CN117063286A - 摄像元件和摄像装置 - Google Patents

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Abstract

为了在产生相位差信号时防止光电转换部的饱和电荷量减少。像素包括形成在半导体基板上并且对来自被摄体的入射光执行光电转换以产生电荷的多个光电转换部。像素内分离部设置在所述像素中并且分离所述多个光电转换部。溢出路径设置在所述像素内分离部中并且将在所述多个光电转换部中溢出的电荷彼此传输。溢出栅极设置在所述像素中并且调整所述溢出路径的电位。像素分离部设置在所述像素的边界处。电荷保持部保持所产生的电荷。电荷传输部针对所述多个光电转换部逐个地设置，并且将所产生的电荷传输至所述电荷保持部，并且使所述电荷保持部保持所述电荷。图像信号产生部基于所产生的电荷产生图像信号。

Description

摄像元件和摄像装置
技术领域
本公开涉及摄像元件和摄像装置。
背景技术
人们已经使用以二维矩阵状设置有包括两个光电转换部的像素的摄像元件。在该摄像元件中，可以通过对来自被摄体的入射光进行光瞳分割来产生用于检测图像平面相位差的相位差信号和基于来自被摄体的入射光的图像信号。当产生相位差信号时，将基于通过两个光电转换部的光电转换而产生的电荷的两个图像信号作为相位差信号输出。另一方面，当产生图像信号时，将通过两个光电转换部的光电转换而产生的电荷在像素中相加，并且输出基于相加的电荷产生的图像信号。
这两个光电转换部可以通过例如具有相对较高杂质浓度的半导体区域分离。此外，具有相对较高杂质浓度的半导体区域也设置在像素之间，并且像素可以彼此分离。
当光不对称地入射在这两个光电转换部上时，在大量光入射的一侧的光电转换部中累积的电荷可能会饱和。当发生存储电荷饱和时，由光电转换部新产生的电荷从光电转换部溢出。当该电荷流入其他像素时，会在通过将电荷相加而产生的图像信号中出现错误。因此，已经提出了一种使两个光电转换部之间的半导体区域的势垒低于像素之间的半导体区域的势垒以在两个光电转换部之间移动电荷的光电转换装置(例如，参见专利文献1)。在该光电转换装置中，通过使两个光电转换部之间的半导体区域的杂质浓度低于像素之间的半导体区域的杂质浓度来降低两个光电转换部之间的半导体区域的势垒。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：JP 2018-142739A
发明内容
技术问题
然而，在上述现有技术中，存在着在产生相位差信号时光电转换部的饱和电荷量减少的问题。由于两个光电转换部之间的半导体区域的势垒降低，因此各个光电转换部的饱和电荷量减少。存在着在检测相位差信号时相位差可检测范围变窄并且便利性降低的问题。
因此，本公开提出了一种在产生相位差信号时防止光电转换部的饱和电荷量减少的摄像元件和摄像装置。
技术问题的解决方案
本公开旨在解决上述问题，并且其一方面是一种摄像元件，包括：像素，所述像素包括形成在半导体基板上并且对来自被摄体的入射光执行光电转换以产生电荷的多个光电转换部；像素内分离部，所述像素内分离部设置在所述像素中并且分离所述多个光电转换部；溢出路径，所述溢出路径设置在所述像素内分离部中并且将在所述多个光电转换部中溢出的电荷彼此传输；溢出栅极，所述溢出栅极设置在所述像素中并且调整所述溢出路径的电位；像素分离部，所述像素分离部设置在所述像素的边界处；电荷保持部，所述电荷保持部保持所述产生的电荷；多个电荷传输部，所述多个电荷传输部针对所述多个光电转换部逐个地设置，并且将所述产生的电荷传输至所述电荷保持部，并且使所述电荷保持部保持所述电荷；以及图像信号产生部，所述图像信号产生部基于所述保持的电荷产生图像信号。
附图说明
图1是示出了根据本公开实施方案的摄像元件的构成例的图。
图2是示出了根据本公开实施方案的像素的构成例的图。
图3是示出了根据本公开第一实施方案的像素的构成例的图。
图4A是示出了根据本公开第一实施方案的像素的构成例的截面图。
图4B是示出了根据本公开第一实施方案的像素的构成例的截面图。
图5是示出了根据本公开实施方案的图像信号和相位差信号的产生示例的图。
图6A是示出了根据本公开实施方案的溢出栅极的效果的图。
图6B是示出了根据本公开实施方案的溢出栅极的效果的图。
图6C是示出了根据本公开实施方案的溢出栅极的效果的图。
图7A是示出了根据本公开第一实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图7B是示出了根据本公开第一实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图7C是示出了根据本公开第一实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图7D是示出了根据本公开第一实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图8是示出了根据本公开第一实施方案的溢出栅极的栅极电压的测量示例的图。
图9是示出了根据本公开第二实施方案的像素的构成例的图。
图10A是示出了根据本公开第二实施方案的像素的构成例的截面图。
图10B是示出了根据本公开第二实施方案的像素的构成例的截面图。
图11A是示出了根据本公开第二实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图11B是示出了根据本公开第二实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图12是示出了根据本公开第三实施方案的像素的构成例的图。
图13A是示出了根据本公开第三实施方案的像素的构成例的截面图。
图13B是示出了根据本公开第三实施方案的像素的构成例的截面图。
图14A是示出了根据本公开第三实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图14B是示出了根据本公开第三实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图14C是示出了根据本公开第三实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图14D是示出了根据本公开第三实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图15是示出了根据本公开第四实施方案的像素的构成例的图。
图16A是示出了根据本公开第四实施方案的像素的构成例的截面图。
图16B是示出了根据本公开第四实施方案的像素的构成例的截面图。
图17是示出了根据本公开第四实施方案的像素的另一构成例的图。
图18A是示出了根据本公开第四实施方案的像素的另一构成例的截面图。
图18B是示出了根据本公开第四实施方案的像素的另一构成例的截面图。
图19是示出了根据本公开第五实施方案的像素的构成例的图。
图20是示出了根据本公开第六实施方案的像素的构成例的图。
图21A是示出了根据本公开第六实施方案的像素的构成例的截面图。
图21B是示出了根据本公开第六实施方案的像素的构成例的截面图。
图22A是示出了根据本公开第六实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图22B是示出了根据本公开第六实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图22C是示出了根据本公开第六实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图22D是示出了根据本公开第六实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图22E是示出了根据本公开第六实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。
图23是示出了根据本公开第七实施方案的像素的构成例的图。
图24A是示出了根据本公开第七实施方案的像素的构成例的截面图。
图24B是示出了根据本公开第七实施方案的像素的构成例的截面图。
图25是示出了根据本公开第八实施方案的摄像元件的构成例的图。
图26A是示出了根据本公开第八实施方案的摄像元件的构成例的图。
图26B是示出了根据本公开第八实施方案的摄像元件的构成例的图。
图27是示出了安装在电子设备上的摄像装置的构成例的框图。
图28是示出了车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
图29是辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。
图30是示出了内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。
图31是示出了摄像头和相机控制单元(CCU)的功能构成的示例的框图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细说明本公开的实施方案。将按以下顺序进行说明。注意，在以下各个实施方案中，相同的部分由相同的附图标记表示，并且将省略冗余的说明。
1.第一实施方案
2.第二实施方案
3.第三实施方案
4.第四实施方案
5.第五实施方案
6.第六实施方案
7.第七实施方案
8.第八实施方案
9.摄像装置的构成例
10.移动体的应用示例
11.内窥镜手术系统的应用示例
(1.第一实施方案)
[摄像元件的构成]
图1是示出了根据本公开实施方案的摄像元件的构成例的图。如图1所示，本示例的摄像元件1包括像素区域(称为摄像区域)3和外围电路单元，在像素区域中，包括多个光电转换元件的像素100规则地二维布置在基板11(例如，硅基板)上。各个像素100包括例如用作光电转换元件的光电二极管和多个像素晶体管(称为MOS晶体管)。多个像素晶体管可以包括例如传输晶体管、复位晶体管和放大晶体管这三个晶体管。另外，可以添加选择晶体管以具有四个晶体管。像素100可以具有共用像素结构。该像素共用结构包括多个光电二极管、多个传输晶体管、一个共用的浮动扩散区域和一个共用的像素晶体管。
