肤测量设备和用于对头皮进行摄像的显微镜等。
-用于运动的设备，诸如用于运动应用的运动相机和可穿戴式相机等。
-用于农业的设备，诸如用于监视田地和农作物的状态的相机等。
(6-2.内窥镜手术系统的应用示例)
根据本发明的技术(本技术)能够应用于各种产品。例如，根据本发明的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图39是图示了能够应用根据本发明的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
图39图示了如下场景：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。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量治疗工具11112等的其他手术工具11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120以及配备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，将从远端起预定长度的区域插入到患者11132的体腔中；以及摄像头11102，其连接到镜筒11101的近端。附图的示例图示了作为具有硬型镜筒11101的硬性内窥镜的内窥镜11100。然而，内窥镜11100可以是具有柔性镜筒的柔性内窥镜。
镜筒11101的远端具有开口，在该开口中安装有物镜。内窥镜11100连接到光源装置11203。光源装置11203产生的光通过在镜筒11101的内部延伸的光导件而被引导到镜筒的远端，并且被引导的光通过物镜朝向患者11132的体腔中的观察目标照射。内窥镜11100可以是前视内窥镜、斜视内窥镜或侧视内窥镜。
在摄像头11102的内部设置有光学系统和摄像元件。来自观察目标的反射光(观察光)通过光学系统被集中在摄像元件上。观察光由摄像元件进行光电转换以产生与观察光相对应的电信号，即，与观察图像相对应的图像信号。该图像信号作为RAW数据被传输到相机控制单元(CCU：camera control unit)11201。
CCU 11201由中央处理单元(CPU：central processing unit)或图形处理单元(GPU：graphics processing unit)等形成，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，并且对该图像信号进行各种类型的图像处理(诸如显影处理(去马赛克处理)等)以显示基于图像信号的图像。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202显示基于已经由CCU 11201进行了图像处理的图像信号的图像。
例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(LED：light emitting diode)等光源，并且向内窥镜11100供应用于对手术部位等进行摄像的照射光。
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将各种类型的信息和输入指令输入到内窥镜手术系统11000。例如，用户输入指令等以改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、放大倍率和焦距等)。
治疗工具控制装置11205控制用于组织的烧灼或切开或血管的封闭等的能量治疗工具11112的驱动。为了使患者11132的体腔膨胀以确保内窥镜11100的视野并确保外科医生的工作空间，气腹装置11206通过气腹管11111将气体馈送到体腔中。记录器11207是能够记录与手术有关的各种类型的信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像或图表等各种形式打印与手术有关的各种类型的信息的装置。
注意，在对手术部位进行摄像时向内窥镜11100供应照射光的光源装置11203可以由例如LED、激光光源或具有这些光源组合的白色光源构成。在白色光源由RGB激光光源的组合构成的情况下，可以高精度地控制各种颜色(各种波长)的输出强度和输出时序。因此，可以对光源装置11203拍摄的图像进行白平衡调整。此外，在这种情况下，通过将来自RGB激光光源中各者的激光以时分的方式照射在观察目标上并且通过以与光照射时序同步的方式控制摄像头11102的摄像元件的驱动，也能够以时分的方式拍摄与R、G和B颜色中的各种颜色相对应的图像。根据该方法，即使在摄像元件上未设置彩色滤光片，也能够获得彩色图像。
此外，可以控制光源装置11203的驱动，以便以预定时间间隔而改变输出光的强度。通过以与光的强度变化的时序同步的方式控制摄像头11102的摄像元件的驱动以便以时分的方式获得图像并且合成图像，能够产生没有所谓的遮光阴影或高光溢出(曝光过度)的具有高动态范围的图像。
