CN117296154A - 成像装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够防止量子效率降低的成像装置以及使用该成像装置的电子设备。本公开的成像装置包括：针对各个像素设置的多个光电转换部，每个光电转换部具有在光入射侧的第一端部和在第一端部的相反侧的第二端部；沿着多个光电转换部中的每个光电转换部的边界在从第一端部延伸到第二端部的第一方向上布置的第一部件；以及设置在多个光电转换部中的每个光电转换部与第一部件之间并且设置在第一端部处的第二部件，该第二部件包含折射率比光电转换部的折射率更低的材料。

Description

成像装置和电子设备
技术领域
本公开的实施方案涉及一种成像装置和电子设备。
背景技术
已知一种成像装置，其中电极嵌入在用于将光电转换层分离成多个像素的沟槽内(专利文献1)。在该成像装置中，负偏置电压被施加到上述电极以收集当接收到光时在光电转换层中生成的空穴，从而防止暗电流和捕获图像中白点的生成。
[引文列表]
[专利文献]
[专利文献1]：WO 2018/150902
发明内容
[技术问题]
然而，在专利文献1中记载的成像装置中，在多晶硅被用于上述电极的情况下，存在由多晶硅引起的光吸收，导致量子效率降低的问题。
本公开提供了一种能够防止量子效率降低的成像装置以及使用该成像装置的电子设备。
[问题的解决方案]
根据本公开第一方面的成像装置包括：针对各个像素设置的多个光电转换部，每个所述光电转换部具有在光入射侧的第一端部和在所述第一端部的相反侧的第二端部；第一部件，其沿着所述多个光电转换部中的每个光电转换部的边界在从所述第一端部延伸到所述第二端部的第一方向上布置；和第二部件，其被设置在所述多个光电转换部中的每个光电转换部与所述第一部件之间并且设置在所述第一端部侧，所述第二部件包含折射率比所述光电转换部的折射率更低的材料。
在根据第一方面的成像装置中，所述第二部件可以包括导体。
在根据第一方面的成像装置中，所述第二部件可以包括密封空气。
在根据第一方面的成像装置中，所述第二部件的厚度可以沿着所述第一方向减小。
根据第一方面的成像装置还可以包括：在每个所述光电转换部中布置有所述第二部件的区域以外的区域中的导电类型与所述光电转换部不同的半导体层。
在根据第一方面的成像装置中，所述第二部件可以沿着所述第一方向延伸到所述第二端部侧，并且所述第一部件的厚度与所述第二部件的厚度的总和可以沿着所述第一方向恒定。
在根据第一方面的成像装置中，所述第二部件在所述第一端部侧的厚度可以小于其在所述第二端部侧的厚度。
在根据第一方面的成像装置中，所述多个光电转换部可以各自具有第一部分和第二部分，并且，在平面图中，除了所述第一部分和所述第二部分的中央部的某些部分以外，所述第一部分和所述第二部分在其之间的边界处可以被所述第一部件包围，并且在所述某些部分处可以彼此接触。
在根据第一方面的成像装置中，所述多个光电转换部在平面图中可以各自具有大致矩形形状，并且所述第二部件在所述大致矩形形状的角部处的厚度可以大于在其他部分处的厚度。
在根据第一方面的成像装置中，所述第二部件的厚度可以为20nm以上，并且所述第二部件在深度方向上的长度可以为1,000nm以上。
在根据第一方面的成像装置中，所述第二部件可以被布置为包围所述多个光电转换部中的每个光电转换部。
在根据第一方面的成像装置中，所述第一部件可以包含多晶硅。
根据第一方面的成像装置还可以包括：微透镜，其与所述多个光电转换部中的每个光电转换部相对应地设置。
根据第一方面的成像装置还可以包括：滤色器，其被设置在所述多个光电转换部中的每个光电转换部与所述微透镜之间。
在根据第一方面的成像装置中，所述多个光电转换部可以被划分成布置成阵列的组，并且所述成像装置还可以包括与每个所述组相对应地设置的微透镜。
根据第一方面的成像装置还可以包括：电路，其被布置在所述第二端部侧并包括像素晶体管。
在根据第一方面的成像装置中，所述多个光电转换部可以各自包含硅，并且所述第二部件可以包含氧化硅。
根据第二方面的电子设备包括：成像装置；和信号处理单元，其被构造为基于由所述成像装置捕获的像素信号进行信号处理，所述成像装置包括：针对各个像素设置的多个光电转换部，每个所述光电转换部具有在光入射侧的第一端部和在所述第一端部的相反侧的第二端部；第一部件，其沿着所述多个光电转换部中的每个光电转换部的边界在从所述第一端部延伸到所述第二端部的第一方向上布置；和第二部件，其被设置在所述多个光电转换部中的每个光电转换部与所述第一部件之间并且设置在所述第一端部侧，所述第二部件包含折射率比所述光电转换部的折射率更低的材料。
附图说明
图1是示出根据第一实施方案的成像装置的截面图。
图2是沿着图1所示的剖面线A-A截取的截面图。
图3是示出用作模拟中的样品的成像装置的截面图。
图4是示出通过改变图3所示的样品的光吸收抑制部的厚度而获得的第一样品至第六样品的图。
图5是示出用于确定图4所示的第一样品至第六样品的红光、绿光和蓝光的量子效率的模拟结果的图。
图6是示出用作模拟中的样品的成像装置的截面图。
图7是示出图6所示的成像装置的光吸收抑制部的截面图。
图8A至图8C是示出在改变光吸收抑制部在深度方向上的长度的情况下的量子效应的图。
图9A至图9C是示出在改变光吸收抑制部在深度方向上的长度的情况下的量子效应的图。
图10A至图10E是示出第一实施方案的成像装置中的光吸收抑制部的制造过程的截面图。
图11是示出根据第二实施方案的成像装置的截面图。
图12是示出根据第三实施方案的成像装置的截面图。
图13是示出根据第四实施方案的成像装置的截面图。
图14是示出根据第五实施方案的成像装置的截面图。
图15是示出根据第六实施方案的成像装置的截面图。
图16A是根据第七实施方案的成像装置的截面图。
图16B是第七实施方案的成像装置中的单个像素组的平面图。
图17是示出根据第八实施方案的成像装置的截面图。
图18是示出根据第九实施方案的成像装置的截面图。
图19是示出根据第十实施方案的成像装置的截面图。
图20是示出车辆控制系统的示意性构成的示例的框图。
图21是辅助说明车外信息检测部和成像部的安装位置的示例的图。