外围电路单元包括垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7和控制电路8等。
控制电路8接收输入时钟和指示操作模式等的数据，并且输出诸如摄像元件的内部信息等数据。即，控制电路8基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟而产生用作垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6等的操作基准的时钟信号或控制信号。然后，这些信号被输入至垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6等。
垂直驱动电路4包括例如移位寄存器，选择像素驱动配线13，将用于驱动像素的脉冲供给至所选择的像素驱动配线，并且以行为单位驱动像素。即，垂直驱动电路4以行为单位在垂直方向上依次地选择性扫描像素区域3中的各个像素100，并且通过垂直信号线9将基于根据在例如用作各个像素100的光电转换元件的光电二极管中接收到的光量而产生的信号电荷的像素信号供给至列信号处理电路5。
列信号处理电路5例如针对像素100的各列设置，并且针对各个像素列对从一行的像素100输出的信号执行诸如噪声去除等信号处理。即，列信号处理电路5执行诸如用于去除像素100特有的固定模式噪声的相关双采样(CDS)、信号放大和AD转换等信号处理。水平选择开关(未示出)连接并设置在列信号处理电路5的输出级和水平信号线10之间。注意，列信号处理电路5是权利要求中所述的处理电路的示例。
水平驱动电路6包括例如移位寄存器，通过依次地输出水平扫描脉冲来依次地选择各个列信号处理电路5，并且使各个列信号处理电路5将像素信号输出至水平信号线10。
输出电路7对从各个列信号处理电路5通过水平信号线10依次地供给的信号执行信号处理，并且输出处理后的信号。例如，可以仅执行缓冲，或者可以执行黑电平调整、列变化校正和各种数字信号处理等。输入输出端子12与外部交换信号。
[摄像元件的构成]
图2是示出了根据本公开实施方案的像素的构成例的图。该图是示出了根据本公开实施方案的像素100的构成例的电路图。像素100包括光电转换部101和102、电荷保持部103和104、电荷传输部105和106、复位晶体管111、放大晶体管112、选择晶体管113、溢出路径108和溢出栅极109。注意，包括复位晶体管111、放大晶体管112和选择晶体管113的电路构成图像信号产生部110。此外，电荷传输部105和106、复位晶体管111、放大晶体管112和选择晶体管113可以包括n沟道MOS晶体管。
如上所述，像素驱动配线13和垂直信号线9被布线至像素100。该图中的像素驱动配线13包括信号线GATE、信号线TRG1、信号线TRG2、信号线RST和信号线SEL。此外，垂直信号线9包括信号线VO。另外，电源线Vdd被布线至像素100。电源线Vdd是向像素100供给电力的配线。
光电转换部101的阳极接地，并且阴极连接至电荷传输部105的源极。光电转换部102的阳极接地，并且阴极连接至电荷传输部106的源极。电荷传输部105的漏极连接至复位晶体管111的源极、放大晶体管112的栅极、电荷传输部106的漏极、电荷保持部103的一端和电荷保持部104的一端。电荷保持部103的另一端和电荷保持部104的另一端接地。复位晶体管111的漏极连接至电源线Vdd。放大晶体管112的漏极连接至电源线Vdd，并且源极连接至选择晶体管113的漏极。选择晶体管113的源极连接至信号线VO。溢出路径108连接在光电转换部101的阴极和光电转换部102的阴极之间。
信号线GATE、信号线TRG1和信号线TRG2分别连接至溢出栅极109、电荷传输部105的栅极和电荷传输部106的栅极。信号线RST和信号线SEL分别连接至复位晶体管111的栅极和选择晶体管113的栅极。
光电转换部101和102对入射光执行光电转换。光电转换部101和102可以由形成在稍后说明的半导体基板120上的光电二极管构成。光电转换部101和102在曝光时段中对入射光执行光电转换，并且保持通过光电转换产生的电荷。
电荷保持部103和104保持由光电转换部101和102产生的电荷。该图中的电荷保持部103和104是它们并联连接的情况下的示例。电荷保持部103和104可以由浮动扩散(FD)区域形成，该浮动扩散区域是形成在半导体基板120中的半导体区域。
该图中的电荷传输部105和106、复位晶体管111、放大晶体管112和选择晶体管113可以由n沟道MOS晶体管构成。在该n沟道MOS晶体管中，可以通过向栅极施加超过栅极-源极间电压Vgs的阈值的电压来导通漏极和源极。在下文中，将超过栅极-源极间电压Vgs的阈值的电压称为导通电压。包括导通电压的控制信号通过信号线TRG1等传输。
电荷传输部105和106传输电荷。电荷传输部105将通过光电转换部101的光电转换产生的电荷传输至电荷保持部103和104，并且电荷传输部106将通过光电转换部102的光电转换产生的电荷传输至电荷保持部103和104。电荷传输部105和106通过分别将光电转换部101和102与电荷保持部103和104之间导通来传输电荷。电荷传输部105和106的控制信号分别通过信号线TRG1和TRG2传输。
图像信号产生部110基于保持在电荷保持部103和104中的电荷产生图像信号。如上所述，图像信号产生部110包括复位晶体管111、放大晶体管112和选择晶体管113。
复位晶体管111对电荷保持部103和104进行复位。可以通过将电荷保持部103和104与电源线Vdd之间导通而排出电荷保持部103和104的电荷来执行该复位。复位晶体管111的控制信号通过信号线RST传输。
放大晶体管112放大电荷保持部103和104的电压。放大晶体管112的栅极连接至电荷保持部103和104。因此，在放大晶体管112的源极处产生具有与保持在电荷保持部103和104中的电荷相对应的电压的图像信号。此外，可以通过使选择晶体管113导通而将图像信号输出至信号线VO。选择晶体管113的控制信号通过信号线SEL传输。
溢出路径108将在光电转换部101和102之间溢出的电荷彼此传输。溢出路径108可以由设置在光电转换部101和102之间的半导体区域形成。
溢出栅极109是与溢出路径108相邻设置的电极。溢出栅极109调整溢出路径108的势垒。
当在像素100中产生相位差信号时，电荷传输部105和106将由光电转换部101和102产生的电荷单独地传输至电荷保持部103和104。将这种电荷传输称为单独传输。其后，图像信号产生部110基于单独地传输至电荷保持部103和104的电荷来产生相位差信号。在下文中，将用于产生相位差信号的模式称为相位差信号模式。
另一方面，当在像素100中产生图像信号时，电荷传输部105和106将由光电转换部101和102产生的电荷共同地传输至电荷保持部103和104。在这种情况下，电荷保持部103和104同时保持由光电转换部101和102产生的电荷。将这种电荷传输称为集体传输。此外，将用于产生图像信号的模式称为图像信号模式。
[摄像元件的平面构成]
图3是示出了根据本公开第一实施方案的像素的构成例的图。该图是示出了根据本公开第一实施方案的像素100的构成例的平面图。该图示出了半导体基板120中的像素100的构成。该图中的虚线矩形表示像素100的区域。此外，轮廓矩形表示形成在半导体基板120中的半导体区域和设置在半导体基板120的正面侧的栅极电极。分别形成光电转换部101和102的半导体区域121和122设置在像素100中，并且电荷传输部105和106与半导体区域121和122相邻设置。在该图中，示出了电荷传输部105和106的栅极电极141和142。形成电荷保持部103和104的半导体区域123和124与电荷传输部105和106相邻设置。
像素内分离部128设置在光电转换部101和102之间。像素内分离部128将光电转换部101和102分离。此外，像素分离部129设置在像素100的边界处。像素分离部129形成为包围像素100的形状，并且将相邻的像素100彼此分离。
注意，在该图中还示出了图像信号产生部110。该图示出了图像信号产生部110设置在像素100以外的区域中的示例。该图中的像素通过信号线119连接至电荷保持部103和104。
[摄像元件的截面构成]
图4A和图4B是示出了根据本公开第一实施方案的像素的构成例的截面图。图4A对应于沿着图3中的线a-a’截取的像素100的截面图，并且图4B对应于沿着图3中的线b-b’截取的像素100的截面图。该图中的像素100包括半导体基板120、绝缘膜149和191、配线区域150、滤色器192和片上透镜193。
半导体基板120是其中设置有像素100的元件的扩散层的半导体基板。半导体基板120可以包括例如硅(Si)。诸如光电转换部101等元件可以设置在半导体基板120中形成的阱区域中。为了方便起见，假定该图中的半导体基板120形成在p型阱区域中。通过在阱区域中设置n型或p型半导体区域，可以形成元件的扩散层。在该图中，示出了光电转换部101和102以及溢出路径108。
光电转换部101由n型半导体区域121形成。具体地，由在n型半导体区域121和周围的p型阱区域之间的界面处的pn结形成的光电二极管对应于光电转换部101。类似地，光电转换部102由n型半导体区域122形成。在曝光时段中通过光电转换部101和102的光电转换产生的电荷被累积在n型半导体区域121和122中。在经过曝光时段之后，通过电荷传输部105和106将累积的电荷传输至并且保持在电荷保持部103和104中。
像素内分离部128设置在光电转换部101和102之间。像素内分离部128由具有相对较高的p型杂质浓度的半导体区域形成，并且将形成光电转换部101和102的n型半导体区域121和122电分离。
此外，像素分离部129设置在半导体基板120的像素100的边界处。像素分离部129由具有相对较高的p型杂质浓度的半导体区域形成，并且将相邻的像素100彼此电分离。
绝缘膜149是使半导体基板120的正面侧绝缘的膜。绝缘膜149可以包括氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)。