此外，光源装置11203可以被构造为能够供应与特殊光观察相对应的预定波段的光。特殊光观察用于执行窄带光观察(窄带摄像)。窄带光观察使用人体组织中光吸收的波长依赖性并且照射与普通观察时的照射光(即白色光)相比的窄带光，由此以高对比度对诸如粘膜表层的血管等预定组织进行摄像。可替代地，特殊光观察可以包括由照射激发光而产生的荧光来获得图像的荧光观察。可以通过观察从施加激发光的身体组织发出的荧光来执行荧光观察(自体荧光观察)，可以通过向身体组织局部注射诸如吲哚菁绿(ICG)等试剂并且将对应于试剂荧光波长的激发光照射到该身体组织上以获得荧光图像等来执行荧光观察。光源装置11203可以被构造为能够供应对应于这种特殊光观察的窄带光和/或激发光。
图40是图示了图39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可通信地彼此连接。
透镜单元11401是光学系统，其设置在与镜筒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，以便入射到透镜单元11401上。透镜单元11401由多个透镜的组合形成，该多个透镜包括变焦透镜和聚焦透镜。
摄像单元11402由摄像元件构成。形成摄像单元11402的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或多个(多板型)。当摄像单元11402是多板型时，例如，各摄像元件可以产生与R、G和B中的一种颜色相对应的图像信号，并且可以通过对这些单个彩色图像信号进行合成来获得彩色图像。可替代地，摄像单元11402可以包括一对摄像元件，以分别获取对应于三维(3D)显示的左眼用图像信号和右眼用图像信号。3D显示使得外科医生11131能够更准确地理解手术部位中的生物体组织的深度。当摄像单元11402是多板型时，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可以不必设置在摄像头11102上。例如，摄像单元11402可以在镜筒11101的内部设置在物镜正后方。
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。通过该操作，能够适当地调整摄像单元11402拍摄的图像的放大倍率和焦点。
通信单元11404包括用于将各种类型的信息传输到CCU 11201并从CCU 11201接收各种类型的信息的通信装置。通信单元11404通过传输电缆11400将从摄像单元11402获得的图像信号作为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，并且通信单元11404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。
注意，诸如帧频、曝光值、放大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基于获取的图像信号而自动设定。在后一种情况下，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)功能安装在内窥镜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包括用于将各种类型的信息传输到摄像头11102并从摄像头11102接收各种类型的信息的通信装置。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通信或光通信等被传输。
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有关和与通过对手术部位等进行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产生用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
此外，控制单元11413基于已经由图像处理单元11412进行了图像处理的图像信号来控制显示装置11202，以显示包括手术部位等的图像的拍摄图像。此时，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可以检测拍摄图像中所包括的物体的边缘的形状或颜色等，从而可以识别诸如钳子等手术工具、特定的生物体部位、出血或使用能量治疗工具11112时的薄雾等。当在显示装置11202上显示拍摄图像时，控制单元11413可以使用识别结果使各种类型的手术支持信息与手术部位的图像叠加并显示。通过以叠加方式显示手术支持信息并且将其呈现给外科医生11131，可以减轻外科医生11131的负担，并且外科医生11131能够更可靠地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201彼此连接的传输电缆11400是支持电信号通信的电信号电缆、支持光通信的光纤或它们的复合电缆。
这里，虽然在所示的示例中，使用传输电缆11400进行有线通信，但是可以无线地进行摄像头11102和CCU 11201之间的通信。