具体实施方式
参照附图，说明本公开的实施方案。在以下实施方案中，虽然主要说明了成像装置和电子设备的组件，但是成像装置和电子设备可以包括或具有未示出或未说明的组件或功能。以下说明不排除未示出或未说明的组件或功能。
此外，以下说明中所参照的附图是用于说明本公开的实施方案并促进其理解的附图。为了清楚起见，附图中示出的形状、尺寸、比率等可以与实际情况不同。
(第一实施方案)
参照图1和图2说明根据第一实施方案的成像装置。图1是根据第一实施方案的成像装置的截面图。图2是沿着图1所示的剖面线A-A截取的截面图。第一实施方案的该成像装置包括至少一个像素组，并且该像素组包括以两行两列布置的四个像素10a、10b、10c和10d。每个像素包括光电转换部。例如，像素10a包括光电转换部12a，像素10b包括光电转换部12b，像素10c包括光电转换部12c，并且像素10d包括光电转换部12d。这些光电转换部12a、12b、12c和12d通过形成在光电转换层12中的沟槽13彼此隔离。即，沟槽13被形成为围绕光电转换部12a、12b、12c和12d中的每个。然后，在沟槽13的各部分内，嵌入导体(第一部件)14。在本实施方案中，例如，使用多晶硅作为导体14。负偏置电位被施加到导体14。通过将负偏置电位施加到导体14以收集导体14中在光接收期间生成的空穴，可以防止暗电流和捕获图像中白点的生成。
在每个光电转换部12a、12b、12c和12d的上方，设置有微透镜18。在每个光电转换部12a、12b、12c和12d与相应的微透镜18之间，设置有滤色器。例如，滤色器17a被设置在光电转换部12a和微透镜18之间，并且滤色器17b被设置在光电转换部12b和微透镜18之间。像素间遮光部16被设置为围绕这些滤色器。像素间遮光部16被设置在嵌入沟槽13内的导体14上。
如图1所示，在每个光电转换部12a、12b、12c和12d中，光吸收抑制部(第二部件)15被设置在滤色器侧的上端部处。如图2所示，光吸收抑制部15被形成为围绕每个光电转换部12a、12b、12c和12d。然后，如图2所示，光吸收抑制部15的光电转换部的角部处的厚度b大于光吸收抑制部15的其他部分处的厚度a。作为光吸收抑制部15，使用折射率比光电转换部12a、12b、12c和12d中包含的材料的折射率更低的材料。例如，当光电转换部12a、12b、12c和12d包含例如硅时，例如，氧化硅(SiO)被用作光吸收抑制部15。
在像素组的下端部(与微透镜18相反的一侧的端部)处，设置有用于从像素组读出信号的像素晶体管和被构造为驱动像素晶体管的电路20。电路20具有三级结构，其包括第一级部26、第二级部24和层叠配线部22，该第一级部26包括连接到光电转换部12a、12b、12c和12d的传输栅极TG，在该第二级部24上布置有诸如复位晶体管RST、放大晶体管AMP和选择晶体管SEL等像素晶体管，该层叠配线部22具有层叠的配线。
如上所述，在本实施方案的成像装置中，例如，包含多晶硅的导体14被设置在用于将像素10a、10b、10c和10d彼此分离的沟槽13内。光吸收抑制部15被设置在导体14与每个光电转换部12a、12b、12c和12d之间。然后，光吸收抑制部15被设置在每个光电转换部12a、12b、12c和12d中的滤色器侧的上端部处。作为光吸收抑制部15，使用折射率比光电转换部12a、12b、12c和12d中包含的材料的折射率更低的材料。这能够防止瞬逝光(evanescentlight)的泄漏，该瞬逝光是在光接收期间光电转换层12中产生的光被包含多晶硅的导体14吸收的主要因素，从而防止量子效率的降低。注意，在本说明书中，针对每个像素设置光电转换部，并且光电转换层12是包括所有光电转换部的半导体层。
接下来，使用第一实施方案的成像装置中的模拟来确定光吸收抑制部15的适当厚度。图3中描绘了模拟中使用的成像装置的横截面。图3所示的成像装置包括通过填充有氧化硅(SiO)30的沟槽彼此分离的光电转换部12a和12b。氧化硅30被布置为覆盖多晶硅32，并且沟槽内的氧化硅30的厚度通过多晶硅32的厚度来调节。固定电荷膜34和布置在固定电荷膜34上的氧化膜36被设置在每个光电转换层12上。此外，用于防止光反射的凹凸结构38被设置在半导体基板的光入射面上。
对应于各个光电转换部12a和12b，滤色器17a和17b被布置在氧化膜36上。例如，滤色器17a是绿色滤波器，并且滤色器17b是红色滤波器。注意，虽然在图3中未示出，但也存在作为滤色器的蓝色滤波器。这些滤色器通过低折射率波导39彼此分离。也就是说，低折射率波导39将滤色器彼此光学分离，并且位于沟槽上并被用于检测从多晶硅32泄漏到布置在沟槽内的氧化硅30中的光。微透镜18对应于每个光电转换部设置在滤色器17a和17b中的每个上。
对于具有这种结构的成像装置，图4中示出了通过多晶硅32的厚度来调节沟槽内的氧化硅30的厚度而获得的样品。准备了分别具有宽度为100nm的沟槽的第一样品至第六样品。第一样品包括沟槽内厚度为100nm的氧化硅30和厚度为0nm的多晶硅32。第二样品包括沟槽内厚度为30nm的氧化硅30和厚度为40nm的多晶硅32。第三样品包括沟槽内厚度为20nm的氧化硅30和厚度为60nm的多晶硅32。第四样品包括沟槽内厚度为15nm的氧化硅30和厚度为70nm的多晶硅32。第五样品包括沟槽内厚度为10nm的氧化硅30和厚度为80nm的多晶硅32。第六样品包括沟槽内厚度为5nm的氧化硅30和厚度为90nm的多晶硅32。
第一样品至第六样品被模拟以确定量子效率Qe(转换成可以被提取为电气信号的电子的光子与入射到成像装置上的光子的比率)。图5中示出了结果。在模拟中，使用波长为600nm的红光、波长为530nm的绿光和波长为460nm的蓝光进行计算。在绿光和红光入射到成像装置上的情况下，量子效率Qe随着氧化硅30的厚度减小而线性减小，并且当氧化硅30的厚度降至低于20μm时，量子效率Qe非线性减小。在蓝光入射到成像装置上的情况下，量子效率低于红光或绿光入射的情况下的量子效率。在蓝光入射到成像装置上的情况下，量子效率Qe随着氧化硅30的厚度减小至10nm而线性减小，并且当氧化硅30的厚度降至低于10nm时，量子效率Qe非线性减小。综上所述，在图4所示的成像装置中，当氧化硅的厚度降至低于20nm时，瞬逝光的泄漏增加。因此，当氧化硅30的厚度，即光吸收抑制部15的厚度被设定为20nm以上时，能够防止瞬逝光的泄漏，从而防止量子效率的降低。