栅极电极141、142和143设置在半导体基板120的正面侧。栅极电极141和142分别构成电荷传输部105和106的栅极。此外，栅极电极143构成溢出栅极109。溢出栅极109调整溢出路径108的势垒。通过向溢出栅极109施加电压，可以调整溢出路径108的势垒的高度。栅极电极141、142和143可以包括多晶硅。注意，栅极电极141、142和143下方的绝缘膜149构成栅极绝缘膜。
配线区域150是设置在半导体基板120的正面侧并且其中设置有像素100的配线的区域。配线区域150包括配线152和绝缘层151。配线152传输像素100的元件的信号等。配线152可以包括诸如铜(Cu)或钨(W)等导体。绝缘层151使配线152等绝缘。绝缘层151可以包括例如SiO2。
绝缘膜191使半导体基板120的背面侧绝缘。绝缘膜191可以包括例如SiO2。
滤色器192是透射入射光中的预定波长的光的滤光器。作为滤色器192，例如，可以使用透射红光、绿光和蓝光的滤色器。
片上透镜193是会聚入射光的透镜。片上透镜193形成为半球形形状，并且将入射光会聚在光电转换部101和102上。
在n型半导体区域121和122中可以累积的电荷量是有限的。将这种可累积的电荷量称为饱和电荷量Qs。该Qs根据n型半导体区域121的尺寸等而变化，并且产生的超过Qs的电荷从n型半导体区域121等溢出。当溢出的电荷流入其他像素100的光电转换部101等并且产生图像信号时，会在图像信号中出现错误。因此，将从光电转换部101等溢出的电荷排出至其自身像素100的电荷保持部103等。这可以通过使电荷传输部105等的势垒的高度低于像素分离部129的势垒来执行。在经过曝光时段之后，通过复位排出在曝光时段中排出至电荷保持部103等的电荷。
另一方面，光电转换部101和102设置在该图中的像素100中。即使当光电转换部101和102中的任何一者的电荷超过Qs时，也会发生电荷溢出。该溢出的电荷流入电荷保持部103等。由于在经过曝光时段之后通过复位排出该电荷，因此在将由光电转换部101和102产生的电荷相加以产生图像信号的图像信号模式下会在图像信号中出现错误。这是因为，从光电转换部101和102中的一者溢出的电荷没有反映在相加后的图像信号中，并且降低了图像信号电压的特性相对于像素100上的入射光量的线性。
因此，在光电转换部101和102之间设置溢出路径108。溢出路径108由n型半导体区域125形成。如稍后说明，溢出路径108形成为比电荷传输部105等的势垒更低的势垒，并且可以将在光电转换部101和102中溢出的电荷彼此传输。例如，在光电转换部101的电荷达到Qs而光电转换部102的电荷没有达到Qs的情况下，电荷通过溢出路径108从光电转换部101的n型半导体区域121移动至光电转换部102的n型半导体区域122。通过设置溢出路径108，可以减小当光电转换部101和102的电荷相加时图像信号的误差。
同时，在该图中的像素100中，为了降低溢出路径108的势垒，可以分别在光电转换部101和102中累积的电荷量低于Qs。在相位差信号模式下，相位差信号的信号电平的最大值减小。因此，可检测被摄体的相位差的范围变窄。因此，将溢出栅极109与溢出路径108相邻设置。通过向溢出栅极109施加电压，可以调整溢出路径108的电位，并且可以调整势垒。
[图像信号和相位差信号的产生]
图5是示出了根据本公开实施方案的图像信号和相位差信号的产生示例的图。该图是示出了在像素100中产生图像信号和相位差信号的示例的时序图。
该图中的“RST”、“SEL”、“TRG1”、“TRG2”和“GATE”分别表示信号线RST、信号线SEL、信号线TRG1、信号线TRG2和信号线GATE的信号。它们表示二值化的控制信号的波形，并且值“1”的部分表示传输导通信号的区域。此外，虚线表示0V的电平。此外，“FD”表示电荷保持部103和104的电位。此外，“VO”表示信号线VO的输出。该图的前半部分表示相位差信号模式的过程，并且后半部分表示图像信号模式的过程。
在初始状态下，向信号线RST、信号线SEL、信号线TRG1和信号线TRG2施加值“0”。此外，向信号线GATE施加负栅极电压。因此，可以增加溢出路径108的势垒。
在T1处，向信号线RST、TRG1和TRG2施加导通信号。因此，复位晶体管111以及电荷传输部105和106被导通，并且光电转换部101和102以及电荷保持部103和104被复位。
在T2处，停止向信号线RST、TRG1和TRG2施加导通信号。因此，曝光时段开始，并且通过光电转换产生的电荷被累积在光电转换部101和102中。
在T3处，向信号线GATE施加正栅极电压。因此，可以降低溢出路径108的势垒。
在T4处，向信号线GATE施加负栅极电压。
在T5处，向信号线SEL施加导通信号。继续向信号线SEL施加导通信号，直到像素区域3中的所有像素100的相位差信号被输出为止。
在T6处，向信号线RST施加导通信号，并且电荷保持部103和104被复位。在T6处，曝光时段结束。
在T7处，停止向信号线RST施加导通信号。在直到随后T8的时段中，从信号线VO输出复位时的图像信号a。
在T8处，向信号线TRG1施加导通信号。电荷传输部105被导通，并且累积在光电转换部101中的电荷被传输至电荷保持部103和104。因此，FD的电位降低。
在T9处，停止向信号线TRG1施加导通信号。在直到随后T10的时段中，从信号线VO输出与光电转换部101的电荷相对应的图像信号b。通过图像信号a和图像信号b执行上述CDS，并且产生相位差信号。
在T10处，向信号线RST施加导通信号，并且电荷保持部103和104被复位。
在T11处，停止向信号线RST施加导通信号。在直到随后T12的时段中，从信号线VO输出复位时的图像信号c。
在T12处，向信号线TRG2施加导通信号。电荷传输部106被导通，并且累积在光电转换部102中的电荷被传输至电荷保持部103和104。因此，FD的电位降低。
在T13处，停止向信号线TRG2施加导通信号。其后，从信号线VO输出与光电转换部102的电荷相对应的图像信号d。通过图像信号c和图像信号d执行CDS，并且产生相位差信号。
以这种方式，可以在相位差信号模式下产生两个相位差信号。接下来，将说明图像信号模式。
在T14处，向信号线RST、TRG1和TRG2施加导通信号。因此，复位晶体管111以及电荷传输部105和106被导通，并且光电转换部101和102以及电荷保持部103和104被复位。
在T15处，停止向信号线RST、TRG1和TRG2施加导通信号。因此，曝光时段开始，并且通过光电转换产生的电荷被累积在光电转换部101和102中。
在T16处，向信号线GATE施加正栅极电压。因此，可以降低溢出路径108的势垒。
在T17处，向信号线GATE施加负栅极电压。
在T18处，向信号线SEL施加导通信号。继续向信号线SEL施加导通信号，直到像素区域3中的所有像素100的图像信号被输出为止。
在T19处，向信号线RST施加导通信号，并且电荷保持部103和104被复位。在T19处，曝光时段结束。
在T20处，停止向信号线RST施加导通信号。在直到随后T21的时段中，从信号线VO输出复位时的图像信号e。
在T21处，向信号线TRG1和TRG2施加导通信号。电荷传输部105和106被导通，并且累积在光电转换部101和102中的电荷被传输至电荷保持部103和104。因此，FD的电位降低。
在T22处，停止向信号线TRG1和TRG2施加导通信号。其后，从信号线VO输出与光电转换部101和102的电荷相对应的图像信号f。通过图像信号e和图像信号f执行CDS，并且产生图像信号。
注意，相位差信号模式的在T3至T4处的信号线GATE的栅极电压和图像信号模式的在T16至T17处的信号线GATE的栅极电压可以具有不同的值。具体地，可以将在T3至T4处的栅极电压设定为低电压。因此，可以使相位差信号模式下的溢出路径108的势垒高于图像信号模式下的溢出路径108的势垒。
[溢出栅极的效果]
图6A、图6B和图6C是示出了根据本公开实施方案的溢出栅极的效果的图。图6A是示出了像素100的光电转换部101和102、电荷传输部105和106、电荷保持部103和104以及溢出路径108的势垒的图。横轴表示在像素100中的位置，并且纵轴表示电位。注意，“FD1”、“TG1”、“PD1”、“GATE”、“PD2”、“TG2”和“FD2”表示图3所示的位置。
在曝光时段中，在电荷传输部105和106中形成高势垒。因此，电荷被累积在光电转换部101和102中。该图中的阴影矩形表示累积的电荷。此外，向溢出栅极109施加高栅极电压，并且溢出路径108的势垒变得相对较低。因此，如图6A所示，从光电转换部102溢出的电荷通过溢出路径108被传输至光电转换部101。注意，溢出路径108的虚线势垒表示在不向溢出栅极109施加栅极电压的情况下的势垒。
图6B是示出了在图像信号模式下电荷累积时间和电荷量之间的关系的图。在该图中，横轴表示累积时间，并且纵轴表示电荷量。该图中的实线曲线是示出了图6A中的光电转换部102的电荷量的变化的曲线。此外，该图中的由长短交替虚线表示的曲线是示出了图6A中的光电转换部101的电荷量的变化的曲线。此外，该图中的虚线曲线是表示通过将光电转换部101和102的电荷相加而获得的电荷量的曲线。
在该图中的时段(1)中，在光电转换部101和102中累积电荷，并且电荷量增加。光电转换部102累积更多的电荷量。其后，在时段(2)中，光电转换部102饱和，并且电荷溢出到光电转换部101中。当光电转换部102的电荷量变为恒定值时，累积在光电转换部101中的电荷量增加。其后，在(3)中，光电转换部101也饱和，并且电荷量变为恒定值。在(1)至(2)的时段中通过将光电转换部101和102的电荷相加而获得的电荷量线性增加。即使在光电转换部101和102中的任何一者饱和时，也可以保持基于相加电荷的图像信号的线性。