已经描述了能够应用根据本发明的技术的内窥镜手术系统的示例。根据本发明的技术能够应用于上述构造之中的内窥镜11100和摄像头11102的摄像单元11402。具体地，上述摄像元件能够应用于摄像单元11402。根据本发明的摄像元件可以抑制从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的串扰，从而可以拍摄更高质量的图像。因此，例如，外科医生11131能够更可靠地进行手术。
尽管这里已经以内窥镜手术系统为例进行了描述，但是根据本发明的技术还可以应用于例如显微镜手术系统等。
(6-3.移动体的应用示例)
根据本发明的技术还可以应用于安装在诸如汽车、电动汽车、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶和机器人等各种移动体上的装置。
图41是图示了作为能够应用根据本发明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41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、声音图像输出单元12052和车载网络接口(I/F)12053图示为集成控制单元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相关的装置的操作。例如，驱动系统控制单元12010起到以下装置的控制装置的作用：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；或用于产生车辆制动力的制动装置等。
车身系统控制单元12020根据各种程序控制安装到车体上的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元12020起到无钥匙进入系统、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的作用。在这种情况下，车身系统控制单元12020可以接收从替代钥匙的便携式装置传输的无线电波或各种开关的信号的输入。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、电动窗装置或灯等。
车外信息检测单元12030检测配备有车辆控制系统12000的车辆的外部信息。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对车辆外部的图像进行摄像并且接收拍摄图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以对诸如人、车辆、障碍物、标识或路面上的文字等执行物体检测处理或距离检测处理。车外信息检测单元12030例如对接收到的图像执行图像处理，并且基于图像处理的结果执行物体检测处理和距离检测处理。
摄像单元12031是光学传感器，其接收光并且输出与接收到的光的光量相对应的电信号。摄像单元12031能够将电信号作为图像输出，并且也能够将电信号作为测距信息输出。此外，摄像单元12031接收到的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测车辆的内部信息。车内信息检测单元12040例如与用于检测驾驶员的状态的驾驶员状态检测器12041连接。驾驶员状态检测器12041例如包括对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测器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。
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获得的车辆外部/内部的信息来计算驱动力产生装置、转向机构或制动装置的控制目标值，并且微型计算机12051能够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能够进行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：Advanced Driver AssistanceSystem)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行驶、巡航控制、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获得的有关车辆周围的信息，微型计算机12051能够控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等，由此执行旨在不依赖于驾驶员的操作而使车辆进行自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
此外，微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030获取的车辆的外部信息而将控制命令输出到车身系统控制单元12020。例如，根据由车外信息检测单元12030感测到的前行车辆或对向车辆的位置，微型计算机12051可以控制车头灯，由此执行旨在诸如从远光切换为近光等的防眩光的协同控制。