接下来，使用第一实施方案的成像装置中的模拟来确定光吸收抑制部15在深度方向上的适当长度。图6中示出了模拟中使用的成像装置的横截面。图6所示的成像装置具有与图3所示的成像装置相对应的构成，其中用固定电荷膜34代替沟槽内的多晶硅的一部分。图7中示出了通过用固定电荷膜34代替沟槽内的多晶硅的一部分而获得的构成。沿着沟槽的侧面，布置有与凹凸结构38相同的材料的氧化部件38a，并且沿着氧化部件38a的侧面和底面布置有固定电荷膜34。到达固定电荷膜34的底部的氧化膜36b被布置在固定电荷膜34的中央部。
准备第一样品至第六样品作为将要模拟的对象。第一样品是其沟槽完全被氧化硅填充的成像装置(在下文中，也被称为“FTI-SiO”)，第二样品是其沟槽完全被多晶硅填充的成像装置(在下文中，也被称为“FTI-Poly”)，第三样品是其中沟槽内的固定电荷膜34的深度为200nm的成像装置(在下文中，也被称为“SCF200”)，第四样品是其中沟槽内的固定电荷膜34的深度为400nm的成像装置，第五样品是其中沟槽内的固定电荷膜34的深度为800nm的成像装置(在下文中，也被称为“SCF800”)，并且第六样品是其中沟槽内的固定电荷膜34的深度为1,000nm的成像装置(在下文中，也被称为“SCF1000”)。也就是说，第一样品是几乎没有瞬逝光泄漏的成像装置，第二样品是瞬逝光泄漏最大的成像装置，并且第三样品至第六样品是位于第一样品和第二样品之间的瞬逝光泄漏的成像装置。
图8A中示出了将蓝光以0度的入射角发射在第一样品至第六样品上的情况下确定量子效率Qe的结果。第六样品可以获得与第一样品几乎相同的量子效率，并且获得比第二样品高大约5％的量子效率。量子效率Qe按第二样品、第三样品、第四样品、第五样品和第六样品的顺序变高。
图8B中示出了将绿光以0度的入射角发射在第一样品至第六样品上的情况下确定量子效率Qe的结果。第六样品展现出比第一样品低1.5％的量子效率，但可以获得比第二样品高大约3％的量子效率。量子效率Qe按第二样品、第三样品、第四样品、第五样品和第六样品的顺序变高。
图8C中示出了将红光以0度的入射角发射在第一样品至第六样品上的情况下确定量子效率Qe的结果。第六样品展现出比第一样品低1.4％的量子效率，但可以获得比第二样品高大约1％的量子效率。量子效率Qe按第二样品、第三样品、第四样品、第五样品和第六样品的顺序变高。
图9A中示出了将蓝光以36度的入射角发射在第一样品至第六样品上的情况下确定量子效率Qe的结果。第六样品可以获得与第一样品几乎相同的量子效率，并获得比第二样品高大约5％的量子效率。量子效率Qe按第二样品、第三样品、第四样品、第五样品和第六样品的顺序变高。
图9B中示出了将绿光以36度的入射角发射在第一样品至第六样品上的情况下确定量子效率Qe的结果。第六样品展现出比第一样品低1.3％的量子效率，但可以获得比第二样品高大约4％的量子效率。量子效率Qe按第二样品、第三样品、第四样品、第五样品和第六样品的顺序变高。
图9C中示出了将红光以0度的入射角发射在第一样品至第六样品上的情况下确定量子效率Qe的结果。第六样品展现出比第一样品低3％的量子效率，但可以获得比第二样品高大约2％的量子效率。量子效率Qe按第二样品、第三样品、第四样品、第五样品和第六样品的顺序变高。
从图8A和图9A可以看出，在蓝光的情况下，当固定电荷膜34在深度方向上的长度为200nm时，量子效率显著提高，并且当固定电荷膜34在深度方向上的长度等于或大于该长度时，量子效率略微增加。从图8B和图9B可以看出，在绿光的情况下，与第二样品相比，第六样品当固定电荷膜34在深度方向上的长度为800nm时，实现了2.4％至3.2％的量子效率提高，并且当固定电荷膜34在深度方向上的长度为100nm时，实现了3％至大约4％的量子效率提高。从图8C和图9C可以看出，在红光的情况下，随着固定电荷膜34在深度方向上的长度增加，量子效率略微增加。
从图8A至图9C可以看出，在红光的情况下，即使当固定电荷膜34在深度方向上的长度增加时，量子效率也略微增加。然而，在绿光和蓝光的情况下，随着固定电荷膜34在深度方向上的长度增加，量子效率增加，并且当固定电荷膜34在深度方向上的长度为1,000nm(1μm)时，实现了几乎没有瞬逝光泄漏的接近第一样品的量子效率，并因此可以获得抑制光吸收的效果。
接下来，参照图10A至图10E说明第一实施方案的成像装置的光吸收抑制部15的制造方法。首先，如图10A所示，在像素晶体管和被构造为驱动像素晶体管的电路20上形成光电转换层12。在光电转换层12中形成用于分离和光学隔离像素的沟槽，并且在该沟槽内嵌入导体14。这允许光电转换层12用作光电转换部12。随后，在光电转换部12和导体14上形成掩模400(参见图10A)。
接下来，例如，使用掩模400，对光电转换部12进行干蚀刻，例如进行反应离子蚀刻(RIE：Reactive Ion Etching)，从而将光电转换部12在深度方向上蚀刻1μm。通过蚀刻去除光电转换部12而获得的区域402用作其中设置有光吸收抑制部15的区域。之后，去除掩模400(参见图10B)。
接下来，例如，沉积氧化硅410以嵌入区域402中(参见图10C)。随后，使用化学机械蚀刻(CMP)使氧化硅410的表面平坦化，以露出光电转换部12的表面(参见图10D)。由此，形成由氧化硅制成的光吸收抑制部15。之后，沉积固定电荷膜420，并在固定电荷膜420上形成氧化膜430。
如上所述，根据第一实施方案，可以提供能够防止量子效率降低的成像装置。
(第二实施方案)