图6C示出了在相位差信号模式下的势垒。如上所述，在相位差信号模式下，光电转换部101和102的电荷单独地传输至电荷保持部103和104。该图示出了光电转换部101的电荷被传输的情况的示例。通过向电荷传输部105的栅极电极施加导通信号，电荷传输部105的势垒降低，并且电荷被传输至电荷保持部103。可以通过施加至栅极电极的电压来调制溢出路径108的电位，并且可以降低溢出路径108的势垒。因此，向溢出栅极109施加负栅极电压，以防止溢出路径108的势垒降低，并且可以防止电荷从光电转换部102传输至光电转换部101。通过垂直驱动电路3执行这种栅极电压的调整。
[摄像元件的制造方法]
图7A至图7D是示出了根据本公开第一实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。图7A至图7D是示出了摄像元件1中的像素100的一部分的制造过程的示例的图。
首先，在半导体基板120中形成阱区域，并且形成像素内分离部128和像素分离部129(图7A)。这可以通过杂质的离子注入来执行。此时，在离子注入中，注入用于形成与阱区域相同导电类型的p型的受主杂质。
接下来，在半导体基板120上形成光电转换部101等。具体地，在半导体基板120中形成n型半导体区域121和122等。这可以通过杂质的离子注入来执行(图7B)。
接下来，在半导体基板120中形成用于形成溢出路径108的半导体区域125。这可以通过杂质的离子注入来执行(图7C)。
接下来，在半导体基板120的正面侧形成绝缘膜149，并且设置构成溢出栅极109的栅极电极143。接下来，在半导体基板120的正面侧形成配线区域150(图7D)。
接下来，对半导体基板120的背面侧进行研磨以使其变薄。接下来，可以通过在半导体基板120的背面侧设置绝缘膜191、滤色器192和片上透镜193来制造像素100。
[栅极电压的测量]
图8是示出了根据本公开第一实施方案的溢出栅极的栅极电压的测量示例的图。图8是示出了在摄像元件1的制造过程中溢出栅极109的栅极电压的测量示例的流程图。首先，针对所制造的摄像元件1的像素100的光电转换部101和102中的各者测量电荷量(步骤S101)。这可以通过测量光电转换部101和102的Qs来执行。接下来，测量像素间电位(步骤S102)。这可以通过测量像素100之间的电位来完成。接下来，检测栅极电压(步骤S103)。这可以通过基于Qs和像素间电位等检测用于获得期望特性的溢出栅极109的电压来执行。接下来，保持栅极电压(步骤S104)。这可以通过将检测到的栅极电压保持在诸如设置在摄像元件1中的寄存器等保持单元中来执行。
在使用摄像元件1时，通过向溢出栅极109施加从寄存器读取的栅极电压，可以获得期望的特性。
如上所述，在本公开的像素100中，溢出栅极109与设置在多个光电转换部101和102之间的溢出路径108相邻设置，并且调整溢出栅极109的施加电压。因此，能够调整溢出路径108的势垒，能够提高图像信号的线性，并且能够扩大产生相位差信号时的相位差可检测范围。能够提高便利性。
(2.第二实施方案)
在上述第一实施方案的摄像元件1中，由半导体区域形成的像素分离部129设置在像素100的边界处。另一方面，根据本公开第二实施方案的摄像元件1与上述第一实施方案的不同之处在于，设置有包括绝缘体的像素分离部。
[摄像元件的构成]
图9是示出了根据本公开第二实施方案的像素100的构成例的图。如同图3，该图是示出了摄像元件1的构成例的平面图。该图中的像素100与图3中的像素100的不同之处在于，包括像素分离部131来代替像素分离部129。
像素分离部131是通过在半导体基板120中嵌入绝缘构件而形成的像素分离部。可以通过在形成于半导体基板120中的沟槽132中嵌入诸如SiO2等绝缘体的膜来形成像素分离部131。
[摄像元件的截面构成]
图10A和图10B是示出了根据本公开第二实施方案的像素的构成例的截面图。如同图4A和图4B，图10A和图10B是示出了像素100的构成例的截面图。图10A和图10B中的像素100与图4A和图4B中的像素100的不同之处在于，设置像素分离部131来代替像素分离部129。可以通过将绝缘体膜设置于在像素100的边界处从半导体基板120的背面侧形成的沟槽132中来形成像素分离部131。
[摄像元件的制造方法]
图11A和图11B是示出了根据本公开第二实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。图11A和图11B是示出了摄像元件1中的像素100的一部分的制造过程的示例的图。首先，执行图7A至图7D的过程。接下来，将摄像元件1上下翻转，并且从半导体基板120的背面侧形成沟槽132(图11A)。这可以通过例如干法蚀刻来执行。
接下来，在沟槽132中设置诸如SiO2等绝缘构件。这可以通过例如CVD来执行(图11B)。因此，可以形成像素分离部131。
除此之外的摄像元件1的构成类似于本公开第一实施方案中的摄像元件1的构成，因此省略其说明。
如上所述，在根据本公开第二实施方案的摄像元件1中，设置有包括绝缘构件的像素分离部131，使得可以提高像素100之间的绝缘性能。
(3.第三实施方案)
在上述第二实施方案的摄像元件1中，在像素100的边界处设置其中在从半导体基板120的背面侧形成的沟槽132中嵌入绝缘体的像素分离部131。另一方面，根据本公开第三实施方案的摄像元件1与上述第二实施方案的不同之处在于，设置有通过在从半导体基板120的表面形成的沟槽中嵌入绝缘体而形成的像素分离部。
[摄像元件的构成]
图12是示出了根据本公开第三实施方案的像素100的构成例的图。如同图9，该图是示出了摄像元件1的构成例的平面图。该图中的像素100与图9中的像素100的不同之处在于，包括像素分离部133来代替像素分离部131。
像素分离部133是通过在半导体基板120中嵌入绝缘构件而形成的像素分离部。可以通过在形成于半导体基板120中的沟槽134中嵌入诸如SiO2等绝缘体的膜来形成像素分离部133。
[摄像元件的截面构成]
图13A和图13B是示出了根据本公开第三实施方案的像素的构成例的截面图。如图10A和图10B，图13A和图13B是示出了像素100的构成例的截面图。图13A和图13B中的像素100与图10A和图10B中的像素100的不同之处在于，设置像素分离部133来代替像素分离部131。如该图所示，像素分离部133形成为贯穿半导体基板120的形状。此外，沟槽134是在像素100的边界处从半导体基板120的表面形成的沟槽。可以通过在沟槽134中设置绝缘体膜来形成像素分离部133。
[摄像元件的制造方法]
图14A和图14D是示出了根据本公开第三实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。图14A和图14D是示出了摄像元件1中的像素100的一部分的制造过程的示例的图。首先，在半导体基板120的正面侧形成沟槽134(图14A)。这可以通过干法蚀刻来执行。
接下来，通过在沟槽134中嵌入诸如SiO2等绝缘体的膜来形成像素分离部133(图14B)。
接下来，形成像素内分离部128、半导体区域121和122、半导体区域125、绝缘膜149、栅极电极143和配线区域150(图14C)。
接下来，对半导体基板120的背面侧进行研磨以使其变薄(图14D)。因此，可以形成具有贯穿半导体基板120的形状的像素分离部133。
除此之外的摄像元件1的构成类似于本公开第二实施方案中的摄像元件1的构成，因此省略其说明。
如上所述，根据本公开第三实施方案的摄像元件1包括具有贯穿半导体基板120的形状的像素分离部133。因此，能够进一步提高半导体基板120的正面侧的像素100之间的绝缘特性。
(4.第四实施方案)
在上述第二实施方案的摄像元件1中，像素分离部131设置在像素100的边界处。另一方面，根据本公开第四实施方案的摄像元件1与上述第二实施方案的不同之处在于，在像素100的光电转换部101和102之间还设置有由绝缘体形成的分离部。
[摄像元件的构成]
图15是示出了根据本公开第四实施方案的像素100的构成例的图。如同图9，该图是示出了摄像元件1的构成例的平面图。该图中的像素100与图9中的像素100的不同之处在于，还包括像素内分离部135。
像素内分离部135是设置在光电转换部101和102之间的分离部，并且是通过在形成于半导体基板120中的沟槽中嵌入绝缘构件而形成的分离部。除了像素100之间的边界之外，该图中的沟槽134还形成在光电转换部101和102之间。可以通过在光电转换部101和102之间的沟槽134中嵌入与像素分离部131的绝缘体膜类似的绝缘体膜来形成像素内分离部135。
[摄像元件的截面构成]
图16A和图16B是示出了根据本公开第四实施方案的像素的构成例的截面图。如图10A和图10B，图16A和图16B是示出了像素100的构成例的截面图。图16A和图16B中的像素100与图10A和图10B中的像素100的不同之处在于，还包括像素内分离部135。如该图所示，像素内分离部128设置在溢出路径108下方的半导体基板120上。注意，像素内分离部128是权利要求中所述的第二像素内分离部的示例。
[摄像元件的另一构成]
图17是示出了根据本公开第四实施方案的像素100的另一构成例的图。如同图16，该图是示出了摄像元件1的构成例的平面图。该图中的像素100与图16中的像素100的不同之处在于，包括像素分离部133和像素内分离部137来代替像素分离部131和像素内分离部135。
类似于像素分离部133，像素内分离部137是具有贯穿半导体基板120的形状的分离部。
[摄像元件的截面构成]
图18A和图18B是示出了根据本公开第四实施方案的像素的另一构成例的截面图。如同图10A和图10B，图18A和图18B是示出了像素100的构成例的截面图。图18A和图18B中的像素100与图10A和图10B中的像素100的不同之处在于，包括像素分离部133和像素内分离部137来代替像素分离部131和像素内分离部135。像素内分离部137形成为贯穿半导体基板120的形状。此外，像素内分离部128设置在溢出路径108下方的半导体基板120上。
除此之外的摄像元件1的构成类似于本公开第二实施方案中的摄像元件1的构成，因此省略其说明。
如上所述，根据本公开第四实施方案的摄像元件1包括具有绝缘构件的像素内分离部135和137。这使得可以提高光电转换部101和102之间的绝缘特性。
(5.第五实施方案)