声音图像输出单元12052将以声音和图像中的至少一者的形式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41的示例中，将音频扬声器12061、显示单元12062和仪表板12063图示为示例性输出装置。显示单元12062例如可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。
图42是图示了摄像单元12031的安装位置的示例的图。在图42中，车辆12100具有作为摄像单元12031的摄像单元12101、12102、12103、12104和12105。
例如，摄像单元12101、12102、12103、12104和12105安装在车辆12100的包括前鼻、侧视镜、后保险杠、后门以及车内挡风玻璃的上部等的位置处。设置在前鼻上的摄像单元12101和设置在车内挡风玻璃的上部上的摄像单元12105主要获取车辆12100前方的图像。设置在侧视镜中的摄像单元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上的摄像单元12104主要获取车辆12100后方的图像。由摄像单元12101和12105获取的前方图像主要用于检测前行车辆或行人、障碍物、交通信号灯、交通标志或车道等。
注意，图42图示了摄像单元12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻上的摄像单元12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在侧视镜上的摄像单元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上的摄像单元12104的摄像范围。例如，通过将由摄像单元12101至12104拍摄的图像数据进行叠加，可以获得从上方观察的车辆12100的鸟瞰图像。
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，微型计算机12051能够基于从摄像单元12101至12104获得的距离信息来计算与摄像范围12111至12114内的各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)，并由此提取如下的三维物体作为前行车辆：该三维物体特别地作为在车辆12100的行驶路径上最近的三维物体以预定速度(例如，0km/h以上)在与车辆12100大致相同的方向上行驶。此外，微型计算机12051能够预先设定与前行车辆要确保的车间距离，并且能够进行自动制动控制(包括跟随停止控制)或自动加速控制(包括跟随启动控制)等。以这种方式，可以进行旨在不依赖于驾驶员的操作而使车辆自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
例如，微型计算机12051能够基于从摄像单元12101至12104获得的距离信息来提取与分类为诸如两轮车、普通车辆、大型车辆、行人和诸如电线杆等其他三维物体的三维物体有关的三维物体数据，并使用提取的三维物体数据来自动规避障碍物。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。随后，微型计算机12051确定用于指示与各障碍物发生碰撞危险的碰撞风险。当碰撞风险等于或高于设定值并且存在碰撞可能性时，微型计算机12051经由音频扬声器12061和显示单元12062向驾驶员输出警告，并且经由驱动系统控制单元12010进行强制减速或规避转向，由此能够实现辅助驾驶以规避碰撞。
摄像单元12101至12104中的至少一者可以是用于检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051能够通过判断摄像单元12101至12104的拍摄图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过如下的过程进行这种行人识别：对作为红外相机的摄像单元12101至12104的拍摄图像中的特征点进行提取的过程；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以判断是否是行人的过程。当微型计算机12051确定摄像单元12101至12104的拍摄图像中存在行人且识别出行人时，声音图像输出单元12052控制显示单元12062，以进行用于强调的矩形轮廓线与识别出的行人的叠加显示。此外，声音图像输出单元12052还可以使显示单元12062在期望的位置处显示表示行人的图标等。
在上文中，已经描述了能够应用根据本发明的技术的车辆控制系统的示例。根据本发明的技术能够应用于例如上述构造之中的摄像单元12031。
具体地，上述摄像元件能够应用于摄像单元12031。根据本发明的摄像元件可以抑制从高灵敏度像素300到低灵敏度像素301的串扰，从而可以拍摄更高质量的图像。因此，可以实现更准确的行人识别和车辆控制。
本说明书中描述的效果仅仅是示例，因此可能存在其他效果，不限于所例示的效果。
注意，本技术还能够具有以下构造。
(1)摄像元件，其包括：
单位像素，其包括：
第一像素，其具有第一光电转换元件；以及