图11示出了根据第二实施方案的成像装置。第二实施方案的该成像装置具有与图1所示的成像装置相对应的构成，其中折射率比光电转换部的材料更低的材料被用作光吸收抑制部15的材料，以代替氧化硅(SiO)。例如，当光电转换部12a和12b是包含硅的半导体时，折射率比硅更低的材料被用于光吸收抑制部15。当光电转换部12a和12b包括化合物半导体时，使用折射率比该化合物半导体更低的材料。通过采用这种构成，能够提高反射率，从而抑制多晶硅对光的吸收。与第一实施方案类似，第二实施方案的成像装置也可以防止量子效率的降低。
(第三实施方案)
图12中示出了根据第三实施方案的成像装置。第三实施方案的该成像装置具有与图1所示的成像装置相对应的构成，其中空气被密封在光吸收抑制部15中，以代替氧化硅。由于空气的折射率比硅更低，因此与第一实施方案类似，第三实施方案的成像装置也可以防止量子效率的降低。
(第四实施方案)
图13中示出了根据第四实施方案的成像装置。第四实施方案的该成像装置具有与图1所示的成像装置相对应的构成，其中光吸收抑制部15的厚度沿着深度方向减小。由此，光吸收抑制部在深度方向上的厚度减小，从而能够扩大从导体14向光电转换部12施加电场的区域。在其中瞬逝光泄漏较强的浅部中，通过厚的光吸收抑制部15来防止捕获图像中白点的生成，并且在深部中，通过向导体14施加负偏压来防止捕获图像中白点的生成。与第一实施方案类似，第四实施方案的成像装置也可以防止量子效率的降低。
(第五实施方案)
图14中示出了根据第五实施方案的成像装置。第五实施方案的该成像装置具有与图1所示的成像装置相对应的构成，其中被光吸收抑制部15包围的每个光电转换部12a和12b的上端部的区域用作与光电转换部12a和12b的导电类型不同的导电类型的半导体层28。由于被光吸收抑制部15包围的区域不受施加到导体14的负偏压的影响，因此通过设置与光电转换部12a和12b的导电类型不同的导电类型的半导体层28，可以防止捕获图像中白点的生成。与第一实施方案类似，第五实施方案的成像装置也可以防止量子效率的降低。
(第六实施方案)
图15中示出了根据第六实施方案的成像装置。基于图1所示的成像装置的第六实施方案的该成像装置被构造为使得光吸收抑制部15不仅被设置在每个光电转换部12a和12b的上端部处，而且沿着深度方向被设置到其下端部处，并且导体14的厚度和光吸收抑制部15的厚度的总和大致恒定。因此，光吸收抑制部15在每个光电转换部12a和12b的上端部处较厚，并且在其下端部处较薄。由于瞬逝光的泄漏较强处的光电转换部的上端部处的光吸收抑制部15的厚度大于光吸收抑制部15的其他部分处的厚度，因此与第一实施方案类似，可以防止量子效率的降低。注意，在本实施方案中，光电转换部12a和12b的厚度(图15中在水平方向上的长度)基本上恒定。
(第七实施方案)
参照图16A和图16B说明根据第七实施方案的成像装置。图16A是沿着图16B所示的剖面线A-A截取的截面图。图16B是单个像素组的平面图。
在基于图1所示的成像装置的第七实施方案的该成像装置中，在包括四个像素10a、10b、10c和10d的像素组中，每个像素的光电转换部，例如，像素10a的光电转换部12a被划分成两个光电转换部12a1和12a2，并且划分之后的两个光电转换部12a1和12a2被嵌入沟槽内的导体14a分离。从图16B可以看出，光电转换部12a1和12a2被设置在沟槽内的导体14a分离。导体14a在平面图中的其中央部处被切割，以允许光电转换部12a1在该切割点处连接到光电转换部12a2。导体14a的侧部在每个光电转换部12a1和12a2的上端部处被光吸收抑制部15包围。注意，微透镜18由两个光电转换部12a1和12a2共享。
在以这种方式构造的第七实施方案中，通过将每个像素的光电转换部划分为两个光电转换部，可以检测图像的相位差。与第一实施方案类似，第七实施方案的成像装置也可以防止量子效率的降低。
(第八实施方案)
图17中示出了根据第八实施方案的成像装置。在图1所示的成像装置中，形成单个像素组的每个像素设置有微透镜18。然而，在第八实施方案的构成中，针对单个像素组设置单个微透镜。除了微透镜18之外，其构成与第一实施方案的构成类似。与第一实施方案类似，第八实施方案的成像装置也可以防止量子效率的降低。
(第九实施方案)
图18中示出了根据第九实施方案的成像装置。在图1所示的成像装置中，针对单个像素组设置像素晶体管和被构造为驱动像素晶体管的电路20，并且该电路具有三级结构。第九实施方案的成像装置具有其中诸如复位晶体管RST、放大晶体管AMP和选择晶体管SEL等像素晶体管被布置在同一层中的构成。除此之外，其构成与第一实施方案的成像装置的构成相同。与第一实施方案类似，第九实施方案的成像装置也可以防止量子效率的降低。
(第十实施方案)
图19中示出了根据第十实施方案的成像装置。在图1所示的成像装置中，导体14包含例如多晶硅。在第十实施方案的成像装置中，作为导体14，使用折射率比光电转换部中包含的材料更低的诸如氧化钽或钨等导电金属材料。与第一实施方案类似，第十实施方案的成像装置也可以防止量子效率的降低。
(应用例)
根据本公开的技术可适用于各种产品。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、混合动力电动汽车、摩托车、自行车、个人移动装置、飞机、无人飞行器、船舶、机器人、建筑机械和农业机械(拖拉机)等任何类型的移动体上的装置。
图20是描绘作为根据本公开实施方案的技术可以适用的移动体控制系统的示例的车辆控制系统7000的示意性构成的示例的框图。车辆控制系统7000包括经由通信网络7010彼此连接的多个电子控制单元。在图19所示的示例中，车辆控制系统7000包括驱动系统控制单元7100、车身系统控制单元7200、电池控制单元7300、车外信息检测单元7400、车内信息检测单元7500和综合控制单元7600。例如，将多个控制单元彼此连接的通信网络7010可以是符合诸如控制器局域网络(CAN)、局域互联网络(LIN)、局域网(LAN)、FlexRay(注册商标)等任意标准的车载通信网络。