在上述第一实施方案的摄像元件1中，溢出路径108和溢出栅极109设置在像素100的中央部分中。另一方面，根据本公开第五实施方案的摄像元件1与上述第一实施方案的不同之处在于，溢出路径108和溢出栅极109设置在像素100的端部附近。
[摄像元件的构成]
图19是示出了根据本公开第五实施方案的像素100的构成例的图。如同图3，该图是示出了摄像元件1的构成例的平面图。该图中的像素100与图3中的像素100的不同之处在于，溢出路径108和溢出栅极109设置在像素100的端部附近。
该图中的溢出路径108和溢出栅极109设置在像素100的端部附近，并且与电荷传输部105和106隔开设置。即，溢出路径108、溢出栅极109以及电荷传输部105和106设置在像素100的相对边界附近。由于溢出路径108与电荷传输部105和106隔开设置，因此可以减少图6C所述的溢出路径108的电位的调制。
除此之外的摄像元件1的构成类似于本公开第一实施方案中的摄像元件1的构成，因此省略其说明。
如上所述，在根据本公开第五实施方案的摄像元件1中，由于溢出路径108与电荷传输部105和106隔开设置，因此可以减少电荷传输部105和106的栅极电压对溢出路径108的影响。
(6.第六实施方案)
在上述第四实施方案的摄像元件1中，溢出栅极109设置在半导体基板120的正面侧。另一方面，根据本公开第六实施方案的摄像元件1与上述第四实施方案的不同之处在于，设置有嵌入在半导体基板120中的溢出栅极。
[摄像元件的构成]
图20是示出了根据本公开第六实施方案的像素100的构成例的图。如同图17，该图是示出了摄像元件1的构成例的平面图。该图中的像素100与图17中的像素100的不同之处在于，包括具有栅极电极144的溢出栅极109。
该图中的溢出栅极109包括栅极电极144。栅极电极144是至少部分地嵌入在半导体基板120中的栅极电极。
[摄像元件的截面构成]
图21A和图21B是示出了根据本公开第六实施方案的像素的构成例的截面图。如同图18A和图18B，图21A和图21B是示出了像素100的构成例的截面图。图21A和图21B中的像素100与图18A和图18B中的像素100的不同之处在于，设置包括栅极电极144的溢出栅极109来代替栅极电极143。如该图所示，栅极电极144具有嵌入在半导体基板120中的下部。另外，该图中的溢出路径108可以设置在栅极电极144下方。溢出路径108可以与电荷传输部105和106隔开。
[摄像元件的制造方法]
图22A至图22E是示出了根据本公开第六实施方案的摄像元件的制造方法的示例的图。图22A至图22E是示出了摄像元件1中的像素100的一部分的制造过程的示例的图。首先，在半导体基板120的正面侧形成像素分离部133。接下来，在半导体基板120上形成像素内分离部128。接下来，在半导体基板120上形成半导体区域121和122。接下来，在半导体基板120的正面侧形成开口部145。这可以通过干法蚀刻来执行(图22A)。
接下来，在开口部145中设置SiO2等的膜301(图22B)。将膜301称为所谓的牺牲膜。
接下来，通过膜301执行离子注入，以在开口部145的底面和侧面上的半导体基板120上形成p型半导体区域129(图22C)。
接下来，形成溢出路径108的半导体区域125(图22D)。这可以通过离子注入来执行。
接下来，剥离膜301。接下来，在开口部145中设置栅极氧化膜。接下来，在开口部145中设置栅极电极构件以形成栅极电极144(图22E)。
可以通过上述步骤形成栅极电极144。注意，设置图22C中形成的半导体区域129是为了防止溢出路径108部分以外的电位被栅极电极144调制并且防止形成不期望的电子路径。另外，通过设置半导体区域129，还可以抑制由于开口部145的壁表面的缺陷水平而引起的暗电流的产生。
除此之外的摄像元件1的构成类似于本公开第四实施方案中的摄像元件1的构成，因此省略其说明。
如上所述，根据本公开第六实施方案的摄像元件1包括具有栅极电极144的溢出栅极109，栅极电极144的至少一部分嵌入在半导体基板120中。因此，可以减少电荷传输部105和106对溢出路径108的影响。
(7.第七实施方案)
在上述第六实施方案的摄像元件1中，设置有嵌入在半导体基板120中的栅极电极144。另一方面，根据本公开第七实施方案的摄像元件1与上述第六实施方案的不同之处在于，在栅极电极144周围设置有嵌入绝缘膜。
[摄像元件的构成]
图23是示出了根据本公开第七实施方案的像素100的构成例的图。如同图20，该图是示出了摄像元件1的构成例的平面图。该图中的像素100与图20中的像素100的不同之处在于，在栅极电极144周围设置有嵌入绝缘膜。
[摄像元件的截面构成]
图24A和图24B是示出了根据本公开第七实施方案的像素的构成例的截面图。如同图21A和图21B，图24A和图24B是示出了像素100的构成例的截面图。图24A和图24B中的像素100与图21A和图21B中的像素100的不同之处在于，在栅极电极144周围设置有嵌入绝缘膜138。如该图所示，嵌入绝缘膜138设置在嵌入于半导体基板120中的栅极电极144周围。将这种嵌入绝缘膜138称为浅沟槽隔离(STI)。
可以通过在半导体基板120中形成开口部并且嵌入绝缘膜来形成这种STI。通过在STI的中央部分中形成图22A所述的开口部145并且设置栅极电极144，可以在栅极电极144周围设置嵌入绝缘膜138。由于栅极电极144的侧面被嵌入绝缘膜138绝缘，因此能够防止栅极电极144对溢出路径108以外的势垒的调制。能够提高溢出路径108的势垒的可控性。注意，为了抑制由嵌入绝缘膜138和半导体基板120之间的界面引起的暗电流，还可以如图22C所述设置半导体区域129等。注意，嵌入绝缘膜138是权利要求中所述的分离部的示例。
除此之外的摄像元件1的构成类似于本公开第六实施方案中的摄像元件1的构成，因此省略其说明。
如上所述，根据本公开第七实施方案的摄像元件1可以通过在栅极电极144周围设置嵌入绝缘膜138来防止栅极电极144调制溢出路径108以外的势垒。能够提高溢出路径108的势垒的可控性。
(8.第八实施方案)
上述第一实施方案的摄像元件1包括半导体基板120。另一方面，根据本公开第八实施方案的摄像元件1与上述第一实施方案的不同之处在于，堆叠多个半导体基板。
[摄像元件的构成]
图25是示出了根据本公开第八实施方案的摄像元件的构成例的图。该图是示出了摄像元件1的构成例的截面图。该图中的摄像元件1与图1中的摄像元件1的不同之处在于，通过在半导体基板120上堆叠半导体基板220和320来构造该图中的摄像元件1。
在该图中的半导体基板120中，在像素100中设置有光电转换部101和102、未示出的电荷传输部105和106以及未示出的电荷保持部103和104。另外，像素100的溢出路径108和溢出栅极109设置在半导体基板120上。注意，在该图中的半导体基板120上，示出了像素100a和100b。
在该图的配线区域150中示出了配线152。配线152公共地连接至像素100a和100b中的各者的栅极电极143。配线152可以包括例如杂质注入在其中的多晶硅。
半导体基板220是包括配线区域250并且堆叠在半导体基板120上的半导体基板。在半导体基板220上设置有图像信号产生部110。在该图中的图像信号产生部110中，作为示例已经说明了放大晶体管112。放大晶体管112包括栅极电极241以及形成在半导体基板220中的半导体区域221和222。
配线区域250包括绝缘层251、配线252、过孔插塞(via plug)253和连接焊盘259。连接焊盘259电连接至稍后说明的半导体基板320的配线区域350的连接焊盘359。注意，设置有用于连接半导体基板120和半导体基板220的通孔154。该图中的通孔154连接配线152和252。通孔154可以包括柱状钨(W)等。
半导体基板320是包括配线区域350并且堆叠在半导体基板220上的半导体基板。在半导体基板320上设置有垂直驱动电路4等。
在配线区域350中，设置有绝缘层351、配线352、过孔插塞354和连接焊盘359。
溢出栅极109的栅极电极143的栅极电压从垂直驱动电路4经由配线152、通孔154、配线252、过孔插塞253、连接焊盘259和359以及过孔插塞354供给。通过将多个栅极电极143共同地连接至配线152，能够减少通孔154的数量。
[像素构成]
图26A和图26B是示出了根据本公开第八实施方案的摄像元件的构成例的图。图26A和图26B是示出了半导体基板120中的配线152的布置示例的平面图。在图26A和图26B中，示出了四个像素100。这些像素100的“R”、“G”和“B”的说明表示滤色器192的类型。
图26A示出了其中设置有相同类型的滤色器192的像素100的栅极电极143共同地连接至相同的配线152的示例。在其中设置有相同类型的滤色器192的像素100中，在共同时刻向栅极电极143施加栅极电压。因此，从公共配线152供给这些像素100的栅极电压。
图26B示出了配线152公共地连接至八个像素100的栅极电极143的示例。能够进一步减少通孔154的数量。
(9.摄像装置的构成例)
如上所述的摄像元件1可以应用于诸如数码照相机或数码摄像机等摄像系统、具有摄像功能的移动电话或具有摄像功能的其他装置等各种电子设备。
图27是示出了安装在电子设备上的摄像装置的构成例的框图。
如图27所示，摄像装置701包括光学系统702、摄像元件703和数字信号处理器(DSP)704，并且通过经由总线707连接DSP 704、显示装置705、操作系统706、存储器708、记录装置709和电源系统710而构造，并且能够拍摄静止图像和运动图像。
光学系统702包括一个以上透镜，将来自被摄体的图像光(入射光)引导至摄像元件703，并且在摄像元件703的光接收面(传感器单元)上形成图像。
作为摄像元件703，应用上述构成例中的任何一者的摄像元件1。根据经由光学系统702在光接收面上形成的图像，在一定时间内在摄像元件703中累积电子。然后，将与在摄像元件703中累积的电子相对应的信号输入至DSP 704。