第二像素，其具有第二光电转换元件，并且布置成与所述第一像素相邻；以及
累积部，其累积由所述第二光电转换元件产生的电荷，并且将累积的所述电荷转换成电压，
其中，所述累积部布置在所述单位像素和与该单位像素相邻的其他所述单位像素之间的边界处。
(2)根据以上(1)所述的摄像元件，
其中，所述累积部布置在所述第一像素和其他所述第一像素彼此相邻设置的边界处。
(3)根据以上(1)或(2)所述的摄像元件，
还包括设置在所述边界处的沟槽遮光部，
其中，所述沟槽遮光部至少设置在布置有所述累积部的所述边界处。
(4)根据以上(1)至(3)中任一项所述的摄像元件，
其中，所述累积部沿着像素阵列的长边方向布置在所述边界处，在所述像素阵列中，所述单位像素以矩阵阵列的形式布置。
(5)根据以上(1)至(4)中任一项所述的摄像元件，
其中，所述第一像素是与所述第二像素相比具有更高灵敏度的像素。
(6)根据以上(5)所述的摄像元件，
其中，所述第一像素的光接收表面的面积大于所述第二像素的光接收表面的面积，并且
所述灵敏度是根据所述第一像素和所述第二像素中各者的光接收表面的面积大小而限定的灵敏度。
(7)摄像元件驱动方法，所述方法是驱动摄影元件的方法，所述摄像元件包括：
单位像素，其包括具有第一光电转换元件的第一像素和具有第二光电转换元件的第二像素，所述第二像素布置成与所述第一像素相邻；以及
累积部，其累积由所述第二光电转换元件产生的电荷，并且将累积的所述电荷转换成电压，所述累积部布置在所述单位像素和与该单位像素相邻的其他所述单位像素之间的边界处，
所述方法是驱动所述摄像元件以执行包括以下步骤的处理的方法：
将由所述第一光电转换元件产生的第一电荷累积在所述累积部中；
将基于在所述累积部中累积的所述第一电荷的信号输出到信号线；
在基于所述第一电荷的所述信号已经输出到所述信号线之后初始化所述累积部；
将由所述第二光电转换元件产生的第二电荷累积在初始化后的所述累积部中；并且
将基于在所述累积部中累积的所述第二电荷的信号输出到所述信号线。
(8)电子装置，其包括：
摄像元件，其包括单位像素和累积部，所述单位像素包括具有第一光电转换元件的第一像素和具有第二光电转换元件的第二像素，所述第二像素布置成与所述第一像素相邻，所述累积部累积由所述第二光电转换元件产生的电荷并且将累积的所述电荷转换成电压，所述累积部布置在所述单位像素和与该单位像素相邻的其他所述单位像素之间的边界处；
信号处理单元，其对基于在所述摄像元件的所述累积部中累积的所述电荷的像素信号执行信号处理，并且通过所述信号处理产生图像数据；以及
存储单元，其存储由所述信号处理单元产生的所述图像数据。
(9)摄像元件，其包括：
像素阵列，其包括多个像素；以及
遮光部，其设置在所述像素阵列中所包括的所述多个像素中的各像素之间，
其中，所述遮光部在所述多个像素之中彼此相邻布置的两个像素之间的最窄部分的宽度是根据所述两个像素之间的灵敏度差而限定的宽度。
(10)根据以上(9)所述的摄像元件，
其中，所述多个像素被布置成使得单位像素以矩阵阵列的形式布置，所述单位像素包括第一像素和第二像素，所述第二像素与所述第一像素相比具有较低的灵敏度，并且所述第二像素布置成与所述第一像素相邻，并且
所述遮光部在所述第一像素和所述第二像素之间的最窄部分的宽度比所述第一像素之间的宽度更宽，并且比所述第二像素之间的宽度更宽。
(11)根据以上(9)或(10)所述的摄像元件，
其中，所述遮光部在相邻的两个像素之间的部分的宽度是这样限定的：以所述两个像素之间的边界为基点，在所述两个像素中具有较高灵敏度的像素的一侧的最窄部分的宽度比在所述两个像素中具有较低灵敏度的像素的一侧的最窄部分的宽度宽。
(12)根据以上(9)至(11)中任一项所述的摄像元件，
其中，所述灵敏度是根据所述多个像素中的各像素的光接收表面的面积而限定的灵敏度。
(13)电子装置，其包括：
摄像元件，其包括彼此相邻布置的多个像素并且包括设置在所述多个像素中的各像素之间的遮光部，
所述遮光部在所述多个像素之中彼此相邻布置的两个像素之间的最窄部分的宽度是根据所述两个像素之间的灵敏度差而限定的宽度；
信号处理单元，其对从所述摄像元件读取的像素信号执行信号处理，并且通过所述信号处理产生图像数据；以及
存储单元，其存储由所述信号处理单元产生的所述图像数据。
(14)摄像元件，其包括：
像素阵列，其包括多个像素；以及
沟槽遮光部，其设置在所述像素阵列中所包括的所述多个像素中的各像素周围，
其中，所述沟槽遮光部无间隙地设置在所述多个像素之中的第一像素周围，并且所述沟槽遮光部以使设置在第二像素周围的所述沟槽遮光部与设置在所述第一像素周围的所述沟槽遮光部间隔开的方式设置在与所述第一像素相邻的所述第二像素周围。
(15)根据以上(14)所述的摄像元件，
其中，在所述第一像素和所述第二像素之间的边界中形成沟槽遮光部，
形成的所述沟槽遮光部比设置在所述第一像素之间的边界处的所述沟槽遮光部厚。
(16)根据以上(14)或(15)所述的摄像元件，
其中，所述第二像素的灵敏度高于所述第一像素的灵敏度。
(17)根据以上(16)所述的摄像元件，
其中，所述灵敏度是根据所述多个像素中的各像素的光接收表面的面积而限定的灵敏度。
(18)根据以上(16)或(17)所述的摄像元件，