各个控制单元包括：根据各种程序执行算法处理的微型计算机；存储部，其存储由微型计算机执行的程序、用于各种运算的参数等；和驱动各种控制目标装置的驱动电路。各个控制单元还包括：网络接口(I/F)，用于经由通信网络7010与其他控制单元进行通信；和通信I/F，用于通过有线通信或无线通信与车辆内外的装置、传感器等进行通信。图20所示的综合控制单元7600的功能构成包括微型计算机7610、通用通信I/F7620、专用通信I/F7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备I/F7660、声音/图像输出部7670、车载网络I/F 7680和存储部7690。其他控制单元同样包括微型计算机、通信I/F、存储部等。
驱动系统控制单元7100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7100用作以下装置的控制装置：诸如内燃机、驱动马达等用于产生车辆的驱动力的驱动力产生装置、用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构、用于调节车辆的转向角的转向机构、用于产生车辆的制动力的制动装置等。驱动系统控制单元7100可以具有作为防抱死制动系统(ABS)、电子稳定控制(ESC)等的控制装置的功能。
驱动系统控制单元7100与车辆状态检测部7110连接。例如，车辆状态检测部7110包括检测车身的轴向旋转运动的角速度的陀螺仪传感器、检测车辆的加速度的加速度传感器、用于检测油门踏板的操作量、制动踏板的操作量、方向盘的转向角、发动机速度或车轮转速等的传感器中的至少一个。驱动系统控制单元7100使用从车辆状态检测部7110输入的信号执行算法处理，并控制内燃机、驱动马达、电动转向装置、制动装置等。
车身系统控制单元7200根据各种程序控制设置于车身的各种装置的操作。例如，车身系统控制单元7200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、转向灯、雾灯等各种灯的控制装置。在这种情况下，从作为钥匙的替代的移动设备发送的无线电波或各种开关的信号可以被输入到车身系统控制单元7200。车身系统控制单元7200接收这些输入的无线电波或信号，并控制车辆的门锁装置、电动车窗装置、灯等。
电池控制单元7300根据各种程序控制作为驱动马达的电源的二次电池7310。例如，从包括二次电池7310的电池装置向电池控制单元7300提供关于电池温度、电池输出电压、电池中剩余电量等的信息。电池控制单元7300使用这些信号执行算法处理，并且执行用于调节二次电池7310的温度的控制或者设置于电池装置的冷却装置等的控制。
车外信息检测单元7400检测关于包括车辆控制系统7000的车辆的外部的信息。例如，车外信息检测单元7400与成像部7410和车外信息检测部7420中的至少一个连接。成像部7410包括飞行时间(ToF)相机、立体相机、单眼相机、红外相机和其他相机中的至少一个。例如，车外信息检测部7420包括环境传感器和周边信息检测传感器中的至少一个，该环境传感器用于检测当前大气条件或天气条件，该周边信息检测传感器用于检测包括车辆控制系统7000的车辆的周边的其他车辆、障碍物、行人等。
例如，环境传感器可以是检测雨天的雨滴传感器、检测雾的雾传感器、检测日照程度的日照传感器和检测降雪的雪传感器中的至少一个。周边信息检测传感器可以是超声波传感器、雷达装置和LIDAR(LIDAR：光检测和测距或激光成像检测和测距)装置中的至少一个。成像部7410和车外信息检测部7420中的每个可以被设置为独立的传感器或装置，或者可以被设置为其中集成有多个传感器或装置的装置。
图21示出了成像部7410和车外信息检测部7420的安装位置的示例的图。例如，成像部7910、7912、7914、7916和7918被布置在车辆7900的前鼻、侧视镜、后保险杠和后门上的位置以及车内挡风玻璃上部的位置中的至少一个处。设置在前鼻上的成像部7910和设置在车内挡风玻璃上部的成像部7918主要获得车辆7900前方的图像。设置在侧视镜上的成像部7912和7914主要获得车辆7900侧方的图像。设置在后保险杠或后门上的成像部7916主要获得车辆7900后方的图像。设置在车内挡风玻璃上部的成像部7918主要用于检测前方车辆、行人、障碍物、信号、交通标志、车道等。
顺便提及，图21示出了各个成像部7910、7912、7914和7916的拍摄范围的示例。成像范围a表示设置在前鼻上的成像部7910的成像范围。成像范围b和c分别表示设置在侧视镜上的成像部7912和7914的成像范围。成像范围d表示设置在后保险杠或后门上的成像部7916的成像范围。例如，通过叠加由成像部7910、7912、7914和7916成像的图像数据可以获得从上方观看的车辆7900的鸟瞰图像。
例如，设置在车辆7900的前方、后方、侧方和角部以及车内挡风玻璃上部的车外信息检测部7920、7922、7924、7926、7928和7930可以是超声波传感器或雷达装置。例如，设置在车辆7900的前鼻、车辆7900的后保险杠、后门以及车内挡风玻璃上部的车外信息检测部7920、7926和7930可以是LIDAR装置。这些车外信息检测部7920-7930主要用于检测前方车辆、行人、障碍物等。
返回到图20，继续进行说明。车外信息检测单元7400使成像部7410对车辆外部的图像进行成像，并接收成像的图像数据。另外，车外信息检测单元7400从连接到车外信息检测单元7400的车外信息检测部7420接收检测信息。在车外信息检测部7420是超声波传感器、雷达装置或LIDAR装置的情况下，车外信息检测单元7400发射超声波、电磁波等，并接收所接收到的反射波的信息。车外信息检测单元7400可以基于接收到的信息执行诸如人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等物体的检测处理，或者执行与其之间的距离的检测处理。车外信息检测单元7400可以基于接收到的信息执行识别降雨、雾、路面状况等的环境识别处理。车外信息检测单元7400可以基于接收到的信息来计算与车外物体之间的距离。