DSP 704对来自摄像元件703的信号执行各种类型的信号处理以获得图像，并且将图像的数据临时存储在存储器708中。将存储在存储器708中的图像数据记录在记录装置709中，或者供给至显示装置705以显示图像。此外，操作系统706接收用户的各种操作，并且将操作信号供给至摄像装置701的各个块，并且电源系统710供给驱动摄像装置701的各个块所需的电力。
(10.移动体的应用示例)
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以被实现为安装在诸如汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶和机器人等任何类型的移动体上的装置。
图28是示出了作为可以应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
车辆控制系统12000包括通过通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图28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。另外，示出了作为集成控制单元12050的功能构成的微型计算机12051、声音图像输出部12052和车载网络接口(I/F)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种类型的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用作以下装置的控制装置：诸如内燃机或驱动马达等用于产生车辆驱动力的驱动力产生装置、用于将驱动力传递至车轮的驱动力传递机构、用于调整车辆转向角的转向机构和用于产生车辆制动力的制动装置等。
车身系统控制单元12020根据各种类型的程序控制设置在车身上的各种类型的装置的操作。例如，车身系统控制单元12020用作无钥匙进入系统、智能钥匙系统、电动车窗装置或诸如前照灯、倒车灯、刹车灯、转向信号灯或雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，可以向车身系统控制单元12020输入从替代钥匙的移动装置发送的无线电波或各种类型的开关的信号。车身系统控制单元12020接收这些无线电波或信号的输入，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置或灯等。
车外信息检测单元12030检测包括车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031对车辆外部的图像进行摄像，并且接收所摄像的图像。基于接收到的图像，车外信息检测单元12030可以执行诸如人、车辆、障碍物、标志或路面上的字符等物体的检测处理，或者可以执行距上述物体的距离的检测处理。
摄像部12031是接收光并且输出与接收到的光的光量相对应的电信号的光学传感器。摄像部12031可以将电信号作为图像输出，或者可以将电信号作为测距信息输出。另外，由摄像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等不可见光。
车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。车内信息检测单元12040例如与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接。驾驶员状态检测部12041例如包括对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的集中程度，或者可以确定驾驶员是否在打瞌睡。
微型计算机12051可以基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部或内部的信息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，并且向驱动系统控制单元12010输出控制命令。例如，微型计算机12051可以执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS)功能的协同控制，ADAS功能包括车辆的碰撞避免或冲击减缓、基于车间距离的跟随驾驶、车速保持驾驶、车辆碰撞警告或车辆偏离车道警告等。
另外，通过基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部或内部的信息来控制驱动力产生装置、转向机构或制动装置等，微型计算机12051能够执行旨在实现自动驾驶等的协同控制，所述自动驾驶使得车辆能够不依赖于驾驶员的操作而自主行驶。
另外，基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息，微型计算机12051可以向车身系统控制单元12020输出控制命令。例如，微型计算机12051可以例如根据由车外信息检测单元12030检测到的前方车辆或对向车辆的位置，通过控制前照灯以从远光变为近光来执行旨在防止眩光的协同控制。
声音图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送至能够在视觉上或听觉上将信息通知到车辆的乘客或车辆外部的输出装置。在图28的示例中，作为输出装置，示出了音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063。例如，显示部12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。
图29是示出了摄像部12031的安装位置的示例的图。
在图29中，作为摄像部12031，包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
摄像部12101、12102、12103、12104和12105例如设置在车辆12100的前鼻、后视镜、后保险杠和后门上的位置以及车厢内挡风玻璃的上部的位置。设置在前鼻的摄像部12101和设置在车厢内挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置在后视镜的摄像部12102和12103主要获得车辆12100两侧的图像。设置在后保险杠或后门的摄像部12104主要获得车辆12100后方的图像。设置在车厢内挡风玻璃的上部的摄像部12105主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、交通信号灯、交通标志或车道等。
顺便提及地，图29示出了摄像部12101至12104的摄像范围的示例。摄像范围12111表示设置在前鼻的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置在后视镜的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置在后保险杠或后门的摄像部12104的摄像范围。例如，通过叠加由摄像部12101至12104摄像的图像数据，获得从上方观察的车辆12100的鸟瞰图像。
摄像部12101至12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101至12104中的至少一者可以是由多个摄像元件组成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12051可以确定距摄像范围12111至12114内的各个三维物体的距离和所述距离的时间变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而提取最近的三维物体作为前方车辆，特别地，该三维物体存在于车辆12100的行驶路径上并且以预定速度(例如，等于或大于0km/h)沿着与车辆12100大致相同的方向行驶。此外，微型计算机12051可以预先设定前方的与前方车辆要保持的车间距离，并且执行自动制动控制(包括跟随停止控制)或自动加速控制(包括跟随启动控制)等。因此，可以执行旨在使车辆不依赖于驾驶员的操作而自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
例如，基于从摄像部12101至12104获得的距离信息，微型计算机12501可以将三维物体的三维物体数据分类为两轮车辆、标准车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据，提取分类后的三维物体数据，并且使用所提取的三维物体数据来自动躲避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够在视觉上识别的障碍物和车辆12100的驾驶员难以在视觉上识别的障碍物。然后，微型计算机12051确定用于指示与各个障碍物发生碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险等于或者高于设定值并且因此存在碰撞可能性的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或规避转向。因此，微型计算机12051能够辅助驾驶以避免碰撞。
摄像部12101至12104中的至少一者可以是检测红外线的红外相机。微型计算机12051可以例如通过确定摄像部12101至12104的摄像图像中是否存在行人来识别行人。例如，这种对行人的识别是通过以下步骤执行的：提取作为红外相机的摄像部12101至12104的摄像图像中的特征点的步骤；以及对表示物体轮廓的一系列特征点进行图案匹配处理以确定是否是行人的步骤。如果微型计算机12051确定在摄像部12101至12104的摄像图像中存在行人，并因此识别出行人，则声音图像输出部12052控制显示部12062，使得用于强调的方形轮廓线以叠加在识别出的行人上的方式显示。声音图像输出部12052还可以控制显示部12062，以便在期望的位置处显示表示行人的图标等。
以上已经说明了可以应用根据本公开的技术的车辆控制系统的示例。根据本公开的技术可以应用于上述构成中的摄像部12031。具体地，图1中的摄像元件1可以应用于摄像部12031。