其中，所述灵敏度是根据透过针对所述多个像素中的各像素设置的彩色滤光片的光的波长分量而限定的灵敏度。
(19)根据以上(16)或(17)所述的摄像元件，
其中，设置在所述多个像素之中的相邻像素之间的所述沟槽遮光部具有根据所述相邻像素之间的灵敏度差而限定的宽度。
(20)电子装置，其包括：
摄像元件，其包括彼此相邻布置的多个像素并且包括设置在所述多个像素中的各像素周围的沟槽遮光部，
所述沟槽遮光部无间隙地设置在所述多个像素之中的第一像素周围，并且所述沟槽遮光部以使设置在第二像素周围的所述沟槽遮光部与设置在所述第一像素周围的所述沟槽遮光部间隔开的方式设置在与所述第一像素相邻的所述第二像素周围；
信号处理单元，其对从所述摄像元件读取的像素信号执行信号处理，并且通过所述信号处理产生图像数据；以及
存储单元，其存储由所述信号处理单元产生的所述图像数据。
(21)摄像元件，其包括：
第一像素；
第二像素，其布置成与所述第一像素相邻；
沟槽遮光部，其设置在所述第一像素和所述第二像素中各者的周围；以及
遮光壁，其在沟槽的深度方向上嵌入到所述沟槽遮光部的至少所述第一像素和所述第二像素之间的第一边界处，
其中，所述遮光壁被形成为在更靠近所述第二像素的方向的位置处嵌入到所述第一边界中。
(22)根据以上(21)所述的摄像元件，
其中，所述第一像素是与所述第二像素相比具有更高灵敏度的像素。
(23)根据以上(22)所述的摄像元件，
其中，所述第一像素的光接收表面的面积大于所述第二像素的光接收表面的面积，并且
所述灵敏度是根据所述第一像素和所述第二像素中各者的光接收表面的面积大小而限定的灵敏度。
(24)根据以上(21)至(23)中任一项所述的摄像元件，
其中，所述沟槽遮光部被形成为使得第一部分的厚度比第二部分的厚度厚，并且与所述第二部分相比，所述第一部分在所述第一像素侧突出较少，所述遮光壁嵌入到所述第一部分中而未嵌入到所述第二部分中。
(25)根据以上(22)所述的摄像元件，
其中，所述遮光壁包括在所述第二部分的位置上的重叠，所述位置在所述第二部分的所述第二像素侧的外边缘的延长部分处。
(26)根据以上(21)至(25)中任一项所述的摄像元件，
其中，所述遮光壁在所述第一边界处不向所述第一像素侧突出，并且不从所述沟槽遮光部突出。
(27)根据以上(21)至(26)中任一项所述的摄像元件，
其中，所述遮光壁设置在所述第二像素的整个周缘上。
(28)根据以上(27)所述的摄像元件，
其中，所述遮光壁进一步设置在所述第一像素和与该第一像素相邻的其他所述第一像素之间的第二边界上，该遮光壁与其他所述遮光壁隔开间隔地设置。
(29)根据以上(27)所述的摄像元件，
其中，所述遮光壁进一步设置在所述第一像素的整个周缘上。
(30)根据以上(21)至(29)中任一项所述的摄像元件，
还包括像素间遮光部，所述像素间遮光部设置在所述第一像素和所述第二像素中各者的光接收表面周围。
(31)根据以上(30)所述的摄像元件，
其中，所述像素间遮光部相对于与所述第一像素和所述第二像素中的至少一者相关的像素边界对称地设置。
(32)根据以上(30)所述的摄像元件，
其中，所述像素间遮光部相对于与所述第一像素和所述第二像素中的至少一者相关的像素边界不对称地设置。
(33)根据以上(21)至(29)中任一项所述的摄像元件，
还包括波导，所述波导设置在光学滤光片和其他所述光学滤光片之间，所述光学滤光片设置在所述第一像素和所述第二像素中各者的光接收表面上。
(34)根据以上(33)所述的摄像元件，
还包括像素间遮光部，所述像素间遮光部设置在所述第一像素和所述第二像素中各者的光接收表面的周缘的至少一部分中，
其中，在所述第一像素和所述第二像素中各者的周缘的至少一部分中，所述像素间遮光部和所述波导组合设置。
(35)根据以上(34)所述的摄像元件，
其中，所述波导设置在所述第二像素周围，并且
所述像素间遮光部设置在所述第一像素彼此相邻的边界处。
(36)电子装置，其包括：
摄像元件，所述摄像元件包括：
第一像素；
第二像素，其布置成与所述第一像素相邻；
沟槽遮光部，其设置在所述第一像素和所述第二像素中各者的周围；以及
遮光壁，其在沟槽的深度方向上嵌入到所述沟槽遮光部的至少所述第一像素和所述第二像素之间的第一边界中，
所述遮光壁被形成为在更靠近所述第二像素的方向的位置处嵌入到所述第一边界中；
信号处理单元，其对从所述摄像元件读取的像素信号执行信号处理，并且通过所述信号处理产生图像数据；以及
存储单元，其存储由所述信号处理单元产生的所述图像数据。
附图标记列表
10 CMOS图像传感器
11 像素阵列单元
181、181-1、181-2、181-3、181-4、181-5、181-6、181-7、351 像素间遮光部
300、300a、300b、300c、300d、300R1、300R2、300G1、300G2、300B1、300B2 高灵敏度像素
301、301a、301b、301c、301d、301R1、301G1、301G3、301B1 低灵敏度像素
302、302a、302b、302c、302d 累积部
303、303a、303b、303c、303bg、303sml、303sml1、303sml2、303sml3、303sml4 沟槽遮光部