另外，车外信息检测单元7400可以基于接收到的图像数据执行识别人、车辆、障碍物、标志、路面上的字符等的图像识别处理，或者执行与其之间的距离的检测处理。车外信息检测单元7400可以对接收到的图像数据进行诸如失真校正、对准等处理，并合成由多个不同的成像部7410成像的图像数据以生成鸟瞰图像或全景图像。车外信息检测单元7400可以使用由包括不同成像部分的成像部7410成像的图像数据来执行视点转换处理(viewpoint conversion processing)。
车内信息检测单元7500检测关于车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元7500与检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部7510连接。驾驶员状态检测部7510可以包括对驾驶员成像的相机、检测驾驶员的生物信息的生物传感器、收集车辆内部的声音的麦克风等。例如，生物传感器被布置在座椅表面、方向盘等中，并检测坐在座椅中的乘员或握着方向盘的驾驶员的生物信息。车内信息检测单元7500可以基于从驾驶员状态检测部7510输入的检测信息来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正在打盹。车内信息检测单元7500可以对通过声音收集获得的音频信号进行诸如噪声消除处理等处理。
综合控制单元7600根据各种程序控制车辆控制系统7000内的整体操作。综合控制单元7600与输入部7800连接。例如，输入部7800由诸如触摸面板、按钮、麦克风、开关、操纵杆等能够由乘员执行输入操作的装置实现。可以向综合控制单元7600供给通过对经由麦克风输入的语音进行语音识别而获得的数据。例如，输入部7800可以是使用红外线或其他无线电波的远程控制装置，或者是支持车辆控制系统7000的操作的诸如移动电话、个人数字助理(PDA)等外部连接装置。例如，输入部7800可以是相机。在这种情况下，乘员可以通过手势输入信息。可选择地，可以输入通过检测乘员佩戴的可穿戴装置的运动而获得的数据。此外，例如，输入部7800可以包括基于由乘员等使用上述输入部7800输入的信息来生成输入信号并将生成的输入信号输出到综合控制单元7600的输入控制电路等。乘员等通过操作输入部7800向车辆控制系统7000输入各种数据或给出用于处理操作的指令。
存储部7690可以包括存储由微型计算机执行的各种程序的只读存储器(ROM)和存储各种参数、运算结果、传感器值等的随机存取存储器(RAM)。另外，存储部7690可以由诸如硬盘驱动器(HDD)等磁性存储设备、半导体存储设备、光学存储设备、磁光存储设备等来实现。
通用通信I/F 7620是广泛使用的通信I/F，该通信I/F介导(mediate)与外部环境7750中存在的各种设备之间的通信。通用通信I/F 7620可以实现诸如全球移动通信系统(GSM(注册商标))、全球微波互联接入(WiMAX(注册商标))、长期演进(LTE(注册商标))、高级LTE(LTE-A)等蜂窝通信协议，或者诸如无线LAN(也称为无线保真(Wi-Fi(注册商标))、蓝牙(注册商标等)等其他无线通信协议。例如，通用通信I/F 7620可以经由基站或接入点连接到存在于外部网络(例如，因特网、云网络或公司专用网络)上的设备(例如，应用服务器或控制服务器)。另外，例如，通用通信I/F 7620可以使用对等(P2P：Peer To Peer)技术连接到车辆附近存在的终端(例如，该终端是驾驶员、行人或商店的终端，或者机器型通信(MTC)终端)。
专用通信I/F 7630是支持为车辆使用开发的通信协议的通信I/F。例如，专用通信I/F 7630可以实现诸如作为下级层的电气和电子工程师协会(IEEE)802.11p和作为上级层的IEEE 1609的组合的车辆环境中的无线接入(WAVE)、专用短程通信(DSRC)或蜂窝通信协议等标准协议。专用通信I/F 7630通常执行V2X通信，其作为包括车辆与车辆之间的通信(车辆至车辆)、道路与车辆之间的通信(车辆至基础设施)、车辆与住宅之间的通信(车辆至住宅)以及行人与车辆之间的通信(车辆至行人)中的一个或多个的概念。
例如，定位部7640通过从全球导航卫星系统(GNSS)的卫星接收GNSS卫星信号(例如，来自全球定位系统(GPS)卫星的GPS信号)来执行定位，并生成包括车辆的纬度、经度和海拔高度的位置信息。顺便提及，定位部7640可以通过与无线接入点交换信号来识别当前位置，或者可以从具有定位功能的诸如移动电话、个人手持电话系统(PHS)或智能电话等终端获得位置信息。
例如，信标接收部7650接收从安装在道路上的无线电台等发送的无线电波或电磁波，从而获得关于当前位置、拥堵、封闭道路、必要时间等的信息。顺便提及，信标接收部7650的功能可以被包括在上述专用通信I/F 7630中。
车内设备I/F 7660是介导微型计算机7610与存在于车辆内的各种车内设备7760之间的连接的通信接口。车内设备I/F 7660可以使用诸如无线LAN、蓝牙(注册商标)、近场通信(NFC)或无线通用串行总线(WUSB)等无线通信协议来建立无线连接。另外，车内设备I/F 7660可以经由图中未示出的连接端子(必要时，还可以经由电缆)通过通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI(注册商标))、移动高清链路(MHL)等建立有线连接。例如，车内设备7760可以包括乘员拥有的移动设备和可穿戴设备以及携带到车辆中或附接到车辆的信息设备中的至少一个。车内设备7760还可以包括搜索到任意目的地的路径的导航装置。车内设备I/F 7660与这些车内设备7760交换控制信号或数据信号。
车载网络I/F 7680是介导微型计算机7610与通信网络7010之间的通信的接口。车载网络I/F 7680根据通信网络7010所支持的预定协议来发送和接收信号等。