(11.内窥镜手术系统的应用示例)
根据本公开的技术(本技术)可以应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以应用于内窥镜手术系统。
图30是示出了能够应用根据本公开的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构成的示例的图。
在图30中，示出了手术者(医生)11131正在使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管11111和能量处理工具11112等其他手术工具11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120以及安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括镜筒11101和连接至镜筒11101的近端的摄像头11102，从镜筒11101远端起预定长度的区域插入患者11132的体腔中。在所示的示例中，内窥镜11100被示出为包括具有硬型镜筒11101的硬性镜。然而，内窥镜11100也可以包括具有软型镜筒11101的软性镜。
镜筒11101在其远端具有安装物镜的开口部。光源装置11203连接至内窥镜11100，使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101内部延伸的光导而被引导至镜筒11101的远端并且通过物镜朝向患者11132体腔中的观察目标照射。注意，内窥镜11100可以是直视镜，或者可以是透视镜或侧视镜。
在摄像头11102的内部设置有光学系统和摄像元件，使得来自观察目标的反射光(观察光)由光学系统会聚在摄像元件上。摄像元件对观察光进行光电转换，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。图像信号作为RAW数据被传输至相机控制单元(CCU)11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)等，并且整体地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201从摄像头11102接收图像信号，并且对图像信号执行用于显示基于图像信号的图像的各种图像处理，诸如显影处理(去马赛克处理)等。
显示装置11202在CCU 11201的控制下显示基于已经由CCU 11201执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)等光源，并且将在对手术部位等进行摄像时的照射光供给至内窥镜11100。
输入装置11204是用于内窥镜手术系统11000的输入接口。用户可以通过输入装置11204执行输入至内窥镜手术系统11000的各种类型的信息或指令的输入。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、放大率或焦距等)。
处理工具控制装置11205控制用于烧灼或切开组织或封合血管等的能量处理工具11112的驱动。气腹装置11206通过气腹管11111将气体送入患者11132的体腔内以使体腔膨胀，以便确保内窥镜11100的视野并且确保手术者的工作空间。记录器11207是能够记录与手术相关的各种类型的信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像或图形等各种形式打印与手术相关的各种类型的信息的装置。
注意，将在对手术部位进行摄像时的照射光供给至内窥镜11100的光源装置11203可以包括例如包含LED、激光光源或者它们的组合的白光源。在白光源包括红、绿、蓝(RGB)激光光源的组合的情况下，因为可以高精度地控制各种颜色(各个波长)的输出强度和输出时序，所以可以由光源装置11203执行摄像图像的白平衡调整。此外，在这种情况下，如果来自RGB激光光源中各者的激光束时分地照射到观察目标上，并且与照射时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动，则也能够时分地对与R、G和B中各者相对应的图像进行摄像。根据此方法，即使没有为摄像元件设置滤色器，也能够获得彩色图像。
此外，可以控制光源装置11203，使得待输出的光的强度每隔预定时间发生变化。通过与光强度的变化时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动以时分地获得图像并且合成所述图像，能够产生没有曝光不足的遮挡阴影和曝光过度的高光的高动态范围图像。
此外，光源装置11203可以被构造为供给能够用于特殊光观察的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，通过利用身体组织中光吸收的波长依赖性来照射与普通观察时的照射光(即白光)相比的窄带光，执行以高对比度对诸如粘膜表层部分的血管等预定组织进行摄像的窄带光观察(窄带光摄像)。或者，在特殊光观察中，可以执行从通过照射激发光而产生的荧光来获得图像的荧光观察。在荧光观察中，可以通过将激发光照射到身体组织上来观察来自身体组织的荧光(自体荧光观察)，或者可以通过将诸如吲哚菁绿(ICG)等试剂局部注射到身体组织中并且将与该试剂的荧光波长相对应的激发光照射到身体组织上来获得荧光图像。光源装置11203可以被构造为供给适合于如上所述的特殊光观察的这种窄带光和/或激发光。
图31是示出了图30所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构成的示例的框图。
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CCU 11201通过传输电缆11400彼此连接以进行通信。
透镜单元11401是设置在与镜筒11101的连接位置处的光学系统。从镜筒11101的远端摄取的观察光被引导至摄像头11102并且被引入至透镜单元11401中。透镜单元11401包括包含变焦透镜和聚焦透镜的多个透镜的组合。
摄像单元11402所包括的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或者是多个(多板型)。例如，在摄像单元11402被构造为多板型的摄像单元的情况下，通过摄像元件产生与R、G和B中的各者相对应的图像信号，并且可以合成图像信号以获得彩色图像。摄像单元11402还可以被构造为具有用于分别获得右眼用图像信号和左眼用图像信号的一对摄像元件，用于三维(3D)显示。如果执行3D显示，则手术者11131能够更准确地理解手术部位中活体组织的深度。注意，在摄像单元11402被构造为立体型的摄像单元的情况下，与各个摄像元件相对应地设置有透镜单元11401的多个系统。
此外，摄像单元11402不必设置在摄像头11102上。例如，摄像单元11402可以在镜筒11101内部设置在物镜正后方。
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，使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，能够适当地调整由摄像单元11402摄像的图像的放大率和焦点。
通信单元11404包括用于将各种类型的信息发送至CCU 11201和从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数据发送至CCU 11201。
另外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并将该控制信号供给至摄像头控制单元11405。控制信号包括例如与摄像条件相关的信息，诸如指定摄像图像的帧速率的信息、指定摄像时的曝光值的信息和/或指定摄像图像的放大率和焦点的信息等。
注意，诸如帧速率、曝光值、放大率或焦点等摄像条件可以由用户指定，或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于获得的图像信号自动设定。在后一种情况下，内窥镜11100包含自动曝光(AE)功能、自动聚焦(AF)功能和自动白平衡(AWB)功能。
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收到的来自CCU 11201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发送至摄像头11102和从摄像头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向其发送的图像信号。
此外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号发送至摄像头11102。图像信号和控制信号可以通过电通信或光通信等传输。
图像处理单元11412对从摄像头11102向其发送的RAW数据形式的图像信号执行各种图像处理。
控制单元11413执行与内窥镜11100对手术部位等的摄像和通过对手术部位等的摄像而获得的摄像图像的显示相关的各种类型的控制。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执行了图像处理的图像信号来控制显示装置11202显示对手术部位等进行摄像的摄像图像。因此，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别摄像图像中的各种物体。例如，控制单元11413可以通过检测包括在摄像图像中的物体的边缘的形状和颜色等来识别诸如镊子等手术工具、特定的活体部位、出血和当使用能量处理工具11112时的薄雾等。当控制单元11413控制显示装置11202显示摄像图像时，控制单元11413可以使用识别结果使得以与手术部位的图像重叠的方式显示各种类型的手术支持信息。当以重叠的方式显示手术支持信息并且将其呈现给手术者11131时，能够减轻手术者11131的负担，并且手术者11131可以确信地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201彼此连接的传输电缆11400是能够用于电信号通信的电信号电缆、能够用于光通信的光纤或者能够用于电通信和光通信的复合电缆。