303TR1 第一沟槽遮光部
303TR2 第二沟槽遮光部
310、311、312、3020、3021 边界
321 像素间遮光膜
350 遮光壁
360 波导
361、362 开口
3000、3001、3002、3003 像素
Claims (17)
1.一种光检测装置，其包括：
第一光电转换区域，在横截面图中，所述第一光电转换区域被布置在基板中；
第二光电转换区域，在所述横截面图中，所述第二光电转换区域被布置在所述基板中，并且被布置成与所述第一光电转换区域相邻；
第三光电转换区域，在所述横截面图中，所述第三光电转换区域被布置在所述基板中，并且被布置成与所述第一光电转换区域相邻；
第一沟槽，在所述横截面图中，所述第一沟槽被布置在所述第一光电转换区域与所述第二光电转换区域之间；
第二沟槽，在所述横截面图中，所述第二沟槽被布置在所述第一光电转换区域与所述第三光电转换区域之间；
第一遮光膜，在所述横截面图中，所述第一遮光膜被布置在所述第一沟槽上方；以及
第二遮光膜，在所述横截面图中，所述第二遮光膜被布置在所述第二沟槽上方；
其中，在所述横截面图中，所述第一光电转换区域的面积大于所述第二光电转换区域的面积，
其中，在所述横截面图中，所述第一光电转换区域的面积大于所述第三光电转换区域的面积，
其中，在所述横截面图中，所述第一遮光膜的中心部分被布置在所述第一光电转换区域的中心部分与所述第一沟槽的中心部分之间，并且
其中，在所述横截面图中，所述第二遮光膜的中心部分被布置在所述第一光电转换区域的所述中心部分与所述第二沟槽的中心部分之间。
2.根据权利要求1所述的光检测装置，
其中，所述第一光电转换区域和所述第二光电转换区域对应，以接收第一颜色的光。
3.根据权利要求2所述的光检测装置，
其中，所述第三光电转换区域接收第二颜色的光，所述第二颜色不同于所述第一颜色。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光检测装置，
其中，在所述横截面图中，所述第一遮光膜的宽度大于所述第一沟槽的宽度。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的光检测装置，
其中，在所述横截面图中，所述第二遮光膜的宽度大于所述第二沟槽的宽度。
6.根据权利要求3所述的光检测装置，其还包括：
第四光电转换区域，在所述横截面图中，所述第四光电转换区域被布置在所述基板中，并且被布置成与所述第三光电转换区域相邻。
7.根据权利要求6所述的光检测装置，其还包括：
第三沟槽，在所述横截面图中，所述第三沟槽被布置在所述第三光电转换区域与所述第四光电转换区域之间。
8.根据权利要求7所述的光检测装置，其还包括：
第三遮光膜，在所述横截面图中，所述第三遮光膜被布置在所述第三沟槽上方。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的光检测装置，
其中，在所述横截面图中，所述第四光电转换区域的面积大于所述第三光电转换区域的面积。
10.根据权利要求8所述的光检测装置，
其中，在所述横截面图中，所述第三遮光膜的中心部分被布置在所述第四光电转换区域的中心部分与所述第三沟槽的中心部分之间。
11.根据权利要求6至8中任一项所述的光检测装置，
其中，所述第四光电转换区域与所述第三光电转换区域对应，以接收所述第二颜色的光。
12.一种光检测装置，其包括：
第一光电转换区域；
第二光电转换区域，所述第二光电转换区域被布置成与所述第一光电转换区域相邻；
第三光电转换区域，所述第三光电转换区域被布置成与所述第一光电转换区域相邻；
第一沟槽部，所述第一沟槽部被布置在所述第一光电转换区域与所述第二光电转换区域之间；
第二沟槽部，所述第二沟槽部被布置在所述第二光电转换区域与所述第三光电转换区域之间；以及
遮光膜，所述遮光膜被布置在所述第一沟槽部上方和所述第二沟槽部上方；
其中，在平面图中，所述第一光电转换区域的面积大于所述第三光电转换区域的面积，
其中，在所述平面图中，所述第二光电转换区域的面积大于所述第三光电转换区域的面积，
其中，在所述平面图中，布置在所述第一沟槽部上方的所述遮光膜的第一宽度小于布置在所述第二沟槽部上方的所述遮光膜的第二宽度。
13.根据权利要求12所述的光检测装置，
其中，在所述平面图中，布置在所述第一沟槽部上方的所述遮光膜的所述第一宽度大于所述第一沟槽部的宽度。
14.根据权利要求12所述的光检测装置，
其中，在所述平面图中，布置在所述第二沟槽部上方的所述遮光膜的所述第二宽度大于所述第二沟槽部的宽度。
15.根据权利要求12所述的光检测装置，
其中，在所述平面图中，布置在所述第二沟槽部上方的所述遮光膜的中心部分被布置在所述第二光电转换区域的中心部分与所述第二沟槽部的中心部分之间。
16.根据权利要求12所述的光检测装置，
其中，所述第二光电转换区域和所述第三光电转换区域对应，以接收第一颜色的光。
17.根据权利要求16所述的光检测装置，
其中，所述第一光电转换区域接收第二颜色的光，所述第二颜色不同于所述第一颜色。
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