综合控制单元7600的微型计算机7610基于经由通用通信I/F 7620、专用通信I/F7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备I/F 7660和车载网络I/F 7680中的至少一个获得的信息，根据各种程序控制车辆控制系统7000。例如，微型计算机7610可以基于所获得的关于车辆内部和外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，并向驱动系统控制单元7100输出控制命令。例如，微型计算机7610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，该功能包括车辆碰撞规避或碰撞减轻、基于跟随距离的跟随行驶、车辆速度保持行驶、车辆碰撞警告、车辆的车道偏离警告等。另外，微型计算机7610可以执行旨在用于自动驾驶的协同控制，其通过基于所获得的关于车辆周围的信息控制驱动力产生装置、转向机构、制动装置等，使车辆自动行驶而不依赖于驾驶员的操作等。
微型计算机7610可以基于经由通用通信I/F 7620、专用通信I/F7630、定位部7640、信标接收部7650、车内设备I/F 7660和车载网络I/F7680中的至少一个获得的信息，生成车辆与诸如周围结构、人等物体之间的三维距离信息，并生成包括关于车辆当前位置的周围的信息的局部地图信息。另外，微型计算机7610可以基于所获得的信息来预测诸如车辆碰撞、行人等的接近、进入封闭道路等危险，并生成警告信号。例如，警告信号可以是用于产生警告声音或点亮警告灯的信号。
声音/图像输出部7670将声音和图像中的至少一个的输出信号发送到输出装置，该输出装置能够在视觉或听觉上向车辆乘员或车辆外部通知信息。在图20的示例中，音频扬声器7710、显示部7720和仪表面板7730被作为输出装置示出。例如，显示部7720可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一个。显示部7720可以具有增强现实(AR)显示功能。输出装置可以是这些装置以外的其他装置，并且可以是诸如耳机、如乘员佩戴的眼镜型显示器等可佩戴设备、投影仪、灯等其他装置。在输出装置是显示装置的情况下，显示装置以诸如文本、图像、表格、图表等各种形式在视觉上显示由微型计算机7610执行的各种处理获得的结果或从其他控制单元接收的信息。另外，在输出装置是音频输出装置的情况下，音频输出装置将由再现的音频数据或声音数据等构成的音频信号转换成模拟信号，并在听觉上输出模拟信号。
顺便提及，在图20所示的示例中，经由通信网络7010彼此连接的至少两个控制单元可以被一体化到一个控制单元中。可选择地，各个控制单元可以包括多个控制单元。此外，车辆控制系统7000可以包括图中未示出的其他控制单元。另外，由以上说明中的控制单元中的一个控制单元执行的功能的一部分或全部可以被分配给其他控制单元。也就是说，只要经由通信网络7010发送和接收信息，那么预定的算法处理就可以由任何控制单元执行。类似地，连接到控制单元中的一个控制单元的传感器或装置可以连接到其他控制单元，并且多个控制单元可以经由通信网络7010相互发送和接收检测信息。
注意，第一至第十实施方案中的任一个的成像装置可以被用作图20所示的成像部7410或图21所示的成像部7910-7916。
尽管上面已经参照附图详细说明了本公开的实施方案，但本公开的技术范围不限于这些示例。显然，本公开的技术领域的普通技术人员可以在权利要求所述的技术思想的范围内想到各种改变或变形。应当理解，这些自然落入本公开的技术范围内。
此外，本文所述的效果仅是说明性或示例性的，而非限制性的。即，除了上述效果之外或代替上述效果，根据本公开的技术可以实现本领域技术人员根据本说明书的说明显而易见的其他效果。
注意，以下构成也属于本公开的技术范围。
(1)一种成像装置，包括：
针对各个像素设置的多个光电转换部，每个所述光电转换部具有在光入射侧的第一端部和在所述第一端部的相反侧的第二端部；
第一部件，其沿着所述多个光电转换部中的每个光电转换部的边界在从所述第一端部延伸到所述第二端部的第一方向上布置；和
第二部件，其被设置在所述多个光电转换部中的每个光电转换部与所述第一部件之间并且设置在所述第一端部侧，所述第二部件包含折射率比所述光电转换部的折射率更低的材料。
(2)根据(1)所述的成像装置，其中所述第二部件包括导体。
(3)根据(1)所述的成像装置，其中所述第二部件包括密封空气。
(4)根据(1)所述的成像装置，其中所述第二部件的厚度沿着所述第一方向减小。(5)根据(1)所述的成像装置，还包括：
在每个所述光电转换部中布置有所述第二部件的区域以外的区域中的导电类型与所述光电转换部不同的半导体层。
(6)根据(1)所述的成像装置，其中
所述第二部件沿着所述第一方向延伸到所述第二端部侧，并且
所述第一部件的厚度与所述第二部件的厚度的总和沿着所述第一方向恒定。
(7)根据(6)所述的成像装置，其中所述第二部件在所述第一端部侧的厚度小于其在所述第二端部侧的厚度。
(8)根据(1)所述的成像装置，其中
所述多个光电转换部各自具有第一部分和第二部分，并且，
在平面图中，除了所述第一部分和所述第二部分的中央部的某些部分以外，所述第一部分和所述第二部分在其之间的边界处被所述第一部件包围，并且在所述某些部分处彼此接触。
(9)根据权利要求1所述的成像装置，其中
所述多个光电转换部在平面图中各自具有大致矩形形状，并且
所述第二部件在所述大致矩形形状的角部处的厚度大于在其他部分处的厚度。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的成像装置，其中
所述第二部件的厚度为20nm以上，并且
所述第二部件在深度方向上的长度为1,000nm以上。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的成像装置，其中所述第二部件被布置为包围所述多个光电转换部中的每个光电转换部。
(12)根据(1)至(11)中任一项所述的成像装置，其中所述第一部件包含多晶硅。
(13)根据(1)至(12)中任一项所述的成像装置，还包括：
微透镜，其与所述多个光电转换部中的每个光电转换部相对应地设置。
(14)根据(13)所述的成像装置，还包括：
滤色器，其被设置在所述多个光电转换部中的每个光电转换部与所述微透镜之间。