这里，虽然在所示的示例中，通过使用传输电缆11400的有线通信来执行通信，但是也可以通过无线通信来执行摄像头11102和CCU 11201之间的通信。
以上已经说明了可以应用根据本公开的技术的内窥镜手术系统的示例。根据本公开的技术可以应用于上述构成中的内窥镜11100和摄像头11102的摄像单元11402。具体地，图1中的摄像元件1可以应用于摄像单元11402。
注意，这里，作为示例已经说明了内窥镜手术系统，但是根据本公开的技术可以应用于例如显微镜手术系统等。
注意，本说明书记载的效果仅是示例，并且不是限制性的，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)
一种摄像元件，包括：
像素，所述像素包括形成在半导体基板上并且对来自被摄体的入射光执行光电转换以产生电荷的多个光电转换部；
像素内分离部，所述像素内分离部设置在所述像素中并且分离所述多个光电转换部；
溢出路径，所述溢出路径设置在所述像素内分离部中并且将在所述多个光电转换部中溢出的电荷彼此传输；
溢出栅极，所述溢出栅极设置在所述像素中并且调整所述溢出路径的电位；
像素分离部，所述像素分离部设置在所述像素的边界处；
电荷保持部，所述电荷保持部保持所述产生的电荷；
多个电荷传输部，所述多个电荷传输部针对所述多个光电转换部逐个地设置，并且将所述产生的电荷传输至所述电荷保持部，并且使所述电荷保持部保持所述电荷；以及
图像信号产生部，所述图像信号产生部基于所述保持的电荷产生图像信号。
(2)
根据上述(1)所述的摄像元件，其中，
所述多个电荷传输部执行集体传输和单独传输，在所述集体传输中，由所述多个光电转换部分别产生的电荷被共同地传输至所述电荷保持部并且由所述多个光电转换部分别产生的电荷被同时集体地保持在所述电荷保持部中，在所述单独传输中，由所述多个光电转换部分别产生的电荷被单独地传输至所述电荷保持部；并且
所述图像信号产生部基于通过所述集体传输而集体地保持在所述电荷保持部中的电荷来产生所述图像信号，并且基于通过所述单独传输而单独地保持在所述电荷保持部中的相应电荷来产生用于对所述被摄体执行光瞳分割和检测图像平面相位差的多个相位差信号。
(3)
根据上述(2)所述的摄像元件，其中，当产生通过所述单独传输而传输的电荷时，所述溢出栅极调整所述电位。
(4)
根据上述(1)至(3)中任一项所述的摄像元件，其中，所述像素内分离部由所述半导体基板的半导体区域形成。
(5)
根据上述(4)所述的摄像元件，其中，所述像素内分离部被调整为具有低于所述电荷传输部的电位的电位。
(6)
根据上述(1)至(5)中任一项所述的摄像元件，其中，所述像素分离部由所述半导体基板的半导体区域形成。
(7)
根据上述(1)至(6)中任一项所述的摄像元件，其中，所述像素分离部包括嵌入在形成于所述半导体基板中的沟槽中的绝缘构件。
(8)
根据上述(1)至(7)中任一项所述的摄像元件，还包括第二像素内分离部，所述第二像素内分离部包括嵌入在形成于所述半导体基板中的沟槽中的绝缘构件并且分离所述多个光电转换部。
(9)
根据上述(1)至(8)中任一项所述的摄像元件，其中，
所述多个电荷传输部在所述像素内部设置在所述像素的边界附近，并且
所述溢出栅极设置在所述像素的与所述像素的附近设置有所述多个电荷传输部的边界相对的边界附近。
(10)
根据上述(1)至(9)中任一项所述的摄像元件，其中，
所述溢出栅极的至少一部分嵌入在所述半导体基板中，并且
所述溢出路径设置在所述溢出栅极下方。
(11)
根据上述(10)所述的摄像元件，还包括分离部，所述分离部包括嵌入在所述半导体基板中的绝缘构件并且与所述溢出栅极的侧面相邻设置。
(12)
根据上述(1)至(11)中任一项所述的摄像元件，还包括：
第二半导体基板，所述第二半导体基板包括所述图像信号产生部并且堆叠在所述半导体基板上，
其中，所述半导体基板包括多个所述像素、多个所述电荷传输部和所述电荷保持部。
(13)
根据上述(12)所述的摄像元件，还包括：
公共配线，所述公共配线设置在所述半导体基板和所述第二半导体基板之间，并且公共地连接所述多个像素各自的所述溢出栅极；和
连接部，所述连接部连接所述公共配线和所述图像信号产生部。
(14)
一种摄像装置，包括：
像素，所述像素包括形成在半导体基板上并且对来自被摄体的入射光执行光电转换以产生电荷的多个光电转换部；
像素内分离部，所述像素内分离部设置在所述像素中并且分离所述多个光电转换部；
溢出路径，所述溢出路径设置在所述像素内分离部中并且将在所述多个光电转换部中溢出的电荷彼此传输；
溢出栅极，所述溢出栅极设置在所述像素中并且调整所述溢出路径的电位；
像素分离部，所述像素分离部设置在所述像素的边界处；
图像信号产生部，所述图像信号产生部基于所述产生的电荷产生图像信号；以及
处理电路，所述处理电路对所述产生的图像信号进行处理。
附图标记列表
1、703摄像元件
2光接收像素
4垂直驱动电路
5列信号处理电路
100、100a、100b像素
101、102光电转换部
103、104电荷保持部
105、106电荷传输部
108溢出路径
109溢出栅极
110图像信号产生部
120、220半导体基板
128像素内分离部
129、131、133像素分离部
135、137像素内分离部
141、143、144栅极电极
152、252、352配线
701摄像装置
11402、12031、12101至12105摄像部

Claims (14)

1.一种摄像元件，包括：
像素，所述像素包括形成在半导体基板上并且对来自被摄体的入射光执行光电转换以产生电荷的多个光电转换部；
像素内分离部，所述像素内分离部设置在所述像素中并且分离所述多个光电转换部；
溢出路径，所述溢出路径设置在所述像素内分离部中并且将在所述多个光电转换部中溢出的电荷彼此传输；
溢出栅极，所述溢出栅极设置在所述像素中并且调整所述溢出路径的电位；
像素分离部，所述像素分离部设置在所述像素的边界处；
电荷保持部，所述电荷保持部保持所述产生的电荷；
多个电荷传输部，所述多个电荷传输部针对所述多个光电转换部逐个地设置，并且将所述产生的电荷传输至所述电荷保持部，并且使所述电荷保持部保持所述电荷；以及
图像信号产生部，所述图像信号产生部基于所述保持的电荷产生图像信号。
2.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述多个电荷传输部执行集体传输和单独传输，在所述集体传输中，由所述多个光电转换部分别产生的电荷被共同地传输至所述电荷保持部并且由所述多个光电转换部分别产生的电荷被同时集体地保持在所述电荷保持部中，在所述单独传输中，由所述多个光电转换部分别产生的电荷被单独地传输至所述电荷保持部；并且
所述图像信号产生部基于通过所述集体传输而集体地保持在所述电荷保持部中的电荷来产生所述图像信号，并且基于通过所述单独传输而单独地保持在所述电荷保持部中的相应电荷来产生用于对所述被摄体执行光瞳分割和检测图像平面相位差的多个相位差信号。
3.根据权利要求2所述的摄像元件，其中，当产生通过所述单独传输而传输的电荷时，所述溢出栅极调整所述电位。
4.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，所述像素内分离部由所述半导体基板的半导体区域形成。
5.根据权利要求4所述的摄像元件，其中，所述像素内分离部被调整为具有低于所述电荷传输部的电位的电位。
6.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，所述像素分离部由所述半导体基板的半导体区域形成。
7.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，所述像素分离部包括嵌入在形成于所述半导体基板中的沟槽中的绝缘构件。
8.根据权利要求1所述的摄像元件，还包括第二像素内分离部，所述第二像素内分离部包括嵌入在形成于所述半导体基板中的沟槽中的绝缘构件并且分离所述多个光电转换部。
9.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述多个电荷传输部在所述像素内部设置在所述像素的边界附近，并且
所述溢出栅极设置在所述像素的与所述像素的附近设置有所述多个电荷传输部的边界相对的边界附近。
10.根据权利要求1所述的摄像元件，其中，
所述溢出栅极的至少一部分嵌入在所述半导体基板中，并且
所述溢出路径设置在所述溢出栅极下方。
11.根据权利要求10所述的摄像元件，还包括分离部，所述分离部包括嵌入在所述半导体基板中的绝缘构件并且与所述溢出栅极的侧面相邻设置。
12.根据权利要求1所述的摄像元件，还包括：
第二半导体基板，所述第二半导体基板包括所述图像信号产生部并且堆叠在所述半导体基板上，
其中，所述半导体基板包括多个所述像素、多个所述电荷传输部和所述电荷保持部。
13.根据权利要求12所述的摄像元件，还包括：
公共配线，所述公共配线设置在所述半导体基板和所述第二半导体基板之间，并且公共地连接所述多个像素各自的所述溢出栅极；和
连接部，所述连接部连接所述公共配线和所述图像信号产生部。
14.一种摄像装置，包括：
像素，所述像素包括形成在半导体基板上并且对来自被摄体的入射光执行光电转换以产生电荷的多个光电转换部；
像素内分离部，所述像素内分离部设置在所述像素中并且分离所述多个光电转换部；
溢出路径，所述溢出路径设置在所述像素内分离部中并且将在所述多个光电转换部中溢出的电荷彼此传输；
溢出栅极，所述溢出栅极设置在所述像素中并且调整所述溢出路径的电位；
像素分离部，所述像素分离部设置在所述像素的边界处；
图像信号产生部，所述图像信号产生部基于所述产生的电荷产生图像信号；以及
处理电路，所述处理电路对所述产生的图像信号进行处理。
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