(15)根据(1)至(12)中任一项所述的成像装置，其中
所述多个光电转换部被划分成布置成阵列的组，并且
所述成像装置还包括与每个所述组相对应地设置的微透镜。
(16)根据(1)至(15)中任一项所述的成像装置，还包括：
电路，其被布置在所述第二端部侧并包括像素晶体管。
(17)根据(1)至(16)中任一项所述的成像装置，其中
所述多个光电转换部各自包含硅，并且
所述第二部件包含氧化硅。
(18)一种电子设备，包括：
成像装置；和
信号处理单元，其被构造为基于由所述成像装置捕获的像素信号进行信号处理，
所述成像装置包括：
针对各个像素设置的多个光电转换部，每个所述光电转换部具有在光入射侧的第一端部和在所述第一端部的相反侧的第二端部；
第一部件，其沿着所述多个光电转换部中的每个光电转换部的边界在从所述第一端部延伸到所述第二端部的第一方向上布置；和
第二部件，其被设置在所述多个光电转换部中的每个光电转换部与所述第一部件之间并且设置在所述第一端部侧，所述第二部件包含折射率比所述光电转换部的折射率更低的材料。
[附图标记列表]
10a、10b、10c、10d：像素
12：光电转换层
12a、12b、12c、12d：光电转换部
13：沟槽
14：导体
15、15a、15c、15d：光吸收抑制部
16：像素间遮光部
17a、17b：滤色器
18：微透镜
20：电路
22：层叠配线部
24：第二级部
26：第一级部
30：氧化硅
32：多晶硅
34：固定电荷膜
36：氧化膜
38：凹凸结构
39：低折射率波导
400：掩膜
402：区域
410：氧化硅
420：固定电荷膜
430：氧化膜
7000：车辆控制系统
7010：通信网络
7100：驱动系统控制单元
7110：车辆状态检测部
7200：车身系统控制单元
7300：电池控制单元
7310：二次电池
7400：车外信息检测单元
7410：成像部
7420：车外信息检测部
7500：车内信息检测单元
7510：驾驶员状态检测部
7600：综合控制单元
7610：微型计算机
7620：通用通信I/F
7630：专用通信I/F
7640：定位部
7650：信标接收部
7660：车内设备I/F
7670：声音/图像输出部
7680：车载网络I/F
7690：存储部
7710：音频扬声器
7720：显示部
7730：仪表面板
7750：外部环境
7760：车内设备
7800：输入部
7900：车辆
7910-7916：成像部
7920-7930：车外信息检测部

Claims (18)

1.一种成像装置，包括：
针对各个像素设置的多个光电转换部，每个所述光电转换部具有在光入射侧的第一端部和在所述第一端部的相反侧的第二端部；
第一部件，其沿着所述多个光电转换部中的每个光电转换部的边界在从所述第一端部延伸到所述第二端部的第一方向上布置；和
第二部件，其被设置在所述多个光电转换部中的每个光电转换部与所述第一部件之间并且设置在所述第一端部侧，所述第二部件包含折射率比所述光电转换部的折射率更低的材料。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其中所述第二部件包括导体。
3.根据权利要求1所述的成像装置，其中所述第二部件包括密封空气。
4.根据权利要求1所述的成像装置，其中所述第二部件的厚度沿着所述第一方向减小。
5.根据权利要求1所述的成像装置，还包括：
在每个所述光电转换部中布置有所述第二部件的区域以外的区域中的导电类型与所述光电转换部不同的半导体层。
6.根据权利要求1所述的成像装置，其中
所述第二部件沿着所述第一方向延伸到所述第二端部侧，并且
所述第一部件的厚度与所述第二部件的厚度的总和沿着所述第一方向恒定。
7.根据权利要求6所述的成像装置，其中所述第二部件在所述第一端部侧的厚度小于其在所述第二端部侧的厚度。
8.根据权利要求1所述的成像装置，其中
所述多个光电转换部各自具有第一部分和第二部分，并且，
在平面图中，除了所述第一部分和所述第二部分的中央部的某些部分以外，所述第一部分和所述第二部分在其之间的边界处被所述第一部件包围，并且在所述某些部分处彼此接触。
9.根据权利要求1所述的成像装置，其中
所述多个光电转换部在平面图中各自具有大致矩形形状，并且
所述第二部件在所述大致矩形形状的角部处的厚度大于在其他部分处的厚度。
10.根据权利要求1所述的成像装置，其中
所述第二部件的厚度为20nm以上，并且
所述第二部件在深度方向上的长度为1,000nm以上。
11.根据权利要求1所述的成像装置，其中所述第二部件被布置为包围所述多个光电转换部中的每个光电转换部。
12.根据权利要求1所述的成像装置，其中所述第一部件包含多晶硅。
13.根据权利要求1所述的成像装置，还包括：
微透镜，其与所述多个光电转换部中的每个光电转换部相对应地设置。
14.根据权利要求13所述的成像装置，还包括：
滤色器，其被设置在所述多个光电转换部中的每个光电转换部与所述微透镜之间。
15.根据权利要求1所述的成像装置，其中
所述多个光电转换部被划分成布置成阵列的组，并且
所述成像装置还包括与每个所述组相对应地设置的微透镜。
16.根据权利要求1所述的成像装置，还包括：
电路，其被布置在所述第二端部侧并包括像素晶体管。
17.根据权利要求1所述的成像装置，其中
所述多个光电转换部各自包含硅，并且
所述第二部件包含氧化硅。
18.一种电子设备，包括：
成像装置；和
信号处理单元，其被构造为基于由所述成像装置捕获的像素信号进行信号处理，
所述成像装置包括：
针对各个像素设置的多个光电转换部，每个所述光电转换部具有在光入射侧的第一端部和在所述第一端部的相反侧的第二端部；
第一部件，其沿着所述多个光电转换部中的每个光电转换部的边界在从所述第一端部延伸到所述第二端部的第一方向上布置；和
第二部件，其被设置在所述多个光电转换部中的每个光电转换部与所述第一部件之间并且设置在所述第一端部侧，所述第二部件包含折射率比所述光电转换部的折射率更低的材料。
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